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Title:
MIRROR FOR A MICROLITHOGRAPHIC PROJECTION EXPOSURE SYSTEM, AND METHOD FOR OPERATING A DEFORMABLE MIRROR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/020550
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a mirror for a microlithographic projection exposure system, and to a method for operating a deformable mirror. According to one aspect of the invention, a mirror has an active optical area (11), a mirror substrate (12), a reflective layer stack (21) for reflecting electromagnetic radiation impinging on the active optical area (11), and at least one piezoelectric layer (16), which is arranged between the mirror substrate (12) and the reflective layer stack (21) and which, via a first electrode arrangement situated on the side of the piezoelectric layer (16) facing the reflective layer stack (21) and via a second electrode arrangement situated on the side of the piezoelectric layer (16) facing the mirror substrate (12), can be exposed to an electrical field for generating a locally variable deformation, this piezoelectric layer (16) having a plurality of columns spatially separated from one another by column boundaries, wherein a mean column diameter of said columns is in the range of from 0.1 µm to 50 µm.

Inventors:
LIPPERT JOHANNES (DE)
GRUNER TORALF (DE)
HILD KERSTIN (DE)
LUCKE PHILIP (DE)
NEMATOLLAHI MOHAMMADREZA (NL)
Application Number:
EP2019/066634
Publication Date:
January 30, 2020
Filing Date:
June 24, 2019
Export Citation:
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Assignee:
ZEISS CARL SMT GMBH (DE)
LIPPERT JOHANNES (DE)
GRUNER TORALF (DE)
HILD KERSTIN (DE)
LUCKE PHILIP (DE)
NEMATOLLAHI MOHAMMADREZA (NL)
International Classes:
G21K1/06; G02B5/08; G02B26/06; G03F7/20
Foreign References:
DE102016224202A12017-01-26
US20160341956A12016-11-24
US20150092172A12015-04-02
US20120218498A12012-08-30
DE102011081161A12013-02-21
DE102018212508A2018-07-26
DE102013219583A12015-04-02
DE102015213273A12017-01-19
Other References:
KAI ORTNER ET AL: "Influence of Bias Voltage on the Structure of Lead Zirconate Titanate Piezoelectric Films prepared by Gas Flow Sputtering", PLASMA PROCESSES AND POLYMERS, vol. 4, no. S1, 1 April 2007 (2007-04-01), DE, pages S134 - S138, XP055626156, ISSN: 1612-8850, DOI: 10.1002/ppap.200730505
WANG ZHENYAN ET AL: "Precision tracking control of piezoelectric actuator based on Bouc-Wen hysteresis compensator", ELECTRONICS LETTERS, IEE STEVENAGE, GB, vol. 48, no. 23, 8 November 2012 (2012-11-08), pages 1459 - 1460, XP006039734, ISSN: 0013-5194, DOI: 10.1049/EL.2012.2940
MAIWA H ET AL: "Measurement and calculation of PZT thin film longitudinal piezoelectric coefficients", INTEGRATED FERROELECTRICS, TAYLOR & FRANCIS, US, vol. 24, no. 1-4, 1 January 1999 (1999-01-01), pages 139 - 146, XP008098176, ISSN: 1058-4587, DOI: 10.1080/10584589908215586
Y. ISHIKIRIYAMA: "Impravement of Self-sensing Piezoelectric Actuator Control Using Permittivity Change Detection", JOURNAL OF ADVANCED MECHANICAL DESIGN, SYSTEMS AND MANUFACTURING, vol. 4, no. 1, 2010, pages 143 - 149
Attorney, Agent or Firm:
FRANK, Hartmut (Bonsmann · Bonsmann · Frank Patentanwälte, Reichspräsidentenstraße 21-25, Mülheim a.d. Ruhr, 45470, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit

• einem Spiegelsubstrat (12);

• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und

• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewand- ten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenan- ordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

• wobei diese piezoelektrische Schicht (16) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;

• wobei ein mittlerer Säulendurchmesser dieser Säulen im Bereich von 0.1 pm bis 50pm liegt.

2. Spiegel nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Säulenabstand von jeweils einander benachbarten Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers liegt.

3. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit

• einem Spiegelsubstrat (12);

• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und

• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewand- ten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektroden- anordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

• wobei diese piezoelektrische Schicht (16) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist; und

• wobei ein mittlerer Säulenabstand dieser Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers liegt.

4. Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 :10 liegt.

5. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit

• einem Spiegelsubstrat (12);

• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und

• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewand- ten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektroden- anordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist; • wobei diese piezoelektrische Schicht (16) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;

• wobei ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 : 10 liegt.

6. Spiegel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 10:1 bis 1 : 10 liegt.

7. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (16) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.

8. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit

• einem Spiegelsubstrat (12);

• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und

• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) ange- ordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindli- che Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsub- strat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

• wobei diese piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen auf- weist; • wobei die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Berei- che aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmes- sers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.

9. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmes- sers um wenigstens 40%, weiter insbesondere um wenigstens 50% von- einander unterscheiden.

10. Spiegel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Bereiche unterschiedlichen Schichtlagen der piezoelektrischen Schicht (16) entsprechen, wobei eine erste Schichtlage (41 ) dieser Schicht- lagen näher zum Spiegelsubstrat angeordnet ist als eine zweite Schichtlage (42) dieser Schichtlagen.

11. Spiegel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schichtlage (41 ) den Bereich mit kleinerem mittleren Säulendurchmesser aufweist.

12. Spiegel nach einem der Ansprüche 7 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Bereiche innerhalb ein- und derselben Schichtlage der piezo- elektrischen Schicht (16) befindliche, lateral voneinander separierte Berei- che (31 , 32) sind.

13. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10%, insbesondere um wenigstens 20%, voneinander unterscheiden.

14. Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche (11 ) aufweist, mit • einem Spiegelsubstrat (12);

• einem Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf die optische Wirkfläche (11 ) auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und

• wenigstens einer piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40), welche zwischen Spiegelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) ange- ordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindli- che Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsub- strat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

• wobei diese piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) eine Mehrzahl von durch Säulengrenzen voneinander räumlich separierten Säulen auf- weist;

• wobei die piezoelektrische Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Berei- che aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10% voneinander unterscheiden.

15. Spiegel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die piezoelektri- sche Schicht (16, 30, 40) wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 20% voneinander unterscheiden.

16. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30 nm, insbesondere weniger als 15 nm, ausgelegt ist.

17. Spiegel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass dieser ein Spiegel für eine mikrolithographische Projektions- belichtungsanlage ist.

18. Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:

• ein Spiegelsubstrat (12),

• einen Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf eine optische Wirkfläche (11 ) des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strah- lung, und

• wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16), welche zwischen Spie- gelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanord- nung (20) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung (14) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s

das Verfahren folgende Schritte aufweist:

a) Ermitteln eines zu erwartenden Hysteresebeitrags zu dem Deformations- Verhalten des Spiegels, wobei infolge dieses Hysteresebeitrags die linea- re Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) entlang der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche (11 ) bei Beaufschlagung der ersten Elektrodenanordnung (20) und/oder der zweiten Elektroden- anordnung (14) mit einer vorgegebenen Spannungsverteilung U(x,y) vom Produkt aus dem betreffenden linearen Ausdehnungskoeffizienten d33(x,y) der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) mit dem jeweiligen Wert der elektrischen Spannung abweicht; und

b) Beaufschlagung der ersten Elektrodenanordnung (20) und/oder der zwei- ten Elektrodenanordnung (14) mit einer modifizierten Spannungsvertei- lung derart, dass dieser Hysteresebeitrag wenigstens teilweise kompen- siert wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des zu erwartenden Hysteresebeitrags modellbasiert nach vorab erfolgter Messung des Hystereseverhaltens des Spiegels erfolgt.

20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln des zu erwartenden Hysteresebeitrags auf Basis einer Messung der elektrischen Permittivität der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) er- folgt.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass dieses den Schritt der Beaufschlagung der ersten Elektrodenanord- nung (20) und/oder der zweiten Elektrodenanordnung (14) mit einer elektrischen Vorspannung (Bias-Spannung) aufweist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Bezirken in der piezoelektri- schen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt wird.

23. Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:

• ein Spiegelsubstrat (12),

• einen Reflexionsschichtstapel (21 ) zur Reflexion von auf eine optische Wirkfläche (11 ) des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strah- lung, und

• wenigstens eine piezoelektrische Schicht (16), welche zwischen Spie- gelsubstrat (12) und Reflexionsschichtstapel (21 ) angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel (21 ) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanord- nung (20) und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat (12) zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht (16, 30, 40) befindliche Elektrodenanordnung (14) mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Bezirken in der piezo- elektrischen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt wird.

24. Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelich- tungsanlage, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist.

25. Projektionsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanla- ge, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System einen Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 17 aufweist. 26. Mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage (400) mit einer Beleuch- tungseinrichtung und einem Projektionsobjektiv, dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsbelichtungsanlage ein optisches System nach An- spruch 25 aufweist.

Description:
Spiegel für eine mikrolithoqraphische

Proiektionsbelichtunqsanlaqe. sowie Verfahren zum Betreiben eines

deformierbaren Spiegels

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der Deutschen Patent- anmeldung DE 10 2018 212 508.2, angemeldet am 26. Juli 2018. Der Inhalt dieser DE-Anmeldung wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektions- belichtungsanlage, sowie ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels.

Stand der Technik

Mikrolithographie wird zur Herstellung mikrostrukturierter Bauelemente, wie beispielsweise integrierter Schaltkreise oder LCDs, angewendet. Der Mikro- lithographieprozess wird in einer sogenannten Projektionsbelichtungsanlage durchgeführt, welche eine Beleuchtungseinrichtung und ein Projektionsobjektiv aufweist. Das Bild einer mittels der Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Maske (= Retikel) wird hierbei mittels des Projektionsobjektivs auf ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (= Photoresist) beschichtetes und in der Bildebene des Projektionsobjektivs angeordnetes Substrat (z.B. einen Siliziumwafer) pro- jiziert, um die Maskenstruktur auf die lichtempfindliche Beschichtung des Sub- strats zu übertragen.

In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlän- gen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit ge- eigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Kompo- nenten für den Abbildungsprozess verwendet.

Dabei ist es auch bekannt, einen oder mehrere Spiegel in einem EUV-System als adaptiven Spiegel mit einer Aktuatorschicht aus einem piezoelektrischen Material auszugestalten, wobei über diese piezoelektrische Schicht hinweg ein elektrisches Feld mit lokal unterschiedlicher Stärke durch Anlegen einer elektri- schen Spannung an beiderseitig zur piezoelektrischen Schicht angeordnete Elektroden erzeugt wird. Bei lokaler Verformung der piezoelektrischen Schicht verformt sich auch der Reflexionsschichtstapel des adaptiven Spiegels, so dass durch geeignete Ansteuerung der Elektroden beispielsweise Abbildungs- fehler (ggf. auch zeitlich veränderliche Abbildungsfehler) wenigstens teilweise kompensiert werden können.

Hinsichtlich der vorstehend genannten, zur Kompensation optischer Aberratio- nen eingesetzten piezoelektrischen Schicht ist es grundsätzlich wünschens- wert, dass eine bestimmte an die Elektroden angelegte elektrische Spannung jeweils vorhersagbar auch die proportionale und möglichst hohe Deformation der piezoelektrischen Schicht und damit des Reflexionsschichtstapels des adaptiven Spiegels zur Folge hat. Der die spannungsabhängig erzielte lineare Ausdehnung des Materials der piezoelektrischen Schicht charakterisierende Koeffizient wird auch als d 33 -Koeffizient bezeichnet und entspricht der betref- fenden, für die lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung verantwortlichen Komponente des Dielektrizitätstensors.

