特許 7589235 光学素子及びＥＵＶリソグラフィシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-15

(45)【発行日】2024-11-25

(54)【発明の名称】光学素子及びＥＵＶリソグラフィシステム

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/08 20060101AFI20241118BHJP

   G03F 7/20 20060101ALI20241118BHJP

【ＦＩ】

G02B5/08 A

G03F7/20 503

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2022513302

(86)(22)【出願日】2020-08-06

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-11-04

(86)【国際出願番号】 EP2020072119

(87)【国際公開番号】W WO2021037515

(87)【国際公開日】2021-03-04

【審査請求日】2023-08-04

(31)【優先権主張番号】102019212910.2

(32)【優先日】2019-08-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】503263355

【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100147692

【弁理士】

【氏名又は名称】下地 健一

(72)【発明者】

【氏名】アナスタシア ゴンチャー

(72)【発明者】

【氏名】マティアス シュトルム

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ ノットボーム

【審査官】森内 正明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２００８／０９０９８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１２２０２８５０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１７０８１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－５９９０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／００ － ５／１３６

Ｇ０３Ｆ ７／２０ － ７／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光学素子（１）であって、
基板（２）と、
該基板（２）に施されたＥＵＶ放射線（４）を反射する多層系（３）と、
該多層系（３）に施された保護層系（５）であり、第１層（５ａ）、第２層（５ｂ）、及び第３層（３ｃ）を含み、前記第１層（５ａ）は前記第２層（５ｂ）より前記多層系（３）の近くに配置され、前記第２層（５ｂ）は前記第３層（５ｃ）より前記多層系（３）の近くに配置される保護層系（５）と
を備えた光学素子（１）において、
前記第２層（５ｂ）及び前記第３層（５ｃ）は、それぞれが０．５ｎｍ～５．０ｎｍの厚さ（ｄ_２、ｄ _３ ）を有し、前記第１層（５ａ）は、化学量論的若しくは非化学量論的酸化物又は化学量論的若しくは非化学量論的混合酸化物で形成され、前記第１層（５ａ）の前記酸化物又は前記混合酸化物は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙを含む群から選択される少なくとも１つの化学元素を含み、
前記第２層（５ｂ）は、少なくとも１つの金属、金属の混合物又は合金で形成されることを特徴とする光学素子。

【請求項2】

請求項１に記載の光学素子において、前記第３層（５ｃ）は、化学量論的若しくは非化学量論的酸化物又は化学量論的若しくは非化学量論的混合酸化物で形成される光学素子。

【請求項3】

請求項２に記載の光学素子において、前記第３層（５ｃ）の前記酸化物又は混合酸化物は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｙ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｔａ、Ａｌ、Ｅｒ、Ｗ、Ｃｒを含む群から選択される少なくとも１つの化学元素を含む光学素子。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の光学素子において、イオン（６）及び／又は金属粒子（７）が、前記第１層（５ａ）、前記第２層（５ｂ）、及び／又は前記第３層（５ｃ）に注入され、且つ／又は、金属粒子（７）が、前記第１層（５ａ）、前記第２層（５ｂ）、及び／又は前記第３層（５ｃ）に堆積される光学素子。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の光学素子において、前記保護層系（５）は、０．５ｎｍ以下の厚さ（ｄ_４）を有し且つＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒを含む群から選択される少なくとも１つの金属を含む、少なくとも１つの追加層（５ｄ）を含む光学素子。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の光学素子において、前記多層系（３）は、０．５ｎｍを超える厚さ（ｄ）を有する最上層（３ｂ’）を含む光学素子。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか１項に記載の光学素子において、前記多層系（３）は、ケイ素の最上層（３ｂ’）を備える光学素子。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の光学素子において、前記保護層系（５）は、１０ｎｍ未満の厚さ（Ｄ）を有する光学素子。

【請求項9】

コレクタミラー（１０３）として構成された、請求項１～８のいずれか１項に記載の光学素子。

【請求項10】

請求項１～９のいずれか１項の少なくとも１つの光学素子（１、１０３、１１２～１１５、１２１～１２６）を備えたＥＵＶリソグラフィシステム（１０１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

［関連出願の参照］
本願は、２０１９年８月２８日の独国特許出願第１０ ２０１９ ２１２ ９１０．２号の優先権を主張し、その全開示を参照により本願の内容に援用する。

【0002】

本発明は、光学素子であって、基板と、基板に施されたＥＵＶ放射線を反射する多層系と、多層系に施された保護層系であり、第１層、第２層、及び特に最上の第３層を含み、第１層は第２層より多層系の近くに配置され、第２層は第３層より多層系の近くに配置される保護層系とを備えた光学素子に関する。本発明は、少なくとも１つのかかる光学素子を備えたＥＵＶリソグラフィシステムにも関する。

