CN1565035A - 光学元件及其制作方法以及光刻设备和半导体器件的制造方法 - Google Patents

光学元件及其制作方法以及光刻设备和半导体器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

为了减少在衬底上包含多层系统的光学元件的沾污，提出了将多层系统的至少一个层的层材料和/或层厚度选择成使在辐照的工作波长的反射过程中形成的驻波在多层系统的自由界面区域中形成电场强度的节点(节点条件)。而且，描述了用来确定多层系统的设计的方法以及制造工艺和光刻设备。

Description

光学元件及其制作方法以及 光刻设备和半导体器件的制造方法
技术领域
本发明涉及到光学元件，确切地说是一种包含衬底的平面镜或掩模以及一种其反射率对规定的“工作波长”被最大化的，特别是对EUV波长范围的波长被最大化的光学多层系统。本发明还涉及到用来产生这种光学元件的方法和用来确定多层设计的方法以及制造半导体器件的光刻设备和方法。
背景技术
术语光学元件的“工作波长”指的是多层系统的反射率处于其最大值时的波长。
在半导体器件的EUV光刻中，特别要求采用包含衬底和多层系统的光学元件，例如对于波长在11-16nm之间的超紫外(EUV)波长范围的光掩模或平面镜，此多层系统为了得到规定波长下的高反射率而被优化了。
这种光学元件也能够被用作束控制元件或直至进入X射线范围的单色照明装置。在最简单的情况下，多层系统包含由高吸收材料和吸收不良材料(具有不同的复数折射率)组成的层叠双层，模拟符合布拉格条件的理想晶体，其中，吸收层对应于晶体中的反射平面，而吸收不良的层起间隔的作用。对于一种给定的材料，各个层的厚度在多层系统的整个厚度上是恒定的。于是，双层中的厚度比率也是恒定的。然而，根据有关反射分布的平面镜要求，所有其它类型的多层系统也是可能的。例如，在多层系统由多于二种材料组成的多层系统(例如三层、四层等)中，即所述多层系统中各层的厚度或厚度比率不是常数的多层系统(所谓深度渐变的多层)中，能够设定带宽和反射率。
在EUV频谱范围内，占优势的系统是钼/硅系统或钼/铍系统。例如，我们建议去参考Eberhard Spiller，Soft X-Ray Optics，SPIEOptical Engineering Press，Bellingham，WA 98227，USA，ISBN0-8194-1655-X，ISBN 0-8184-1654-1(soft)，以便找到多层系统的标准描述。EP 1065532A2提供了EUV范围高反射平面镜的例子，其中，为了改善反射率，通过使用由其它材料组成的额外的层，打破了周期性。
作为多层系统的第一层，光学元件可以包含衬底上具体的各个层，所述各个具体层的功能主要是为后续层提供尽可能好的表面加工(所谓缓冲层)，因为特别是在EUV范围中，小范围的粗糙性或波纹能够引起从理想层厚度的偏离，这种偏离对反射率有明显的影响。
典型的EUV光刻设备包含8个或更多的平面镜。尽管如此，为了达到对入射辐照的适当的总透射，平面镜的反射率必须尽可能高，因为总强度正比于各个平面镜反射率的乘积。若完全可能，则平面镜在其整个使用寿命内应该保持这一高的反射率。这是降低例如半导体元件和光学元件生产成本的一个重要因素。由于例如碳的淀积物所造成的待要成像的结构不在被聚焦，故对于光掩模，沾污也是一大问题。在此文献中，沾污指的是原先自由界面上的淀积物例如碳以及自由界面下方的化学反应例如氧化。而且，还存在着辐射效应和热效应，它们对“工作波长”下的反射率有负面影响。
水淀积物起源于残留气体中所含的水成分。碳淀积物起源于从各个器件元件或从用来涂敷待要暴露于光的晶片的光抗蚀剂放出的碳氢化合物。例如，由于在EUV辐照下反应之后，氧(来自氧化物)或(元素)碳都不回到真空，故EUV射线的辐照引起氧化物或元素碳的积累。
