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DE102011005840A1 - A controllable multi-mirror arrangement, optical system with a controllable multi-mirror arrangement and method for operating a controllable multi-mirror arrangement - Google Patents

A controllable multi-mirror arrangement, optical system with a controllable multi-mirror arrangement and method for operating a controllable multi-mirror arrangement Download PDF

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DE102011005840A1
DE102011005840A1 DE201110005840 DE102011005840A DE102011005840A1 DE 102011005840 A1 DE102011005840 A1 DE 102011005840A1 DE 201110005840 DE201110005840 DE 201110005840 DE 102011005840 A DE102011005840 A DE 102011005840A DE 102011005840 A1 DE102011005840 A1 DE 102011005840A1
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DE
Germany
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mirror
substrate
front surface
temperature
μrad
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Withdrawn
Application number
DE201110005840
Other languages
German (de)
Inventor
Dr. Staicu Adrian
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carl Zeiss SMT GmbH
Original Assignee
Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss SMT GmbH filed Critical Carl Zeiss SMT GmbH
Priority to DE201110005840 priority Critical patent/DE102011005840A1/en
Priority to PCT/EP2012/054572 priority patent/WO2012126803A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Eine Mehrfachspiegelanordnung hat eine Trägerstruktur (120), die eine Vielzahl von individuellen Spiegelelementen (110) trägt. Ein Spiegelelement hat ein Spiegelsubstrat (112), welches eine mit einer Reflexionsbeschichtung (118) beschichtete Vorderfläche (114) und eine der Vorderfläche in einem Abstand gegenüberliegende Rückfläche (116) aufweist, die der Trägerstruktur zugewandt ist. Es ist eine Temperiereinrichtung zur Erzeugung eines lateralen stationären Temperaturgradienten in einer zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche liegenden temperierbaren Zone (150) des Substrats als Antwort auf Signale einer Steuereinrichtung vorgesehen.A multiple mirror arrangement has a support structure (120) which supports a plurality of individual mirror elements (110). A mirror element has a mirror substrate (112) which has a front surface (114) coated with a reflective coating (118) and a rear surface (116) opposite the front surface at a distance and facing the carrier structure. A temperature control device is provided for generating a lateral, stationary temperature gradient in a temperature-controllable zone (150) of the substrate located between the front surface and the rear surface in response to signals from a control device.

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare Mehrfachspiegelanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein optisches System mit einer steuerbaren Mehrfachspiegelanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 12 sowie auf ein Verfahren zum Betreiben einer steuerbaren Mehrfachspiegelanordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.The invention relates to a controllable multiple mirror arrangement according to the preamble of claim 1, an optical system with a controllable multiple mirror arrangement according to the preamble of claim 12 and to a method for operating a controllable multiple mirror arrangement according to the preamble of claim 14.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the Prior Art

Zur Herstellung von Halbleiterbauelementen und anderen feinstrukturierten Bauteilen werden heutzutage überwiegend mikrolithographische Projektionsbelichtungsverfahren eingesetzt. Dabei werden Masken (Retikel) oder andere Mustererzeugungseinrichtungen verwendet, die das Muster einer abzubildenden Struktur tragen oder bilden, z. B. ein Linienmuster einer Schicht (Lager) eines Halbleiterbauelementes. Das Muster wird in einer Projektionsbelichtungsanlage zwischen einem Beleuchtungssystem und einem Projektionsobjektiv im Bereich der Objektfläche des Projektionsobjektivs positioniert und mit einer vom Beleuchtungssystem bereitgestellten Beleuchtungsstrahlung beleuchtet. Die durch das Muster veränderte Strahlung läuft als Projektionsstrahlung durch das Projektionsobjektiv, welches das Muster auf das zu belichtende, mit einer strahlungsempfindlichen Schicht beschichtete Substrat abbildet.For the production of semiconductor components and other finely structured components, predominantly microlithographic projection exposure methods are used today. In this case, masks (reticles) or other pattern generating means are used, which carry or form the pattern of a structure to be imaged, for. B. a line pattern of a layer (bearing) of a semiconductor device. The pattern is positioned in a projection exposure apparatus between a lighting system and a projection lens in the region of the object surface of the projection lens and illuminated with an illumination radiation provided by the illumination system. The radiation changed by the pattern passes through the projection lens as projection radiation, which images the pattern onto the substrate to be exposed coated with a radiation-sensitive layer.

Das Muster wird mit Hilfe eines Beleuchtungssystems beleuchtet, welches aus der Strahlung einer primären Strahlungsquelle eine auf Muster gerichtete Beleuchtungsstrahlung formt, die durch bestimmte Beleuchtungsparameter gekennzeichnet ist und innerhalb eines Beleuchtungsfeldes definierter Form und Größe auf das Muster auftrifft.The pattern is illuminated by means of an illumination system which forms from the radiation of a primary radiation source a pattern directed illumination radiation characterized by certain illumination parameters and impinging on the pattern within an illumination field of defined shape and size.

In der Regel werden je nach Art der abzubildenden Strukturen unterschiedliche Beleuchtungsmodi (sogenannte Beleuchtungssettings) verwendet, die durch unterschiedliche örtliche Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung in einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems charakterisiert werden können.As a rule, different illumination modes (so-called illumination settings) are used, which can be characterized by different local intensity distribution of the illumination radiation in a pupil surface of the illumination system, depending on the type of structures to be imaged.

Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die gewünschte Intensitätsverteilung der Beleuchtungsstrahlung in einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems bzw. eine entsprechende Winkelverteilung des Beleuchtungslichts im Beleuchtungsfeld einzustellen. Im Allgemeinen hat ein Beleuchtungssystem eine Pupillenformungseinheit zum Empfang von Strahlung einer primären Strahlungsquelle und zur Erzeugung einer Variabel einstellbaren zweidimensionalen Intensitätsverteilung in der Pupillenfläche des Beleuchtungssystems.There are different possibilities to set the desired intensity distribution of the illumination radiation in a pupil surface of the illumination system or a corresponding angular distribution of the illumination light in the illumination field. In general, an illumination system has a pupil shaping unit for receiving radiation from a primary radiation source and for generating a variably adjustable two-dimensional intensity distribution in the pupil surface of the illumination system.

Einige Konzepte sehen vor, in der Pupillenformungseinheit eine steuerbare Spiegelanordnung in Form einer Mehrfachspiegelanordnung (Multi-Mirror-Arrays (MMA)) einzusetzen, die eine Vielzahl einzelner Spiegelelemente aufweist, die von einer gemeinsamen Trägerstruktur getragen sind und die unabhängig voneinander verkippt werden können, um die Winkelverteilung der auf die Gesamtheit der Spiegelelemente fallenden Strahlung gezielt so zu verändern, dass sich in der Pupillenfläche die gewünschte räumliche Beleuchtungsintensitätsverteilung ergibt.Some concepts envisage using in the pupil shaping unit a multi-mirror array (MMA) controllable mirror assembly having a plurality of discrete mirror elements carried by a common support structure that can be independently tilted to selectively change the angular distribution of the radiation incident on the entirety of the mirror elements in such a way that the desired spatial illumination intensity distribution results in the pupil surface.

Um die geometrischen Reflexionseigenschaften einer steuerbaren Spiegelanordnung gezielt einstellen zu können, hat eine steuerbare Spiegelanordnung in der Regel für jedes Spiegelelement eine mit dem Spiegelelement gekoppelte Aktuatoranordnung zur steuerbaren Veränderung der Lage des Spiegelelements relativ zu der die Spiegelelemente tragenden Trägerstruktur. Weiterhin ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung von Stellbewegungen der Aktuatoranordnung vorgesehen. In Abwesenheit von Steuersignalen nehmen die Spiegelelemente ihre jeweilige Nullstellung ein. Unter der Kontrolle der Steuereinrichtung kann die Orientierung und/oder die Position der Spiegelfläche des Spiegelelements ausgehend von der Nullstellung gezielt verändert werden. Eine Aktuatoranordnung hat ein oder mehrere gezielt aktivierbare Aktuatorelemente, deren Aktuierung bzw. Aktivierung zur Stellbewegung der Aktuatoranordnung führen.In order to be able to set the geometric reflection properties of a controllable mirror arrangement in a targeted manner, a controllable mirror arrangement generally has, for each mirror element, an actuator arrangement coupled to the mirror element for controllably changing the position of the mirror element relative to the support structure carrying the mirror elements. Furthermore, a control device for controlling actuating movements of the actuator assembly is provided. In the absence of control signals, the mirror elements assume their respective zero position. Under the control of the control device, the orientation and / or the position of the mirror surface of the mirror element can be selectively changed starting from the zero position. An actuator arrangement has one or more selectively activatable actuator elements whose actuation or activation lead to the adjusting movement of the actuator arrangement.

Aus der WO 2009/100856 A1 sind Mehrfachspiegelanordnungen bekannt, die eine Vielzahl einzelner Spiegelelemente haben, die jeweils mit einem Aktuator derart verbunden sind, dass sie separat voneinander um mindestens eine Kippachse verkippbar sind. In einem Ausführungsbeispiel sind die Aktuatoren als elektrisch ansteuerbare Piezo-Aktuatoren ausgeführt.From the WO 2009/100856 A1 Multi-mirror arrangements are known which have a plurality of individual mirror elements which are each connected to an actuator in such a way that they can be tilted separately from each other by at least one tilting axis. In one embodiment, the actuators are designed as electrically controllable piezo actuators.

Auch im Patent US 6,977,718 B1 sind Mehrfachspiegelanordnungen gezeigt, deren einzelne Spiegelelemente mit Hilfe piezoelektrischer Aktuatoren verkippt werden können.Also in the patent US 6,977,718 B1 are shown multiple mirror assemblies whose individual mirror elements can be tilted by means of piezoelectric actuators.

Die Patentanmeldung US 2008/0100816 A1 zeigt Beleuchtungssysteme für die Mikrolithographie, in denen eine Mehrfachspiegelanordnung eingesetzt wird, deren einzelne Spiegelelemente mit Hilfe piezoelektrischer oder elektrostatischer Aktuatoren verkippt werden können.The patent application US 2008/0100816 A1 shows illumination systems for microlithography, in which a multiple mirror arrangement is used, whose individual mirror elements can be tilted with the aid of piezoelectric or electrostatic actuators.

Die Patentanmeldung US 2006/0103908 A1 zeigt Mehrfachspiegelanordnungen, deren einzelne Spiegelelemente mit Hilfe magnetischer Aktuatoren oder Lorentz-Aktuatoren verkippt werden können.The patent application US 2006/0103908 A1 shows multiple mirror arrays, the individual Mirror elements using magnetic actuators or Lorentz actuators can be tilted.

Das Patent US 6,428,173 B1 zeigt mikroelektromechanische Strukturen (MEMS), die so ausgelegt sind, dass ein einzelnes Spiegelelement oder viele Spiegelelemente einer Spiegelanordnung gezielt als Reaktion auf eine selektive thermische Aktuierung bzw. Aktivierung von thermisch aktivierbaren Aktuatorelementen bewegt werden können. Zur thermischen Aktivierung eines Aktuatorelementes kann ein elektrischer Strom durch mindestens einen Teil des Aktuatorelementes geleitet werden, um dieses direkt elektrisch aufzuheizen. Eine indirekte thermische Aktivierung mit Hilfe einer externen Heizeinrichtung ist als Alternative erwähnt.The patent US Pat. No. 6,428,173 B1 shows microelectromechanical structures (MEMS) that are designed so that a single mirror element or many mirror elements of a mirror assembly can be selectively moved in response to a selective thermal actuation or activation of thermally activatable actuator elements. For the thermal activation of an actuator element, an electric current can be passed through at least part of the actuator element in order to heat it directly electrically. Indirect thermal activation by means of an external heater is mentioned as an alternative.

Die Patentanmeldung WO 2010/003527 A1 zeigt Mehrfachspiegelanordnungen mit individuell verkippbaren Spiegelelementen, die von einer Trägerstruktur getragen werden, welche in zwei oder mehr gegeneinander verkippbare Teilbereiche aufgeteilt ist. Dadurch haben mindestens zwei der Spiegelelemente in ihrer Nullstellung eine unterschiedliche Orientierung ihrer Spiegelfläche.The patent application WO 2010/003527 A1 shows multi-mirror arrays with individually tiltable mirror elements, which are supported by a support structure which is divided into two or more mutually tiltable portions. As a result, at least two of the mirror elements in their zero position have a different orientation of their mirror surface.

Die US 2007/0165202 A1 (entsprechend WO 2005/026843 A2 ) sowie die WO 2008/131928 A1 oder die EP 1 262 836 A1 zeigen Beispiele für die Verwendung von Mehrfachspiegelanordnungen in Beleuchtungssystemen für mikrolithographische Projektionsbelichtungsanlagen, die im tiefen Ultraviolettbereich (DUV-Bereich) arbeiten.The US 2007/0165202 A1 (corresponding WO 2005/026843 A2 ) as well as the WO 2008/131928 A1 or the EP 1 262 836 A1 show examples of the use of multi-mirror arrays in illumination systems for microlithographic projection exposure equipment operating in the deep ultraviolet (DUV) range.