Ein hierbei in der Praxis auftretendes Problem ist jedoch, dass die vorstehend beschriebene lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung bei dem (im Wesentlichen volumenerhaltenden) piezoelektrischen Material dessen Zusammenziehen in lateraler Richtung zur Folge hat, wobei dieser Effekt durch den d 3i -Koeffizienten bzw. die entsprechende Komponente des Dielektrizitätstensors beschrieben werden kann.

Der vorstehend beschriebene Effekt ist in den schematischen Darstellungen von Fig. 7a-7e veranschaulicht, wo das Spiegelsubstrat mit„70“ und die piezo- elektrische Schicht mit„71“ bezeichnet ist (wobei der Einfachheit halber hier auf die Darstellung weiterer funktionaler Schichten verzichtet wurde). Die bei Beaufschlagung mit einem elektrischen Feld (Fig. 7b) innerhalb der piezo- elektrischen Schicht 71 in lateraler Richtung aufgebaute mechanische Span- nung (Fig. 7c) überträgt sich wiederum auf das fest angewachsene (und relativ zur piezoelektrischen Schicht 71 vergleichsweise nachgiebigere bzw. weiche- re) Spiegelsubstrat 70 (Fig. 7c) mit der Folge, dass das Spiegelsubstrat 70 nach der der piezoelektrischen Schicht 71 abgewandten Richtung hin aus- weicht (Fig. 7d). Wie in Fig. 7e angedeutet, hat der vorstehend beschriebene Effekt letztlich ein Einsinken (engl.:„indentation“) der piezoelektrischen Schicht 71 in das Spiegelsubstrat 70 zur Folge und führt letztlich in unerwünschter Weise dazu, dass der aus dem Anlegen des elektrischen Feldes resultierende Gesamtpasseeffekt im Vergleich zu der durch den d 33 -Koeffizienten beschrie- benen linearen Ausdehnung entsprechend reduziert ist.

Ein weiteres in der Praxis auftretendes Problem besteht darin, dass die mit einem adaptiven Spiegel mit z.B. dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau letztlich er- zielbare Einstellgenauigkeit durch innerhalb der piezoelektrischen Schicht 16 auftretende Flystereseeffekte begrenzt ist. Mit„Hysterese“ ist hier gemeint, dass die bei einem bestimmten Wert der angelegten elektrischen Spannung letztlich erzielte Auslenkung (entsprechend dem„Verfahrweg“ der piezoelektri- schen Schicht in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung) abhängig von der Vorgeschichte ist, sich mit anderen Worten bei zyklischem Durchlauf eines Spannungsbereichs (z.B. gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm) unter- schiedliche Werte der Auslenkung bzw. der Verfahrweges für„Hinweg“ und „Rückweg“ hinsichtlich der Werte der angelegten elektrischen Spannung erge- ben. Insgesamt stellt somit in der Praxis die Realisierung hinreichend großer Aus- lenkungen bei zugleich hoher Einstellgenauigkeit eines adaptiven Spiegels eine anspruchsvolle Herausforderung dar.

Zum Stand der Technik wird lediglich beispielhaft auf DE 10 2013 219 583 A1 und DE 10 2015 213 273 A1 verwiesen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Spiegel für eine mikro- lithographische Projektionsbelichtungsanlage, sowie ein Verfahren zum Betrei- ben eines deformierbaren Spiegels bereitzustellen, welche die Realisierung hinreichend großer Auslenkungen bei zugleich hoher Einstellgenauigkeit er- möglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprü- che gelöst.

Ein erfindungsgemäßer Spiegel für eine mikrolithographische Projek- tionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche aufweist, weist auf:

- ein Spiegelsubstrat,

- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und

- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,

- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist,

- wobei ein mittlerer Säulendurchmesser dieser Säulen im Bereich von 0.1 pm bis 50pm liegt.

Gemäß einer Ausführungsform liegt der mittlere Säulenabstand von jeweils einander benachbarten Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers.

Die Erfindung geht zunächst von der Beobachtung aus, dass die in einem adaptiven Spiegel vorhandene, mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbare piezoelektrische Schicht typischerweise nicht perfekt homogen ist, sondern abhängig vom jeweiligen Fertigungsprozess in einer Art„Säulenstruktur“ aus einer Vielzahl kristalliner Säulen aufgebaut ist.

Von dieser Erkenntnis ausgehend liegt der Erfindung insbesondere das Kon- zept zugrunde, den mittleren Säulendurchmesser dieser Säulen derart geeig- net zur wählen, dass ein möglichst guter Kompromiss zwischen dem mit dem adaptiven Spiegel realisierbaren Verfahrweg einerseits und der dabei erziel- baren Einstellgenauigkeit andererseits erzielt wird.

Was zunächst den Verfahrweg bzw. die lineare Ausdehnung in zur optischen Wirkfläche senkrechter Richtung betrifft, so geht die Erfindung von der Über- legung aus, dass der eingangs beschriebene Effekt des Einsinkens der piezo- elektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat (d.h. der o.g.„indentation-Effekt“) grundsätzlich durch einen möglichst kleinen Wert des mittleren Säulendurch- messers verringert bzw. weitgehend eliminiert werden kann. Dies kann dadurch erklärt werden, dass bei Zusammensetzung der piezoelektrischen Schicht aus vergleichsweise kleinen Säulen (z.B. mit einem mittleren Durch- messer im Bereich von 0.5 m) eine weitgehend freie Beweglichkeit dieser Säulen in lateraler Richtung vorliegt und somit keine nennenswerten mechani- schen Spannungen zwischen benachbarten Säulen übertragen werden, wel- che ein Einsinken der piezoelektrischen Schicht in das Spiegelsubstrat bewir- ken könnten.

