JP2016518624A - 多層コーティングを備えた光学素子及び当該光学素子を備えた光学装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、光学素子（５０）であって、基板（５２）と、基板（５２）に施された多層コーティング（５１）とを備え、多層コーティング（５１）は、少なくとも２つの層（５３ａ〜５３ｄ）をそれぞれ有する同一構成のスタック（Ｘ１〜Ｘ４）の配置から構成された少なくとも１つの第１層系（５３）と、少なくとも２つの層（５４ａ、５４ｂ）をそれぞれ有する同一構成のスタック（Ｙ１、Ｙ２）の配置から構成された少なくとも１つの第２層系（５４）とを備え、多層コーティング（５１）の熱負荷時に、第１層系（５３）は、スタック（Ｘ１〜Ｘ４）の厚さ（ｄｘ）の不可逆的な収縮を示し、第２層系（５４）は、前記スタック（Ｙ１、Ｙ２）の厚さ（ｄＹ）の不可逆的な拡張を示す光学素子に関する。本発明は、少なくとも１つのこのような光学素子（５０）を備えた光学装置、特にリソグラフィ装置にも関する。【選択図】図２ａ

Description

本発明は、基板及び基板に施した多層コーティングを備えた光学素子に関する。本発明は、少なくとも１つのこのような光学素子を備えた光学装置、特にリソグラフィ装置にも関する。

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１３年４月２９日付けで出願された独国特許出願第１０ ２０１３ ２０７ ７５１号の優先権を主張し、当該出願の全開示が本願の開示の一部であるとみなされ、参照により本願の開示に援用される。

光学多層コーティングは、例えば所定の波長（作動波長）の放射線に関する反射率を高めるために用いることができる。軟Ｘ線又はＥＵＶ波長域用（すなわち、通常は５ｎｍ〜２０ｎｍの波長用）に設計された光学素子の多層コーティングは、複素屈折率の実部が大きな材料及び小さな材料からなる交互層を概して有する。約１３．５ｎｍ近傍の範囲の作動波長では、交互層は通常はモリブデン及びケイ素であり、その層厚を、所与の入射角に対して相互に協調させ且つ作動波長と協調させることで、コーティングがその光学的機能を果たすことができ、特に高反射率が確保される。

このような光学素子上及び他の光学素子上の多層コーティングを、例えば６０°〜１００℃を超える高温に、適切な場合は３００℃以上に加熱すると、多層コーティングにおいて温度の影響による変化が生じ得るが、これは、光学素子の光学特性に悪影響を及ぼす。特に、従来のコーティング法によって施された層の周期長は、高温での比較的長い動作の場合に不可逆的に変化し得る。この場合、多層コーティングの周期長は、変化の根底にある機構、例えば層の界面における層材料の相互拡散又は混合後の材料緻密化に応じて、増減し得る。この周期長の変化の結果として、角度に依存した反射波長、強度、及び波面が通常は変わり、これがコーティングの光学的性能を低下させる。

コーティングの熱安定性を高めるために、多層コーティングの隣接層間にバリア層の形態の拡散バリアを設けることによって層材料の混合を防止することが知られている。このようなバリア層の使用に関する欠点の１つは、バリア層がもたらす反射率損失が有効バリア厚と共に増加して、厚いバリア層ではコーティングの性能が大幅に低下することである。

特許文献１は、多層コーティングにおいて隣接配置されたモリブデンからなる層及びケイ素からなる層が、界面での相互拡散プロセスの結果として高温でケイ化モリブデンを形成する傾向にあり、これが層厚の、したがって層対の周期長の不可逆的減少に起因した反射率の低下につながることで、入射放射線に関する多層コーティングの反射率最大値（又は重心波長）が短波長側にシフトすることを開示する。この問題を克服するために、特許文献１は、ケイ素の代わりにホウ化ケイ素及びモリブデンの代わりに窒化モリブデンを用いることを提案している。

相互拡散問題を解決するために、特許文献２は、ケイ素層とモリブデン層との間の界面にＭｏ_２Ｃからなるバリア層を施して、層間の相互拡散を防止することによって多層コーティングの熱安定性を改善することを提案している。

