CN102084297B - 用于制造多层膜的方法、光学元件和光学布置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在光学元件(8、9)上制造多层膜(17)的方法，所述多层膜用于反射软X射线或EUV波长范围的辐射，所述光学元件在30℃或更高，优选地100℃或更高，更优选地150℃或更高，特别是250℃或更高的工作温度(TOP)中工作，所述方法包括以下步骤：对所述多层膜(17)确定光学设计，所述光学设计定义所述工作温度(TOP)中的、所述多层膜(17)的层(17.1、17.2)的光学期望层厚度(nOPdOP)；以及对所述多层膜(17)的所述层(17.1、17.2)施加光学实际层厚度(nBdB)，所述光学实际层厚度被如此选择，使得由所述层(17.1、17.2)在所述镀膜温度(TB)和所述工作温度(TOP)之间的热膨胀引起的层厚度改变(nOPdOP-nBdB)被补偿。本发明还涉及一种具体地根据上述方法制造的光学元件(8、9)，以及一种包含至少一个此类型的光学元件(8、9)的投射曝光设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在光学元件上制造多层膜的方法，所述多层膜用于反射软X射线或EUV波长范围的辐射，以及涉及光学布置中的一种光学元件，所述光学元件在30℃或更高、优选地100℃或更高、更优选地150℃或更高、特别是250℃或更高的工作温度工作。本发明还涉及一种包含至少一个此类型的光学元件的光学布置。
背景技术
在诸如用于半导体元件的生产的光刻的投射曝光设备的光学布置等中，使用软X射线或EUV波长范围(即，典型地位于5nm和20nm之间的波长)的光学元件。因为在所述波长处没有已知的光学材料具有足够的透射率，所以所述光学元件以反射工作，所述光学元件在所述波长处的最大反射率典型地不超过约70％，即入射到反射光学元件上的辐射的约三分之一未被反射，因此不能入射在位于光束路径下游的光学元件上。因此，布置在光束路径的更前方(即更靠近EUV光源)的光学元件，比位于光束路径中的更后方的光学元件，遭受大得多的辐射量，以及被加热到更大的程度。因此，例如，在光学布置的工作期间，作为EUV光源之后的第一个光学元件的聚光镜的温度可以达到约200℃和约400℃之间或更高。照明系统中的下游光学元件的温度可以是200℃或更高，并且，甚至在光学布置的投射系统中还可以出现约60℃或更高的温度。
用于反射EUV波长范围的辐射的光学元件的多层膜一般具有高和低折射率材料的交替层，例如钼和硅的交替层，所述交替层的层厚度互相调整，使得所述膜可以满足它的光学功能，特别地，确保高反射率。然而，当光学元件的多层膜被加热到上述高温时，可以发生多层膜的热负载，其负面地影响光学元件的光学特性，如下文将详细说明的。
WO 2007/090364公开了：通常用作层材料的物质钼和硅，在高温时由于它们的界面处的互扩散过程而倾向于形成硅化钼，由于该层对的层厚的不可逆降低，导致反射率的降低，还引起多层膜对于入射辐射的反射率峰值向较短波长偏移。为了解决该问题，WO 2007/090364建议使用硼化硅代替硅，使用氮化钼代替钼。
为了解决该问题，DE 10011547C2建议在硅和钼层的界面应用由Mo2C构成的阻挡层，以防止层间的互扩散并因此提高多层膜的热稳定性。
本申请人名下的DE 102004002764A1公开了：当通过特定的镀膜方法施加多层膜时，多层膜的层具有比对应材料固态时的密度更低的非晶体结构。在温度提高时，层的初始低密度不可逆地提高，因此导致各个层的层厚度降低，并且与此关联，膜的周期长度增加。这同样具有使多层膜具有最大反射率的波长被偏移的后果。在极端情况下，所述周期长度可以改变到这样的程度：镀有多层膜的光学元件变得不可用。为了解决该问题，DE 102004002764A1建议在层的施加期间提供过尺寸(oversize)，并且在多层膜被用于光学布置中之前，预测由多层膜的热处理引起的层厚度的不可逆降低。
发明内容
发明目的
本发明的目的在于提供一种用于制造多层膜的方法、一种光学元件以及一种光学布置，所述光学布置的光学特性甚至在高工作温度时也不被破坏。
发明主题
通过在引言中所提类型的方法实现本发明的目的，所述方法包括以下步骤：对所述多层膜确定光学设计，所述光学设计定义在所述工作温度的、所述多层膜的层的光学期望层厚度；以及对所述多层膜的所述层施加光学实际层厚度，所述光学实际层厚度被如此选择，使得由所述层在所述镀膜温度(TB)和所述工作温度之间的热膨胀引起的层厚度改变被补偿。
本发明建议在镀膜(可以在室温中进行)期间如此选择所述层的光学实际厚度，例如使得所述层在加热到所述工作温度期间的热膨胀导致工作温度的光学期望层厚度，并因此导致期望光学设计。在此情况下，层的光学厚度在一般传统方式中被理解为指层折射率n与物理(几何)厚度的乘积。在温度变化的情况中，在所述层的物理厚度之外，如果合适，所述层的折射率也可以变化。不言而喻，可以分别选择各个层的光学实际厚度本身，使得在工作温度建立多层膜的光学期望厚度。作为替换，为了简化的目的，也可以仅选择整个多层膜的有效光学实际厚度，从而建立多层膜的有效光学期望厚度。此外，经常也可以不考虑折射率的变化，从而仅必须适配几何实际层厚度，使得在工作温度建立几何期望层厚度。
