JP2003014921A - 紫外光用ミラー、それを用いた露光装置 - Google Patents

紫外光用ミラー、それを用いた露光装置

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JP2003014921A JP2001197981A JP2001197981A JP2003014921A JP 2003014921 A JP2003014921 A JP 2003014921A JP 2001197981 A JP2001197981 A JP 2001197981A JP 2001197981 A JP2001197981 A JP 2001197981A JP 2003014921 A JP2003014921 A JP 2003014921A
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fluoride
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Koji Narisawa
孝司 成澤
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70566Polarisation control

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外域において発振するレーザー光に対し
て、耐久性が高く、広い入射角度において高反射であり
(入射角度特性が良好であり)、かつ光線の入射角度変
化に対する偏光反射率の変動の小さな(偏光成分の分離
が小さい)紫外光用ミラーを提供することを目的とす
る。 【手段】本発明は、基板と、前記基板上に形成されたア
ルミニウム膜と、前記アルミニウム膜上に形成される誘
電体多層膜とを備えた紫外光用ミラーであって、前記ア
ルミニウム膜の反射率が85%以上であることを特徴と
する紫外線用ミラーを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外領域において
発振する光に対して、広い光線入射角度において高反射
であり(入射角度特性が良好であり)、かつ光線の入射
角度変化に対する偏光反射率の変動の小さな(偏光成分
の分離が小さい)紫外光用ミラーに関する。
【0002】
【従来技術】近年、半導体素子の集積度を増すために、
半導体製造用縮小投影露光装置(ステッパー)の高解像
力化の要求が高まっている。このステッパーによるフォ
トリソグラフィーの解像度を上げる一つの方法として、
光源波長の短波長化が挙げられる。最近では、水銀ラン
プより短波長域の光を発振でき、かつ高出力なエキシマ
レーザーを光源としたステッパーの実用化が始まってい
る。このステッパーの光学系は、レンズやミラーなどの
各種光学素子を組み合わせて構成されている。
【0003】そのミラーは、光学系において光線を折り
返したり、折り曲げたりする用途で使用される。ミラー
の形状を凹面や凸面にすることによって結像性能を有す
るミラーを作製することができるが、光線が、収束光線
や発散光線の場合に、その光線が有する入射角度幅に対
して十分な反射率を有するミラーが必要とされる。
【0004】このような紫外域レーザー用ミラーの従来
の例としては、以下の構成のものが知られている。第1
の例としては、図5に示す構成である。基板11上に、
高屈折率層と低屈折率層の交互層からなる誘電体多層膜
13が形成されている。誘電体多層膜13の各層の光学
的膜厚は、レーザー光を所定の入射角で入射した場合
に、各層の光路長がλ/4になるように設定されてお
り、以下に示す式で決まる。以下、設計基準波長λとす
る。
【0005】
【数1】
【0006】即ち、所定の入射角度における光路長が約
λ/4の周期になっているので、所定の入射角度におい
て高反射率を得ることができる。なお、約λ/4の周期
は、例えば、電子計算機により演算して最適化する。図
6は、第1の例としてのレーザーミラーのλ=193.
4nmの入射角度特性図である。
【0007】設計入射角度付近ではs偏光、p偏光はそ
れぞれ95%以上の反射率を得ることができるが、95
%以上の高反射を示す入射角度幅が35°〜52°と狭
く、それ以外の角度では、急激に低下するので、広い入
射角度において高反射が要求されるミラーには適さな
い。
【0008】第2の例としては図7に示す構成である。
基板11上に、約2000ÅのAl膜12が形成され、
さらにAl膜12が酸化により劣化することを防止する
ために保護膜(約1500ÅのMgF2膜)14が形成
されている。図8は、第2の例としてのレーザーミラー
のλ=193.4nmの入射角度特性図である。
【0009】入射角度特性は、一様な反射特性を示す
が、入射角度が大きくなるにつれてs偏光の反射率は上
昇し、p偏光の反射率は低下し、偏光成分が解離すると
いう特性を示す。このようなレーザーミラーをステッパ
ーの光学系に搭載した場合、結像ムラが生じ易いという
問題が生じる。また、低反射のミラーは光量が減少する
ため露光効率を低下させるとともに、熱吸収によるレー
