Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Prioritäten der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 200 788.0, angemeldet am 28. Januar 2021 , sowie der Deutschen Patentanmeldung DE 10 2021 207 580.0, angemeldet am 16. Juli 2021. Der Inhalt dieser DE-Anmeldungen wird durch Bezugnahme („incorporation by reference“) mit in den vorliegenden Anmeldungstext aufgenommen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein optisches System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, insbesondere in einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

Stand der Technik

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

In für den EUV-Bereich ausgelegten Projektionsobjektiven, d.h. bei Wellenlängen von z.B. etwa 13 nm oder etwa 7 nm, werden mangels Verfügbarkeit geeigneter lichtdurchlässiger refraktiver Materialien Spiegel als optische Komponenten für den Abbildungsprozess verwendet.

Ein in der Praxis auftretendes Problem ist, dass die EUV-Spiegel u.a. infolge Absorption der von der EUV-Lichtquelle emittierten Strahlung eine Erwärmung und eine damit einhergehende thermische Ausdehnung bzw. Deformation erfahren, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann.

Zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächendeformationen und damit einhergehenden optischen Aberrationen sind diverse Ansätze bekannt. Unter anderem ist es bekannt, als Spiegelsubstratmatenal ein Material mit ultraniedriger thermischer Expansion („Ultra-Low- Expansion-Material“), z.B. ein unter der Bezeichnung ULE™ von der Firma Corning Inc. vertriebenes Titan-Quarzglas, zu verwenden und in einem der optischen Wirkfläche nahen Bereich die sogenannte Nulldurchgangstemperatur (= „Zero-Crossing-Temperatur“) einzustellen. Bei dieser Zero-Crossing-Tempera- tur, welche z.B. für ULE™ bei etwa &= 30°C liegt, weist der thermische Ausdehnungskoeffizient in seiner Temperaturabhängigkeit einen Nulldurchgang auf, in dessen Umgebung keine oder nur eine vernachlässigbare thermische Ausdehnung des Spiegelsubstratmatenals erfolgt.

Mögliche weitere Ansätze zur Vermeidung von durch Wärmeeinträge in einen EUV-Spiegel verursachten Oberflächendeformationen beinhalten ein aktives direktes Kühlen oder auch den Einsatz einer Heizanordnung z.B. auf Basis von Infrarotstrahlung. Mit einer solchen Heizanordnung kann in Phasen vergleichsweise geringer Absorption von EUV-Nutzstrahlung eine aktive Spiegelerwärmung erfolgen, wobei diese aktive Spiegelerwärmung mit steigender Absorption der EUV-Nutzstrahlung entsprechend zurückgefahren wird. Dabei wird der aktuelle Erwärmungszustand des EUV-Spiegels typischerweise mit Hilfe von einem oder mehreren am EUV-Spiegel angebrachten Temperatursensoren ermittelt. Die aktive Spiegelerwärmung kann insbesondere mit dem Ziel erfolgen, die mittlere Spiegeltemperatur in der Nähe der o.g. Zero-Crossing-Temperatur zu halten.

Dabei treten in der Praxis jedoch weitere Probleme u.a. aufgrund einer räumlichen Verteilung der Zero-Crossing-Temperatur im Spiegelsubstratmaterial sowie aufgrund unerwünschter Wärmeeinträge in das optische System durch die verwendete Heizanordnung auf. Des Weiteren weicht die am Ort des jeweiligen Temperatursensors gemessene Temperatur von der letztlich relevanten Temperatur (z.B. der Temperatur an der optischen Wirkfläche des EUV-Spiegels oder der mittleren Spiegeltemperatur) ab mit der Folge, dass eine darauf basierende Regelung der Heizleistung letztlich nur eine unzureichende Vermeidung thermisch induzierter Oberflächendeformationen bzw. optischer Aberrationen bewirkt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein optisches System sowie ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems bereitzustellen, welche eine wirksame Vermeidung von thermisch induzierten Deformationen unter zumindest Abmilderung der vorstehend beschriebenen Probleme ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist ein optisches System auf:

- wenigstens einen Spiegel mit einer optischen Wirkfläche und einem Spiegelsubstrat, wobei in dem Spiegelsubstrat eine Mehrzahl von Temperierzonen angeordnet ist; und - eine Temperiereinrichtung, über welche die in den Temperierzonen jeweils vorliegenden Temperaturen unabhängig voneinander einstellbar sind;