与现有技术不同，在多层膜的制造期间，考虑可逆的层厚度改变，其由于在光学元件的高工作温度的工作期间的光学元件的加热而引起。因为一般在比工作温度低的温度进行的镀膜，所以一般将实际层厚度选择得小于期望层厚度。不言而喻，也可以附加地使用从现有技术已知的、用于补偿层厚度上的不可逆变化的上述方法。特别地，在高于100℃的温度工作的光学元件的情况下，推荐提供中间层(“阻挡层”)，或者，如果合适，用更合适的热阻层材料取代硅和钼。
在一个有利的变型中，为了确定层厚度变化，确定所述多层膜的层的线性热膨胀系数，或者在工作温度测量所述光学元件的至少一个光学特性。在镀膜温度和工作温度之间存在已知温度差的情况下，可以通过确定所述热膨胀系数简单地根据所述层的(物理)期望厚度计算所述层的实际厚度，一般将在镀膜温度和工作温度之间的整个温度间隔上恒定的线性热膨胀系数作为所述计算的基础。不言而喻，在该情况下，为了简化的目的，可以确定或测量整个多层膜的均匀热膨胀系数(即，在各个材料上平均的热膨胀系数)。作为替代，可以单独地为每个镀膜材料确定热膨胀系数，如果合适，其也依赖于镀膜方法的类型。作为替代或者附加地，还可以在工作温度测量光学元件的至少一个光学特性。特别地，可以在此情况下测量作为波长和/或入射角的函数的反射率。在此情况下，可以连续地产生多个具有不同实际层厚度的光学元件，并且测量它们在工作温度的光学特性，以确保实际层厚度，在该厚度获得期望的光学设计。在实现引言中所述的不可逆的密度提高的效应的镀膜方法中，在实际层厚度的确定中同样可以伴随地考虑作为结果发生的层厚度降低。
将150K的温度改变的相对厚度改变1‰或更多作为典型的多层膜的情况的基础。具体地，在150K的温度改变的情况中，具有高实部折射率的多层膜的两个连续层之间的相对距离也可能改变1‰或更多。对于传统的Mo/Si多层系统，发明人已经确定约0.8×10-61/K的线性热膨胀系数。
在一个有利变型中，光学实际层厚度被选择为等于光学期望层厚度，并且在工作温度进行光学元件的镀膜，所述光学元件的温度优选地被调节到工作温度。在此情况下，光学元件在镀膜期间优选地被均匀地加热到工作温度，从而可以利用对应于期望的层厚度的实际层厚度进行所述镀膜。因此，可以免于测量热膨胀系数，从而不存在由于线性近似而可能引起的不准确性，所述不准确性可以具有如下效果：不能准确获得光学设计在工作温度的期望层厚度。在此情况下，光学元件的温度可以被保持在工作温度，例如，通过可调节的加热元件。不言而喻，在镀膜期间还可以不均匀地加热所述光学元件，以模拟在工作期间在光学元件上引起的温度分布。
在特别优选的变型中，在所述工作温度，关于至少一个温度相关的光学特性优化所述光学元件的所述多层膜的光学设计，尤其是关于光学元件对于工作波长(λ0)的反射率。依赖于波长，多层膜的反射率具有高度显著峰值的分布，所述峰值的波长理想地对应于所述光学元件旨在其中工作的光学布置的工作波长。所述分布的半高全宽约0.6nm。在此情况下，所述光学设计在所述工作温度具有期望的层厚度，其被如此选择，使得所述反射率峰值位于工作波长处。如上所解释，反射率峰值的波长随着多层膜的层的周期长度而改变，所述周期长度随着温度的增加而增加。因此，所述反射率的峰值朝着更高的波长处偏移。因此，光学设计在镀膜温度的实际层厚度相对于期望的层厚度失调(detune)，并被如此选择使得在工作温度，在工作波长处建立所述反射率峰值，具体地在13.5nm处。
在一个变型中，所述光学元件的工作温度在沿着光学表面的至少一个方向上变化，并且在所述光学元件的镀膜期间，对所述层施加实际层厚度，所述实际层厚度沿着所述至少一个方向变化。如果由于光学元件的加热而发生恒定但不均匀的温度提高，则可以通过实际层厚度相对于期望层厚度的位置相关的失调来对其补偿，其也被称为所谓的横向梯度。不言而喻，具有恒定的期望层厚度的多层膜不一定必须在工作温度出现。而是，所述期望层厚度也可以具有横向梯度，特别是在平均入射角根据光学表面上的位置而变化的情况下，从而，为了产生光学元件的位置相关的峰值反射率，必须进行层厚度的位置相关的优化。不言而喻，位置相关的温度的提高，特别是在光学布置的照明系统中布置的光学元件的情况，可以依赖于各个照明设置。在此情况下，可以执行对应于“平均”照明设置的优化，即如此选择优化，使得对于所使用的所有照明设置，仍然可以确保光学元件带有满意的特性的工作。
在引言中所述的类型的光学元件中实现本发明的另一方面，其中，在所述工作温度，关于至少一个温度相关的光学特性优化所述光学元件的多层膜的光学设计，尤其是关于光学元件对于工作波长的反射率。因此，所述光学元件具有如下的光学设计：不在室温(22℃)，而是仅在工作温度(30℃或更高)中获得针对工作波长(例如，13.5nm)的反射率的峰值。不言而喻，除了反射率，还可以优化光学元件的其它光学特性，例如，如果光学元件被安排在混光装置的下游的光束路径中的照明系统中，所述混光装置对旨在直到物平面来获得的照明场成形。在此情况下，光学元件在工作温度的光学设计可以依赖于其它光学元件的特性，即，多个光学元件的光学设计互相适配，从而优化光学布置在工作温度的全局特性(例如其均匀性或远心度)。在该申请的意思中，“优化”被典型地理解为指光学特性的最大化或最小化，例如光学元件的反射率的最大化。