ザー耐久性の低下、ミラー面の変化を引き起こしやすく
なる。この問題は、ミラーの枚数が増加すればする程、
増大する。
【0010】また、レーザー照射によりAl膜の反射率
が徐々に低下してしまうという問題もある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明は、か
かる問題点に鑑みて、紫外域において発振するレーザー
光に対して、耐久性が高く、広い入射角度において高反
射であり(入射角度特性が良好であり)、かつ光線の入
射角度変化に対する偏光反射率の変動の小さな(偏光成
分の分離が小さい)紫外光用ミラーを提供することを目
的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者は鋭意研究の結
果、本発明をするに至った。本発明は、基板と、前記基
板上に形成されたアルミニウム膜と、前記アルミニウム
膜上に形成される誘電体多層膜とを備えた紫外光用ミラ
ーであって、前記アルミニウム膜の反射率が85%以上
であることを特徴とする紫外線用ミラーを提供する。
【0013】
【発明の実施形態】以下、本発明にかかる実施形態の紫
外光用ミラーを図面を参照しながら説明する。図9−1
は第1の実施形態の紫外光用ミラーの概略断面図であ
る。石英基板11上に反射率90%のアルミニウム膜1
2を成膜し、アルミニウム膜12上に保護膜としてフッ
化マグネシウムを厚さ1500Åで成膜する。
【0014】反射率85%以上のアルミニウム膜を成膜
するためには、真空チャンバー内の水分圧を1×10-3
以下にすること、及びアルミニウムの成膜速度を20以
上にすることが必要である。アルミニウム膜の反射率を
85%以上にすることによって、レーザー照射による反
射率低下が少ない、即ち、レーザーに対して耐久性が高
いミラーを得ることができる。
【0015】表1は、本発明のミラーと従来のミラーと
のレーザー耐久性を示す表である。石英基板上に反射率
85%のアルミニウム膜及びフッ化マグネシウム膜を真
空蒸着装置にて成膜したサンプル1(本発明品)と石英
基板上に反射率約75%のアルミニウム膜及びフッ化マ
グネシウム膜を真空蒸着装置にて成膜したサンプル2
(従来品)とを作製した。両サンプルをArFエキシマ
レーザー(4mJ/cm 2、1E7shots800Hz)を
酸素濃度20%、湿度70%の雰囲気中で照射する前と
後との反射率を測定し、その低下量を測定した。 表1から、本発明のミラー(サンプル1)は、従来のミ
ラー(サンプル2)に比較してレーザー耐久性が向上し
たことが判る。
【0016】次に、第2の実施形態を図1を基に説明す
る。図1は、紫外線用ミラーの概略断面図である。第2
の実施形態の紫外光用ミラーは、精密に研磨された合成
石英ガラス基板1上に幾何学的膜厚が約2000Å、反
射率が85%のAl膜2、光学的膜厚0.155λのフ
ッ化マグネシウム(低屈折率層)3−1が形成され、さ
らに、その上に光学的膜厚0.29λのフッ化ランタン
(高屈折率層)4と光学的膜厚0.310λのフッ化マ
グネシウム(低屈折率層)3からなる3対の交互層5が
形成されている(フッ化マグネシウムからなる低屈折率
層3−1と3対の交互層5を併せて誘電体多層膜とい
う)。
【0017】なお、各層の膜は、抵抗加熱蒸着法、イオ
ンビーム蒸着法、スパッタリング法などの公知の技術に
より基板上に形成される。3対の交互層の各層の光学的
膜厚は55゜の入射角でλ=193.4nmのレーザー
を入射した場合に、その光路長が約λ/4になるように
最適化され、193.4nm付近の高反射を確保してい
る。
【0018】さらに、基板1上に形成されたAl膜2と
3対の交互層5の間に低屈折率層3−1であるフッ化マ
グネシウムを挿入し、その膜厚を最適化することによ
り、Al膜2、低屈折率層3−1、3対の交互層5から
なる構成全体により広い入射角度において高反射を示
す、入射角度依存性の小さい紫外光用ミラーを得てい
る。
【0019】図2は、第2の実施形態の紫外光用ミラー
のλ=193.4nmにおける入射角度特性図である。
図2から、入射角度θ=10〜80°の広い入射角度に
おいて、反射率95%以上という高反射を示し、入射角
の変化に対して、反射率の偏光成分の解離が従来に比べ
て小さい特性であることがわかる。
【0020】図10は、第2の実施形態の紫外線用ミラ
ー(本発明のミラー)と第2の実施形態と構成は同じ
で、Al膜の反射率が約55%の紫外線用ミラー(従来
品のミラー)との45度における反射率を示す図であ
る。図から明らかなように、全波長域に対して、本発明
のミラーの方が従来のミラーよりも優れていることが判
る。
【0021】図3は第3の実施形態の紫外光用ミラーの
概略断面図である。第3の実施形態の紫外光用ミラー
は、精密に研磨された合成石英ガラス基板1上に幾何学
的膜厚が約2000Å、反射率が85%のAl膜2、光
学的膜厚0.16λのフッ化マグネシウム(低屈折率
層)3−2が形成され、さらに、その上に光学的膜厚
0.29λのフッ化ランタン(高屈折率層)4と光学的
膜厚0.32λのフッ化マグネシウム(低屈折率層)3