- wobei die Temperierzonen in wenigstens zwei Ebenen mit unterschiedlichem Abstand von der optischen Wirkfläche angeordnet sind; und

- wobei die Temperierzonen in diesen wenigstens zwei Ebenen als Kühlkanäle ausgestaltet sind, welche unabhängig voneinander von einem Kühlfluid mit variabel einstellbarer Kühlfluidtemperatur durchströmbar sind.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, durch Bereitstellung von in unterschiedlichem Abstand zur optischen Wirkfläche befindlichen und hinsichtlich ihrer Temperatur unabhängig voneinander einstellbaren Temperierzonen einen adaptiven Spiegel mit gezielt deformierbarer optischer Wirkfläche zu realisieren, wobei analog zum sogenannten „Bimetalleffekt“ ausgenutzt wird, dass sich unterschiedliche thermale Ausdehnungen in den unterschiedlichen Ebenen der Temperierzonen letztlich in eine Oberflächendeformation des Spiegels übertragen.

Mit anderen Worten beinhaltet die Erfindung das Prinzip, im Wege einer gezielten ortsaufgelösten Einstellung von Temperaturunterschieden in wenigstens zwei unterschiedlichen und sich in ihrem Abstand von der optischen Wirkfläche voneinander unterscheidenden Ebenen aktiv eine Oberflächendeformation des betreffenden Spiegels zu erzeugen und insoweit insbesondere auch einen zusätzlichen Freiheitsgrad bei der Einstellung der Wellenfronteigenschaften des diesen Spiegel aufweisenden optischen Systems bereitzustellen.

Indem nun die Temperatur unterschiedlicher Temperierzonen nicht nur in besagten unterschiedlichen Ebenen, sondern auch jeweils innerhalb ein- und derselben Ebene örtlich variabel bzw. für die einzelnen Temperierzonen unabhängig voneinander einstellbar ist, kann der vorstehend genannte Freiheitsgrad insbesondere auch als (bei der Einstellung der Wellenfronteigenschaften des optischen Systems besonders nützlicher) lokaler Freiheitsgrad realisiert werden. Hierzu kann durch geeignete Wahl der jeweiligen Temperaturen in den unterschiedlichen Ebenen zugeordneten Temperierzonen etwa erreicht werden, dass eine effektive Oberflächendeformation letztlich nur an einer lateralen Position der optischen Wirkfläche aufgrund einer lokal mechanischen Spannung erfolgt, wohingegen in den übrigen Bereichen der optischen Wirkfläche keine solche Deformation stattfindet.

Insgesamt kann mit dem erfindungsgemäß genutzten Prinzip eine besonders präzise Einstellung eines Deformationsprofils in einem adaptiven Spiegel realisiert werden, wobei auch in lokaler Hinsicht vergleichsweise hochfrequente Störungen in den optischen Eigenschaften des betreffenden Spiegels oder auch des diesen Spiegel aufweisenden optischen Systems korrigiert werden können. Insbesondere kann es sich bei solchen Störungen mit geringen Ortswellenlängen (von z.B. größenordnungsmäßig 1 mm) um Störungen infolge einer örtlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur im Spiegelsubstratmatenal handeln.

Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System ferner eine Regelungseinheit zur zeitlich variablen Regelung der durch die Temperiereinrichtung in den Temperierzonen jeweils eingestellten Temperaturen auf.

Gemäß einer Ausführungsform weist das optische System ferner eine Einrichtung zur Ermittlung der beim Durchströmen der Kühlkanäle vom Kühlfluid abgegebenen Kühlleistung auf.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine der Regelung zugrundeliegende Bestimmung des jeweils aktuellen Erwärmungszustandes des Spiegels auf Basis der vom Kühlfluid beim Durchströmen der Kühlkanäle abgegebenen Kühlleistung.

Dabei liegt der Erfindung die weitere Überlegung zugrunde, dass die Leistungsabgabe des in den Kühlkanälen strömenden Kühlfluids bei bekannter Strömungsrate sowie bekanntem Wärmeübergangskoeffizienten im Bereich der jeweiligen Kühlkanalwandung letztlich ein Maß für den im Spiegelsubstratmaterial im Mittel vorhandenen Temperaturgradienten und somit für den aktuellen Erwärmungszustand des Spiegels darstellt.

