极紫外光刻的光学元件和光学系统及处理这种光学元件的方法

摘要

本发明涉及一种光学元件(50)，包括：基板(52)、施加到所述基板(52)的EUV辐射反射式多层系统(51)和施加到所述多层系统(51)的保护层系统(60)，所述保护层系统具有至少第一和第二层(57,58)，其中，第一层(57)布置成比第二层(58)更接近所述多层系统(51)。所述第一层(57)充当氢的扩散阻挡物，并且对于氢的溶度低于所述第二层(58)，第二层用于吸收氢。本发明还涉及一种EUV光刻的光学系统，其包括至少一个这种光学元件(50)，还涉及一种处理光学元件(50)的方法，以移除包含在保护层系统(60)的至少一个层(57,58,59)和/或多层系统(51)的至少一个层(53,54)中的氢。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月15日提交的德国专利申请 No.102013102670.2的优先权，该德国专利申请的全部公开内容被认为是本 申请的公开内容的一部分，并通过引入并入本申请的公开内容。

技术领域

本发明涉及一种光学元件，包括：基板、施加到基板的EUV辐射反射 式多层系统以及施加到多层系统并具有至少第一和第二层的保护层系统， 其中，第一层布置成比第二层更接近多层系统。第一层可尤其布置成邻近 多层系统。本发明还涉及一种EUV光刻的光学系统和一种处理EUV光刻 的光学元件的方法，EUV光刻的光学系统包括至少一个这种光学元件。

背景技术

在EUV光刻设备中，用于极紫外(EUV)波长范围(处于约5nm和约20 nm之间的波长)的反射光学元件(比如光掩模或基于反射多层系统的反射镜) 用于生产半导体部件。由于EUV光刻设备一般具有多个反射光学元件，反 射光学元件必须具有最高的可能反射率，以保证足够高的总反射率。反射 光学元件的反射率和寿命会因反射光学元件的光学使用表面的污染而降 低，所述污染因短波辐射与工作气氛中的残余气体而产生。由于多个反射 光学元件通常在EUV光刻设备中布置成一个位于另一个后方，所以即使对 每个单独反射光学元件的比较小的污染也会在比较大的程度上影响总反射 率。

例如，污染可因水分残留而产生。在该情况下，水分子被EUV辐射离 解，得到的自由氧原子团使反射光学元件的光学作用表面氧化。污染的另 一来源是聚合物，其可源自例如用在EUV光刻设备中的真空泵，或者源自 用于要图案化的半导体基板上的光刻胶残留物，并在工作辐射的影响下对 反射光学元件导致碳污染。尽管氧化污染物通常是不可逆的，但碳污染尤 其可以通过使活性氢与含碳残留物反应而形成挥发性化合物来处理活性氢 而得以消除。活性氢可以是氢原子团或离子化氢原子或分子。

如果设置在EUV光刻设备中的光源基于锡等离子体产生EUV辐射， 那么在光源附近产生锡和必要时的锌或铟化合物(或一般金属(氢化物)化合 物)，并且这些化合物可粘附到例如集光反射镜的光学使用表面。由于这些 物质一般对EUV辐射具有高吸收率，所以这些物质在光学使用表面上的沉 积物导致反射率的高损失，为此，应借助合适的清洁方法移除这些物质， 例如，借助活性(原子)氢或借助氢等离子体。氢还可用于保护布置在光源区 域中的光学表面免受锡离子的溅射或蚀刻。在该情况下，氢等离子体通常 同样由于存在的EUV辐射以及氢与离子和电子的相互作用而产生。因此， 光源附近的光学元件或其反射多层系统还应当关于退化是稳定的，如果它 们永久暴露于氢等离子体的话。

为了保护反射多层系统免受退化的影响，已知将保护层系统施加到多 层系统。退化理解为意味着污染影响，比如碳层、氧化物和金属沉积物的 生长等，还有单独层的脱离、层的蚀刻掉或溅射等。特别地，已观察到， 在用于清洁或因EUV辐射与存在于残留气氛中的氢相互作用而出现的活性 氢的影响下，尤其接近多层系统的表面会发生单独层的脱离。

