[发明专利]反射光学元件和用于操作EUV光刻设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于极紫外(EUV)波长范围的具有反射表面的反射光学元件。而且，本发明涉及一种用于操作EUV光刻设备的方法，该EUV光刻设备包括具有反射表面的反射光学元件。而且，本发明涉及一种包括反射光学元件的EUV光刻设备，涉及一种尤其用于EUV光刻设备的包括反射光学元件的照明系统，还涉及一种尤其用于EUV光刻设备的包括反射光学元件的投射系统。

背景技术

在EUV光刻设备中，用于极紫外(EUV)波长范围(例如大约5nm至20nm之间的波长)的反射光学元件用于半导体组件的光刻成像，该反射光学元件为光掩模或者多层反射镜的形式。由于EUV光刻设备通常具有多个反射光学元件，所以所述反射光学元件必须具有很高的反射率以确保足够高的总反射率。反射光学元件的光学使用的反射表面的污染可减少反射光学元件的反射率和寿命，这是由于工作环境中的短波辐射以及残留气体造成的。由于通常在EUV光刻设备中一个挨着一个布置多个反射光学元件，所以每个单独(individual)反射光学元件上甚至相对较小的污染也在相对较大的程度上影响总反射率。

例如，可以由于潮湿残留而发生污染。在这种情况中，EUV辐射离解水分子，并且因而产生的自由氧基氧化反射光学元件的光学有效(active)表面。在这种情况中，光学有效表面被定义为光学元件的表面的光学上使用的区域。

另一污染源是聚合物(尤其是碳氢化合物)，其可能来源于例如真空环境中所使用的材料，或者来源于EUV光刻设备中所使用的真空泵，或者来源于用在要形成图案的半导体基底上的光刻胶的残留，该光刻胶在工作辐射的影响下导致反射光学元件上的碳污染。首先通过有目标地设置EUV光刻设备中的残留气体环境，其次通过反射光学元件的光学有效表面上的保护层，来努力对抗这些类型的污染。

特别地通过原子氢的处理，即通过原子氢减少氧化污染物或者通过原子氢与含碳残留物相互作用来形成挥发性化合物，通常可以去除氧化物污染和碳污染。在EUV光刻设备中的工作辐射的影响下，由于分子氢离解的结果可形成原子氢。然而，优选使用多个清洁单元，在清洁单元中例如在白炽灯丝(incandescent filament)处将分子氢离解为原子氢。这是因为它们允许控制原子氢的量，并且允许将原子氢引入到EUV光刻设备中，尽可能地靠近反射光学元件的要清洁的光学有效表面。

但是已经发现清洁单元也可导致污染，尤其是主要来源于清洁单元本身的金属或者在与原子氢的化学反应中从EUV光刻设备中的材料或组件提取出的金属(尤其是如挥发性金属氢化物)。

而且，已经发现硅化合物形式的污染与EUV辐射的相互作用在反射光学元件的光学有效表面上导致由二氧化硅(SiO₂)构成的污染层，由于它们在例如钌构成的光学有效表面的顶层上的好粘附力，它们不能通过原子氢或者其它清洁方式清洁，并且会导致光学有效表面的反射率的大大降低。EUV光刻设备的残留气体中的所述硅化合物的一个可能来源是要曝光的半导体基底(晶片)上的光刻胶，从该光刻胶中提取出硅氧烷等。

发明内容

因此，本发明的一个目的是呈现对抗由二氧化硅沉积、碳化氢沉积和/或金属沉积形成的污染物的措施，例如由光刻设备的残留气体的组分与EUV辐射的相互作用和/或由利用原子氢的清洁所产生。

通过用于极紫外波长范围的具有反射表面的反射光学元件实现该目的，其中该反射表面具有多层镀膜，该多层镀膜包括由氟化物构成的顶端层。

已经发现可以源自氢清洁单元的金属污染例如是锌、锡、铟、碲、锑、铋、铅、砷、硒、锗、银、镉、汞、硫、金、铜、钨或者它们的合金，等等。而且已经发现如果暴露到所述污染物的反射光学元件具有由氟化物构成的顶端层，则这些金属的污染对反射率的影响较小。这是因为首先这种层用作对光学元件的下层反射表面的保护，以对抗其它类型的污染，例如氧化物污染或碳污染。其次，由氟化物构成的顶端层具有以下效果：操作时，金属污染更小程度地粘附到顶端层上。这具有以下优点：例如可以通过清洁气体更简单地将金属污染从表面移除。而且，已经发现这同样适用于由二氧化硅构成的污染层，由于氟化层上的低粘附力，也可以通过清洁气体相对简单地移除二氧化硅。