Für die vom Kühlfluid beim Durchströmen der Kühlkanäle abgegebene Kühlleistung P _Küfll gilt

PKÜKI = a ' A - T

(1 ) wobei a den Wärmeübergangskoeffizienten im Bereich der jeweiligen Kühlkanalwandung, A die Kontaktfläche des Spiegelsubstrats zum Spiegelsubstratmatenal und AT die Temperaturdifferenz vom Spiegelsubstratmatenal zum Kühlfluid bezeichnen. Die Temperaturdifferenz zwischen Eingang und Ausgang des betreffenden Kühlkanals ergibt sich durch Integration über die lokalen Kühlleistungen entlang der Kühlstrecke und Division durch die Wärmekapazität C des Kühlfluids zu wobei l die Position entlang der Kühlstrecke und L die Gesamtlänge der Kühlstrecke bezeichnen. Mithilfe der Strömungsgeschwindigkeit kann ein Massenfluss pro Zeiteinheit bestimmt werden, und daraus anhand der spezifischen Wärmekapazität des Kühlfluids der Wert von C. Entsprechend kann eine gemittelte Temperaturdifferenz AT vom Spiegelsubstratmaterial zum Kühlfluid bestimmt werden, woraus wiederum eine Abschätzung für die Temperaturverteilung in dem Spiegelsubstratmatenal erhalten werden kann.

Anhand der vom Kühlfluid beim Durchströmen der Kühlkanäle abgegebenen Kühlleistung kann das im Spiegelsubstratmatenal vorhandene Temperaturfeld mit vergleichsweise hoher Genauigkeit ermittelt werden, so dass auch eine auf dieser Temperaturinformation basierende Regelung der durch die Temperiereinrichtung jeweils eingestellten Temperaturen mit größerer Präzision (etwa im Vergleich zu einer herkömmlichen Bestimmung des Erwärmungszustandes des Spiegels anhand von auf der Spiegelrückseite befindlichen Temperatursensoren oder Wellenfrontsensoren im optischen System) erfolgen kann. Dabei ist die auf der Leistungsabgabe des Kühlfluids basierende erfindungsgemäße Bestimmung des Erwärmungszustandes des Spiegels insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Spiegelsubstratmaterial einen nichtlinearen Verlauf der Temperaturabhängigkeit der Deformation zeigt, weil dann auch die absolute Kenntnis der jeweils aktuell vorliegenden Spiegeltemperatur von Bedeutung ist.

Das vorstehend beschriebene Konzept der Ermittlung des aktuellen Erwärmungszustandes des Spiegels auf Basis der vom Kühlfluid beim Durchströmen der Kühlkanäle abgegebenen Kühlleistung ist auch unabhängig von dem zuvor beschriebenen Prinzip der Anordnung von Temperierzonen in unterschiedlichen Ebenen innerhalb des Spiegelsubstrats vorteilhaft.

Die Erfindung betrifft somit weiter auch ein optisches System mit

- wenigstens einem Spiegel mit einer optischen Wirkfläche und einem Spiegelsubstrat, wobei in dem Spiegelsubstrat eine Mehrzahl von Temperierzonen angeordnet ist, wobei die Temperierzonen als Kühlkanäle ausgestaltet sind, welche unabhängig voneinander von einem Kühlfluid mit variabler Kühlfluidtemperatur durchströmbar sind;

- einer Einrichtung zur Ermittlung der beim Durchströmen der Kühlkanäle vom Kühlfluid abgegebenen Kühlleistung; und

- einer Regelungseinheit zur zeitlich variablen Regelung der durch die Temperiereinrichtung in den Temperierzonen jeweils eingestellten Temperaturen, wobei eine dieser Regelung zugrundeliegende Bestimmung des jeweils aktuellen Erwärmungszustandes des Spiegels auf Basis der ermittelten, beim Durchströmen der Kühlkanäle vom Kühlfluid abgegebenen Kühlleistung erfolgt. Gemäß einer Ausführungsform weist das Spiegelsubstrat ein erstes Spiegelsubstratteil aus einem ersten Spiegelsubstratmaterial und wenigstens ein auf der der optischen Wirkfläche abgewandten Seite des ersten Spiegelsubstratteils angeordnetes zweites Spiegelsubstratteil aus einem von dem ersten Spiegelsubstratmaterial verschiedenen zweiten Spiegelsubstratmaterial auf.

Gemäß einer Ausführungsform sind die beiden Ebenen der Temperierzonen unterschiedlichen Spiegelsubstratteilen zugeordnet.