US2011/0228237A1公开了为了保护反射多层系统的目的，提供一种 保护层系统，其包括至少两层，一层包括从SiO₂,Y₂O₃andZrO₂的组中选择 的材料，另一层包括从包含氧化硅(具有不同化学计量比)、Y和ZrO的组 中选择的材料。

DE102011076011A1公开了一种用于反射EUV辐射的光学元件，包 括具有由碳化硅或钌构成的最顶层的保护层系统，其中，保护层系统具有 介于5nm和25nm之间的厚度。至少两个交替布置层可布置在最顶层下 方，至少两个交替布置层首先具有碳或钌，其次具有碳化物或硼化物或来 自碳化硅、氮化硅、碳化硼或碳的组的材料。借助保护层系统，布置在下 方的多层系统意在尤其免受具有几百电子伏特的动能的活性氢的影响，否 则，活性氢可穿入多层涂层中，并在那儿导致最顶层的脱离，尤其是硅层 的脱离。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种EUV光刻的光学元件和一种包括所述光学元 件的光学系统，所述光学元件可在存在活性氢时使用。本发明的目的还是 指定一种处理光学元件的方法，其使得能够在存在活性氢时永久操作所述 光学元件。

发明主题

该目的通过一种光学元件来实现，该光学元件包括EUV辐射反射式多 层系统和保护层系统，所述保护层系统施加到多层系统且具有至少第一和 第二层，其中，更接近多层系统的第一层对于氢具有比远离多层系统的第 二层更低的溶度。

通过具有足够厚度的保护层系统，可有效地保护多层系统的各层，并 可防止层脱离。特别地，这涉及纯硅层，由于在那儿出现硅烷化合物和/或 活性(原子/离子)氢的复合，纯硅层通常在很大程度上受到穿透活性氢的侵 犯，从而导致与其相关的起泡(blistering)和层脱离。

本发明人认识到，为了保证暴露于活性氢的光学元件的长期稳定性， 仅通过具有足够厚度的保护层系统保护多层系统免受活性氢的影响是不够 的，因为保护层系统的永久暴露于活性氢的各层或材料还可经受起泡或层 脱离。更确切地，如果氢影响足够高，那么任何材料都会呈现起泡或层脱 离。发生起泡的频率取决于使用的材料，其中，与材料对于氢具有高溶度 的情况相比，在材料对于氢具有低溶度的情况下，起泡通常更频繁地发 生。

因此，提出使用具有第一层和第二层的保护层系统，第一层和第二层 对于氢具有不同的溶度。布置为远离多层系统并由此更接近形成与环境的 界面的光学表面的第二层在增加的程度上暴露于活性氢，因此对于氢具有 比较高的溶度，由此，由于形成氢化物，例如起泡的可能性较低。相比之 下，更接近多层系统并可尤其邻接其最顶层的第一层对于氢具有比较低的 溶度，由此起泡的可能性较高。另一方面，对于氢具有低溶度的材料是比 对于氢具有较高溶度的材料更好的氢阻挡物，结果，氢到多层系统中的扩 散减少。

使用对于氢具有高溶度的第二层使得可吸收从光学表面(与真空的界面) 扩散进或由于高动能而注入保护层系统的材料中的氢原子。通过第二层吸 收氢保护了具有起泡的更高可能性的第一层。第一层充当氢阻挡物，用于 显著地减少或防止氢到下面的多层系统的进一步扩散。如此，即使在EUV 光刻设备的光源的许多例如20-70千兆脉冲之后，仍可提供在存在活性氢 时稳定的保护层系统。

在一个实施例中，第一层的溶度s₁适用下列内容：ln(s₁)<3，优选地 ln(s₁)<1，和/或第二层的溶度s₂适用下列内容：ln(s₂)>5，优选地ln(s₂) >7。溶度s(或s₁、s₂)对于氢在大气压力下限定，并表示由100克氢吸收材 料占据的(分子)氢体积(以立方厘米为单位)。对于该限定的细节，参考R.H. Fowler等人的文章“ATheoreticalFormulafortheSolubilityofHydrogenin Metals”Proc.R.Soc.Lond.A160,page37etseq.(1937)，该文章的全部内 容通过引用并入本申请的内容中。应指出，溶度s是取决于温度的，例如 从所引文章的图1中明白的。在此指示的值涉及以下适用的温度(单位为 开)：10000/16＝625K(参见图1)，即约350℃或更小的温度。