本出願人名義の特許文献３は、多層コーティングの層が、特定のコーティング法によって施している際に固体形態の対応の材料よりも低い密度を有する非晶質構造を有することを開示している。層の初期の低密度が高温で不可逆的に増加することで、個々の層の層厚が減少し、これに関連してコーティングの周期長が減少する。これも同様に、多層コーティングが反射率の最大値をとる波長をシフトさせる結果となる。この問題を解決するために、特許文献３は、層を施している間にオーバーサイジングを行い、多層コーティングを光学装置で用いる前に多層コーティングの熱処理によって層厚の不可逆的減少の先手を打つことを提案している。

非特許文献１は、Ｍｏ／Ｂ_４Ｃ多層構造の周期厚が焼なましの形態の熱処理で増減し得ることを開示している。モリブデン層の層厚が３ｎｍである場合、Ｂ_４Ｃ層の厚さに応じて２つの異なる現象が観察された。Ｂ_４Ｃの厚さが１．５ｎｍ未満の多層コーティングの場合、形成済みのＭｏＢ_ｘＣ_ｙ中間層へのモリブデンの供給が優勢であり、周期の圧縮という結果をもたらす緻密化につながった。Ｂ_４Ｃの厚さが２ｎｍを超える多層コーティングの場合、中間層におけるＢ及びＣの富化が、低密度の混合物の形成及び周期拡張につながり、これらの層厚でも、約３５０℃の温度での比較的長い熱処理の場合に層周期の圧縮が観察された。

国際公開第２００７／０９０３６４号明細書 独国特許第１００ １１ ５４７号明細書 独国特許第１０ ２００４ ００２ ７６４号明細書

"Interlayer growth in Mo/B4C multilayered structures upon thermal annealing", by S. L. Nyabero et al., J. Appl. Phys, 113, 144310 (2013)

本発明の目的は、多層コーティングを備えた光学素子と、高い熱負荷が比較的長時間続いても多層コーティングの光学特性が損なわれないか又はわずかに損なわれるだけである、少なくとも１つのかかる光学素子を備えた光学装置、特にリソグラフィ装置とを提供することである。

この目的は、光学素子であって、基板と、基板に施された多層コーティングとを備え、多層コーティングは、少なくとも２つの層をそれぞれ有する同一構成のスタックの配置から構成された少なくとも１つの第１層系と、少なくとも２つの層をそれぞれ有する同一構成のスタックの配置から構成された少なくとも１つの第２層系とを備え、多層コーティングの熱負荷時に、第１層系は、スタックの厚さの（熱負荷の強度及び持続時間に応じた）不可逆的な収縮を示し、第２層系は、スタックの厚さの（熱負荷の強度及び持続時間に応じた）不可逆的な拡張を示す光学素子によって達成される。第１層系及び第２層系の複数の同一構成のスタックが、多層コーティングにおいて特に複数回（周期的に）繰り返され得る。

ここで提案される多層コーティングは、２つ（又は３つ以上）の層系からなり、第１層系は、熱負荷時に、すなわち層系の層への入熱時に、特に層系の層間の界面において起こる化学的又は物理的変換プロセスの結果として（不可逆的に）収縮し、一方で第２層系の場合には逆の効果が確立され、すなわち層系が拡張する。熱負荷時に厚さが、したがって個々の層系の周期長が、逆符号の変化を示す、多層コーティングの２つの層系の組み合わせの結果として、複合多層コーティングの周期長又は周期厚は、永久的な熱負荷時（すなわち、数時間にわたって持続する熱負荷時）に通常はわずかにしか変化しない。

本願の意味の範囲内で、熱負荷は、少なくとも約１００℃、通常は１５０℃以上、特に２５０℃以上の温度への多層コーティングの加熱と理解され、この温度が比較的長期間にわたって（通常は数時間の範囲で）維持されることで、層に対する上記物理的及び／又は化学的効果が個々のスタックの周期厚の測定可能な変化に現れる。

本発明は、例えば熱負荷時に収縮し、したがって負符号を有する周期変化を示すスタックを含む１つの層系のみを概して有する（従来の）多層コーティングに、熱負荷時に拡張して逆の符号を有する周期変化をもたらすスタックを含む第２層系を補うことを提案する。さらに、相互に対する個々の層系の（いずれの場合も２つ以上の）スタックの数（すなわち、周期数）の比を、コーティングの最良の熱的及び光学的性能を得るために最適化することもできる。結果として達成できるのは、所定の（一定の）温度又は所定の温度プロファイルでの熱負荷時に、光学素子又はコーティングで反射した放射線の重心波長が、通常はできるだけ長い持続時間にわたって一定のままとなることである。