Gemäß einer Ausführungsform besitzt das erste Spiegelsubstratmaterial im Vergleich zum zweiten Spiegelsubstratmaterial einen kleineren Wert des mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten.

In der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung macht sich die Erfindung den Umstand zu Nutze, dass für die in bezogen auf die optische Wirkfläche vergleichsweise größerer Tiefe im Spiegelsubstrat befindlichen Temperierzonen eine größere thermale Ausdehnung im Vergleich zu den näher an der optischen Wirkfläche befindlichen Temperierzonen durchaus erwünscht ist, um einen möglichst signifikanten Effekt analog zum sogenannten Bimetalleffekt hinsichtlich der gewünschten Deformation der optischen Wirkfläche zu erzielen. Zudem ermöglicht diese Ausgestaltung die teilweise Fertigung des Spiegelsubstrats aus (etwa im Vergleich zu ULE™) relativ preiswertem Material (z.B. Quarzglas, SiO ₂ ).

Gemäß einer Ausführungsform sind in wenigstens einer der beiden Ebenen jeweils eine Mehrzahl von Temperierzonen angeordnet, wobei die Temperaturen für die in der jeweiligen Ebene befindlichen Temperierzonen unabhängig voneinander einstellbar sind.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Temperiereinrichtung eine Mehrzahl von den jeweiligen Temperierzonen zugeordneten Peltier-Elementen auf.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Temperiereinrichtung eine Mehrzahl von den jeweiligen Temperierzonen zugeordneten Heizstrahlern auf.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Spiegel für eine Arbeitswellenlänge von weniger als 30nm, insbesondere weniger als 15nm, ausgelegt.

Gemäß einer Ausführungsform ist das optische System ein Projektionsobjektiv oder eine Beleuchtungseinrichtung einer mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, wobei das optische System wenigstens einen Spiegel mit einer optischen Wirkfläche und einem Spiegelsubstrat aufweist, wobei in dem Spiegelsubstrat eine Mehrzahl von Temperierzonen in wenigstens zwei Ebenen mit unterschiedlichem Abstand von der optischen Wirkfläche angeordnet ist, wobei die in den Temperierzonen jeweils vorliegenden Temperaturen unabhängig voneinander eingestellt werden.

Dabei erfolgt gemäß einem Aspekt die Einstellung der Temperatur in den Temperierzonen derart, dass eine durch unterschiedliche thermische Ausdehnung von zu voneinander verschiedenen Ebenen gehörenden Temperierzonen hervorgerufene Deformation der optischen Wirkfläche einer gewünschten Deformation entspricht.

Gemäß einem weiteren Aspekt erfolgt die Einstellung der Temperatur in den Temperierzonen derart, dass eine mit einer Beaufschlagung der optischen Wirkfläche mit elektromagnetischer Strahlung einhergehende thermisch induzierte Deformation des Spiegels durch die thermische Ausdehnung der Temperierzonen wenigstens teilweise kompensiert wird.

Gemäß einer Ausführungsform werden die durch die Temperiereinrichtung in den Temperierzonen jeweils eingestellten Temperaturen zeitlich variabel geregelt. Gemäß einer Ausführungsform sind die Temperierzonen als Kühlkanäle ausgestaltet, welche unabhängig voneinander von einem Kühlfluid mit variabel einstellbarer Kühlfluidtemperatur durchströmt werden.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt eine der Regelung zugrundeliegende Bestimmung des jeweils aktuellen Erwärmungszustandes des Spiegels auf Basis einer Ermittlung der beim Durchströmen der Kühlkanäle vom Kühlfluid abgegebenen Kühlleistung.

Die Erfindung betrifft weiter auch ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Systems, wobei das optische System wenigstens einen Spiegel mit einer optischen Wirkfläche und einem Spiegelsubstrat aufweist, wobei in dem Spiegelsubstrat eine Mehrzahl von Temperierzonen angeordnet sind, welche als unabhängig voneinander von einem Kühlfluid mit variabel einstellbarer Kühlfluidtemperatur durchströmte Kühlkanäle ausgestaltet sind, wobei die in den Temperierzonen jeweils eingestellte Temperatur zeitlich variabel geregelt wird, und wobei eine dieser Regelung zugrundeliegende Bestimmung des jeweils aktuellen Erwärmungszustandes des Spiegels auf Basis einer Ermittlung der beim Durchströmen der Kühlkanäle vom Kühlfluid abgegebenen Kühlleistung erfolgt.

