DE10258709A1

DE10258709A1 - Schutzsystem für reflektive optische Elemente, reflektives optisches Element und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE10258709A1
Application number: DE10258709A
Authority: DE
Inventors: Johann Dr. Trenkler
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 2002-12-12
Filing date: 2002-12-12
Publication date: 2004-07-01
Also published as: US7629055B2; WO2004053540A1; US20050276988A1; AU2003289957A1

Abstract

Ein begrenzender Faktor bei dem Betrieb von EUV-Lithographievorrichtungen ist die Lebensdauer bzw. die Reflektivität der reflektiven Optiken, die durch Kontamination mit kohlenstoffhaltigen Substanzen gemischt wird. Bekannt sind bereits Schutzschichten, die oxidationsresistent sind oder gegen Wasser inert sind. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, Schutzschichten (51) auf z. B. Multilayer (3) aufzubringen, die das Wachstum kohlenstoffhaltiger Substanzen unterdrücken. In einer bevorzugten Ausführungsform werden zusätzlich gegen Restgasatmosphäre und Energieeintrag inerte Schichten (40-43) vorgesehen. Dadurch wird auch bei langer Betriebszeit eine hohe Reflektivität beibehalten. DOLLAR A Die Schutzschichten können durch Elektronenstrahlverdampfen, Magnetron- oder Ionenstrahlputtern aufgebracht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schutzschichtsytem für reflektive optische Elemente für den EUV- und weichen Röntgenstrahlenwellenlängenbereich. Ferner betrifft die Erfindung ein reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines reflektiven optischen Elementes für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich und ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzschichtsystems.
Reflektive optische Elemente für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich können zum Beispiel Multilayer sein. Multilayer sind aus periodischen Wiederholungen aufgebaut, wobei eine Periode im einfachsten Fall aus zwei Schichten besteht. Das eine Schichtmaterial sollte einen möglichst hohen Realteil des Brechungsindex aufweisen, während das andere Schichtmaterial einen geringen Realteil des Brechungsindex aufweisen sollte. Die Schicht mit hohem Realteil des Brechungsindex wird auch Spacer genannt, die Schicht mit kleinem Realteil des Brechungsindex wird auch Absorber genannt. Die Periodendicke sowie die Dicken der einzelnen Schichten werden in Abhängigkeit der Betriebswellenlänge gewählt, so daß bei dieser Betriebswellenlänge die Reflektivität maximiert wird.
Multilayer werden zum Beispiel in EUV-Lithographiegeräten zur Herstellung von Halbleiterbauelementen eingesetzt. Beim Betrieb sind die Multilayer sowohl einer Bestrahlung von bis zu 20 mW/mm² EUV-Photonendichte oder mehr als auch einem relativ hohen Restgasanteil an Wasser, Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen ausgesetzt. Die Restgase werden durch die Bestrahlung mit EUV-Photonen oder Sekundärelektronen oder durch den Einfluß externer elektrischer Felder in reaktive Spaltprodukte aufgespalten, die zu einer Degradation und Kontamination der Multilayeroberfläche führen. Diese Kontaminationen führen zu Abbildungsfehlern. Im schlimmsten Fall wird durch sie eine Abbildung völlig unterbunden. Beim Betrieb des Multilayers müssen also Reinigungszyklen vorgesehen werden. Diese erhöhen signifikant die Betriebskosten.
In der US 6,228,512 B1 wird vorgeschlagen, auf einem MoRu/Be-Multilayer eine Schutzschicht aus SiO₂, Zr₂O oder ZnO vorzusehen, die nicht mit Wasser reagiert. Insbesondere ZnO wird empfohlen, denn beim Aufbringen von Zn bildet sich eine nur 0,5–0,6 nm dicke intrinsische ZnO-Schicht, die den Multilayer hinreichend vor Oxidation schützt, ohne – wegen ihrer geringen Dicke –, die Reflektivität signifikant zu verschlechtern.