Die Verwendung von Mehrfachspiegelanordnungen in Beleuchtungssystemen für Strahlung aus den extremen Ultraviolettbereich (EUV) ist beispielsweise im Patent US 6,977,718 B1 oder in den Patentanmeldungen DE 2007 041 004 A1 und DE 10 2008 009 600 A1 gezeigt. Dabei wird in der DE 10 2008 009 600 A1 vorgeschlagen, in einem Beleuchtungssystem zwei steuerbare Mehrfachspiegelanordnungen zu nutzen, wovon eine als Feldfacettenspiegel und die andere als Pupillenfacettenspiegel dient.The use of multiple mirror arrays in extreme ultraviolet radiation (EUV) radiation illumination systems is disclosed, for example, in the patent US 6,977,718 B1 or in the patent applications DE 2007 041 004 A1 and DE 10 2008 009 600 A1 shown. It is in the DE 10 2008 009 600 A1 proposed to use two controllable multi-mirror arrays in an illumination system, one of which serves as a field facet mirror and the other as a pupil facet mirror.

Die Anforderungen an die Genauigkeit der Orientierung der einzelnen Spiegelflächen einer Spiegelanordnung sind besonders bei Anwendungen im Bereich der Mikrolithographie sehr hoch. Typische Anforderungen an die Genauigkeit der Orientierung können sowohl bei Raumtemperatur als auch im erwärmten Zustand während des Betriebs in der Größenordnung von einem oder wenigen Mikroradiant (μrad) liegen (1 Radiant = 1 rad = 180°/π). Diese Winkelgenauigkeit entspricht typischerweise geforderten Positioniergenauigkeiten im Bereich von wenigen Nanometern, wobei diese Genauigkeiten vorzugsweise auch unter dem Einfluss von Temperaturvariationen eingehalten werden sollten, wie sie beispielsweise während des Betriebs einer Projektionsbelichtungsanlage durch die bei der Projektionsbelichtung verwendete elektromagnetische Strahlung erzeugt werden können. Eine Fehlorientierung einzelner oder mehrerer Spiegelflächen einer Spiegelanordnung kann unterschiedliche Ursachen haben. Fehlorientierungen können beispielsweise schon bei der Montage einer Spiegelanordnung innerhalb eines optischen Systems auftreten. Über die Lebensdauer des optischen Systems kann es außerdem aufgrund von wiederholter thermischer Wechselbeanspruchung zu Relaxationseffekten kommen, die eine irrreversible Veränderung der Orientierung bewirken. Während des Betriebs kann es zu reversiblen Fehlorientierungen beispielsweise aufgrund von Temperaturwechseln kommen. Fehlorientierungen der Spiegelflächen beeinflussen das geometrische Reflexionsverhalten der Spiegelanordnung und können sich z. B. nachteilig auf die Winkelverteilung der Strahlung in dem von der Spiegelanordnung reflektierten Strahlbündel auswirken.The requirements for the accuracy of the orientation of the individual mirror surfaces of a mirror arrangement are very high, especially in applications in the field of microlithography. Typical requirements for the accuracy of the orientation can be on the order of one or a few microradians (μrad) both at room temperature and in the heated state during operation (1 radian = 1 rad = 180 ° / π). This angular accuracy typically corresponds to required positioning accuracies in the range of a few nanometers, wherein these accuracies should preferably also be maintained under the influence of temperature variations, such as may be generated during the operation of a projection exposure apparatus by the electromagnetic radiation used in the projection exposure. A misorientation of one or more mirror surfaces of a mirror arrangement can have different causes. Misorientations may already occur, for example, during assembly of a mirror arrangement within an optical system. Also, over the life of the optical system, due to repetitive thermal cycling, relaxation effects can occur which cause an irreversible change in orientation. During operation, there may be reversible misalignments, for example due to temperature changes. Misorientations of the mirror surfaces affect the geometrical reflection behavior of the mirror arrangement and can, for. B. adversely affect the angular distribution of the radiation in the reflected beam from the mirror array.

Es besteht daher ein Bedarf nach steuerbaren Spiegelanordnungen, die auf Dauer eine möglichst exakte Einstellung der geometrisch-optischen Eigenschaften eines durch die Spiegelanordnung beeinflussten Strahlbündels erlauben.There is therefore a need for controllable mirror arrangements which permit, in the long term, the most exact possible adjustment of the geometric-optical properties of a beam bundle influenced by the mirror arrangement.

AUFGABE UND LOSUNGTASK AND SOLUTION

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine steuerbare Mehrfachspiegelanordnung bereitzustellen, bei der die oben beschriebenen Probleme vermindert oder vermieden werden können. Insbesondere sollen Nachteile vermieden oder vermindert werden, die sich aus Fehlstellungen von Spiegelelementen ergeben können.It is an object of the invention to provide a multi-mirror controllable arrangement in which the problems described above can be reduced or avoided. In particular, disadvantages should be avoided or reduced, which may result from misalignments of mirror elements.

Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine steuerbare Mehrfachspiegelanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin wird ein optisches System mit einer steuerbaren Mehrfachspiegelanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 12 und ein Verfahren zum Betreiben einer steuerbaren Mehrfachspiegelanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 14 bereitgestellt.To achieve this object, the invention provides a controllable multi-mirror arrangement with the features of claim 1. Furthermore, an optical system with a controllable multi-mirror arrangement with the features of claim 12 and a method for operating a controllable multi-mirror arrangement with the features of claim 14 are provided.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.

Eine steuerbare Mehrfachspiegelanordnung gemäß der beanspruchten Erfindung hat eine Trägerstruktur, die eine Vielzahl von individuellen Spiegelelementen trägt. Ein Spiegelelement hat ein Spiegelsubstrat, welches eine mit einer Reflexionsbeschichtung beschichtete Vorderfläche und eine der Vorderfläche in einem Abstand gegenüberliegende Rückfläche aufweist, die der Trägerstruktur zugewandt ist. Die mit Reflexionsbeschichtung beschichtete Vorderfläche bildet die (reflektierende) Spiegelfläche des einzelnen Spiegelelements. Die Vorderfläche bzw. Spiegelfläche kann eben sein, so dass das Spiegelelement einen Planspiegel bildet. Die Vorderfläche kann auch in einer oder mehreren Richtungen konvex oder konkav gekrümmt sein. Die Vorderfläche ist mit optischer Qualität präpariert und trägt die Reflexionsbeschichtung, deren Material bzw. Materialkombination und Aufbau die optischen Reflexionseigenschaften des Spiegelelements, insbesondere dessen Reflexionsgrad, bestimmt. Die Reflexionsbeschichtung kann beispielsweise so aufgebaut sein, dass sie für Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) einen hohen Reflexionsgrad besitzt. Es kann sich auch um eine im tiefen Ultraviolettbereich (DUV) reflektierend wirkende Reflexionsbeschichtung handeln.A multi-level controllable mirror assembly according to the claimed invention has a support structure supporting a plurality of individual mirror elements. A mirror element has a mirror substrate having a front surface coated with a reflective coating and a rear surface spaced from the front surface at a distance facing the support structure. The reflection-coated front surface forms the (reflective) mirror surface of the single mirror element. The front surface or mirror surface may be flat, so that the mirror element forms a plane mirror. The front surface may also be convex or concave in one or more directions. The front surface is prepared with optical quality and carries the reflection coating whose material or material combination and structure determines the optical reflection properties of the mirror element, in particular its reflectance. For example, the reflective coating may be constructed to have a high reflectance for extreme ultraviolet (EUV) radiation. It may also be a deep ultraviolet (DUV) reflection reflective coating.

Zur Spiegelanordnung gehört eine Temperiereinrichtung zur Erzeugung eines lateralen, stationären Temperaturgradienten in einer zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche liegenden temperierbaren Zone des Substrats als Antwort auf Signale einer Steuereinrichtung. Der Begriff „lateraler Temperaturgradient” bezeichnet hierbei einen Temperaturgradienten bzw. ein Temperaturgefälle, dessen wesentliche Komponente bzw. dessen Temperaturgradientenvektor zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Flächennormalen der Vorderfläche gerichtet ist. Der Temperaturgradient kann durch einen Wärmestrom erzeugt und/oder aufrecht erhalten werden, dessen Stromrichtung im Wesentlichen parallel zur Vorderfläche verläuft. Die Temperiereinrichtung ist dabei so ausgelegt, dass innerhalb des Spiegelsubstrats ein thermisches Ungleichgewicht in Lateralrichtung (Querrichtung) aktiv aufrecht erhalten werden kann. Hierzu kann beispielsweise eine Seite des Spiegelsubstrats stark aufgeheizt werden, während die gegenüberliegende Seite nur schwach oder gar nicht aufgeheizt oder sogar abgekühlt wird. In diesem Fall stellt sich ein Temperaturgefälle bzw. ein Temperaturgradient von der wärmeren zur kälteren Seite ein. Aufgrund der thermischen Ausdehnung des Substratmaterials ergibt sich innerhalb der temperierbaren Zone auf der wärmeren Seite eine stärkere thermische Ausdehnung als auf der kälteren Seite, wobei das Ausmaß der thermischen Ausdehnung von der wärmeren zur kälteren Seite ohne Sprünge kontinuierlich abnimmt. Die ungleichmäßige thermische Ausdehnung im Bereich der temperierbaren Zone bewirkt, dass sich die Gestalt des Spiegelsubstrats in einer durch Vorgabe des Temperaturgradienten definierbaren Weise verändert, wobei sich in erster Näherung eine globale Verkippung der Vorderfläche des Spiegelsubstrats gegenüber der Rückfläche um eine (virtuelle) Kippachse ergibt, die im Wesentlichen senkrecht zur Richtung des Wärmestroms und mehr oder weniger senkrecht zu einer Flächennormalen der Vorderfläche verläuft. Diese thermisch induzierte Gestaltänderung des Spiegelsubstrats ist vollständig reversibel und prinzipiell mit reproduzierbarem Ergebnis beliebig oft wiederholbar.The mirror arrangement includes a tempering device for generating a lateral, stationary temperature gradient in a temperature-controllable zone of the substrate lying between the front surface and the rear surface in response to signals of a control device. The term "lateral temperature gradient" here denotes a temperature gradient or a temperature gradient whose essential component or its temperature gradient vector is directed at least approximately perpendicular to a surface normal of the front surface. The temperature gradient can be generated and / or maintained by a heat flow whose current direction is substantially parallel to the front surface. The tempering device is designed so that within the mirror substrate, a thermal imbalance in the lateral direction (transverse direction) can be actively maintained. For this purpose, for example, one side of the mirror substrate can be strongly heated, while the opposite side is only slightly or not heated or even cooled. In this case, a temperature gradient or a temperature gradient sets in from the warmer to the colder side. Due to the thermal expansion of the substrate material results within the temperature-controlled zone on the warmer side, a greater thermal expansion than on the colder side, the extent of thermal expansion from the warmer to the colder side without cracks decreases continuously. The non-uniform thermal expansion in the region of the temperature-controllable zone causes the shape of the mirror substrate to change in a manner that can be defined by specifying the temperature gradient, resulting in a first approximation global tilting of the front surface of the mirror substrate with respect to the rear surface about a (virtual) tilting axis, which is substantially perpendicular to the direction of heat flow and more or less perpendicular to a surface normal of the front surface. This thermally induced change in shape of the mirror substrate is completely reversible and, in principle, repeatable as often as desired with a reproducible result.

Durch Einstellung eines stationären Temperaturgradienten innerhalb des Spiegelsubstrats können somit räumlich getrennte Bereiche unterschiedlich stark thermisch expandieren, so dass sich eine effektive Verkippung bzw. Rotation der als Spiegelfläche dienenden Vorderfläche in Bezug auf die Rückfläche ergibt. Die Korrelation zwischen der Orientierung des Temperaturgradienten und der daraus resultierenden Verkippung der Vorderfläche gegenüber der Rückfläche ist im Wesentlichen durch die Systemgeometrie, durch das Substratmaterial und durch und die Art der asymmetrischen Einbringung von Wärmeenergie in das Spiegelsubstrat bestimmt.By setting a stationary temperature gradient within the mirror substrate, spatially separated areas can thus thermally expand to different extents, resulting in effective tilting or rotation of the front surface serving as a mirror surface with respect to the rear surface. The correlation between the orientation of the temperature gradient and the resulting tilt of the front surface relative to the back surface is determined essentially by the system geometry, by the substrate material and by and the type of asymmetric introduction of heat energy into the mirror substrate.

Um auch bei moderaten Temperaturgradienten eine ausreichend starke Verkippung der Spiegelfläche gegenüber der Rückfläche zu erreichen, ist bei manchen Ausführungsformen vorgesehen, dass das Spiegelsubstrat mindestens im Bereich der temperierbaren Zone aus einem Substratmaterial besteht, welches bei Raumtemperatur (20°C) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von mindestens 1·10–6K–1 hat. Vorzugsweise werden Materialien mit guter Wärmeleitfähigkeit und einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von mindestens 10·10–6K–1 verwendet. Als Substratmaterial kann beispielsweise ein Halbleiterwerkstoff, wie z. B. Silizium, oder Siliziumkarbid, oder ein metallischer Werkstoff, wie z. B. Aluminium, Wolfram oder Kupfer, verwendet werden. Bei Verwendung gut wärmeleitungsfähiger Materialien kann erreicht werden, dass bei Aufheizung von Temperierelementen die Temperatur an der mit einer ggf. temperaturempfindlichen Reflexionsbeschichtung belegten Vorderfläche nicht über eine tolerierbare Temperaturgrenze von z. B. 200°C steigt. Hohe thermische Ausdehnungskoeffizienten tragen dazu bei, dass auch bei relativ moderaten Temperaturdifferenzen Verkippungen ausreichender Größe erzielbar sind.In order to achieve a sufficiently strong tilting of the mirror surface with respect to the rear surface even at moderate temperature gradients, it is provided in some embodiments that the mirror substrate consists at least in the region of the temperature-controllable zone of a substrate material which at room temperature (20 ° C) has a thermal expansion coefficient of at least 1 · 10 -6 K -1 . Preferably, materials having good thermal conductivity and a thermal expansion coefficient of at least 10 × 10 -6 K -1 are used. As a substrate material, for example, a semiconductor material, such. As silicon, or silicon carbide, or a metallic material such. As aluminum, tungsten or copper can be used. When using materials with good thermal conductivity can be achieved that when heating of tempering the temperature at the occupied with a possibly temperature-sensitive reflection coating front surface does not exceed a tolerable temperature limit of z. B. 200 ° C increases. High thermal expansion coefficients contribute to the fact that tilting of sufficient size can be achieved even at relatively moderate temperature differences.

Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Substratdimensionen, das Substratmaterial und die Temperiereinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass für die thermisch induzierte Verkippung eine Sensitivität S in der Größenordnung von 1 μrad/K erzielt wird. Bei einer Sensitivität S = 1 μrad/K erzeugt eine Temperaturdifferenz ΔT = 1 K zwischen gegenüberliegenden Seiten des Substrats eine Verkippung der Vorderfläche um 1 μrad. Vorzugsweise liegt die Sensitivität S im Bereich zwischen 0.3 μrad/K und 90 μrad/K, insbesondere zwischen 1 μrad/K und 30 μrad/K.In preferred embodiments, the substrate dimensions, the substrate material and the tempering device are matched to one another such that a sensitivity S of the order of magnitude of 1 μrad / K is achieved for the thermally induced tilting. At a sensitivity S = 1 μrad / K, a temperature difference ΔT = 1 K between opposite sides of the substrate produces a tilt of the front surface of 1 μrad. The sensitivity S is preferably in the range between 0.3 μrad / K and 90 μrad / K, in particular between 1 μrad / K and 30 μrad / K.

Vorzugsweise liegt zwischen der temperierbaren Zone und der Vorderfläche ein durch die Temperiereinrichtung im Wesentlichen nicht temperierbarer Zwischenbereich. Der durch die Temperiereinrichtung erzeugte Wärmestrom läuft bei Abwesenheit weiterer Wärmequellen oder Wärmesenken im Wesentlichen innerhalb der temperierbaren Zone, so dass kaum Wärme in benachbarte Zonen abfließt. Wenn zwischen der temperierbaren Zone und der Vorderfläche ein ausreichend großer Zwischenbereich liegt, dessen Seitenflächen nicht beheizt werden, kann erreicht werden, dass die Form der Vorderfläche durch die Temperierung praktisch nicht verändert wird. Es kommt also nicht zu thermisch induzierten Deformationen der als Spiegelfläche dienenden Vorderfläche, so dass sich die Veränderung der Wirkung des erwärmten Spiegelelementes ausschließlich aus der Änderung der Orientierung der verspiegelten Vorderfläche ergibt. Die temperierbare Zone kann z. B. mittig zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche liegen, ggf. auch näher an der Rückfläche als an der Vorderfläche.Preferably, between the temperature-controllable zone and the front surface is not substantially by the tempering temperature-controlled intermediate area. The heat flow generated by the tempering device runs in the absence of further heat sources or heat sinks substantially within the temperature-controlled zone, so that hardly any heat flows into adjacent zones. If there is a sufficiently large intermediate region between the temperature-controllable zone and the front surface, the side surfaces of which are not heated, it can be achieved that the shape of the front surface is practically unchanged by the temperature control. It does not come to thermally induced deformations of serving as a mirror surface front surface, so that the change in the effect of the heated mirror element exclusively results from the change in the orientation of the mirrored front surface. The temperature-controlled zone can, for. B. located centrally between the front surface and the rear surface, possibly also closer to the rear surface than on the front surface.

Bei manchen Ausführungsformen ist eine Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung der Trägerstruktur vorgesehen. Die Trägerstruktur kann beispielsweise Kühlmittelkanäle enthalten, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Kühlfluid geleitet wird, um Wärme aus der Trägerstruktur abzuleiten. Auch eine elektrische Kühlung mittels Peltier-Elementen oder dergleichen ist möglich. Bei ausreichend gutem Wärmeleitungskontakt zwischen dem Spiegelsubstrat und der Trägerstruktur wirkt die Trägerstruktur damit als Wärmesenke und es wird Wärme aus dem Spiegelsubstrat von der Vorderfläche weg in Richtung Rückfläche abgeleitet. Die Kühleinrichtung bewirkt im Zusammenspiel mit der Temperiereinrichtung, dass die durch die Temperiereinrichtung gegebenenfalls eingebrachte Wärme vorwiegend in Richtung Rückfläche des Spiegelsubstrats abfließt, so dass die asymmetrische Deformation der Vorderfläche durch die Temperiereinrichtung vernachlässigbar ist. Außerdem trägt die Kühleinrichtung dazu bei, aus dem Spiegelsubstrat Wärme abzuziehen, die sich aufgrund von Absorption der auf die Reflexionsbeschichtung auftreffenden Strahlung im Bereich der spiegelnden Vorderseite des Spiegelelementes ergeben kann. Dies kann zur Langzeitstabilität der optischen Eigenschaften des Spiegelelementes beitragen.In some embodiments, a cooling device is provided for actively cooling the support structure. The support structure may include, for example, coolant channels through which a liquid or gaseous cooling fluid is passed to dissipate heat from the support structure. An electric cooling by means of Peltier elements or the like is possible. With sufficiently good heat conduction contact between the mirror substrate and the support structure, the support structure thus acts as a heat sink and heat is dissipated from the mirror substrate away from the front surface toward the rear surface. The cooling device, in interaction with the tempering device, causes the heat optionally introduced by the tempering device to flow away predominantly in the direction of the rear surface of the mirror substrate, so that the asymmetrical deformation of the front surface by the tempering device is negligible. In addition, the cooling device helps to remove heat from the mirror substrate, which may result from absorption of the radiation incident on the reflective coating in the region of the reflective front side of the mirror element. This can contribute to the long-term stability of the optical properties of the mirror element.

Das Spiegelsubstrat kann direkt mit der Trägerstruktur verbunden sein, vorzugsweise flächig. Es kann aus dem gleichen Material wie die Trägerstruktur bestehen und ggf. einstückig (integral) mit dieser ausgebildet sein. Eine integrale Ausgestaltung erlaubt einen besonders guten Wärmeübergang zwischen Spiegelsubstrat und Trägerstruktur. Die Spiegelanordnung kann beispielsweise durch einen Lithographieprozess hergestellt sein. Bei manchen Ausführungsformen ist zwischen der Trägerstruktur und dem Spiegelsubstrat eine thermisch leitende Zwischenstruktur angeordnet. Diese kann als thermisch/mechanische Schnittstelle zwischen dem Material der Trägerstruktur und dem ggf. davon abweichenden Material des Spiegelsubstrats dienen. Die Zwischenstruktur sollte einen möglichst guten Wärmeübergang zwischen Spiegelsubstrat und Trägerstruktur erlauben, sie ist daher bevorzugt flächig ausgedehnt. Mit Hilfe einer Zwischenstruktur ist bei manchen Ausführungsformen bei der Herstellung der Spiegelanordnung eine Justage der Orientierung des Spiegelsubstrats relativ zur Trägerstruktur möglich, bevor das Spiegelsubstrat an der Trägerstruktur fixiert wird. Die Zwischenstruktur kann z. B. eine Klebeschicht oder eine Lotschicht enthalten oder durch eine solche gebildet sein. Es kann auch eine mechanische Fixierungsstruktur vorgesehen sein, die die Kontaktfläche zur Trägerstruktur maximiert. Die Zwischenstruktur kann alternativ oder zusätzlich eine justierbare mechanische Gelenkanordnung aufweisen.The mirror substrate can be connected directly to the carrier structure, preferably flat. It may be made of the same material as the support structure and possibly integrally formed therewith. An integral design allows a particularly good heat transfer between mirror substrate and support structure. The mirror arrangement can be produced for example by a lithography process. In some embodiments, a thermally conductive intermediate structure is disposed between the support structure and the mirror substrate. This can serve as a thermal / mechanical interface between the material of the support structure and the possibly deviating material of the mirror substrate. The intermediate structure should allow the best possible heat transfer between mirror substrate and support structure, it is therefore preferably extended flat. With the aid of an intermediate structure, in some embodiments during the production of the mirror arrangement, an adjustment of the orientation of the mirror substrate relative to the carrier structure is possible before the mirror substrate is fixed to the carrier structure. The intermediate structure may, for. As an adhesive layer or a solder layer or be formed by such. It may also be provided a mechanical fixation structure that maximizes the contact surface to the support structure. The intermediate structure may alternatively or additionally comprise an adjustable mechanical hinge arrangement.

Die Temperiereinrichtung kann auf unterschiedliche Weise aufgebaut sein. Bei manchen Ausführungsformen hat das Spiegelsubstrat Seitenflächen und an mindestens einer der Seitenflächen ist im Bereich der temperierbaren Zone ein elektrothermischer Wandler vorgesehen. Der Begriff „elektrothermischer Wandler” bezeichnet hierbei ein mit Hilfe von elektrischem Strom aufheizbares oder abkühlbares Temperierelement. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Widerstandsheizelement oder um ein Peltier-Element handeln. Während bei einem Widerstandsheizelement ein hindurchgeleiteter Gleich- oder Wechselstrom zu einer Aufheizung (Temperaturerhöhung) führt, kann ein Peltier-Element je nach Polung der anliegenden Spannung wahlweise als Heizelement (zur Temperaturerhöhung) oder als Kühlelement (zur Temperaturerniedrigung) dienen. Vorzugsweise besteht zwischen dem elektrothermischen Wandler und der Seitenfläche des Spiegelsubstrats ein flächiger Kontakt, so dass über die Kontaktfläche pro Zeiteinheit große Wärmemengen in das Spiegelsubstrat eingeleitet werden beziehungsweise aus dem Spiegelsubstrat abgezogen werden können.The tempering device can be constructed in different ways. In some embodiments, the mirror substrate has side surfaces and at least one of the side surfaces in the region of the temperature-controlled zone, an electrothermal transducer is provided. The term "electrothermal transducer" refers to a tempering element which can be heated or cooled by means of electric current. This may be, for example, a resistance heating element or a Peltier element. Whereas in a resistance heating element a direct or alternating current passed through leads to heating (temperature increase), a Peltier element can optionally serve as a heating element (for increasing the temperature) or as a cooling element (for lowering the temperature), depending on the polarity of the applied voltage. Preferably, there is a flat contact between the electrothermal transducer and the side surface of the mirror substrate, so that large amounts of heat are introduced into the mirror substrate per unit time or can be removed from the mirror substrate via the contact surface.

Vorzugsweise sind elektrothermische Wandler paarweise am Spiegelsubstrat angebracht, wobei ein erster elektrothermischer Wandler eines ersten Paares an einer ersten Seitenfläche und ein zweiter elektrothermischer Wandler des ersten Paares an einer in einer ersten Richtung gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche angeordnet ist. Hierdurch ist der Wärmefluss im Bereich zwischen den elektrothermischen Wandlern besonders gut steuerbar und es können durch gezielte Aufheizung und/oder Abkühlung der elektrothermischen Wandler eines Paares verschieden starke Temperaturgradienten entlang der ersten Richtung eingestellt werden.Preferably, electrothermal transducers are mounted in pairs on the mirror substrate, wherein a first electrothermal transducer of a first pair is disposed on a first side surface and a second electrothermal transducer of the first pair is disposed on a second side surface opposite in a first direction. As a result, the heat flow in the region between the electrothermal transducers is particularly well controlled and it can be adjusted by targeted heating and / or cooling of the electrothermal transducer of a pair different degrees of temperature along the first direction.

Vorzugsweise ist mindestens ein zweites Paar elektrothermischer Wandler vorgesehen, die an gegenüberliegenden Seitenflächen des Spiegelsubstrats angeordnet sind in einer zweiten Richtung, die quer, insbesondere senkrecht zu der durch das erste Paar von elektrothermischen Wandlern definierten ersten Richtung verläuft. Die Wandler der Paare sind unabhängig voneinander ansteuerbar. Hierdurch sind zwei oder mehr unterschiedlich orientierte virtuelle Kippachsen möglich, so dass die Vorderfläche praktisch in beliebige Richtungen gegenüber der Rückfläche schräg gestellt werden kann.Preferably, at least a second pair of electrothermal transducers are provided on opposite side surfaces of the Mirror substrate are arranged in a second direction which is transverse, in particular perpendicular to the first direction defined by the first pair of electrothermal transducers. The converters of the pairs can be controlled independently of each other. As a result, two or more differently oriented virtual tilting axes are possible, so that the front surface can be tilted in virtually any direction relative to the rear surface.

Bei manchen Ausführungsformen ist die Wirkung der Kühleinrichtung der Trägerstruktur ausreichend, um die Orientierung des Spiegelsubstrats ausschließlich durch die Verwendung von elektrothermischen Wandlern ohne Wärmesenkefunktionalität zu ermöglichen. Bei solchen Ausführungsformen ist eine paarweise Anordnung der Wandler nicht erforderlich. Für eine beliebige Kontrolle der Orientierung der Spiegelsubstrate können drei oder mehr Wandler verwendet werden.In some embodiments, the effect of the cooling means of the support structure is sufficient to allow the orientation of the mirror substrate solely by the use of electrothermal transducers without heat sink functionality. In such embodiments, a paired arrangement of the transducers is not required. For any control of the orientation of the mirror substrates, three or more transducers can be used.

Die Temperiereinrichtung kann die einzige Manipulatoreinrichtung zur Beeinflussung der Orientierung der reflektierenden Vorderflächen der Spiegelelemente der Spiegelanordnung sein. Bei Aktivierung der Temperiereinrichtung kann für jede Spiegelfläche deren Orientierung mit hoher Genauigkeit im μrad-Bereich eingestellt werden. Hierdurch ist beispielsweise eine Feinjustage der einzelnen Spiegelflächen der Spiegelanordnung relativ zueinander möglich. Auf diese Weise kann beispielsweise eine gewünschte Reflexionsgeometrie der gesamten Spiegelanordnung eingestellt und auf Dauer aufrecht erhalten werden. Es ist auch möglich, mit Hilfe der Temperiereinrichtung die relativen Orientierungen der Spiegelflächen der Spiegelelemente dynamisch zu verändern. Beispielsweise sind bei Spiegelsubstraten mit typischen lateralen Dimensionen zwischen 1 mm und 10 mm Relaxationszeiten bzw. Schaltzeiten zwischen 1 sec und 10 sec bei Bedarf ohne weiteres realisierbar.The tempering device may be the only manipulator device for influencing the orientation of the reflective front surfaces of the mirror elements of the mirror arrangement. Upon activation of the tempering device, its orientation can be adjusted with high accuracy in the μrad range for each mirror surface. This makes it possible, for example, a fine adjustment of the individual mirror surfaces of the mirror assembly relative to each other. In this way, for example, a desired reflection geometry of the entire mirror arrangement can be set and maintained for a long time. It is also possible, with the aid of the tempering device, to dynamically change the relative orientations of the mirror surfaces of the mirror elements. For example, in the case of mirror substrates having typical lateral dimensions of between 1 mm and 10 mm, relaxation times or switching times of between 1 sec and 10 sec can easily be achieved if necessary.

Bei manchen Ausführungsformen reicht es zur Erzielung der geforderten Orientierungsgenauigkeiten aus, die Temperiereinrichtung auf Basis von Vorgabewerten, beispielsweise aus einer lookup-Tabelle, zu steuern (open loop control). Bei anderen Ausführungsformen ist die Mehrfachspiegelanordnung in einen Regelkreis eingebunden, mit dem die Einstellung der gewünschten Orientierung einzelnen Spiegelflächen der Spiegelelemente überwacht und reguliert werden kann. Hierzu ist bei manchen Ausführungsformen eine mit der Steuereinrichtung verbundene Messeinrichtung zur Bestimmung der Orientierung der Vorderfläche und zur Erzeugung von die Orientierung der Vorderfläche repräsentierenden Messsignalen vorgesehen, wobei die Steuereinrichtung dafür konfiguriert ist, die Temperiereinrichtung auf Basis der Messsignale zu steuern. Hierdurch ist eine exakte Orientierung der einzelnen Spiegelelemente auch unter wechselnden Betriebsbedingungen möglich.In some embodiments, to achieve the required orientation accuracies, it is sufficient to control the tempering device on the basis of default values, for example from a lookup table (open loop control). In other embodiments, the multi-mirror assembly is incorporated into a control loop with which the adjustment of the desired orientation of individual mirror surfaces of the mirror elements can be monitored and regulated. For this purpose, in some embodiments, a measuring device connected to the control device is provided for determining the orientation of the front surface and for generating measurement signals representing the orientation of the front surface, wherein the control device is configured to control the tempering device on the basis of the measurement signals. As a result, an exact orientation of the individual mirror elements is possible even under changing operating conditions.

Die Mehrfachspiegelanordnung kann insgesamt als Planspiegel ausgelegt sein. In diesem Fall liegen die Spiegelflächen aller Spiegelelemente bei ausgeschalteter Temperiereinrichtung möglichst genau in einer gemeinsamen Ebene. Die Trägerstruktur kann eine Planfläche zum Tragen der Spiegelelemente haben. Es ist auch möglich, die Mehrfachspiegelanordnung insgesamt als gekrümmten Spiegel auszulegen, bei dem die Gesamtheit alle Spiegelflächen nominell auf einer gemeinsamen konkav oder konvex gekrümmten Fläche liegt. In jedem Fall können Dejustagen aus der Soll-Orientierung mittels der Temperiereinrichtung korrigiert werden.The multiple mirror arrangement can be designed overall as a plane mirror. In this case, the mirror surfaces of all mirror elements are as accurately as possible in a common plane when the tempering device is switched off. The support structure may have a plane surface for supporting the mirror elements. It is also possible to design the multi-mirror arrangement as a whole as a curved mirror, in which the entirety of all the mirror surfaces is nominally on a common concave or convex curved surface. In any case, misalignments can be corrected from the desired orientation by means of tempering.

Die Erfindung betrifft auch ein optisches System mit einer Vielzahl optischer Elementen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das optische System mindestens eine Mehrfachspiegelanordnung der in dieser Anmeldung beschriebenen Art enthält. Das optische System kann z. B. ein optisches System für eine Projektionsbelichtungsanlage für die Mikrolithographie sein. Insbesondere kann es sich um das Beleuchtungssystem einer Projektionsbelichtungsanlage handeln. Die Spiegelanordnung kann als Element einer Pupillenformungseinheit als ortsauflösende Lichtmodulationseinrichtung dazu beitragen, in einer Pupillenfläche des Beleuchtungssystems eine vorgebbare örtliche Beleuchtungsintensitätsverteilung einzustellen. Alternativ oder zusätzlich kann die Spiegelanordnung z. B. auch als Facettenspiegel mit nominell unveränderlicher relativer Orientierung der Einzelspiegel genutzt werden.The invention also relates to an optical system having a plurality of optical elements, characterized in that the optical system includes at least one multiple mirror array of the type described in this application. The optical system can, for. Example, be an optical system for a projection exposure system for microlithography. In particular, it may be the illumination system of a projection exposure apparatus. The mirror arrangement, as an element of a pupil shaping unit as a spatially resolving light modulating device, can contribute to setting a predefinable local illumination intensity distribution in a pupil surface of the illumination system. Alternatively or additionally, the mirror arrangement z. B. also be used as a facet mirror with nominally invariable relative orientation of the individual mirror.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer steuerbaren Spiegelanordnung, die eine Trägerstruktur aufweist, welche eine Vielzahl von individuellen Spiegelelementen trägt, wobei ein Spiegelelement ein Spiegelsubstrat aufweist, das eine mit einer Reflexionsbeschichtung beschichtete Vorderfläche und eine der Vorderfläche in einem Abstand gegenüberliegende Rückfläche aufweist, die der Trägerstruktur zugewandt ist. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch die Erzeugung eines lateralen stationären Temperaturgradienten in einer zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche liegenden temperierbaren Zone des Substrats als Antwort auf Signale einer Steuereinrichtung.The invention also relates to a method of operating a steerable mirror assembly having a support structure supporting a plurality of individual mirror elements, a mirror element comprising a mirror substrate having a front surface coated with a reflective coating and a rear surface spaced from the front surface, which faces the support structure. The method is characterized by the creation of a lateral stationary temperature gradient in a temperature-controllable zone of the substrate located between the front surface and the back surface in response to signals from a controller.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.These and other features will become apparent from the claims but also from the description and drawings, wherein the individual features each alone or more in the form of sub-combinations in an embodiment of the invention and in other fields be realized and advantageous and protectable Can represent versions. embodiments are shown in the drawings and are explained in more detail below.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt einen Ausschnitt einer Ausführungsform einer steuerbaren Mehrfachspiegelanordnung; 1 shows a detail of an embodiment of a controllable multi-mirror arrangement;

2 zeigt einen schematischen Vertikalschnitt durch zwei Spiegelelemente einer Mehrfachspiegelanordnung, wobei das linke Spiegelelement in einer thermisch nicht aktivierten Neutralstellung und das rechte Spiegelelement in einer thermisch aktivierten Stellung mit verkippter Spiegelfläche gezeigt ist. 2 shows a schematic vertical section through two mirror elements of a multi-mirror assembly, wherein the left mirror element is shown in a thermally unactivated neutral position and the right mirror element in a thermally activated position with tilted mirror surface.

3 zeigt ein experimentell ermitteltes Diagramm zur Zeitabhängigkeit der Verkippung einer Spiegelfläche bei unterschiedlich starker asymmetrischer Aufheizung des Spiegelsubstrats; 3 shows an experimentally determined diagram for the time dependence of the tilting of a mirror surface with differently strong asymmetric heating of the mirror substrate;

4 zeigt ein experimentell ermitteltes Diagramm zur Abhängigkeit der Verkippung einer Spiegelfläche von der elektrischen Heizleistung; 4 shows an experimentally determined diagram for the dependence of the tilting of a mirror surface of the electric heating power;

5 zeigt schematisch eine EUV-Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage mit einer steuerbaren Spiegelanordnung gemäß einer Ausführungsform. 5 schematically shows an EUV microlithography projection exposure apparatus with a controllable mirror assembly according to one embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

In 1 ist in schematischer, schrägperspektivischer Darstellung ein Ausschnitt einer Ausführungsform einer steuerbaren Mehrfachspiegelanordnung (Multi-Mirror-Array, MMA) 100 dargestellt. Die Mehrfachspiegelanordnung hat eine Vielzahl einzelner Spiegelelemente 110, die an der Vorderseite einer gemeinsamen Trägerstruktur 120 befestigt sind und durch diese getragen werden. Die Trägerstruktur besteht im Beispielsfall aus einem verwindungssteifen Material hoher Wärmeleitfähigkeit, wie z. B. Silizium, Siliciumkarbid (SiC) oder einem Metall, wie Aluminium.In 1 is a schematic, oblique perspective view of a section of an embodiment of a controllable multi-mirror array (multi-mirror array, MMA) 100 shown. The multiple mirror assembly has a plurality of individual mirror elements 110 at the front of a common support structure 120 are attached and worn by them. The support structure consists in the example of a torsion-resistant material of high thermal conductivity, such as. As silicon, silicon carbide (SiC) or a metal such as aluminum.

Jedes der Spiegelelemente hat ein quaderförmiges Spiegelsubstrat 112, welches im Beispielsfall jeweils als monolithischer Block aus einem thermisch relativ gut leitfähigen Substratmaterial mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α von mehr als 1·10–6K–1 besteht. Im Beispielsfall besteht das Spiegelsubstrat aus einem metallischen Werkstoff (α > 20·10–6K–1), es kann auch aus einem Halbleitermaterial, wie z. B. Silizium bestehen. Das Spiegelsubstrat hat auf seiner der Trägerstruktur 120 abgewandten Seite eine ebene Vorderfläche 114 und an der der Trägerstruktur zugewandten, gegenüberliegenden Seite eine ebenfalls ebene Rückfläche 116. Der vertikale Abstand zwischen Vorderfläche und Rückfläche bestimmt die Substratdicke, die z. B. zwischen 1 mm und 10 mm liegen kann. Die Vorderfläche und die Rückfläche hat jeweils eine rechteckige, insbesondere im Wesentlichen quadratische Form mit Kantenlängen in der Größenordnung der Substratdicke.Each of the mirror elements has a cuboid mirror substrate 112 , Which in the example case in each case as a monolithic block of a thermally relatively highly conductive substrate material having a thermal expansion coefficient α of more than 1 · 10 -6 K -1 . In the example, the mirror substrate consists of a metallic material (α> 20 · 10 -6 K -1 ), it can also be made of a semiconductor material, such. B. silicon. The mirror substrate has on its support structure 120 opposite side a flat front surface 114 and at the opposite side of the support structure, a likewise flat rear surface 116 , The vertical distance between the front surface and the rear surface determines the substrate thickness, the z. B. can be between 1 mm and 10 mm. The front surface and the rear surface each have a rectangular, in particular substantially square shape with edge lengths in the order of magnitude of the substrate thickness.

Die Vorderfläche ist mit optischer Qualität, d. h. mit sehr geringer Rautiefe bearbeitet und mit einer Mehrlagen-Reflexionsbeschichtung 118 beschichtet, die im Beispielsfall für Strahlung aus dem extremen Ultraviolettbereich (EUV) reflektierend wirkt und beispielsweise Wechselschichtpaare aus Molybdän/Silizium oder Ruthenium/Silicium sowie gegebenenfalls zusätzliche Schichten aufweisen kann.The front surface is of optical quality, ie machined with very low surface roughness and with a multilayer reflective coating 118 coated, which in the example case for radiation from the extreme ultraviolet (EUV) has a reflective effect and, for example, exchange pairs of molybdenum / silicon or ruthenium / silicon and optionally may have additional layers.

Die Spiegelsubstrate sind im Beispielsfall nicht direkt an der Trägerstruktur 120 befestigt, sondern werden von einer Zwischenstruktur 130 getragen, die zwischen der Trägerstruktur und dem Spiegelsubstrat angeordnet ist und eine thermisch/mechanische Schnittstelle bildet. Die Zwischenstruktur kann eine Schicht (z. B. Kleberschicht oder Lotmaterialschicht) oder ein Block aus einem gut wärmeleitenden Material aufweisen, das sich vom Material des Spiegelsubstrats und/oder vom Material der Trägerstruktur unterscheidet.The mirror substrates are not directly on the support structure in the example 120 attached, but are of an intermediate structure 130 supported, which is disposed between the support structure and the mirror substrate and forms a thermal / mechanical interface. The intermediate structure may comprise a layer (eg adhesive layer or solder material layer) or a block of a good heat-conducting material, which differs from the material of the mirror substrate and / or the material of the carrier structure.

