JP2004093483A

JP2004093483A - 多層膜反射鏡及び露光装置

Info

Publication number: JP2004093483A
Application number: JP2002257610A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Shiraishi; 白石　雅之
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-09-03
Filing date: 2002-09-03
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】表面のカーボンコンタミを抑制し得る多層膜反射鏡、露光装置を提供する。
【解決手段】本発明の多層膜反射鏡は、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層３と前記屈折率と真空の屈折率との差が小さい物質からなる第２層２とを基板上に交互に積層してなる多層膜を備える。前記多層膜の最上層の上に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層４を備えることを特徴とする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軟Ｘ線領域で用いられる多層膜反射鏡、及び露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＸ線を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている（例えば、Ｄ．Ｔｉｃｈｅｎｏｒ，　ｅｔ　ａｌ．，　ＳＰＩＥ２４３７（１９９５）２９２参照）。この技術は、最近ではＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍ程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。
【０００３】
Ｘ線の波長領域での物質の複素屈折率ｎは、ｎ＝１−δ−ｉｋ（δ、ｋ：複素数）で表わされる。この屈折率の虚部ｋはＸ線の吸収を表す。δ、ｋは１に比べて非常に小さいため、この領域での屈折率は１に非常に近い。したがって従来のレンズのような透過屈折型の光学素子を使用できない。屈折率が１よりも僅かに小さいことによる全反射を利用した斜入射ミラーや、界面での微弱な反射光を位相を合わせて多数重畳させて全体として高い反射率が得られる多層膜ミラーなどが使用される。
【０００４】
１３．４ｎｍ付近の波長域では、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると直入射で６７．５％の反射率を得ることができ、波長１１．３ｎｍ付近の波長域では、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜を用いると直入射で７０．２％の反射率を得ることができる（例えば、Ｃ．Ｍｏｎｔｃａｌｍ，　Ｐｒｏｃ．　ＳＰＩＥ，　Ｖｏｌ．　３３３１　（１９９８）　Ｐ．４２参照）。
【０００５】
ＥＵＶリソグラフィ装置は、主として軟Ｘ線光源、照明光学系、マスクステージ、結像光学系、ウェハステージ等により構成される。軟Ｘ線光源には、レーザープラズマ光源、放電プラズマ光源や放射光等が使用される。照明光学系は、反射面に斜め方向から入射した軟Ｘ線を反射させる斜入射ミラー、反射面が多層膜により形成される多層膜反射鏡、および所定の波長の軟Ｘ線のみを透過させるフィルター等により構成され、フォトマスク上を所望の波長の軟Ｘ線で照明する。なお、上述のように、軟Ｘ線の波長域では透明な物質は存在しないので、フォトマスクには従来の透過型のマスクではなく反射型のマスクが使用される。フォトマスク上に形成された回路パターンは、複数の多層膜反射鏡等で構成された投影結像光学系により、フォトレジストが塗布されたウェハ上に結像して該フォトレジストに転写される。なお、軟Ｘ線は大気に吸収されて減衰するため、その光路は全て所定の真空度（例えば、１×１０^−５Ｔｏｒｒ以下）に維持されている。
【０００６】
投影結像光学系は複数の多層膜反射鏡により構成される。多層膜反射鏡の反射率は１００％ではないので、光量の損失を抑えるためにミラーの枚数はできるだけ少なくすることが好ましい。これまでに、４枚の多層膜反射鏡からなる光学系（例えば、Ｔ．Ｊｅｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｋ．Ｔｈｏｍｐｓｏｎ，　ＵＳＰ　５，３１５，６２９、Ｔ．Ｊｅｗｅｌｌ，　ＵＳＰ　５，０６３，５８６）や、６枚の多層膜反射鏡からなる光学系（例えば、Ｄ．Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ，特開平９−２１１３３２、ＵＳＰ　５，８１５，３１０参照）等が報告されている。光束が一方向に進行する屈折光学系と異なり、反射光学系では光学系の中で光束が往復することになるので、反射鏡による光束のけられを避けるという制限のために、開口数（ＮＡ）を大きくすることが難しい。４枚光学系ではＮＡを０．１５程度までにしかできないが、６枚光学系では更にＮＡの大きい光学系の設計が可能になる。マスクステージとウェハステージが投影結像光学系の両側に配置できるように、反射鏡の枚数は通常は偶数になっている。このような投影結像光学系は、限られた面数で光学系の収差を補正しなければならないので、各反射鏡には非球面形状が適用され、また、所定の像高の近傍でのみ収差の補正されたリングフィールド光学系になっている。フォトマスク上のパターン全体をウェハ上に転写するためには、マスクステージとウェハステージとを、光学系の倍率分だけ異なる速度でスキャンさせながら露光を行う。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
こうした露光装置内は、軟Ｘ線領域での光の減衰を防止するため真空に保たれているが、露光装置内は完全な真空にはなっておらず、例えばウエハ上のレジストから揮発する、炭化水素等の有機物系のガス等が常に存在する環境にある。この炭化水素を含有する残留ガスとしては、上述のレジストから揮発するものの他に、例えば真空排気系（真空ポンプ）に用いられるオイルに起因するもの、装置内部の可動部分の潤滑剤に起因するもの、装置内部で使用される部品（例えば電気ケーブルの被覆材料など）に起因するものがある。