従来の多層コーティングの場合、層設計の熱安定性を高めるために、周期的層設計はバリア層の追加によって変更される。言うまでもなく、第１及び／又は第２層系は、このようなバリア層を有することもできる。

有利な一実施形態において、少なくとも１つの第２層系のスタックの拡張は、多層コーティングの少なくとも１つの第１層系のスタックの収縮を補償する。（少なくとも１つの）第２層系の収縮が（少なくとも１つの）第１層系の拡張によって補償される結果として、多層コーティングの平均周期長又は厚さが維持される。このように、永久的な熱負荷時に、周囲に対する多層コーティングの界面の位置が基板の表面の位置に関して大きく変化しないことを確実にすることができる。

ここで提案される解決手段は、（さらに他の）バリア層の追加によって多層コーティングの周期厚を変更するのではなく、本来のコーティングの周期長又は周期厚の変化を補償するスタックの周期的配置の形態の新たな要素を導入する。したがって、本明細書で提案される多層コーティングの設計は、同じ熱負荷の場合に従来の多層コーティングよりも高い反射率をもたらすか、又は同じ反射率の場合により高い熱安定性をもたらす。言うまでもなく、第２層系は、最大限の温度範囲及び最大限の持続時間にわたって第１層系の周期厚の変化を補償すべきである。

同じく言うまでもなく、２つ以上の第１及び／又は第２層系が多層コーティングに存在することもでき、この場合も、多層コーティングの熱負荷時に、全ての層系の周期厚の複合的変化が「平均」周期厚の変化につながらないことを確実にすることができる。多層コーティングにおける層系のスタックの配置は、原理上は任意である。多層コーティングに層系のスタックを分配する際、多層コーティングの光学的性能が大幅に低下しないことを確実にするよう注意すべきである。したがって、これは、使用放射線の吸収が大きい方の層系の全て又は事実上全てのスタックを、上側に、又は周囲に対する多層コーティングの界面に隣接して配置することを回避することを伴うべきである。拡張する第２層系の全て又は事実上全てのスタックを基板に隣接して配置することも、多層コーティングの光学特性にとって不利であることが分かっている。

一実施形態において、第２層系のスタックの少なくとも１つの層がホウ素を含有する。原理上、多層コーティングの光学特性に深刻な悪影響（例えば、強すぎる吸収）を及ぼさない全ての材料を、第２層系のスタックの層として用いることができる。第２層系の層の熱負荷時の拡張をもたらすために、ホウ素又はホウ素化合物が有利であることが分かっている。ホウ素は、３つの価電子しか有していないので、例えば金属材料を含有した層に隣接して配置されたホウ素含有層の場合、ホウ素−金属化合物又はホウ素−金属錯体が形成される。上記化合物又は錯体の密度は、通常は本来の構成成分の密度よりも低く、これが層又はスタックの拡張をもたらす。

一発展形態において、少なくとも１つの層は、Ｂ_４Ｃから形成される。この材料からなる層が金属材料からなる層に隣接して配置された場合、熱負荷時の拡張を検出することが可能であった。しかしながら、言うまでもなく、他のホウ素化合物又はホウ素自体も、特に金属材料からなる層に隣接して配置された場合に、得られる層スタックの拡張につながり得る。

特に、Ｂ_４Ｃからなる層は、２ｎｍ以上の、適切な場合は３ｎｍ以上の厚さを有し得る。導入部分で引用した非特許文献１に記載されているように、厚さ２ｎｍ以上のＢ_４Ｃ層をＭｏからなる隣接配置層と組み合わせると、得られるスタックの拡張につながる一方で、１．５ｎｍ未満の厚さの場合には層スタックの圧縮が観察された。

さらに別の実施形態において、第２層系のスタックの少なくとも１つの層は、金属、特に遷移金属を含有するか、又は金属、特に遷移金属から構成される。さらに上述したように、特に層間の界面に形成される金属ホウ化物は、多くの場合は個々の構成成分よりも密度が低く、すなわち、金属ホウ化物の形成は、この場合の使用に、すなわち第２層系のスタックの拡張をもたらすのに有利である。

一発展形態において、金属は、Ｍｏ及びＬａを含む群から選択される。Ｍｏの場合、Ｍｏ／Ｂ_４Ｃからなる対応のスタックの拡張が、上記非特許文献１で証明されている。特定の金属、特に例えばＬａ等の遷移金属も、熱負荷時に適当な条件下（化合物の形成に適当な層厚及び適当な層材料）で拡張を示す。Ｍｏ／Ｂ_４Ｃ及び／又はＬａ／Ｂ_４Ｃという組み合わせのほかに、Ｍｏ／Ｂ及び／又はＬａ／Ｂからなる層スタックも第２層系で用いることができる。