Die Trägerstruktur 120, die eine als Befestigungsfläche für die Spiegelelemente dienende, beispielsweise ebene Vorderseite hat, kann mit Hilfe einer Kühleinrichtung aktiv gekühlt werden. Hierzu sind in der Trägerstruktur 120 Kühlmittelkanäle 122 vorgesehen, die im montierten Zustand der Spiegelanordnung an eine Kühlmittelquelle 125 (2) angeschlossen sind und im Betrieb der Spiegelanordnung mit Kühlflüssigkeit oder einem anderen Kühlfluid durchströmt werden können.The support structure 120 , which has a serving as a mounting surface for the mirror elements, for example, flat front, can be actively cooled by means of a cooling device. These are in the support structure 120 Coolant channels 122 provided in the mounted state of the mirror assembly to a coolant source 125 ( 2 ) are connected and can be flowed through during operation of the mirror assembly with cooling fluid or other cooling fluid.

Die mit Reflexionsbeschichtung versehenen Vorderflächen der Spiegelsubstrate bilden die jeweils quadratischen Spiegelflächen der Spiegelanordnung. Diese Spiegelflächen sind nach Art einer zweidimensionalen Matrix in Form von Reihen und Spalten weitgehend flächenfüllend über eine größere Fläche verteilt, wobei jeweils zwischen benachbarten Spiegelflächen kleine Abstände in der Größenordnung von einigen Mikrometern verbleiben können. Die verspiegelten Vorderflächen (Spiegelflächen) bilden in ihrer Gesamtheit eine facettierte Spiegeloberfläche bzw. einen Facettenspiegel, dessen geometrische Reflexionseigenschaften durch die Orientierung der einzelnen Spiegelflächen bestimmt werden.The reflective surfaces provided with the front surfaces of the mirror substrates form the respective square mirror surfaces of the mirror assembly. These mirror surfaces are distributed in the manner of a two-dimensional matrix in the form of rows and columns largely full-surface over a larger area, each between adjacent mirror surfaces small distances on the order of a few micrometers can remain. The mirrored front surfaces (mirror surfaces) in their entirety form a faceted mirror surface or a facet mirror whose geometrical reflection properties are determined by the orientation of the individual mirror surfaces.

Die Anzahl der Spiegelelemente (Einzelspiegel bzw. Facetten) kann abhängig von der Anwendung variieren. Es können z. B. zwischen 1000 und 10000 individuelle Spiegelelemente vorgesehen sein, ggf. aber auch wesentlich mehr, z. B. zwischen 50000 und 1 Million oder mehr, oder weniger als 1000, z. B. zwischen 100 und 1000.The number of mirror elements (individual mirrors or facets) may vary depending on the application. It can z. B. between 1000 and 10000 individual mirror elements may be provided, but possibly much more, z. B. between 50000 and 1 million or more, or less than 1000, z. B. between 100 and 1000.

Die Orientierung der einzelnen ebenen Spiegelflächen kann im Beispielsfall durch die Orientierung ihrer jeweiligen Flächennormalen 113 beschrieben werden. Die Orientierung der Flächennormalen ist bei einer ebenen Spiegelfläche an allen Stellen der Spiegeloberfläche die gleiche. Bei ebenfalls möglichen konkav oder konvex gekrümmten Spiegelflächen kann die Orientierung beispielsweise durch die Orientierung der Flächennormale in der Spiegelmitte beschrieben werden oder durch die mittlere Orientierung der Flächennormalen der gekrümmten Spiegelfläche.The orientation of the individual planar mirror surfaces can in the example case by the orientation of their respective surface normal 113 to be discribed. The orientation of the surface normals is the same for all surfaces of the mirror surface in the case of a flat mirror surface. In the case of likewise possible concavely or convexly curved mirror surfaces, the orientation can be described, for example, by the orientation of the surface normal in the center of the mirror or by the mean orientation of the surface normals of the curved mirror surface.

Bei jedem der Spiegelelemente kann die Orientierung der reflektierenden Vorderfläche relativ zu der der Trägerstruktur 120 zugewandten Rückfläche 116 stufenlos und in unterschiedliche Kipprichtungen gezielt durch Verkippung geändert werden. Hierzu ist eine Temperiereinrichtung vorgesehen, die nun vor allem im Zusammenhang mit dem in 1 rechts vorne gezeigten Spiegelelement sowie im Zusammenhang mit 2 näher erläutert wird.In each of the mirror elements, the orientation of the reflective front surface relative to that of the support structure 120 facing rear surface 116 can be changed steplessly and in different tilting directions by tilting. For this purpose, a tempering is provided, which now mainly in connection with the in 1 right front shown mirror element as well as in connection with 2 is explained in more detail.

2 zeigt einen schematischen vertikalen Schnitt durch zwei Spiegelelemente 110, 110' einer Mehrfachspiegelanordnung, wobei das linke Spiegelelement 110' in einer thermisch nicht aktivierten Neutralstellung und das rechte Spiegelelement 110 in einer thermisch aktivierten Stellung mit verkippter Spiegelfläche gezeigt ist. 2 shows a schematic vertical section through two mirror elements 110 . 110 ' a multi-mirror assembly, wherein the left mirror element 110 ' in a thermally unactivated neutral position and the right mirror element 110 is shown in a thermally activated position with tilted mirror surface.

Die Temperiereinrichtung ist eine thermoelektrische Einrichtung, die in der Lage ist, in einer zwischen der Vorderfläche 114 und der Rückfläche 116 liegenden temperierbaren Zone 150 einen zwischen gegenüberliegenden Seitenflächen des Spiegelsubstrats verlaufenden lateralen Temperaturgradienten aufzubauen und bei Bedarf über eine vorgebbare Zeitdauer stationär aufrechtzuerhalten. In 2 sind die oberen und unteren Grenzen der temperierbaren Zone gestrichelt angedeutet. Zur Erzeugung von lateralen Temperaturgradienten sind an den Seitenflächen des Spiegelsubstrats elektrothermische Wandler WX1, WX2, WY1 und WY2 in Form von flächig aufgebrachten Widerstandsheizelementen vorgesehen. Die Wandler sind alle über elektrische Leitungen an eine gemeinsame Steuereinrichtung 160 der Temperiereinrichtung elektrisch angeschlossen und können durch die Steuereinrichtung 160 jeweils unabhängig voneinander mit elektrischer Energie versorgt werden.The tempering device is a thermoelectric device capable of being located between the front surface 114 and the back surface 116 lying temperature-controlled zone 150 to build a running between opposite side surfaces of the mirror substrate lateral temperature gradient and maintain stationary if necessary for a predetermined period of time. In 2 the upper and lower limits of the temperature-controlled zone are indicated by dashed lines. To generate lateral temperature gradients, electrothermal transducers WX1, WX2, WY1 and WY2 in the form of areally applied resistance heating elements are provided on the side surfaces of the mirror substrate. The transducers are all connected via electrical lines to a common control device 160 the tempering device electrically connected and can by the control device 160 each be supplied with electrical energy independently.

An den beiden entlang einer ersten Richtung (x-Richtung) gegenüberliegenden Seitenflächen sind jeweils Widerstandsheizelemente WX1 bzw. WX2 aufgebracht, die ein erstes Paar von elektrothermischen Wandlern bilden. An den senkrecht dazu orientierten, entlang einer zweiten Richtung (y-Richtung) gegenüberliegenden Spiegelflächen sind zwei weitere elektrothermische Wandler in Form von flächigen Widerstandsheizelementen WY1 bzw. WY2 aufgebracht, die gemeinsam ein zweites Paar von elektrothermischen Wandlern bilden. Die großflächig auf den Seitenflächen aufgebrachten Widerstandsheizelemente haben im Beispielsfall jeweils eine flache Rechteckform und erstrecken sich jeweils im Wesentlichen über die gesamte Breite der Seitenflächen, während die Höhe der elektrothermischen Wandler (gemessen parallel zur z-Richtung) nur einem Bruchteil der Höhe des Spiegelsubstrats entspricht, beispielsweise maximal 50% oder maximal 30%. Die elektrothermischen Wandler sind im Beispielsfall etwa mittig zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche angebracht. Die temperierbare Zone 150 entspricht im Wesentlichen demjenigen Teilvolumen des Spiegelsubstrats, welches von den elektrothermischen Wandlern eingeschlossen ist.Resistive heating elements WX1 and WX2, respectively, which form a first pair of electrothermal transducers, are respectively applied to the two side faces opposite to each other along a first direction (x-direction). Two further electrothermal transducers in the form of flat resistive heating elements WY1 and WY2, respectively, which together form a second pair of electrothermal transducers, are applied to the mirror surfaces oriented perpendicular thereto, opposite a second direction (y-direction). The resistance heating elements applied over a large area on the side surfaces each have a flat rectangular shape in each case and extend essentially over the entire width of the side surfaces, while the height of the electrothermal transducers (measured parallel to the z direction) corresponds only to a fraction of the height of the mirror substrate, for example, a maximum of 50% or a maximum of 30%. The electrothermal transducers are mounted in the example approximately centrally between the front surface and the rear surface. The temperature-controlled zone 150 essentially corresponds to that partial volume of the mirror substrate which is enclosed by the electrothermal transducers.

Zwischen der temperierbaren Zone 150 und der spiegelnden Vorderfläche besteht über den gesamten Querschnitt des Spiegelsubstrats ein Abstand, der im Beispielsfall etwa in der Größenordnung der Höhe (in z-Richtung) der temperierbaren Zone entspricht. Dieser Zwischenbereich 155 liegt außerhalb der temperierbaren Zone und wird bei Aufheizen der Widerstandsheizelemente durch diese nicht oder nur sehr geringfügig aufgeheizt. Der Abstand zur Vorderfläche ist so groß bemessen, dass die Vorderfläche von eventuellen Temperaturänderungen in der temperierbaren Zone praktisch unbeeinflusst bleibt.Between the temperature-controlled zone 150 and the specular front surface is over the entire cross section of the mirror substrate, a distance which corresponds in the example about the order of magnitude (in the z direction) of the temperature-controlled zone. This intermediate area 155 is outside the temperature-controlled zone and is not or only slightly heated by heating the resistance heating by them. The distance to the front surface is so large that the front surface of practically any temperature changes in the temperature-controlled zone remains virtually unaffected.

Die Funktion dieser Anordnung wird nun vor allem im Zusammenhang mit 2 erläutert. Diese zeigt einen Schnitt in der x-z-Ebene durch zwei Spiegelelemente, die auf der gemeinsamen Trägerstruktur 120 aufgebracht sind und die sich im Strahlengang eines optischen Systems, beispielsweise eines Beleuchtungssystems für eine Projektionsbelichtungsanlage, befinden. Die auf die Spiegelflächen einfallende Nutzlichtstrahlung innerhalb des optischen Systems ist durch Pfeile 210 symbolisiert.The function of this arrangement is now mainly related to 2 explained. This shows a section in the xz plane through two mirror elements that are on the common support structure 120 are applied and located in the beam path of an optical system, for example, a lighting system for a projection exposure system. The incident on the mirror surfaces Nutzlichtstrahlung within the optical system is indicated by arrows 210 symbolizes.

Bei dem links gezeigten Spiegelelement 110' sind die elektrothermischen Wandler an allen vier Seiten des Substrats nicht mit Strom beaufschlagt, so dass in der gesamten temperierbaren Zone 150 im Wesentlichen die gleiche Temperatur T1 herrscht. Im Betrieb der Spiegelanordnung trifft das Nutzlicht 210 auf die reflektierende Spiegeloberfläche und wird dort reflektiert. Ein Teil der auftreffenden Strahlung wird in der Regel in die Reflexionsbeschichtung absorbiert, wodurch im Bereich der Vorderfläche Wärme entsteht. Diese wird im Wesentlichen durch das Substrat hindurch in Richtung der gekühlten Trägerstruktur abgeführt. Im Substrat kann somit ein Temperaturgradient im Wesentlichen senkrecht zur Vorderfläche (etwa parallel zur Flächennormalen) vorliegen, der zu einem ersten Wärmestrom W1 in Richtung der Trägerstruktur führt.In the mirror element shown on the left 110 ' the electrothermal transducers are not energized on all four sides of the substrate, so throughout the temperature-controlled zone 150 essentially the same temperature T 1 prevails. During operation of the mirror assembly, the useful light strikes 210 on the reflective mirror surface and is reflected there. Part of the incident radiation is typically absorbed into the reflective coating, creating heat in the area of the front surface. This is discharged substantially through the substrate in the direction of the cooled support structure. In the substrate, therefore, a temperature gradient substantially perpendicular to the front surface (approximately parallel to the surface normal) present, which leads to a first heat flow W1 in the direction of the support structure.