在H.Boller et al.，Nuclear Instruments and Methods208(1983)273-279中，已经研究了平面镜表面的碳沾污与光电子发射之间的相互关系。发现积累在平面镜表面上的碳氢化合物被自由表面附近产生的二次电子破坏，且结果是容易在平面镜表面上淀积永久碳层。虽然Boller没有指出这一点，但借助于模拟，能够预见具有高含量水的残留气体。根据Boller，二次电子的产生基本上与辐射波长、被辐照表面的结构、以及入射角度无关。
J.H.Underwood et al.，SPIE，vol.3331，pp.52-61表明，经由多层系统的与频率有关的反射峰的光发射经历最小值和最大值，且光发射的强度正比于入射的辐射被反射时形成的驻波的电场强度。根据这些实验，其结论是，在反射过程中，在场强因而也是光电流的最大值与最小值之间出现了π/2的相位偏移。光发射对沾污有灵敏的反应。Underwood等人提议借助于测量光电子来考察表面层的化学和物理特性。此论文既没有讨论多层系统对光电流特性的影响，也没有讨论其对沾污速度的影响。
S.Oesterreich et al.，SPIE，vol.4146，pp.64-71提出了多层平面镜特别是EUV辐照过程中钼/硅平面镜的反射率的研究。他们指出，入射辐射的波长与层厚度(倘若最上层未被氧化，是理想的厚度)的匹配在平面镜表面处导致最小的场强。据说导致沾污层可能生长得更慢，从而对反射率影响更小。另一方面，波长的匹配导致工作波长以外的运行，这又导致反射率的损失。这一研究一方面没有讨论光发射与电场之间的关系，另一方面没有讨论光发射与沾污之间的关系。
EP1065568A2提出了一种EUV光刻设备，它包含用来照射光掩模的照明系统、光掩模夹持装置、用来将光掩模成像到衬底上的投影系统、以及衬底夹持装置，其中，照明系统和/或投影系统至少包含一个含有由惰性材料组成的保护层的多层平面镜。最佳的材料是类金刚石碳、氮化硼、碳化硼、氮化硅、碳化硅、硼、钯、钌、铑、金、氟化镁、氟化锂、四氟乙烯、以及它们的化合物或合金。这些保护层特别抗氧化，且其特征是在EUV范围内吸收低。这些层的优选厚度在0.5-3nm之间。保护层能够包含各个子层(例如二个)，以便达到尽可能好的反射率。但平面镜氧化之外的其它沾污仅仅被不明显地抑制，或完全未被抑制。
在WO 99/24851所公开的用于EUV光刻的平面镜的保护性钝化层中，情况是相似的。保护层至少包含二个子层，其外层由钯、碳、碳化物、硼化物、氮化物、或氧化物组成；下方层由硅或铍组成。各个子层的厚度根据反射率良好而被优化。
US 6231930公开了一些特别是EUV范围内光刻应用的光学表面的抗氧化保护层。待要保护的表面被引入包含含有碳的具有良好表面吸收功能团的气体的气氛。在辐照过程中，气体分子被破坏成颗粒，形成厚度为0.5-2nm的粘合层，其中，所述粘合层利用功能团牢固地粘合到表面，同时保留在真空残留气体中的分子和分子碎片不适合于作为吸收基底。从而自动地停止保护层的生长。
US 5307395描述了延长软X射线范围多层平面镜使用寿命的实验，其中，层的厚度，特别是最上层的厚度，被优化成使形成的驻波有目的地相对于层边界定位。在此安排中，驻波的节点被准确地定位在最上层的中点。这导致场强的绝对最大值，因而也是吸收的最大值偏移到平面镜内部。结果就防止了过量辐照负载(大约2-4×108W/cm2)引起的诸如高张力或裂纹之类的损伤。在EUV平面镜的情况下，特别是在光刻设备中，由于辐照负载没有这样严重，小几个数量级(大约1W/cm2)，故这种损伤极少出现。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学元件，此光学元件借助于降低沾污而提供具有优良的恒定反射率的尽可能长的使用寿命，并能够对降低光刻设备的成本以及降低半导体器件的生产成本有所贡献。而且，本发明的目的是提供一种制造这种光学元件的方法以及确定多层设计的方法。
利用光学元件满足了此目的，在此光学元件中，多层系统的至少一个层的层材料和/或层厚度被选择成使其在辐照的“工作波长”的反射过程中形成的驻波在多层系统的自由界面区域中形成电场强度的节点(节点条件)。术语“节点”意味着电场强度的稳定的最小值。