在一个优选实施例中，所述光学元件在所述工作温度的反射率的峰值的波长对应于所述工作波长，特别地，将所述光学元件在所述工作温度的反射率的峰值的波长相对于所述光学元件在室温中的反射率的峰值的波长偏移超过所述工作波长的2‰，如果合适，超过4‰。在此情况中，选择所述层的光学设计或厚度，使得反射率峰值在所述工作温度且在预定的光入射角取得。例如，在相对于室温具有约250K的温度差的传统Mo/Si层系统中，获得强度峰值上的超过2‰的偏移，以及，在温度差为约500K时，偏移4‰。特别地，在布置在EUV光刻设备的照明系统中、在光源附近的光束路径中的光学元件上获得这种高温。
在一个优选实施例中，针对光的平均入射角最大化所述光学元件在所述工作温度的反射率，所述光的平均入射角处于0°和30°之间，优选地在5°和20°之间，尤其优选在10°和15°之间。在此情况下，光的平均入射角可以以位置相关的方式改变，并且所述多层膜可以具有横向梯度，以最大化依赖于光学表面上的位置的、光学元件的反射率。
如果所述工作温度在沿着所述光学元件的光学表面的至少一个方向上变化，则为了优化至少一个特性，在所述至少一个方向上，所述多层膜优选地具有所述多层膜的层的层厚度的梯度。横向的层厚度梯度使得可以将所述光学设计适配于所述光学元件的局部工作温度。这在其中未适配于所述温度的位置相关的变化的光学设计对整个系统的光学特性具有影响的光学元件中特别有利，例如，可以是照明光学系统中的场附近的反射镜就均匀性而言的情况。
在一个有利的变型中，所述光学元件被实施为具有多个单独反射镜的面反射镜，在每种情况下，优化所述单独反射镜在所述工作温度的至少一个光学特性。在一般的矩阵型布置中的具有多个单独反射镜的面反射镜的情况下，可以特别简单地通过各个单独反射镜的镀膜针对局部工作温度的优化，以位置相关的方式考虑温度差。在此情况下，可以分别选择恒定的厚度作为各个反射镜的多层膜的层的层厚度，然而，可以相对于整个面反射镜获得以位置相关的方式优化的光学设计。
本发明的再一方面实现为光学布置(具体是用于EUV光刻的投射曝光设备)，其包括：光学照明系统，用于照明物平面；投射系统，用于将物场成像到像场上；以及如上所述的至少一个光学元件，其被布置在所述光学布置的光束路径中。所述至少一个光学元件在此情况下典型地被光源加热到工作温度，并且，在所述光学布置的后续工作中，其具有可能以位置相关的方式变化的、基本恒定的工作温度，在所述工作温度优化至少一个光学特性。
在一个特别优选的实施例中，如此选择所述至少一个光学元件的光学设计，使得在所述光学元件的工作温度，所述光学布置的至少一个像差被优化。不言而喻为了优化，即一般地为了最小化光学布置的像差，具有不同工作温度的多个光学元件的光学设计还可以被联合地优化，或者互相协作。
在一个优选的开发中，从下述组中选择所述像差：远心度、均匀性、光瞳椭圆率以及光瞳切趾。不言而喻，如果合适，不是所有像差都可以被联合的优化，尤其因为它们一般还依赖于所选择的照明设置。一般仅在要被成像的场已经存在的光学元件上执行像差的优化，这是例如在混光装置的下游的照明系统中的情况，所述混光装置可以被实施为例如蝇眼聚光器。
在一个优选实施例中，选择在至少一个方向上布置在所述照明系统中的光学元件的多层膜的层的层厚度的梯度，使得在所述光学元件的工作温度，所述光学布置的物平面上的均匀性在所述至少一个方向上小于5％，优选地小于2％，特别是小于1％。尤其当所述光学元件在所述至少一个方向上是所述场附近的光学元件，即，光学表面上的空间坐标对应于物场的空间坐标的光学元件时可以实现。不言而喻，同一光学元件在第一方向上可以靠近所述场，在第二方向上靠近所述光瞳，第二方向典型地垂直于第一方向，即在第二方向上，光学表面上的位置对应于光学布置的物场上的角度。
特别优选地，在所述光学元件在它们各自的工作温度针对所述工作波长的工作期间，所述光学布置具有最大的总传输率，其优选地相对于所述光学元件在室温的工作，提高2％或更多，特别3％或更多。通过在镀膜中对层厚度的合适限定(如上所述)可以实现：所述光学布置在工作温度具有它的最大总传输率。具体地，因此，在所述光学元件在它们各自的工作温度针对所述工作波长的工作期间，所述光学布置可以具有最大的总传输率，其相对于在所述光学元件在室温针对所述工作波长的工作期间具有最大总传输率的(其它方面都相同的)光学布置(即，对其针对室温中的工作进行了优化)，提高2％或更多，特别3％或更多。
所述光学布置的总传输率是所述照明系统的传输率与所述投射系统的传输率的乘积的结果，通过最大化布置在所述两个系统中的光学元件的各个光学元件的反射率来分别优化它们本身。如此，对于光学布置的所有光学元件呈现理想的一致(congruent)反射率曲线，其在工作波长中具有它们共同的峰值。
在该情况下，在围绕工作波长的例如+/-1％的范围(所谓的“带内”范围)确定总传输率。不言而喻，应该还获得所述光学布置的尽可能均匀的传输率，即各第一像场点中的总传输率应该与各第二像场点处的总传输率偏离不超过相对于所述总传输率中的较大值的2％。
在一个实施例中，在所述光束路径中一个接着一个的至少两个光学元件在所述光学布置的工作期间具有不同的工作温度。如上所解释，由于光学元件分别仅反射约70％的入射辐射，从而，辐射离光源越远，入射在光学表面上的辐射的强度下降越多，所以光束路径中的光学元件的不同工作温度出现。不言而喻，具体地，针对各自的工作温度优化两个光学元件的光学设计，因此，一般地，所述两个光学元件的层在室温的实际层厚度互不相同。