Soll nun die Orientierung der reflektierenden Vorderfläche eines Spiegelelements relativ zur Rückfläche geändert werden, so wird das Spiegelsubstrat dieses Spiegelelements mit Hilfe der zugeordneten Temperiereinrichtung asymmetrisch aufgeheizt. Im Beispielsfall des rechts gezeigten Spiegelelementes 110 wird hierzu beispielsweise ein Heizstrom durch den rechts gezeigten elektrothermischen Wandler WX1 geleitet, wodurch dieser sich aufheizt. Der in der ersten Richtung (x-Richtung) gegenüberliegende elektrothermische Wandler WX2 wird nicht mit Strom versorgt, so dass dort keine elektrische Wärme entsteht. Die elektrische Heizung im Bereich des rechten Heizelementes WX1 erzeugt innerhalb des daran angrenzenden Teilvolumens des Substrats eine Temperaturerhöhung ΔT relativ zur gegenüberliegenden Seite, so dass sich dort die erhöhte Temperatur T1 + ΔT einstellt. Dieser Temperaturunterschied zwischen den einander gegenüberliegenden Seiten des Spiegelsubstrats erzeugt einen Temperaturgradienten quer durch das Spiegelsubstrat hindurch und führt zu einem zweiten Wärmestrom W2 von der Seite der relativ höheren Temperatur zur Seite mit der relativ niedrigeren Temperatur. Der Wärmestrom verläuft dabei überwiegend innerhalb der temperierbaren Zone 150. Ein Wärmeabfluss in Richtung der Vorderfläche wird durch das zwischen dieser und der gekühlten Rückfläche bestehende Temperaturfälle weitestgehend verhindert, so dass die Vorderfläche durch den mit Hilfe der elektrothermischen Wandler eingebrachten zweiten Wärmestrom W2 praktisch nicht beeinflusst ist.If now the orientation of the reflective front surface of a mirror element relative to the rear surface is changed, the mirror substrate of this mirror element is heated asymmetrically with the aid of the associated tempering device. In the example of the mirror element shown on the right 110 For this purpose, for example, a heating current is passed through the electrothermal transducer WX1 shown on the right, causing it to heat up. The in the first direction (x-direction) opposite electrothermal transducer WX2 is not supplied with electricity, so that there is no electrical heat. The electric heater in the area of the right heating element WX1 generated inside the adjoining part of the volume of the substrate, a temperature increase .DELTA.T relative to the opposite side, so that there the elevated temperature T 1 + .DELTA.T sets. This difference in temperature between the opposite sides of the mirror substrate creates a temperature gradient across the mirror substrate and results in a second relatively high temperature side heat flow W2 from the relatively lower temperature side. The heat flow runs predominantly within the temperature-controlled zone 150 , A heat flow in the direction of the front surface is largely prevented by the existing between this and the cooled rear surface temperature cases, so that the front surface is virtually unaffected by the introduced with the aid of the electrothermal transducer second heat flow W2.

Der laterale Temperaturgradient innerhalb der temperierbaren Zone führt zu einer asymmetrischen thermischen Ausdehnung des Substratmaterials im Bereich der temperierbaren Zone. Dabei ist das Ausmaß an thermischer Ausdehnung in der Nähe des heißeren elektrothermischen Wandlers WX1 besonders stark und nimmt in Richtung der gegenüberliegenden Seite kontinuierlich ab. Durch die in alle Raumrichtungen wirkende thermisch induzierte Ausdehnung des Substratmaterials wird die der wärmeren Seite (nahe WX1) zugeordnete Seite der reflektierenden Spiegelfläche gegenüber der gegenüberliegenden Seite angehoben, so dass sich eine Verkippung der spiegelnden Vorderfläche gegenüber der ortsfest verbleibenden Rückfläche einstellt. Die zu dieser Verkippung gehörende virtuelle Kippachse verläuft im Wesentlichen senkrecht zu dem erzeugten Temperaturgradienten, d. h. parallel zur y-Richtung.The lateral temperature gradient within the temperature-controllable zone leads to an asymmetric thermal expansion of the substrate material in the region of the temperature-controllable zone. In this case, the amount of thermal expansion in the vicinity of the hotter electrothermal transducer WX1 is particularly strong and decreases continuously in the direction of the opposite side. By acting in all spatial directions thermally induced expansion of the substrate material of the warmer side (near WX1) associated side of the reflective mirror surface is raised relative to the opposite side, so that adjusts a tilting of the reflective front surface relative to the stationary remaining rear surface. The virtual tilt axis associated with this tilt substantially perpendicular to the generated temperature gradient, d. H. parallel to the y-direction.

In entsprechender Weise kann auch eine Verkippung der spiegelnden Vorderfläche in die Gegenrichtung erzeugt werden. Es ist auch möglich, eine Verkippung der Spiegelfläche um eine parallel zur x-Richtung gerichtete virtuelle Kippachse erzeugt werden. Hierzu werden mit Hilfe der Steuereinrichtung die beiden in y-Richtung einander gegenüberliegenden Wandlerelemente WY1, WY2 asymmetrisch mit Strom beaufschlagt, so dass sich beispielsweise das Substrat in der Nähe des in 1 vorne gezeigten Wandlerelementes WY1 stärker aufheizt als im Bereich des gegenüberliegenden Wandlerelementes WY2. Dies würde eine Verkippung in 1 nach hinten bewirken.In a corresponding manner, a tilting of the reflective front surface in the opposite direction can be generated. It is also possible to produce a tilting of the mirror surface about a virtual tilting axis directed parallel to the x-direction. For this purpose, the two in the y-direction opposite transducer elements WY1, WY2 are asymmetrically energized with the aid of the control device, so that, for example, the substrate in the vicinity of in 1 Front shown transducer element WY1 heated more than in the region of the opposite transducer element WY2. This would be a tilt in 1 to the rear.

Jeder der an einem Spiegelsubstrat angebrachten Wandler ist unabhängig von den anderen am Spiegelsubstrat angebrachten Wandlern mit Hilfe der Steuereinrichtung 160 ansteuerbar. Dadurch können die Heizleistungen aller Wandler unabhängig voneinander eingestellt werden. Dies wiederum ermöglicht es, dass die Vorderfläche praktisch in beliebige Richtungen, d. h. um beliebig orientierte virtuelle Kippachsen, verkippt werden kann. Werden beispielsweise die in 1 an den sichtbaren Vorderseiten erkennbaren Wandler WX1 und WY1 aufgeheizt, während die jeweils gegenüberliegenden Wandler WX2, WY2 stromlos bleiben, so wird sich innerhalb des Spiegelsubstrats ein laterales Temperaturgradient einstellen, dessen Hauptrichtung zwischen der x-Richtung und der y-Richtung liegt. Werden beispielsweise WY1 und WX1 gleich stark aufgeheizt, wird der Wärmestrom im Wesentlichen parallel zur Winkelhalbierenden mittig zwischen y- und x-Richtung quer durch das Substrat verlaufen, so dass sich eine virtuelle Kippachse parallel zur dazu senkrechten Winkelhalbierenden ergibt.Each of the transducers mounted on a mirror substrate is independent of the other transducers mounted on the mirror substrate by means of the control means 160 controllable. As a result, the heating power of all converters can be set independently. This in turn makes it possible for the front surface to be tilted in virtually any direction, ie, around arbitrarily oriented virtual tilt axes. For example, the in 1 heated visible on the visible front side converters WX1 and WY1, while the respective opposite transducers WX2, WY2 remain de-energized, so will set a lateral temperature gradient within the mirror substrate, the main direction between the x-direction and the y-direction. If, for example, WY1 and WX1 are heated to the same extent, the heat flow will run essentially parallel to the bisector midway between the y and x directions across the substrate so that a virtual tilt axis results parallel to the perpendicular bisector.

Die Temperiereinrichtung ist bei dem Ausführungsbeispiel in einen Regelkreis eingebunden, der es erlaubt, die gewünschte Kippstellung der einzelnen Spiegelflächen unabhängig von Umgebungsbedingungen sehr exakt einzustellen und aufrecht zu erhalten. Der Regelkreis umfasst eine nach dem Autokollimationsprinzip arbeitende optische Messeinrichtung 170, die auf jedes der überwachten Spiegelelemente einen Messstrahl 172 richtet, der nach Reflexion an der überwachten Spiegelfläche zur Messeinrichtung zurückläuft und Informationen über die aktuelle Orientierung der reflektierende Spiegelfläche trägt. Aus dieser Information werden die Orientierung der Vorderfläche repräsentierende Messsignale erzeugt, die zur Steuereinrichtung 140 rückgeführt werden, welche die Temperiereinrichtung auf Basis dieser Messsignale steuert (closed loop control).The tempering device is incorporated in the embodiment in a control loop, which allows to set and maintain the desired tilted position of the individual mirror surfaces regardless of environmental conditions very accurately. The control loop comprises an optical measuring device operating according to the autocollimation principle 170 , which on each of the monitored mirror elements a measuring beam 172 directed, which runs back to the measuring device after reflection on the monitored mirror surface and carries information about the current orientation of the reflective mirror surface. From this information, the orientation of the front surface representing measuring signals are generated, which are the control device 140 be returned, which controls the tempering on the basis of these measurement signals (closed loop control).

Das hier beispielhaft erläuterte Aktuierungsprinzip ermöglicht es, die Orientierung der Spiegelflächen mit einer Genauigkeit im Bereich von 1 Mikrorad (μrad) oder weniger einzustellen, wobei Aktuierungszeiten im Bereich weniger Sekunden, z. B. von weniger als 10 s, erzielbar sind.The actuation principle explained here by way of example makes it possible to set the orientation of the mirror surfaces with an accuracy in the range of 1 microrad (μrad) or less, wherein actuation times in the range of a few seconds, eg. B. of less than 10 s, can be achieved.

Folgende Angaben können bei der Auslegung von Spiegelanordnungen nützlich sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen sind die Substratdimensionen, das Substratmaterial und die Temperiereinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass für die thermisch induzierte Verkippung eine Sensitivität S in der Größenordnung von 1 μrad/K erzielt wird. Bei einer Sensitivität S = 1 μrad/K erzeugt eine Temperaturdifferenz ΔT = 1 K zwischen gegenüberliegenden Seiten des Substrats eine Verkippung der Vorderfläche um 1 μrad. Vorzugsweise liegt die Sensitivität S im Bereich zwischen 0.3 μrad/K und 90 μrad/K, insbesondere zwischen 1 μrad/K und 30 μrad/K. Temperaturdifferenzen bis hinunter in die Größenordnung von ΔT = 1 K sind steuerungstechnisch mit ausreichender Genauigkeit und vertretbarem Aufwand kontrollierbar. Temperaturen bis in die Größenordnung von T = 200°C bzw. sind mit verschiedenen Temperierelementen, z. B. SMD oder SMC-Widerständen oder -Heizbändern leicht erzeugbar und sind ausreichend gering, um Überhitzung der Reflexionsschicht zu vermeiden. Dementsprechend sind laterale Temperaturdifferenzen zwischen den Seitenflächen bis in die Größenordnung von ΔT = 100 K gut realisierbar. Betrachtet man weiterhin typische Substratdimensionen mit einem Verhältnis von Substrathöhe zu Substratbreite in der Nähe von 1, so ist die Sensitivität S in erster Näherung gleich dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten α. Unter diesen Bedingungen würde für ein Substratmaterial mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 1·10–6K–1 bei einem lateralen Temperaturgradienten von ΔT = 1 K eine Verkippungen von 1 μrad erzeugt. Der Justagebereich für Silizium (α = 2.6 10–6K–1) und ΔT = 200 K beträgt dann ungefähr 520 μrad. Für Metalle, wie z. B. Aluminium (α ≈ 23 10–6K–1) wären Verkippungen bis in den mrad-Bereich möglich, wobei dann die Genauigkeit der Temperaturkontrolle ggf. unterhalb von 1 K liegen sollte. The following information may be useful in designing mirror arrays. In preferred embodiments, the substrate dimensions, the substrate material and the tempering device are matched to one another such that a sensitivity S of the order of magnitude of 1 μrad / K is achieved for the thermally induced tilting. At a sensitivity S = 1 μrad / K, a temperature difference ΔT = 1 K between opposite sides of the substrate produces a tilt of the front surface of 1 μrad. The sensitivity S is preferably in the range between 0.3 μrad / K and 90 μrad / K, in particular between 1 μrad / K and 30 μrad / K. Temperature differences down to the order of .DELTA.T = 1 K are control technology controlled with sufficient accuracy and reasonable effort. Temperatures up to the order of T = 200 ° C or are with different tempering, z. B. SMD or SMC resistors or -Heizbändern easily generated and are sufficiently low to prevent overheating of the reflective layer. Accordingly, lateral temperature differences between the side surfaces up to the order of ΔT = 100 K are well feasible. Considering further typical substrate dimensions with a ratio of substrate height to substrate width in the vicinity of 1, the sensitivity S is in a first approximation equal to the thermal expansion coefficient α. Under these conditions, for a substrate material with a thermal expansion coefficient of 1 · 10 -6 K -1, a tilting of 1 μrad would be produced at a lateral temperature gradient of ΔT = 1 K. The adjustment range for silicon (α = 2.6 10 -6 K -1 ) and ΔT = 200 K is then approximately 520 μrad. For metals, such as. As aluminum (α ≈ 23 10 -6 K -1 ) tilting up to the mrad range would be possible, in which case the accuracy of the temperature control should possibly be below 1 K.

Bei einem experimentellen Ausführungsbeispiel hatte die Mehrfachspiegelanordnung eine kühlbare Trägerstruktur, auf der annähernd würfelförmige Spiegelsubstrate mit Kantenlängen von ca. 5 mm aufgebracht waren. An einigen Spiegelsubstraten wurden, ähnlich wie in 2 rechts gezeigt, an zwei in x-Richtung gegenüberliegenden Spiegelflächen Widerstandsheizelemente flächig aufgebracht. Die Orientierung der spiegelnden Vorderfläche wurde mit einem Autokollimationssystem ermittelt. Eines der einander gegenüberliegenden Widerstandsheizelemente wurde sukzessive mit stufenweise immer höheren elektrischen Leistungen beaufschlagt. Die daraus resultierenden Verkippungen der spiegelnden Vorderfläche um die parallel zur y-Richtung verlaufende virtuelle Kippachse wurden optisch gemessen. Die Ergebnisse dieser Kalibrierung sind in den 3 und 4 dargestellt.In an experimental embodiment, the multi-mirror assembly had a coolable support structure on which approximately cubic mirror substrates with edge lengths of about 5 mm were applied. On some mirror substrates, similar to in 2 shown on the right, on two opposing mirror surfaces in the x direction resistance heating elements applied flat. The orientation of the reflecting front surface was determined with an autocollimation system. One of the opposing resistance heating elements was successively acted upon by gradually increasing electrical power. The resulting tilting of the specular front surface about the virtual tilt axis parallel to the y direction was optically measured. The results of this calibration are in the 3 and 4 shown.