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 möglichen Aufbaus eines Spiegels gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 2-6 schematische Darstellungen zur Erläuterung des möglichen

Aufbaus eines Spiegels gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung; und

Figur 7 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 7 zeigt zunächst schematisch im Meridionalschnitt den möglichen Aufbau einer für den Betrieb im EUV ausgelegten mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage.

Gemäß Fig. 7 weist die Projektionsbelichtungsanlage 1 eine Beleuchtungseinrichtung 2 und ein Projektionsobjektiv 10 auf. Eine Ausführung der Beleuchtungseinrichtung 2 der Projektionsbelichtungsanlage 1 hat neben einer Licht- bzw. Strahlungsquelle 3 eine Beleuchtungsoptik 4 zur Beleuchtung eines Objektfeldes 5 in einer Objektebene 6. Bei einer alternativen Ausführung kann die Lichtquelle 3 auch als ein zur sonstigen Beleuchtungseinrichtung separates Modul bereitgestellt sein. In diesem Fall umfasst die Beleuchtungseinrichtung die Lichtquelle 3 nicht.

Belichtet wird hierbei ein im Objektfeld 5 angeordnetes Retikel 7. Das Retikel 7 ist von einem Retikelhalter 8 gehalten. Der Retikelhalter 8 ist über einen Retikel- verlagerungsantrieb 9 insbesondere in einer Scanrichtung verlagerbar. In Fig. 7 ist zur Erläuterung ein kartesisches xyz-Koordinatensystem eingezeichnet. Die x-Richtung verläuft senkrecht zur Zeichenebene hinein. Die y-Richtung verläuft horizontal und die z-Richtung verläuft vertikal. Die Scanrichtung verläuft in Fig. 7 längs der y-Richtung. Die z-Richtung verläuft senkrecht zur Objektebene 6.

Das Projektionsobjektiv 10 dient zur Abbildung des Objektfeldes 5 in ein Bildfeld 11 in einer Bildebene 12. Abgebildet wird eine Struktur auf dem Retikel 7 auf eine lichtempfindliche Schicht eines im Bereich des Bildfeldes 11 in der Bildebene 12 angeordneten Wafers 13. Der Wafer 13 wird von einem Waferhalter 14 gehalten. Der Waferhalter 14 ist über einen Waferverlagerungsantrieb 15 insbesondere längs der y-Richtung verlagerbar. Die Verlagerung einerseits des Retikels 7 über den Retikelverlagerungsantrieb 9 und andererseits des Wafers 13 über den Waferverlagerungsantrieb 15 kann synchronisiert zueinander erfolgen.

Bei der Strahlungsquelle 3 handelt es sich um eine EUV-Strahlungsquelle. Die Strahlungsquelle 3 emittiert insbesondere EUV-Strahlung, welche im Folgenden auch als Nutzstrahlung oder Beleuchtungsstrahlung bezeichnet wird. Die Nutzstrahlung hat insbesondere eine Wellenlänge im Bereich zwischen 5 nm und 30 nm. Bei der Strahlungsquelle 3 kann es sich zum Beispiel um eine Plasmaquelle, eine synchrotronbasierte Strahlungsquelle oder um einen Freie-Elektronen-La- ser („Free-Electron-Laser“, FEL) handeln. Die Beleuchtungsstrahlung 16, die von der Strahlungsquelle 3 ausgeht, wird von einem Kollektor 17 gebündelt und propagiert durch einen Zwischenfokus in einer Zwischenfokusebene 18 in die Beleuchtungsoptik 4. Die Beleuchtungsoptik 4 weist einen Umlenkspiegel 19 und diesem im Strahlengang nachgeordnet einen ersten Facettenspiegel 20 (mit schematisch angedeuteten Facetten 21 ) und einen zweiten Facettenspiegel 22 (mit schematisch angedeuteten Facetten 23) auf.

Das Projektionsobjektiv 10 weist eine Mehrzahl von Spiegeln Mi (i= 1 , 2, ... ) auf, welche gemäß ihrer Anordnung im Strahlengang der Projektionsbelichtungsanlage 1 durchnummeriert sind. Bei dem in der Fig. 7 dargestellten Beispiel weist das Projektionsobjektiv 10 sechs Spiegel M1 bis M6 auf. Alternativen mit vier, acht, zehn, zwölf oder einer anderen Anzahl an Spiegeln Mi sind ebenso möglich. Der vorletzte Spiegel M5 und der letzte Spiegel M6 weisen jeweils eine Durchtrittsöffnung für die Beleuchtungsstrahlung 16 auf. Bei dem Projektionsobjektiv 10 handelt es sich um eine doppelt obskurierte Optik. Das Projektionsobjektiv 10 hat eine bildseitige numerische Apertur, die größer ist als 0.5 und die auch größer sein kann als 0.6 und die beispielsweise 0.7 oder 0.75 betragen kann.

