CN103229248B - 反射镜，包含这种反射镜的投射物镜，以及包含这种投射物镜的用于微光刻的投射曝光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包含基底(S)和层布置的反射镜(la;la’;lb;lb’;lc;lc’)，其中将所述层布置设计为使得以至少在0°和30°之间的入射角入射于反射镜(la;la’;lb;lb’;lc;lc’)上的、波长小于250nm的光(32)的强度被反射超过20%，以及所述层布置包含至少一个表面层系(P’’’)，其由单独层的至少两个周期(P3)的周期序列构成，其中所述周期(P3)包含由不同材料构成的两个单独层，该不同材料用于高折射率层(H’’’)和低折射率层(L’’’)，其中所述层布置包含至少一个由石墨烯构成的层(G、SPL、B)。此外，本发明涉及在光学元件上使用石墨烯(G、SPL、B)，用于将表面粗糙度降低至少于0.1nm rms HSFR，和/或用于保护EUV波长范围内的光学元件不遭受辐射导致的不可逆的体积变化大于1%，及/或作为阻挡层，用于在EUV波长范围中防止所谓的多层反射镜的层之间的相互扩散。

Description

反射镜，包含这种反射镜的投射物镜，以及包含这种投射物镜的用于微 光刻的投射曝光设备
技术领域
本发明涉及一种反射镜。此外，本发明涉及包含这种反射镜的投射物镜，而且本发明涉及包含这种投射物镜的用于微光刻的投射曝光设备。
背景技术
用于EUV波长范围的微光刻的投射曝光设备必须依赖用于将掩模成像至像平面的反射镜具有高反射率的前提，首先这是因为单独(individual)反射镜的反射率值的乘积确定投射曝光设备的总的传输率，并且其次这是因为EUV光源的光功率是有限的。
具有高反射率值的用于在13nm左右的EUV波长范围的反射镜，可从例如DE 101 55 711 A1得知。其中所述的反射镜由施加于基底上的并具有单独层的序列的层布置构成，其中层布置包括多个表面层系，每一个表面层系具有至少两个不同材料的单独层的周期序列，该至少两个不同材料的单独层形成一个周期，其中单独层系的周期的数量和周期的厚度从基底朝着表面减少。在入射角区间在0°和20°之间的情况下，这种反射镜具有大于30％的反射率。
在该情况下，入射角被定义为在光线的入射方向和光线入射到反射镜上的一点处的反射镜表面的法线之间。在该情况下，入射角区间由在针对反射镜分别考虑的最大和最小入射角之间的角度区间产生。
然而，关于上述层不利的是，在指定的入射角区间内，上述层的反射率不恒定，而是变化的。然而，反射镜的反射率在入射角上的变化是不利的，尤其对于在用于微光刻的投射物镜中，在具有大入射角和具有大入射角变化的位置使用所述反射镜，因为这样的变化导致例如这种投射物镜的光瞳切趾过分大的变化。在该情况下，光瞳切趾为在投射物镜的出瞳上的强度波动的量度。
关于上述层还不利的是上述层透射太多的EUV辐射至基底，导致基底长时间曝光于高剂量的EUV辐射。然而，在高剂量的EUV辐射下，用于EUV反射镜的由例如来自于肖特股份有限公司(Schott AG)的或来自于康宁公司(Corning Inc.)的的材料构成的基底趋向于在体积上被致密化几个百分点的数量级。在反射镜的辐射通常不均匀的情况下，所述致密化导致反射镜的表面形状的不均匀的改变，结果，反射镜的光学成像特性在工作期间以不期望的形式改变。
为了针对EUV波长范围获得反射镜的高反射率，同样有必要避免由杂散光导致的损失，这导致使这种反射镜的表面粗糙度在所谓的HSFR范围内的严格要求，参见2000年Proc.SPIE Vol.4146中U.Dinger等人的“Mirrorsubstrates for EUV-lithography：progress in metrology and optical fabricationtechnology”，尤其是对于表面粗糙度在粗糙度空间波长为10nm至1μm的HSFR范围中的定义，以及表面粗糙度在粗糙度空间波长为1μm至1mm的的MSFR范围中的定义。此外，即使经过多年高强度的EUV辐射的连续照射，所述反射镜也必须确保高反射率值和期望的光学成像质量。
在用于小于250nm波长的微光刻的投射曝光设备中的其他反射镜也必须具有在HSFR范围内的表面粗糙度的低值，以避免杂散光损失。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种反射镜，其将由杂散光导致的损失最小化。此外，本发明的目的是提供一种用于EUV波长范围的反射镜，即使在高剂量的EUV辐射下，该反射镜仍在从几个月到几年的工作期间具有长期稳定的光学特性，并且同时将由杂散光导致的损失最小化。
根据本发明，通过包含基底和层布置的反射镜来实现该目的，其中层布置被设计为使得以至少在0°和30°之间的入射角入射于反射镜上的、波长小于250nm的光的强度被反射超过20％，并且层布置包含至少一个表面层系，其由单独层的至少两个周期的周期序列构成，其中所述周期包含由用于高折射率层和低折射率层的不同材料构成的两个单独层，并且其中所述层布置包含至少一个由石墨烯(graphene)构成的层。
在本申请的情况下，包含石墨烯的层被认为是至少由碳原子的单层构成的层，其中碳原子具有sp2杂化(hybridization)。
在该情况下，术语高折射率和低折射率为相对于表面层系的周期中各自的伙伴层的相对术语。通常只有当以光学高折射率作用的层和相对于其为光学低折射率的层组合，作为表面层系的周期的主要构成时，表面层系才起作用。
根据本发明，已认识到由石墨烯构成的至少一个层的低表面粗糙度足以减少光学元件的表面的杂散光损失。这尤其适用于反射镜，因为反射镜在其本质上比透镜更易受杂散光的影响。尤其是，如在引言中所述，对于杂散光，用于EUV波长范围的反射镜必须具有非常低的值。这尤其适用于用于EUV波长范围的反射镜，其配备有基底保护层(SPL)或基底保护层系(SPLS)，因为所述基底保护层(SPL)或基底保护层系(SPLS)的层通常由具有高表面粗糙度的金属构造。在该方面，可以通过石墨烯的表面粗糙度补偿其他层(尤其是基底保护层)的粗糙度，使得可将至少一个反射表面层系施加在作为支撑体(suppport)的光滑石墨烯层上，因此，该反射表面层系可以不受支撑体的粗糙度干扰的方式生长。否则，基底保护层的粗糙度直接转移至反射表面层系。
因此，利用由石墨烯构成的层，可以减少反射镜的杂散光损失。此外，可以利用基底保护层或基底保护层系，而在足够的程度上保护用于EUV波长范围的反射镜的基底免受长期恶化，并且同时可避免由于所述基底保护层或基底保护层系所导致的杂散光损失。
在一个实施例中，由石墨烯构成的至少一个层具有小于0.1nm rms(均方根)HSFR，尤其是小于0.04nm rms HSFR的表面粗糙度。由于这种在HSFR范围内的低粗糙度，避免了杂散光损失。
此外，本发明的目的通过包含基底和层布置的反射镜来实现，其中，所述层布置被设计为使得以至少在0°和30°之间的入射角入射于反射镜上的、波长小于250nm的光的强度被反射超过20％，并且层布置包含至少一个表面层系，其由单独层的至少两个周期的周期序列构成，其中所述周期包含由用于高折射率层和低折射率层的不同材料构成的两个单独层。此外，层布置包含具有小于0.1nm rms HSFR，尤其是小于0.04nm rmsHSFR的表面粗糙度的至少一个层。
根据本发明，已经认识到，层布置的至少一个层的在HSFR范围内的低粗糙度足以避免反射镜的杂散光损失。尤其是，基底保护层(SPL)或基底保护层系(SPLS)的表面粗糙度可由层布置的至少一个层的在HSFR范围内的低粗糙度来补偿。因此，利用基底保护层或基底保护层系，可以在足够的程度上保护基底免受长期恶化，并且可同时避免由于所述基底保护层或基底保护层系所导致的杂散光损失。
在一个实施例中，该至少一个层对于高于HSFR的空间频率具有小于0.1nm rms，尤其是小于0.07nm的表面粗糙度。这种称为“原子级光滑(atomicallysmooth)”的层减少了施加于“原子级光滑”层上的其他层的粗糙度，这是由于以下事实：从开始就不存在缺陷，该缺陷会通过其他层的生长而加强，并且会因此对所述层的表面粗糙度有贡献。
在另一实施例中，反射镜为用于EUV波长范围的反射镜，其将以至少在0°和30°之间的入射角入射于反射镜上的EUV辐射的强度反射超过20％。尤其是，在用于大入射角区间位置处的、用于EUV波长范围的反射镜的情况下，必须将杂散光损失最小化，因为所述反射镜与所谓的“正入射(normal incident)”反射镜(其仅覆盖小入射角区间)相比，通常在整个入射角区间上不具有过高的反射率值。因此，在这些反射镜的情况下的杂散光损失比纯粹“正入射”反射镜的情况导致更大的相对光损失。这些相对光损失直接导致不期望的高光瞳切趾，如引言中所述。
在进一步的实施例中，选择层布置，使得通过层布置的EUV辐射的透射率总计小于10％，尤其是小于2％。在该情况下，根据本发明已经认识到，为了保护基底免受过高剂量的EUV辐射，只要将反射镜的基底上的层布置设计为使得仅EUV辐射的小部分到达基底就足以。为了该目的，层布置或层布置的表面层系可设置有相应数量的层周期，或者使用表面保护层(SPL)或表面保护层系(SPLS)，使得通过层布置到达基底的EUV辐射的透射率无论如何都总计小于10％，尤其是小于2％。
在另一实施例中，层布置包含至少一个表面保护层SPL或至少一个表面保护层系SPLS，其具有大于20nm，尤其是50nm的厚度，其中所述表面保护层SPL或表面保护层系SPLS在EUV辐射下经历小于1％，尤其是小于0.2％的不可逆的体积变化。
在该情况下，在EUV辐射下的不可逆的体积变化被理解为不是指由热膨胀导致的可逆的体积变化，而是高剂量的EUV辐射引起的考虑的材料中的结构变化导致的长期不可逆的体积变化。
在该情况下，根据本发明已经认识到，除了基底的保护(依赖于材料的选择，20nm厚的表面保护层SPL或20nm厚的表面保护层系SPLS可能已经足够用于基底的保护)外，还必须考虑：即使在高剂量(其在光刻设备的使用期限中积累)的EUV辐射下，表面保护层SPL或表面保护层系SPLS也必须保持稳定。否则，不可逆的体积变化的问题仅是从基底分别转移至表面保护层或表面保护层系。
在进一步的实施例中，层布置包含至少一个表面保护层或至少一个表面保护层系，其具有大于20nm，尤其是大于50nm的厚度，其中所述表面保护层或表面保护层系被设置为用于防止基底的表面在EUV辐射下的不可逆的变化大于0.1nm(在法线方向上测量)。在该情况下，在基底的辐射区域内的位置处和在辐射区域之外的位置处，比较了沿着法线方向的该不可逆的变化。同时，将表面保护层或表面保护层系设为用于施加张应力，用于补偿层布置中的层应力。
在该情况下，根据本发明已经认识到，除了基底的保护(依赖于材料的选择，20nm厚的表面保护层SPL或20nm厚的表面保护层系SPLS可能已经足够用于基底的保护)外，还必须考虑：表面保护层SPL或表面保护层系SPLS同时适配于补偿层布置中的层应力，这是因为，否则基底会由于层应力而进行不允许的弯曲。从而，尤其是在表面保护层系的设计中，在优化中必须伴随考虑所得的(resultant)层应力。此外，通过在表面保护层SPL的情况中以及在表面保护层系SPLS的情况中的材料的选择，必须注意确保这些在高剂量的EUV辐射的情况中不会改变，这是因为高剂量的EUV辐射不可避免地导致层应力的变化以及因此导致表面形状的变化。
在一个实施例中，反射镜的层布置包含至少一个层，其由以下组的材料形成或为以下组的材料构成的化合物：镍、碳、石墨烯、碳化硼、钴、铍、硅、氧化硅。这些材料适合于单独地或彼此组合地用于表面保护层SPL或表面保护层系SPLS。尤其是，倘若层布置的其他表面层系的设计合适，则由石墨烯构成的相对厚的层能够吸收通过表面层系的残留EUV辐射，使得在该情况下可省略粗糙的表面保护层SPL或表面保护层系SPLS。
在进一步的实施例中，根据本发明的反射镜的层布置包含至少三个表面层系，其中最接近基底的表面层系的周期的数量大于离基底最远的表面层系的周期的数量，和/或大于离基底第二远的表面层系的周期的数量。
使用大数量的周期促进反射镜的反射特性与位于层布置下方的层，或与基底的反射特性脱离(decouple)，使得可以在反射镜的层布置下方使用具有其他功能特性的其他层或其他基底材料。
首先，因此可以避免位于层布置下方的层或基底对反射镜的光学特性的干扰效应，并且在该情况下尤其是对反射率的干扰效应，以及其次，因此在上述措施之外，也可以保护位于层布置下方的层或基底免受EUV辐射。
在该情况下，应考虑：层布置的反射率、透射率和吸收率的特性相对于层布置的周期的数量是非线性的；尤其是反射率关于层布置的周期的数量呈现逼近极限值的饱和特性。上述表面保护层SPL或上述表面保护层系SPLS因此也可用于达到以下效果：层布置的期望的周期数量被限制为实现反射率特性所需要的周期数量。否则，将必须使用非常大数量的周期，以便除了反射率之外还同时通过表面层系来提供相应的保护。
在另一实施例中，层布置包含具有大于2μm，尤其是大于5μm的厚度的石英层，其通过化学气相沉积(CVD)方法，特别是离子脉冲化学气相沉积(PICVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)、或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法来沉积。这种层在EUV辐射下呈现长期的稳定性，并且同时利用其的吸收性来保护下方的基底。
在一个实施例中，层布置包含石英层，其中石英层具有小于0.5nmrms HSFR，尤其是小于0.2nm rms HSFR的表面粗糙度。该石英层首先导致反射镜的低杂散光损失，如引言所述，以及其次，该石英层可用于为通常难以抛光的基底材料提供可良好抛光的表面层。作为其替代，石墨烯层适合于补偿基底材料的粗糙度。
在进一步的实施例中，层布置包含至少一个表面保护层系SPLS，其由单独层的至少两个周期的周期序列构成，其中所述周期包含由用于高折射率层和低折射率层的不同材料构成的两个单独层，其中形成周期的两个单独层的材料为镍和硅、或钴和铍。与单独的表面保护层SPL相比，这种表面保护层系SPLS的优势在于，尽管表面保护层系SPLS的吸收层的总厚度对应于用于吸收效应的单独的表面保护层SPL的厚度，但与所述表面保护层相比，所述吸收层被由其他材料构成的其他层中断，由此与所述表面保护层SPL中的晶体生长相比，在表面保护层系SPLS的层中的晶体生长被中断。这使得可以提供非常光滑的表面，而没有高杂散光损失，或可以在涂层工艺期间利用例如辅助离子轰击来提供所述表面。
在另一实施例中，表面保护层系SPLS的单独层通过至少一个阻挡层而分开，且构成阻挡层的材料选自以下材料组或为由以下材料组构成的化合物：碳化硼(B4C)、碳、石墨烯、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钼、碳化钼、硼化钼、氮化钌、碳化钌和硼化钌。提及的这些材料防止SPLS的单独层的相互扩散。
在该情况下，特别地，根据本发明，作为阻挡层的石墨烯的粗糙度关于表面保护层SPL或表面保护层系SPLS具有补偿效应。因此，甚至在其晶体生长方面被中间层中断的层的降低的表面粗糙度也可被进一步降低。此外，本身作为中间层的石墨烯可提供对晶体生长的中断。
在进一步的实施例中，层布置包含至少一个表面保护层系SPLS，其由单独层的至少两个周期的周期序列构成，其中周期包含由用于低折射率层和阻挡层的不同材料构成的两个单独层。这种表面保护层系SPLS在其构造方面非常简单，因为省略了高折射率层或隔离体(spacer)。
在另一实施例中，层布置包含至少一个表面保护层系SPLS，其由单独层的至少两个周期的周期序列构成，其中周期包含由用于低折射率层和阻挡层的不同材料构成的两个单独层，以及其中用于低折射率的材料和用于阻挡层的材料选自以下材料组或为由以下材料组构成的化合物：碳化硼、碳、石墨烯、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钼、碳化钼、硼化钼、氮化钌、碳化钌和硼化钌。这种表面保护层系SPLS构建了简单的表面保护层系SPLS的优选材料组合。
在进一步的实施例中，至少一个表面保护层系SPLS具有低折射率层，其具有小于0.5nm rms HSFR，尤其是小于0.2nm rms HSFR的表面粗糙度。如引言中所述，这种层导致低的杂散光损失，并且可在涂层工艺期间例如通过辅助离子轰击而产生。
在一个实施例中，用于EUV波长范围的反射镜包含基底和层布置，其中层布置包含多个表面层系。在该情况下，每一个表面层系都由至少两个周期的单独层的周期序列构成。在该情况下，周期包含由用于高折射率层和低折射率层的不同材料构成的两个单独层，并且在每一个表面层系中都具有与相邻表面层系的周期的厚度偏离的不变厚度。在该情况下，离基底第二远的表面层系具有周期的序列，使得离基底最远的表面层系的第一高折射率层直接接在离基底第二远的表面层系的最后的高折射率层之后，并且/或者离基底最远的表面层系的周期的数量大于离基底第二远的表面层系的周期的数量。
在该情况下，根据本发明的反射镜的层布置的表面层系直接地一个接着一个，并且不会通过另一层系分离。此外，在本发明的情况下，即使周期在高和低折射率层之间的其它分配(division)同样，若相邻的表面层系的周期的厚度的偏差为大于0.1nm的偏差，也可将一表面层系与相邻的表面层系区分开，这是因为从0.1nm的偏差开始，在周期在高和低折射率层之间的其它分配相同的情况下，可呈现表面层系的不同光学效应。
已认识到，为了在大入射角区间上实现高且均匀的反射率，离基底最远的表面层系的周期的数量必须大于离基底第二远的表面层系的周期的数量。此外，已认识到，为了在大入射角区间上实现高且均匀的反射率，作为上述方法的替换或附加方法，离基底最远的表面层系的第一高折射率层应该直接接在离基底第二远的表面层系的最后的高折射率层之后。
在进一步的实施例中，用于EUV波长范围的反射镜包含基底和层布置，其中层布置包含多个表面层系。在该情况下，每一个表面层系都由至少两个周期的单独层的周期序列构成。在该情况下，周期包含由用于高折射率层和低折射率层的不同材料构成的两个单独层，并且在每一个表面层系中都具有与相邻表面层系的周期的厚度偏离的不变厚度。在该情况下，离基底第二远的表面层系具有周期的序列，使得离基底最远的表面层系的第一高折射率层直接接在离基底第二远的表面层系的最后的高折射率层之后。此外，通过表面层系的EUV辐射的透射率总计小于10％，尤其是小于2％。
已认识到，为了在大入射角区间上实现高且均匀的反射率，必须减少位于层布置下的层的或基底的影响。这主要对于以下的层布置是必要的，在该层布置中，离基底第二远的表面层系具有周期的序列，使得离基底最远的表面层系的第一高折射率层直接接在离基底第二远的表面层系的最后的高折射率层之后。用于减少位于层布置下的层的或基底的影响的一个简单的可能性在于设计层布置，使得层布置透射尽可能少的EUV辐射至位于层布置之下的层。这经受得起(afford)所述位于层布置之下的层或基底对反射镜的反射率特性有重要贡献的可能性。
在一个实施例中，在这种情况下，对于高和低折射率层，多个表面层系全部由相同的材料构造，这是因为这简化了反射镜的制造。
其中离基底最远的表面层系的周期的数量对应于在9和16之间的值的用于EUV波长范围的反射镜、以及其中离基底第二远的表面层系的周期的数量对应于在2和12之间的值的用于EUV波长范围的反射镜，导致反射镜的反射效应总共所需的层的限制，以及因此导致在反射镜制造期间的复杂度和风险的减少。
此外，已认识到，在小数量的表面层系的情况下，若在该情况下，离基底最远的表面层系的周期具有的高折射率层的厚度大于离基底第二远的表面层系的周期的高折射率层的厚度的120％，特别是大于离基底第二远的表面层系统的周期的高折射率层的厚度的两倍，则对于层布置可实现特别高的折射率值。
同样地，在进一步的实施例中，在小数量的表面层系的情况下，若离基底最远的表面层系的周期具有低折射率层的厚度小于离基底第二远的表面层系的周期的低折射率层的厚度的80％，特别是小于离基底第二远的表面层系统的周期的低折射率层的厚度的三分之二，则对于层布置可实现特别高的折射率值。
在进一步的实施例中，对于离基底第二远的表面层系，用于EUV波长范围的反射镜具有的周期的低折射率层的厚度大于4nm，特别是大于5nm。由此，可不仅关于反射率本身适配层设计，而且在所追求的入射角区间上关于s-偏振光的反射率和关于p-偏振光的反射率适配层设计。因此，主要对于只由两个表面层系构成的层布置，提供了执行偏振适配(polarization adaptation)的可能性，尽管表面层系的有限数量导致有限的自由度。
在另一实施例中，用于EUV波长范围的反射镜的离基底最远的表面层系的周期的厚度在7.2nm和7.7nm之间。因此对于大入射角区间可实现特别高均匀的反射率值。
此外，进一步的实施例在反射镜的层布置和基底之间具有附加的中间层或附加的中间层布置，用作层布置的应力补偿。利用该应力补偿，可在施加层期间避免反射镜的变形。
在根据本发明的反射镜的另一实施例中，形成周期的两个单独层由材料钼(Mo)和硅(Si)构成或由材料钌(Ru)和硅(Si)构成。因此可实现特别高的反射率值，并且同时实现生产工程优势，因为只有两种不同的材料被用于制造反射镜的层布置的表面层系。
在这种情况下，在进一步的实施例中，所述单独层通过至少一个阻挡层分开，其中构成阻挡层的材料选自以下材料组或为由以下材料组构成的化合物：碳化硼、碳、石墨烯、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钼、碳化钼、硼化钼、氮化钌、碳化钌和硼化钌。该阻挡层抑制在周期的两个单独层之间的相互扩散，因此增加两个单独层的过渡中的光学对比度。通过使用材料钼和硅用于周期的两个单独层，为了提供充分的对比度，硅层上的一个阻挡层(从基底看)就足够。在Mo层上的第二阻挡层在该情况中可省略。关于这点，应提供至少一个阻挡层，用于分离周期的两个单独层，其中至少一个阻挡层可由多个上述材料或其化合物很好地构造，并且在这种情况下，可呈现不同的材料或化合物的分层结构。
阻挡层包括材料碳化硼，并具有在0.35nm和0.8nm之间，优选地在0.4nm和0.6nm之间的厚度，该阻挡层实际导致层布置的高反射率值。特别地，在表面层系由钌和硅构成的情况下，对于阻挡层的厚度为在0.4nm和0.6nm之间的值的情况中，由碳化硼构成的阻挡层呈现反射率的最大值。
在进一步的实施例中，根据本发明的反射镜包括覆盖层系，该覆盖层系包括至少一个由化学惰性材料构成的层，并且作为反射镜的层布置的端层。反射镜因此被保护免受外界影响。
在另一实施例中，根据本发明的反射镜具有层布置沿着反射镜表面的厚度因子，其具有在0.9和1.05之间的值，特别是在0.933和1.018之间的值。因此反射镜表面的不同位置可以更具针对性的方式适配于出现在该位置的不同的入射角度。在这种情况下，厚度因子也可包括表面保护层SPL或表面保护层系SPLS，以及用于应力补偿的上述附加的中间层或上述附加的中间层布置。
在这种情况下，厚度因子为如下因子，采用该因子，在基底的位置上以相乘的方式实现给定层设计的层的所有厚度。厚度因子1因此对应于标准(nominal)的层设计。
作为进一步的自由度的厚度因子使反射镜的不同位置可以更具针对性的方式适配出现在该位置的不同的入射角区间，而不用必须改变反射镜的层设计本身，结果是反射镜最终在反射镜上的不同位置上，对于的较大的入射角区间，产生比具有固定的厚度因子1的关联层设计本身所允许的更高的反射率值。通过适配厚度因子，因此也可除了确保高入射角度以外，还实现根据本发明的反射镜的反射率在多个入射角上的变化的进一步减少。
在进一步的实施例中，层布置在反射镜表面的位置处的厚度因子与出现在该处的最大入射角相关，因为，对于更高的最大入射角，对于适配而言，更高的厚度因子是有用的。
在另一实施例中，反射镜的基底由金属或合金，尤其是硅、或构成。为SCM金属产品公司(SCM Metal Products，Inc.)的、用于包含氧化铝陶瓷粒子的不同的混合物的扩散硬化的(dispersion-hardened)硅合金的注册商标名。为DURO METALL有限责任公司的、用于包含大约1％比例的Co，1％比例的Ni和0.5％比例的Be的铜合金的注册商标名。这种材料尤其用于制造用于EUV波长范围的所谓的分面反射镜。在通常用于微光刻的投射曝光设备的照明系统中的所述分面反射镜的情况下，降低杂散光损失尤其重要，因为在非常接近光源处使用所述反射镜，以及因此其光损失对投射曝光设备的总传输率有较大的影响。
此外，本发明的目的通过包含根据本发明的至少一个反射镜的投射物镜来实现。
而且，本发明的目的通过根据本发明的用于微光刻的包含投射物镜的投射曝光设备来实现。
此外，本发明的目的通过在光学元件上使用石墨烯，以将表面粗糙度减少至小于0.1nm rms HSFR来实现，和/或通过使用石墨烯，以保护在EUV波长范围内的光学元件避免辐射引起的不可逆的体积变化大于1％来实现，和/或通过使用石墨烯作为阻挡层，以防止在EUV波长范围内的所谓多层反射镜的层之间的相互扩散来实现。
由以下参考示出本发明必须的细节的附图的本发明的示例实施例的描述，以及由权利要求，本发明的优势的进一步特征将变得显而易见。单独的特征可在各情况下由其本身单独地实现，或可作为多个而在本发明的变型中以任意期望的组合实现。
附图说明
下面，参考附图更详细地说明本发明的示例实施例，其中：
图1示出了根据本发明的第一反射镜的示意图；
图1a示出了根据本发明的具有表面保护层SPL和由石墨烯G构成的层的第一反射镜的示意图；
图2示出了根据本发明的第二反射镜的示意图；
图2a示出了根据本发明的具有表面保护层系SPLS的第二反射镜的示意图；
图3示出了根据本发明的第三反射镜的示意图；
图3a示出了根据本发明的具有表面保护层系统SPLS的第三反射镜的示意图；
图4示出了根据本发明的用于微光刻的投射曝光设备的投射物镜的示意图；
图5示出了投射物镜的像场的示意图；
图6示出了最大入射角以及入射角区间的区间长度与根据本发明的反射镜的位置相对于投射物镜中的光轴的距离的关系的示例图；
图7示出了根据本发明的反射镜的基底上的光学利用区域的示意图；
图8示出了图1的根据本发明的第一反射镜的一些反射率值相对于入射角的示意图；
图9示出了图1的根据本发明的第一反射镜的另一些反射率值相对于入射角的示意图；
图10示出了图2的根据本发明的第二反射镜的一些反射率值相对于入射角的示意图；
图11示出了图2的根据本发明的第二反射镜的另一些反射率值相对于入射角的示意图；
图12示出了图3的根据本发明的第三反射镜的一些反射率值相对于入射角的示意图；
图13示出了图3的根据本发明的第三反射镜的另一些反射率值相对于入射角的示意图；
图14示出了根据本发明的第四反射镜的一些反射率值相对于入射角的示意图；以及
图15示出了根据本发明的第四反射镜的另一些反射率值相对于入射角的示意图；
图16示出了由石墨烯构成的单层的晶胞(unit cell)的表面轮廓的示意图；
图17示出了根据依据外形/MSFR/HSFR和VHSFR的空间波长或空间频率对表面像差的分类的总览；
图18示出了来自在先技术的没有由石墨烯构成的层的反射镜以及根据本发明的具有由石墨烯构成的层的反射镜的反射的示意图；
图19示出了由石墨烯构成的单层的多个晶胞的表面轮廓的示意图；
图20示出了由石墨烯构成的单层相对于X和Y方向上的空间频率的面积归一化的二维PSD函数的示意图；
图21示出了由石墨烯构成的单层相对于径向方向上的空间频率的面积归一化的径向PSD函数的示意图；
图22示出了由石墨烯构成的单层的多个晶胞的表面轮廓的示意图，该示意图相对于图19在尺寸上减少；以及
图23示出了由石墨烯构成的单层相对于径向方向上的空间频率的面积归一化的径向PSD函数的示意图，该示意图与图21相比是放大的。
具体实施方式
下面，参考图1、1a、2、2a、3和3a来描述根据本发明的各个反射镜1a、1a’、1b、1b’、1c和1c’，且反射镜的特征在图中具有相同的附图标记。此外，下面在关于图3a的描述之后，针对图1至3a概况地说明根据本发明的这些反射镜的对应的特征或特性。
图1示出了根据本发明的用于EUV波长范围的包括基底S和层布置的反射镜1a的示意图。在这种情况下，层布置包括多个表面层系P’，P”和P”’，每一个表面层系由单独层的至少两个周期P1，P2和P3的周期性序列构成，其中周期P1，P2和P3包括两个由不同的材料构成的单独层，该不同的材料用于高折射率层H’，H”和H”’以及低折射率层L’，L”和L”’，并且周期P1，P2和P3在每一个表面层系P’，P”和P”’中具有不变的厚度d1，d2，和d3(与邻近的表面层系的周期的厚度偏离)。在这种情况下，离基底最远的表面层系P”’具有的周期P3的数量N3，大于离基底第二远的表面层系P”具有的周期P2的数量N2。另外，离基底第二远的表面层系P”具有周期P2的序列，使得离基底最远的表面层系P”’的第一高折射率层H”’直接接在离基底第二远的表面层系P”的最后的高折射率层H”之后。
因此，在图1中，在离基底第二远的表面层系P”的周期P2中的高折射率H”和低折射率L”层的顺序，相对于在其他的表面层系P’，P”’的其他的周期P1，P3中的高H’，H”’和低折射率L’，L”’层的顺序是相反的，使得离基底第二远的表面层系P”的第一低折射率层L”也光学有效地(opticallyactively)接在位于最接近基底的表面层系P’的最后的低折射率层L’之后。因此，图1中离基底第二远的表面层系P”与以下描述的图2和3中所有其他的表面层系在层的顺序上也不同。
图1a示出了根据本发明的反射镜1a’，所述反射镜基本上对应于图1中根据本发明的反射镜1a。这些反射镜之间的区别仅仅为：在反射镜1a’的情况中，具有厚度dp的表面保护层SPL和由石墨烯构成的层G位于上面的三个表面层系P’，P”和P”’与基底S之间。该表面保护层SPL用于保护基底免受过高剂量的EUV辐射的影响，因为由例如或构成的反射镜基底在高剂量EUV辐射下呈现体积的几个百分点的数量级的不可逆的致密化。由石墨烯构成的层G为表面保护层SPL的表面粗糙度提供补偿，使得避免杂散光损失。在这种情况下，具有大约50至100nm的厚度的由例如镍(Ni)的金属构成的反射镜表面保护层SPL，具有足够的吸收性，使得只有极少的EUV辐射穿透直到下面的基底S。因此基底被充分地保护，即使是在微光刻设备的多年工作期间发生的高剂量EUV辐射的情况下也是如此。因此可避免反射镜的光学成像性质由于基底表面的不可逆的变化，在仅仅几个月或几年后，不再满足微光刻设备的工作的情况。
同样，作为表面保护层SPL的2至5μm厚的石英层具有足够的吸收性，以充分保护基底。应该通过化学气相沉积(CVD)，特别是离子脉冲化学气相沉积(PICVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)、或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的方法，将该石英层施加于基底上，因为这些提及的镀膜方法导致非常致密的层，即使在EUV辐射下，这些层也是稳定的且不呈现不可逆的致密化。提及的金属层(例如镍)在EUV辐射下同样是稳定的且不呈现不可逆的致密化。
相比于基底材料(即使基底材料同样基于基本材料石英)，为什么石英层在高剂量EUV辐射下是稳定的原因，大概在于制造基底材料的工艺，该工艺发生在高温下。因此，推测而言，热力学中间状态在基底材料中被固定，该状态在高剂量EUV辐射下经历转变至热力学基态，致使基底材料更致密。相反地，通过提及的方法在低温下施加石英层，致使材料的热力学基态大概从一开始就被实现，并且不能由于高剂量的EUV辐射而将所述状态转变为热力学的更低能级处的另一基态。
作为单个表面保护层SPL的替换，也可设计图1的反射镜1a的表面层系P’，使得由于表面层系P’的吸收，其为下面的基底提供充足的保护。为了这个目的，表面层系应该具有相应数量的层。特别地，表面层系P’具有的周期的数量超过用于EUV反射镜的层布置的表面层系P”和P”’的周期的数量对于这个目的是合适的。
在这种情况下，在层布置的每一次总体优化期间，必须同时考虑所有层的反射特性，透射特性和应力特性。
以下参考图2a和3a所讨论的特定表面保护层系SPLS，同样适合用于充分地保护图1中的反射镜1a的基底免受EUV辐射。在该情况下，由石墨烯构成的至少一个层G、B用于使表面光滑。此外，可以在图2a和3a中的表面保护层系SPLS和图1至3a中的表面层系二者中都使用由石墨烯构成的层G、B作为所谓的阻挡层，防止相邻层的相互扩散。
在该情况下，由石墨烯构成的层G、B至少包括由石墨烯构成的单层。在该情况下，在层设计的实现中，关于折射率可以忽视由石墨烯构成的单层或双层。相比之下，在层设计中，从大约四个石墨烯单层的厚度开始，应该考虑层G、B。因为在13.5nm处还未知用于由石墨烯构成的很少几个层的折射率的值，所以例如表2a中复制的石墨(graphite)的值应被用于层设计的实现。
根据WO 2009/129194描述的方法，可将由石墨烯构成的层以任何期望的尺寸沉积在区域上，或转移至其上。在石英或镍层作为根据本发明的SPL或SPLS的情况中，WO 2009/129194中的直接CVD沉积是合适的。这使得由石墨烯构成的层包含由石墨烯构成的单层和多层。因此，可以补偿直接位于石墨烯下方的层的不平坦性。此外，该层为“原子级光滑的”，参见参考图16至23对由石墨烯构成的层G、B的说明。替代地，由石墨烯构成的多层可直接沉积在由硅、铜或其合金构成的反射镜基底上(根据WO2009/129194)，并且可担当SPL。然而，为了该目的，因此必须关于透射率来设计层布置的其他表面层系，因为石墨烯的吸收性与镍的程度不同，例如参见表2a。替代地，由石墨烯构成的多层也可沉积在石英层上(根据WO 2009/129194)，并且可与石英层一起作为SPL。
图2示出了根据本发明的用于EUV波长范围的反射镜1b的示意图，该反射镜1b包括基底S和层布置。在该情况下，层布置包括多个表面层系P’，P”和P”’，每一个表面层系由单独层的至少两个周期P1，P2和P3的周期序列构成，其中周期P3，P2和P3包括两个由不同的材料构成的单独层，该不同的材料用于高折射率层H’，H”和H”’以及低折射率层L’，L”和L”’，并且周期P1，P2和P3在每一个表面层系P’，P”和P”’中具有不变的厚度d1，d2，和d3，其与邻近的表面层系的周期的厚度偏离。在该情况下，离基底最远的表面层系P”’具有的周期P3的数量N3，大于离基底第二远的表面层系P”具有的周期P2的数量N2。在该情况下，与关于图1的示例实施例的情况不同，离基底第二远的表面层系P”具有与其他表面层系P’和P”’的周期P1和P3的序列对应的周期P2的序列，使得离基底最远的表面层系P”’的第一高折射率层H”’光学有效地(optically actively)接在离基底第二远的表面层系P”的最后的低折射率层L”之后。
图2a示出了与图2中根据本发明的反射镜1b对应的根据本发明的反射镜1b’，反射镜1b’的第三表面层系P’被设计为表面保护层系SPLS。在该情况下，表面保护层系SPLS包括高折射率层Hp、低折射率层Lp和两个阻挡层B的多个周期。在该情况下，低折射率层由例如镍或钴的金属构成，并且相应地具有对EUV辐射的高吸收性，见于表2a。
在该情况下，表面保护层系SPLS的层Lp的总厚度大致对应于图1a的根据本发明的反射镜1a’的表面保护层SPL的厚度。不言而喻，根据图1a中的示例实施例1a’的表面保护层SPL可用于反射镜1b的层布置和基底之间，或作为图2a中的反射镜1b’的表面保护层系SPLS的替代。
与单独的表面保护层SPL相比，表面保护层系统SPLS的优势在于金属层的可能晶体生长被高折射率层阻止。这样的晶体生长导致金属层的粗糙表面，并且继而导致不期望的杂散光的损失，如引言中已提及的。硅作为周期的高折射率层的材料适合于金属镍，而铍作为高折射率层适合于金属钴。
为了防止提及的这些层的相互扩散，可使用阻挡层B，例如结合在本申请的情况下的其他高和低折射率层所进一步讨论的。尤其是，由石墨烯构成的层作为阻挡层B首先防止相互扩散，其次导致“原子级光滑的”表面，见于关于图16至23的说明。
图3示出了根据本发明的用于EUV波长范围的另一反射镜1c的示意图，该反射镜1c包括基底S和层布置。在该情况下，层布置包括多个表面层系P”和P”’，每一个表面层系由单独层的至少两个周期P2和P3的周期序列构成，其中周期P2和P3包括两个由不同的材料构成的单独层，该不同的材料用于高折射率层H”和H”’以及低折射率层L”和L”’，并且周期P2和P3在每一个表面层系P”和P”’中具有不变的厚度d2和d3，其与邻近的表面层系的周期的厚度偏离。在该情况下，在根据关于图14和15的描述的第四示例实施例中，离基底最远的表面层系P”’具有的周期P3的数量N3，大于离基底第二远的表面层系P”具有的周期P2的数量N2。该第四示例实施例作为关于对应于反射镜1a的图3中的反射镜1c的例子的变形，还包括离基底S第二远的表面层系P”中的层的相反顺序，使得该第四示例实施例也具有以下特征：离基底最远的表面层系P”’的第一高折射率层H”’光学有效地接在离基底第二远的表面层系P”的最后的低折射率层L”之后。
特别地，在小数量的表面层系(例如只有两个表面层系)的情况下，如果离基底最远的表面层系P”’的周期P3具有的高折射率层H”’的厚度达到大于离基底第二远的表面层系P”的周期P2的高折射率层H”的厚度的120％，特别是大于该厚度的两倍的话，则发现获得高反射率值。
图3a示出了根据本发明的另一反射镜1c’的示意图，所述反射镜与图3中的反射镜1c的不同之处在于位于最接近基底的表面层系P”被实现为表面保护层系SPLS。图3a中，所述表面保护层系SPLS仅由被阻挡层B中断的层Lp构成。如上面关于图2a所讨论的，阻挡层B用于中断层Lp的晶体生长。不言而喻，图3a所示的表面保护层系SPLS可被结合图1a和2a说明的其他表面保护层SPL或其他表面保护层系SPLS所替代。在该情况下，通过与图2a所示的表面保护层系相比较，图3a所示的表面保护层系SPLS仅代表简化的表面保护层系SPLS，其中已省略了高折射率层Hp。
因此，图3a中的表面保护层系SPLS，对应于图1a中的表面保护层SPL，被纯粹限制为用于基底(S)的保护作用(通过吸收)，并因此对其他表面层系的光学特性几乎没有相互作用。通过对比，图2a中的表面保护层系具有双重作用，原因在于：由于表面保护层系的吸收特性，其提供对基底的保护，并且由于表面保护层系统的反射特性，其对反射率有贡献并因此对反射镜的光学性能有贡献。从层布置的表面保护层系SPLS至表面层系P’，P”或P”’的层系分派转变在此是平稳的，因为如上面结合图1a所说明的，在具有多个周期的相应设计的情况下，反射镜1a的表面层系P’，由于多个周期所增加的吸收，也不仅对反射镜的反射效应有贡献，并且承担对基底的保护作用。与反射率不同，在考虑层设计的层应力时，必须将层布置的所有的层考虑在内。
关于图1、2和3的根据本发明的反射镜的层布置的表面层系直接一个接着一个，并且不通过另一层系分离。然而，可以想到将表面层系的通过单独的中间层的分离用于将表面层系相互适配或用于优化层布置的光学特性。然而，这上一句不适用于关于图1的第一示例实施例和作为关于图3的变形的第四示例实施例的两个表面层系P”和P”’，这是因为期望的光学效果会因此被在P”中的层序列的反向而阻止。
图1至3a中由H，Hp，H’，H”和H”’标记的层为由下述材料构成的层，该材料在EUV波长范围内，与同一表面层系中的标记为L，Lp，L’，L”和L”’的层相比，可标记为高折射率层，见表2和表2a中的材料的复数折射率。相反地，图1至3a中由L，Lp，L’，L”和L”’标记的层为由下述材料构成的层，该材料在EUV波长范围内，与同一表面层系中的标记为H，Hp，H’，H”和H”’的层相比，可标记为低折射率层。因此，术语高折射率和低折射率为关于表面层系的周期中的相应伙伴层的相对术语。通常只有当将光学上以高折射率作用的层与相对于其在光学上具有低折射率的层组合作为表面层系的周期的主要构成时，表面层系才起作用。材料硅通常用于高折射率层。与硅组合时，材料钼和钌应该被指定为低折射率层，见于表2中的材料的复数折射率。
图1至3a中，在每一情况中，阻挡层B位于周期的单独层之间，组成所述阻挡层的材料选自以下材料组或为由以下材料组构成的化合物：碳化硼、碳、石墨烯、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钼、碳化钼、硼化钼、氮化钌、碳化钌和硼化钌。该阻挡层抑制在周期的两个单独层之间的相互扩散，因此增加两个单独层的过渡中的光学对比度。将材料钼和硅用于周期的两个单独层时，硅层上的一个阻挡层(从基底看)足以提供充足的对比度。
在该情况下，可省略钼层上的第二阻挡层。关于此点，应该提供至少一个阻挡层，用于分离一周期的两个单独层，其中该至少一个阻挡层可由上述材料或其化合物中的各种完美地构造，并且在该情况下也可呈现不同材料或化合物的分层构造。
包括材料碳化硼并且具有在0.35nm和0.8nm之间，优选地在0.4nm和0.6nm之间的厚度的阻挡层，在实际中致使层布置的高反射率值。特别地，在由钌和硅构成的表面层系的情况下，由碳化硼构成的阻挡层在阻挡层的厚度为在0.4nm和0.6nm之间的值的情况下呈现反射率的最大值。
由石墨烯构成的阻挡层导致非常光滑的表面，并因此减少杂散光损失。
在根据本发明的反射镜la，la’，lb，lb’，lc和lc’的情况下，表面层系SPLS，P’，P”和P”’的周期Pp，P1，P2和P3的数量Np，N1，N2和N3在每一情况中可包括高达100个周期的单独周期Pp，P1，P2和P3(图1至3a所示)。此外，在图1至3a中所示的层布置和基底S之间，可设置附加的中间层或附加的中间层布置，用作层布置相对于基底的应力补偿。
与用于层布置本身的相同序列中的相同材料可用作用于应力补偿的附加中间层或附加中间层布置的材料。然而，在中间层布置的情况下，可省略在单独层之间的阻挡层，因为中间层或中间层布置通常产生对反射镜的反射率可忽略的贡献，因此阻挡层增加对比度的问题在该情形是不重要的。同样可设想将由交替的铬和钪层或者非晶钼或钌层构成的多层布置作为用于应力补偿的附加中间层或附加中间层布置。
可同样就它们的厚度(例如大于20nm)选择所述附加中间层或附加中间层布置选择，使得下面的基底被充分地保护免受EUV辐射。在该情况下，附加中间层或附加中间层布置将同样地分别作为表面保护层SPL或作为表面保护层系SPLS，并保护基底免受EUV辐射。
根据本发明的反射镜la，la’，lb，lb’，lc和lc’的层布置在图1至3a中终止于覆盖层系C，该覆盖层系C包括至少一个由化学上惰性的材料(如铑、铂、钌、钯、金、二氧化硅等)构成的层，其作为端层M。因此，所述端层M避免由于外界影响造成的反射镜的表面的化学改变。图1至3a中的覆盖层系C除了端层M，还有高折射率层H、低折射率层L以及阻挡层B。
图1至3a的周期Pp，P1，P2和P3中的一个的厚度由相应周期的单独层的厚度的总和得到，即由高折射率层的厚度、低折射率层的厚度以及两个阻挡层的厚度的总和得到。因此，图1至3a中的表面层系SPLS，P’，P”和P”’(考虑相同的材料选择)，可由于它们的周期Pp，P1，P2，和P3具有不同的厚度d1，d2和d3的事实而彼此区分。因此，在本发明的情况下，在相同的材料选择的情况下，不同的表面层系SPLS，P’，P”和P”’被理解为表面层系的周期Pp，P1，P2和P3在它们的厚度d1，d2和d3上的区别大于0.1nm，因为在高和低折射率层之间的周期的其他方面的相同分配的情况下，在区别为0.1nm之下时，不再能认为表面层系有不同的光学效应。此外，本质相同的表面层系的周期厚度在不同的制造设备上的制造过程中可波动该绝对值。在表面层系SPLS，P’，P”和P”’具有由钼和硅构成的周期的情况下，如上所述，也可省略周期Pp，P1，P2和P3中的第二阻挡层，使得在该情况下，周期Pp，P1，P2和P3的厚度由高折射率层的厚度、低折射率层的厚度以及阻挡层的厚度得到。
图4示出了根据本发明的用于微光刻的投射曝光设备的投射物镜2的示意图，该投射物镜2具有六个反射镜1、11，包括至少一个反射镜1，该反射镜1在关于示例实施例(关于图8至15)的根据本发明的反射镜la，la’，lb，lb’，lc和lc’的基础上构造。用于微光刻的投射曝光设备的任务是将掩模(也被称为掩模母版(reticle))的结构光刻地成像至像平面中的所谓的晶片上。为了该目的，图4中的根据本发明的投射物镜2将物场3(布置在物平面5中)成像至像平面7中的像场中。承载结构的掩模(为了清楚起见并未在图中示出)可布置在物平面5中的物场3的位置处。为了定位的目的，图4示出了笛卡尔坐标(Cartesian coordinates)，它的x-轴指向图的平面内。在该情况下，x-y坐标平面与物平面5重合，z-轴垂直于物平面5并指向下。投射物镜具有光轴9，其不会穿过物场3。投射物镜2的反射镜1、11具有关于光轴旋转对称的设计表面。在该情况下，所述设计表面必须不与完成的反射镜的物理表面混淆，因为为了保证光通路通过反射镜，相对于设计表面剪裁物理表面。在该示例实施例中，孔径光阑13在从物平面5到像平面7的光路中被布置在第二反射镜11上。借助于三条光线，示出了投射物镜2的效果，该三条光线为主光线15和两个孔径边缘光线17及19，且所有三条光线都始于物场3的中心。主光线15(以相对于物平面的垂直线的6°的角度行进)在孔径光阑13的平面中与光轴9相交。从物平面5看，主光线15在入瞳面21中出现与光轴相交。这在图4中由主光线15的穿过第一反射镜11的虚线延伸表示。因此，孔径光阑13的虚像(入瞳)位于入瞳面21中。在从像平面7开始的主光线15的向后延伸中，可同样发现投射物镜的出瞳具有相同结构。然而，在像面7中，主光线15与光轴9平行，并且由此得出，这两条光线的向后投射在投射物镜2之前的无限远处产生交点，且因此投射物镜2的出瞳在无限远处。因此，投射物镜2为所谓的像方远心的物镜。物场3的中心在离光轴9的距离R处，并且像场7的中心在离光轴9的距离r处，以使在投射物镜的反射结构的情况下不会发生自物场出现的辐射的不期望的渐晕。
图5示出了如在图4示出的投射物镜2中出现的弓形的(arcuate)像场7a的俯视图，以及笛卡尔坐标(Cartesian coordinates)系统，笛卡尔坐标系统的轴对应于图4的轴。像场7a为环面的一部分，其中心由光轴9与物平面的交点给出。在所示的情况中，平均半径r为34mm。场在y-方向上的宽度这里为2mm。像场7a的中心场点被标记为像场7a中的小圆圈。作为替代，弯曲的像场也可由具有相同半径且在y-方向彼此相对偏移的两个圆弧定界。若投射曝光设备作为扫描曝光机(scanner)工作，此时扫描方向在物场的较短范围的方向上，即在y-方向的方向上。
图6示出了在从图4的投射物镜2的物平面5至像平面7的光路中的倒数第二个反射镜1的、最大入射角(矩形)和入射角区间的区间长度(圆形)(单位为度(°))相对于不同半径和距离(该距离为反射镜表面和光轴的位置之间的距离)(以单位(mm)表示)的关系的实施例图。在具有六个反射镜1、11的用于EUV波长范围的微光刻的投射物镜2的情况中，所述反射镜1通常为必须确保最大的入射角、以及最大的入射角区间或最大的入射角变化的反射镜。在本发明的情况下，作为入射角变化的量度的入射角区间的区间长度被理解为：对于考虑了光学设计要求的距光轴的给定距离，在反射镜的涂层所必须确保的最大和最小入射角之间的角范围(以度为单位)的角度数。入射角区间也可缩写为AOI区间。
根据表1的投射物镜的光学数据可应用于反射镜1(图6基于该反射镜)的情况中。在该情况下，光学设计的反射镜1、11的非球面被表示为旋转对称的表面，该非球面由非球面点相对于在非球面顶点处的切平面的垂直距离Z(h)表示，该垂直距离Z(h)为非球面点相对于在非球面顶点处的法线的垂直距离h的函数，根据以下非球面等式：
Z(h)＝(rho*h2)/(1+[1-(1+ky)*(rho*h)2]0.5)++c1*h4+c2*h6+c3*h8+c4*h10+c5*h12+c6*h14
其中，反射镜的半径R＝1/rho和系数ky、c1、c2、c3、c4、c5和c6的单位为[mm]。在这种情况下，所述系数cn关于单位[mm]根据[1/mm2n+2]标准化，从而导致为距离h的函数的非球面Z(h)的单位也为[mm]。
表1：根据以图4为基础的设计的示意图的、关于图6中的反射镜1的入射角的光学设计的数据。
由图6可看出，24°的最大入射角和11°的区间长度出现在反射镜1的不同位置。因此，反射镜1的层布置在这些不同的位置处对于不同的入射角和不同的入射角区间必须产生高且均匀的反射率值，因为否则的话，不能确保投射物镜2的高的总传输率和可接受的光瞳切趾。
所谓的PV值被用作反射镜的反射率在入射角上的变化的量度。在这种情况下，PV值被定义为所考虑的入射角区间内的最大反射率Rmax和最小反射率Rmin之间的差值除以所考虑的入射角区间内的平均反射率Raverage。因此，PV＝(Rmax-Rmin)/Raverage适用。
在这种情况下，应该考虑，对于投射物镜2的反射镜1(按照图4为在像平面7之前的倒数第二个反射镜)和表1的设计，高PV值导致用于光瞳切趾的高数值。在这种情况下，对于大于0.25的高PV值，在反射镜1的PV值和投射物镜2的光瞳切趾的像差之间存在相关性，因为从该大于0.25的值开始，相对于像差的其他原因，PV值主导了光瞳切趾。
图6中，条23用于以例子的方式标记反射镜1的位置相对于光轴的特定半径或特定距离，其具有接近21°的关联的最大入射角和11°的关联的区间长度。所述标记的半径在下述的图7中对应于阴影线区域20内的圆圈23a(以虚线方式示出)上的位置，阴影线区域20代表反射镜1的光学使用区域20。
图7在俯视图中示出了图4的投射物镜2的从物平面5至像平面7的光路中的倒数第二个反射镜1的基底S，其被示出为以光轴9为圆心的圆圈。在这种情况下，投射物镜2的光轴9对应于基底的对称轴9。此外，图7中，反射镜1的光学使用区域20(所述区域关于光轴偏移)以阴影线方式描述，并且圆圈23a以虚线方式描述。
在这种情况下，虚线圆圈23a在光学使用区域内的部分对应于反射镜1的由图6中的描绘条23标识的位置。因此，根据图6的数据，沿着光学使用区域20内的虚线圆圈23a的部分区域，反射镜1的层布置必须对于21°的最大入射角，以及对于接近10°的最小入射角都确保高反射率值。在这种情况下，由于11°的入射角区间，由图6的21°的最大入射角产生接近10°的最小入射角。出现入射角的两个上述极值的虚线圆圈上的位置在图7中由用于10°的入射角的箭头26的尖端以及由用于21°的入射角的箭头25的尖端强调。
因为在没有高技术花费的情况下层布置不能在基底S的位置上局部地变化，并且通常关于基底的对称轴9旋转对称地施加层布置，所以沿着图7中的虚线圆圈23a的位置，层布置包括同一层布置，例如其基础结构在图1至3a中示出，并参考图8至15以具体示例实施例的方式解释。在这种情况下，必须考虑基底S关于具有层布置的基底S的对称轴9的旋转对称的涂层具有以下效果：在反射镜的所有位置上保持层布置的表面层系SPLS，P’，P”和P”’的周期序列，并且只有层布置的周期的厚度依赖于离对称轴9的距离而在基底S上获得旋转对称的分布，层布置在基底S的边缘处比在基底S的中心(对称轴9处)更薄。
应该考虑，可以利用合适的镀膜技术(例如通过使用分布隔膜(distributiondiaphragm))来适配基底上的涂层的厚度的旋转对称径向状的分布。因此，除了涂层本身的设计以外，利用基底上的涂层设计的所谓的厚度因子的径向分布，对于层设计的优化可还有进一步的自由度。
图8至15中所示的反射率值采用复数折射率计算，该复数折射率在表2中示出，用于在波长13.5nm处使用的材料。在这种情况下，应该考虑，真实反射镜的反射率值可比图8至15中所示的理论反射率值小，因为，具体而言实际薄层的折射率可与表2中提及的文献值偏离。
表2a中示出了用于表面保护层SPL，Lp和表面保护层系SPLS的材料以及用于石墨烯G、SPL、B的折射率。
材料 化学符号 层设计符号 n k
基底 0.973713 0.0129764
硅 Si H，H’，H”，H”’ 0.999362 0.00171609
碳化硼 B4C B 0.963773 0.0051462
钼 Mo L，L’，L”，L”’ 0.921252 0.0064143
钌 Ru M，L，L’，L”，L”’ 0.889034 0.0171107
真空 1 0
表2：对于13.5nm所使用的折射率
材料 化学符号 层设计符号 n k
石英 SiO2 SPL，Lp 0.9784 0.107
镍 Ni SPL，Lp 0.9483 0.0727
钴 Co SPL，Lp 0.9335 0.0660
硅 Si Hp 0.9994 0.0017
铍 Be Hp 0.9888 0.0018
碳化硼 B4C B 0.9638 0.0051
碳 C B 0.9617 0.0069
石墨 C G，SPL，B 0.9617 0.0069
表2a：用于表面保护层SPL和表面保护层系SPLS的材料的、对于13.5nm处的折射率
而且，针对与图8至15相关的层设计，声明根据关于图1、2和3的层序列的以下简略表示：
基底/…/(P1)*N1/(P2)*N2/(P3)*N3/覆盖层系C
其中对于图2和3，
P1＝H’B L’B；P2＝H”B L”B；P3＝H”’B L”’B；C＝H B L M；以及，
对于图1以及作为关于图3的变形的第四示例实施例，
P1＝B H’B L’；P2＝B L”B H”；P3＝H”’B L”’B；C＝H B L M。
在这种情况下，根据表2和关于图1、2和3的描述，字母H象征性地代表高折射率层的厚度，字母L代表低折射率层的厚度，字母B代表阻挡层的厚度，以及字母M代表化学上惰性的端层的厚度。
在这种情况下，单位[mm]应用于在括号之间指定的单独层的厚度。图8和9采用的层设计可因此在下面以简略的符号说明：
基底/…/(0.4B4C 2.921Si 0.4B4C 4.931Mo)*8/(0.4B4C 4.145Mo0.4B4C 2.911Si)*5/(3.509Si 0.4B4C 3.216Mo 0.4B4C)*16/2.975Si 0.4B4C 2Mo 1.5Ru
因为该例子中的阻挡层B4C一直为0.4nm厚，所以为了示出层布置的基本结构，可省略阻挡层，使得关于图8和9的层设计可以简短的方式说明，如下：
基底/…/(2.921Si 4.931Mo)*8/(4.145Mo 2.911Si)*5/(3.509Si3.216Mo)*16/2.975Si 2Mo 1.5Ru
由根据图1的第一实施例应认识到，在包括五个周期的第二表面层系中的高折射率层Si和低折射率层Mo的顺序相对于其他的表面层系是相反的，使得离基底最远的表面层系的第一高折射率层(具有3.509nm的厚度)直接接在离基底第二远的表面层系的最后的高折射率层(具有2.911nm的厚度)之后。
相对地，可将作为根据图2的第二示例实施例的、关于图10和11采用的层设计以简略的符号说明为：
基底/…/(4.737Si 0.4B4C 2.342Mo 0.4B4C)*28/(3.443Si 0.4B4C2.153Mo 0.4B4C)*5/(3.523Si 0.4B4C 3.193Mo 0.4B4C)*15/2.918Si 0.4B4C 2Mo 1.5Ru
因为该例子中的阻挡层B4C继而一直为0.4nm厚，为了示出该层布置，也可省略阻挡层，使得关于图10和11的层设计可以简短的方式说明，如下：
基底/…/(4.737Si 2.342Mo)*28/(3.443Si 2.153Mo)*5/(3.523Si3.193Mo)*15/2.918Si 2Mo 1.5Ru
相应地，可将作为根据图3的第三示例实施例的、关于图12和13采用的层设计以简略的符号说明为：
基底/…/(1.678Si 0.4B4C 5.665Mo 0.4B4C)*27/(3.798Si 0.4B4C2.855Mo 0.4B4C)*14/1.499Si 0.4B4C 2Mo 1.5Ru
并且，为了说明的目的，忽略阻挡层B4C，为：
基底/…/(1.678Si 5.665Mo)*27/(3.798Si 2.855Mo)*14/1.499Si2Mo 1.5Ru
同样的，可将作为根据关于图3的变形的第四示例实施例的、关于图14和15采用的层设计以简略的符号说明为：
基底/…/(0.4B4C 4.132Mo 0.4B4C 2.78Si)*6/(3.608Si 0.4B4C3.142Mo 0.4B4C)*16/2.027Si 0.4B4C 2Mo 1.5Ru
并且，为了说明的目的，忽略阻挡层B4C，为：
基底/…/(4.132Mo 2.78Si)*6/(3.609Si 3.142Mo)*16/2.027Si 2Mo 1.5Ru
由第四示例实施例应认识到，在包括六个周期的表面层系P”中的高折射率层Si和低折射率层Mo的顺序相对于其他的具有16个周期的表面层系P”’是相反的，使得离基底最远的表面层系P”’的第一高折射率层(具有3.609nm的厚度)直接接在离基底第二远的表面层系P”的最后的高折射率层(具有2.78nm的厚度)之后。
因此第四示例实施例为第三示例实施例的变形，在第三示例实施例中，根据关于图1的第一示例实施例，离基底第二远的表面层系P”中的高和低折射率层的顺序已被反向。
不言而喻，上面说明的层设计也可被设置有表面保护层SPL或表面保护层系SPLS，使得可以例如将关于图8至9的、具有2μm厚的石英层和根据图1a的由石墨烯构成的层的第一层设计说明为：
基底/2000SiO2/G(0.4B4C 2.921Si 0.4B4C 4.931Mo)*8/(0.4B4C4.145Mo 0.4B4C 2.911Si)*5/(3.509Si 0.4B4C 3.216Mo 0.4B4C)*16/2.975Si 0.4B4C 2Mo 1.5Ru
对应地，可将具有作为表面保护层SPL的100nm厚的镍层和根据图1a的由石墨烯构成的层的层设计说明为：
基底/100Ni/G(0.4B4C 2.291Si 0.4B4C 4.931Mo)*8/(0.4B4C 4.145Mo 0.4B4C 2.911Si)*5/(3.509Si 0.4B4C 3.216Mo 0.4B4C)*16/2.975Si0.4B4C 2Mo 1.5Ru
作为替代，可将根据图3a的、具有由石墨烯构成的层G、B分开的5nm厚的镍层的20个周期构成的表面保护层系SPLS的该层设计说明为：
基底/(5Ni G)*20/(0.4B4C 2.921Si 0.4B4C 4.931Mo)*8/(0.4B4C4.145Mo 0.4B4C 2.911Si)*5/(3.509Si 0.4B4C 3.216Mo 0.4B4C)*16/2.975Si 0.4B4C 2Mo 1.5Ru
在该情况下，应该考虑由石英或镍构成的单独的表面保护层SPL对关于图8至15的层设计的反射率曲线只具有小的影响。在该情况下，反射率值的改变大约1％。在该情况下，就对反射率曲线的影响而言，可忽略仅由几个单层组成的、由石墨烯构成的层。然而，在层设计中，从与4个石墨烯单层(具有薄石墨层的光学常数)对应的厚度开始，就应考虑由石墨烯构成的层。
由5nm厚的镍层(其被由石墨烯构成的层分开)的20个周期构成的表面保护层系SPLS具有以下效应：关于图8至15的层设计的反射率曲线移动了约2°的入射角，使得在该情况下如果给定固定地预定的入射角区间，则层设计的后续优化变得必要。在已经执行该优化后，这些具有表面保护层系SPLS的层设计的反射率值与关于图8至15的层设计相比，改变约为2％。在该情况下，在优化中也不再能忽略由石墨烯构成的相对厚的层。
图8示出了关于图1的根据本发明的反射镜1a的第一示例实施例的非偏振的辐射的反射率值(单位为％)相对于入射角(单位为°)绘制的图。在这种情况下，反射镜1a的层布置的第一表面层系统P’由N1＝8个周期P1构成，其中，周期P1包括作为高折射率层的2.921nm的Si和作为低折射率层的4.931nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P1具有8.652nm的厚度d1。具有相反顺序的Mo和Si层的反射镜1a的层布置的第二表面层系P”由N2＝5个周期P2构成，其中周期P2包括作为高折射率层的2.911nm的Si和作为低折射率层的4.145nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P2具有7.856nm的厚度d2。反射镜1a的层布置的第三表面层系P”’由N3＝16个周期P3构成，其中，周期P3包括作为高折射率层的3.509nm的Si和作为低折射率层的3.216nm的Mo，并且包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P3具有7.525nm的厚度d3。反射镜1a的层布置以包括指定顺序的2.975nm的Si，0.4nm的B4C，2nm的Mo和1.5nm的Ru的覆盖层系统C为端层。因此，离基底最远的表面层系P”’具有的周期P3的数量N3大于用于离基底第二远的表面层系P”的周期P2的数量N2，并且离基底最远的表面层系P”’的第一高折射率层H”’直接接在离基底第二远的表面层系P”的最后的高折射率层H”之后。
具有厚度因子1的标准(nominal)层设计在13.5nm波长处相对于入射角(单位为°)的反射率值(单位为％)在图8中以实线示出。而且，对于14.1°至25.7°的入射角区间，该标准层设计的平均反射率以实线的横条表示。此外，图8对应地以虚线指出了在13.5nm波长以及给定厚度因子0.933时，层设计相对于入射角的折射率值，并且以虚线的条指出上面指定的层设计对于2.5°至7.3°的入射角区间的平均反射率。因此，关于图8中的以虚线示出的反射率值的层布置的周期的厚度总计仅为标准层设计的周期的对应厚度的93.3％。换句话说，在反射镜1a的反射镜表面的必须确保入射角在2.5°至7.3°之间的位置处，该层布置比标准层设计薄了6.7％。
以对应于图8的方式，图9以细线示出了在13.5nm波长以及给定厚度因子1.018时的层设计相对于入射角的反射率值，并以细条示出了上面指定的层设计对于17.8°至27.2°的入射角区间的平均反射率；以及也以对应的方式，以粗线示出了给定厚度因子0.972时的层设计的相对于入射角的反射率值，并以粗线条示出了上面指定的层设计对于8.7°至21.4°的入射角区间的平均反射率。从而，在反射镜1a的反射镜表面的必须确保入射角在17.8°至27.2°之间的位置处，该层布置比标准层设计厚了1.8％；并且在必须确保入射角在8.7°至21.4°之间的位置处，对应地比标准层设计薄了2.8％。
通过关于图8和图9的层布置可实现的平均反射率和PV值，相对于入射角区间和厚度因子而汇编在表3中。可认识到，包括上面指定的层布置的反射镜1a，在13.5nm波长，对于在2.5°和27.2°之间的入射角，具有大于43％的平均反射率和作为小于或等于0.21的PV值的反射率的变化。
AOI区间[°] 厚度因子 R_平均值[％] PV
17.8-27.2 1.018 43.9 0.14
14.1-25.7 1 44.3 0.21
8.7-21.4 0.972 46.4 0.07
2.5-7.3 0.933 46.5 0.01
表3：关于图8和图9的层设计的、相对于单位为度的入射角区间和选择的厚度因子的平均反射率和PV值
图10示出了相对于入射角(单位为°)绘制的关于图2的根据本发明的反射镜1b的第二示例实施例的非偏振的辐射的反射率值(单位为％)。在这种情况下，反射镜1b的层布置的第一表面层系P’由N1＝28个周期P1构成，其中，周期P1包括作为高折射率层的4.737nm的Si和作为低折射率层的2.342nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P1具有7.879nm的厚度d1。反射镜1b的层布置的第二表面层系P”由N2＝5个周期P2构成，其中周期P2包括作为高折射率层的3.443nm的Si和作为低折射率层的2.153nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P2具有6.396nm的厚度d2。反射镜1b的层布置的第三表面层系P”’由N3＝15个周期P3构成，其中，周期P3包括作为高折射率层的3.523nm的Si和作为低折射率层的3.193nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P3具有7.516nm的厚度d3。反射镜1b的层布置以包括指定顺序的2.918nm的Si，0.4nm的B4C，2nm的Mo和1.5nm的Ru的覆盖层系统C为端层。因此，离基底最远的表面层系P”’具有的周期P3的数量N3大于用于离基底第二远的表面层系P”的周期P2的数量N2。
具有厚度因子1的此标准层设计在13.5nm波长处相对于入射角(单位为°)的反射率值(单位为％)在图10中以实线示出。而且，对于14.1°至25.7°的入射角区间，该标准层设计的平均反射率以实线的横条表示。此外，图10对应地以虚线指出了在13.5nm波长以及给定厚度因子0.933时的层设计相对于入射角的反射率值，并且以虚线的条指出上面指定的层设计对于2.5°至7.3°的入射角区间的平均反射率。因此，关于图10中的以虚线示出的反射率值的层布置的周期的厚度总计仅为标准层设计的周期的对应厚度的93.3％。换句话说，在反射镜1b的反射镜表面的必须确保入射角在2.5°至7.3°之间的位置处，该层布置比标准层设计薄了6.7％。
以对应于图10的方式，图11以细线示出了在13.5nm波长以及给定厚度因子1.018时的层设计相对于入射角的反射率值，并以细条示出了上面指定的层设计对于17.8°至27.2°的入射角区间的平均反射率；以及也以对应的方式，以粗线示出了给定厚度因子0.972的层设计的相对于入射角的反射率值，并以粗线条示出了上面指定的层设计对于8.7°至21.4°的入射角区间的平均反射率。从而，在反射镜1b的反射镜表面的必须确保入射角在17.8°至27.2°之间的位置处，层布置比标准层设计厚了1.8％；并且在必须确保入射角在8.7°至21.4°之间的位置处，对应地比标准层设计薄了2.8％。
通过关于图10和图11的层布置可实现的平均反射率和PV值，相对于入射角区间和厚度因子汇编在表4中。可认识到，包括上面指定的层布置的反射镜1b，在13.5nm波长，对于在2.5°和27.2°之间的入射角，具有大于45％的平均反射率和作为小于或等于0.23的PV值的反射率变化。
AOI区间[°] 厚度因子 R_平均值[％] PV
17.8-27.2 1.018 45.2 0.17
14.1-25.7 1 45.7 0.23
8.7-21.4 0.972 47.8 0.18
2.5-7.3 0.933 45.5 0.11
表4：关于图10和图11的层设计的、相对于单位为度的入射角区间和选择的厚度因子的平均反射率和PV值
图12示出了相对于入射角(单位为°)绘制的关于图3的根据本发明的反射镜1c的第三示例实施例的非偏振的辐射的反射率值(单位为％)的图。在这种情况下，反射镜1c的层布置的表面层系P”由N2＝27个周期P2构成，其中周期P2包括作为高折射率层的1.678nm的Si和作为低折射率层的5.665nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P2具有8.143nm的厚度d2。反射镜1c的层布置的表面层系P”’由N3＝14个周期P3构成，其中，周期P3包括作为高折射率层的3.798nm的Si和作为低折射率层的2.855nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P3具有7.453nm的厚度d3。反射镜1c的层布置以包括指定顺序的1.499nm的Si，0.4nm的B4C，2nm的Mo和1.5nm的Ru的覆盖层系统C为端层。因此，离基底最远的表面层系P”’具有的高折射率层H”’的厚度大于离基底第二远的表面层系P”的高折射率层H”的厚度的两倍。
具有厚度因子1的此标准层设计在13.5nm波长处相对于入射角(单位为°)的反射率值(单位为％)在图12中以实线示出。而且，对于14.1°至25.7°的入射角区间，该标准层设计的平均反射率以实线的横条表示。此外，图12对应地以虚线指出了在13.5nm波长以及给定厚度因子0.933时的层设计相对于入射角的反射率值，并且以虚线的条指出上面指定的层设计对于2.5°至7.3°的入射角区间的平均反射率。因此，关于图12中的以虚线示出的反射率值的层布置的周期的厚度总计仅为标准层设计的周期的对应厚度的93.3％。换句话说，在反射镜1c的反射镜表面的必须确保入射角在2.5°至7.3°之间的位置处，层布置比标准的层设计薄了6.7％。
以对应于图12的方式，图13以细线示出了在13.5nm波长以及给定厚度因子1.018时的层设计相对于入射角的反射率值，并以细条示出了上面指定的层设计对于17.8°至27.2°的入射角区间的平均反射率；以及也以对应的方式，以粗线示出了给定厚度因子0.972的层设计的相对于入射角的反射率值，并以粗线条示出了上面指定的层设计对于8.7°至21.4°的入射角区间的平均反射率。从而，在反射镜1c的反射镜表面的必须确保入射角在17.8°和27.2°之间的位置处，层布置比标准层设计厚了1.8％；并且在必须确保入射角在8.7°和21.4°之间的位置处，对应地比标准层设计薄了2.8％。