3 zeigt ein Diagramm, bei dem auf der Abszisse die Zeit t [s] und auf der Ordinate der Kippwinkel der Spiegelfläche (in μrad) angegeben ist. Es wurde sowohl die Verkippung in x-Richtung (um eine parallel zur y-Richtung verlaufende virtuelle Kippachse, Kippwinkel TY) als auch die Verkippung senkrecht dazu (um eine parallel zur x-Richtung verlaufende virtuelle Kippachse, Kippwinkel TX) gemessen. 4 zeigt ein Diagramm, bei dem die erzielten Kippwinkel TY (in μrad) als Funktion der elektrischen Heizleistung P [W] bei diesen Versuchen dargestellt ist. Es wurden nacheinander fünf verschiedene Heizleistungen (nämlich ca. 0.5 W, ca. 1.5 W, ca. 2.5 W, ca. 4 W und ca. 5.5 W) eingestellt. Zwischen den einzelnen Heizphasen wurde die Temperiereinrichtung jeweils wieder ausgeschaltet. 3 shows a diagram in which on the abscissa the time t [s] and on the ordinate of the tilt angle of the mirror surface (in μrad) is indicated. Both the tilting in the x-direction (about a virtual tilting axis parallel to the y-direction, tilting angle TY) and the tilting perpendicular thereto (about a virtual tilting axis parallel to the x-direction, tilt angle TX) were measured. 4 shows a diagram in which the achieved tilt angle TY (in μrad) as a function of the electric heating power P [W] is shown in these experiments. There were successively set five different heating power (namely about 0.5 W, about 1.5 W, about 2.5 W, about 4 W and about 5.5 W). Between each heating phase, the tempering was switched off again.

Der zeitliche Verlauf der Kippstellungen ist 3 zu entnehmen. Bei Einschaltung der niedrigsten Heizleistung stellte sich nach deutlich weniger als 10 s ein Kippwinkel von ca. 5 μrad ein, der dann weitgehend konstant blieb, so lange die Heizleistung eingeschaltet blieb. Nach Abschaltung der Heizleistung nahm das Spiegelsubstrat ebenfalls innerhalb weniger Sekunden wieder die ursprüngliche Gestalt an, bei der der Bezugs-Kippwinkel (0 μrad) vorlag. Nach einer Pause (ca. 1 min) wurde die nächst höhere Heizleistung von 1.5 W eingebracht. Innerhalb von weniger als 10 s stellte sich der hierzu gehörende Kippwinkel TY von ca. 12 μrad ein, der mit geringen Schwankungen mehr oder weniger konstant blieb, bis die Heizleistung wieder abgeschaltet wurde. Dieses Vorgehen wurde für die nächst höheren Heizleistungen wiederholt. Wie sich aus den steilen Flanken der Kurve TY in 3 ergibt, stellte sich die zu einer Heizleistung gehörende Kippstellung jeweils sehr schnell (nach weniger als 10 s) ein und verblieb dann auf mehr oder weniger konstantem Niveau, wobei die gemessenen Schwankungen der Kippstellung im Rahmen der Messgenauigkeit des Messsystems (ca. 1 μrad) lagen. Nach Abschalten der Heizleistung stellte sich die Verkippung jeweils vollständig zurück, wodurch gezeigt ist, dass der Prozess vollständig reversibel ist. Im Beispielsfall zeigte sich bis zu einer Heizleistung von ca. 4 W ein mehr oder weniger linearer Zusammenhang zwischen der eingebrachten Heizleistung und dem dadurch erzielten Ausmaß der Verkippung. Zu höheren Heizleistungen hin ergibt sich dann eine Abweichung von der Linearität.The temporal course of the tilt positions is 3 refer to. When the lowest heating power was switched on, a tilt angle of approx. 5 μrad turned on after less than 10 s, which then remained largely constant as long as the heating power remained switched on. After switching off the heat output, the mirror substrate also returned within a few seconds to the original shape, in which the reference tilt angle (0 μrad) was present. After a break (about 1 min), the next higher heating power of 1.5 W was introduced. Within less than 10 s, the corresponding tilt angle TY of about 12 μrad was established, which remained more or less constant with slight fluctuations until the heating power was switched off again. This procedure was repeated for the next higher heat outputs. As can be seen from the steep flanks of the curve TY in 3 results, the tilting position associated with a heating power respectively set very rapidly (after less than 10 s) and then remained at a more or less constant level, the measured fluctuations in the tilting position being within the measuring accuracy of the measuring system (about 1 μrad) , When the heat output was switched off, the tilt was completely reset, which shows that the process is completely reversible. In the example, up to a heating power of about 4 W showed a more or less linear relationship between the introduced heating power and the extent of tilting achieved thereby. For higher heating power then results in a deviation from the linearity.

In 3 ist auch erkennbar, dass die Verkippung der Spiegelfläche praktisch ausschließlich in der gewünschten Richtung erfolgt, nämlich um eine virtuelle Kippachse, die senkrecht zum erzeugten Temperaturgradienten verläuft. Dies ist am Verlauf der Kurve TX erkennbar, die die entsprechenden Verkippungen um eine parallel zur x-Achse verlaufenden virtuellen Kippachse zeigt. Zwar zeigen sich beim Einschalten der Heizleistungen jeweils geringfügige Abweichungen von der Soll-Orientierung, diese liegen jedoch um mindestens eine Größenordnung unterhalb des Niveaus der gewünschten Verkippung in der dazu senkrechten Richtung. Im Beispielsfall liegen die Abweichungen von der Soll-Orientierung (bei TX = 0 μrad) im Bereich von maximal 2 bis 3 μrad).In 3 It can also be seen that the tilting of the mirror surface takes place almost exclusively in the desired direction, namely around a virtual tilting axis which runs perpendicular to the generated temperature gradient. This can be seen on the course of the curve TX, which shows the corresponding tilting about a virtual tilting axis extending parallel to the x-axis. Although slight power deviations from the desired orientation are shown when the heating powers are switched on However, they are at least an order of magnitude below the level of the desired tilt in the direction perpendicular thereto. In the example, the deviations from the target orientation (with TX = 0 μrad) are in the range of a maximum of 2 to 3 μrad).

Das hier beispielhaft dargestellte Aktuationsprinzip, das auf einer gezielt einstellbaren Gestaltänderung des Spiegelsubstrats basiert, ermöglicht Einstellungen der Orientierung einer Spiegelfläche relativ zur Rückfläche eines Spiegelsubstrats mit höchster Genauigkeit im Bereich von μrad. Die erzielbaren Kippwinkel lagen bei dem experimentellen Beispiel in der Größenordnung von einigen Zehn μrad, z. B. bei bis zu ca. 40 μrad. Eine eingestellte Kippposition konnte mit einer Genauigkeit von weniger als 15%, insbesondere von weniger als 10% des eingestellten Kippwinkels eingestellt und auf Dauer aufrechterhalten werden. In absoluten Werten betrug die Einstellgenauigkeit typischerweise weniger als 10 μrad (bei den höchsten absoluten Kippwinkeln), in der Regel sogar von weniger als 5 μrad oder sogar von weniger als 2 μrad. Diese Genauigkeit der Einstellung wird hier auch als Auflösungsvermögen der Mehrfachspiegelanordnung im Winkelraum bezeichnet.The actuation principle exemplified here, which is based on a specifically adjustable shape change of the mirror substrate, allows adjustments of the orientation of a mirror surface relative to the back surface of a mirror substrate with highest accuracy in the range of μrad. The achievable tilt angles in the experimental example were on the order of a few tens of μrad, e.g. B. up to about 40 μrad. A set tilt position could be set and maintained at an accuracy of less than 15%, in particular less than 10% of the set tilt angle. In absolute terms, the adjustment accuracy was typically less than 10 μrad (at the highest absolute tilt angles), typically even less than 5 μrad, or even less than 2 μrad. This accuracy of adjustment is also referred to herein as resolution of the multi-mirror arrangement in the angular space.

Eine Mehrfachspiegelanordnung der hier beispielhaft beschriebenen Art kann auf unterschiedliche Weise genutzt werden.A multiple mirror arrangement of the type described here by way of example can be used in different ways.

Bei manchen Ausführungsformen wird die Einstellmöglichkeit ausschließlich für Justagezwecke genutzt. Ein Ziel dieser Nutzungsmöglichkeit ist es, für jeden der Einzelspiegel einer Spiegelanordnung zu jeder Zeit die für den Einzelspiegel gewünschte Nullstellung, d. h. seine Soll-Orientierung, mit höchster Genauigkeit einzustellen und aufrechtzuerhalten. Dies kann beispielsweise bei einem Facettenspiegel genutzt werden, der eine definierte und während des Betriebs (im Idealfall) unveränderliche relative Orientierung seiner einzelnen Spiegelfacetten haben soll. Wird ein solcher Facettenspiegel in ein optisches System eingebaut, so kann es durch den Einbau zu Dejustierungen einzelner Spiegelelemente kommen. Diese Dejustierungen können mit Hilfe der hier dargestellten Temperiereinrichtung korrigiert werden, indem einzelne Spiegel relativ zu anderen Spiegeln durch ungleichmäßige Aufheizung der entsprechenden Spiegelsubstrate so verkippt werden, dass sie wieder ihre Soll-Orientierung (Nullstellung) einnehmen. Die Temperiereinrichtung dient dabei als Steuersystem zur variablen Einstellung der Referenzstellung bzw. Nullstellung jedes einzelnen Spiegelelementes. Die thermisch eingestellten Verkippungen können praktisch zeitlich unbegrenzt über große Zeitintervalle aufrechterhalten und im Bedarfsfall weiter korrigiert werden.In some embodiments, the adjustment is used exclusively for adjustment purposes. A goal of this possibility of use is for each of the individual mirrors of a mirror assembly at any time desired for the individual level zero position, d. H. its target orientation, with the highest accuracy set and maintain. This can be used, for example, in the case of a facet mirror, which should have a defined relative orientation of its individual mirror facets that is invariable during operation (ideally). If such a facet mirror is installed in an optical system, the installation can lead to misalignments of individual mirror elements. These misalignments can be corrected with the aid of the tempering device shown here by individual mirrors are tilted relative to other mirrors by uneven heating of the corresponding mirror substrates so that they again assume their desired orientation (zero position). The tempering device serves as a control system for variable adjustment of the reference position or zero position of each individual mirror element. The thermally adjusted tilting can be maintained virtually indefinitely over long time intervals and further corrected if necessary.

Insbesondere bei Anwendungen, bei denen dynamische Verkippungen einzelner Spiegelelemente im Bereich von maximal 50 bis 1400 μrad gewünscht sind, kann eine Spiegelanordnung mit Temperiereinrichtung auch zur dynamischen Änderung der geometrischen Reflexionseigenschaften einer Mehrfachspiegelanordnung genutzt werden.In particular, in applications where dynamic tilting of individual mirror elements in the range of a maximum of 50 to 1400 μrad are desired, a mirror assembly with tempering can also be used for the dynamic change of the geometric reflection properties of a multi-mirror arrangement.

5 zeigt die wesentlichen optischen Komponenten einer Mikrolithographie-Projektionsbelichtungsanlage 500. Die Anlage umfasst ein Beleuchtungssystem 510 und ein Projektionsobjektiv 530 und wird mit der Strahlung einer Lichtquelle 514 betrieben. Die Lichtquelle 514 kann unter anderem eine Laser-Plasma-Quelle oder eine Entladungsquelle sein. Solche Lichtquellen erzeugen eine Strahlung 520 im EUV-Bereich, das heißt mit Wellenlängen zwischen 5 nm und 15 nm. Damit das Beleuchtungssystem und das Projektionsobjektiv in diesen Wellenlängenbereich arbeiten können, sind sie mit für UV-Strahlung reflektiven Komponenten aufgebaut. 5 shows the essential optical components of a microlithography projection exposure apparatus 500 , The system includes a lighting system 510 and a projection lens 530 and becomes with the radiation of a light source 514 operated. The light source 514 may be, inter alia, a laser plasma source or a discharge source. Such light sources generate radiation 520 in the EUV range, that is to say with wavelengths between 5 nm and 15 nm. In order for the illumination system and the projection objective to be able to work in this wavelength range, they are constructed with components which are reflective for UV radiation.

Die von der Lichtquelle 514 ausgehende Strahlung 520 wird mittels eines Kollektors 515 gesammelt und in das Beleuchtungssystem 510 geleitet. Das Beleuchtungssystem umfasst hier eine Mischeinheit 512, eine Teleskopoptik 516 und einen feldformenden Spiegel 518. Das Projektionsobjektiv 530 dient dazu, ein Objektfeld 552 in der Objektebene 550 des Projektionsobjektivs auf ein Bildfeld 562 in der Bildebene 560 des Projektionsobjektivs abzubilden. Das Projektionsobjektiv weist hier sechs Spiegel auf.The of the light source 514 outgoing radiation 520 is done by means of a collector 515 collected and into the lighting system 510 directed. The lighting system here comprises a mixing unit 512 , a telescope optics 516 and a field-forming mirror 518 , The projection lens 530 serves to create an object field 552 in the object plane 550 of the projection lens on a picture field 562 in the picture plane 560 of the projection lens. The projection lens has six mirrors here.