Im Betrieb der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 1 wird die auf die optische Wirkfläche der Spiegel auftreffende elektromagnetische Strahlung zum Teil absorbiert und führt wie eingangs erläutert zu einer Erwärmung und einer damit einhergehenden thermischen Ausdehnung bzw. Deformation, welche wiederum eine Beeinträchtigung der Abbildungseigenschaften des optischen Systems zur Folge haben kann. Das erfindungsgemäße Konzept kann insbesondere vorteilhaft auf einen beliebigen Spiegel der mikrolithographischen Projektionsbelichtungsanlage 1 von Fig. 7 angewendet werden. Dies kann zur Vermeidung bzw. Kompensation thermisch induzierter Deformationen des betreffenden Spiegels selbst (beispielsweise zur Kompensation einer örtlichen Verteilung der Nulldurchgangstemperatur) oder auch zur Bereitstellung eines zusätzlichen Freiheitsgrades hinsichtlich der Einstellung der Wellenfronteigenschaften des gesamten optischen Systems, d.h. ohne oder auch mit eine(r) durch den betreffenden Spiegel erzielten Korrekturwirkung, erfolgen.

Die Erfindung ist nicht auf die Anwendung in einer für den Betrieb im EUV ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage beschränkt. Insbesondere kann die Erfindung auch in einer für den Betrieb im DUV (d.h. bei Wellenlängen kleiner als 250nm, insbesondere kleiner als 200nm) ausgelegten Projektionsbelichtungsanlage oder auch in einem anderen optischen System vorteilhaft angewendet werden.

Fig. 1 zeigt in lediglich schematischer Darstellung eine mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Spiegels 100. Der Spiegel 100 weist ein Spiegelsubstrat 110 (z.B. aus ULE™) und ein Reflexionsschichtsystem 120 (z.B. in Form eines Molybdän (Mo)-Silizium (Si)-Vielfachschichtstapels) auf. Innerhalb des Spiegelsubstrats 110 befinden sich eine Mehrzahl von Temperierzonen 131 - 136 und 141-146, welche in zwei Ebenen mit unterschiedlichem Abstand von der optischen Wirkfläche 101 angeordnet sind. Im konkreten Ausführungsbeispiel sind die Temperierzonen 131-136 und 141-146 als Kühlkanäle ausgestaltet, welche unabhängig voneinander von einem Kühlfluid mit variabel einstellbarer Kühlfluidtemperatur durchströmbar sind.

Mit „150“ ist eine Temperiereinrichtung bezeichnet, über welche die in den Temperierzonen 131 -136, 141 -146 jeweils vorliegenden Temperaturen unabhängig voneinander einstellbar sind. Die Temperiereinrichtung 150 kann lediglich beispielhaft eine Mehrzahl von den jeweiligen Temperierzonen zugeordneten Peltier-Elementen aufweisen.

Wenngleich die Erfindung im Ausführungsbeispiel von Fig. 1 über jeweils von Kühlfluid durchströmbare Kühlkanäle realisiert ist, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. Vielmehr kann in weiteren Ausführungsformen die gezielte selektive Einstellung unterschiedlicher Temperaturen in unterschiedlichen Temperierzonen auch in anderer geeigneter Weise, z.B. über Heizstrahler mit voneinander verschiedener Fokustiefe oder Widerstandsheizelemente erfolgen.

Die Einstellung unterschiedlicher Temperaturen im Bereich der in einem ersten unterschiedlichem Abstand von der optischen Wirkfläche 101 befindlichen Temperierzonen 131-136 einerseits bzw. 141-146 andererseits hat in Analogie zum sogenannten Bimetalleffekt eine Deformation der optischen Wirkfläche 101 aufgrund unterschiedlicher thermaler Ausdehnung des Spiegelsubstratmaterials in den betreffenden Ebenen zur Folge. Dies kann wiederum zur Bereitstellung eines zusätzlichen Freiheitsgrades hinsichtlich der Einstellung der Wellenfronteigenschaften des den Spiegel 100 aufweisenden optischen Systems (z.B. der Projektionsbelichtungsanlage 1 aus Fig. 7) genutzt werden.

