CN113167942B - 用于反射vuv辐射的光学元件和光学布置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于反射VUV波长范围内的辐射的光学元件(4)，包括：基板(41)；和反射涂层(42)，该反射涂层被施加到该基板(41)并且具有至少一个铝层(43)。将用于分解分子氢(Ha)的至少一个氢催化层(45)施加到铝层(43)上。本发明还涉及一种用于VUV波长范围的光学布置，包括：内部，在内部布置有至少一个光学元件；以及至少一个进气口，用于向内部供应气体。在本发明的一方面，如上所述地设计光学元件(4)，并且进气口用于向内部供应氢气。在本发明的另一方面，光学布置包括等离子体产生装置，该等离子体产生装置用于通过进气口将等离子体气体供应到内部，以在光学元件的光学表面的至少部分上产生大气压等离子体。

Description

用于反射VUV辐射的光学元件和光学布置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月7日提交的德国专利申请DE102018221191.4的优先权，其全部公开通过引用并入本申请内容。

技术领域

本发明涉及一种用于反射VUV波长范围内的辐射的光学元件，其包括：基板；和反射涂层，该反射涂层被施加到基板并具有至少一个铝层。本发明还涉及一种用于VUV波长范围的光学布置，特别是涉及一种晶片检查系统或VUV光刻设备，其具有其中布置至少一个光学元件的内部以及用于向该内部供应气体的至少一个进气口。

背景技术

特别是在大约在100nm和200nm之间的短波紫外线波长范围(也称为真空紫外线波长范围(VUV波长范围))内，不仅使用透射光学元件，而且还经常使用反射光学元件。用于VUV波长范围内辐射的光学布置可用于例如对晶片或掩模进行光学检查或生产半导体部件。

用于反射VUV辐射的光学元件通常具有反射涂层，在特定应用中(例如在检查晶片时)，该反射涂层应在VUV波长范围内的大光谱范围内具有高反射率。由于铝在VUV波长范围内具有高的反射率(约为0.9％或90％)，如果这种反射涂层具有一个或可能更多的铝层作为(多个)基底层，则该反射涂层已被证明是有利的。

当使用VUV波长范围内的铝层时，通常会存在以下问题，铝层一经与周围空气或与反射光学元件周围的大气接触，其几乎立即形成天然氧化铝(Al₂O₃)层，该天然氧化铝层的层厚度约为2-3nm。该Al₂O₃层在VUV波长范围内吸收很强，以至于在没有采取进一步的措施来保护其免受氧化的情况下，铝层作为在VUV波长范围内使用的反射层没有吸引力。

例如，从S.Wilbrandt等人在2014年2月的Applied Optics的第53卷第4期的文章“用于VUV的保护和增强的铝镜(Protected and enhanced aluminummirrors for theVUV)”可知，为了保护铝层不被氧化，将金属氟化物形式(例如MgF₂形式、AlF₃形式或LiF形式或由这些材料制成的三层保护涂层的形式)的保护层或保护涂层施加到铝层上。

然而，已经观察到，在光刻中以及尤其是在检查掩模和晶片时，可能发生高辐射强度，反射光学元件仅在几个小时或几天内就会发生严重退化，这伴随着高反射率损失。即使是上述实际上对环境表现出很好的保护效果的由金属氟化物制成的保护层，在辐射的情况下也不能抑制铝层的氧化。在防止氧化的光学元件环境中的减少的氧气或水含量的情况下，还观察到反射率的显著降低。

在用于VUV波长范围的光学布置的情况下，因为不能完全抑制光学元件环境中的有害气体成分，通常存在光学表面被污染的附加问题。这些有害气体成分可能沉积在光学表面上，并在辐射期间被“烧入”光学表面。这个问题不仅存在于反射光学元件的光学表面，而且存在于透射光学元件的光学表面。

发明内容

本发明的目的是提供用于反射在VUV波长范围内的辐射的光学元件和用于VUV波长范围的光学布置，其使用寿命可以延长。

发明主题

该目的通过在引言部分中提到的类型的光学元件来实现，其中将用于分解(分子)氢的至少一个氢催化层施加到铝层。

发明人已经认识到特定的材料引起催化氢分裂或分子氢的分解。如果将可能是化合物形式的分子氢添加到光学元件环境，则特别是在高辐照度水平下其在氢催化层的材料处分裂并形成活性氢。活性氢应理解为是指处于激发电子态的氢自由基，氢离子和/或氢。即使在高辐射强度下，该活性氢通常也可以防止或至少显著减慢铝层的氧化。