在一个实施例中，第一层由非结晶或单晶材料形成。为了使第一层可 有效地满足其作为扩散阻挡物的功能，已证明有利的是，所述层由(紧凑的) 非结晶或单晶材料形成，其优选地不具有孔(pore)和内晶界(internalgrain boundaries)。存在孔和存在晶界(比如在多晶材料中发生的)会损坏第一层的 长期耐久性，因为起泡会以增加的程度在孔中和/或晶界处发生。

在另一实施例中，第一层由从包括Mo、Ru、Ir、Ni、Fe、Co、Cu的 组中选择的材料形成。对于这些材料，已知它们对于(分子)氢具有低溶度， 使得这些材料可有效地防止氢扩散至反射多层系统。不必说，其它材料还 可用于第一层，尤其是对于氢具有(甚至)更低扩散系数或对于分子氢具有甚 至更低溶度的层。

在另一实施例中，第一层的厚度介于0.3nm和10nm之间、优选介于 0.3nm和2nm之间。第一层位于所示区间内的厚度通常使得可一方面有效 地防止氢扩散进多层系统中，另一方面不会使光学元件的反射率减少得太 多。

在另一实施例中，第二层由多晶和/或开孔材料形成，然而，必要时， 第二层还可由具有闭孔的材料形成。多晶材料具有附着氢的晶界，使得对 于氢的溶度可以相对于例如非结晶或单晶结构增加。提供具有多晶和/或开 孔结构的材料构成了在附着氢原子的材料中产生缺陷或缺陷网络的一个可 能性。

不必说，必要时，第二层的材料的结构还可以与在此所示方式不同的 方式改变，以增加氢原子的附着，由此增加氢的溶度。在不存在缺陷的情 况下对于氢已具有高溶度的材料的情况下，起泡通常减少，即使在多晶和/ 或多孔结构的情况下也如此，因为在这些材料中，起泡通常与形成氢化物 相关，气泡(blister)通常不会形成在孔中或缺陷中心处。

特别优选的是使用海绵状、开孔结构，其中，如果合适的话，孔的数 量和/或尺寸可从第二层的面向多层系统的一侧朝向第二层的面向光学表面 (与环境的界面)的一侧增加，即，可具有关于(敞开的)孔的梯度。敞开的孔 可形成通道，所述通道使得可使吸收的氢向上(即朝向与环境(真空)的界面) 传输，并可从保护层系统逃逸，结果，可防止氢吸收层经受氢饱和。在这 方面，例如，A.G.Razdobarin等人在NuclearInstrumentsandMethodsin PhysicsResearchA623(2010),809-811的文章“HighReflectiveMirrorsfor InvesselApplicationsinITER”公开了这样的事实，在层的整个厚度上具有 针状孔的ZrO₂层对于重氢(氘)具有低渗透度。

在另一实施例中，第二层由从包括Zr、Ti、Th、V、Pd的组中选择的 材料形成。对于这些材料，已知它们对于(分子)氢具有高溶度，使得这些材 料促进氢的吸收或结合。不必说，其它材料也可用于第二层，尤其是那些 对于分子氢具有甚至更高溶度的材料。

在另一实施例中，第二层的厚度介于5nm和25nm之间。对于第二层 具有开孔结构的情况，与完全闭合(无孔)层相比，对EUV辐射的吸收更 低，使得第二层还可具有高达约25nm的比较大的厚度，而不会在很大程 度上损害光学元件的反射率。

在另一实施例中，第二层的厚度介于10nm和15nm之间。对于大多 数材料，具有位于约100eV范围中的高动能(例如可在集光反射镜附近发生) 的氢离子的透深(penetrationdepth)不大于约5nm至15nm，精确值取决于 离子能和层材料。如在计算机模拟中发现的，具有在上述范围内的厚度的 第二层可占据或吸收大部分注入的氢离子。注入的氢离子可从注入位置进 一步扩散进保护层系统中，该扩散取决于比如浓度差、电场梯度、压力梯 度等的因素。然而，氢离子的扩散在充当扩散阻挡物的第一层处停止，所 以所述离子不能穿透进多层系统中。