本发明基于意想不到的认识，即利用光诱导的二次电子发射，在光学元件自由界面处依赖于多层设计而引起的驻波的电场强度和此自由界面的沾污之间，存在着相互关系。实验已经证实，当自由界面处引起驻波的电场强度最小时，或当驻波的节点位于自由界面区域中时，自由界面附近产生的二次电子的发射被明显地减小。
若光发射很小或不存在，则从残留气体以动态平衡淀积在平面镜表面上的残留气体分子(例如碳氢化合物分子或水分子)的破坏被大部分停止，否则会引起自由界面的沾污。术语“真空”指的是工作室压力等于或小于0.1毫巴。
借助于匹配多层系统的至少一层的材料和/或厚度，提供了意想不到的简单措施来降低或完全防止沾污并延长光学元件的使用寿命，其中，5-50倍的寿命延长是可能的。
在匹配节点条件的过程中，必须确保首先要有利地关于“工作波长”最大化的多层系统的反射率特性不被损害。已经表明，利用多层系统的一层已经可能得到节点条件的这种匹配，且“工作波长”下的反射特性仅仅由于匹配节点条件而受到稍许的损害(低于5％)。已经表明，匹配节点条件能够发生在多层系统中的单个层中或几个层中无论哪些层中。
界面区域中节点的位置意味着节点最好被准确地定位在自由界面上。但节点能够偏移辐照波长的±20％，最好是±10％，特别是±5％。节点可以被定位在自由界面的正面或多层系统的最上层中。在11-16nm的优选辐照波长中，节点的位置能够在多层系统界面的正面或背面中直至3nm。
多层系统最好包含对高反射率优化了的叠层(谐振区)，其中，谐振区的各个层的材料和/或厚度满足节点条件。
所有证实了的层设计和层材料，都能够被用于谐振区，特别是EP 1065568 A2、EP 1065532 A2、以及WO 99/24851所述的那些。为了设定节点条件，要求多层系统的至少一层的厚度匹配。
例如，匹配节点条件可以发生在谐振区的至少部分层的厚度随层的数目增加而减小、增加、或变化中。而且，能够采用深度渐变的多层。在这种情况下，除了确定光学元件的光学特性的谐振区之外，不必为了进行匹配节点条件而提供其它的层。
根据另一的实施方案，也可以在谐振区中、在为此选择的叠层(相位转换区)中进行匹配，其中，相位转换区的至少一层的材料和/或厚度被设定为满足节点条件。
根据另一实施方案，多层系统包含谐振区上的至少一个进一步的层系统，其中，进一步层系统的层材料和/或厚度被设定为满足节点条件。
此进一步层系统可以包含至少一个保护层。在此情况下，进一步层系统是覆盖谐振区的所谓帽区。如在常规光学元件中那样，谐振区仅仅根据优良的反射率被优化了。可是，帽区根据上述节点条件被优化，但其中，整个多层系统的反射损耗必须保持在光学元件所需应用所规定的边界内。帽区能够确保整个多层上层厚度对少数节点条件的渐变匹配。但帽区也能够在二层或三层内使这一点成为可能。
最好不是保护层本身被用来匹配节点条件，而是采用排列在其下方的一层。对于所用的材料和厚度，这使得有可能形成保护层对环境条件的最佳匹配，致使在选择保护层时不必考虑节点条件。
保护层最好包含在工作频率下具有弱吸收的材料，所述材料的半值厚度超过50nm。
于是，在辐照波长下已经显示降低了的光发射的保护层也对沾污的降低有贡献。确切地说，在这种保护性层材料的情况下，节点位置被准确地处于自由界面上并不是绝对必须的，致使在某些情况下，辐照波长的±20％的整个区域能够被利用而不损失根据本发明的优点。
保护层可以包含其吸收比其它材料相对弱的化学惰性材料。其优点是与具有更大吸收的材料的情况相比，反射率因此而不太受到影响，但同样发射总体上更少的二次电子。最佳的材料是钌、铑、硅、钼、硼、碳、锆、铌、或碳化物、氧化物、氮化物、硼化物、或它们的化合物或合金。
额外的层系统也可以被提供在帽区与谐振区之间。在此情况下，它被称为所谓的相位匹配区，其最简单的形式包含一个单独的层，例如层厚度d(Si)或d(B4C)为3-4nm的硅或B4C。也可能提供几个层，例如包含B、C、N、O、和/或Si作为相位匹配区。
光学元件最好对11-16nm之间的波长被优化。这些波长可以包含0.1-1.0nm的带宽。
而且，已经表明，此光学元件在与垂直于光学元件的平面成直至大约±10度的整个入射角范围内保持其光学特性。
为了确定多层系统的最佳设计，进行了通过几次循环的迭代过程。