在一个特别有利的实施例中，提供至少一个优选可调节的加热元件，用于优选地将至少一个反射光学元件的光学表面均匀地加热到所述工作温度。因为，一般仅在光学布置的一段工作时间(约30分钟)之后，才获得对于该工作温度来设计光学元件的光学设计的工作温度，所以可以通过加热元件(例如，加热线、珀耳帖元件等)加热所述光学元件，以将所述光学元件更快地带到工作温度。在此情况下，为了在工作温度达到时使所述加热元件不工作，提供针对所述加热元件的调节是合适的，或者替代地，在曝光期间的条件改变的情况下，如果合适，特别是在照明设置改变的情况下，保持所选的工作温度。
参照附图，根据以下对本发明的示例实施例的描述以及根据权利要求，本发明的其它特征和优点将变得很明显，所述附图示出了本发明的基本细节。在本发明的变型中，可以自身独立地实现单独的特征，或者将多个单独的特征作为任何期望的组合实现。
附图说明
在示例图中示出示例实施例，并在以下说明中解释示例实施例。在附图中：
图1示出了根据本发明的EUV光刻系统的示意图；
图2a和图2b在第一方向上示出了在镀膜温度下和工作温度下的、具有多层膜的光学元件的示意图；
图3a和图3b在第二方向上示出了所述光学元件的对应示意图；
图4a至图4c示出了分别作为波长的函数的，根据图1的照明系统的光学元件在没有热补偿情况下的反射率(a)、照明系统的总传输率(b)、以及具有和不具有热补偿的EUV光刻系统的总传输率(c)；
图5示出了根据图1的照明系统的光学元件之一沿着第二方向的角度负载(angle loading)的示意图；以及
图6a和图6b分别示出了在工作温度且没有热补偿的情况下(a)以及室温中并提供热补偿的情况下的、根据图1的照明系统的物平面上的均匀性。
具体实施方式
图1示出了EUV光刻的投射曝光设备1的示意图，所述投射曝光设备1具有对其分配了真空产生单元1b(真空泵)的壳体1a。依照其中布置的元件的光学功能，壳体1a被细分为三个壳体部分(图1中未图示)，准确地讲，最初分为具有光产生单元2的第一壳体部分，所述光产生单元2包括：例如等离子光源(未示出)以及用于聚焦照明辐射的EUV聚光镜2a。
与第一壳体部分相邻的第二壳体部分中布置照明系统3，沿着光束路径，其具有带有场光栅元件5的反射镜以及带有光瞳光栅元件6的反射镜，作为混光装置。用作望远物镜7的、三个反射镜的一下游组具有在垂直入射下工作的第一反射镜8和第二反射镜9以及具有负折射屈光度的第三反射镜10，光以掠入射入射到所述第三反射镜10上。所述照明系统3在物平面11上产生尽可能均匀的像场，在所述物平面11上布置了具有要以缩小的方式成像的结构(未示出)的掩模母板12。
布置在物平面11中的掩模母板12上的结构通过布置在第三壳体部分中的下游投射系统4而被成像到像平面13上，具有光敏层的晶片(未示出)被放置在所述像平面中。投射系统4还具有作为反射光学元件的六个反射镜14.1至14.6，用于所述缩小成像。
在投射曝光设备1的工作期间，照明系统3的、位于光产生单元2的光束路径15中的光学元件2a、5、6、8至10，以及投射系统4的光学元件14.1至14.6被照明辐射加热到不同的程度，在该情况下，在可以约30分钟的热身(warm-up)阶段之后，设置一静态，在所述静态中，光学元件2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6达到它们各自的工作温度。各个光学元件的工作温度取决于在其和光产生单元2之间还布置了多少其他光学元件，因为在最佳情况下，在所述光学元件2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6的每个上仅可以反射约70％的入射辐射。
如上所述，光学元件2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6在投射曝光设备1的工作期间的温度与休息状态中的温度(典型地为室温(约22℃))不同，在某些情况下相当不同。温度的上升导致施加到光学元件2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6的反射多层膜的层厚度的改变，在图2a和图2b中通过针对反射望远镜7的第一/第二反射镜8、9沿着第一方向Y的示例示出了这一点。
图2a示出了室温TR的光学元件8、9，室温TR对应于光学元件8的镀膜期间的温度TB。在此情况下，通过薄膜镀膜方法将包括钼17.1和硅17.2的交替层的多层膜17施加到光学元件8、9的基底16上。可以在图2a中看出，光学元件8、9具有施加到多层膜17上的覆盖层19，以保护层17.1、17.2不被氧化等。光学元件8的光学表面19a被形成在覆盖层19的顶侧。
层17.1和17.2的约50个连续对，在镀膜温度TB/室温TR(参照图2)，总体具有光学实际层厚nBdB，其小于工作温度TOP的光学期望层厚nOPdOP(图2b中所示)，准确地讲是因为层17.1和17.2的厚度根据温度而提高，在该情况下，对于包括50个硅和钼的交替层17.1、17.2的多层膜17，确定线性温度膨胀系数α(ΔL/L×1/ΔT)为0.8×10-61/K。在此情况下，覆盖层19的厚度同样增加，但所述覆盖层一般不贡献反射率，从而它的厚度变化不导致光学元件的特性的变化。此外，下文假定室温时的折射率nR和工作温度时的折射率nOP彼此对应相同，从而仅发生物理层厚度的改变。
