反射式光学元件制造技术

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)。

Reflective optics

【技术实现步骤摘要】
反射式光学元件
本专利技术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。本专利技术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102018211980.5的优先权，其公开内容通过引用整体并入本申请。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。在第一优选实施例中，保护层系统是单层形式。这样的保护层系统特别易于制造。保护层系统的单个层优选由氮化物、氧化物和/或铂金属构成。更优选地，单个层由二氧化锆、氧化硼、氧化镧、二氧化钛、氮化锆、掺杂硅的氮化锆、氮化钛、掺杂硅的氮化钛、氮化铬、掺杂硅的氮化铬、钌或钯构成。有利地，保护层系统具有至少两个层，并且它包括多层系统的至少两个交替材料中的一个。这可以简化制造过程。特别有利的是，多层系统中未提供的至少一个其他材料还用于保护层系统中。在其他优选的实施例中，保护层系统是双层形式。这具有如下的优点：通过选择层材料和/或层厚度，可以实现免受氧化污染的良好保护和在工作波长处的良好反射率。有利地，较接近多层系统的层具有碳、硼或碳化硼。特别是在1nm和12nm之间的波长处，碳、硼和碳化硼具有相对低的吸收率和相对高的折射率实部，使得它们对于影响反射式光学元件的反射率具有良好的适应性。在此特别优选的是碳，因为当不具有到真空的界面时，它可以如已经发现的那样充当抵抗氧的扩散阻挡体。在双层保护层系统的情况下，如果较接近多层系统的层具有两个交替材料中的一个，则同样是有利的。考虑到较远离多层系统的层的材料和厚度，可以调整较接近多层系统的层的厚度，以便最大化具有双层保护层系统的反射式光学元件的反射率。如果在最接近保护层系统的多层系统的层是具有较低折射率实部的材料时，较接近多层系统的层具有较高折射率实部的材料，则在此是特别有利的，并且反之亦然。在反射式光学元件的另一优选实施例中，保护层系统是三层形式，以便在保护层系统的构造不会太复杂的情况下尽管有保护免受氧化污染，也能够获得反射式光学元件的非常好的反射率。更优选地，在此中间层具有碳、硼或碳化硼，并且较接近多层系统的层具有两个交替材料中的一个，以便尽管有保护层系统也能够实现最大反射率。在其他优选的实施例中，保护层系统由两个或更多个双层形成。提供具有两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或更多个双层的保护层系统首先使非常良好地保护免受氧化污染成为可能，因为每个双层包括氧化物、氮化物或铂金属并且可以保护下面的层。另一方面，有效地具有多层系统形式的保护层系统允许有效地优化反射式光学元件的反射率。更优选地，较接近多层系统的双层的层在各个情况下具有碳、硼或碳化硼。由于它们在1nm和12nm之间的波长范围中的复折射率，这些材料特别适合于承担一类间隔体层的功能并因此允许优化反射率。在此特别优选例为碳，由于它作为对抗氧气的扩散阻挡体的附加功能。在其他优选的实施例中，保护层系统由两个或更多个三层形成，以便能够实现免受氧化污染的良好保护和最大反射率。更优选地，在这种情况下，中间层在各个情况下具有碳，并且较接近多层系统的层在各个情况下具有硼，或者中间层在各个情况下具有硼，并且较接近多层系统的层在各个情况下具有碳。以这种方式，尤其是对于1nm和12nm之间的工作波长，可以特别有效地使反射率最大化。在由恒定厚度的至少两个交替材料的层构成的多层系统的情况下，其中交替材料的重复序列形成堆叠体，双层或三层的厚度可以基本上对应于多层系统的堆叠体的厚度或厚度的一半。这可以实现更高的反射率。在其他变型中，当双层或三层的厚度与多层系统的堆叠体的厚度或厚度的一半不同时，则还可以是有利的。在多层系统的情况下，其中交替材料的重复序列形成堆叠体，并且具有最小折射率实部的堆叠体的交替材料的厚度与堆叠体的总厚度的比率G′是恒定的，优选的是，工作波长处具有最小折射率实部的双层或三层的层的厚度与双层或三层的总厚度的比率G不等于比率本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反射式光学元件，用于在从1nm到12nm的范围中的工作波长，所述反射式光学元件在基板上包括由在所述工作波长处具有不同折射率实部的至少两个交替材料构成的多层系统，所述反射式光学元件的特征在于所述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，并且在于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。/n

【技术特征摘要】
20180718 DE 102018211980.51.一种反射式光学元件，用于在从1nm到12nm的范围中的工作波长，所述反射式光学元件在基板上包括由在所述工作波长处具有不同折射率实部的至少两个交替材料构成的多层系统，所述反射式光学元件的特征在于所述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，并且在于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。


2.根据权利要求1所述的反射式光学元件，其特征在于，所述保护层系统包括与所述多层系统的至少两个交替材料不同的材料。


3.根据权利要求1或2所述的反射式光学元件，其特征在于，所述保护层系统是单层形式。


4.根据权利要求1或2所述的反射式光学元件，其特征在于，所述保护层系统包括至少两个层和所述多层系统的至少两个交替材料中的一个。


5.根据权利要求1、2或4所述的反射式光学元件，其特征在于，所述保护层系统是双层形式。


6.根据权利要求5所述的反射式光学元件，其特征在于，较接近所述多层系统的层具有碳、硼或碳化硼，和/或具有所述多层系统的两个交替材料中的一个。


7.根据权利要求1、2或4所述的反射式光学元件，其特征在于，所述保护层系统是三层形式。


8.根据权利要求7所述的反射式光学元件，其特征在于，中间层具有碳、硼或碳化硼，并且较接近所述多层系统的层具有所述两个交替材料中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：D库兹涅佐夫，AE雅信，H恩基什，V梅德韦德夫，F比耶克，
申请(专利权)人：卡尔蔡司SMT有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE