CN110737037A - 反射式光学元件 - Google Patents

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Abstract

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)。

Description

反射式光学元件
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。
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G′。经由改变比率G，可以显著地影响并因此有效地优化反射率。“恒定”在此应当认为在制造公差范围内。
保护层系统更优选地具有两个在至少一种材料上不同的子系统。以这种方式，可以用特别灵活的方式优化得到的反射式光学元件的保护功能和反射率。
更优选地，保护层系统包括来自由如下形成的组合的材料：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、钌和钯。在这些材料的情况下，如上所述的性质在从1nm到12nm的波长范围内特别明显。
此外，该问题通过具有如上所描述的反射式光学元件的光学系统以及由具有这样的光学系统或具有如上所描述的反射式光学元件的EUV光刻设备来解决。所提及的光学系统还可以用于陆地或外星光谱学中，并且例如用于对晶片或掩模的检验中。
附图说明
参考优选的工作示例详细阐明本发明。附图示出了：
图1是具有光学系统的EUV光刻设备的实施例的示意图；
图2是具有多层系统的反射式光学元件的第一实施例的示意图；
图3是具有多层系统的反射式光学元件的第二实施例的示意图；
图4是具有多层系统的反射式光学元件的第三实施例的示意图；
图5是具有多层系统的反射式光学元件的第四实施例的示意图；
图6是具有多层系统的反射式光学元件的第五实施例的示意图；
图7是具有多层系统的反射式光学元件的第六实施例的示意图；
图8是具有多层系统的反射式光学元件的第七实施例的示意图；
图9是具有多层系统的反射式光学元件的第八实施例的示意图；
图10是具有多层系统的反射式光学元件的第九实施例的示意图；
图11是镧/硼多层系统上各种保护层系统的作为波长的函数的反射率分布；
图12是镧/硼多层系统上具有不同比率G的各种保护层系统的作为波长的函数的反射率分布；
图13是图12的反射率分布的放大横截面图；
图14是氧化镧/硼多层系统上各种保护层系统的作为波长的函数的反射率分布；
图15是氧化镧/硼多层系统上具有不同比率G的各种保护层系统的作为波长的函数的反射率分布；以及
图16是图15的反射率分布的放大横截面图。
具体实施方式
图1示意性地示出了光刻设备10。基本部件是照明系统14、光掩模17和投射系统20。在真空条件下操作EUV光刻设备10，以便在1nm和12nm之间的波长范围内的辐射在EUV光刻设备10的内部被吸收至最小程度，并且氛围中残余气体的比例最小。
可以使用的优选窄带辐射源12是，例如，基于锡、氙、氪、锂、硅、铽、钆、铝或镁的激光诱导等离子体源，或者是自由电子激光器或同步加速器。在这里所图示的示例中，使用激光诱导的等离子体源。在近似从1nm到12nm的波长范围中的发射的辐射首先由集光器反射镜13聚焦。在此所示的示例中，将辐射源12和集光器反射镜13合并到照明系统14中。在变型中，仅将集光器反射镜13合并到照明系统14中是可能的，或者不将集光器反射镜13或辐射源12合并到照明系统14中是可能的。在图1所示的示例中，照明系统14在越过集光器反射镜13的束路径中具有两个反射镜15、16，光束从集光器反射镜13被指引到其上。反射镜15、16继而将光束引导到具有要成像到晶片21上的结构的光掩模17上。光掩模17同样是用于在1nm和12nm之间的EUV波长范围的反射式光学元件，其根据制造工艺来交换。借助于投射系统20，将从光掩模17反射的光束投射到晶片21上，因此将光掩模17的结构成像到所述晶片上。在所图示的示例中，投射系统20具有两个反射镜18、19。应该指出的是，投射系统20和照明系统14两者可以分别具有正好一个或三个、四个、五个或更多个反射镜。
集光器反射镜13和反射镜15、16、18、19和光掩模17都可以采用工作波长在从1nm到12nm范围内的反射式光学元件的形式，该反射式光学元件具有由在工作波长处含有不同的折射率实部的至少两个交替材料构成的多层系统，以及包括氮化物、氧化物和/或铂金属的保护层系统。特别地，多层系统可以包括来自由钍、铀、钡、其氮化物、其碳化物、其硼化物、碳化镧、氮化镧、硼化镧所形成的组合的第一交替材料，以及来自由碳、硼、硼碳化物所形成的组的第二交替材料，或者镧作为第一交替材料且碳或硼作为第二交替材料。至少一个、优选多于一个，更优选所有反射式光学元件13、15至19具有这样的设计。
类似地，结合图1阐明的内容还适用于除EUV光刻以外的应用，例如掩模或晶片的检查或用于陆地或外星光谱学。
将参考下面的图2至10举例并示意性地阐述所提出的反射式光学元件。反射式光学元件50包括基板51上的多层系统54。典型的基板材料例如是硅、碳化硅、硅渗透的碳化硅、石英玻璃、掺钛石英玻璃和玻璃陶瓷。此外，基板还可以由金属构成，例如由铜、铝、铜合金、铝合金或铜铝合金构成。
多层系统54包括如下材料的交替施加层：在实行光刻曝光的工作波长处具有较高折射率实部的材料(还称为间隔体57)以及在工作波长处具有较低折射率实部的材料(还称为吸收体56)，其中吸收体-间隔体对形成堆叠体55。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。
单独的层56、57的厚度以及由多层系统的邻接层(在此为层56、57)的最小可能重复序列形成的重复堆叠体55的厚度，在整个多层系统54之上可以是恒定的，或者根据要实现的光谱或角度相关的反射轮廓或者要实现的工作波长处的最大反射率随多层系统54的面积或总厚度而变化。当堆叠体在多层系统54的总厚度之上具有恒定的厚度时，它们也可以称为周期。反射轮廓还可以用控制的方式来影响，因为由吸收体56和间隔件57构成的基本结构由更多和更少的吸收性材料来补充，以便增加在相应工作波长处可能的最大反射率。为此，在一些堆叠体中，吸收体和/或间隔体材料可以相互交换，或者堆叠体可以由多于一个吸收体和/或间隔体材料来构造。
此外，在一个或多个或者所有堆叠体55中，还可以在从间隔体层到吸收体层57、56的过渡处和/或在从吸收体层到间隔体层56、57的过渡处提供附加层作为扩散阻挡体。借助扩散阻挡体，即使在较长时间段内或在加热下，也可以提高实际多层系统的反射率。应当指出的是，在此所示的示例中，多层系统54的跟随基板51的第一层是吸收体层56。在未示出的变型中，这还可以是间隔体层57。同样，多层系统54的最远离衬底51的层可以不是如在此所示的示例中的间隔体层57，而是吸收体层56。尤其是对于1nm到12nm之间的范围内的工作波长而言，例如来自由钍、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材料适合作为吸收体材料，并且例如来自由碳、硼、硼碳化物形成的组合的材料适合作为间隔体材料。同样合适的是作为吸收体材料的镧与作为间隔材料的碳或硼结合的材料组合。
根据本发明，在多层系统54上提供保护层系统52。如在下文中所述，保护层系统52可以实行为单层或多层形式并且包括氮化物、氧化物和/或铂金属，以便在最小的反射率损失的情况下提高对氧化污染的抵抗力且延长寿命。在多层实施例中，保护层系统还可以包括不同的子系统。已经发现特别合适的保护层系统52，尤其是那些包括二氧化锆、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、钌和/或钯的保护层系统。在变型中，保护层系统的层材料可以对应于多层系统的层材料，并且主要例如经由堆叠体厚度的差异、和/或一方面保护层系统和另一方面的多层系统中具有工作波长处的最低折射率实部的材料的层厚度的比率来实现保护功能。然而，在下面的示例中，重点在于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的实施例，因为由此可以实现特别好的保护功能。
在图2所示的示例中，保护层系统52是单层形式。更优选地，在此示出的示例中的保护层系统的单层53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。应该指出的是，尤其是对于包括氧化物或由氧化物构成的层53而言，有利地在反射式光学元件50的操作期间不依赖于在反射式光学元件50的表面处形成氧化物，而是代替地在反射式光学元件的制造过程中在氧气氛中控制地施加层53，因为以这种方式可以实现具有较低粗糙度并因此具有由散射的辐射导致的较低反射率损失的层53。类似地，氮化物层或含氮化物层优选地在氮气氛中沉积在多层系统54上。还观察到，甚至在操作相应的反射式光学元件50期间以控制的方式施加的氧化物或氮化物层的表面变得粗糙，或者与例如仅在反射式光学元件表面处操作期间已经形成的氧化物层相比可以受到更小的程度的破坏。
在图3和4所示的示例中，保护层系统52是双层形式。在图3所示的示例中，靠近多层系统54的层56’是在1nm和12nm之间的工作波长处具有不同的折射率的两个交替材料56、57中的一个。在此所示的变型是吸收体材料的层56’。在未示出的其他变型中，这同样可以是间隔体材料的层。在图4所示的示例中，保护层系统52的靠近多层系统54的层58可以是碳层。在未示出的其他变型中，这还可以是硼或碳化硼层。更优选地，较远离多层系统54的层53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。
在图5所示的示例中，保护层系统52是三层形式，其中在此所示的示例中，中间层58具有碳，并且较接近多层系统的层56’具有两个交替材料中的一个，在此所示的示例中为吸收体材料。在此处未示出的其他变型中，中间层还可以是硼或碳化硼层，或者更靠近多层系统的层可以是间隔体材料。更优选地，较远离多层系统54的层53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。
在保护层系统52的双层和三层实施例中，其还可以被称为具有含恰好一个双层或三层的保护层系统52的实施例，保护层系统52的厚度或者双层或三层的厚度可以尤其是在堆叠体厚度始终恒定的情况下基本上对应于多层系统的整个或一半堆叠体厚度，或者还可以与其不同。在此所示的示例中，吸收体层、间隔体层或任何其它层的厚度在各个情况下从双层到双层或从三层到三层基本上是恒定的。在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可以等于或优选地不等于具有最小折射率实部的堆叠体的交替材料的厚度与多层系统的堆叠体的总厚度的对应的比率G′。为了简化制造工艺，双层或三层的材料中的一个可以对应于来自多层系统堆叠体的至少两个交替材料中的一个。
在图6所示的示例中，保护层系统52由两个双层60形成。在未示出的其他变型中，保护层系统52还可以由三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或更多个双层60构成。在此所示的示例中，在各个情况下较接近多层系统54的双层60的层62是碳层。在未示出的其他变型中，这还可以是硼或碳化硼层。更优选地，较远离多层系统54的层61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。
在图7和8所示的示例中，保护层系统52由两个三层63形成。在未示出的其他变型中，保护层系统52还可以由三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个或更多个三层63构成。在图7所示的变型中，中间层65在各个情况下是碳，并且较接近多层系统54的层64在各个情况下是硼，然而在图8所示的变型中，中间层64在各个情况下是硼，并且较接近多层系统54的层65在各个情况下是碳。更优选地，较远离多层系统54的层66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。
在图6所示实施例的变型中，图9示出了反射式光学元件50，其在基板51和多层系统54上具有不是由两个双层60构成而是由五个双层60构成的保护层系统52。在变型中，保护层系统还可以扩展到五个三层。双层或三层提供得越多，越是可以优化反射式光学元件50的反射率(在可比较的保护功能的情况下)，例如通过改变双层或三层厚度、和/或在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。此外，应该指出的是，保护层系统——类似于多层系统——已经可以由具有多于仅两层或三层(即四层、五层、六层或更多层)的堆叠体来构成。
图10示出了一个实施例，其中保护层系统类似于多层系统来构造，已经由两个子系统52’、52”构成。在本示例中，子系统52’、52”由双层60’、60”构成，双层60’、60”优选地区别在于它们在单独的层60’、60”、62’、62”的至少一种材料方面存在不同。替代地或附加地，它们可以例如在双层厚度、和/或具有工作波长处的最小折射率实部的双层的层的厚度与双层的总厚度的比率G的方面存在不同。在变型中，在子系统52’、52”中的至少一个而不是双层60’、60”中，还可以提供具有四个、五个、六个或更多个单独的层的堆叠体或三层。此外，保护层系统还可以具有三个、四个或更多个子系统。在可以具有子系统的保护层系统的情况下，可以经由可用的大量参数(诸如材料和几何设计参数)来优化保护层系统的保护功能和反射式光学元件的反射率二者。
已经更加详细地检查了各种执行方式，其中作为示例提及了如下的那些执行方式。
首先，已经检查了基于以氮化镧作为吸收体材料和硼作为间隔体材料的多层系统的反射式光学元件。在准法线入射的情况下，它们已经针对6.6nm的工作波长来优化，其中它们的理论上最大反射率为80％。在此之上，提供了各种保护层系统。
在具有氮化钛的2nm的上层和氮化镧的下层的双层保护层系统的情况下，可以通过氮化镧层的厚度在约1.9nm和约2.4nm之间来实现约78.5％的反射率。当下层是硼层时，甚至在硼层的厚度在约1.3nm至1.5nm的范围内时可以实现约79.5％的反射率。
在具有氮化锆的2nm的上层和氮化镧的下层的双层保护层系统的情况下，可以通过氮化镧层的厚度在约2.2nm和约2.6nm之间来实现略低于78％的反射率。当下层是硼层时，甚至在硼层的厚度在约1.3nm至1.5nm的范围内时可以实现略低于79.5％的反射率。
此外，还已经检查了三层保护层系统，其具有氮化锆的2nm的最上层并具有(作为中间层的)作为抗氧扩散阻挡体的2nm厚的碳层。在下层为氮化镧的情况下，可以通过氮化镧层的厚度在约0.3nm和约0.6nm之间来实现略低于79％的反射率。当下层是硼层时，同样地在硼层的厚度为约2.4nm至2.6nm的范围内时可以实现略低于79.5％的反射率。
此外，以代表的方式，检查其中保护层系统由两个或更多个双层或三层构成的反射式光学元件。在具体的示例中，提供了由氧化镧和硼的双层构成的保护层系统。氧化镧的复折射率与氮化镧的复折射率非常相似。在此的多层系统包括具有3.35nm的镧-硼周期的镧-硼多层系统，其针对6.68nm处的最大反射率来优化。
总之，已经确立，氧化镧/硼双层的最佳厚度取决于保护层系统中这些双层的数目。如果保护层系统仅具有一个双层，则该双层的厚度对于优化的反射率为3.0nm。如果存在三个双层，则每个双层的优选厚度为3.2nm。对于六个双层，双层厚度优选有些高于3.3nm。超过并大于12个双层，在3.4nm以下可以观察到饱和效应。
在关于双层或三层厚度作为双层或三层数目的函数已经实现优化的情况下可以带来附加的效果的其他优化方法是，例如双层或三层的单独的层的厚度与双层或三层的总厚度的比率，或者在多层系统和保护层系统之间提供附加层以便实现相移。
还已经考虑具有由氧化镧和硼的三个双层构成的保护层系统的反射式光学元件，其中周期对应于镧和硼的多层系统的3.35nm的周期。在由在真空侧上最后有硼层的三个双层构成的保护层系统的情况下以及在由在真空侧上最后有氧化镧层的三个双层构成的保护层系统的情况下，在6.68nm的工作波长和准法线入射下实现约80％的反射率。
为了比较，还考虑了具有单层保护层系统的对应的反射式光学元件。在由氧化镧层构成的保护层系统的厚度与由三个双层构成的两个保护层系统的厚度相同的情况下，实现了略低于74％的反射率。如果保护氧化镧层的厚度减小到4.02nm的厚度，其对应于如在由三个双层构成的保护层系统中的三个氧化镧层的厚度，仍然实现了有些高于78％的反射率。
此外，检查了具有由镧-硼对的200个堆叠体构成的多层系统的反射式光学元件的反射率。在准法线入射的情况下，多层系统已经针对6.65nm的工作波长来优化，并且镧-硼堆叠体的厚度为约3.33nm，以及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′为0.35。
图11是在各种保护层系统的准法线入射的情况下，作为波长WL的函数的以百分比为单位的反射率R的分布图，以及为了比较，在没有保护层系统(实线)的情况下的分布图。首先，检查了钯的两个单层保护层系统，其中一个的厚度为四分之三波长，即约5nm(虚线，3QWOT Pd)，而且另一个厚度为四分之十波长，即约16.65nm(加粗的点划线，10QWOT Pd)。与没有保护层系统的反射式光学元件相比，可以通过保护钯层来延长寿命。但是对于约5nm的钯厚度，最大反射率从约80％下降到约72％，对于约16.65nm的钯厚度，最大反射率下降到仅约62％。为了与相当的寿命一起提高反射率，还检查了相应地由三个(虚线，3P Pd-B QW)和十个(细的点划线，10P Pd-B QW)钯-硼双层构成的保护层系统，该钯-硼双层的厚度为约1.66nm并且钯层厚度与双层总厚度的比率G为0.5。由十个双层构成的保护层系统实现了与约5nm厚的单个钯层的反射率对应的反射率。由三个双层构成的保护层系统实现了约77％的最大反射率。
对于由十个双层制成的保护层系统，随后尝试通过改变比率G来优化反射率。在具有不同比率G的对应的保护层系统的准法线入射的情况下，图12和图13中绘制了作为以nm为单位的波长WL的函数的以百分比为单位的反射率R的分布，其中图13示出了图12中对于从6.63nm到6.68nm的波长WL的细节图。检查了具有比率G为0.15(短划线)、0.20(稀疏虚线)、0.25(稀疏点划线)、0.3(双点短划线)、0.35(实线)、0.4(密的虚线)、0.45(细且非常密的虚线)和0.5(密的点划线)的保护层系统。在比率G为0.3的情况下实现最大反射率。
此外，对于具有这些镧-硼多层系统的反射式光学元件，还检查了由氧化镧或氧化镧双层构成的可比较的保护层系统。
图14是在各种保护层系统的准法线入射的情况下，作为波长WL的函数的以百分比为单位的反射率R的分布图，以及为了比较，在没有保护层系统(实线，0P)的情况下的分布图。首先，检查了氧化镧的两个单层保护层系统，其中一个的厚度为四分之三波长，即约5nm(短划线，3QWOT La2O3)，另一个的厚度为波长的四分之十，即约16.65nm(密的点划线，10QWOT La2O3)。通过与没有保护层系统的反射式光学元件相比较，可以通过保护氧化镧层来延长寿命。但是对于约5nm的氧化镧厚度，最大反射率从约80％下降到约75％，对于约16.65nm的氧化镧厚度，最大反射率下降到略低于70％。为了与相当的寿命一起提高反射率，还检查了相应地由三个(虚线，3P La2O3-B QW)和十个(稀疏点划线，10P La2O3-B QW)氧化镧-硼双层构成的保护层系统，该氧化镧-硼双层的厚度为约1.66nm，并且氧化镧层的厚度与双层总厚度的比率G为0.5。在由三个双层构成的保护层系统的情况下和在由十个双层构成的保护层系统的情况下，在此之上实现了对于5nm厚的氧化镧层的最大反射率，即十个双层的反射率为约78％和三个双层的反射率为约79％。
对于由10个双层制成的保护层系统，随后尝试通过改变比率G来优化反射率。在具有不同比率G的对应的保护层系统的准法线入射的情况下，图15和图16中绘制了作为以nm为单位的波长WL的函数的以百分比为单位的反射率R，其中图16示出了图15中对于从6.63nm到6.68nm的波长WL的细节图。检查了具有比率G为0.3(实线)、0.35(短划线)、0.4(稀疏虚线)、0.45(点划线)和0.5(密的虚线)的保护层系统。在比率G为0.4的情况下实现最大反射率。
借助于复杂结构的保护层系统，关于在反射式光学元件处反射时形成的电磁波的定位，可以特别有效地进行所选层材料的层厚度的优化。出于该目的，更加强烈的吸收层应各自处于相对低场强度的区域中。对于单层配置的保护层系统，例如，对于这种非常有效的反射率优化方式，可以仅使用层厚度多达多层系统的周期的一半就起作用。
多层保护层系统的特定优点为还特别良好地防止氧化污染。如果假设氧原子在恒定温度下的扩散时间与氧原子的扩散长度的平方成比例，则在保护层系统中提供五个双层或三层可以延长扩散时间，就多层系统而言与仅一个双层或三层相比延长了多达五十倍。
应该指出的是，对于在这些配置的范围内可能的其他材料组合而言，发现了对于多层系统以及对于保护层系统二者而言可比较的结果。更特别地，通过适当选择材料并优化层厚度，可以将由于保护层系统而引起的反射率损失显著地保持在2％以下。虽然已经针对6.6nm的工作波长考虑了示例，但是发现结果适用于1nm和12nm之间的范围内(尤其从2.3nm到4.4nm范围内)的所有波长，其中水对软x辐射是透明的并且其中可以优先地在生物样品上进行x射线光谱学。

Claims (17)

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。
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个。
9.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，所述保护层系统由两个或多个双层形成。
10.根据权利要求9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双层的层在各个情况下具有碳、硼或碳化硼。
11.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，所述保护层系统由两个或更多个三层形成。
12.根据权利要求11所述的反射式光学元件，其特征在于，中间层在各个情况下具有碳，并且较接近所述多层系统的层在各个情况下具有硼，或者所述中间层在各个情况下具有硼，并且较靠近所述多层系统的层在各个情况下具有碳。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的反射式光学元件，其中所述多层系统中的所述交替材料的重复序列形成堆叠体，并且其中具有最小折射率实部的堆叠体的交替材料的厚度与所述堆叠体的总厚度的比率G′是恒定的，其特征在于，在所述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所述双层或三层的总厚度的比率G不等于所述比率G′。
14.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，所述保护层系统包括在至少一个材料上不同的两个子系统。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的反射式光学元件，其特征在于，所述保护层系统包括来自由如下形成的组合的材料：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、钌和钯。
16.一种光学系统，具有如权利要求1至15的反射式光学元件。
17.一种EUV光刻设备，具有如权利要求1至15的反射式光学元件或具有如权利要求16的光学系统。
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