【背景技術】

【0003】

本願において、ＥＵＶリソグラフィシステムは、ＥＵＶリソグラフィ用の光学系又は光学装置、すなわちＥＵＶリソグラフィの分野で用いることができる光学系を意味すると理解される。半導体コンポーネントの製造に用いるＥＵＶリソグラフィ装置のほかに、光学系は、例えば、ＥＵＶリソグラフィ装置で用いるフォトマスク（以下ではレチクルとも称する）の検査用、構造化対象の半導体基板（以下ではウェーハとも称する）の検査用の検査システム、又はＥＵＶリソグラフィ装置又はその部品の測定に、例えば投影系の測定に用いる計測システムであり得る。

【0004】

ＥＵＶ放射線は、約５ｎｍ～約３０ｎｍ、例えば１３．５ｎｍの波長域の放射線を意味すると理解される。ＥＵＶ放射線は大半の既知の材料による吸収が大きいので、ＥＵＶ放射線は、通常は反射光学素子を用いてＥＵＶリソグラフィシステム内を案内される。

【0005】

反射光学素子（ＥＵＶ）上のコーティングの形態の反射多層系の薄層又は層は、ＥＵＶリソグラフィシステム、特にＥＵＶリソグラフィ装置の動作において厳しい条件に曝される。例えば、高い放射パワーを有するＥＵＶ放射線が層に当たる。ＥＵＶ放射線には、ＥＵＶミラーのいくつかがおそらく数百℃という高温に加熱されるという効果もある。ＥＵＶミラーが概して動作する真空環境中の残留ガス（例えば、酸素、窒素、水素、水、及び例えば希ガス等の超高真空中に存在するさらに他の残留ガス）も、特にＥＵＶ放射線の効果により上記ガスがイオン又はラジカル等の反応種に、例えば水素含有プラズマに変換される場合に、コーティングの形態の反射多層系の層に損害を与え得る。動作の休止中の真空環境の通気、及び望ましくない漏れの発生も、反射多層系の層の損傷につながり得る。さらに、反射多層系の層は、動作中に生じる炭化水素、揮発性水素化物、スズ滴又はスズイオン、洗浄媒体等による汚染又は損傷を受け得る。

【0006】

光学素子の反射多層系の層を保護するために、多層系に施されそれ自体が１つ又は複数の層を含み得る保護層系が用いられる。保護層系の層は、典型的な損傷状況、例えば、特に残留ガス雰囲気中に存在し且つ／又は洗浄に用いられる反応性水素の結果としての気泡の形成又は層の分離（層間剥離）を防止するために、様々な機能を果たすことができる。特に、ＥＵＶ放射線を生成するためにスズ滴にレーザビームを衝突させるＥＵＶ放射源の付近にある光学素子の場合、Ｓｎの汚染層が形成され且つ／又は多層系の層がＳｎと混合され得る。

【0007】

特許文献１は、保護層系が少なくとも１つの第１及び１つの第２層を含み、第１層が第２層より多層系の近くに配置される光学素子を記載している。第１層は、第２層よりも低い水素溶解度を有し得る。保護層系は、水素の再結合速度が高い材料で形成された最上の第３層を含み得る。第１層、第２層、及び／又は第３層は、金属又は金属酸化物で形成され得る。最上の第３層の材料は、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｖ、Ｎｂ、及びそれらの酸化物を含む群から選択され得る。

【0008】

上述のように構成された光学素子は、特許文献２にも開示されている。この光学素子は、最上層を有し且つ最上層の厚さよりも厚い最上層の下の少なくとも１つの追加層も有する保護層系を含む。最上層の材料は、酸化物、炭化物、窒化物、ケイ酸塩、及びホウ化物を含む化合物から選択される。

【0009】

特許文献３は、多層反射コーティング及びキャッピング層を有するリフレクタを備えたリソグラフィ投影装置を記載している。キャッピング層は、０．５ｎｍ～１０ｎｍの厚さを有し得る。キャッピング層は、２つ又は３つの異なる材料の層を含み得る。最上層はＲｕ又はＲｈから、第２層はＢ_４Ｃ、ＢＮ、ダイヤモンドライクカーボン、Ｓｉ_３Ｎ_４、又はＳｉＣからなり得る。第３層の材料は、多層反射コーティングの層の材料に一致し、例えばＭｏであり得る。

【0010】

２つの層を含む保護層系を有する反射光学素子が、特許文献４に開示されている。当該明細書に記載の保護層系は、耐酸化性及び耐食性のある材料、例えばＲｕ、Ｚｒ、Ｒｈ、Ｐｄでできた最上層を有する。第２層は、Ｂ_４Ｃ又はＭｏからなり保護層系の最上層の材料がＥＵＶ放射線を反射する多層系の最上層へ拡散するのを防止するための障壁層として働く。