In der US 5,958,605 wird ein besonderes Schutzschichtsystem für EUV-Multilayer vorgeschlagen, bei dem eine untere Schicht aus Silizium oder Beryllium vorgesehen ist, die direkt auf dem Multilayer aufgebracht ist, und mindestens eine obere Schicht, die ihrerseits auf der unteren Schicht aufgebracht ist, wobei diese obere Schicht ein Material aufweist, das resistent gegen Oxidation und Korrosion ist und auch die darunter liegenden Schichten vor Oxidation schützt.
Die Schutzschichten gemäß US 5,958,605 und US 6,228,512 B1 führen zwar zu einem Schutz gegen das Altern durch Sauerstoffeinfluss. Es kommt aber nach wie vor zu Kontamination durch kohlenstoffhaltige Stoffe. Diese führen zu unkontrollierten Reflektivitätsverlusten und Änderungen der Wellenfront. Es müssen also nach wie vor Reinigungszyklen durchgeführt werden. Die Reinigungszyklen vergrößern aber nicht nur die Standzeiten, sondern bergen das Risiko der Verschlechterung der Schichthomogenität des Multilayers bzw. das Risiko der Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit. Auch dies führt zu Reflektivitätsverlusten.
Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich bzw. ein entsprechendes Schutzschichtsystem bereitzustellen, so daß die Lebensdauer verlängert und die Standzeiten verringert werden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Schutzschichtsystem gemäß Anspruch 1, ein reflektives optisches Element gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines reflektiven optischen Elementes gemäß Anspruch 20 und ein Verfahren zur Herstellung eines Schutzschichtsystems gemäß Anspruch 23.
Es wurde festgestellt, daß gewisse Materialien eine geringe Affinität zu kohlenstoffhaltigen Stoffen aufweisen, mit anderen Worten, bei denen kohlenstoffhaltige Schichten nur mit einer geringen Wahrscheinlichkeit haften bleiben bzw. eine geringe Adsorptionsrate zeigen. Bei diesen Materialien ist also das Aufwachsen von kohlenstoffhaltigen Stoffen drastisch verringert bzw. unterdrückt. Es hat sich nun herausgestellt, daß derartige Materialien als Schutzschicht für reflektive optische Elemente für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich eingesetzt werden können, ohne signifikante negative Auswirkungen auf das optische Verhalten des reflektiven optischen Elementes zu zeigen.
Vorzugsweise ist die mindestens eine oberste Schicht inert gegen externe elektromagnetische Felder. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit spontaner Elektronenemissionen, die ihrerseits die Restgase in reaktive Spaltprodukte aufspalten könnten. Somit wird zusätzlich die Kontaminationsablagerung auf dem Schutzschichtsystem verringert. Einflußnehmen auf die Inertie gegen externe elektromagnetische Felde kann man z.B., indern die Oberfläche eine möglichst geringe Rauhigkeit aufweist und/oder indem Materialien verwendet werden, die eine große Bandlücke zwischen Valenzband und Leitungsband aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein Schutzschichtsystem mit einem oberen Schichtsystem und einem unteren Schichtsystem. Dabei umfasst das obere Schichtsystem mindestens die kohlenstoffwachstumarme Schicht (= Schicht, bei der das Aufwachsen kohlenstoffhaltiger Stoffe unterdrückt ist). Die untere Schicht umfasst mindestens eine Schicht, die gegen Energieeintrag und gegen Restgasatmosphäre inert ist. Unter Inertie gegen Energieeintrag ist hier Inertie gegen Bestrahlung mit Photonen und Elektronen sowie gegen den Einfluß externer elektrischer Felder zu verstehen. Unter Inertie gegen Restgasatmosphäre ist zu verstehen, daß diese Schicht mit nur geringer Wahrscheinlichkeit mit den Spaltprodukten der Restgasatmosphäre reagiert, bzw. daß sich diese Spaltprodukte nicht ablagern. Durch die Kombination der beiden Schichtsysteme lässt sich eine weitere signifikante Verlängerung der Lebenszeit des Multilayers bei gleichzeitiger Verlängerung der Betriebszeiten zwischen zwei Reinigungszyklen erreichen.