通过关于图12和图13的层布置可实现的平均反射率和PV值，相对于入射角区间和厚度因子汇编在表5中。可认识到，包括上面指定的层布置的反射镜1c，在13.5nm波长，对于在2.5°和27.2°之间的入射角，具有大于39％的平均反射率和作为小于或等于0.22的PV值的反射率变化。
AOI区间[°] 厚度因子 R_平均值[％] PV
17.8-27.2 1.018 39.2 0.19
14.1-25.7 1 39.5 0.22
8.7-21.4 0.972 41.4 0.17
2.5-7.3 0.933 43.9 0.04
表5：关于图12和图13的层设计的、相对于单位为度的入射角区间和选择的厚度因子的平均反射率和PV值
图14示出了相对于入射角(单位为°)绘制的根据本发明的作为反射镜1c的变形(其中表面层系P”的层顺序是相反的)的反射镜的第四示例实施例的非偏振的辐射的反射率值(单位为％)的图。在这种情况下，反射镜的层布置的表面层系P”由N2＝6个周期P2构成，其中周期P2包括作为高折射率层的2.78nm的Si和作为低折射率层的4.132nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P2具有7.712nm的厚度d2。反射镜的层布置的表面层系P”’由N3＝16个周期P3构成，其中，周期P3包括作为高折射率层的3.608nm的Si和作为低折射率层的3.142nm的Mo，并且还包括两个阻挡层，每一个阻挡层包括0.4nm的B4C。因此，周期P3具有7.55nm的厚度d3。反射镜的层布置以包括指定顺序的2.027nm的Si，0.4nm的B4C，2nm的Mo和1.5nm的Ru的覆盖层系统C为端层。因此，离基底最远的表面层系P”’具有的高折射率层H”’的厚度大于离基底第二远的表面层系P”的高折射率层H”的厚度的120％。此外，离基底最远的表面层系P”’具有的周期P3的数量N3大于用于离基底第二远的表面层系P”的周期P2的数量N2，并且离基底最远的表面层系P”’的第一高折射率层H”’直接接在离基底第二远的表面层系P”的最后的高折射率层H”之后。
具有厚度因子1的标准层设计在13.5nm波长处相对于入射角(单位为°)的反射率值(单位为％)在图14中以实线示出。而且，对于14.1°至25.7°的入射角区间，该标准层设计的平均反射率以实线的横条表示。此外，图14对应地以虚线指出了在13.5nm波长以及给定厚度因子0.933时的层设计相对于入射角的反射率值，并且以虚线的条指出上面指定的层设计对于2.5°至7.3°的入射角区间的平均反射率。因此，关于图14中的以虚线示出的反射率值的层布置的周期的厚度总计仅为标准层设计的周期的对应厚度的93.3％。换句话说，在根据本发明的反射镜的反射镜表面的必须确保入射角在2.5°至7.3°之间的位置处，该层布置比标准层设计薄了6.7％。
以对应于图14的方式，图15以细线示出了在13.5nm波长以及给定厚度因子1.018时的层设计相对于入射角的反射率值，并以细条示出了上面指定的层设计对于17.8°至27.2°的入射角区间的平均反射率；以及也以对应的方式，以粗线示出了给定厚度因子0.972的层设计的相对于入射角的反射率值，并以粗线条示出了上面指定的层设计对于8.7°至21.4°的入射角区间的平均反射率。从而，在根据本发明的反射镜的反射镜表面的必须确保入射角在17.8°和27.2°之间的位置处，该层布置比标准层设计厚了1.8％；并且在必须确保入射角在8.7°和21.4°之间的位置处，对应地比标准层设计薄了2.8％。
通过关于图14和图15的层布置可实现的平均反射率和PV值，相对于入射角区间和厚度因子汇编在表6中。可认识到，包括上面指定的层布置的根据本发明的反射镜，在13.5nm波长，对于在2.5°和27.2°之间的入射角，具有大于42％的平均反射率和作为小于或等于0.24的PV值的反射率变化。
AOI区间[°] 厚度因子 R_平均值[％] PV
17.8-27.2 1.018 42.4 0.18
14.1-25.7 1 42.8 0.24
8.7-21.4 0.972 44.9 0.15
2.5-7.3 0.933 42.3 0.04
表6：关于图14和图15的层设计的、相对于单位为度的入射角区间和选择的厚度因子的平均反射率和PV值
在所有的示出的四个示例实施例中，分别位于最接近基底的表面层系的周期的数量可以增加，使得穿过表面层系的EUV辐射的透射率小于10％，尤其是小于2％，尤其是优选地小于0.2％。
首先，如在引言中已经描述的，因此可能避免位于层布置之下的层或基底对反射镜光学特性的干扰效应，并且在该情况下，特别是对反射率的干扰效应。其次，因此可以充分地保护位于层布置之下的层或基底免受EUV辐射。
图16示出了由石墨烯构成的单层的晶胞的表面轮廓z(x，y)的示意图。在该情况下，采用理想的平坦平面作为所述单层的模型，石墨烯的碳原子作为六角形排列中的实心球体而位于该平面上。在该情况下，球体的直径为0.192nm，并且两个相邻球体的球心分别位于彼此相离0.334nm的距离处。在图16中将由该模型产生的石墨烯的表面轮廓示为大约0.6nm2的面积上的灰度级(grey scale)。由于该表面轮廓，依据下式导致了Rq＝0.065nm rms和Ra＝0.052nm rms的理论表面粗糙度，其中表面轮廓的点相对于理想的平坦平面的高度偏差为zi：
R q = 1 N Σ i = 1 N z i 以及 R a = 1 N Σ i = 1 N | z i |
然而，可仅利用具有亚纳米范围内的空间分辨率的测量装置，来实验地确定石墨烯的这种理论粗糙度。相比之下，用于确定在HSFR频率范围内的粗糙度的现今的AFM显微镜在具有约20nm的直径的区域上求平均值。因此，在利用这种AFM显微镜进行测量的情况下，石墨烯的单层的粗糙度精确地为0nm HSFR或在AFM显微镜的测量精度内的HSFR值，因为显微镜仅感知石墨烯的平均光滑区域，并且由于缺少空间分辨率而不能检测高于HSFR范围的频率范围。因此，由石墨烯构成的单层具有由AFM测量的0nmrms HSFR的粗糙度，以及高于HSFR范围的0.065nm rms的粗糙度。关于由石墨烯构成的单层的表面粗糙度的、参考图16所作的陈述对应地适用于由多层构成的石墨烯层的最顶层。
对于根据空间频率范围而细分表面粗糙度，参考2000年的Proc.SPIEVol.4146中的U.Dinger等人的“″Mirror substrates for EUV-lithography：progress in metrology and optical fabrication technology”，其中，高空间频率范围(HSFR范围)具有10nm至1μm的粗糙度的空间波长，中空间频率范围(MSFR范围)具有1μm至1mm的粗糙度的空间波长，外形范围(figurerange)(表面形状缺陷、或替代地称为外形)具有1mm至自由光学直径的空间波长。
此外，为了清楚的目的，基于相关的空间波长λ以及基于相关的空间频率f＝1/λ，图17示出了空间频率范围：外形、MSFR、HSFR和非常HSFR(VHSFR)。与U.Dinger等人的上述发表的论文相比，HSFR范围同时被细分为具有50nm至1μm的空间波长或1μm-1至0.02nm-1的空间频率的HSFR范围和具有10nm至50nm的空间波长或从0.02nm-1至0.1nm-1的空间频率的非常HSFR(VHSFR)。
在1mm至光学元件的直径的空间波长范围内，光学元件的实际区域与理想设计区域的偏离表示为表面形状缺陷或外形(figure)缺陷。这些偏离在光学元件的加工期间由形状加工机器产生，并且其导致光学系统的像差，例如像散、慧差、畸变等。实际光学元件与理想表面形状的这种偏离可通过干涉仪在光学元件的整个表面上测量，并可以通过形状校正处理(例如离子束处理)而得到降低。在该情况下，EUV反射镜的规格为大约0.1nm rms的表面形状瑕疵。
光学元件的实际区域与理想设计区域在MSFR范围内的偏离导致点图案扩展。在习惯用法中，这称为耀斑(flare)。在光学系统包含具有在MSFR范围内的高粗糙度值(以nm rms MSFR为单位表示)的光学元件的情况下，在要成像的亮点的点图案周围出现晕轮(halo)，该晕轮使点图案变宽，并因此降低了成像对比度。例如，由于在利用金刚石切割法的形状加工期间对表面的损坏，通常出现MSFR范围的参考。利用显微镜干涉仪在光学元件的0.25mm x 0.25mm的区域上测量这些粗糙度，并且可通过抛光表面或利用离子束处理来降低这些粗糙度。在该情况下，EUV反射镜的规格为大约0.1nmrms的MSFR。
相比之下，光学元件的实际区域与理想设计区域在HSFR范围内的偏离导致杂散光损失，因为光被高频率HSFR结构衍射。利用AFM显微镜以0.3-3μm的空间频率在10μm x 10μm的区域上，或者以10-300nm的空间频率在1μm x 1μm的区域上测量这些在HSFR范围内的粗糙度，并且可以通过所谓的超级抛光(superpolish)方法来降低该粗糙度。在该情况下，EUV反射镜的规格为大约0.1nm rms的HSFR。
如已经参考图16所描述的，在光学元件的至少大约0.5μm x 0.5μm的区域上延伸的由石墨烯构成的单层的表面粗糙度为在HSFR范围以及VHSFR范围内的0nm rms HSFR。仅在高于VHSFR的空间频率范围(空间波长低于1nm)内，由石墨烯构成的单层才实际上具有粗糙度。在图17中，针对石墨烯，借助实心箭头指示该空间频率范围，以及参考图21至23更详细地说明该空间频率范围。因此，这种由石墨烯构成的单层避免了杂散光损失，因为石墨烯的结构间隔太小而不能衍射具有EUV波长的光。
在抛光的镍、硅或氧化硅上沉积石墨烯可从WO 2009/129194 A2获知，通过引用(通过引用而并入)，将其全部内容变为本发明的一部分。在WO2009/129194 A2中，以单层、双层或多层将石墨烯沉积在大面积区域上，其中单晶状态(即具有纯粹的单层、双层或多层的状态)在大约0.5μm x 0.5μm的区域上延伸，例如见于WO 2009/129194 A2中关于图15和图31的说明。
这种由石墨烯构成的均匀层使得可以将在HSFR范围内的粗糙度降低至0nm rms HSFR，并且将在包含这种石墨烯层的反射镜处的杂散光损失最小化。在该情况下，石墨烯层沿着反射镜表面确实可具有包含不同数量的石墨烯层的区域。尽管这些区域的过渡对MSFR范围内的粗糙度有贡献，但如图17借助于用于石墨烯的中断的双箭头所示，例如利用诸如离子束处理的抛光方法，可以校正MSFR粗糙度，尤其是在石墨烯层上沉积的层的情况下。在该方面，将石墨烯层用于根据本发明的反射镜la；la′；lb；lb′；lc；lc′使得可以将至少所述石墨烯层的粗糙度降低至低于0.1nm rms HSFR，尤其是低于0.04nm rms HSFR。此外，石墨烯层的高于HSFR的理想粗糙度Rq＝0.065nm，对以下事实有贡献：由于缺少缺陷，在石墨烯层上生长的其它层生长，使得它们的表面在HSFR范围内同样具有较低的粗糙度值。