在加热到工作温度TOP期间，层17.1、17.2的热膨胀具有使多层膜17的周期长度提高的效果。因此，多层膜17的反射率的波长相关峰值朝着更高值偏移。对于照明系统3的六个光学元件2a、5、6、8至10，工作温度TOP从室温TR的偏移ΔT＝TOP-TR、关联的波长偏移Δλ以及相对于13.5nm的投射曝光设备1的工作波长λ0的相对波长偏移Δλ/λ0被列在下表中：
反射镜号 ΔT Δλ Δλ/λ
2a 620K 67.0pm 5.0‰
5 500K 54.0pm 4.0‰
6 380K 41.0pm 3.0‰
8 250K 27.0pm 2.0‰
9 120K 13.0pm 1.0‰
10 25K 2.7pm 0.2‰
表
图4a示出了所述表中的光学元件2a、5、6、8、9上的该温度提高对其反射率R的影响，作为波长λ的函数。这里，反射率的峰值应该分别都位于工作波长λ0＝13.5nm处，但可以清晰地看出：对于具有更高工作温度的光学元件，所述峰值朝着更大的波长偏移。图4a中的垂直线示出了±1％的带宽限制，通常在所述带宽限制内计算传输率。照明系统3的传输率是图4a中的光学元件2a、5、6、8、9的反射率曲线与照明系统3中具有最低工作温度的光学元件10的反射率曲线(未示出)的乘积的结果。
图4b示出了照明系统3的传输率T作为波长λ的函数的结果分布I。假定投射系统4的光学元件14.1至14.6分别互相完美地协作，即，具有0‰的失调，则如图4b中所示的投射系统4的传输率T的分布P来自非失调的反射率曲线的第六个功率，即投射系统4的传输率T的峰值准确地位于13.5nm的工作波长λ0处。相反地，照明系统3的传输分布I的峰值朝着更大的波长偏移了约30pm(约2‰)。
如已经结合图2a和图2b所解释的，在镀膜期间，可能已经产生了照明系统3的光学元件中的层17.1、17.2的热膨胀，即，在考虑(线性)热膨胀系数的情况下，设计在多层膜17的制造期间的层17.1、17.2的光学设计或厚度dB，从而，在镀膜温度TB和工作温度TOP之间的温度差已知的情况下，由热膨胀建立在工作温度TOP的期望的总厚度dOP。不言而喻，作为替代，也可以在镀膜期间将光学元件8、9加热到工作温度TOP，从而可以将与期望层厚度dOP相等的实际层厚度dB施加到层17.1、17.2。为此，可以在镀膜设备中提供加热元件20，具体地，为了将光学元件8、9的温度保持在工作温度，可以调节所述加热元件。可以借助于用于施加薄层的传统方法进行所述镀膜，例如化学或物理气相沉积。不言而喻，作为上述对两层材料(Si/Mo)使用均匀的热膨胀系数的替代，也可以独立地确定各个层17.1、17.2的热膨胀系数，从而，对两个材料单独地定义层厚度的降低。即使中间层被用于提高多层层系统17的热稳定性，它们的热膨胀系数也可以被独立地确定，并且可以独立地确定此层类型所需要的层厚度的降低。此外，可以在工作温度测量光学元件，以检查光学设计是否具有期望的特性，为此，可以测量例如作为波长和/或入射角的函数的反射率。通过在工作温度测量具有不同实际层厚度的多个光学(测试)元件，可以确定为了在工作温度建立期望的光学设计必须选择哪个实际层厚度，而不需要为此目的确定热膨胀系数。
如果对照明系统3的所有光学元件2a、5、6、8至10执行上文结合图2a和图2b所描述的多层膜17的优化，则图4b所示的传输曲线I朝着更短波长偏移，基本对应于传输系统4的传输曲线P，如图4c所示，其示出了投射曝光设备1的总传输曲线E1，所述总传输曲线E1是图4b的传输曲线P与自身的乘积的结果。如果在照明系统3中未提供所述层的热膨胀，则没有补偿的总传输率E2是投射系统4的传输曲线P与来自图4b的照明系统3的传输曲线I的乘积的结果。在补偿所产生的传输曲线E1的情况下，传输率T的峰值在13.5nm的工作波长λ0处产生，并且在没有补偿的传输曲线E2的情况下，峰值朝着更大的波长偏移约1‰。
参考图4c可以以两种方法计算由于热失调而导致的传输损耗：对整个频谱宽度(全范围)积分，或者替代地，对两个传输曲线E1、E2的±1％的带宽(“带内”)的积分，它们互相相关。所述失调导致了3.5％(全范围)或3.2％(带内)的传输损耗。
光束路径15中的光学元件2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6被照明辐射从室温TR(在投射曝光设备1中，休息阶段通常是室温TR)到各个工作温度TOP的加热可能持续30分钟或更长。为了可以更早地使用针对工作温度TOP而优化的光学元件2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6，可以对传输曝光设备1的光学元件2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6装配例如加热线或珀耳帖(Peltier)元件形式的加热元件20(参照图2a和图2b)。此外，可以提供调节单元和温度传感器，用于投射曝光设备1中的温度调节，以在达到工作温度TOP时关断加热元件，或者控制所述加热元件，使得所述光学元件的温度被控制为尽量靠近工作温度TOP，甚至在照明条件改变的情况下也是如此。
