包括多層涂層的光學(xué)元件及包括光學(xué)元件的光學(xué)裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年4月29日申請的德國專利申請No. 10 2013 207 751的優(yōu) 先權(quán)，該申請的全部公開內(nèi)容視為本申請的公開內(nèi)容的一部分且以引用方式并入本申請的 公開內(nèi)容中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種光學(xué)元件，其包含基板且包含施加到該基板的多層涂層。本發(fā)明 還涉及一種包含至少一個這種光學(xué)元件的光學(xué)裝置，尤其是微光刻設(shè)備。 現(xiàn)有技術(shù)
[0004] 光學(xué)多層涂層例如可用來增加預(yù)定波長（操作波長）的輻射的反射比。設(shè)計用于 軟X射線或EUV波長范圍（即，通常在5nm和20nm之間的波長）的光學(xué)元件的多層涂層一 般具有交替層，其由具有復(fù)折射率的較高及較低實部的材料構(gòu)成。在圍繞大約13. 5nm的范 圍中的操作波長下，交替層通常為鉬和硅，其層厚度彼此協(xié)調(diào)并與給定入射角的操作波長 協(xié)調(diào)，使得涂層可實現(xiàn)其光學(xué)功能，尤其確保高反射比。
[0005] 然而，在將此類及其它光學(xué)元件上的多層涂層加熱至如60°以上至IOOtC (若適 當至300°C或更高）的高溫時，在多層涂層中可發(fā)生熱控變化，這對光學(xué)元件的光學(xué)性質(zhì)有 不利的影響。特別地，在高溫下操作時間相對較長的情況下，利用常規(guī)涂覆方法施加的層的 周期長度將不可逆地改變。在該情況下，多層涂層的周期長度可取決于構(gòu)成改變（例如層 材料在層界面處交互擴散或混合后的材料致密化）的基礎(chǔ)的機制而增加或減少。由于此改 變的周期長度，取決于角度的反射波長、強度和波前通常改變，這降低了涂層的光學(xué)性能。
[0006] 為了增加涂層的熱穩(wěn)定性，已知在多層涂層的相鄰層之間提供阻擋層形式的擴散 勢皇區(qū)，以防止層材料混合。使用這種阻擋層的一個缺點是由阻擋層引起的反射比損失隨 著有效屏障厚度增加，使得涂層性能因厚阻擋層而顯著降低。
[0007] WO 2007/090364公開了由鉬和硅（在多層涂層中相鄰布置）構(gòu)成的層在高溫下因 其界面處的交互擴散過程而容易形成硅化鉬，這導(dǎo)致反射比由于層對的層厚度及由此的周 期長度的不可逆減少而降低，這又引起多層涂層對于入射輻射的反射比最大值（或質(zhì)心波 長）移向較短波長。為了克服此問題，WO 2007/090364提議使用硼化硅取代硅，并使用氮 化鉬取代鉬。
[0008] 為了解決交互擴散問題，DE 100 11 547 C2提議在硅層和鉬層之間的界面處施加 由Mo2C構(gòu)成的阻擋層，以防止各層之間的交互擴散及由此改進多層涂層的熱穩(wěn)定性。
[0009] 以本申請人名義申請的DE 10 2004 002 764 Al公開了多層涂層在利用特定涂覆 方法施加期間具有密度比固體形式的對應(yīng)材料低的非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。各層的初始較低密度在升 高的溫度下不可逆地增加，因此造成個別層的層厚度降低，及與此相關(guān)聯(lián)地造成涂層的周 期長度減少。這同樣具有以下后果：多層涂層呈現(xiàn)反射比最大值的波長偏移。為了解決此 問題，DE 10 2004 002 764 Al提議在施加諸層期間提供超大尺寸，并且在光學(xué)裝置中使用 多層涂層的熱處理之前，預(yù)見層厚度因多層涂層的熱處理而不可逆的降低。