からなる4対の交互層6が形成されている(フッ化マグ
ネシウムからなる低屈折率層3−2と4対の交互層6を
併せて誘電体多層膜という)。
【0022】なお、各層の膜は、抵抗加熱蒸着法、イオ
ンビーム蒸着法、スパッタリング法などの公知の技術な
どにより基板上に形成される。4対の交互層の各層の光
学的膜厚は、60゜の入射角でλ=193.4nmのレ
ーザーを入射した場合に、その光路長が約λ/4になる
ように最適化され、193.4nm付近の高反射を確保
している。
【0023】さらに、基板上に形成されたAl膜2と4
対の交互層6の間に低屈折率層3−2であるフッ化マグ
ネシウムを挿入し、その膜厚を最適化することにより、
Al膜2、低屈折率層3−2、4対の交互層6からなる
構成全体により広い入射角度において高反射を示す、入
射角度依存性の小さい紫外光用ミラーを得ている。
【0024】図4は、第3の実施形態の紫外光用ミラー
のλ=193.4nmにおける入射角度特性図である。
図4から、入射角度θ=10〜80°の広い入射角度に
おいて、反射率95%以上という高反射を示し、入射角
の変化に対して、反射率の偏光成分の解離が従来に比べ
て小さい特性であることがわかる。
【0025】本発明にかかる紫外光用ミラーの高屈折率
層の材料としては、フッ化ネオジム(NdF3)、フッ
化ランタン(LaF3)、フッ化ガドリニウム(Gd
3)、フッ化ディスプロシウム(DyF3)、酸化アル
ミニウム(Al23)、フッ化鉛(PbF2)、酸化ハ
フニウム(HfO2)、フッ化イットリウム(YF3)及
びこれらの混合物又は化合物の群より選ばれた1つ以上
の成分であり、低屈折率層の材料としては、フッ化マグ
ネシウム(MgF2)、フッ化アルミニウム(Al
3)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化リチウム
(LiF)、フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化バ
リウム(BaF2)、フッ化ストロンチウム(Sr
2)、酸化シリコン(SiO2)、クライオライト(N
3AlF6)、チオライト(Na5Al314)これらの
混合物又は化合物の群より選ばれた1つ以上の成分が使
用される。
【0026】基板としては、基板上にAl膜を形成して
いるので、所定の形状に加工できることが可能な材料で
あれば、石英ガラス等の各種ガラス、蛍石、フッ化マグ
ネシウム等の光学結晶材料のレーザー光を透過する材料
も使用可能であるとともに、熱膨張率、熱伝導度の観点
から、セラミックス、シリコン、炭化珪素、タングステ
ンが使用される。
【0027】アルミ膜(Al)の幾何学的膜厚は、10
00Å程度あれば十分であるが、これ以上であっても差
し支えない。なお、本実施形態においては、レーザー光
を照射した例を示したが、これに限定されない。次に本
発明の露光装置の一例を説明する。
【0028】図11は、本発明に係る薄膜を有する光学
素子を用いた露光装置の基本構造であり、フォトレジス
トでコートされたウェハー上にレチクルのパターンのイ
メージを投影するための、ステッパと呼ばれるような投
影露光装置に特に応用される。
【0029】図11に示すように、本発明の露光装置は
少なくとも、表面301aに置かれた感光剤を塗布した
基板Wを置くことのできるウェハーステージ301,露
光光として用意された波長の真空紫外光を照射し、基板
W上に用意されたマスクのパターン(レチクルR)を転
写するための照明光学系101,照明光学系101に露
光光を供給するための光源100,基板W上にマスクR
のパターンのイメージを投影するためのマスクRが配さ
れた最初の表面P1(物体面)と基板Wの表面と一致さ
せた二番目の表面(像面)との間に置かれた投影光学系
500、を含む。照明光学系101は、光源100から
の露光光を反射させるミラー光学系110を含んでい
る。マスクRはウェハーステージ301の表面に対して
平行に動くことのできるレチクルステージ201に配置
される。レチクル交換系200は、レチクルステージ2
01にセットされたレチクル(マスクR)を交換し運搬
する。レチクル交換系200はウェハーステージ301
の表面301aに対してレチクルステージ201を平行
に動かすためのステージドライバーを含んでいる。投影
光学系500は、スキャンタイプの露光装置に応用され
るアライメント光学系を持っている。
【0030】そして、本発明の露光装置は、前記本発明
の紫外光用ミラーを使用したものである。具体的には、
ミラー光学系110に利用されている。
【0031】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明にかかる紫外
光用ミラーは、紫外域において発振する光に対して、広
い入射角度において高反射であり(入射角度特性が良好
であり)、かつ光線の入射角度変化に対する偏光反射率
の変動が小さい(偏光成分の分離が小さい)という特性
を有している。
【0032】従って、本発明にかかる紫外光用ミラーを
ステッパーの光学系に搭載した場合、結像ムラが生じる