Die erfindungsgemäße Temperatureinstellung in den Temperierzonen kann zum einen zu dem Zweck erfolgen, eine gewünschte Deformation der optischen Wirkfläche 101 einzustellen (z.B., um eine anderenorts im optischen System vorhandene Störung bzw. Aberration auszugleichen). Alternativ kann die besagte Temperatureinstellung auch mit dem Ziel erfolgen, thermisch induzierte Deformationen im Spiegel 100 selbst zu kompensieren. In der zuletzt genannten Anwendung können somit insbesondere die Temperierzonen 141-146 dazu dienen, ein mit dem (Kühl-)Betrieb der Temperierzonen 131-136 anderenfalls einhergehendes Aufwölben bzw. Deformieren des Spiegels 100 zu vermeiden. Bei diesem Ansatz dienen somit die Temperierzonen 131 -136 zum Abführen der durch Absorption der auf die optische Wirkfläche 101 auftreffenden elektromagnetischen Strahlung generierten Wärme, und die Temperierzonen 141 -146 zur Kompensation einer durch die von Kühlfluid durchströmten Temperierzonen 131 -136 ansonsten hervorgerufenen Deformation.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines adaptiven Spiegels 200, wobei im Vergleich zu Fig. 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform von Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 dadurch, dass das Spiegelsubstrat 210 aus unterschiedlichen Spiegelsubstratteilen 210a, 210b zusammengesetzt ist, wobei das näher zur optischen Wirkfläche 201 angeordnete Spiegelsubstratteil 210a aus einem Spiegelsubstratmaterial mit vergleichsweise kleinerem Wert des mittleren Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt ist. In einem konkreten Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem Spiegelsubstratmaterial des ersten Spiegelsubstratteils 210a um ULE™ und bei dem Spiegelsubstratmaterial des zweiten Spiegelsubstratteils 210b um Quarzglas (SiÜ2) handeln.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen adaptiven Spiegels 300, wobei wiederum zu Fig. 2 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „100“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 unterscheidet sich von demjenigen aus Fig. 2 dadurch, dass das Spiegelsubstrat 310 aus drei unterschiedlichen Spiegelsubstratteilen 310a, 310b und 310c zusammengesetzt ist, wobei in diese Spiegelsubstratteile in fertigungstechnisch günstiger Weise bereits die jeweiligen Wandungen der als Temperierzonen 331 -336, 341 -346 dienenden Kühlkanäle eingearbeitet sind. Konkret dient das erste Spiegelsubstratteil 310a (welches wiederum aus ULE™ gefertigt sein kann) als Deckelteil für die die Temperierzonen 331 -336 dienenden Kühlkanäle, und das zweite Spiegelsubstratteil 310b (welches z.B. aus Quarzglas (SiO2) gefertigt sein kann) dient als Bodenteil für die die Temperierzonen 341-346 bildenden Kühlkanäle. Das dritte Spiegelsubstratteil 310c ist zwischen dem ersten Spiegelsubstratteil 310a und dem zweiten Spiegelsubstratteil 310b angeordnet, dient zugleich als Bodenteil für die die Temperierzonen 331 -336 bildenden Kühlkanäle und als Deckelteil für die die Temperierzonen 341-346 bildenden Kühlkanäle und kann je nach den konkreten Gegebenheiten entweder aus ULE™ oder auch aus Quarzglas (SiÜ2) gefertigt sein.