本发明的另一方面涉及一种在引言中提到类型的、可尤其如上所述设 计的光学元件。在光学元件中，保护层系统具有由第三、最顶层，第三、 最顶层由在350K温度下对于氢具有多于10^-27cm⁴/(原子秒(atoms))、尤其 多于10^-19cm⁴/(原子秒)的复合率的材料形成。

除了如上进一步所述的氢离子的注入，还有第二路线，经由第二路 线，氢可通过在光学表面处对氢原子或氢分子的吸收而穿透进保护层系统 中，并可进入下面的多层系统中，光学表面形成与光学元件在其中操作的 残余气体环境的界面。在光学表面处吸收的氢分子分离以形成氢原子，氢 原子例如由于在晶格内的扩散或由于在晶界处的扩散而可扩散进保护层系 统的最顶层，并且扩散进下面的层中。在这种扩散过程期间，氢原子可在 缺陷位置处(例如，在不完整处、位错处、不饱和键处等)停止或受限。

为了在很大程度上防止氢通过上述路线扩散进保护层系统中，发明人 提出从对于氢具有高复合率的材料生产出保护层系统的第三、最顶层。复 合率指示在表面处吸收的氢原子将复合形成氢分子并从表面移除的可能性 有多大。为了抑制氢经由光学表面的向内扩散以及促进氢的向外扩散，高 复合率因此是有利的。多种过渡金属的复合率从例如M.A.Pick,K. Sonnenberg在JournalofNuclearMaterials131(1985),pp.208-220的文章“A ModelforAtomicHydrogen-metalInteractions”中可知，并取决于温度。上 述关于复合率的值涉及350K的温度。附着到表面的污染物可极大地影响复 合率。不必说，上述值针对的是没有污染物的表面。

在一个实施例中，最顶层的材料从包括Mo、Ru、Cu、Ni、Fe、Pd、 V、Nb及其氧化物的组中选择。对于氢具有高复合率的材料通常是恒温地 吸收或吸收氢(例如，对于上述材料是这种情况)的材料。不必说，上述材料 列表是不完全的，其它材料也可用于最顶层，尤其是对于氢具有甚至更高 复合率的材料。

选择用于最顶层的材料还取决于材料对于在残余气体环境中附着到最 顶层表面的污染物的亲合力大小。举例来说，对于光学元件在EUV光源附 近使用并暴露于锡或通常金属氢化物化合物形式的污染物的情况，可将最 顶层的材料选择成对应污染物以很小程度附着到最顶层，使得氢的复合率 不会减小，或者仅轻微减小，即使在气相中存在污染物也如此。这尤其是 氧化物，特别是金属氧化物，尤其是过渡金属氧化物的情况。当选择合适 的氧化物作为最顶层的材料时，应当考虑保证其对于氢具有足够高的复合 率(见上文)。

在一个实施例中，第一层、第二层和/或第三层由金属或金属氧化物形 成，尤其由过渡金属或过渡金属氧化物形成。使用具有低内应力的金属是 有利的，因为氢可附着到张应力发生的晶格位置，这促进复合以形成分子 氢，并由此形成氢气泡。单独层之间的界面，尤其是第一层和第二层之间 的界面还应当具有高质量和非常少数量的界面缺陷，以避免不完整、不饱 和键等，在不完整、不饱和键处，氢会积累，这会导致复合以形成分子 氢，并由此导致在界面处形成气泡。使用两种金属材料用于第一层和第二 层可以在最大可能程度上避免界面处的这种缺陷，必要时，第一层和第二 层例如关于它们的晶格结构或它们的晶格间隙具有甚至其它结构共同性。 然而，不必说，用于单独层的合适的层材料不仅包括金属，而且还包括其 它材料，对于这些材料，如果合适的话，在材料和/或界面处形成缺陷的可 能性低，使得它们具有高结构稳定性。不必说，如果合适的话，还可使用 两种或更多种材料的混合物来产生保护层系统的单独层或所有层。