首先，在模型化步骤中，考虑到多层系统规定特性层的材料来进行模型化计算。在此过程中，例如有关高反射率、良好抗化学性、大带宽、大角带宽、缺陷平滑性、良好的应力降低、或层分离的容易性的目标指标被确定。当利用这些模型计算找到最佳设计时，在涂敷步骤中，衬底在涂敷设备中根据先前准备的模型设计被涂敷。在这一过程中，已经被实验发现是适合的各个工作参数在涂敷设备工作过程中于涂敷设备中被调整，以便达到所希望的特性。
在进一步的步骤，即表征步骤中，用实验来确定模型元件的实际特性。
在实际的经验中，在根据模型化步骤的所希望的特性与来自表征步骤的实验结果之间，总是存在着一些偏离。这使得必须进行迭代，直至最后用模型元件得到所希望的特性。仅仅当所有的各个参数都已经被确定时，光学元件的涂敷材料逐次进行。
根据本发明，在步骤A(模型化步骤)和步骤B(涂敷步骤)中，至少一个层的层材料和/或层厚度被选择成使在辐射的“工作波长”被反射时形成的驻波在多层系统自由界面区域中包含电场强度的节点，而在步骤C(表征步骤)中，根据辐射的光子能量而测量反射率曲线和由多层系统自由界面发射的二次电子引起的光电流。当反射率曲线的绝对最大值在规定的范围内符合光电流曲线的绝对最小值时，迭代停止。最好在根据辐射的波长测量模型元件得到的反射率曲线绝对最大值的位置在反射率曲线的1/4带宽内符合光电流曲线绝对最小值的位置时停止迭代。
在逐次进行光学元件的涂敷之前，用来制造光学元件的方法提供了待要首先利用这种设计确定方法确定的多层系统的层材料和/或层厚度。
根据另一变种的制造光学元件的方法提供了待要淀积到衬底上的光学多层系统以及待要选择的多层系统的至少一个层的层材料和/或厚度，使辐射的“工作波长”反射过程中形成的驻波形成节点从多层系统的自由界面分隔开辐射“工作波长”的±20％。层的材料和/或厚度最好被选择成使节点位于多层系统自由界面的正面中。通常，在工作过程中，多层系统被暴露于包含例如碳氢化合物和水的气态混合物。这一工作模式的优点是，作为沾污的结果，多层系统的自由界面恰如移向驻波的节点。自由界面移向节点越近，二次电子被发射就越少，沾污层生长就越慢。当自由界面最终达及节点时，沾污层就停止生长。
这导致满足节点条件的光学元件、在“工作波长”处其光发射低的元件、以及因而不产生进一步沾污或用现有清洗方法能够清除的很少沾污的元件。
根据本发明的光刻设备提供了至少一种辐射系统的光学元件来包含多层系统，其中，至少一层的层材料和层厚度被选择成使辐射的“工作波长”被反射时形成的驻波包含多层系统自由界面区域中的一个节点。
根据本发明的光学元件无论是作为平面镜或是作为反射光掩模，都特别适用于EUV光刻设备。
根据本发明的光刻设备提供的优点在于，由于光学元件的沾污减少以及反射率更恒定，故提高了待要生产的半导体器件的产率，并延长了设备的使用寿命。
用来生产半导体器件的方法包含下列步骤：
●提供至少局部涂敷有辐射灵敏材料的半导体衬底；
●提供光掩模；
●照射光掩模，并将所述光掩模成像到半导体衬底的辐射灵敏的涂层上；
其中，为了照射和/或成像，采用了光学系统，它包含至少一个根据本发明的光学元件。本发明明显地降低了大规模生产的半导体器件的制造成本。
附图说明
下面参照附图来更详细地描述本发明的示例性实施方案，附图如下：
图1是一种光学元件，它包含衬底和根据现有技术的多层系统；
图2a是根据现有技术的跨越厚度的驻波电场强度曲线；
图2b是根据现有技术的跨越厚度的吸收曲线；
图3是根据本发明的包含多层系统的光学元件；
图4a是根据图3的多层系统的跨越厚度的驻波电场强度曲线；
图4b是根据图3的多层系统的跨越厚度的吸收曲线；
图5是根据图3的多层系统的依赖于光子能量的反射率曲线和光电流曲线；
图6是一种光学元件，它包含根据另一实施方案的多层系统；
图7是根据图6的光学元件的反射率曲线和光电流曲线；
图8是一种光学元件，它包含根据另一实施方案的多层系统；
图9是比较平面镜中跨越厚度的驻波强度；
图10是根据图8的平面镜中跨越平面镜厚度的驻波强度；
图11a是一种光学元件，它具有根据另一实施方案的具有相位匹配区的多层系统；