不言而喻，可以不仅关于反射率进行光学元件的光学特性针对工作温度的优化，而是还可以关于其它标准进行替代的或额外的优化，尤其是关于投射曝光设备的像差。这特别适用于布置在光束路径15中具有场光栅元件的反射镜5和具有光瞳光栅元件的反射镜6的组合(用作混光装置)的下游的、照明系统3的光学元件。
图5示出了平均入射角αAV以及向上和向下的入射角分别围绕平均入射角αAV的3σ偏差α+和α-与照明系统3的光学元件8、9的场坐标x的关系，所述光学元件以垂直入射工作。如可以从图5所看出的，沿着x方向平均入射角αAV具有很大的变化，并且在此方向上具有较大的局部入射角带宽α+和α-，这导致在光学元件8、9的中心聚集的入射辐射的光束强度的分布21。光学元件8、9是靠近沿着x方向的场的元件，即光学元件8、9的光学表面的x坐标基本对应于投射曝光设备1的物平面11中的x坐标。
假定由于多层系统17的周期长度改变而导致的反射率峰值的波长的热支配失调为+2‰，则物平面11的均匀性U1以场相关的方式恶化±2％，如图6a中所示。在-2‰的负失调的情况下(即，提供了热膨胀，但照明系统3在冷(室温TR)的状态中工作)，均匀性U2主要在场的边缘处恶化，约-4％，参照图6b。均匀性上的这些改变基本与所使用的照明设置无关，图6a和图6b中分别示出了所述改变的平均值。光学元件8、9的失调也可以影响其它的成像特性(例如椭圆率和远心度)，虽然一般比对均匀性影响的程度小。
如可以从图5以及图6a、6b得到，层17.1、17.2的厚度在x方向上的均匀降低不足以获得照明场的高均匀性，因为强度分布21以及光学元件上的温度分布在x方向上不均匀。如图3a和图3b所示，为了补偿的目的，可以对层17.1、17.2施加此方向(x方向)上的横向层厚度梯度，即在镀膜期间，层17.1、17.2的厚度dB，x取决于x方向上的位置，选择局部实际层厚度dB，x使得由层17.1、17.2的热膨胀引起的、镀膜温度TB和工作温度TOP之间的局部层厚度变化dOP，x-dB，x被准确地补偿，为了简单，再次假设了室温中的折射率nB，x与工作温度的折射率nOP，x相同。因此，通过对镀膜温度TB确定实际的层厚度dB，x，而同时考虑了热膨胀的全局部分和局部部分。如此，可以在物平面上获得x方向上的均匀性，均匀性的幅度小于约1％至2％。
在所产生的多层膜17在操作温度TOP的情况下，层17.1、17.2具有取决于x方向上的位置的期望的层厚度DOP，x，如此选择所述层厚度使得对平均入射角αAV优化光学元件8、9的反射率，所述平均入射角αAV在x方向上变化很大，如图5所示。在光学元件8、9的情况，对光学表面19a在x方向上的所有位置平均的入射角典型地在约10°和15°之间。
不言而喻，上述的优化不被限制于元件8、9，而是在投射系统4的光学元件14.1至14.6上也可能必要，因为，甚至温度仅提高25K就已经导致2.7pm(0.2‰)的波长偏移。照明系统3的面反射镜5、6的优化也是可能的，并且在此情况下，可以对各个单独的反射镜(图1中未示出)进行对层厚度的独立优化，所述层厚度在单个反射镜上恒定，如果不同单个反射镜的厚度被选择为不同，则这可以导致相对于面反射镜5、6的整个光学表面的局部优化。此外，仍不言而喻，如果合适，在镀膜的情况下，还可以通过层厚度的合适选择，补偿在光学元件加热到工作温度TOP期间可能发生的基底16的变形，所述层厚度可以以位置相关的方式变化。特别地，光学元件的基底不一定是平面，而是可以具有椭圆或抛物线的基本形状。
Claims (30)
1.一种用于在光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)上制造多层膜(17)的方法，所述多层膜用于反射软X射线或EUV波长范围的辐射，所述光学元件在30℃或更高的工作温度(TOP)工作，所述方法包括以下步骤：
对所述多层膜(17)确定光学设计，所述光学设计定义所述工作温度(TOP)中的、所述多层膜(17)的层(17.1、17.2)的光学期望层厚度(nOPdOP)；以及
对所述多层膜(17)的所述层(17.1、17.2)施加光学实际层厚度(nBdB)，所述光学实际层厚度被如此选择，使得由所述层(17.1、17.2)在镀膜温度(TB)和所述工作温度(TOP)之间的热膨胀引起的层厚度改变(nOPdOP-nBdB)被补偿，
其中，在所述工作温度(TOP)，关于光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)对于工作波长(λ0)的反射率，优化所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的所述多层膜(17)的光学设计，以及/或者