在一个实施例中，光学元件设计为集光反射镜。在EUV光刻中，集光 反射镜通常用作位于辐射源(尤其是等离子体辐射源)下游的射线方向上的第 一反射镜，以收集由辐射源在不同方向上发射的辐射，并将其以聚集的方 式反射至下一反射镜。由于辐射源附近的高辐射强度，存在于残余气体气 氛中的分子氢很有可能被转换为具有高动能的活性(原子或离子)氢，使得由 于穿透的活性氢，集光反射镜尤其在保护层系统的各层或它们的多层系统 的上层处具有呈现分离现象的风险。

本发明的另一方面涉及一种EUV光刻的光学系统，其包括如上所述的 至少一个光学元件。该光学系统可以是用于曝光晶片的EUV光刻设备或使 用EUV辐射的一些其它光学系统等，比如用于测量用在EUV光刻中的掩 模的系统等。

本发明的另一方面涉及一种处理光学元件的方法，该光学元件包括基 板、施加到所述基板的EUV辐射反射式多层系统和施加到所述多层系统的 保护层系统，所述方法包括：处理所述光学元件以从所述保护层系统的至 少一个层和/或所述多层系统的至少一个层中提取包含的氢。

光学元件，更确切地说其保护层系统，可以如上进一步所述的方式设 计。然而，这并非完全必要实施该方法。如果光学元件位于包括(激活的/活 性的)氢的残余气体气氛中过分长的时间，则从特定时刻开始，单独层中的 氢浓度会变得很高，以至于这对光学元件(更确切地说是其保护层系统或其 多层系统)的结构稳定性有灾难性后果。因此，有时或以特定间隔，应当处 理光学元件，以通过将氢传送至光学表面而从各层至少部分地移除包含的 氢，从光学表面，氢可释放到环境中。有许多处理光学元件的可能性。

在一个变型中，移除包含的氢的步骤包括将光学元件加热至大于 50℃、优选大于100℃的温度。这样的热处理可促进氢的活性化或将氢传 送通过光学表面或进入具有高氢溶度的各层。不必说，还有处理光学元件 的其它可能性，其产生从相应层移除氢的期望效果。举例来说，必要时， 还可通过电场从保护层系统的各层和多层系统的各层(必要时)移除包含的 氢，电场促进在光学表面方向上的扩散，其中，在该情况下，包含的氢通 常应当以离子或离子化氢的形式存在。

从下面参考附图对本发明的示例性实施例的描述以及权利要求书，本 发明的其它特征和优点是明显的，附图示出对本发明重要的细节。单独特 征本身单独地实现或在本发明的变型中以任意组合作为多个实现。

附图说明

示意图中示出示例性实施例，在下面的描述中说明示例性实施例。附 图中：

图1示出EUV光刻设备的示意图；

图2示出图1的EUV光刻设备的光学元件的示意图，光学元件包括具 有三层的保护层系统；以及

图3a,b分别示出氢离子进入由Ce₂O₃构成和由MoSi₂构成的层的透深 的示意图。

具体实施方式

在附图的以下描述中，相同的参考标号用于相同或功能上相同的部 件。

图1示意性示出投射曝光设备1形式的、EUV光刻的光学系统。投射 曝光设备1包括束产生系统2、照明系统3和投射系统4，它们容纳在分离 的真空壳体中，并相继地布置在从束成形系统2的EUV光源5开始的光束 路径6中。举例来说，等离子体源或同步加速器可充当EUV光源5。从光 源5发出的处于约5nm和约20nm之间的波长范围中的辐射首先在集光反 射镜7中聚集，借助单色器(未示出)过滤出期望的工作波长λ_B(在本示例中 为约13.5nm)。

束产生系统2中的在波长和空间分布方面处理过的辐射被引入照明系 统3中，照明系统在本示例中具有第一和第二反射光学元件9、10。两个反 射光学元件9、10将辐射引导至作为另一反射光学元件的光掩模11，光掩 模具有通过投射系统4以缩小的比例成像至晶片12上的结构。为此，第三 和第四反射光学元件13、14设置在投射系统4中。应指出，照明系统3和 投射系统4两者可均具有仅一个或三个、四个、五个或更多个反射光学元 件。