在一个实施方案中，在氢催化层的材料的情况下，材料选自包括Ru、Pt、Pd、Ni、Rh的组。对于这些材料，特别是Ru和Pt，已经表明可通过向环境(例如在残余气体气氛中)添加氢来实际上完全防止这些材料氧化。从EUV波长范围内的光刻可知，在真空环境中形成的氧化钌可通过随后添加氢来还原成钌，即氧化反应可逆。

在有利的实施例中，氢催化层的层厚度在0.1nm至3.0nm之间，优选在0.1nm至1.0nm之间。上述指定的氢催化材料通常在VUV波长范围内的反射率太低或吸收率太高，以至于无法施加任何大的层厚度。例如，VUV波长范围内的Ru具有远低于0.6的反射率。相应地，厚度仅为3nm的钌层将光学元件的反射率降低了总计约0.2，这通常不再被接受。

在另一个实施方案中，氢催化层没有完全覆盖铝层。如果层厚度下降至特定值以下，则通常无法再以完全封闭的形式施加层。例如，对于Ru作为层材料，层厚度约为1.0nm或更小时就是这种情况。如果厚度下降到该(材料相关的)值以下，则尽管施加了氢催化层，但是铝层的部分表面仍然暴露，并且天然氧化铝可能形成在上述部分上。然而，即使没有完全封闭的氢催化层也可以降低辐照期间的氧化速率，因为在被覆盖的铝层的(多个)部分区域中不能形成天然氧化铝层。另外，在视情况而定的情况下，如果将氢添加到光学元件环境中，则由于氢催化层的材料的催化作用，即使在铝层的暴露表面区域也不会发生氧化。

在发展例中，氢催化层以10％至90％之间、优选地30％至70％之间的覆盖度覆盖铝层。该覆盖度应理解为是指氢催化层的表面相对于铝层的整个表面(背对基板)的比例。通常，在这种情况下，以氢催化层在铝层上的岛状的，间隔开的材料积聚的形式进行氢催化层的覆盖。这是有利的，因为与封闭的氢催化层相比，在铝层和氢催化层之间不会积聚(分子)氢并导致气泡的形成，否则会导致氢催化层的完全或部分剥离。为了防止由于氢的作用而导致气泡的形成或光学元件的涂层的退化，从DE102017222690A1可知，涂层的顶层包含氢解吸材料，以便将顶层表面上吸附的氢原子转化为分子氢，以使其从表面解吸。

在另一个实施方案中，反射涂层包括施加到铝层和氢催化层上的保护层。如果出于反射的原因，氢催化层被施加太薄而不能完全覆盖铝层，则铝层的部分表面会暴露。如果在铝层的暴露的表面区域上形成天然氧化物层，则由于铝与氧的相对较高的反应焓，该反应通常不再可以通过添加氢来逆转。这也适用于在氢催化层上形成的活性氢，即使它具有比分子氢大得多的反应性。但是，如果尚未发生氧化反应，则情况将有所不同：氧或氢氧化物分子在反应之前甚至更松散地结合在表面上，因此更容易被氢自由基还原，即在这种情况下铝的氧化速率被降低。

因此在保护层的帮助下，至少在未被氢催化层覆盖的(多个)表面区域中保护铝层免于氧化通常是有利的，直到光学元件环境中存在足够量的氢以防止氧化。例如，如果在光学布置中提供合适的含氢环境，则当光学元件在光学布置中操作时就是这种情况。

保护层优选形成封闭层。如上所述，保护层必须至少覆盖铝层的(多个)暴露表面区域。这通常通过将封闭的保护层施加到铝层和部分覆盖后者的氢催化层来实现。应当理解，替代地，保护层可以仅施加在铝层的暴露表面区域中。但是，由于氢催化层的厚度小，所以这种过程通常是不可行的。

保护层优选地由透明的(特别是氟化物)材料(例如金属氟化物)形成，例如由AlF₃制成。在这种情况下，保护层通常是不可逆的，即永久地施加到氢催化层。

在一个实施例中，保护层由可通过用所述VUV波长范围内的辐射辐照和/或通过与氢气(H₂)接触而剥离的材料形成。在该实施例中，可逆地施加保护层，即，当光学元件在光学布置中运行时，可以容易地移除保护层，因为无论如何都会在那里引入氢以保护铝层在辐照期间不被氧化，或者因为反射涂层和保护层无论如何都会暴露在VUV波长范围内的辐射中。为了能够剥离保护层，保护层通常是反射涂层的顶层。