Die Verwendung von einem Material mit relativ zu ULE™ vergleichsweise größerem Wärmeausdehnungskoeffizienten auf Seiten des Spiegelsubstratteils 210b in der Ausführungsform von Fig. 2 bzw. des Spiegelsubstratteils 310b oder 310c in der Ausführungsform von Fig. 3 ist insofern vorteilhaft, als im Bereich dieser Spiegelsubstratteile eine größere thermale Ausdehnung (relativ zum jeweils näher an der optischen Wirkfläche befindlichen ersten Spiegelsubstratteil 210a bzw. 310a) durchaus zur Erzielung einer signifikanten Deformationswirkung in dem erfindungsgemäßen adaptiven Spiegel erwünscht ist. Zugleich kann auf diese Weise der adaptive Spiegel bereichsweise aus einem (relativ zu ULE™) vergleichsweise kostengünstigerem Material gefertigt werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines adaptiven Spiegels 400, wobei im Vergleich zu Fig. 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „300“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform von Fig. 4 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 dadurch, dass anstelle der Temperierzonen 131 -136 in der betreffenden Ebene innerhalb des Spiegelsubstrats 410 lediglich eine einzige (durchgehende bzw. nicht in mehrere einzelne Temperierzonen segmentierte) Temperierzone 431 vorhanden ist. In der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 wird hinsichtlich dieser nicht segmentierten Temperierzone 431 bewusst auf eine mit besagter Segmentierung erzielbare Ortsauflösung in lateraler Richtung verzichtet, um im Gegenzug die Anzahl an insgesamt erforderlichen Kühlfluid-Anschlüssen zu reduzieren und so zum einen den konstruktiven Aufwand zu verringern und zum anderen auch das Risiko auftretender Undichtigkeiten bzw. Leckagen im Bereich der Kühlkanäle zu verhindern.

Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines adaptiven Spiegels 500, wobei im Vergleich zu Fig. 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „400“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform von Fig. 5 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 dadurch, dass anstelle der gemäß Fig. 1 in der Ebene mit vergleichsweise größerem Abstand von der optischen Wirkfläche 101 angeordneten Temperierzonen 141-146 lediglich eine einzige (durchgehende bzw. nicht in mehrere einzelne Temperierzonen segmentierte) Temperierzone 541 vorgesehen ist. Mit anderen Worten wird bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 im Unterschied zu derjenigen von Fig. 4 auf eine Segmentierung bzw. laterale Ortsauflösung nicht innerhalb der näher zur optischen Wirkfläche befindlichen Ebene, sondern für die in größerem Abstand von der optischen Wirkfläche befindliche Ebene bzw. die dortige Temperaturzone verzichtet. Auch in dieser Ausgestaltung wird durch Reduzierung der Anzahl insgesamt erforderlicher Kühlfluidanschlüsse eine Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus sowie Reduzierung des Leckage-Risikos erzielt.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines adaptiven Spiegels 600, wobei im Vergleich zu Fig. 1 analoge bzw. im Wesentlichen funktionsgleiche Komponenten mit um „500“ erhöhten Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Ausführungsform von Fig. 6 unterscheidet sich von derjenigen aus Fig. 1 dadurch, dass die gemäß Fig. 1 in beiden Ebenen befindlichen Temperierzonen 131 -136 bzw. 141 - 146 jeweils durch eine einzige (durchgehende und nicht in mehrere einzelne Temperierzonen segmentierte) Temperierzone 631 bzw. 641 ersetzt sind. In dieser Ausführungsform wird somit unter Minimierung der Anzahl von Kühlfluidanschlüssen auf eine Segmentierung bzw. laterale Auflösung in beiden Ebenen im Bereich der Temperierzonen 631 , 641 verzichtet. In sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann als Kühlfluid Wasser oder auch ein beliebiges anderes geeignetes Kühlfluid eingesetzt werden.

In weiteren Ausführungsformen kann das erfindungsgemäße Konzept der unabhängig voneinander von einem Kühlfluid durchströmten Kühlkanäle bzw. Temperierzonen auch in Kombination mit einer lokalen Erwärmung der optischen Wirkfläche des betreffenden Spiegels (z.B. durch Heizstrahler) eingesetzt werden.

In sämtlichen der vorstehend anhand von Fig. 1 -6 beschriebenen Ausführungsformen kann die in den Temperierzonen jeweils eingestellte Temperatur zeitlich variabel geregelt werden. Dabei kann eine dieser Regelung zugrundeliegende Bestimmung des aktuellen Erwärmungszustandes des jeweiligen Spiegels insbesondere und in vorteilhafter Weise auch auf Basis einer Ermittlung der beim Durchströmen der Kühlkanäle vom Kühlfluid abgegebenen Kühlleistung erfolgen. Hierzu kann z.B. die Temperaturänderung des durch einen Kühlkanal hindurchströmenden Kühlfluids mit Hilfe von am Eingang bzw. Ausgang befindlichen Temperatursensoren gemessen und dann bei bekannter Strömungsrate sowie bekanntem Wärmeübergangskoeffizienten an der jeweiligen Kühlkanalwandung auf den im Spiegelsubstratmatenal vorhandenen Temperaturgradienten geschlossen werden.

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