下面参考图2举例说明光学元件50的结构(比如可实现在图1的投射 曝光设备1的光学元件7、9、10、11、13、14的一个或多个上)。光学元件 50具有基板52，基板由具有低热膨胀系数的基板材料构成，比如由 、或构成。在图2所示的反射光学元件50的 情况下，多层系统51施加到基板52。多层系统51具有交替施加层，交替 施加层由在工作波长λ_B具有较高的折射率实部的材料(还称为间隔体55)和 在工作波长λ_B具有较低的折射率实部的材料(还称为吸收体54)构成，其 中，吸收体-间隔体对形成堆叠53。多层系统51的该构造以一定方式模拟 晶体，晶体的晶格平面对应于发生布拉格反射的吸收体层。

单独层54、55和重复堆叠53的厚度在整个多层系统51上可以是恒定 的或者变化的，取决于想要实现什么样的频谱或角度依赖性反射分布。反 射分布还受到由吸收体54和间隔体55(由其它或多或少的吸收材料补充)构 成的基本结构有针对性地影响，以增加相应构造波长λ_B处的最大可能反射 率。为此，吸收体和/或间隔体材料可以在一些堆叠53中彼此互换，或者堆 叠可以由多于一种吸收体和/或间隔体材料构成。吸收体和间隔体材料可在 所有堆叠53中具有恒定或变化的厚度，以优化反射率。而且，还可在间隔 体和吸收体层55、54之间提供例如作为扩散阻挡物的附加层。

在本示例中，针对13.5nm的工作波长λ_B优化光学元件50，即，在光 学元件50对于13.5nm波长的辐射的基本法线入射具有最大反射率的情况 下，多层系统51的堆叠53具有交替的硅和钼层。在该情况下，硅层对应 于在13.5nm具有较高折射率实部的层55，钼层对应于在13.5nm具有较 低折射率实部的层54。其它材料组合，比如钼和铍、钌和铍或镧和B₄C同 样是可能的，取决于工作波长λ_B的精确值。

图2的反射光学元件50具有形成与真空环境的界面的光学表面56。 在投射曝光设备1中，光学元件50在残余气体气氛中在真空条件下操作， 通常，少量氧、一定比例活性氢和一定比例锡(必要时)存在于残余气体气氛 中。特别地，如果光源5基于锡等离子体产生EUV辐射，光学元件50布 置在光源5附近，例如，光学元件50是集光反射镜7，则会出现锡化合物 (或通常金属氢化物化合物)。

为了保护光学元件50免受这些和可能的其它污染物质的影响，在图2 所示示例中，将保护层系统60施加到多层系统51，所述保护层系统在本示 例中由第一层57、第二层58和第三层59构成。保护层系统60的第一层 57(具有厚度d1)布置成直接邻接多层系统51的最顶层54。第二层58(具有 厚度d2)直接施加到第一层57。保护层系统60相对于光学表面56的终止 由第三、最顶层59(具有厚度d3)形成，第三、最顶层直接施加到第二层 58。

应指出，保护层系统60还可具有多于三个层，例如四个、五个或更多 个层。还应指出，在保护层系统60的各层之间，必要时，可布置附加(薄) 层，其例如通过执行扩散阻挡的功能来抵消两个相邻层57、58、59的混 合。此外，必要时，保护层系统60可仅包括第一和第二层57、58。

保护层系统60的三个层57、58、59具有不同功能：第一、最底层57 充当扩散阻挡物，以防止或显著减少氢从第二和/或第三层58、59扩散进下 面的多层系统51中。为此，第一层57对于氢具有低扩散系数。这种低扩 散系数通常存在于材料对于(分子)氢具有低溶度s₁的情况中，其中，第一层 57的材料符合：ln(s₁)<3或ln(s₁)<1，尤其ln(s₁)<0。

对于氢，溶度s₁在大气压力下限定，并表示由100克氢吸收材料占据 的(分子)氢的体积(以立方厘米为单位)。例如，对于从包括Mo、Ru、Ir、 Ni、Fe、Co、Cu的组中选择的材料，满足上述关于氢溶度的条件。第一层 57的厚度d1通常介于约0.3nm和10nm之间，优选地介于0.3nm和2nm 之间。