さらに別の実施形態において、第２層系のスタックの層は、ホウ素及び金属の両方を含有し、金属に対してホウ素が過剰である。金属ホウ化物の構造、したがって密度は、金属部分とホウ素部分との比に応じて変わる。金属又は金属ホウ化物のホウ素富化は、概して低密度の化合物の形成につながり、第２層系のスタックの層に過剰なホウ素が存在すれば有利である。過剰なホウ素は、金属よりも大きな体積のホウ素があるか、又はスタックにおけるホウ素層の厚さが金属層の厚さよりも全体的に大きいことを意味すると理解される。

さらに別の実施形態において、第１層系のスタックの少なくとも１つの層は、Ｍｏ又はＳｉから形成される。第１層系は、例えば、ＥＵＶ放射線（通常は１３．５ｎｍ）を反射する役割を果たすと共に、ケイ素からなる層と交互に位置するモリブデンからなる層を通常は有する層系であり得る。言うまでもなく、第１層系は、代替的に他の層材料からなる交互層を有することもでき、その場合、所定の波長の放射線に関して最大限の反射率を得るために、通常は屈折率の実部が大きな材料が屈折率の実部が小さな材料と交互に位置する。

一実施形態において、第１層系のスタックの少なくとも１つの層は、Ｂ_４Ｃから形成される。この例では、Ｂ_４Ｃは、Ｓｉからなる層とＭｏからなる層との間の、すなわち熱負荷時に２つの層材料の拡散を最大限に防止するための、バリア層としての役割を果たす。第１層系のスタックは、この場合、特にＳｉ／Ｂ_４Ｃ／Ｍｏ／Ｂ_４Ｃとして構成され得るが、その場合、例えば論文「Thermally induced interface chemistry in Mo/B₄C/Si/B₄C multilayered films」 by S. L. Nyaberoet al., J. Appl. Phys. 112, 054317 (2012)に記載されているように、熱応力を受けると周期厚が増加する化合物（Ｓｉ_ｘＢ_ｙ）がＳｉとＢ_４Ｃとの間の界面で形成され得るとしても、スタックは全体として熱負荷時に圧縮を起こす。言うまでもなく、他の材料を第１層系のバリア層として用いることもできる。

さらに別の実施形態において、第１層系のスタック数対第２層系のスタック数の比は、４：２である。各層系のスタック数のこのような比は、特に、第１層系がＳｉ／Ｂ_４Ｃ／Ｍｏ／Ｂ_４Ｃから構成されたスタックを有し、第２層系がＭｏ／Ｂ_４Ｃから構成されたスタックを有する場合に有利であることが分かっており、その理由は、この比では、例えば約２５０℃の温度への加熱の結果としての熱負荷時に、第２層系のスタックの拡張が、多層コーティングの第１層系のスタックの収縮を正確に補償するからである。言うまでもなく、材料のタイプ及び／又は補償すべき各熱負荷、及び／又は光学素子の動作温度に応じて、スタック数の他の比を設定することもでき、その場合は当然ながら、コーティングの光学特性がこうした選択の結果として低下しないことを確実にするよう注意すべきである。

さらに別の実施形態において、多層コーティングは、ＥＵＶ放射線を反射するよう設計される。さらに上述したように、このような多層コーティングは、通常は屈折率が高い材料からなる層及び屈折率が低い材料からなる層を交互に有する。１３．５ｎｍの最大波長では、屈折率の実部が大きな層は通常はケイ素層であり、屈折率が小さな層はモリブデンからなる層である。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等の他の材料の組み合わせも同様に、所望の最大波長に応じて可能である。

本発明のさらに別の態様は、少なくとも１つの上述の光学素子を備えた光学装置、特にリソグラフィ装置に関する。光学装置は、例えば、ウェーハを露光するＥＵＶリソグラフィ装置又は（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を測定するシステムであり得る。他の波長で、例えばＶＩＳ又はＵＶ波長域で動作する光学装置に、上述のように具現した１つ又は複数の光学素子を設けることもできる。上述のように具現した多層コーティングによって達成できるものとして、所定の波長で特に高い反射率又は反射防止コーティングの形態の多層コーティングの場合に特に低い反射率を有する光学素子は、例えば約１００℃以上の温度への加熱の結果としての永久的な熱負荷時でも、その光学特性を変えないか又はわずかにしか変えない。