图11b是一种光学元件，它包含不匹配的多层系统；
图12是根据图11a的平面镜的反射率曲线和电流曲线图；
图13是根据图11b的平面镜的反射率曲线和电流曲线图；
图14和15是在13.5nm的工作频率下的依赖于入射角的平面镜反射率以及依赖于入射角的驻波电场强度；
图16是具有碳帽层的多层系统；
图17a-21b是根据图16的多层系统中对于不同的保护性碳层厚度的反射率曲线和驻波电场强度曲线；
图22是一种光学元件，它包含根据另一实施方案的多层系统；而
图23a和23b是根据图22的多层系统中对于一个保护性碳层厚度的反射率曲线和驻波电场强度曲线。
具体实施方式
图1示出了一种光学元件，它包含衬底1、缓冲区2、以及谐振区10，其中，缓冲区2和具有层11a-11n的谐振区10构成多层系统3。电磁辐射101被引导到自由界面100上。
例如，Zerodur(Schott)、Clearcreram(Ohara)、熔融石英、硅、以及ULE(Corning)可以被用作衬底材料。不总是有可能将衬底1抛光到所要求的0.1nm的微粗糙度。因此，在实际涂敷之前，亦即在涂敷谐振区10的层11a-n之前，采用了所谓的缓冲区2，作为额外的衬底整平和衬底制备。缓冲区2也可以被设计成分离的层，以便能够利用衬底，因而能够包含铬或钪。
例如，为了减小多层系统的透射，硅或包含Mo/Si的双层可以是缓冲区的其它材料。
例如，谐振区10包含周期性地排列的Mo/Si，其d(Si)＝4nm而d(Mo)＝2.9nm。在谐振区10的层系统框架内，其它的材料也是可能的。在本实施例中没有考虑这一点。在根据US 5307395(Seeley)的常规多层系统中，在13.8nm的辐射波长下，计算了驻波的电场强度曲线，如图2a所示。零点位于谐振区10最上层11n的自由界面100处。虚线表示各个层之间的界面。在图2a中，如US 5307395所述例子那样，层厚度被选择成使强度的极值准确地位于所示各层的中点。在界面处，存在着强度曲线的拐点。这导致图2b所示的吸收曲线。内部界面再次由虚线示出。吸收边的位置对应于内部界面的位置。在自由界面上直接存在着高度吸收。在常规涂敷中，反节点常常也被优化到自由界面。这导致增大的吸收因而也是不希望有的增大二次电子发射。
根据本发明，为了达到层结构对于节点位置的优化，根据图3的谐振区10的Mo层11a-n的层厚度向着自由界面层100连续地减小到2.2nm，而Si层的厚度减小到3.4nm(38×Mo/Si，其Si：3.4nm，3.5nm，…，4.0nm；Mo：2.2nm，2.3nm，…，2.9nm；Si：缓冲层4nm；SiO2衬底)。
图4a示出了在自由界面亦即位置0处达到最小值的驻波的相关电场强度。各层的厚度已经被选择成使强度的最小值准确地位于自由界面处。这导致在外边沿区域中的吸收很小。最外层的正常厚度为几个nm，而二次电子的逸出深度约为2nm。这是本实施例中涉及的由虚线所示的区域。在第一近似中，吸收曲线下方的虚线区域正比于光发射的强度。后者相对于现有技术，例如相对于在图2a和b中那样被显著地减小了。于是，在EUV辐照下，产生了很少的能够用来击碎真空中吸附在自由界面处的残留气体分子的二次电子。这导致平面镜表面上沾污积累的减少。
若层材料和/或层厚度被严格地选择，则有可能照这样降低电场强度的最小值。确切地说，如下面其它实施例所示，由于层类型的其它效应，这导致具有长使用寿命和稳定的高度反射率的平面镜。
图5示出了根据图3实施例的反射率曲线和相关的光电流曲线。
显然，反射率曲线的最大值位于13.3nm处，且代表自由界面沾污速率的度量的光电流曲线的最小值准确地位于同一个位置。在此波长下，驻波的节点位于多层系统的自由界面处。
图6示出了光学元件的另一实施方案。在谐振区10内，示出了具有层13a-13c的相位转换区12。
此层系统的结构如下：
相位转换区：    13c：Mo   1.5nm
                13b：Si   3.5nm
                13a：Mo   1.6nm
谐振区：    37×Si  4.0nm
           Mo       2.9nm