[0010] S. L. Nyabero 等人的論文"Interlayer growth in Mo/B4C multilayered structures upon thermal annealing"（J.Appl.Phys，113, 144310(2013))公開了 Mo/B4C 多層結(jié)構(gòu)的周期厚度可在退火形式的熱處理時膨脹或減少。對于層厚度為3nm的鉬層，取 決于MC層的厚度，觀察到兩個不同現(xiàn)象：在具有B4C厚度〈1. 5nm的多層涂層的情況下，將 鉬供給到已經(jīng)形成的MoBxCy夾層是主要的并導(dǎo)致其后果為周期緊縮的致密化。在具有B 4C 厚度>2nm的多層涂層的情況下，B和C在夾層中的增濃導(dǎo)致低密度混合物的形成，并導(dǎo)致 周期膨脹，其中在這些層厚度下，在大約350°C的溫度下進行相對較長的熱處理的情況下， 也觀察到層周期的緊縮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明之目的
[0012] 本發(fā)明之目的在于提供一種包含多層涂層的光學(xué)元件及一種包含至少一個這種 光學(xué)元件的光學(xué)裝置（尤其是微光刻設(shè)備），其中，即使在持續(xù)相對較長時間周期的高熱負 載后，仍不會損害或僅稍微損害多層涂層的光學(xué)性質(zhì)。
[0013] 本發(fā)明之主題
[0014] 該目的利用一光學(xué)元件實現(xiàn)，該光學(xué)元件包含：基板；以及施加至該基板的多層 涂層，其中，該多層涂層包含：至少一個第一層系統(tǒng)，由相同構(gòu)造的堆疊的布置組成，各堆疊 均具有至少兩層；以及至少一個第二層系統(tǒng)，由相同構(gòu)造的堆疊的布置組成，各堆疊均具有 至少兩層，其中在該多層涂層的熱負載時，第一層系統(tǒng)經(jīng)歷堆疊厚度的不可逆收縮（取決 于熱負載的強度及持續(xù)時間），第二層系統(tǒng)經(jīng)歷堆疊厚度的不可逆膨脹（取決于熱負載的 強度及持續(xù)時間）。第一和第二層系統(tǒng)的相同構(gòu)造的堆疊的數(shù)目在多層涂層中可尤其重復(fù) 多次（周期性）。
[0015] 在此提出的多層涂層由兩個（或更多個）層系統(tǒng)構(gòu)成，第一層系統(tǒng)在熱負載時 (即，在熱輸入層系統(tǒng)的各層中時）由于尤其在層系統(tǒng)的各層之間界面處發(fā)生的化學(xué)或物 理轉(zhuǎn)化過程而收縮（不可逆），而在第二層系統(tǒng)的情況中則形成相反的效應(yīng)，也就是說，層 系統(tǒng)膨脹。由于多層涂層中的兩個層系統(tǒng)的組合，這兩個層系統(tǒng)在熱負載時在個別層系統(tǒng) 的厚度及因此的周期長度中展現(xiàn)出具有相反符號的改變，所以組合的多層涂層的周期長度 或周期厚度通常在永久熱負載時（即，在持續(xù)經(jīng)過多個小時的熱負載進）僅稍微改變。
[0016] 在本申請的含義中，熱負載應(yīng)理解為將多層涂層加熱至至少大約100°C (通常 150°C或更多，尤其250°C或更多）的溫度，其中在相對較長的時間周期（通常在多個小時的 范圍中）內(nèi)維持該溫度，使得各層上的上述物理和/或化學(xué)效應(yīng)在個別堆疊的周期厚度中 的可測量改變變得明顯。
[0017] 本發(fā)明提出一般僅具有一個層系統(tǒng)的（常規(guī)）多層涂層，該層系統(tǒng)的堆疊例如在 熱負載時收縮，并因此展現(xiàn)具有負號的周期改變，該層系統(tǒng)由第二層系統(tǒng)補充，第二層系統(tǒng) 的堆疊在熱負載時膨脹，并因此產(chǎn)生具有相反符號的周期改變。此外，個別層系統(tǒng)的堆疊數(shù) 目（即，周期數(shù)目）（分別為兩個或更多個）相對于彼此的比率還可最佳化，以獲得涂層的 最佳可能熱性能和光學(xué)效能?？梢虼诉_成的是，在光學(xué)元件或涂層處反射的輻射的質(zhì)心波 長在具有預(yù)定（恒定）溫度或預(yù)定溫度剖面的熱負載時，在通常盡可能長的持續(xù)時間上維 持恒定。
[0018] 在常規(guī)多層涂層的情況下，通過添加阻擋層來修改周期層設(shè)計，以增加層設(shè)計的 熱穩(wěn)定性。不言可喻，第一和/或第二層系統(tǒng)也可具有這種阻擋層。
[0019] 在一個有利實施例中，至少一個第二層系統(tǒng)的堆疊的膨脹補償多層涂層的至少一 個第一層系統(tǒng)的堆疊的收縮。由于利用（至少一個）第一層系統(tǒng)的膨脹補償（至少一個） 第二層系統(tǒng)的收縮，所以維持多層涂層的平均周期長度或厚度。如此，可確保多層涂層界面 相對于周圍環(huán)境的位置在永久熱負載時相對于基板表面位置不會明顯改變。
[0020] 在