一実施形態では、光学素子で反射したＥＵＶ放射線の重心波長は、ＥＵＶ放射線の照射による光学素子の熱負荷時に一定のままとなる。これは、第１層系の周期厚の収縮が第２層系の周期厚の対応の拡張によって正確に補償されることで、多層コーティングの周期厚が（平均で）一定のままとなることによって達成できる。この場合、光学素子の熱負荷は、例えばＥＵＶ放射線による加熱によって、また適切な場合には付加的な温度調節デバイス、特に加熱デバイスによって発生する光学装置の光学素子の作動温度に対応する。

この場合、光学素子を光学装置に導入する前に、又は適切な場合は光学装置の動作、例えばリソグラフィ装置の場合の露光動作の開始前に、適切な場合は加熱処理によって、又は熱処理によって、例えば数分間にわたる例えば２５０℃の温度での短時間の加熱及び維持によって、多層コーティングを、周期厚、したがって重心波長、すなわち最大反射率の波長が熱負荷時に、すなわち光学素子又は多層コーティングを非常に長い期間にわたって動作温度に加熱しても変化しない状態にすることができる。

本発明のさらに他の特徴及び利点は、本発明の例示的な実施形態の以下の説明から、図面を参照して、また特許請求の範囲から明らかである。個々の特徴は、それぞれ単独で、又は本発明の変形形態において任意の所望の組み合わせで複数で実現することができる。

例示的な実施形態を概略図に示し、以下の説明で説明する。

ＥＵＶリソグラフィ装置の概略図を示す。 多層コーティングを有する図１のＥＵＶリソグラフィ装置の光学素子の概略図を示す。 多層コーティングを有する図１のＥＵＶリソグラフィ装置の光学素子の概略図を示す。 熱負荷の持続時間の関数としての、図２ｂの多層コーティングの第１層系及び第２層系の周期厚又は周期厚の変化のグラフを示す。 異なる期間にわたる熱負荷時の、図２ｂの多層コーティングを備えた光学素子の反射率のグラフを示す。

図面の以下の説明において、同一又は機能的に同一の構成部品には同一の参照符号を用いる。

図１は、投影露光装置１（ＥＵＶリソグラフィ装置）の形態のＥＵＶリソグラフィ用光学系を概略的に示す。投影露光装置１は、ビーム発生系２、照明系３、及び投影系４を備え、これらは、別個の真空ハウジングに収容され、ビーム発生系２のＥＵＶ光源５から進むビーム経路６に連続して配置される。例として、プラズマ源又はシンクロトロンが、ＥＵＶ光源５としての役割を果たし得る。約５ｎｍ〜約２０ｎｍの波長域の光源５から出る放射線は、最初にコレクタミラー７に集束され、本例の場合は約１３．５ｎｍである所望の作動波長λ_Ｂがモノクロメータ（図示せず）によって分離される。

ビーム発生系２において波長及び空間的分布に関して処理された放射線は、本例では第１及び第２反射光学素子９、１０を有する照明系３に導入される。２つの反射光学素子９、１０は、さらに別の反射光学素子としてのフォトマスク１１へ放射線を指向させ、フォトマスク１１は、投影系４によって縮小してウェーハ１２に結像される構造を有する。この目的で、第３及び第４反射光学素子１３、１４が投影系４に設けられる。照明系３及び投影系４の両方が、いずれの場合も１つのみ又は３つ、４つ、５つ、又はそれ以上の反射光学素子を有し得ることに留意されたい。

図１からの投影露光装置１の１つ又は複数の光学素子７、９、１０、１１、１３、１４で実現され得るような２つの光学素子５０の構造を、図２ａ、図２ｂを参照して以下で例として説明する。光学素子５０はそれぞれ、熱膨張率の低い基板材料、例えばＺｅｒｏｄｕｒ（登録商標）、ＵＬＥ（登録商標）、又はＣｌｅａｒｃｅｒａｍ（登録商標）から構成された基板５２を備える。