缓冲区2：  Si       4.0nm
衬底1：    SiO2
图7是图6所示实施例的反射率曲线和光电流曲线图。
对于此实施方案，反射率曲线的最大值(Rmax＝71.8％)也位于光电流曲线的最小值的位置处。
图8示出了光学元件的另一实施方案。另一个层系统亦即帽区30，被示于谐振区10上。此帽区30包含二个层31和32。
此层系统的结构如下：
帽区：  32：    C    3nm   C  2nm
        31：    Si   3.4nm Si 2nm
                (见图9)     (见图10)
谐振区：38×    Mo   2.85nm
             Si   4.1nm
在图9中，已经绘出了计算得到的平面镜上的驻波电场强度，平面镜被设计成如上所述，但帽区二个层31和32的厚度仅仅根据最大值反射率被选择。选择的层31是厚度为3.4nm的硅层，而选择的层32是厚度为3nm的碳层。虽然这导致69％的最大反射率，但自由界面处的电场强度非常高，这导致光发射增大，因而导致沾污增大。
但若以自由界面处的电场强度最小(见图10)为条件来选择硅层和碳层的厚度，则利用帽区30各个层31和32的2nm的层厚度，反射率仍然是67.4％。借助于各层的分别优化，此反射率还能够被进一步提高。由于自由界面100处的电场强度的最小值已经达到，故此光学元件的使用寿命已经明显地提高了。
图11a示出了光学元件的另一实施方案，它提供了另一个层系统，亦即在帽区30与谐振区10之间的具有层21和22的相位匹配区20。
帽区30：          层32    Ru    d＝1nm
                  层31    Mo    d＝1nm
相位匹配区20：    层22    Si    d＝1.9nm
                  层21    Mo    d＝2.85nm
谐振区10：37×：          Si    d＝4.1nm
                          Mo    d＝2.85nm
缓冲区2                   Si    d＝4.0nm
衬底1：                   SiO2
图11b示出了比较层系统，它不具有相位转换区，而是在帽区中包含厚度为2nm的Mo层和厚度为1.5nm的Ru层。
图12和13示出了图11a和11b的多层系统的反射率曲线和光电流曲线。
图12表明，多层系统由于相位转换区而被最佳地匹配。在约为13.45nm的波长下，反射率曲线处于其最大值，为65.2％，且光电流曲线处于其最小值。
虽然在图13中，图11b的实施例表明了67.6％的更高的反射率，但光电流处于其最大值，位置与反射率曲线相同；结果，自由界面存在着严重的沾污。
借助于优化各层的厚度，能够获得在广阔的入射角范围内具有恒定反射率(与图14相比)和低电场强度(图15)特点的平面镜。在光刻设备中，为了确保均匀的照明和稳定的工作，这种裕度是特别可取的。
图16-21b涉及到光学元件的制造工艺，其中的光学元件在“工作波长”下的工作过程中被完成。帽区包含当平面镜被暴露于EUV范围的辐照以及当环境气体包含碳氢化合物时所淀积的碳层。下表列出了根据图16的多层系统的结构细节。
  结构
  C   层33   d＝1nm
  Ru   层32   d＝2nm
  Mo   层31   d＝1nm
  60×(MoSi2/Si/MoSi2/Mo)
  MoSi2   层11   d＝1nm
  Si   层11   d＝3nm
  MoSi   层11   d＝1nm
  Mo   层11   d＝1.85nm
  1×
  MoSi2   层11a   d＝1nm
  Si   层2   d＝3nm
  SiO2   衬底1
图17a和17b示出了图16所示实施例的依赖于辐照波长的反射率曲线和光电流曲线以及驻波在工作波长下的电场强度贡献。在反射率曲线的最大值区域中，由于多层系统自由界面处驻波的高电场强度，光电流曲线达到了非常高的数值。