Insbesondere, wenn es sich bei dem reflektiven optischen Element um einen Multilayer handelt, sollte vorteilhafterweise die optische Dicke des Schutzschichtsystems an die optische Dicke einer Periode des Multilayers angepasst sein. Dadurch werden zu hohe Reflektivitätsverluste durch das Schutzschichtsystem vermieden. Dabei hängt die optische Dicke über die Schichtdicken und optischen Indizes direkt von der Betriebswellenlänge des optischen Elementes ab. Außerdem ist eine Mindestdicke einzuhalten, damit sich beim Aufbringen eine geschlossene, homogene Schicht bildet.
Es hat sich in diesem Zusammenhang als vorteilhaft erwiesen, wenn das obere Schichtsystem eine Dicke von 0,7 nm bis 9 nm aufweist. Das untere Schichtsystem sollte eine Dicke zwischen 1 nm und 16 nm aufweisen.
Vorzugsweise weist die mindestens eine kohlenstoffwachstumarme Schicht einen Realteil des Brechungsindex im Bereich der Betriebswellenlänge zwischen 0,84 und 0,98 auf. Der Imaginärteil sollte möglichst klein sein, damit die Absorption möglichst gering ist. Die optische Dichte der kohlenstoffwachstumarmen Schicht bzw. des oberen Schichtsystems läge also zwischen den Eigenschaften des Spacer-Materials und den Eigenschaften des Absorber-Materials eines Multilayers, kann aber auch der optischen Dichte eines Spacer- oder Absorbermaterials entsprechen. Die mindestens eine inerte Schicht des unteren Schichtsystems sollte hingegen einen Realteil des Brechungsindex im Bereich der Betriebswellenlänge zwischen 0,84 und 0,98 aufweisen. Auch der Brechungsindex der inerten Schicht sollte einen möglichst geringen Imaginärteil aufweisen. Die Beachtung dieser optischen Randbedingungen führen zu einem verminderten Reflektivitätsverlust, der zunächst durch das Aufbringen eines Schutzschichtsystems erfolgen würde.
Vorteilhafterweise handelt es sich bei der mindestens einen kohlenstoffwachstumarmen Schicht um eine Oxidschicht.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, als kohlenstoffwachstumarme Schicht eine Schicht aus einem Aluminium-Oxid, einem Beryllium-Aluminium-Oxid, einem Beryllium-Magnesium-Aluminium-Oxid, einem Titan-Oxid, einem Magnesium-Oxid, einem Magnesium-Aluminium-Oxid, einem Mangan-Oxid, einem Nickel-Aluminium-Oxid, einem Natrium-Titan-Oxid, einem Antimon-Oxid, einem Cer-Titan-Oxid, einem Cer-Oxid, einem Strontium-Oxid, einem Zirkonium-Oxid, einem Yttrium-Oxid, einem Rhodium-Oxid, einem Hafnium-Oxid, einem Ruthenium-Oxid, einem Bor-Oxid, einem Beryllium-Oxid, einem Calcium-Titan-Oxid, einem Silizium-Nitrid, einem Bor-Nitrid, einem Silizium-Oxid oder einem Silizium-Karbid zu verwenden. Zu beachten ist, daß bei dünnen Schichten konkrete stöchiometrische Angaben nur bedingt sinnvoll sind.