可剥离的保护层通常在光学元件生产期间或之后在其暴露于空气环境之前被施加。为了将光学元件传输到其中使用该光学元件的光学布置中，由于有保护层，因此无需在惰性气体/氮气或可能在真空中的光学元件的复杂处理和传输概念。如果要维修光学布置，在此期间光学元件将暴露于环境空气中，以至于没有足够量的氢气来防止铝层氧化，则在必要时可以例如通过将合适的物质添加到光学元件环境中重新施加保护层，所述环境可能是例如真空环境或使用冲洗气体冲洗的环境。

在发展例中，保护层由碳或由至少一种碳氢化合物形成。如上所述，如果保护层可以容易地剥离和重新施加，则是有利的。例如，当光学布置运行时，在薄保护层包含碳或碳氢化合物并被还原为气态碳化合物的情况下就是这种情况。通过将碳或碳氢化合物添加到光学布置中的反射光学元件环境中，可以将保护层(再次)沉积在氢催化层上。形成保护层的碳氢化合物可以是例如挥发性烷烃或烯烃，其然后粘附到表面并形成聚合物层。

本发明的第二方面涉及在引言部分中提到的类型的光学布置，尤其涉及晶片检查系统或VUV光刻设备，如上所述在该光学布置中设计光学元件并且在该光学布置中设计或配置用于向内部供应(分子)氢的进气口。该内部可经由进气口用冲洗气体冲洗，附加地向该进气口注入氢气，但在其中布置光学元件的内部中也可能存在真空环境，用氢气经由进气口附加供应该真空环境。为了向内部供应氢气，进气口通常具有气体储藏器，该气体储藏器用于存储分子氢。

为了在氢催化层上形成活性氢并以这种方式保护铝层不被氧化，将足够量的分子氢供应给其中布置光学元件的内部。应当理解，还应该尝试使光学元件环境(即，在周围的冲洗气体或真空中)中的氧化剂(诸如氧气或水)的量保持尽可能低。由于这些措施的总和，通常可以将铝层的铝的氧化速率降低到在足够长的辐照时间内确保光学元件的高反射率的程度，结果是尽可能少地替换光学元件，或者尽可能少地更新反射涂层。

本发明的另一方面涉及在引言部分中提到的类型的光学布置，其可以但不必根据本发明的第二方面来设计。该光学布置具有等离子体产生装置，该等离子体产生装置用于经由进气口将等离子体气体供应到内部，以在光学元件的光学表面的至少一个部分区域中产生大气压等离子体。

光学元件可以是用于VUV波长范围内的辐射的反射光学元件，在其上形成光学表面的反射涂层。光学元件可以替代地是透射光学元件，其中VUV波长范围内的辐射穿过光学表面。在两种情况下，光学表面至少部分地布置在光学布置的射束路径中。

如上所述，在用于VUV波长范围内的辐射的光学布置中使用的反射和透射光学元件的问题在于，随着时间的流逝，它们会受到环境中存在的气体成分的污染，这些气体成分沉积在所述光学元件的光学表面上。为了清洁光学表面，在本发明的这一方面提出了借助于大气压等离子体来移除(多个)光学表面上不想要的沉积物。与在真空条件下产生的等离子体相比，除其他外，使用大气压等离子体，即在大于100mbar，优选地大约为1bar的压力下的等离子体已被证明是有利的，因为光学布置可以在冲洗气体气氛中操作并且不必配备真空泵。在这种情况下，压缩空气或其他类型的冲洗气体(例如氮气和/或稀有气体(例如氩气))可以用作等离子体气体或等离子体气体的主要成分。可以任选地将反应性气体或反应性物质(例如氢，氧或水)添加到等离子体气体以增加等离子体的清洁效果。

在一个实施例中，等离子体产生装置被设计用于在光学元件的光学表面上产生氢等离子体。在该实施例中，可以将氢添加到等离子体气体，该等离子体气体经由进气口被供应到内部。可替代地，可以经由两个或更多个分开的进气口将等离子体气体和氢气供应到内部。在光学表面环境中形成氢等离子体至关重要。

特别地，氢等离子体可以有利地用于清洁反射光学元件的铝层，该铝层的表面被暴露，使得氢等离子体与铝层的表面接触。通过等离子体的激发氢离子可以将上面进一步描述的天然Al₂O₃层完全地或部分地还原为铝，其结果是反射光学元件的反射率增加并且光学布置的传输率增加。

如上所述，由于铝与氧的反应焓高，仅通过供应氢或在氢催化层上活化的氢不可能将氧化铝还原为铝。然而，当借助于氢等离子体进行清洁时，这样的还原反应是可能的，并且因此可以省去上面进一步描述的用于分解分子氢的氢催化层。如果氢等离子体不是连续产生而是不时(例如以预定的时间间隔、在光学布置的操作中断期间)产生，或者如果光学元件的反射率显著降低，则用以上进一步描述的氢催化层产生氢等离子体的组合是有利的。