図２ａ、図２ｂに示す反射光学素子５０の場合、多層コーティング５１がいずれの場合も基板５２に施される。図２ａ、図２ｂに示す光学素子５０の多層コーティング５１は、第１層系５３及び第２層系５４を備える。第１層系５３は、スタックＸ１〜Ｘ４の配置から構成され、スタックの構成はいずれの場合も同一であり、４つのスタックＸ１〜Ｘ４のそれぞれが、順序Ｓｉ／Ｂ_４Ｃ／Ｍｏ／Ｂ_４Ｃで４つの層５３ａ〜５３ｄから構成される。この場合、第１層系５３は、ＥＵＶ放射線を反射する従来の層系に相当し、この層系には、Ｂ_４Ｃからなる２つの層５３ｂ、５３ｄの形態のバリア層が熱安定性を高めるために設けられる。比較的長期間続く熱負荷時に、スタックＸ１〜Ｘ４の厚さｄ_ｘは、施した際に生じた厚さ（ここでは、ｄ_Ｘ＝６．９ｎｍであり、そのうちｄ_ＭＯ＝１．９ｎｍ、ｄ_Ｂ４Ｃ＝１ｎｍ、ｄ_Ｓｉ＝３ｎｍである）に対して減少し、すなわちスタックＸ１〜Ｘ４は収縮する。スタックＸ１〜Ｘ４の収縮は、層５３ａ〜５３ｄ間の界面における層材料Ｓｉ、Ｍｏ、Ｂ_４Ｃ間で、層の構成成分よりも高い密度の化合物が形成されることに実質的に起因する。

第２層系５４は、同一の層構成をそれぞれが有する２つのスタックＹ１、Ｙ２の配置から構成され、各スタックＹ１、Ｙ２は、順序Ｍｏ／Ｂ_４Ｃで２つの層５４ａ、５４ｂから構成される。Ｂ_４Ｃ層５４ｂは、２ｎｍ以上、好ましくは３ｎｍ以上の厚さ、ｄ_Ｂ４Ｃ（この場合、ｄ_Ｂ４Ｃ＝４．２ｎｍ）を有し、一方で図示の例でのＭｏ層５３ａは、約３ｎｍの厚さｄ_ＭＯを有し、例えばスパッタリングによって施されたものである。ここで説明する例では、第１層系５３のスタックＸ１〜Ｘ４及び第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２は、全体的に周期的配置を形成し、すなわち、図２ａに示すスタック配置Ｘ４、Ｙ２、Ｙ１、Ｘ３、Ｘ２、Ｘ１が、多層コーティング５１において複数回、正確に言うと本例ではちょうど８回繰り返される。しかしながら、多層コーティング５１におけるスタックＸ１〜Ｘ４、Ｙ１、Ｙ２のこのような周期的配置は、必要とは限らない。

第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２を施した際に生じた厚さｄ_Ｙ＝７．２ｎｍは、熱負荷時に増加し、すなわち、熱負荷時にスタックＹ１、Ｙ２が拡張する。拡張をもたらすのに適した第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２の設計に関する詳細については、本願の内容に参照により援用される導入部分で引用した非特許文献１を参照されたい。

図２ｂは、多層コーティング５１の第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２の配置と、第１層系５３のスタックＸ１〜Ｘ４の層５３ａ〜５３ｄの順序（Ｍｏ／Ｂ_４Ｃ／Ｓｉ／Ｂ_４Ｃ）とが、図２ａに示す光学素子５０と異なるだけである光学素子５０を示す。多層コーティング５１の光学特性が不利な影響を受けないならば、多層コーティングにおける第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２及び第１層系５３のスタックＸ１〜Ｘ４の配置は、原理上は任意である。

特に、これは、多層コーティング５１の反射率を過度に低下させないように、第２層系５４の１６個のスタックＹ１、Ｙ２の全てが、図２ａ、図２ｂに示すと共に真空環境に対する界面を形成する光学面５６に隣接して配置されることを回避することを伴うべきであり、その理由は、第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２がＥＵＶ放射線に関して第１層系５３のスタックＹ１〜Ｙ４よりも高い吸収を有するからである。多層コーティング５１のスペクトル反射率挙動の変化を回避するために、第２層系５４の１６個のスタックＹ１、Ｙ２は、基板５２にも隣接して配置されるべきではない。第２層系５４の（８×２＝１６個の）スタックＹ１、Ｙ２が、例えば図２ａ、図２ｂに示す周期的配置の場合のように多層コーティング５１に分配されて配置されれば有利であることが分かっている。しかしながら、第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２が非周期的配置で多層コーティングに分配されることも可能である。例として、全く同一の多層コーティング５１において、図２ａに示すスタック配置Ｘ４、Ｙ２、Ｙ１、Ｘ３、Ｘ２、Ｘ１を、図２ｂに示すスタック配置Ｘ４、Ｘ３、Ｘ２、Ｘ１、Ｙ２、Ｙ１と組み合わせることができる。