第一层57保护下面的多层系统51(尤其是硅层55)免受可导致起泡的 氢的影响，以及如果可能的话，防止多层系统51的层55和/或54的层脱 离。第一层57的对于氢比较低的溶度s₁确实具有的效果是，必要时，起泡 在第一层57本身中以增加的程度开始，导致层脱离。在材料对于氢具有低 溶度的情况下，可导致层脱离的气泡一般形成在孔或不完整处。因此，有 利地，第一层57尽可能没有孔或不完整，特别地，如果第一层由非结晶材 料或单晶材料构成，则这可以得到保证。第一层57还应当尽可能紧凑，以 尽可能完全防止氢扩散进下面的多层系统51中。

除了氢经由光学表面56扩散进保护层系统60中，氢还可以氢离子或 氢原子团的形式注入保护层系统60中。这尤其是在光源5附近的情况，因 为在那儿存在离子化氢原子或氢原子团，它们可具有约100eV或更大的高 动能。

活性氢进入保护层系统60的透深取决于材料，通常为约10nm至约 15nm的数量级，如基于针对不同材料的透深的计算机模拟而发现的。举例 来说，由此，图3a示出对于Ce₂O₃的模拟。尽管还有这样的材料，活性氢 对其的透深实际上不会超过10nm(对应于100埃)，如图3b中以MoSi₂为 示例的另一模拟的结果所示，但是使用的材料对活性氢的透深的影响总体 上相当小，尤其当金属材料或它们的氧化物(即金属氧化物)用作层57、 58、59的材料时。

主要为了防止氢离子注入第一层57中，已证实有利的是，第二层58 的厚度介于约5nm和25nm之间，尤其介于约10nm和约15nm之间，精 确值取决于氢进入对应层材料中的透深，在该情况下，还必须考虑EUV辐 射的反射率的损失，所述损失随着厚度而增加。

为了以最大可能程度防止因氢注入第二层58中而产生的起泡，第二层 58对于氢的溶度s₂比第一层57大，其中，有利地，第二层58的对于氢的 溶度s₂符合：ln(s₂)>5，尤其ln(s₂)>7。例如，对于从包括Zr、Ti、Th、 V、Pd的组中选择的材料，满足该条件。在对于氢具有高溶度的材料的情 况下，由于形成(金属)氢化物，通常发生起泡，其中，与对于氢具有较低溶 度的材料相比，在对于氢具有高溶度的情况下，发生起泡的趋势通常显著 降低。

关于第二层58的结构，已证实有利的是，第二层由多晶和/或开孔材 料形成。多晶材料具有可附着氢的晶界，使得与例如非结晶或单晶结构相 比，构成第二层的材料对于氢的溶度可以增加。氢还可结合进开孔材料(或 者，必要时，具有闭孔的材料)的孔中。使用海绵形式的开孔材料，尤其使 用敞开的孔形成沿第二层58的厚度方向延伸的通道的材料，已被证实是有 利的，因为在该情况下，注入第二层58的材料中的氢以特别简单的方式通 过扩散而向上传送，即向光学表面56传送，并从光学表面可从保护层系统 60逃逸。特别地，这使得可防止氢吸收第二层58经受氢饱和。

为了促进氢从保护层系统60浮现，第三、最顶层59由在350K温度 对于氢的复合率(k_r)大于10^-27cm⁴/(atoms)、尤其大于10^-19cm⁴/(atoms)的材 料形成。复合率k_r表明在表面吸收的氢原子/离子/原子团有多大的可能复合 以形成氢分子，并从表面移除。高复合率由此是有利的，以抑制氢经由光 学表面56的向内扩散，并促进氢通过光学表面56的向外扩散。

特别地，高复合率k_r可防止这样的情形，其中，由于在与残余气体环 境形成界面的光学表面56处对氢原子或氢分子的吸收，氢原子可扩散进保 护层系统的最顶层59中，并扩散进下面的层57、58中。

对于氢具有高复合率的材料通常是恒温地吸收或吸收氢的材料，这是 例如对于从包括Mo、Ru、Cu、Ni、Fe、Pd、V、Nb的组中选择或从这些 材料的氧化物中选择的材料的情况。