【0011】

特許文献５及び特許文献６は、反射コーティングを酸化から保護するためにＲｕ又はＲｈ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕから構成された触媒キャッピング層を有する、ＥＵＶリソグラフィシステムの自己浄化光学素子を開示している。Ｃｒ、Ｍｏ、又はＴｉから構成された金属層が、キャッピング層とミラーの表面との間に導入されていてもよい。

【0012】

特許文献７は、イオンによるエッチングからミラーを保護するために少なくとも１つのミラーに動的保護層が設けられる方法及び装置が開示されている。この方法は、少なくとも１つのミラーを収容するチャンバにガス状物質を（必要に応じて）供給することを含む。ガスは、通常はガス状炭化水素（Ｃ_ＸＨ_Ｙ）である。しかしながら、このようにして堆積した炭素層の保護効果は限られており、供給にもミラーの監視にも高い費用が必要である。

【0013】

複数の層であるか又は複数の層で形成され得る他の保護層系が、特許文献８及び特許文献９に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【文献】国際公開第２０１４／１３９６９４号

【文献】国際公開第２０１３／１２４２２４号

【文献】欧州特許第１ ０６５ ５６８号明細書

【文献】欧州特許第１ ４０２ ５４２号明細書

【文献】欧州特許第１ ３６２ ２３１号明細書

【文献】米国特許第６，６６４，５５４号明細書

【文献】欧州特許第１ ５２２ ８９５号明細書

【文献】特開２００６－０８０４７８号公報

【文献】特許第４３５２９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明の目的は、反射層系の損傷が防止されるか又は少なくとも遅くなって光学素子の寿命を延ばすことができる、光学素子及びＥＵＶリソグラフィシステムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

この目的は、第２層及び第３層が、また好ましくは第１層も、それぞれが０．５ｎｍ～５ｎｍの厚さを有する、上記種類の光学素子により達成される。

【0017】

本発明らの認識によれば、個々の層の材料が適切に選択された場合、また保護層系が適切に設計されれば個々の層の厚さが比較的薄くても、光学素子の十分な保護効果、ひいては長い寿命を確保することが可能である。薄層系の層の比較的小さな厚さは、概して保護層系を通過するＥＵＶ放射線の吸収の低下につながることにより、反射光学素子の反射率を高める。保護層系の層に選択された材料は、ＥＵＶ放射線を大きく吸収し過ぎない材料であるものとすることが理解されよう。

【0018】

保護層系は、１０ｎｍ未満、特に７ｎｍ未満の（全）厚さを有することが好ましい。前述したように、光学素子の反射率は、比較的薄い保護層系により高めることができる。保護層系の材料及び層厚が適当に選択されれば、保護層系の厚さが薄いにもかかわらず光学素子の十分な保護及び長い寿命を達成することが可能である。

【0019】

さらに別の実施形態において、第１層、第２層、及び／又は第３層は、（金属）酸化物又は（金属）混合酸化物で形成される。酸化物又は混合酸化物は、化学量論的酸化物又は混合酸化物であり得るか、又は非化学量論的酸化物又は混合酸化物であり得る。混合酸化物は、複数の酸化物から構成され、すなわちそれらの結晶格子は、酸素イオン及び複数の化学元素の陽イオンから構成される。ＥＵＶ放射線に加えてＥＵＶ放射源により概して生成されＥＵＶリソグラフィシステムを伝播することが望ましくないＤＵＶ放射線に対して、酸化物は高吸収なので、多層系の層で酸化物を用いることが有利であることが分かった。

【0020】

酸化物の特性、例えば還元性等は、微細構造及び欠陥の存在に大きく依存するので、酸化物及び／又は混合酸化物をできる限り欠陥なく施すことが有利である。この点で、例示的に、論文「Turning a Non-Reducible into a Reducible Oxide via Nanostructuring: Opposite Behaviour of Bulk ZrO₂ and ZrO₂ Nanoparticles towards H₂ Adsorption」、A.R. Puigdollers他、Journal of Physical Chemistry C 120(28), 2016、論文「Transformation of the Crystalline Structure of an ALD TiO₂Film on a Ru Electrode by O₃ Pretreatment」、S. K. Kim他、Electrochem. Solid-State Lett. 2006, 9(1), F5、論文「Role of Metal/Oxide Interfaces in Enhancing the Local Oxide Reducibility」、P. Schlexer他、Topics in Catalysis, October 2018、及び論文「Increasing Oxide Reducibility: The Role of Metal/Oxide Interfaces in the Formation of Oxygen Vacancies」、A. R. Puigdollers他、ACS Catal. 2017, 7, 10, 6493-6513.を参照することができる。酸化物及び／又は混合酸化物をできる限り欠陥なく施すために、各層が施される基板材料のコーティングプロセスの適当な選択が行われなければならず、施される各層について適当な厚さも規定されなければならない。