Was andererseits die mit dem adaptiven Spiegel erzielbare Einstellgenauigkeit betrifft, so geht die Erfindung von der Überlegung aus, dass hinsichtlich des diese Einstellgenauigkeit limitierenden, ebenfalls eingangs beschriebenen Hys- tereseeffekts umgekehrt ein vergleichsweise größerer Wert des mittleren Säulendurchmessers günstig ist. Dieser Umstand ist darauf zurückzuführen, dass der besagte Hystereseeffekt z.T. durch zwischen benachbarten Säulen bzw. an den Säulengrenzen auftretende Reibungseffekte bewirkt wird und somit dann besonders ausgeprägt ist, wenn infolge eines kleinen mittleren Säulendurchmessers besonders viele Reibflächen innerhalb der piezoelektri- schen Schicht vorliegen.

Im Ergebnis beinhaltet die Erfindung nun ausgehend von den vorstehenden Überlegungen das Prinzip, einen geeigneten Kompromisswert bzw. Werte- bereich für den mittleren Säulendurchmesser zu wählen, so dass sowohl der mit dem adaptiven Spiegel erzielte Verfahrweg als auch die erzielbare Einstei I- genauigkeit die jeweils hierfür geforderte Spezifikation erfüllen können.

Gemäß einer Ausführungsform liegt ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 : 10.

Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit

- einem Spiegelsubstrat, - einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und

- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegel- substrat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen

Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,

- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist,

- wobei ein mittlerer Säulenabstand dieser Säulen im Bereich von 2% bis 30% des mittleren Säulendurchmessers liegt. Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische

Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit

- einem Spiegelsubstrat,

- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und

- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,

- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist, - wobei ein Verhältnis zwischen dem mittleren Säulendurchmesser und der Höhe der Säulen im Bereich von 50:1 bis 1 :200, insbesondere im Bereich von 10:1 bis 1 :10 liegt.

Gemäß einer Ausführungsform weist die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche auf, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.

In Ausführungsformen der Erfindung können dabei diese zwei Bereiche unter- schiedlichen Schichtlagen der piezoelektrischen Schicht entsprechen, wobei eine erste dieser Schichtlagen näher zum Spiegelsubstrat angeordnet ist als eine zweite Schichtlage dieser Schichtlagen.

Vorzugsweise weist hierbei die erste Schichtlage den Bereich mit kleinerem mittlerem Säulendurchmesser auf. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die besagte erste Schichtlage infolge des relativ zur zweiten Schichtlage ver- gleichsweise geringeren mittleren Säulendurchmessers relativ biegeweich wirkt und somit die mechanische Kopplung in Richtung des Schichtstapels zwischen der zweiten, den vergleichsweise größeren mittleren Säulendurchmesser auf- weisenden Schichtlage und dem Spiegelsubstrat reduziert. Zugleich kann über die zweite Schichtlage infolge der dort geringeren Anzahl von Säulengrenzen ein reduzierter Hysteresebeitrag erreicht werden.

In weiteren Ausführungsformen der Erfindung können die zwei Bereiche mit voneinander verschiedenen mittleren Säulendurchmessern auch innerhalb ein- und derselben Schichtlage der piezoelektrischen Schicht befindliche, lateral voneinander separierte Bereiche darstellen. Mit dieser Ausgestaltung kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass typischerweise im adaptiven Spiegel Bereiche vorhanden sind, in denen etwa die nachteilige Auswirkung des vorstehend beschriebenen„Einsinkeffekts“ (d.h. der„indentation“) unter- schiedlich stark ausgeprägt ist, so dass erfindungsgemäß etwa in Bereichen mit vergleichsweise geringerer Ausprägung dieses Einsinkeffekts infolge grö- ßerer„statischer Bestimmtheit“ (bei denen es sich lediglich beispielhaft um Randbereiche und/oder durch Komponenten wie Buchsen o.dgl. mechanisch gestützte Bereiche des Spiegels handeln kann) der mittlere Säulendurchmes- ser entsprechend größer gewählt werden kann, um insoweit eine stärkere Ein- schränkung des Hystereseeffekts und damit eine größere Einstellgenauigkeit zu erzielen.

Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit

- einem Spiegelsubstrat;

- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und

- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;

- wobei die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 30% voneinander unterscheiden.

Gemäß einer Ausführungsform weist die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche auf, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurchmessers um wenigstens 40%, weiter insbesondere um wenigstens 50% voneinander unterscheiden.

Gemäß einer Ausführungsform weist die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche auf, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10%, insbesondere um wenigstens 20% voneinander unterschei- den.

Die Erfindung betrifft weiter auch einen Spiegel für eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage, wobei der Spiegel eine optische Wirkfläche auf- weist, mit

- einem Spiegelsubstrat;

- einem Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf die optische Wirk- fläche auftreffender elektromagnetischer Strahlung; und

- wenigstens einer piezoelektrischen Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist;

- wobei diese piezoelektrische Schicht eine Mehrzahl von durch Säulen- grenzen voneinander räumlich separierten Säulen aufweist;

- wobei die piezoelektrische Schicht wenigstens zwei Bereiche aufweist, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulenabstands um wenigstens 10%, insbesondere um wenigstens 20%, voneinander unterscheiden.

In weiteren Anwendungen kann ein erfindungsgemäßer Spiegel auch z.B. in einer Anlage für Maskenmetrologie eingesetzt bzw. verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt. Die Erfindung ist jedoch hierauf nicht beschränkt, so dass in weiteren Anwendungen die Er- findung auch in einem optischen System mit einer Arbeitswellenlänge im VUV- Bereich (z.B. von weniger als 200nm) vorteilhaft realisiert werden kann. Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:

- ein Spiegelsubstrat,

- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf eine optische Wirk- fläche des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und

- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsub- strat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsubstrat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeu- gung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,

wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

- Ermitteln eines zu erwartenden Hysteresebeitrags zu dem Deformations- Verhalten des Spiegels, wobei infolge dieses Hysteresebeitrags die lineare Ausdehnung der piezoelektrischen Schicht entlang der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche bei Beaufschlagung der ersten Elektrodenanord- nung und/oder der zweiten Elektrodenanordnung mit einer vorgegebenen Spannungsverteilung U(x,y) vom Produkt aus dem betreffenden linearen Ausdehnungskoeffizienten d 33 (x,y) der piezoelektrischen Schicht mit dem jeweiligen Wert der elektrischen Spannung abweicht; und