图18-21b示出了具有不同厚度的C层的各个曲线。
图18a，18b：    C层        d＝2nm
图19a，19b：    C层        d＝3nm
图20a，20b：    C层        d＝3.5nm
图21a，21b：    C层        d＝4.0nm
很显然，随着碳厚度的增加，自由界面处的电场强度降低。结果，由于下列原因，光发射因而也是进一步沾污将实际上消失：
●随着表面上电场强度减小，更少的二次电子被发射；
●碳的质量密度低于钌的质量密度，结果，光电子转换效率将进一步减小发射速率；
●于是，在3nm和4nm的碳厚度之间，应该出现自行终止，换言之，碳层不再生长。这是由减小的光发射造成的，这又导致碳氢化合物击碎因而也是沾污的降低。借助于进一步优化多层系统，这一相当重要的碳厚度能够被进一步减小趋向约2-3mm。
图22示出了包含下列层设计的多层系统的各个曲线：
帽区30：    层32    C       d＝1nm
            层31    SiO2    d＝1.5nm
相位匹配区：层23    Si      d＝1nm
                    MoSi2   d＝1nm
                    Mo      d＝1.85nm
谐振区10：60×               MoSi2   d＝1nm
                    Si      d＝3nm
                    MoSi2   d＝1nm
                    Mo      d＝1.85nm
                    MoSi2   d＝1nm
缓冲区2：           Si      d＝3nm
衬底1：             SiO2
图23a和23b示出了图22的实施例的光电流曲线和反射率曲线以及电场强度。即使仅仅具有1nm的碳帽区，相位匹配区也已经使得有可能达到反射率曲线最大值与光电流曲线最小值的重合。
参考号清单
1                   衬底
2                   缓冲区
3                   多层系统
4                   驻波
5                       节点
10                      谐振区
11a-n                   层
12                      相位转换区
13a-n                   层
20                      另一个层系统，相位匹配区
21a-n                   层
30                      另一个层系统，帽区
31                      层
32                      保护层
100                     自由界面
101                     入射的辐射

Claims (20)

1.一种光学元件，特别是一种平面镜或掩模，它包含衬底(1)和光学多层系统(3)，对于规定的工作波长，确切地说是对于EUV波长范围内的规定工作波长，此光学多层系统的反射率被最大化，其特征在于
多层系统(3)的至少一个层(11)的层材料和/或层厚度被选择成使辐照工作波长的反射过程中形成的驻波(4)在多层系统(3)的自由界面(100)区域中形成电场强度的节点(5)(节点条件)。
2.根据权利要求1的光学元件，其特征在于，多层系统(3)包含对高反射率优化了的叠层(谐振区(10))，其中，谐振区(10)的至少一个层(11a，...，11n)的层材料和/或层厚度满足“节点条件”。
3.根据权利要求2的光学元件，其特征在于，谐振区(10)的至少部分层(11a，...，11n)的层厚度随层数目增加而减小或增大。
4.根据权利要求3的光学元件，其特征在于，谐振区(10)的至少部分层(11a，...，11n)的层厚度随层数目增加而变化。