可以以不同的方式将等离子体气体，更准确地说是等离子体形成期间产生的等离子体气体离子提供给光学表面。

在一个实施例中，进气口被设计为等离子体喷嘴，该等离子体喷嘴用于将等离子体气体供应到光学表面的至少部分区域。在这种情况下，进气口可以具有至少一个出射开口，该出射开口被设计用于将等离子体气体的等离子体气体流导向到光学表面上或光学表面的至少一个部分区域上。在这种情况下，进气口是等离子体喷嘴，该等离子体喷嘴的出气口导向或可导向光学表面上，前提是等离子体喷嘴或其出射开口可以相对于光学表面移动(例如倾斜和/或移位)。在等离子体喷嘴的情况下，例如无油压缩空气形式的等离子体气体或例如氮气或另一种惰性气体的冲洗气体形式的等离子体气体通常流过放电段，该等离子体气体在此处被激发并转化为等离子体状态。可以添加例如氢气或其他活性气体的等离子体气体以等离子体状态出现从等离子体喷嘴进入内部。在DE10145131A1中描述了一种能够产生活性气体射流的等离子喷嘴的示例，该活性气体射流一旦从等离子体喷嘴出现就应该是电中性的，通过引用将DE10145131A1整体作为本申请的一部分。

替代地或附加地，等离子体产生装置可以具有至少一个电极，该至少一个电极与光学表面间隔开，以在光学表面的至少一个部分区域中产生大气压等离子体。借助于(多个)电极，可以在内部的期望位置处以有针对性的方式产生等离子体。在这种情况下，例如，反射涂层的铝层或另一金属层可以用作对电极或为等离子体电极提供接地电位。(多个)电极例如可以是锥形的，以便在电极尖端的区域中使等离子体气体电离或在其中产生一直延伸到光学表面的部分区域的等离子体。

在另一实施例中，等离子体产生装置被设计用于在光学表面上产生位置相关可变的大气压等离子体。已证明有利的是，光学表面的部分区域仅在先前被污染或氧化的程度下暴露于等离子体。这可以通过(多个)等离子体喷嘴和/或(多个)电极的适当布置来实现。例如，电极和/或等离子体喷嘴可以以环形的形式布置在光学元件周围，使得每个电极或等离子体喷嘴在每种情况下都被分配给光学表面的部分区域。由于各个等离子体喷嘴或电极的有针对性的激活，可以根据位置改变光学表面上的大气压等离子体。特别地，也可以单独地设置其中激活相应等离子体喷嘴或相应电极以进行清洁操作或还原反应的时间段，具体地取决于光学表面的相应部分区域的污染或氧化程度。

为了确定相应部分区域的污染或氧化程度，光学布置可以具有(例如以照相机等的形式的)检查装置。在操作中断期间产生等离子体的情况下，可以在操作中断期间将照相机或其他合适的检查装置引入内部，以获得与光学表面的氧化或污染有关的位置相关的信息。

在上面进一步描述的示例中，假定(多个)等离子体喷嘴或(多个)电极布置在光学布置的射束路径的外部。但是，也可以将(多个)等离子体喷嘴或(多个)电极引入光学布置的射束路径中，并借助合适的致动器再次将其移除。如果仅在光学布置的操作中断期间产生大气压等离子体，则这将特别有用。

以上进一步描述的大气压等离子体的清洁操作或还原效果可以增加光学元件的反射率，即，无需将其从光学布置移除。以这种方式，可以防止需要从光学布置中频繁地移除相应光学元件并将其更换为结构上相同的新光学元件或者在移除之后移除反射涂层并重新施加的需求。

参考示出对本发明必要的细节的附图，本发明的其他特征和优点从本发明的示例性实施例的以下描述和从权利要求书中是显而易见的。在本发明的一种变型中，各个特征可以各自单独或以任意组合的多个来实现。