【0021】

一発展形態において、第３層の（化学量論的若しくは非化学量論的）酸化物又は（化学量論的若しくは非化学量論的）混合酸化物は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｙ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｔａ、Ａｌ、Ｅｒ、Ｗ、Ｃｒを含む群から選択される少なくとも１つの化学元素を含む。

【0022】

多層系の層の劣化を防止し且つ／又は反射率の低下に対抗するために、第３層の材料は、保護層系又は第３層の表面の洗浄に用いられる、洗浄媒体（水性、酸性、塩基性の有機溶剤又は界面活性剤）に対して、また反応性水素（Ｈ^＊）すなわち水素イオン及び／又は水素ラジカルに対しても、安定であるべきである。光学素子がＥＵＶ放射源の付近に配置される場合、第３層の材料は、Ｓｎに耐性があり且つ／又はＳｎと混合されないものとすべきである。特に、第３層に堆積したＳｎ汚染物を、反応性水素（Ｈ^＊）を用いて第３層の表面から除去できるべきである。第３層の材料は、レドックス反応も起こり難い、換言すれば例えば水素との接触時に酸化も還元もし難いものであるべきである。第３層は、酸素及び／又は水素を含有する雰囲気中で揮発性であるいかなる物質も含有すべきではない。前述の金属の酸化物及び混合酸化物は、これらの条件又はこれらの条件の大部分を満たす。

【0023】

一発展形態において、第２層の（化学量論的若しくは非化学量論的）酸化物又は（化学量論的若しくは非化学量論的）混合酸化物は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａを含む群から選択される少なくとも１つの化学元素を含む。

【0024】

第２層の材料は、反応性水素（Ｈ^＊）及びＳｎに基本的に耐性があるべきである。第２層の材料は、さらにレドックス耐性であるべきである。第２層の材料が酸化物又は混合酸化物である場合、第２層の材料は特に、水素による還元に対して不活性であり耐ブリスタ性でもあるべきである。第２層の材料は、Ｈ／Ｏ遮断剤、すなわち下の層への酸素の通過及び好ましくは水素の通過をできる限り完全に防止する材料でもあるべきである。第２層の材料は、第３層の成長に適した基礎を形成するものでもあるべきである。第２層も、酸素及び／又は水素を含有する雰囲気中で揮発性であるいかなる物質も含有すべきではない。酸化物及び混合酸化物に加えて、これらの条件は特に特定の金属材料（以下参照）により満たされる。

【0025】

別の発展形態において、第１層の（化学量論的若しくは非化学量論的）酸化物又は（化学量論的若しくは非化学量論的）混合酸化物は、Ａ、Ｚｒ、Ｙを含む群から選択される少なくとも１つの化学元素を含む。第３層の材料は、Ｈ／Ｏ遮断剤、すなわち下の層への酸素の通過及び好ましくは水素の通過をできる限り完全に防止する材料でもあるべきである。第１層の材料は、反応性水素（Ｈ^＊）に、またブリスタの形成にも基本的に耐性があるべきである。第１層は、多層系の最終層を第２層の材料との混合から保護するために障壁を形成すべきでもある。さらに、第１層の材料は、第２層の成長に適した基礎を形成すべきである。

【0026】

別の実施形態において、第１層及び／又は第２層は、少なくとも１つの金属（又は金属の混合物若しくは合金）で形成される。酸化物又は混合酸化物で好ましくは形成される第３層とは異なり、第１層及び第２層は（少なくとも）１つの金属で形成され得る。洗浄媒体に対する耐性に関する要件は、第１及び第２層では第３層より厳しくない。

【0027】

一発展形態において、第２層は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｌａ及び貴金属、特にＲｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、並びにそれらの混合物を含む群から選択される金属を含むか又はかかる金属からなる。Ｒｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒは貴金属であり、より詳細には白金族である。

【0028】

別の実施形態において、第１層は、Ａｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒ、及びそれらの混合物を含む群から選択される金属を含むか又はかかる金属からなる。これらの材料は、第１層の材料について前述した要件を同様に十分に満たす。

【0029】

別の実施形態において、第１層の材料は、Ｃ、Ｂ_４Ｃ、ＢＮを含む群から選択される。特に拡散障壁層としての特性に関して、これらの材料は、保護層系の第２層の材料が多層系の最上層へ拡散するのを防止するのに有利であることが分かった。

【0030】

３つの層及び任意のさらなる層（以下参照）に適した材料の選択には、それらの特性に関する調和が必要であり、特に、３つの層の材料の格子定数、熱膨張率（ＣＴＥ）、及び自由表面エネルギーが相互に調和すべきである。したがって、前述の材料の全ての組み合わせが保護層系の製造に等しく適するわけではない。