- Beaufschlagung der ersten Elektrodenanordnung und/oder der zweiten Elektrodenanordnung mit einer modifizierten Spannungsverteilung derart, dass dieser Hysteresebeitrag wenigstens teilweise kompensiert wird.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des zu erwartenden Hyste- resebeitrags modellbasiert nach vorab erfolgter Messung des Hystereseverhal- tens des Spiegels. Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Ermitteln des zu erwartenden Hyste- resebeitrags auf Basis einer Messung der elektrischen Permittivität der piezo- elektrischen Schicht.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt der Beauf- schlagung der ersten Elektrodenanordnung und/oder der zweiten Elektroden- anordnung mit einer elektrischen Vorspannung (Bias-Spannung) auf.

Gemäß einer Ausführungsform wird vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Be- zirken in der piezoelektrischen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben eines deformierbaren Spiegels, wobei der Spiegel aufweist:

- ein Spiegelsubstrat,

- einen Reflexionsschichtstapel zur Reflexion von auf eine optische Wirk- fläche des Spiegels auftreffender elektromagnetischer Strahlung, und

- wenigstens eine piezoelektrische Schicht, welche zwischen Spiegelsubstrat und Reflexionsschichtstapel angeordnet und über eine erste, auf der dem Reflexionsschichtstapel zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung und eine zweite, auf der dem Spiegelsub- strat zugewandten Seite der piezoelektrischen Schicht befindliche Elektrodenanordnung mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist,

- wobei vor Inbetriebnahme des Spiegels oder/und während wenigstens einer Betriebspause zum Ausrichten von Weißschen Bezirken in der piezoelektri- schen Schicht ein unipolares elektrisches Wechselfeld entlang der Richtung der Flächennormalen zur optischen Wirkfläche erzeugt wird.

Die Frequenz des unipolaren elektrischen Wechselfeldes kann z.B. in einem Intervall von 1 mFIz bis 100 mFIz liegen. Die Erfindung betrifft weiter eine Beleuchtungseinrichtung oder ein Projekti- onsobjektiv einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, mit wenigstens einem Spiegel mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen, so- wie auch eine mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlage.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus eines adaptiven Spiegels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2 ein Diagramm zur Erläuterung eines der Erfindung gemäß einem Aspekt zugrundeliegenden Konzepts;

Figur 3-4 schematische Darstellungen zur Erläuterung weiterer Ausfüh- rungsformen der Erfindung;

Figur 5 ein Diagramm zur Erläuterung eines weiteren der Erfindung zugrundeliegenden Konzepts;

Figur 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des möglichen

Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolitho- graphischen Projektionsbelichtungsanlage; und Figur 7a-7e schematische Darstellungen zur Erläuterung eines der Erfin- dung zugrundeliegenden, in einem herkömmlichen adaptiven Spiegel auftretenden Problems.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung zur Erläuterung des beispielhaften Aufbaus eines erfindungsgemäßen Spiegels. Der Spiegel 10 umfasst insbe- sondere ein Spiegelsubstrat 12, welches aus einem beliebigen geeigneten Spiegelsubstratmaterial hergestellt ist. Geeignete Spiegelsubstratmaterialien sind z.B. Titandioxid (Ti0 2 )-dotiertes Quarzglas, wobei lediglich beispielhaft (und ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) die unter den Marken- bezeichnungen ULE ® (der Firma Corning Inc.) oder Zerodur ® (der Firma Schott AG) vertriebenen Materialien verwendbar sind. Des Weiteren weist der Spiegel 10 in grundsätzlich für sich bekannter Weise einen Reflexionsschichtstapel 21 auf, welcher in der dargestellten Ausführungsform lediglich beispielhaft einen Molybdän-Silizium (Mo-Si)-Schichtstapel umfasst. Ohne dass die Erfindung auf konkrete Ausgestaltungen dieses Schichtstapels beschränkt wäre, kann ein lediglich beispielhafter geeigneter Aufbau etwa 50 Lagen bzw. Schichtpakete eines Schichtsystems aus Molybdän (Mo)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 2.4nm und Silizium (Si)-Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 3.3nm umfassen.

Bei dem Spiegel 10 kann es sich insbesondere um einen EUV-Spiegel eines optischen Systems, insbesondere des Projektionsobjektivs oder der Beleuch- tungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage, handeln.

Die im Betrieb des optischen Systems erfolgende Beaufschlagung der opti- schen Wirkfläche 11 des Spiegels 10 mit elektromagnetischer EUV-Strahlung (in Fig. 1 durch einen Pfeil angedeutet) kann eine inhomogene Volumenände- rung des Spiegelsubstrats 12 aufgrund der Temperaturverteilung zur Folge ha- ben, die aus der Absorption von inhomogen auf die optische Wirkfläche 11 auf- treffender Strahlung resultiert. Zur Korrektur einer solchen unerwünschten Volumenänderung oder auch zur Korrektur anderweitiger, im Betrieb der mikro- lithographischen Projektionsbelichtungsanlage auftretender Aberrationen ist der Spiegel 10 adaptiv ausgelegt, wie im Weiteren näher erläutert wird. Flierzu weist der erfindungsgemäße Spiegel 10 eine piezoelektrische Schicht 16 auf, welche im Ausführungsbeispiel aus Blei-Zirkonat-Titanat (Pb(Zr,Ti)0 3 , PZT) hergestellt ist. In weiteren Ausführungsformen kann die piezoelektrische Schicht 16 auch aus einem anderen geeigneten Material (z.B. Aluminium-Nitrid (AIN), Aluminium-Scandium-Nitrid (AIScN), Blei-Magnesium-Niobat (PbMgNb) oder Vanadium-dotiertem Zinkoxid (ZnO)) hergestellt sein. Die piezoelektrische Schicht 16 kann beispielsweise eine Dicke von weniger als 5pm, weiter insbe- sondere eine Dicke im Bereich von 1 pm bis 4pm aufweisen. In Ausführungs- formen kann die Performanz der piezoelektrischen Schicht 16 durch Einfüh- rung einer Kalzium-Niobat-Schicht (CaNbOs-Schicht) an geeigneter Stelle des Schichtstapels gesteigert werden. Die Steigerung der Performanz wird hierbei dadurch erreicht, dass die piezoelektrische Schicht 16 vorzugsweise in [001 ]- Kristallrichtung aufwächst.

Ober- bzw. unterhalb der piezoelektrischen Schicht 16 befinden sich Elektrodenanordnungen, über welche der Spiegel 10 mit einem elektrischen Feld zur Erzeugung einer lokal variablen Deformation beaufschlagbar ist. Von diesen Elektrodenanordnungen ist die zweite, dem Spiegelsubstrat 12 zuge- wandte Elektrodenanordnung als durchgehende, flächige Elektrode 14 von konstanter Dicke ausgestaltet, wohingegen die erste Elektrodenanordnung eine Mehrzahl von Elektroden 20 aufweist, welche jeweils über eine Zuleitung 19 mit einer elektrischen Spannung relativ zur Elektrode 14 beaufschlagbar sind. Die Elektroden 20 sind in eine gemeinsame Glättschicht 18 eingebettet, welche z.B. aus Quarz (S1O 2 ) hergestellt ist und zur Einebnung der aus den Elektroden 20 gebildeten Elektrodenanordnung dient. Des Weiteren weist der Spiegel 10 gemäß Fig. 1 zwischen dem Spiegelsub- strat 12 und der dem Spiegelsubstrat 12 zugewandten unteren Elektrode 14 eine optionale Haftschicht 13 (im Beispiel aus Titan, Ti) auf. Ferner ist mit„15“ eine zwischen der dem Spiegelsubstrat 12 zugewandten Elektrode 14 und der piezoelektrischen Schicht 16 vorhandene Pufferschicht bezeichnet. Diese Puf- ferschicht 15 dient dazu, das Aufwachsen von PZT in optimaler, kristalliner Struktur weiter zu unterstützen und gleichbleibende Polarisationseigenschaften der piezoelektrischen Schicht 16 über die Lebensdauer sicherzustellen, und kann z.B. aus LaNiO ß hergestellt sein.

Gemäß Fig. 1 weist der Spiegel 10 ferner eine Vermittlerschicht 17 auf. Diese Vermittlerschicht 17 steht in direktem elektrischem Kontakt zu den Elektroden 20 (welche in Fig. 1 nur zur Veranschaulichung in Draufsicht dargestellt sind). Diese Vermittlerschicht 17 dient dazu, zwischen den Elektroden 20 im Potential zu„vermitteln“, wobei sie eine nur geringe elektrische Leitfähigkeit (vorzugs- weise weniger als 200 Siemens/Meter (S/m) aufweist mit der Folge, dass ein zwischen benachbarten Elektroden 60 bestehender Spannungsunterschied im Wesentlichen über der Vermittlerschicht 17 abfällt.

Im Betrieb des Spiegels 10 bzw. eines diesen Spiegel 10 aufweisenden opti- schen Systems führt das Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektro- den 14, 20 über das sich im Bereich der piezoelektrischen Schicht 16 ausbil- dende elektrische Feld zu einer Auslenkung dieser piezoelektrischen Schicht 16. Auf diese Weise kann zur Kompensation von optischen Aberrationen eine Aktuierung des Spiegels 10 erzielt werden.

Wie bereits eingangs beschrieben ist nun abhängig vom Herstellprozess die piezoelektrische Schicht typischerweise nicht perfekt homogen, sondern in einer Art„Säulenstruktur“ aus einer Vielzahl kristalliner Säulen aufgebaut. Eine Beeinflussung bzw. gezielte Steuerung des mittleren Säulendurchmessers ist hierbei über diverse Parameter des Fertigungsprozesses möglich, wozu insbe- sondere die in einem Verfahren der Laserabscheidung eingestellte Lasertakt- frequenz, die Spiegelsubstrattemperatur während des Anwachsprozesses, die Gestaltung einer zwischen Spiegelsubstrat und piezoelektrischer Schicht vor- handenen Anwachsschicht sowie die Gaszusammensetzung innerhalb der Kammer während der Beschichtung zu nennen sind. Die sich letztlich einstel- lende mittlere Größe der kristallinen Säulen kann dabei durch einen oder meh- rere der vorstehend genannten Parameter gezielt beeinflusst werden.

Diese Beeinflussung des mittleren Säulendurchmessers erfolgt nun erfin- dungsgemäß wie im Diagramm von Fig. 2 schematisch dargestellt in solcher Weise, dass sowohl dem mit zunehmendem mittleren Säulendurchmesser an- steigenden„Einsinkeffekt“ (engl „indentation“) als auch dem mit zunehmen- dem mittleren Säulendurchmesser abnehmenden Hystereseeffekt Rechnung getragen wird.

Im Diagramm von Fig. 2 sind hierzu beispielhafte qualitative Verläufe sowohl hinsichtlich der Abhängigkeit des Hystereseeffektes vom mittleren Säulen- durchmesser (gepunktete Kurve) als auch hinsichtlich der Abhängigkeit des Einsinkeffektes vom mittleren Säulendurchmesser (gestrichelte Kurve) darge- stellt. Die erfindungsgemäße gezielte Einstellung des mittleren Säulendurch- messers in dem markierten Werteintervall hat wie in Fig. 2 angedeutet zur Folge, dass beide Effekte (d.h. sowohl der Hystereseeffekt als auch der Ein- sinkeffekt) unterhalb eines durch die jeweilige Spezifikation vorgegebenen Schwellenwertes liegen.