其中，所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的所述工作温度(TOP)在沿着光学表面(19a)的至少一个方向上变化，并且在所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的镀膜期间，对所述层(17.1、17.2)施加实际层厚度(dB，x)，所述实际层厚度沿着所述至少一个方向变化。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在100℃或更高的工作温度(TOP)工作。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在150℃或更高的工作温度(TOP)工作。
4.如权利要求3所述的方法，其中，所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在250℃或更高的工作温度(TOP)工作。
5.如权利要求1所述的方法，其中，为了确定所述层厚度改变(nOPdOP-nBdB)，确定所述多层膜(17)的所述层(17.1、17.2)的线性热膨胀系数，或者在所述工作温度(TOP)测量所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的至少一个光学特性。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述光学实际层厚度(nBdB)被选 择为与所述光学期望层厚度(nOPdOP)相等，并且在所述工作温度(TOP)中进行所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的镀膜，所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的温度优选地被监视并调节到所述工作温度(TOP)。
7.一种具有多层膜(17)的光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)，所述多层膜用于反射软X射线或EUV波长范围的辐射，所述光学元件被提供来以30℃或更高的工作温度(TOP)在光学布置(1)的光束路径(15)中工作，
其中，在所述工作温度(TOP)，关于光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)对于工作波长(λ0)的反射率优化所述多层膜(17)的光学设计，以及
对所述多层膜(17)的所述光学设计定义所述工作温度(TOP)中的、所述多层膜(17)的层(17.1、17.2)的光学期望层厚度(nOPdOP)；并且对所述多层膜(17)的所述层(17.1、17.2)施加光学实际层厚度(nBdB)，所述光学实际层厚度被如此选择，使得由所述层(17.1、17.2)在镀膜温度(TB)和所述工作温度(TOP)之间的热膨胀引起的层厚度改变(nOPdOP-nBdB)被补偿。
8.如权利要求7所述的光学元件，其处于100℃或更高的工作温度(TOP)。
9.如权利要求8所述的光学元件，其处于150℃或更高的工作温度(TOP)。
10.如权利要求9所述的光学元件，其处于250℃或更高的工作温度(TOP)。
11.如权利要求7所述的光学元件，其中，所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在所述工作温度(TOP)中的反射率(R)的峰值的波长(λ)对应于所述工作波长(λ0)，将所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在所述工作温度(TOP)的反射率(R)的峰值的波长(λ)相对于所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在室温(TR)的反射率(R)的峰值的波长(λ)偏移超过所述工作波长(λ0)的2‰。
12.如权利要求7所述的光学元件，其中，所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在所述工作温度(TOP)中的反射率(R)的峰值的波长(λ)对应于所述工作波长(λ0)，将所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、 14.1至14.6)在所述工作温度(TOP)的反射率(R)的峰值的波长(λ)相对于所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在室温(TR)的反射率(R)的峰值的波长(λ)偏移超过所述工作波长(λ0)的4‰。
13.如权利要求7或11所述的光学元件，其中，针对光的平均入射角最大化所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在所述工作温度(TOP)的反射率(R)，所述光的平均入射角处于0°和30°之间。
14.如权利要求13所述的光学元件，其中所述光的平均入射角处于5°和20°之间。
15.如权利要求14所述的光学元件，其中所述光的平均入射角处于10°和15°之间。
16.一种具有多层膜(17)的光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)，所述多层膜用于反射软X射线或EUV波长范围的辐射，所述光学元件在30℃或更高的工作温度(TOP)中工作，
其中，关于至少一个温度相关的光学特性优化所述多层膜(17)的光学设计，