【0031】

保護層系の層及び反射層系の層は、特にＰＶＤ（物理蒸着）コーティングプロセス又はＣＶＤ（化学蒸着）コーティングプロセスにより施され得る。ＰＶＤコーティングプロセスは、例えば、電子ビーム蒸着、マグネトロンスパッタリング、又はレーザビーム蒸着（「パルスレーザ堆積」、ＰＬＤ）を含み得る。ＣＶＤコーティングプロセスは、例えば、プラズマＣＶＤプロセス（ＰＥ－ＣＶＤ）又は原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスであり得る。原子層堆積は、特に非常に薄い層の堆積を可能にする。

【0032】

別の実施形態において、金属層及び／又はイオンが第１層、第２層、及び／又は第３層に注入され、且つ／又は好ましくは金属粒子が第１層、第２層、及び／又は第３層に堆積され、上記粒子及びイオンは、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒを含む群から特に選択される。特にＳｎイオンの注入を防止するために、比較的少量のイオンが第１層、第２層、及び／又は第３層に注入されれば有利であり得る。当該イオンは、金属イオン、好ましくは貴金属イオン、特に白金族イオン、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、及び場合によってはＩｒであり得る。代替として又は追加として、各層に注入されるイオンは、希ガスイオン、例えばＡｒイオン、Ｋｒイオン、又はＸｅイオンであり得る。

【0033】

イオンの注入の代替として又は追加として、第１、第２、及び／又は第３層は、金属粒子、好ましくは貴金属粒子、特に白金族粒子をドープしたものであり得る。好ましくは貴金属粒子の形態の、特に白金族粒子の形態の金属粒子は、各層（単数又は複数）の表面に、特に最上の第３層の表面に堆積されていてもよい。全体が参照により本願の内容の一部とされる独国特許出願公開第１０ ２０１５ ２０７ １４０号に記載のように、各層への（ナノ）粒子の適用が表面欠陥の阻止を可能にする結果として、該当の位置ではいかなる吸収及び／又は解離プロセス及び関連の汚染物質堆積もあり得なくなる。粒子は、個別形態、特に個々の原子の形態で、又はクラスタで（例えば、２５原子以下の群で）のみ適用／堆積されることが好ましい。

【0034】

別の実施形態において、保護層系は、０．５ｎｍ以下の厚さを有し且つＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒを含む群から選択されることが好ましい少なくとも１つの金属、好ましくは少なくとも１つの貴金属、特に少なくとも１つの白金族を含む、少なくとも１つの追加層、特にサブモノレイヤ層を含む。保護層系は、水素及び／又は酸素に関する３つの他の層のブロック効果を強化するために（薄）層を含み得る。（薄）追加層は、特にサブモノレイヤ層、すなわち下の層を原子層で完全に覆わない層であり得る。保護層系は、４つより多い層、例えば５つ、６つ、又はそれ以上の数等の層も含み得る。層は、例えば、拡散障壁の機能を担うことにより、隣接する層の混合に対抗する（薄）層であり得る。

【0035】

多層系は、動作波長における屈折率の実部が比較的大きい材料の層（「スペーサ」とも称する）と、動作波長における屈折率の実部が比較的小さい材料の層（「アブソーバ」とも称する）とを交互に施した層を通常は含む。多層系のこの構成の結果として、ブラッグ反射が起こるアブソーバ層に対応する格子面を有する結晶がある意味で模倣される。スペーサ層及びアブソーバ層の厚さは、動作波長に応じて決定される。

【0036】

別の実施形態において、多層系は、０．５ｎｍを超える厚さを有する最上層を含む。この場合の最上層は、通常はスペーサ層である。動作波長が約１３．５ｎｍにある場合、スペーサ層の材料は通常はケイ素であり、アブソーバ層の材料はモリブデンである。

【0037】

別の実施形態において、光学素子は、コレクタミラーの形態をとる。ＥＵＶリソグラフィでは、コレクタミラーは、例えば放射源が種々の方向に発した放射線を集光して束状の形態で次のミラーに反射するために、プラズマ放射源の下流で、ＥＵＶ放射源の後の第１ミラーとして通常は用いられる。放射源の環境における高放射強度により、残留ガス雰囲気中に特に高確率で存在する分子水素が高運動エネルギーの反応性（原子状及び／又はイオン性）水素に変換され得るので、コレクタミラーは、反応性水素の侵入により、保護層系の層及び／又はそれらの多層系の上方の層で層間剥離現象を示すリスクが特に高い。