5.根据权利要求1-4之一的光学元件，其特征在于，在谐振区(10)内已经提供了叠层(相位转换区(12))，其中，相位转换区(12)的至少一个层(13a，...，13n)的层材料和/或层厚度被设定成满足“节点条件”。
6.根据权利要求1-5之一的光学元件，其特征在于，在谐振区(10)上，多层系统(3)包含至少另一个层系统(20，30)，其中，另一个层系统(20，30)的至少一个层(21，31)的层材料和/或层厚度被设定成满足节点条件。
7.根据权利要求6的光学元件，其特征在于，另一个层系统包含至少一个保护层(32)(帽区(30))。
8.根据权利要求7的光学元件，其特征在于，保护层(32)包含在工作波长下具有弱的吸收的材料，所述材料的半值厚度超过50nm。
9.根据权利要求7或8之一的光学元件，其特征在于，保护层(32)包含Ru、Rh、Si、Mo、Zr、Nb、B、C、N、和/或O、或它们的合金或化合物。
10.根据权利要求6-9之一的光学元件，其特征在于，另一个层系统被排列在谐振区(10)与帽区(30)之间(相位匹配区)。
11.一种确定光学元件的多层系统的设计的方法，其中在迭代过程中，至少一次或几次执行通过下列步骤的循环：
A-模型化步骤，其中，考虑到各层的材料和多层系统的规定特性，利用模型计算来确定设计；
B-涂敷步骤，其中，根据先前准备的用于模型元件制造的模型设计，衬底d涂敷设备中被涂敷；以及
C-表征步骤，其中，用实验来确定模型元件的真实性质；且
其中，当真实特性在规定带宽内符合规定特性时，就完成迭代过程，其特征在于
在步骤A中，至少一个层的层材料和/或层厚度被设定成使辐照的“工作波长”被反射时形成的驻波，在多层系统的自由界面区域中包含电场强度的节点，以及
在步骤C中，都取决于辐照的光子能量的反射率曲线和光电流曲线被测量，且当反射率曲线的绝对最大值在规定范围内符合光电流曲线的绝对最小值时，停止迭代。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于，当依赖于辐照的光子能量的反射率曲线的绝对最大值的位置在反射率曲线的四分之一带宽(FWHM)内符合光电流曲线的绝对最小值的位置时，停止迭代。
13.一种制造光学元件的方法，其中，光学多层系统被淀积在衬底上，其特征在于，利用根据权利要求11或12的方法来确定多层系统各层的层材料和/或层厚度。
14.一种制造光学元件的方法，其中，光学多层系统被淀积在衬底上，其特征在于，至少一个层的层材料和/或层厚度被选择成使辐照的“工作波长”反射过程中形成的驻波(4)形成与多层系统(3)的自由界面(100)分隔开±20％的辐照工作波长的节点(5)。
15.根据权利要求14的方法，其特征在于，各层的厚度和/或材料被选择成使节点(5)位于多层系统(3)的自由界面(100)的正面，且多层系统(3)被暴露于具有诸如碳氢化合物分子和/或水分子的残留气体分子的真空，并被暴露于EUV波长范围的辐照。
16.一种光刻设备，它包含EUV波长范围的照明系统，包含掩模的夹持装置，以及包含衬底平台，其中，照明装置包含用来将被辐照的掩模区成像在衬底上的投影装置，其特征在于，辐照系统的至少一个光学元件包含多层系统(3)，其中至少一个层(11，13，21，31，32)的层材料和/或层厚度被选择成使辐照的“工作波长”反射过程中形成的驻波(4)在多层系统(3)的自由界面(100)区域中形成电场强度的节点(5)。
17.根据权利要求16的光刻设备，其特征在于，光学元件是平面镜。
18.根据权利要求16的光刻设备，其特征在于，光学元件是掩模。
19.一种用来生产半导体元件的方法，它涉及到下列步骤：
●提供至少部分涂敷有辐照灵敏材料的半导体衬底；
●提供光掩模；
●照射光掩模，并将所述光掩模成像在半导体衬底的辐照灵敏涂层上；
其特征在于
光学系统被用于照明和/或成像，此光学系统包含至少一个根据权利要求1-10之一的光学元件。
20.一种根据权利要求19的方法制造的半导体器件。
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