用于反射VUV辐射的光学元件和光学布置的制作方法

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整体作为本技术的一部分。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。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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 aluminum mirrors 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。

5、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。

6、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。

技术实现思路

1、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。