【0038】

本発明のさらに別の態様は、前述の少なくとも１つの光学素子を備えたＥＵＶリソグラフィシステムに関する。ＥＵＶリソグラフィシステムは、ウェーハを露光するＥＵＶリソグラフィ装置とすることができ、又はＥＵＶ放射線を用いる他の何らかの光学装置、例えば、ＥＵＶリソグラフィで用いるマスク、ウェーハ等を例えば検査するためのＥＵＶ検査システムとすることができる。

【0039】

本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明に必須の詳細を示す図面の図を参照して以下の本発明の例示的な実施形態の説明から、また特許請求の範囲から明らかである。個々の特徴は、単独で個別に、又は本発明の一変形形態において任意の所望の組み合わせで複数としてそれぞれ実現することができる。

【0040】

例示的な実施形態を概略図に示し、以下の説明において説明する。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1a】反射多層系と３つの層を有する保護層系とを備えた、ＥＵＶミラーの形態の光学素子の概略図を示す。

【図1b】イオン及び金属（ナノ）粒子が保護層系の第２層に注入されて第３層の上側に堆積した、図１ａの光学素子の概略図を示す。

【図1c】保護層系が貴金属から構成された第４層を含む、図１ａ、図１ｂの光学素子の概略図を示す。

【図2】ＥＵＶリソグラフィ装置の概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0042】

図面の以下の説明において、同一又は機能的に同一のコンポーネントには同一の参照符号を用いる。

【0043】

図１ａ～図１ｃは、熱膨張率が低い材料、例えばＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）、ＵＬＥ（登録商標）、又はＣｌｅａｒｃｅｒａｍ（登録商標）からなる基板２を備えた光学素子１の構成を概略的に示す。図１ａ～図１ｃに示す光学素子１は、垂直入射で、すなわち面法線に対して通常は約４５°未満の入射角αで光学素子１に入射するＥＵＶ放射線４を反射するよう構成される。ＥＵＶ放射線４の反射のために、反射多層系３が基板２に施される。多層系３は、動作波長における屈折率の実部が比較的大きい材料の層（「スペーサ」３ｂとも称する）と、動作波長における屈折率の実部が比較的小さい材料の層（「アブソーバ」３ａとも称する）とを交互に施した層を含み、アブソーバ－スペーサ対が積層体を形成する。多層系３のこの構成の結果として、ブラッグ反射が起こるアブソーバ層に対応する格子面を有する結晶がある意味で模倣される。十分な反射率を確保するために、多層系３は、概して５０個より多い交互層３ａ、３ｂを含む。

【0044】

個々の層３ａ、３ｂの厚さ及び繰返し積層体の厚さは、どのようなスペクトル又は角度依存反射プロファイルを達成しようとするかに応じて、多層系３全体で一定であってもよく変わってもよい。各動作波長における最大可能反射率を高めるためにアブソーバ３ａ及びスペーサ３ｂから構成された基本構造に追加の吸収材料を多少補うことにより、反射プロファイルに目標通りに影響を及ぼすこともできる。その目的で、積層体によってはアブソーバ及び／又はスペーサ材料を相互に交換することができ、又は積層体を２つ以上のアブソーバ及び／又はスペーサ材料から構成することができる。アブソーバ及びスペーサ材料は、反射率の最適化のために全ての積層体で一定の又は変動する厚さを有することができる。さらに、スペーサ及びアブソーバ層３ａ、３ｂ間に例えば拡散障壁として付加的な層を設けることも可能である。

【0045】

光学素子１が動作波長１３．５ｎｍに最適化されている本例では、換言すればＥＵＶ放射線４の実質的に垂直入射時に波長１３．５ｎｍで最大反射率を示す光学素子１では、多層系３の積層体は、交互のケイ素層３ａ及びモリブデン層３ｂを含む。この系では、ケイ素層３ｂは１３．５ｎｍにおける屈折率の実部が比較的大きい層に対応し、モリブデン層３ａは１３．５ｎｍにおける屈折率の実部が比較的小さい層に対応する。動作波長の正確な値に応じて、他の材料の組み合わせ、例えばモリブデン及びベリリウム、ルテニウム及びベリリウム、又はランタン及びＢ_４Ｃ等が同様に可能である。

【0046】

多層系３を劣化から保護するために、保護層系５が多層系３に施される。図１ａに示す例では、保護層系は、第１層５ａ、第２層５ｂ、及び第３層５ｃからなる。この配置では、第１層５ａは、第２層より多層系３の近くに配置される。第２層５ｂは、第３層５ｃより多層系３の近くに配置され、第３層５ｃは保護層系５の最上層を形成し、その露出面に周囲環境との境界が形成される。

