[发明专利]反射式光学元件

说明书

提出了一种用于从1nm到12nm范围内的工作波长的反射式光学元件(50)，其在基板(51)上具有由至少两个交替材料(56、57)构成的多层系统(54)，该至少两个交替材料在工作波长处具有不同的折射率实部，其中多层系统(54)包括来自由钍、铀、钡、其氮化物、其碳化物、其硼化物、碳化镧、氮化镧、硼化镧形成的组合的第一交替材料(56)以及来自由碳、硼、碳化硼形成的组合的第二交替材料(57)，或者镧作为第一交替材料(56)以及碳或硼作为第二交替材料(57)，该反射式光学元件在多层系统(54)远离基板的一侧具有包括氮化物、氧化物和/或铂金属的保护层系统(52)。

技术领域

本发明涉及一种工作波长在从1nm到12nm的范围内的反射式光学元件，其具有由至少两个交替材料构成的多层系统，所述交替材料在工作波长处具有不同的折射率实部。本发明还涉及具有这样的反射式光学元件的光学系统和EUV光刻设备。本申请要求2018年7月18日的德国专利申请10 2018 211 980.5的优先权，其公开内容通过引用整体并入本申请。

背景技术

工作波长低于20nm(尤其是在从1nm到12nm范围内)的反射式光学元件通常具有多层系统作为反射式涂层。这基本上包括如下材料的交替施加层：在工作波长处具有较高折射率实部的材料(还称为“间隔体”)和在工作波长处具有较低折射率实部的材料(还称为“吸收体”)，其中吸收体-间隔体对形成堆叠体或周期。在某种程度上，这模拟了晶体，其晶格平面对应于发生布拉格反射的吸收体层。这样的反射式光学元件例如从US2011/194087A1已知。

这样的反射式光学元件可以用于例如x射线荧光分析或x射线结构分析的分光镜中、用于空间中的天体物理望远镜中、用于自由电子激光器(FEL)的光学系统中、一般用于光谱学中、以及用于半导体部件和光刻掩模的光刻制造及其光学验证中。

在大多数应用中，可以使用多于一个这样的反射式光学元件，使得反射率损失对应地指数式增加并且具有对使用寿命的不利影响。可能导致反射率损失的因素是反射式涂层的污染。即使在减压下操作的情况下，残余气体气氛还可能包括氢、氧、水和碳氢化合物。存在于残余气体气氛中的分子在反射式涂层的表面处连续地吸附和解除吸附。它们可能通过辐射或通过辐射作用在反射式涂层上形成的光电子离解，并且继而与反射式涂层的表面反应。尤其是离解的氧和离解的水可能导致反射式涂层表面的氧化，这在许多情况下是不可逆的，并且因此特别可能导致寿命缩短。

发明内容

本发明所解决的问题是改进开头处所指定类型的反射式光学元件，使得它们可以具有更长的寿命。

这通过工作波长在从1nm到12nm的范围内的反射式光学元件来解决，该反射式光学元件在基板上具有由在所述工作波长处含有不同折射率实部的至少两个交替材料构成的多层系统，其中多层系统包括来自由钍、铀、钡、其氮化物、其碳化物、其硼化物、碳化镧、氮化镧、硼化镧形成的组合的第一交替材料以及来自由碳、硼、碳化硼形成的组合的第二交替材料，或者镧作为第一交替材料以及碳或硼作为第二交替材料，以及所述反射式光学元件在所述多层系统的远离所述基板的一侧上具有包含氮化物、氧化物和/或铂金属的保护层系统。

已经发现，这样的反射式光学元件不仅可以在1n到12nm范围中的工作波长处——尤其是在5nm和8nm之间范围中的工作波长范围内——具有特别高的反射率，而且对于在1nm到12nm的波长范围内，即在相对高的光子能量处，通过从残余气体氛围中离解的分子相对不易于氧化，并且同时在该波长范围内具有相对低的吸收率，使得多层系统的反射率不是非常受保护层系统损害。此外，这样的反射式光学元件具有良好的热稳定性，在使用高强度和对应的高负载的辐射源的情况下(例如在FEL或光刻的情况下)，这是尤其有利的。

有利地，保护层系统包括与多层系统的至少两个交替材料不同的材料。与不同于多层系统的保护层系统相比，它们仅通过几何设计变化来保护，例如不同的层厚度、不同的层厚度比率或者不同的材料顺序，在保护层系统中至少一个材料的使用(其在多层系统中没有提供)可以实现更好的保护功能以对抗外部影响。