Die mindestens eine inerte Schicht besteht vorzugsweise aus B_xC_y, Mo_xB_y, B_xN_y, Si_xN_y, Si_xC_y, Be_xO_y, Si_xO_y, Si_xN_y, Si_xO_y, Ti, Ti_xN_y, Cu_xAu_y, Ni, Ru, Rh, Ir, Au, Pd, Pt, Os, Sm, Gd, Al_xO_y, K_xC_yI_z, K, Hf, Th_xF_y, Na_xF_y, Li_xF_y, Mg_xF_y, La_xF_y, amorphem Kohlenstoff, Y, Nb, Rh_xO_y, Ru_xO_y, Ce oder Si_xH_y.
In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem mit einem erfindungsgemäßen Schutzschichtsystem versehenen reflektiven optischen Element um einen auf einem Substrat befindlichen Multilayer.
Vorzugsweise handelt es sich um einen Molybdän/Silizium-, Molybdän/Beryllium-, Molybdäncarbid/Silizium- oder um einen Molybdäncarbid/Beryllium-Multilayer. Mit Multilayern auf dieser Basis lassen sich im EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich besonders hohe Reflektivitäten erzielen. Die Multilayer können Zwischenschichten aus Mo_xSi_y bzw. Be_xMoy aufweisen, die sich durch Interdiffusion bzw. chemisch bilden. Um die Lebensdauer und die Reflektivität sowie den Kontrast eines Multilayers etwas zu erhöhen, kann es von Vorteil sein, wenn der Multilayer mindestens eine Zwischenschicht aus BN, B₄C, C oder Si₃N₄ aufweist, die als Diffusionsbarrieren zwischen den eigentlichen Multilayerschichten wirkt.
Durch Diffusion kann dabei eine zumindest teilweise Vermischung der Schichten stattfinden, z.B. in der Art Mo/B₄C/Si in Mo/Mo_wB_xC_ySi_z/Si.
Vorzugsweise weist das reflektive optische Element eine maximale Reflektivität bei einer Betriebswellenlänge zwischen 11,0 nm und 15 nm auf.
Vorzugsweise weist die Periode eines Multilayers eine Dicke von 5,0 nm bis 18 nm auf.
Vorteilhafterweise weist das reflektive optische Element eine maximale Reflektivität > 55 % auf.
Erfindungsgemäß wird das reflektive optische Element bzw. das Schutzschichtsystem hergestellt, indem das Schutzschichtsystem durch Elektronenstrahlverdampfen und/oder Magnetronsputtern und/oder Ionenstrahlsputtern aufgebracht wird. Handelt es sich bei dem reflektiven optischen Element um einen Multilayer, wird dieser vorteilhafterweise ebenfalls durch Elektronenstrahlverdampfen und/oder Magnetronsputtern und/oder Ionenstrahlsputtern auf ein Substrat aufgebracht.
Vorzugsweise werden das Schutzschichtsystem bzw. der Multilayer ionenstrahlunterstützt aufgebracht, um homogene Schichten und geringe Oberflächen- und Interfacerauhigkeiten zu erreichen.
Die Erfindung soll anhand der folgenden Beispiele näher erläutert werden. Dazu zeigen:
1 eine Skizze eines Multilayers mit Schutzschichtsystem;
2 die Reflektivitätskurve für ein erstes Ausführungsbeispiel;
3 die Reflektivitätskurve für ein zweites Ausführungsbeispiel;
4 die Reflektivitätskurve für ein drittes Ausführungsbeispiel;
5 die Reflektivitätskurve für ein viertes Ausführungsbeispiel;
6 die Reflektivitätskurve für ein fünftes Ausführungsbeispiel und
7 die Reflektivitätsveränderung bei bestimmten Kontaminationsgraden.
In 1 ist der beispielhafte Aufbau eines optischen reflektiven Elements mit einem erfindungsgemäßen Schutzschichtsystem 4, 5 dargestellt. Auf einem Substrat 1 ist nach einer Zwischenschicht 2 ein Multilayer 3 aufgebracht, der aus N-Perioden aus einem Absorber 30 und einem Spacer 31 besteht.
Auf dem Multilayer 3 ist zunächst ein unteres Schichtsystem 4 aufgebracht, das gegen die Bestrahlung mit Photonen und Elektronen bei Anwesenheit oder Nichtanwesenheit von externen elektrischen Feldern in einer Restgasatmosphäre resistent ist. Dieses untere Schichtsystem 4 besteht im vorliegenden Falle aus vier Einzelschichten 40–43. Für maximale Reflektivität von zentraler Bedeutung sind die Schichten 40 und 42, die die Funktion einer Absorberschicht 40 und einer Spacerschicht 42 aufweisen. Zwischen Schicht 40 und Schicht 42 befindet sich entweder eine sich durch Diffusion formende Zwischenschicht 41 oder eine Diffusionsbarriere 41. Die oberste Schicht 43 des unteren Schichtsystems 4 kann entweder Spacer- oder Absorberfunktion haben. Mindestens die Schicht 43 besteht im vorliegenden Beispiel aus inertem Material.
Über dem unteren Schichtsystem 4 aus den Schichten 40–43 ist ein oberes Schichtsystem 5 aus in diesem Fall zwei Schichten 50 und 51 aufgebracht. Optisch weisen beide Schichten 1 und 2 Eigenschaften zwischen einem Spacer und einem Absorber auf. Mindestens Schicht 51 besteht aus einem kohlenstoffwachstumarmen Material. An das obere Schutzschichtsystem 5 schließt sich das Vakuum an. Die optische Dicke des Schutzschichtsystems 4, 5 aus den Schichten 40– 43, 50, 51 liegt nahe der optischen Dicke einer Multilayer-Periode aus den Schichten 30 und 31. Für jede Schicht ist eine Mindestdicke einzuhalten, damit sich beim Aufbringen eine geschlossene, homogene Schicht bildet.
Beispiel 1:
Ein Multilayer aus 50 Perioden Mo(2,74 nm)/Si(4,11 nm) auf einem amorphen SiO₂-Substrat ist mit einem Schutzschichtsystem versehen worden. Dieses Schutzschichtsystem besteht aus einem oberen Schutzschichtsystem aus einer Aluminiumoxidschicht einer Dicke von 1,29 nm und einem unterem Schichtsystem aus Rh₂O₃(1,3 nm)/Y(1,5 nm)/amorphem C (1,35 nm)/Ce(1,11 nm). Bei der Rhodiumoxidschicht handelt es sich um die inerte Materialschicht, die die Funktion eines Absorbers übernimmt. Die Yttriumschicht zusammen mit der Cerschicht entspricht einer Spacerschicht. Die Gesamtdicke von Yttrium und Cer sind auf maximale Reflektivität optimiert. Die amorphe Kohlenstoffschicht dient als Diffusionsbarriere. Auch die Yttrium- und die Cerschicht sind inert. Bei einem Einfallswinkel von 0 Grad zur Oberflächennormalen und einer Betriebswellenlänge von 13,4 nm erhält man unter Vernachlässigung der Oberflächen- und Interfacerauhigkeiten eine maximale Reflektivität von 70,3 % (siehe 2). Auch nach einem Betrieb unter Restgasatmosphäre von 60 Stunden weist der Multilayer mit Schutzschichtsystem immer noch eine maximale Reflektivität von 97,5 % der Anfangsreflektivität bei 13,4 nm auf.