附图说明

在示意图中示出了示例性实施例，并且在以下描述中进行解释。具体为：

图1示出了用于VUV波长范围的VUV光刻设备形式的光学布置的示意图，

图2示出了晶片检查系统形式的光学布置的示意图，

图3示出了未氧化的铝层和被辐射氧化的铝层的波长相关的反射率的示意图，

图4a、图4b示出了具有反射涂层的光学元件的示意图，该反射涂层具有铝层和施加到该铝层上的氢催化层。

图5a、图5b示出了具有六个等离子体喷嘴的等离子体产生装置，该六个等离子体喷嘴用于在反射光学元件的光学表面上产生大气压等离子体，

图6a、图6b示出了具有六个电极的等离子体产生装置，该六个电极用于在反射光学元件的光学表面上产生大气压等离子体。

在附图的以下描述中，相同的附图标记用于相同或功能相同的部件部分。

具体实施方式

图1示意性地示出了VUV光刻设备形式的光学布置1，特别是用于在100nm至200nm或190nm之间的范围内的波长。VUV光刻设备1具有作为基本部件的照明系统12和投射系统14形式的两个光学系统。VUV光刻设备1具有用于进行曝光过程的辐射源10，例如该辐射源10可以是准分子激光器，该准分子激光器11发射VUV波长范围内(例如193nm、157nm或126nm)的波长处的辐射11并且可以是VUV光刻设备1的组成部分。

由辐射源10发射的辐射11借助于照明系统12来调节，从而可以完全照明掩模13(也称为掩模母版)。图1中所示的示例中，照明系统12具有透射和反射光学元件。例如，在图1中以代表性方式示出了聚焦辐射11的透射光学元件120和偏转辐射11的反射光学元件121。以已知的方式，可以以任何期望的，甚至更复杂的方式在照明系统12中将各种各样的透射、反射或其他光学元件彼此组合。

掩模13在其表面上具有结构，该结构借助于投射系统14转印到要曝光的元件15，例如晶片，作为半导体部件生产的部分。在所示的示例中，掩模13被实施为透射光学元件。在替代的实施例中，掩模13也可以实施为反射光学元件。在所示的示例中，投射系统14具有至少一个透射光学元件。在所示的示例中，以代表性的方式示出了两个透射光学元件140、141，其用于例如将掩模13上的结构减小到晶片15曝光所需的尺寸。在投射系统14中，尤其也可以提供反射光学元件并且任何光学元件可以以任何已知方式彼此组合。还应该指出的是，不具有透射光学元件的光学布置也可以用于VUV光刻。

图2示意性地示出了晶片检查系统2形式的光学布置的示例性实施例。下面给出的解释也类似地适用于检查掩模的检查系统。

晶片检查系统2具有辐射源20，其辐射21通过光学系统22被导向晶片25处。为此，辐射21从凹面反射镜220反射到晶片25上。在掩模检查系统2的情况下，可以布置要检测的掩模而不是晶片25。被晶片25反射、衍射和/或折射的辐射通过另外的凹面反射镜221被导向检测器23处以进行进一步评估，该凹面反射镜同样与光学系统22相关联。举例来说，辐射源20可以恰好是一个辐射源或多个单独的辐射源的组合，以提供实质上连续的辐射光谱。在修改中，也可以使用一个或多个窄带辐射源20。优选地，由辐射源20产生的辐射21的波长或波长带位于在100nm至200nm之间的范围内，特别优选地在110nm至190nm之间的范围内。

在诸如来自图1的VUV光刻设备1或来自图2的晶片或掩模检查系统2的光学装置的操作期间，各个反射光学元件121、220、221的反射光学表面121a、221a、222a可能发生氧化。反射光学元件121、220、221可具有用于反射VUV辐射11的金属反射镜层，其中铝层已被证明本身是在宽波长范围内(例如在100nm至200nm之间)具有高反射率的金属反射镜层。

例如，将这种铝层的反射率R在图3中绘制为波长λ的函数，波长范围在大约120nm和大约280nm之间，即几乎涵盖了在大约100纳米和200纳米之间的整个VUV波长范围的一个波长范围内。在这种情况下，图3中的虚线所示的曲线对应于未氧化铝层的反射率R，其在所示的整个波长范围内大于0.9。

图3中的实线所示的曲线显示了通过用VUV波长范围内的辐射11、21辐照而氧化的铝层的反射率R。可以清楚地看到，此处相关的小于约200nm的波长λ的反射率R显著降低，特别是在波长小于约140nm处的值小于约0.1。使用图3中所示的反射率R的曲线，很明显，如果将铝层用于VUV波长范围内的辐射11的反射，则应避免用作金属反射镜层的铝层氧化。