图18在左手侧图中示出了在先技术的包含基底S和层布置的反射镜，其中层布置被设计为使得以至少在0°和30°之间的入射角入射于反射镜上的波长小于250nm的光32的强度被反射超过20％(如反射箭头34所示)，以及层布置包含至少一个表面层系P”’，其由单独层的至少两个周期P3的周期序列构成，以及其中周期P3包含由不同材料构成的两个单独层，该不同材料用于高折射率层H”’和低折射率层L”’。该在先技术的反射镜的基底或层导致杂散光，其在图18中其借助于箭头36示出。相比之下，根据本发明，例如在图18的右手侧图中以简化方式所示意地示出的，反射镜1a、1a’、1b、1b’、1c和1c’的至少一个石墨烯层由于至少一个石墨烯层的HSFR范围内的“频率孔(frequency hole)”(如图17所示)而致使杂散光比例减少。在该情况下，用于减少反射镜中的杂散光的石墨烯的使用不限于EUV波长范围。这种石墨烯层也适合于其他反射镜，例如用于小于250nm的波长的微光刻的投射曝光设备中。在根据本发明的反射镜1a、1a’、1b、1b’、1c和1c’的情况下，在图18中，石墨烯层G、SPL和B可形成为石墨烯层G、表面保护层SPL、或者表面保护层系SPLS或层布置的其他表面层系内的阻挡层B。
图19示出了由石墨烯构成的单层的多个晶胞(图16所示)的表面轮廓的示意图。在该情况下，以对应于图16的方式，用于该发明相对于理想平面的幅度的相同幅度比例尺(以nm为单位)应用于图19。利用离散傅里叶变换而获得的、图19的表面轮廓的傅里叶频谱的绝对值的平方示于图20中。
图20示出了由石墨烯构成的单层相对于X和Y方向上的空间频率的面积归一化的二维能量谱密度(PSD)函数的示意图。在该情况下，面积归一化的PSD对应于表面轮廓的傅里叶变换的绝对值的平方，并且由于该面积归一化而与经典PSD偏离，如在教科书中所使用的：
在该情况下，Lx和Ly表示考虑的表面区域在X和Y方向上的范围，fx和fy表示空间频率，以及z(x，y)表示在所考虑的表面区域中的表面轮廓的幅度。
在图20中可清楚地辨别出图19的石墨烯的蜂窝状结构的离散的空间频谱。例如通过石墨烯上的电子衍射(electron diffraction)，可实验地确定对应的离散频谱，参见WO 2009/129194中的图17。在图20中，在大约3.3 1/nm处的显示为白色的空间频率占主导，其对应于与石墨烯中的第一原子间距离一致的0.334nm的空间波长。由于石墨烯的离散结构，因此图20中的石墨烯的离散PSD与其他表面的连续PSD不同，该连续PSD基于统计学的表面缺陷。
图21以对于PSD函数的幅度采用以10为底的对数表示法，以粗线示出了由石墨烯构成的单层相对于径向方向上的空间频率的面积归一化的径向PSD函数的示意图，以及以细线示出了面积归一化的径向PSD函数的10倍作为比较。该面积归一化的径向PSD由图20中示出的二维PSD在方位角上的积分而产生：
在图21中可清楚地辨别出小于10 1/nm的低空间频率的空间频率(在图20中表示为白色)占主导。同样地，可看出石墨烯具有高达150 1/nm的空间频率的谐频(harmonics)。图21中示出的空间频率都不能被AFM显微镜分辨出，因为AFM显微镜仅能分辨高至约0.1 1/nm的频率，且因此仅能测量HSFR范围。
图22示出了由石墨烯构成的单层的多个晶胞的表面轮廓的示意图，该示意图与图19相比在尺寸上减小，其在横向范围上大约对应于AFM的测量尖(tip)在其上求平均值的区域。这意味着对于图22中所示的区域，AFM仅确定表面轮廓的平均值，其在大约0.5μm x 0.5μm的由石墨烯构成的单层或多层的区域内相对于邻近区域不偏离。因而，对于石墨烯层导致由AFM确定的0nm rms HSFR的粗糙度，因为AFM不能横向地分辨石墨烯的结构，并且因而不能检测高于HSFR的频率范围。
图23示出了由石墨烯构成的单层相对于径向方向上的空间频率的面积归一化的径向PSD函数的示意图，该示意图相对于图21是放大的，其中，为了确定图23中的面积归一化的径向PSD函数，为了数值积分，图20中的频率轴比图21中用于确定面积归一化的径向PSD函数的频率轴分级地更细。可清楚地辨别出，对于在0和约1.6 1/nm之间的空间频率(这涉及外形、MSFR、HSFR至VHSFR)，未出现PSD的幅度，并因此对于考虑的频率范围未出现粗糙度。
在1.6 1/nm的空间频率之上，也存在其中没有出现PSD并因此没有粗糙度的频率范围。这是因为石墨烯的晶体六角形结构，其具有以下效果：离散的频率或频带出现在表面轮廓的傅里叶频谱中，以及因此在石墨烯的情况下，傅里叶频谱不包含如在非晶或统计学表面结构的情况中的均匀分布。

Claims (21)

1.一种包含基底(S)和层布置的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述层布置被设计为使得以在0°和30°之间的入射角入射于所述反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)上的、波长小于250nm的光(32)的强度被反射超过20％，以及所述层布置包含至少一个表面层系(P”’)，其由单独层的至少两个周期(P3)的周期序列构成，其中所述周期(P3)包含由用于高折射率层(H”’)和低折射率层(L”’)的不同材料构成的两个单独层，
其特征在于：
所述层布置包含由石墨烯构成的至少一个层(G、SPL、B)。
2.根据权利要求1所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述由石墨烯构成的至少一个层(G、SPL、B)具有小于0.1nm rms HSFR的表面粗糙度。
3.根据根据权利要求2所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述表面粗糙度小于0.04nm rms HSFR。
4.一种包含基底(S)和层布置的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述层布置被设计为使得以在0°和30°之间的入射角入射于所述反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)上的、波长小于250nm的光(32)的强度被反射超过20％，以及所述层布置包含至少一个表面层系(P”’)，其由单独层的至少两个周期(P3)的周期序列构成，其中所述周期(P3)包含由用于高折射率层(H”’)和低折射率层(L”’)的不同材料构成的两个单独层，
其特征在于：
所述层布置包含具有小于0.1nm rms HSFR的表面粗糙度的至少一个层。
5.根据权利要求4所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述表面粗糙度小于0.04nm rms HSFR。
6.根据前述权利要求任一项所述的反射镜(1a；1a′；1b；1b′；1c；1c′)，其中，所述至少一个层对于高于HSFR范围的空间频率具有小于0.1nm rms的表面粗糙度。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的反射镜(1a；1a′；1b；1b′；1c；1c′)，其中，所述至少一个层对于高于HSFR范围的空间频率具有小于0.07nm rms的表面粗糙度。
8.根据前述权利要求1至5中任一项所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)为用于EUV波长的反射镜，其将以相对于反射镜表面的入射点处的法线的、在0°和30°之间的入射角入射在所述反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)上的EUV辐射的强度反射超过20％。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述层布置包含至少一个由以下组的材料形成或为以下组的材料构成的化合物的层：镍、碳、石墨烯、碳化硼、钴、铍、硅、氧化硅。
10.根据权利要求8所述的反射镜(1a；1a’；1b’；1c)，其中，所述层布置包含由单独层的至少两个周期(Pp)的周期序列构成的至少一个表面保护层系(ＳPLS)，其中所述至少一个表面保护层系(ＳPLS)中的周期(Pp)包含由用于高折射率层(Hp)和低折射率层(Lp)的不同材料构成的两个单独层，其中形成所述至少一个表面保护层系(ＳPLS)中的周期(Pp)的两个单独层(Lp、Hp)的材料为镍和硅，或钴和铍。
11.根据权利要求8所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，形成所述周期(P2、P3)的两个单独层(L”、H”、L”’、H”’)的材料为钼和硅、或者钌和硅，以及其中覆盖层系(C)包含由化学惰性材料构成的至少一个层(M)，并且作为所述反射镜的层布置的端层。
12.根据权利要求10或11所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述至少一个表面层系和所述至少一个表面保护层系的单独层由至少一个阻挡层(B)分开，并且构成所述阻挡层(B)的材料选自以下材料组或为由以下材料组构成的化合物：碳化硼、碳、石墨烯、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钼、碳化钼、硼化钼、氮化钌、碳化钌和硼化钌。
13.根据权利要求8所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述层布置包含至少一个表面保护层系(ＳPLS)，该表面保护层系(ＳPLS)由单独层的至少两个周期(Pp)的周期序列构成，其中所述至少一个表面保护层系(ＳPLS)中的周期(Pp)包括两个由用于低折射率层(Lp)和阻挡层(B)的不同材料构成的单独层。
14.根据权利要求13所述的反射镜(1a；1b；1c；1c’)，其中，用于所述至少一个表面保护层系(ＳPLS)的低折射率层(Lp)的材料由镍构成，并且用于所述阻挡层(B)的材料选自以下材料组或为由以下材料组构成的化合物：碳化硼、碳、石墨烯、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化钼、碳化钼、硼化钼、氮化钌、碳化钌和硼化钌。
15.根据权利要求13或14所述的反射镜(1a；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述至少一个表面保护层系(ＳPLS)包括具有小于0.5nm rms HSFR的表面粗糙度的层。
16.根据权利要求13或14所述的反射镜(1a；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述至少一个表面保护层系(ＳPLS)包括具有小于0.2nm rms HSFR的表面粗糙度的层。
17.根据权利要求8所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述基底(S)由金属或合金构成。
18.根据权利要求17所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)，其中，所述基底由硅、或构成。
19.一种用于微光刻的投射物镜，包含根据权利要求1至18中任一项所述的反射镜(1a；1a’；1b；1b’；1c；1c’)。
20.一种用于微光刻的投射曝光设备，包含根据权利要求19所述的投射物镜。
21.一种在光学元件上使用石墨烯(G、SPL、B)的用途，用于将表面粗糙度减少至低于0.1nm rms HSFR，和/或用于保护EUV波长范围内的光学元件不遭受辐射导致的不可逆的体积变化大于1％，和/或作为阻挡层，用于在EUV波长范围中防止所谓的多层反射镜的层之间的相互扩散。
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