Fig. 3 und Fig. 4 zeigen schematische und stark vereinfachte Darstellungen zur Erläuterung weiterer möglicher Ausgestaltungen einer in einem erfindungsge- mäßen adaptiven Spiegel vorhandenen piezoelektrischen Schicht, wobei bei diesen Ausführungsformen unterschiedliche Bereiche der piezoelektrischen Schicht vorhanden sind, welche sich hinsichtlich des mittleren Säulendurch- messers signifikant (insbesondere um wenigstens 40%, weiter insbesondere um wenigstens 50%) voneinander unterscheiden. Hierdurch kann dem Um stand Rechnung getragen werden, dass je nach konkreter Ausführung des adaptiven Spiegels Bereiche vorhanden sein können, in denen z.B. der vorste- hend beschriebene„Einsinkeffekt“ (etwa infolge einer in dem betreffenden Be- reich stärkeren mechanischen Unterstützung des Spiegelsubstrats) weniger kritisch ist, so dass in solchen Bereichen der mittlere Säulendurchmesser zu Gunsten einer Reduzierung des Hystereseeffektes und damit einer Erhöhung der Einstellgenauigkeit größer gewählt werden kann. So weist in dem beispiel- haften Szenario von Fig. 3 eine piezoelektrische Schicht 30 in einem radial äußeren Randbereich der piezoelektrischen Schicht 30 bzw. des adaptiven Spiegels einen Bereich 32 mit größerem mittleren Säulendurchmesser im Ver- gleich zu einem radial weiter innen liegenden ersten Bereich 31 auf.

Gemäß Fig. 4 entsprechen die oben genannten Bereiche einer piezoelektri- schen Schicht 40 mit unterschiedlichem mittleren Säulendurchmesser unter- schiedlichen Schichtlagen der piezoelektrischen Schicht, wobei im dargestell- ten Ausführungsbeispiel die erste Schichtlage 41 , welche näher zum Spie- gelsubstrat angeordnet ist als die zweite Schichtlage 42, infolge eines ver- gleichsweise geringeren mittleren Säulendurchmessers relativ biegeweich wird und somit die mechanische Kopplung in Richtung des Schichtstapels zwischen der zweiten Schichtlage 42 und dem (nicht dargestellten) Spiegelsubstrat re- duziert. Im Ergebnis wird so bei der Ausgestaltung von Fig. 4 zum einen der vorstehend beschriebene„Einsinkeffekt“ abgemildert und zum anderen über die zweite Schichtlage infolge der dort geringeren Anzahl von Säulengrenzen ein reduzierter Hysteresebeitrag erreicht.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich oder alternativ zur vorstehend anhand von Fig. 2-4 beschriebenen Einstellung des mittleren Säulendurchmessers innerhalb der piezoelektrischen Schicht ein oder mehrere weitere geeignete Maßnahmen vorgenommen, um den zuvor beschriebenen Hysteresebeitrag der piezoelektrischen Schicht zu reduzieren und damit die mit dem adaptiven Spiegel erzielte Einstellgenauigkeit zu erhö- hen.

Eine erste dieser Maßnahmen beinhaltet die modellbasierte Vorhersage der Hysterese, wobei die bei dieser Vorhersage erhaltenen Ergebnisse von vorne- herein in die jeweils im adaptiven Spiegel realisierten Stellwege integriert wer- den, um im Ergebnis eine erhöhte Stellgenauigkeit zu erzielen. Hierbei können insbesondere basierend auf einer Vermessung des Hystereseverhaltens des Bauteils (d.h. des adaptiven Spiegels bzw. der piezoelektrischen Schicht) charakteristische Parameter ermittelt und in entsprechenden Modellen verar- beitet werden, wobei zur Hysteresevorhersage geeignete Modelle (ohne dass die Erfindung hierauf beschränkt wäre) z.B. das Preisach-Modell, das Prandtl- Ishlinskii-Modell, das Duhem-Model, das Bouc-Wen-Modell, das Coleman- Hodgdon-Modell und das Jiles-Atherton-Modell sind.

In weiteren Ausführungsformen kann der zu erwartende Hysteresebeitrag auch auf Basis einer Messung der elektrischen Permittivität der piezoelektrischen Schicht erfolgen, um wiederum durch entsprechende Beaufschlagung der Elektrodenanordnungen mit einer modifizierten Spannungsverteilung eine we nigstens teilweise Kompensation des Hysteresebeitrages zu erzielen. Hierbei macht sich die Erfindung einen linearen Zusammenhang zwischen der piezo- elektrischen Dehnung einerseits und der Permittivitätsänderung andererseits zu Nutze, wobei insoweit auf die Publikation Y. Ishikiriyama„Improvement of Self-sensing Piezoelectric Actuator Control Using Permittivity Change Detec- tion“, Journal of Advanced Mechanical Design, Systems and Manufacturing, Volume 4, No. 1, 2010, Seiten 143-149 verwiesen wird.

In weiteren Ausführungsformen kann eine Beaufschlagung der jeweiligen Elektrodenanordnung mit einer elektrischen Vorspannung („Bias-Spannung“) erfolgen. Hierdurch kann eine Ausrichtung der sogenannten Weißschen Bezir- ke vor tatsächlicher Inbetriebnahme des adaptiven Spiegels und damit eine Reduzierung des Hystereseeffektes erzielt werden.

Eine solche„Bias-Spannung“ vor dem Betrieb des erfindungsgemäßen adapti- ven Spiegels oder in Betriebspausen angelegt werden. Des Weiteren kann gemäß Fig. 5 auch während des Betriebs des adaptiven Spiegels eine solche „Bias-Spannung“ durchgehend aufrechterhalten werden. Ferner kann eine Ausrichtung der Weißschen Bezirke und damit eine Reduzierung des Hyste- reseeffekts auch durch Anlegen einer„Bias-Spannung“ an die piezoelektrische Schicht während ihrer Herstellung im Abkühlschritt erreicht werden.