Beispiel 2:
Es handelt sich um einen Multilayer aus 50 Perioden aus Mo(2,74 nm)/amorphem Si(4,11 nm), der auf einem amorphen SiO₂-Substrat aufgebracht ist. Dieser Multilayer weist ein oberes Schichtsystem aus einer Y₂O₃(0,84 nm)-Schicht als kohlenstoffwachstumarmes Material sowie ein unteres Schichtsystem aus Y(3,36 nm)/Y₂O₃(0,84 nm)/Y(3,36 nm)/Y₂O₃(0,84 nm)/Y(3,36 nm)auf. Die Y₂O₃-Schichten unterdrücken das Wachstum kohlenstoffhaltiger Substanzen, die Y-Schichten sind inert. Die Yttriumschichten übernehmen optisch die Funktion eines Spacers, während die Yttriumoxidschichten die Funktion eines Absorbers übernehmen. Bei einem Einfallswinkel von 0 Grad zur Oberflächennormalen und einer Betriebswellenlänge von 13,4 nm erhält man unter Vernachlässigung der Oberflächen- und Interfacerauhigkeiten eine Reflektivität von 69,8 % (siehe 3). Nach einer Bestrahlung von 65 Stunden unter normalen Betriebsbedingungen weist der Multilayer nach wie vor eine Reflektivität von 97,0 % der Anfangsreflektivität auf.
Beispiel 3
Auf einen Multilayer aus 50 Perioden Mo(2,74 nm)/amorphem Si(3,66 nm), der auf ein amorphes SiO₂-Substrat aufgebracht ist, befindet sich ein Schutzschichtsystem aus einem oberen Schichtsystem aus der einen Schicht Y₂O₃(1,93 nm) sowie einem unteren Schichtsystem aus der einen Schicht Y(3,58 nm), wobei die Yttriumoxidschicht eine geringe Absorptionsrate für kohlenstoffhaltige Stoffe zeigt und auch inert ist. Die Yttriumschicht hat optisch die Funktion eines Spacers, während die Yttriumoxidschicht die Funktion eines Absorbers übernimmt. Bei einem Einfallswinkel von 0 Grad zur Oberflächennormalen und einer Betriebswellenlänge von 13,4 nm erhält man unter Vernachlässigung der Oberflächen- und Interfacerauhigkeiten eine Reflektivität von 73,3 % (siehe 4). Nach einer Bestrahlung unter normalen Betriebsbedingungen von 40 Stunden weist der Multilayer nach wie vor eine Reflektivität von 98,5 % der Ausgangsreflektivität auf.
Beispiel 4:
Ein Multilayer aus 50 Perioden amorphem Si(4,11 nm)/Mo(2,74 nm) auf einem amorphen SiO₂-Substrat ist mit einem Schutzschichtsystem versehen worden. Dieses Schutzschichtsystem besteht aus einem oberen Schutzschichtsystem aus ZrO₂(1,8 nm)/amorphem Si(1,5 nm)/amorphem SiC(2,5 nm) und einem unterem Schichtsystem aus einer Nb(2,7 nm)-Schicht. Bei der Niobschicht handelt es sich um die inerte Materialschicht. Die Zirkoniumoxidschicht unterdrückt das Wachstum kohlenstoffhaltiger Substanzen, während die amorphe Si- und die amorphe SiC-Schicht als Spacer der optischen Anpassung des Schutzschichtsystems an den Multilayer dienen. Bei einem Einfallswinkel von 0 Grad zur Oberflächennormalen und einer Betriebswellenlänge von 13,4 nm erhält man eine maximale Reflektivität von 73,3 % (siehe 5). Auch nach einem Betrieb unter Restgasatmosphäre von 60 Stunden weist der Multilayer mit Schutzschichtsystem immer noch eine maximale Reflektivität von 98 der Anfangsreflektivität bei 13,4 nm auf.