各光学素子５０を真空環境からの汚染物質から保護するために、図２ａ、図２ｂに示す例では、保護層系（図示せず）が多層系５１に施され、この保護層系は、１つ又は複数の層から形成することができ、目下の考慮事項にとって重要でないので、ここではより詳細に説明しない。

図２ａ、図２ｂに示す光学素子の場合、第１層系５３のスタックＸ１〜Ｘ４の数対第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２の数の比は、熱負荷時の第１層系５３のスタックＸ１〜Ｘ４全体の収縮が、第２層系５４のスタックＹ１、Ｙ２全体の拡張によって正確に補償されて、多層コーティング５１の平均周期厚、したがって真空に対する界面５６と光学素子５０の基板５２の上面との間の距離が一定に保たれるように選択される。

言うまでもなく、Ｂ_４Ｃ層５４ｂの代わりに、第２層系５４は、他の材料からなる、例えばホウ素からなる層を備えることもでき、他の材料、特に金属材料、具体的にはＬａ等の遷移金属を、モリブデン層５４ａの代わりに用いることもできる。ホウ素からなる層及び金属からなる層の組み合わせの場合、第２層系５４の各スタックＹ１、Ｙ２が過剰なホウ素を有すれば、すなわち各スタックＹ１、Ｙ２のホウ素体積が金属材料の体積を（大幅に）超えれば有利であることが分かっている。

図３は、図２ｂからの第１層系５３のスタックＸ１〜Ｘ４全体の周期厚の変化を、図３に示すグラフの場合では２５０℃の温度への（永久）加熱によって生じた熱負荷の持続時間の関数として示す。Ｍｏ／Ｂ_４Ｃ及びＭｏ／Ｂ_４Ｃ／Ｓｉ／Ｂ_４Ｃに関して示す曲線から推測できるように、２つの層系５３、５４の周期厚の増減の寄与が正確に相殺することで、多層コーティング５１の平均周期厚の変化が経時的に一定のままとなる（中央曲線を参照）。同様に図３から識別できるように、施された厚さに対する周期厚の変化はゼロではなく（ここではより詳細に示さない効果に起因する）、周期厚の変化がまさに熱処理の開始時に生じて、しばらく（通常は数分）すると一定値が定まる。

図３に示す多層コーティング５１の周期厚の熱的挙動は、図４に熱処理の３つの時点で示す光学素子５０の、より正確には多層コーティング５１の波長依存性のある（正規化）反射率Ｒにも影響を及ぼし、第１反射率曲線（実線）は、コーティング後、すなわち熱処理の開始前の多層コーティング５１の反射率Ｒを示し、第２反射率曲線（点鎖線）は、２５０℃で１０分間の熱処理後の反射率Ｒを示し、第３反射率曲線（破線）は、２５０℃で６０時間の熱処理後の反射率Ｒを示す。

図４からの第２反射率曲線及び第３反射率曲線の比較から明らかなように、波長依存性のある反射率Ｒは、そして重心波長λ_Ｚ（理想的には作動波長λ_Ｂに対応する）も、約１０分間という短い熱処理後には変化しなくなり、すなわち多層コーティングの重心波長λ_Ｚは、この期間後に一定のままとなる。１０分間の（短い）熱処理の場合の反射率曲線のシフトは、多層コーティング５１の設計において考慮に入れることができ、すなわち上記シフトは、多層コーティング５１の層５３ａ〜５３ｄ、５４ａ、５４ｂの厚さを規定する際のマージンを用いて考慮に入れることができる。この場合、ＥＵＶリソグラフィ装置１における光学素子５０の動作前に、多層コーティング５１を重心波長λ_Ｚが変化しなくなって所望の波長に対応する状態にするために、例えば１０分間という短い熱処理を実行することができる。

言うまでもなく、多層コーティングの設計を、すなわち特に層厚及び層材料も、光学素子の予想熱負荷又は動作温度に適合させることができる。ＥＵＶリソグラフィ装置１の光学素子７、９、１０、１１、１３、１４の熱負荷又は動作温度は、通常は異なるので、予想動作温度に適合させた多層コーティング５１の専用の層設計を、特に光学素子７、９、１０、１１、１３、１４毎に作ることができる。