其中，所述工作温度(TOP)在沿着所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的光学表面(19a)的至少一个方向上变化，并且其中，用于优化所述至少一个光学特性的所述多层膜(17)在所述至少一个方向上具有所述多层膜(17)的层(17.1，17.2)的层厚度(dB，x)的梯度。
17.如权利要求16所述的光学元件，其处于100℃或更高的工作温度(TOP)。
18.如权利要求17所述的光学元件，其处于150℃或更高的工作温度(TOP)。
19.如权利要求18所述的光学元件，其处于250℃或更高的工作温度(TOP)。
20.如权利要求16所述的光学元件，其被实施为具有多个单独反射镜的面反射镜(5、6)，优化每一个所述单独反射镜在所述工作温度(TOP)中的至少一个光学特性。
21.一种光学布置，具体是用于EUV光刻的投射曝光设备(1)，包括：
光学照明系统(3)，用于照明物平面(11)；
投射系统(4)，将所述物平面(11)中的结构成像到像平面(13)；以及
如权利要求7至20中的任一项所述的至少一个光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)，其被布置在所述光学布置的光束路径(15)中。
22.如权利要求21所述的光学布置，其中，如此选择所述至少一个光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的光学设计，使得所述光学布置在所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的工作温度(TOP)中的至少一个像差被优化。
23.如权利要求22所述的光学布置，其中，从下述组中选择所述像差：远心度、均匀性、光瞳椭圆率以及光瞳切趾。
24.如权利要求23所述的光学布置，其中，在至少一个方向上选择布置在所述照明系统(3)中的光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的多层膜(17)的层(17.1、17.2)的层厚度(dOP，x)的梯度，使得在所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的工作温度(TOP)，所述光学布置(1)的物平面(11)上的均匀性(U)的绝对值在所述至少一个方向上小于5％。
25.如权利要求23所述的光学布置，其中，在至少一个方向上选择布置在所述照明系统(3)中的光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的多层膜(17)的层(17.1、17.2)的层厚度(dOP，x)的梯度，使得在所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的工作温度(TOP)，所述光学布置(1)的物平面(11)上的均匀性(U)的绝对值在所述至少一个方向上小于2％。
26.如权利要求23所述的光学布置，其中，在至少一个方向上选择布置在所述照明系统(3)中的光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的多层膜(17)的层(17.1、17.2)的层厚度(dOP，x)的梯度，使得在所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的工作温度(TOP)，所述光学布置(1)的物平面(11)上的均匀性(U)的绝对值在所述至少一个方向上小于1％。
27.如权利要求21至26中的任一项所述的光学布置，在所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在它们各自的工作温度(TOP)针对所述工作波长(λ0)的工作期间，所述光学布置具有最大的总传输率，其相对于所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在室温(TR)的工作，提高2％或更多。
28.如权利要求21至26中的任一项所述的光学布置，在所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在它们各自的工作温度(TOP)针对所述工作波长(λ0)的工作期间，所述光学布置具有最大的总传输率，其相对于所述光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在室温(TR)的工作，提高3％或更多。
29.如权利要求21至26中的任一项所述的光学布置，其中，在所述光束路径(15)中一个接着一个的至少两个光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)在所述光学布置(1)的工作期间具有不同的工作温度(TOP)。
30.如权利要求21至26中的任一项所述的光学布置，其中，提供至少一个优选可调节的加热元件(20)，用于优选地将至少一个反射光学元件(2a、5、6、8、9、10、14.1至14.6)的光学表面(19a)均匀地加热到所述工作温度(TOP)。
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