[发明专利]极紫外光刻的光学元件和光学系统及处理这种光学元件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日提交的德国专利申请No.102013102670.2的优先权，该德国专利申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分，并通过引入并入本申请的公开内容。

技术领域

本发明涉及一种光学元件，包括：基板、施加到基板的EUV辐射反射式多层系统以及施加到多层系统并具有至少第一和第二层的保护层系统，其中，第一层布置成比第二层更接近多层系统。第一层可尤其布置成邻近多层系统。本发明还涉及一种EUV光刻的光学系统和一种处理EUV光刻的光学元件的方法，EUV光刻的光学系统包括至少一个这种光学元件。

背景技术

在EUV光刻设备中，用于极紫外(EUV)波长范围(处于约5nm和约20nm之间的波长)的反射光学元件(比如光掩模或基于反射多层系统的反射镜)用于生产半导体部件。由于EUV光刻设备一般具有多个反射光学元件，反射光学元件必须具有最高的可能反射率，以保证足够高的总反射率。反射光学元件的反射率和寿命会因反射光学元件的光学使用表面的污染而降低，所述污染因短波辐射与工作气氛中的残余气体而产生。由于多个反射光学元件通常在EUV光刻设备中布置成一个位于另一个后方，所以即使对每个单独反射光学元件的比较小的污染也会在比较大的程度上影响总反射率。

例如，污染可因水分残留而产生。在该情况下，水分子被EUV辐射离解，得到的自由氧原子团使反射光学元件的光学作用表面氧化。污染的另一来源是聚合物，其可源自例如用在EUV光刻设备中的真空泵，或者源自用于要图案化的半导体基板上的光刻胶残留物，并在工作辐射的影响下对反射光学元件导致碳污染。尽管氧化污染物通常是不可逆的，但碳污染尤其可以通过使活性氢与含碳残留物反应而形成挥发性化合物来处理活性氢而得以消除。活性氢可以是氢原子团或离子化氢原子或分子。

如果设置在EUV光刻设备中的光源基于锡等离子体产生EUV辐射，那么在光源附近产生锡和必要时的锌或铟化合物(或一般金属(氢化物)化合物)，并且这些化合物可粘附到例如集光反射镜的光学使用表面。由于这些物质一般对EUV辐射具有高吸收率，所以这些物质在光学使用表面上的沉积物导致反射率的高损失，为此，应借助合适的清洁方法移除这些物质，例如，借助活性(原子)氢或借助氢等离子体。氢还可用于保护布置在光源区域中的光学表面免受锡离子的溅射或蚀刻。在该情况下，氢等离子体通常同样由于存在的EUV辐射以及氢与离子和电子的相互作用而产生。因此，光源附近的光学元件或其反射多层系统还应当关于退化是稳定的，如果它们永久暴露于氢等离子体的话。

为了保护反射多层系统免受退化的影响，已知将保护层系统施加到多层系统。退化理解为意味着污染影响，比如碳层、氧化物和金属沉积物的生长等，还有单独层的脱离、层的蚀刻掉或溅射等。特别地，已观察到，在用于清洁或因EUV辐射与存在于残留气氛中的氢相互作用而出现的活性氢的影响下，尤其接近多层系统的表面会发生单独层的脱离。

US 2011/0228237 A1公开了为了保护反射多层系统的目的，提供一种保护层系统，其包括至少两层，一层包括从SiO₂,Y₂O₃and ZrO₂的组中选择的材料，另一层包括从包含氧化硅(具有不同化学计量比)、Y和ZrO的组中选择的材料。

DE 10 2011 076 011 A1公开了一种用于反射EUV辐射的光学元件，包括具有由碳化硅或钌构成的最顶层的保护层系统，其中，保护层系统具有介于5nm和25nm之间的厚度。至少两个交替布置层可布置在最顶层下方，至少两个交替布置层首先具有碳或钌，其次具有碳化物或硼化物或来自碳化硅、氮化硅、碳化硼或碳的组的材料。借助保护层系统，布置在下方的多层系统意在尤其免受具有几百电子伏特的动能的活性氢的影响，否则，活性氢可穿入多层涂层中，并在那儿导致最顶层的脱离，尤其是硅层的脱离。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种EUV光刻的光学元件和一种包括所述光学元件的光学系统，所述光学元件可在存在活性氢时使用。本发明的目的还是指定一种处理光学元件的方法，其使得能够在存在活性氢时永久操作所述光学元件。

发明主题

该目的通过一种光学元件来实现，该光学元件包括EUV辐射反射式多层系统和保护层系统，所述保护层系统施加到多层系统且具有至少第一和第二层，其中，更接近多层系统的第一层对于氢具有比远离多层系统的第二层更低的溶度。