【0047】

第１層５ａは第１厚さｄ_１を有し、第２層５ｂは第２厚さｄ_２を有し、第３層５ｃは第３厚さｄ_３を有し、これらの厚さのそれぞれが０．５ｎｍ～５．０ｎｍの範囲にある。保護層系５は、１０ｎｍ未満、場合によっては７ｎｍの全厚Ｄ（ここで、Ｄ＝ｄ_１＋ｄ_２＋ｄ_３）を有する。

【0048】

図示の例では、最上の第３層５ｃの材料は、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｙ、Ｈｆ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｔａ、Ａｌ、Ｅｒ、Ｗ、Ｃｒを含む群から選択される少なくとも１つの化学元素を含む（化学量論的若しくは非化学量論的）酸化物又は（化学量論的若しくは非化学量論的）混合酸化物である。

【0049】

第２層５ｂの材料も同様に、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｌａを含む群から選択される（化学量論的若しくは非化学量論的）酸化物及び／又は（化学量論的若しくは非化学量論的）混合酸化物であり得る。酸化物又は混合酸化物の代替として、第２層５ｂの材料は、（少なくとも）１つの金属を含み得る。金属は、例えば、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｌａ、及び貴金属、好ましくは白金族、特にＲｕ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒを含む群から選択され得る。

【0050】

第１層５ａの材料も同様に、（化学量論的若しくは非化学量論的）酸化物又は（化学量論的若しくは非化学量論的）混合酸化物であり得る。酸化物又は混合酸化物は、Ａｌ、Ｚｒ、Ｙを含む群から選択される少なくとも１つの光学素子を通常は含む。代替として、第１層５ａは、（少なくとも）１つの金属を含むか又は（少なくとも）１つの金属からなり得る。金属は、特にＡｌ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｒを含む群から選択され得る。第１層５ａの材料は、代替としてＣ、Ｂ_４Ｃ、ＢＮを含む群から選択され得る。これらの材料は、拡散障壁として有利であることが分かった。

【0051】

保護層系５の保護効果は、３つの層５ａ～５ｃに選択される材料に応じてだけでなく、材料がその特性に関して、例えば格子定数、熱膨張率、自由表面エネルギー等に関して最適か否かに応じても変わる。

【0052】

材料が特性に関して調和している保護層系３の２つの例を以下に記載する。第１例において、第３層５ｃは、ＴｉＯ_ｘで形成され１．５ｎｍの厚さｄ_３を有し、第２層５ｂは、Ｒｕで形成され２ｎｍの厚さｄ_２を有し、第１層５ａは、ＡｌＯ_ｘで形成され２ｎｍの厚さｄ_１を有する。第２例では、第３層５ｃは、ＹＯ_ｘで形成され２ｎｍの厚さｄ_３を有し、第２層５ｂは、Ｒｕで形成され１．５ｎｍの厚さｄ_２を有し、第１層５ａは、Ｍｏで形成され３ｎｍの厚さｄ_１を有する。保護層系５の全層厚Ｄは、第１例では５．５ｎｍであり、第２例では６．５ｎｍである。ここに記載する例だけでなく、他の材料の組合せも可能であり、保護層系５の３つの層５ａ～５ｃは上記値とは異なり得ることが理解されよう。

【0053】

図１ｂは、光学素子１の環境に存在する可能性があるＳｎイオンの注入に対抗するために少量のイオン６が第２層５ｂに注入されている、光学素子１を示す。イオン６は、例えば希ガスイオン、例えばＡｒイオン、Ｋｒイオン、又はＸｅイオンであり得る。注入イオンは、例えばＰｄイオン、Ｐｔイオン、Ｒｄイオン、又は場合によってはＩｒイオンのような貴金属イオンでもあり得る。貴金属イオンは、水素及び／又は酸素遮断剤として働く。

【0054】

イオンの注入の追加として又は代替として、例えば、第２層５ｂに金属（ナノ）粒子７を、特に希金属の、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒの粒子及び／又は（外来）原子をドープすることにより、第２層５ｂに金属粒子を注入することも可能である。イオン６及び金属粒子７の注入は、第１層５ａ及び第３層５ｃでも行われ得ることが理解されよう。

【0055】

図１ｂに示す例では、金属（ナノ）粒子７、より詳細には貴金属粒子及び／又は貴金属原子が、最上の第３層５ｃに施されている。特にＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒの形態の（ナノ）粒子７の適用は、個別形態で、特に個々の原子の形態で、又はクラスタで（例えば、２５原子以下の群で）行われ得る。

【0056】

図１ｂに示す例では、光学素子１の多層系３は、０．５ｎｍを超える厚さｄを有するケイ素の最上層３ｂ’を含む。最上層３ｂ’の厚さｄは、多層系３の反射が最大になるように選択される。代替として、多層系３の最上層３ｂ’は、図１ａに示すように具現され得る、すなわち０．５ｎｍ未満の厚さを有し得ることが理解されよう。