Die eingestellten Werte der elektrischen Vorspannung können insbesondere die tatsächlich zur Aktuierung verwendeten Spannungswerte übersteigen. Wie in Fig. 5 angedeutet kann durch Anlegen einer geeigneten elektrischen Span- nung auch ein hinsichtlich des unerwünschten Hystereseeffektes verbesserter „Arbeitspunkt“ gewählt werden. So kann lediglich beispielhaft gemäß Fig. 5 durch Wechsel von dem Spannungsbereich gemäß Kurve„C“ auf den Span- nungsbereich gemäß Kurve„D“ erreicht werden, dass unter Ausnutzung des nichtlinearen Kurvenverlaufs die Hysteresereduzierung den ebenfalls erhalte- nen Effekt der Abnahme des Verfahrweges übersteigt, mit anderen Worten also „je eingestelltem Nanometer Oberflächendeformation effektiv weniger Hystereseabweichung“ auftritt.

Beim Zusammenwirken von „Bias-Spannung“ und deformationswirksamer, variabler Stellspannung ist es möglich, den variablen Spannungsanteil zwischen 0V und einem vorgegebenen Maximalwert auszulegen. Alternativ kann die Auslegung so erfolgen, dass die variable Spannung zwischen vorge- gebenen (von Null verschiedenen) Minimal- und Maximalwerten liegt oder aber derart, dass ihr Maximalwert auf 0V liegt und sie im negativen Spannungs- bereich liegt. Zum Beispiel kann die„Bias-Spannung“ 50V betragen und die va- riable Spannung zwischen 0V und 50V variieren. Alternativ dazu kann die Bias- Spannung zu 70V gewählt werden und die variable Spannung zwischen -20V und +30V liegen. Weiterhin kann in diesem Beispiel die Bias-Spannung bei 100V liegen und die variable Spannung zwischen -50V und 0V.

In Fig. 5 könnte jede dieser Situationen einen Betrieb in dem durch die mit D bezeichneten Kurven begrenzten Bereich beschreiben. Der Unterschied be- steht darin, dass eine vergleichsweise hohe„Bias-Spannung“ ständig, also auch in den Betriebspausen, eine starke Polarisation der Domänen bzw. Weißschen Bezirke aufrechterhält. Es ist aber möglich, dass eine beständig hohe Spannung höhere Anforderungen an die Isolation der Strukturen stellt. Je nachdem, welcher Aspekt im konkreten Anwendungsfall bedeutsamer ist, wird der Arbeitspunkt gewählt. Es besteht die Möglichkeit, den kompletten Arbeits- bereich (also in Fig. 5 das Gebiet, welches durch die Kurven D begrenzt wird) sowie auch die jeweilige Wahl der„Bias-Spannung“ den aktuellen Betriebsbe- dingungen anzupassen. So kann bei geringer benötigter Amplitude ein Schwerpunkt auf niedrige Hysterese und damit hohe Genauigkeit gelegt wer- den, so dass tendenziell mit vergleichsweise hoher„Bias-Spannung“ gearbeitet wird. Sind hingegen große Verfahrwege bei verringerten Genauigkeitsanforde- rungen erforderlich, wird eine vergleichsweise niedrige„Bias-Spannung“ ge- wählt.

In weiteren Ausführungsformen kann vor Inbetriebnahme des adaptiven Spie- gels und/oder in Betriebspausen ein unipolares elektrisches Wechselfeld zur Ausrichtung der Weißschen Bezirke angelegt werden. Die Frequenz dieses unipolaren elektrischen Wechselfeldes kann z.B. in einem Intervall von 1 mHz bis 100 mHz liegen.

Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage, in welcher die vorliegende Erfindung realisierbar ist.

Gemäß Fig. 6 weist eine Beleuchtungseinrichtung in einer für EUV ausgeleg- ten Projektionsbelichtungsanlage 600 einen Feldfacettenspiegel 603 und einen Pupillenfacettenspiegel 604 auf. Auf den Feldfacettenspiegel 603 wird das Licht einer Lichtquelleneinheit, welche eine Plasmalichtquelle 601 und einen Kollektorspiegel 602 umfasst, gelenkt. Im Lichtweg nach dem Pupillenfacetten- spiegel 604 sind ein erster Teleskopspiegel 605 und ein zweiter Teleskopspie- gel 606 angeordnet. Im Lichtweg nachfolgend ist ein Umlenkspiegel 607 ange- ordnet, der die auf ihn treffende Strahlung auf ein Objektfeld in der Objektebe- ne eines sechs Spiegel 651-656 umfassenden Projektionsobjektivs lenkt. Am Ort des Objektfeldes ist eine reflektive strukturtragende Maske 621 auf einem Maskentisch 620 angeordnet, die mit Hilfe des Projektionsobjektivs in eine Bildebene abgebildet wird, in welcher sich ein mit einer lichtempfindlichen Schicht (Photoresist) beschichtetes Substrat 661 auf einem Wafertisch 660 be- findet.

Von den Spiegeln 651-656 des Projektionsobjektivs können lediglich beispiel- haft die - bezogen auf den optischen Strahlengang im Anfangsbereich des Pro- jektionsobjektivs angeordneten - Spiegel 651 und 652 in der erfindungs- gemäßen Weise ausgestaltet sein, da der erzielte Effekt einer Kompensation thermischer Deformationen infolge der an diesen Spiegeln 651 , 652 aufgrund der noch vergleichsweise geringen aufsummierten Reflexionsverluste und da- mit der relativ hohen Lichtintensitäten dann besonders ausgeprägt ist.

Wenn die Erfindung auch anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben wurde, erschließen sich für den Fachmann zahlreiche Variationen und alterna- tive Ausführungsformen, z.B. durch Kombination und/oder Austausch von Merkmalen einzelner Ausführungsformen. Dementsprechend versteht es sich für den Fachmann, dass derartige Variationen und alternative Ausführungsfor- men von der vorliegenden Erfindung mit umfasst sind, und die Reichweite der Erfindung nur im Sinne der beigefügten Patentansprüche und deren Äquivalen- te beschränkt ist.