経時的に一定である周期長の結果として、熱負荷時に多層コーティング５１が反射する放射線の角度に依存した反射波長、強度、及び波面は、通常は変化せず、すなわち多層コーティング５１の光学的性能が維持され、多層コーティング又は関連の光学素子５０の寿命が延びる。言うまでもなく、ここで提案される補償は上述の材料に限定されず、使用しても多層コーティングの光学特性を大幅に低下させないのであれば、原理上は、各層系のスタックの厚さの拡張及び収縮の補償を全体でもたらす多数の材料を用いることができる。これは例えば、使用放射線に関する吸収係数が大きすぎる材料に当てはまる。

言うまでもなく、各層系のスタックの厚さの拡張及び圧縮の（事実上）完全な補償が全ての場合に達成できるわけではない。この場合も、上述の方法で、高温動作時の光学的性能の低下が１つの層系のみから構成された多層コーティングの場合よりも小さい多層コーティング５１を得ることが、概して可能である。

Claims (14)

1. 光学素子（５０）であって、
   基板（５２）と、
   該基板（５２）に施された多層コーティング（５１）と
   を備え、該多層コーティング（５１）は、少なくとも２つの層（５３ａ〜５３ｄ）をそれぞれ有する同一構成のスタック（Ｘ１〜Ｘ４）の配置から構成された少なくとも１つの第１層系（５３）と、少なくとも２つの層（５４ａ、５４ｂ）をそれぞれ有する同一構成のスタック（Ｙ１、Ｙ２）の配置から構成された少なくとも１つの第２層系（５４）とを備え、前記多層コーティング（５１）の熱負荷時に、前記第１層系（５３）は、前記スタック（Ｘ１〜Ｘ４）の厚さ（ｄ_ｘ）の不可逆的な収縮を示し、前記第２層系（５４）は、前記スタック（Ｙ１、Ｙ２）の厚さ（ｄ_Ｙ）の不可逆的な拡張を示す光学素子。
2. 請求項１に記載の光学素子において、前記少なくとも１つの第２層系（５４）の前記スタック（Ｙ１、Ｙ２）の拡張は、前記多層コーティング（５１）の前記少なくとも１つの第１層系（５３）の前記スタック（Ｘ１〜Ｘ４）の収縮を補償する光学素子。
3. 請求項１又は２に記載の光学素子において、前記第２層系（５４）のスタック（Ｙ１、Ｙ２）の少なくとも１つの層（５４ｂ）がホウ素を含有する光学素子。
4. 請求項３に記載の光学素子において、前記層（５４ｂ）はＢ_４Ｃから形成される光学素子。
5. 請求項４に記載の光学素子において、Ｂ_４Ｃからなる前記層（５４ｂ）は、２ｎｍ以上の厚さ（ｄ）を有する光学素子。
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、前記第２層系（５４）のスタック（Ｙ１、Ｙ２）の少なくとも１つの層（５４ａ）は、金属を含有するか又は金属から構成される光学素子。
7. 請求項５に記載の光学素子において、前記金属はＭｏ及びＬａを含む群から選択される光学素子。
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、前記第２層系（５４）のスタック（Ｙ１、Ｙ２）の前記層（５４ａ、５４ｃ）は、ホウ素及び金属の両方を含有し、金属に対してホウ素が過剰である光学素子。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第１層系（５３）のスタック（Ｘ１〜Ｘ４）の少なくとも１つの層（５３ａ、５３ｃ）がＭｏ又はＳｉから形成される光学素子。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第１層系（５３）のスタック（Ｘ１〜Ｘ４）の少なくとも１つの層（５３ｂ、５３ｄ）がＢ_４Ｃから形成される光学素子。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学素子において、前記第１層系（５３）のスタック（Ｘ１〜Ｘ４）の数対前記第２層系（５４）のスタック（Ｙ１、Ｙ２）の数の比は４：２である光学素子。
12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光学素子において、前記多層コーティング（５１）はＥＵＶ放射線（６）を反射するよう設計される光学素子。
13. 光学装置、特にリソグラフィ装置（１）であって、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つの光学素子（７、９、１０、１１、１３、１４、５０）を備えた光学装置。
14. 請求項１３に記載の光学装置において、ＥＵＶ放射線（６）の照射による前記光学素子（７、９、１０、１１、１３、１４、５０）の熱負荷時に、該光学素子（７、９、１０、１１、１３、１４、５０）で反射した前記ＥＵＶ放射線（６）の重心波長（λ_Ｚ）が一定である光学装置。

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