【0057】

図１ｃは、第１層５ａと第２層５ｂとの間に０．５ｎｍ以下の厚さｄ_４を有するさらなる第４層５ｄを含む保護層系３を示す。第４層５ｄは、金属、より詳細には貴金属、例えばＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、及び／又はＩｒを含む。第４（薄）層５ｄは、サブモノレイヤ層を形成して欠陥の最小化に寄与し、したがって下の第１層５ａへの水素及び／又は酸素の侵入に対する障壁として働くことができる。欠陥の最小化のための第４層５ｄは、第２層５ｂと第３層５ｃとの間又は場合によっては第３層５ｃ上に形成することもでき、後者の場合、第３層５ｃは保護層系５の最上層を形成しないことが理解されよう。保護層系５は、欠陥数を最小化するために且つ／又は水素及び／又は酸素に対する障壁を形成するために、第５層、第６層等も任意に含み得る。

【0058】

図１ａ～図１ｃに示す光学素子１は、以下の図２にいわゆるウェーハスキャナの形態で概略的に示すように、ＥＵＶリソグラフィ装置１０１の形態のＥＵＶリソグラフィシステムで用いることができる。

【0059】

ＥＵＶリソグラフィ装置１０１は、５０ナノメートル未満、特に約５ナノメートル～約１５ナノメートルのＥＵＶ波長域で高エネルギー密度を有するＥＵＶ放射線を生成するＥＵＶ光源１０２を備える。ＥＵＶ光源１０２は、例えば、レーザ誘起プラズマを生成するプラズマ光源の形態で具現することができる。図２に示すＥＵＶリソグラフィ装置１０１は、１３．５ｎｍのＥＵＶ放射線の動作波長用に設計され、図１ａ～図１ｃに示す光学素子１もそのように設計される。しかしながら、ＥＵＶリソグラフィ装置１０１をＥＶ波長域の異なる動作波長用に、例えば６．８ｎｍ用等に設計することも可能である。

【0060】

ＥＵＶリソグラフィ装置１０１はさらに、ＥＵＶ光源１０２のＥＵＶ放射線を集束させて束状の照明ビーム１０４を形成し且つエネルギー密度をこのようにしてさらに高めるために、コレクタミラー１０３を備える。照明ビーム１０４は、本例では５つの反射光学素子１１２～１１６（ミラー）を有する照明系１１０により、構造化された物体Ｍを照明するよう働く。

【0061】

構造化された物体Ｍは、例えば、物体Ｍ上の少なくとも１つの構造を作製する反射及び無反射又は少なくとも低反射領域を有する、反射型フォトマスクであり得る。代替として、構造化された物体Ｍは、各ミラーでのＥＵＶ放射線の入射角を設定するために、１次元又は多次元配置で配置され且つ少なくとも１つの軸周りで任意に可動である複数のマイクロミラーあり得る。

【0062】

構造化された物体Ｍは、照明ビーム１０４の一部を反射して投影ビーム経路１０５を整形し、投影ビーム経路１０５は、構造化された物体Ｍの構造に関する情報を運んで投影レンズ１２０に放射され、投影レンズ１２０は、構造化された物体Ｍ又はその各部分領域の投影像を基板Ｗ上に生成する。基板Ｗ、例えばウェーハは、半導体材料、例えばケイ素を含み、ウェーハステージＷＳとも称するマウンティング上に配置される。

【0063】

本例では、投影レンズ１２０は、構造化された物体Ｍに存在する構造の像をウェーハＷ上に生成するために６つの反射光学素子１２１～１２６（ミラー）を有する。投影レンズ１２０のミラーの数は、通常は４つ～８つである。しかしながら、適切な場合はミラーを２つだけ用いることもできる。

【0064】

照明系１１０の反射光学素子１０３、１１２～１１６及び投影レンズ１２０の反射光学素子１２１～１２６は、ＥＵＶリソグラフィ装置１０１の動作中に真空環境１２７に配置される。特に酸素、水素、及び窒素を含有する残留ガス雰囲気が、真空環境１２７に形成される。

【0065】

図１ａ～図１ｃに示す光学素子１は、ＥＵＶ放射線４の垂直入射用に設計された、照明系１１０の光学素子１０３、１１２～１１５又は投影レンズ１２０の反射光学素子１２１～１２６の１つであり得る。特に、図１ａ～図１ｃの光学素子１は、ＥＵＶリソグラフィ装置１０１の動作において反応性水素だけでなくＳｎ汚染物にも曝されるコレクタミラー１０３であり得る。図１ａ～図１ｃに関連して説明した保護層系５は、コレクタミラー１０３の寿命を大幅に延ばすことができ、特にこのミラーは、例えば洗浄後に再使用することができる。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図2】