图4a、图4b示出了光学元件4，该光学元件被实施为反射VUV波长范围内的辐射11并且可以形成例如图1或图2的反射光学元件121、220、221之一。图4a、图4b中所示的光学元件4是具有基板41的反射镜，在所示的示例中，该基板可以是石英(玻璃)，特别是掺杂钛的石英玻璃，陶瓷、或玻璃陶瓷。反射涂层42被施加到基板41上，所述反射涂层具有连续的用作金属反射镜层的铝层43。铝层43可以直接被施加到基板41。在图4a、图4b中所示的示例中，以粘合促进层44形式的功能层被施加在铝层43和基板41之间。粘合促进层44的材料可以选自大量材料，其中应注意对基板41和对铝层43都有足够的粘合力。其他功能层(例如平滑层和/或抛光层)也可以设置在铝层43和基板41之间。

在图4a、图4b中所示的示例中，将氢催化层45施加到铝层43，该氢催化层45用于在活性氢或氢自由基中分解分子氢H₂。氢催化层45的材料可以是例如Ru、Pt、Pd、Ni或Rh。

上述材料对于VUV波长范围内的辐射11具有相对较低的反射率。因此，如果氢催化层45的厚度D(图4a、图4b中所示的示例中的厚度D小于1.0nm)尽可能薄，则是有利的。具有如此小的厚度D的氢催化层45不能完全覆盖地施加到铝层43，即以封闭层的形式；相反，如图4a、图4b中所示，在铝层43上形成岛状的、间隔开的材料积聚的氢催化层45。

氢催化层45对铝层43的覆盖度(在大约10％和大约90％之间，优选地在30％和70％之间)允许实现具有小厚度D的氢催化层45，从而光学元件5的反射率R不会受到太多损害，并且另外使得氢催化层45的足够分解作用成为可能，以防止铝层43在用VUV辐射11、21辐照期间氧化。

氢催化层45的保护作用的前提是分子氢H₂在反射光学元件4的环境中可用。图1中所示的VUV光刻设备1中的分子氢H₂经由形成在照明系统12的外壳122中的进气口123供应到外壳122的内部122a，在外壳122中布置有反射光学元件121。为此，进气口123具有气体储藏器(未示出)，该气体储藏器包含分子氢H₂。如果在反射光学元件121的环境中存在足量的分子氢H₂，它可以在氢催化层45处转化为活性氢，从而保护铝层43不被氧化。

当将反射光学元件121安装在照明系统12的外壳122的内部122a中时，反射光学元件121通常暴露于环境空气中，这可能导致氢催化层45或铝层43不可逆地氧化。因此，将保护层46施加到氢催化层45是有益的，如图4b中的示例所示。保护层46应形成封闭层，其覆盖铝层43和氢催化层45。该保护层46可以永久地施加到氢催化层45。在这种情况下，保护层46的材料应是为铝层43提供良好保护效果的透明材料。在这种情况下，保护层46的材料可以是例如氟化物材料(例如(例如AlF₃形式的)金属氟化物)。

或者，可以将保护层46可逆地施加到氢催化层45和铝层43。在这种情况下，可以在反射光学元件121已经被引入到照明系统122中之后再次移除保护层46。为此，当用VUV波长范围内的辐射11辐照材料和/或当材料与(分子)氢H₂接触时将变得剥离的材料用于保护层46。保护层46的可由于辐射而变得剥离的材料可以是碳或至少一种碳氢化合物，例如聚对二甲苯。

铝层43、施加到铝层43的氢催化层45和可能施加到后者的保护层46优选地通过原子层沉积来沉积。原子层沉积允许沉积特别薄且光滑的层并且以这种方式减少由于吸收和散射引起的反射率损失。除原子层沉积外，其他涂覆工艺也适用，例如磁控溅射、离子辅助沉积、等离子体增强沉积、热蒸发等。

图2中所示的晶片检查系统2的反射光学元件220、221也可以结合图4a、图4b所描述的方式来设计。晶片检查系统2的光学系统22具有外壳24，在外壳24的内部24a中布置有两个反射光学元件220、221。在外壳24处形成进气口26，分子氢H₂可经由该进气口26供应到外壳24的内部24a。

图5a、图5b示出了反射光学元件5，其设计用于反射VUV波长范围内的辐射11、21并且可以形成例如图1或图2的反射光学元件121、220、221之一。图5a、图5b的反射光学元件5被设计成基本上类似于图4a、图4b中所示的反射光学元件4，但没有氢催化层45并且也没有保护层46，即铝层43直接暴露于环境，其顶部形成反射光学表面5a。

为了保护反射光学元件5的铝层43不被氧化，其中布置有图5a、图5b的反射光学元件5的各个光学布置1、2在反射光学元件5的反射光学表面5a上具有用于产生大气压等离子体51的等离子体产生装置50。为此，等离子体产生装置50具有等离子体喷嘴52a-f形式的六个进气口，它们围绕光学表面5a(其在俯视图中是圆形的)在圆周方向上均匀分布地布置，具体地在VUV辐射11、21的射束路径53(在图5b中以虚线示出)的外部。