という問題が生じず、露光効率を低下させるという問題
も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる第2の実施形態の紫外光用ミラ
ーの概略断面図である。
【図2】本発明にかかる第2の実施形態の紫外光用ミラ
ーのλ=193.4nmにおける入射角度特性図であ
る。
【図3】本発明にかかる第3の実施形態の紫外光用ミラ
ーの概略断面図である。
【図4】本発明にかかる第3の実施形態の紫外光用ミラ
ーのλ=193.4nmにおける入射角度特性図であ
る。
【図5】従来の第1の紫外光用ミラーの概略断面図であ
る。
【図6】従来の第1の紫外光用ミラーのλ=193.4
nmにおける入射角度特性図である。
【図7】従来の第2の紫外光用ミラーの概略断面図であ
る。
【図8】従来の第2の紫外光用ミラーのλ=193.4
nmにおける入射角度特性図である。
【図9】本発明にかかる第1の実施形態の紫外光用ミラ
ーの概略断面図である。
【図10】本発明のミラーと従来のミラーとの反射率を
示す図である。
【図11】本発明の露光装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
1、11・・・基板 2、12・・・Al膜 3、3−1、3−2・・・フッ化マグネシウム(低屈折
率層) 4・・・フッ化ランタン(高屈折率層) 5・・・3対の交互層 6・・・4対の交互層 7・・・フッ化アルミニウム(低屈折率層) 8・・・3対の交互層 9・・・保護層 13・・・誘電体交互層 14・・・保護膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板と、前記基板上に形成されたアルミニ
    ウム膜と、前記アルミニウム膜上に形成される誘電体多
    層膜とを備えた紫外光用ミラーであって、前記アルミニ
    ウム膜の反射率が85%以上であることを特徴とする紫
    外線用ミラー。
  2. 【請求項2】前記誘電体多層膜は、前記基板の屈折率よ
    りも小さい屈折率物質からなる第1低屈折率層及び第2
    低屈折率層と、前記基板の屈折率よりも大きい屈折率物
    質からなる高屈折率層とからなり、前記第1低屈折率層
    の光学的膜厚は設計基準波長λに対して約0.125〜
    0.175λであり、前記第2低屈折率層及び前記高屈
    折層の光学的膜厚はぞれぞれ、設計基準波長λに対して
    約0.25〜0.35λであり、前記誘電体多層膜は以
    下の構成であることを特徴とする請求項1に記載の紫外
    線用ミラー。 L1/(H/L2X1:第1低屈折率層 L2:第2低屈折率層 H:高屈折率層 X:1〜10の整数
  3. 【請求項3】前記高屈折率層の材料はフッ化ネオジム
    (NdF3)、フッ化ランタン(LaF3)、フッ化ガド
    リニウム(GdF3)、フッ化ディスプロシウム(Dy
    3)、酸化アルミニウム(Al23)、フッ化鉛(P
    bF2)、酸化ハフニウム(HfO2)、フッ化イットリ
    ウム(YF3)及びこれらの混合物又は化合物の群より
    選ばれた1つ以上の成分であり、前記低屈折率層の材料
    はフッ化マグネシウム(MgF2)、フッ化アルミニウ
    ム(AlF3)、フッ化ナトリウム(NaF)、フッ化
    リチウム(LiF)、フッ化カルシウム(CaF2)、
    フッ化バリウム(BaF2)、フッ化ストロンチウム
    (SrF2)、酸化シリコン(SiO2)、クライオライ
    ト(Na3AlF6)、チオライト(Na5Al314)及
    びこれらの混合物又は化合物の群より選ばれた1つ以上
    の成分であることを特徴とする請求項1記載の紫外光用
    ミラー。
  4. 【請求項4】真空紫外光を光源とする露光装置におい
    て、請求項1乃至3に記載の紫外線用ミラーを搭載する
    露光装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005017543A (ja) * 2003-06-25 2005-01-20 Nikon Corp 紫外線レーザ光用ミラー及び光学系及び投影露光装置
JP2006227099A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Nikon Corp 紫外光用反射光学素子,光学系,光学装置及び露光装置
JP2016095523A (ja) * 2006-12-28 2016-05-26 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 傾斜偏向ミラーを有する反射屈折投影対物器械、投影露光装置、投影露光方法、及びミラー
JP2018529127A (ja) * 2015-09-29 2018-10-04 カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー 反射光学素子

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