选择用于最顶层59(在最顶层处，形成光学表面56)的合适材料还取决 于存在于光学元件50的残余气体环境中的污染物质附着到相应材料的光学 表面56的可能性有多高，因为对于氢的复合率k_r取决于光学表面56的污 染程度，并随着污染程度的增加而减小。因此，例如，对于光学元件50在 EUV光源5附近使用并暴露于锡或通常金属氢化物化合物形式的污染物的 情况，可将最顶层59的材料选择为对应污染物仅以很小的程度附着至该最 顶层，使得由于光学表面56处的污染物，对于氢的复合率k_r不会减小或仅 稍微减小。举例来说，对于Ru作为层材料，已知，这具有朝向锡附着至光 学表面56的比较高的趋势，使得如果EUV光源通过锡等离子体产生EUV 辐射，该材料(除非实现对应清洁)不应用于EUV光源5附近的光学元件 50。

必要时，光学元件50还可具有保护层系统60，其包括具有在此所述 特性的最顶层59，不包括或包括一个或多个其它层，一个或多个其它层不 具有上面进一步所述的第一层57和第二层58的特性。层57、58、59之 间，尤其是第一层57和第二层58之间的界面应当具有最小可能数量的缺 陷，以防止氢附着到那儿，并防止在界面处发生起泡。缺陷数量的减少可 通过减少在施加涂层或层57、58、59(例如，通过在清洁室内条件下施加涂 层)期间的粒子负载来实现。必要时，在涂覆期间或在结束施加相应层57、 58、59之后，还可实施平滑方法，以减少缺陷数量。在涂覆期间对层形成 粒子的动能的控制还可有助于减少缺陷数量。此外，使用的层57、58、59 应当具有最低可能的内应力。不必说，通常，仅可通过常规涂覆工艺(尤其 通过气相沉积)施加的材料用于层57、58、59。

另外在光学元件50具有保护层系统60的情况下，保护层系统以上面 关于图2进一步所述的方式实现，并在相当长的时期内布置在包括活性氢 或包括氢等离子体的残余气体气氛中(例如，在EUV光源5附近)，会发生 这样的情形，在特定时刻，保护层系统的单独层57、58、59(必要时，多层 系统51的层54、55)中的氢浓度会变高，以至于发生层移除或分层，这会 导致极剧地减小光学元件50的反射率。

因此，有时或以特定间隔，处理光学元件50是可取的，以从保护层系 统60的层57、58、59(必要时，多层系统51的层54、55)至少部分地移除 包含的氢。举例来说，图1示出处理集光反射镜7的处理装置，该装置充 当温度调节装置15，在本示例中，设计为IR发射器，用于将热辐射施加到 集光反射镜7，更确切地说施加到其光学表面56(参见图2)，使得热辐射可 直接作用在保护层系统或多层系统上，以将其加热至大于50℃的温度，优 选地大于100℃的温度，由此，使氢从保护层系统60的层57、58、59传 送至光学表面56，从光学表面，包含的氢可释放至环境中。

不必说，除了热处理光学元件50或替代热处理光学元件50，还有处 理光学元件50的其它可能性，其使得氢传送至光学表面56，以例如通过使 用电场从保护层系统60或多层系统51移除所述氢，电场促进氢在光学表 面56的方向上扩散，如果氢以离子化形式存在的话。在光学元件50的热 处理或不同构造的处理期间，特别地，可使包含或吸收在第二层58中的氢 至少部分地释放，结果，可防止氢吸收第二层58经受氢饱和。

总之，在存在活性氢时，可使光学元件50以上述方式永久操作，因为 除了多层系统51，在保护层系统60的情况下，由包含或注入的氢引起的起 泡仅以延迟的方式发生(如果有的话)，即在非常长的时间内发生，这理想地 对应于EUV光刻设备1或EUV光刻的光学系统(光学元件50在其中装配 和操作)的寿命。假如适当地选择三个层57、58、59的特性，尤其是在第 二层58具有多孔结构的情况下，光学元件50的反射率仅通过保护层系统 60而以相当小的程度降低。