Beispiel 5:
Ein Multilayer aus 50 Perioden Mo(2,74)/amorphem Si(4,11 nm) auf einem amorphen SiO₂-Substrat ist mit einem Schutzschichtsystem versehen worden. Dieses Schutzschichtsystem besteht aus einem oberen Schutzschichtsystem aus einer Zirkoniumoxidschicht einer Dicke von 2,26 nm und einem unterem Schichtsystem aus einer Zirkoniumschicht einer Dicke von 3,69 nm. Bei der Zirkoniumschicht handelt es sich um die inerte Materialschicht, während die Zirkoniumoxidschicht eine geringe Adsorptionsrate für kohlenstoffhaltige Substanzen zeigt. Zirkoniumoxid zeigt im Übrigen eine geringe Wahrscheinlichkeit für spontane Elektronenemissionen unter dem Einfluß externer elektromagnetischer Felder. Um die spontanen Elektronenemissionen zusätzlich zu unterdrücken, wurde die Zirkoniumoxidschicht ionenstrahlpoliert. Bei einem Einfallswinkel von 0 Grad zur Oberflächennormalen und einer Betriebswellenlänge von 13,4 nm erhält man unter Vernachlässigung der Oberflächen- und Interfacerauhigkeiten eine maximale Reflektivität von 72,4 % (siehe 6). Auch nach einem Betrieb unter Restgasatmosphäre von 50 Stunden weist der Multilayer mit Schutzschichtsystem immer noch eine maximale Reflektivität von 98,4 % der Anfangsreflektivität bei 13,4 nm auf.
In 7 werden die Reflektivität in Abhängigkeit vom Kontaminationsgrad für Multilayer mit erfindungsgemäßem Schutzschichtsystem (offene Symbole) und identische Multilayer mit Schutzschicht gemäß dem Stand der Technik, die oxidationsresistent ist (schwarze Symbole) gegenübergestellt. Bei der gezeigten Reflektivität handelt es sich um die relative Reflektivität, wobei eine relative Reflektivität von 1 einem noch nicht bestrahlten Multilayer mit einer Schutzschicht gemäß dem Stand der Technik entspricht.
Das Quadrat entspricht einem noch unbestrahlten Multilayer mit einem erfindungsgemäßen Schutzschichtsystem (offen) bzw. einer herkömmlichen Schutzschicht (schwarz). Die Dreiecke mit einer Spitze nach oben entsprechen einer Bestrahlung mit EUV-Photonen (13,4 nm) hoher Intensität von 60 h und die Dreiecke mit einer Spitze nach unten einer Bestrahlung mit EUV-Photonen (13,4 nm) von 60 h bei niedriger Intensität.
Wie man erkennt, weist der Multilayer mit einem erfindungsgemäßen Schutzschichtsystem zu Beginn eine geringere Kohlenstoffkontamination und höhere Reflektivität auf, da schon der kontaminierende Einfluß der Atmosphäre beim Einbau geringer ist. Auch nach einer Bestrahlung von 60 h bei niedriger Intensität weist er noch eine höhere Reflektivität als ein herkömmlicher Multilayer vor Bestrahlung auf. Erst nach 60 h Bestrahlung sinkt seine Reflektivität unter die eines unbestrahlten herkömmlichen Multilayers. Verglichen mit bestrahlten herkömmlichen Multilayern weisen die Multilayer mit erfindungsgemäßen Schutzschichtsystemen eine 2–4 % höhere Reflektivität auf. Auch der Kontaminationsgrad ist geringer. Insgesamt steigt also durch die erfindungsgemäße Schutzbeschichtung die Lebenszeit der Multilayer und kann die Anzahl der Reinigungsvorgänge verringert werden, was zu geringeren Ausfallzeiten führt.

Claims

Schutzschichtsystem für reflektive optische Elemente für den EUV- und weichen Röntgenstrahlenbereich mit mindestens einer obersten Schutzschicht aus einem Material, bei dem das Aufwachsen von kohlenstoffhaltigen Stoffen unterdrückt ist.
Schutzschichtsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine oberste Schicht inert gegen externe elektromagnetische Felder ist.
Schutzschichtsystem nach Anspruch 1 oder 2 mit einem oberen Schichtsystem, das mindestens die kohlenstoffwachstumarme Schicht umfasst, und einem unteren Schichtsystem, das mindestens eine Schicht umfasst, die gegen Energieeintrag und gegen Restgasatmosphäre inert ist.
Schutzschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Dicke des Schutzschichtsystems an die optische Dicke des reflektiven optischen Elementes angepasst ist.
Schutzschichtsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Schichtsystem eine Dicke von 0,7 nm bis 9 nm aufweist.
Schutzschichtsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Schichtsystem eine Dicke von 1 nm bis 16 nm aufweist.
Schutzschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine kohlenstoffwachstumarme Schicht einen Realteil des Brechungsindex zwischen 0,84 und 0,98 aufweist.
Schutzschichtsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine inerte Schicht des unteren Schichtsystems einen Realteil des Brechungsindex zwischen 0,84 und 0,98 aufweist.
Schutzschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine kohlenstoffwachstumarme Schicht ein Oxid ist.
Schutzschichtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine kohlenstoftwachstumarme Schicht aus einem Aluminium-Oxid, einem Beryllium-Aluminium-Oxid, einem Beryllium-Magnesium-Aluminium-Oxid, einem Titan-Oxid, einem Magnesium-Oxid, einem Magnesium-Aluminium-Oxid, einem Mangan-Oxid, einem Nickel-Aluminium-Oxid, einem Natrium-Titan-Oxid, einem Antimon-Oxid, einem Cer-Titan-Oxid, einem Cer-Oxid, einem Strontium-Oxid, einem Zirkonium-Oxid, einem Yttrium-Oxid, einem Hafnium-Oxid, einem Rhodium-Oxid, einem Ruthenium-Oxid, einem Bor-Oxid, einem Beryllium-Oxid, einem Calcium-Titan-Oxid, einem Silizium-Nitrid, einem Bor-Nitrid, einem Silizium-Oxid oder einem Silizium-Karbid ist.
Schutzschichtsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine inerte Schicht aus B_XC_y, Mo_xB_y, B_xN_y, Si_xN_y, Si_xC_y, Be_xO_y, Si_xO_y, Si_xN_y, Si_xO_y, Ti, Ti_xN_y, Cu_xAu_y, Ni, Ru, Rh, Ir, Au, Pd, Pt, Os, Sm, Gd, Al_xO_y, K_xC_yI, K, Hf, Th_xF_y, Na_xF_y, Li_xF_y, Mg_xF_y, La_xF_y, amorphem Kohlenstoff, Y, Nb, Rh_xO_y, Ru_xO_y, Ce oder Si_xH_y ist.
Reflektives optisches Element für den EUV- und weichen Röntgenwellenlängenbereich, gekennzeichnet durch ein Schutzschichtsystem gemäß den Ansprüchen 1 bis 11.
Reflektives optisches Element nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzschichtsystem auf einem auf einem Substrat befindlichen Multilayer angeordnet ist.
Reflektives optisches Element nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um einen Mo/Si-, einen Mo/Be-, einen Mo₂C/Si- oder einen Mo₂C/Be-Multilayer handelt.
Reflektives optisches Element nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Multilayer mindestens eine Zwischenschicht aufweist.
Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß es eine maximale Reflektivität zwischen den Wellenlängen 11,0 nm und 15,0 nm aufweist.
Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Multilayer eine Periode eine Dicke von 5,0 nm bis 18 nm aufweist.
Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß es eine maximale Reflektivität > 55 % aufweist.
Reflektives optisches Element nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß es zwischen Multilayer und Substrat eine zusätzliche Schicht aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines reflektiven optischen Elementes gemäß Anspruch 12 bis 19, bei dem das Schutzschichtsystem durch Elektronenstrahlverdampfen und/oder Magnetronsputtern und/oder Ionenstrahlsputtern aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Multilayer durch Elektronenstrahlverdampfen und/oder Magnetronsputtern und/oder Ionenstrahlsputtern aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzschichtsystem und/oder der Multilayer ionenstrahlunterstützt aufgebracht werden.
Verfahren zur Herstellung eines Schutzschichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Schutzschichtsystem durch Elektronenstrahlverdampfen und/oder Magnetronsputtern und/oder Ionenstrahlsputtern aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzschichtsystem ionenstrahlunterstützt aufgebracht wird.