Die Mischeinheit besteht im Wesentlichen aus zwei Facettenspiegeln 570, 580. Der erste Facettenspiegel 570 ist in einer Ebene des Beleuchtungssystems angeordnet, die zur Objektebene 550 optisch konjugiert ist. Er wird daher auch als Feldfacettenspiegel bezeichnet. Der zweite Facettenspiegel 580 ist in einer Pupillenebene des Beleuchtungssystems angeordnet, die zu einer Pupillenebene des Projektionsobjektivs optisch konjugiert ist. Er wird daher auch als Pupillenfacettenspiegel bezeichnet. Mit Hilfe des Pupillenfacettenspiegels 580 und der nachgeschalteten abbildenden optischen Baugruppe, die die Teleskopoptik 516 und den mit streifenden Einfall (grazing incidence) betriebenen feldformenden Spiegel 518 umfasst, werden die einzelnen spiegelnden Facetten (Einzelspiegel) des ersten Facettenspiegels 570 in das Objektfeld 552 abgebildet. EUV-Projektionsbelichtungsanlagen mit diesem oder ähnlichem Grundaufbau sind z. B. aus der WO 2009/100856 A1 bekannt, deren Offenbarung durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht wird.The mixing unit consists essentially of two facet mirrors 570 . 580 , The first facet mirror 570 is arranged in a plane of the illumination system that is the object plane 550 is optically conjugated. It is therefore also called a field facet mirror. The second facet mirror 580 is arranged in a pupil plane of the illumination system, which is optically conjugate to a pupil plane of the projection lens. It is therefore also referred to as a pupil facet mirror. With the help of the pupil facet mirror 580 and the downstream imaging optical assembly, the telescope optics 516 and the grazing incidence field-forming mirror 518 includes the individual specular facets (individual mirrors) of the first facet mirror 570 in the object field 552 displayed. EUV projection exposure systems with this or similar basic structure are z. B. from the WO 2009/100856 A1 the disclosure of which is incorporated herein by reference.

Jeder der Facettenspiegel hat eine Trägerstruktur, die eine Vielzahl einzelner Spiegelelemente, also Einzelspiegel, trägt. Deren spiegelnde Vorderflächen bilden die Facetten (Spiegelflächen) des Facettenspiegels.Each of the facet mirrors has a support structure which carries a multiplicity of individual mirror elements, ie individual mirrors. Their reflecting front surfaces form the facets (mirror surfaces) of the facet mirror.

Mindestens einer der Facettenspiegel 570, 580 kann eine Temperiereinrichtung der hier beschriebenen Art aufweisen, um die Genauigkeit der Orientierung der Einzelspiegel unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen und über die Lebensdauer der Anlage hinweg sicherzustellen. At least one of the facet mirrors 570 . 580 may include a tempering device of the type described herein to ensure the accuracy of the orientation of the individual mirrors under different operating conditions and over the life of the plant away.

Im Beispielsfall ist nur der Pupillenfacettenspiegel 580 mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet. Diese ist an eine Steuereinrichtung 582 angeschlossen, welche die thermisch induzierte Verkippung der Einzelspiegel steuert. Die Orientierung der Einzelspiegel wird durch eine an die Steuereinrichtung angeschlossene Messeinrichtung 584 berührungslos optisch überwacht. Der Pupillenfacettenspiegel soll eine zeitlich unveränderliche Reflexionsgeometrie bzw. Abstrahlcharakteristik haben. Falls sich im Laufe des Betriebs die gewünschte Soll-Orientierung einzelner oder aller Facetten des Pupillenspiegels verändert, kann mit Hilfe der in einer Regelkreis eingebundenen Temperiereinrichtung durch Verkippung von Spiegelflächen eine Kompensation bzw. Justage durchgeführt werden, um die Soll-Orientierung jedes der Einzelspiegel mit einer Einstellgenauigkeit von ±1 μrad oder weniger dauerhaft innerhalb der Toleranzbereiche zu halten.In the example, only the pupil facet mirror is 580 equipped with a tempering device. This is to a control device 582 connected, which controls the thermally induced tilting of the individual mirrors. The orientation of the individual mirrors is determined by a measuring device connected to the control device 584 optically monitored without contact. The pupil facet mirror should have a temporally invariable reflection geometry or emission characteristic. If, in the course of operation, the desired nominal orientation of individual or all facets of the pupil mirror changes, a compensation or adjustment can be carried out by means of the tempering device incorporated in a control loop by tilting mirror surfaces in order to obtain the desired orientation of each of the individual mirrors Adjustment accuracy of ± 1 μrad or less to be kept permanently within the tolerance ranges.

Bei anderen Ausführungsformen ist nur der Feldfacettenspiegel mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet. Ebenso können sowohl der Feldfacettenspiegel als auch der Pupillenfacettenspiegel mit einer Temperiereinrichtung ausgestattet sein.In other embodiments, only the field facet mirror is equipped with a tempering device. Likewise, both the field facet mirror and the pupil facet mirror can be equipped with a tempering device.

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Claims (14)

Mehrfachspiegelanordnung mit: einer Trägerstruktur (120), die eine Vielzahl von individuellen Spiegelelementen (110) trägt, wobei ein Spiegelelement ein Spiegelsubstrat (112) aufweist, welches eine mit einer Reflexionsbeschichtung (118) beschichtete Vorderfläche (114) und eine der Vorderfläche in einem Abstand gegenüberliegende Rückfläche (116) aufweist, die der Trägerstruktur zugewandt ist, gekennzeichnet durch eine Temperiereinrichtung zur Erzeugung eines lateralen stationären Temperaturgradienten in einer zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche liegenden temperierbaren Zone (150) des Substrats als Antwort auf Signale einer Steuereinrichtung (160).A multiple mirror assembly comprising: a support structure ( 120 ) containing a plurality of individual mirror elements ( 110 ), wherein a mirror element is a mirror substrate ( 112 ), which one with a reflection coating ( 118 ) coated front surface ( 114 ) and one of the front surface in a distance opposite rear surface ( 116 ), which faces the support structure, characterized by a tempering device for generating a lateral stationary temperature gradient in a lying between the front surface and the rear surface temperature-controlled zone ( 150 ) of the substrate in response to signals from a controller ( 160 ). Mehrfachspiegelanordnung nach Anspruch 1, worin das Spiegelsubstrat (112) mindestens im Bereich der temperierbaren Zone aus einem Substratmaterial besteht, welches bei Raumtemperatur (20°C) einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von mindestens 1·10–6K–1 hat, wobei das Substratmaterial vorzugsweise ein Halbleiterwerkstoff oder ein metallischer Werkstoff ist.A multi-mirror array according to claim 1, wherein the mirror substrate ( 112 ) at least in the region of the temperature-controllable zone consists of a substrate material which at room temperature (20 ° C) has a thermal expansion coefficient of at least 1 · 10 -6 K -1 , wherein the substrate material is preferably a semiconductor material or a metallic material. Mehrfachspiegelanordnung nach Anspruch 1 oder 2, worin Substratdimensionen, das Substratmaterial und die Temperiereinrichtung derart aufeinander abgestimmt sind, dass für eine thermisch induzierte Verkippung der Vorderfläche (114) gegenüber der Rückfläche (116) eine Sensitivität S im Bereich zwischen 0.3 μrad/K und 90 μrad/K, insbesondere zwischen 1 μrad/K und 30 μrad/K vorliegt, wobei bei einer Sensitivität S = 1 μrad/K eine Temperaturdifferenz ΔT = 1 K zwischen gegenüberliegenden Seitenflächen des Substrats eine Verkippung der Vorderfläche um 1 μrad erzeugt.Multiple mirror arrangement according to claim 1 or 2, wherein substrate dimensions, the substrate material and the tempering device are matched to one another such that for a thermally induced tilting of the front surface ( 114 ) opposite the back surface ( 116 ) a sensitivity S in the range between 0.3 μrad / K and 90 μrad / K, in particular between 1 μrad / K and 30 μrad / K is present, wherein at a sensitivity S = 1 μrad / K a temperature difference ΔT = 1 K between opposite side surfaces of the Substrate generated a tilt of the front surface by 1 μrad. Mehrfachspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zwischen der temperierbaren Zone (150) und der Vorderfläche (114) ein durch die Temperiereinrichtung im Wesentlichen nicht temperierbarer Zwischenbereich (155) liegt, wobei die temperierbare Zone (150) vorzugsweise mittig zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche oder näher an der Rückfläche als an der Vorderfläche liegt.Multiple mirror arrangement according to one of the preceding claims, wherein between the temperature-controlled zone ( 150 ) and the front surface ( 114 ) an intermediate region which can not be tempered by the tempering device ( 155 ), wherein the temperature-controllable zone ( 150 ) preferably midway between the front surface and the rear surface or closer to the rear surface than the front surface. Mehrfachspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin eine Kühleinrichtung zur aktiven Kühlung der Trägerstruktur vorgesehen ist.A multiple mirror arrangement according to any one of the preceding claims, wherein a cooling means is provided for actively cooling the support structure. Mehrfachspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin zwischen der Trägerstruktur und dem Spiegelsubstrat eine thermisch leitende Zwischenstruktur (130) angeordnet ist, wobei die Zwischenstruktur vorzugsweise eine Kleberschicht oder eine Lotschicht aufweist oder durch eine solche gebildet ist.A multiple mirror arrangement according to any one of the preceding claims, wherein between the support structure and the mirror substrate a thermally conductive intermediate structure ( 130 ), wherein the intermediate structure preferably comprises or is formed by an adhesive layer or a solder layer. Mehrfachspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Spiegelsubstrat Seitenflächen aufweist und an mindestens einer der Seitenflächen im Bereich der temperierbaren Zone ein elektrothermischer Wandler (WX1, WX2, WY1, WY2) angeordnet ist.A multiple mirror device according to any one of the preceding claims, wherein the mirror substrate has side surfaces and at least one of the side surfaces in the region of the temperature-controllable zone, an electrothermal transducer (WX1, WX2, WY1, WY2) is arranged. Mehrfachspiegelanordnung nach Anspruch 7, worin elektrothermische Wandler paarweise am Spiegelsubstrat (112) angebracht sind, wobei ein erster elektrothermischer Wandler (WX1) eines ersten Paares (WX1, WX2) an einer ersten Seitenfläche und ein zweiter elektrothermischer Wandler (WX2) des ersten Paares an einer in einer ersten Richtung gegenüberliegenden zweiten Seitenfläche angeordnet ist.A multiple mirror arrangement according to claim 7, wherein electrothermal transducers are arranged in pairs on the mirror substrate ( 112 ), wherein a first electrothermal transducer (WX1) of a first pair (WX1, WX2) is disposed on a first side surface and a second electrothermal transducer (WX2) of the first pair is disposed on a second side surface opposite in a first direction. Mehrfachspiegelanordnung nach Anspruch 8, worin mindestens ein zweites Paar (WY1, WY2) elektrothermischer Wandler vorgesehen ist, die an gegenüberliegenden Seitenflächen des Spiegelsubstrats angeordnet sind in einer zweiten Richtung, die quer, insbesondere senkrecht zu der durch das erste Paar von elektrothermischen Wandlern (WX1, WX2) definierten ersten Richtung verläuft.A multiple mirror assembly according to claim 8, wherein at least a second pair (WY1, WY2) of electrothermal transducers are provided on opposite side surfaces of the mirror substrate in a second direction transverse to, in particular perpendicular to, the first pair of electrothermal transducers (WX1, WX2) defined first direction. Mehrfachspiegelanordnung nach Anspruch 8 oder 9, worin die Wandler (WX1, WX2, WY1, WY2) der Paare unabhängig voneinander ansteuerbar sind.A multiple mirror device according to claim 8 or 9, wherein the transducers (WX1, WX2, WY1, WY2) of the pairs are independently controllable. Mehrfachspiegelanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Steuereinrichtung (160) verbundene Messeinrichtung (170) zur Bestimmung der Orientierung der Vorderfläche (114) und zur Erzeugung von die Orientierung der Vorderfläche repräsentierenden Messsignalen, wobei die Steuereinrichtung dafür konfiguriert ist, die Temperiereinrichtung auf Basis der Messsignale zu steuernMultiple mirror arrangement according to one of the preceding claims, characterized by a control device ( 160 ) connected measuring device ( 170 ) for determining the orientation of the front surface ( 114 ) and for generating measurement signals representing the orientation of the front surface, wherein the control device is configured to control the tempering device on the basis of the measurement signals Optisches System mit einer Vielzahl optischer Elemente, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System mindestens eine Mehrfachspiegelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 aufweist.An optical system having a plurality of optical elements, characterized in that the optical system comprises at least one multiple mirror arrangement according to one of claims 1 to 11. Optisches System nach Anspruch 12, worin das optische System ein optisches System einer Projektionsbelichtungsanlage (500) für die Mikrolithographie ist, vorzugsweise ein Beleuchtungssystem (512) Projektionsbelichtungsanlage.An optical system according to claim 12, wherein said optical system is an optical system of a projection exposure apparatus ( 500 ) for microlithography, preferably a lighting system ( 512 ) Projection exposure system. Verfahren zum Betreiben einer steuerbaren Mehrfachspiegelanordnung, die eine Trägerstruktur aufweist, welche eine Vielzahl von individuellen Spiegelelementen trägt, wobei ein Spiegelelement ein Spiegelsubstrat aufweist, das eine mit einer Reflexionsbeschichtung beschichtete Vorderfläche und eine der Vorderfläche in einem Abstand gegenüberliegende Rückfläche aufweist, die der Trägerstruktur zugewandt ist, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines lateralen stationären Temperaturgradienten in einer zwischen der Vorderfläche und der Rückfläche liegenden temperierbaren Zone des Substrats als Antwort auf Signale einer Steuereinrichtung.A method of operating a controllable multi-mirror array having a support structure supporting a plurality of individual mirror elements, wherein a mirror element comprises a mirror substrate having one with a Reflective coating coated front surface and having a front surface in a spaced opposite rear surface facing the support structure, characterized by the generation of a lateral stationary temperature gradient in lying between the front surface and the rear surface temperature-controlled zone of the substrate in response to signals of a control device.
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