等离子喷嘴52a-f被设计用于向光学表面5a供应相应等离子体气体流形式的等离子体气体54a-f。在图5a、图5b中所示的示例中，各自的等离子体气体流54a-f在每种情况下被供应到光学表面5a的六个部分区域55a-f之一，其形成光学表面5a的圆形扇区，光学表面5a在俯视图中是圆形的。如在图5b中可以看出，其示出了穿过反射光学元件5的横向截面，各自的等离子体喷嘴52a-f以及因此等离子体气体流54a-f被倾斜地引导到光学表面5a上。

在所示的例子中，等离子体产生装置50被设计用于产生氢等离子体51。为此，从等离子体喷嘴52a-f出来的等离子体气体流54a-f除了例如氮气，稀有气体或所述气体的混合物形式的冲洗气体之外，还具有相对低比例的氢。通过将(分子)氢H₂添加到等离子体气体流54a-f中，大气压等离子体51的清洁效果增强，并且在照射期间在光学表面5a上形成的氧化铝薄层再次被还原为铝。

如以上结合图3所解释的，反射光学元件5的反射率R可以以此方式显著增加。由于使用等离子体喷嘴54a-f，可以省去图1和图2中所示的用于向各自内部122a、24a供应分子氢H₂的进气口123、26，等离子体喷嘴54a-f通常布置在反射光学元件5也位于其中的相应内部122a、24a中。

图6a、图6b示出了等离子体产生装置60，其用于在光学元件6的光学表面6a上产生大气压等离子体61，该光学元件6被设计用于反射VUV波长范围内的辐射11、21并且可以形成例如图1或图2的反射光学元件121、220、221之一。图6a、图6b的等离子体产生装置60与图5a、图5b中所示的等离子体产生装置50的不同之处在于它具有六个尖头电极62a-f，该六个尖头电极62a-f用于在反射光学元件6的光学表面6a上产生大气压等离子体61。六个电极62a-f布置在其中使用光学元件6的光学布置1、2的射束路径63的外部。

等离子体产生装置60在电极62a-f和铝层43的光学表面6a之间产生电位差，该电位差保持在限定的电位并在所示的示例中连接到接地电位，因此延伸到光学表面6a的大气压等离子体61在各自的电极62a-f和光学表面6a之间形成。在图6a、图6b中所示的等离子体产生装置60中，各自的电极62a-f在每种情况下被分配到形成圆形扇区的光学表面6a的部分区域65a-f。在该示例中，等离子气体64经由图1或图2的各自进气口123、26进入相关联的内部122a、24a中、被供应到光学表面6a的环境中。此处，如图1和图2中所示，分子氢H₂可以经由进气口123、26另外被供应到内部122a、24a，但通常以小的混合物的形式将分子氢H₂添加到等离子体气体64。

在图5a、图5b中所示的等离子体产生装置50中和在图6a、图6b中所示的等离子体产生装置60中，光学表面5a、6a上的各自大气压等离子体51、61可以根据位置而改变。为此，可以单独控制等离子体喷嘴52a-f或电极62a-f。例如，在图5a、图5b中所示的等离子体产生装置50中，可以单独设置通过相应等离子体喷嘴52a-f的流量和/或其中等离子体气体流54a-f流到光学表面5a的相应部分区域55a-f的时间段。相应地，也可以改变相应电极62a-f与光学元件6或铝层43之间的电位或电位差，以便在光学表面6a的相应部分区域65a-f中产生更强或更弱的氢等离子体61。

以这种方式，借助于各自的等离子体产生装置50、60，可以有针对性地在光学表面5a、6a的那些先前被氧化或污染的部分区域55a-f、65a-f中进行等离子体清洁。由于在光学表面5a、6a上的不属于分别相关联的部分区域55a-f、65a-f的位置处，还通过等离子体喷嘴52a-f或电极62a-f产生(较弱的)大气压等离子体51、61，并非绝对必须激活所有等离子体喷嘴52a-f或所有电极62a-f以产生大气压等离子体51、61。图5a、图5b中和图6a、图6b中所示的六个等离子体喷嘴52a-f或六个电极62a-f的数量仅是示例，也就是说等离子体产生装置50、51也可以具有更小或更多数量的等离子体喷嘴52a-f或电极62a-f。

借助于图5a、图5b中和图6a、图6b中所示的等离子体产生装置50、60，不仅可以在反射光学元件5、6前面的反射表面5a、6a上产生大气压等离子体51、61，而且还可以在透射光学元件上，例如在图1中所示的投射系统14的两个透射光学元件140、141上产生大气压等离子体51、61。在这种情况下，可以借助于大气压等离子体51、61从各自的透射光学表面140a、140b、141a、141b移除污染物质。为了提高清洁效果，可以将反应性气体成分(例如上述的氢气或可能的氧气或水)添加到用于生产大气压等离子体51、61的等离子体气体中。这是可能的，因为在投射系统14中未布置具有铝层43或由可能被氧气的氧化作用损坏的任何其他材料制成的层的反射光学元件。

以上进一步描述的措施可以抵消由于铝层43的氧化而导致的反射光学元件121、220、221的反射率R的降低。通过在大气压下产生氢等离子体51、61，可以另外使铝层43的氧化反应逆转，即，可以将已经形成的氧化铝再次还原为金属铝。由于大气压等离子体51、61的作用，还可以通过移除污染物质来清洁透射光学元件140、141的光学表面140a、140b、141a、141b。

Claims (18)

1.一种用于反射VUV波长范围内的辐射(11、21)的光学元件(4)，包括：

基板(41)和施加到所述基板(41)并具有至少一个铝层(43)的反射涂层(42)，

其特征在于，

将用于分解分子氢(H₂)的至少一个氢催化层(45)施加到所述铝层(43)上，

其中，所述氢催化层(45)不完全覆盖所述铝层(43)。

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，所述氢催化层(45)的材料选自包括Ru、Pt、Pd、Ni、Rh的组。

3.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中，所述氢催化层(45)的层厚度(D)在0.1nm和3.0nm之间。

4.根据权利要求3所述的光学元件，其中，所述层厚度在0.1nm和1.0nm之间。

5.根据权利要求1或2所述的光学元件，其中，所述氢催化层(45)以在10％至90％之间的覆盖度覆盖所述铝层(43)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学元件，还包括：至少一个保护层(46)，所述至少一个保护层(46)被施加到所述铝层(43)和所述氢催化层(45)。

7.根据权利要求6所述的光学元件，其中，所述保护层(46)形成封闭层。

8.根据权利要求6或7所述的光学元件，其中，所述保护层(46)由透明的材料形成。

9.根据权利要求6或7所述的光学元件，其中，所述保护层(46)由氟化物材料形成。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的光学元件，其中，所述保护层(46)由能够通过用所述VUV波长范围内的辐射(11、21)辐照和/或通过与氢气(H₂)接触而剥离的材料形成。

11.根据权利要求10所述的光学元件，其中，所述保护层(46)由碳或至少一种碳氢化合物形成。

12.一种用于VUV波长范围的光学布置，包括：

内部(122a、24a)，其中布置至少一个光学元件(121、220、221；140、141；4、5、6)，以及

至少一个进气口(123、26、52a-f)，用于供应气体(H₂)到所述内部(122a，24a)，

其特征在于，

所述光学元件(121、220、221、4)如权利要求1至10中的任一项所述地设计，以及所述进气口(123、26)被设计用于供应氢气(H₂)到所述内部(122a，24a)。

13.根据权利要求12所述的光学布置，其中，所述光学布置是晶片检查系统(2)或VUV光刻设备(1)。

14.根据权利要求12所述的光学布置，

其特征在于，

等离子体产生装置(50、60)，用于经由所述进气口(123、26、52a-f)向所述内部(122a，24a)供应等离子体气体(54a-f)，以至少在所述光学元件(5、6)的光学表面(5a，6a)的一个部分区域(55a-f)中产生大气压等离子体(51、61)。

15.根据权利要求14所述的光学布置，其中，所述等离子体产生装置(50、60)被设计用于在所述光学元件(5、6)的光学表面(5a，6a)上产生氢等离子体(51、61)。

16.根据权利要求14和15中任一项所述的光学布置，其中，所述进气口被设计为等离子体喷嘴(52a-f)，用于将所述等离子体气体(54a-f)供应到所述光学表面(5a)的至少一个部分区域(55a-f)。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的光学布置，其中，所述等离子体产生装置(60)具有至少一个电极(62a-f)，所述至少一个电极(62a-f)与所述光学表面(6a)间隔开，用于在所述光学表面(6a)的至少一个部分区域(65a-f)中产生所述大气压等离子体(61)。

18.根据权利要求14至17中任一项所述的光学布置，其中，所述等离子体产生装置(50、60)被设计用于在所述光学表面(5a，6a)上产生位置相关可变的大气压等离子体(51、61)。