【０００８】
ＥＵＶ露光装置の場合は、装置の内部の真空中にフォトレジストを塗布したウェハが導入される。ここにＥＵＶ光が照射された場合、装置内に残留している溶剤が蒸発したり、レジストを構成する樹脂が分解脱離し、このため炭化水素を含むガスが装置内に放出されることになる。そして、この炭化水素を含んだガス分子は、露光装置内の壁面に吸着されることがあり、多層膜反射鏡上に吸着された場合、そこに軟Ｘ線が照射されると、光化学反応により有機物分子が分解され、Ｃ（炭素）を主成分とする物質が固着する。この炭素を主成分とする物質の固着をカーボンコンタミネーション（略してカーボンコンタミ）という。
【０００９】
カーボンコンタミは、多層膜反射鏡の反射領域に形成され、反射鏡の反射率を低下させる。
ＥＵＶ露光装置においては、多層膜反射鏡の反射率がわずかに低下しただけでも露光装置のスループットに大きな影響を与える。従って、カーボンコンタミが付着しないようにするのが望ましい。また、カーボンコンタミが付着した場合にも容易に除去できるようにする必要がある。このようなカーボンコンタミを除去するには、オゾン等の酸素系のガスを用いてプラズマを発生させ、カーボンを酸化させて二酸化炭素等のガスにして除去するオゾン・アッシングと呼ばれる方法が知られている。
【００１０】
上述したような、カーボンコンタミを酸化除去する方法は非常に有効な手段であるが、カーボンを酸化して除去できる反面、多層膜反射鏡の表面をも酸化させてしまい、多層膜反射鏡の性能を劣化させてしまうことが懸念されている。これは、多層膜を構成するＭｏ及びＳｉは、使用温度範囲の平衡状態において炭素よりも酸化されやすい物質であるという点も一因である。
【００１１】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面のカーボンコンタミに伴う反射率低下を抑制し得る多層膜反射鏡、露光装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明にかかる多層膜反射鏡は、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と前記屈折率と真空の屈折率との差が小さい物質からなる第２層とを基板上に交互に積層してなる多層膜を備える多層膜反射鏡であって、更に、前記多層膜の最上層上に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層を備えることを特徴とする。
【００１３】
上記多層膜反射鏡によれば、前記多層膜の最上層上に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層を備えているので、残留酸素ガスやオゾン・アッシングにおいて、多層膜自体の酸化を防止できる。
【００１４】
本発明にかかる露光装置は、軟Ｘ線を発生させる軟Ｘ線光源と、この軟Ｘ線光源からの軟Ｘ線をマスクを介して感応基板に導く光学系と、を有し、前記マスクのパターンを前記感応基板へ転写する露光装置であって、前記光学系中の反射鏡及び／又は前記マスクが、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と前記屈折率と真空の屈折率との差が小さい物質からなる第２層とを基板上に交互に積層した多層膜反射鏡であり、多層膜の最上層の上に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の露光装置の方式は特に限定されず、縮小投影露光方式及び近接等倍転写方式等であってよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る多層膜反射鏡を示す概略断面図である。
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る多層膜反射鏡１は、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層（重原子層）３と前記屈折率と真空の屈折率との差が小さい物質からなる第２層（軽原子層）２とを基板５上に交互に積層してなる。
基板５としては、例えば、低熱膨張ガラスであるコーニング社製ＵＬＥが用いられる。基板５には、その表面粗さによる反射率の低下を防止するために、基板５の表面を０．３ｎｍＲＭＳ以下の表面粗さに研磨して用いることが好ましい。なお、基板５としては、他にショット社製Ｚｅｒｏｄｕｒ等を用いることができる。
【００１７】
Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は、基板５上にスパッタリング法を用いて成膜されている。図１において、Ｓｉからなる第１層（軽原子層２）の厚みは４１．４Åであり、Ｍｏからなる第２層（重原子層３）の厚みは２７．６Åである。従って、多層膜の周期永（一周期の長さ）は６９Åである。そして、図１における多層膜反射鏡においては、基板上に軽原子層２が成膜され、該軽原子層２上に重原子層３が成膜され、交互に繰り返し軽原子層２を５０層、重原子層３を４９層とし多層膜とされている。５０層目の軽原子層２の上に、銅からなる保護層４が形成されている。保護層４の厚さは１０Åである。
【００１８】
２種類の物質のいずれが、平衡状態において酸化されやすいかを決定する因子は、ギッブズ（Ｇｉｂｂｓ）の酸化物標準生成自由エネルギーである。通常は、この酸化物標準生成自由エネルギーは負の値であり、より負である方が酸化物が安定であることを意味する。
【００１９】
図には示さないが、各種物質の酸化物標準生成自由エネルギーと温度の関係を表したグラフにおいて、２種類の物質を比較し、ある温度において、グラフで下方にある物質は、上方にある物質よりも酸化されやすいことがわかる。または、上方にある物質の酸化物がある場合、下方にある物質の単体を共存させると、下方にある物質は上方にある物質の酸化物を還元し、下方にある物質が酸化物となる。このように、酸化物の安定温度図は大変便利な指標となる。
【００２０】
図２は、炭素、モリブデン及びシリコンについて簡単に比較できる同様なグラフを示す。図２は、炭素、モリブデン及びシリコンについて、各種の温度に対する平衡酸素分圧を表わすグラフである。図２においては、縦軸はｌｏｇＰＯ_２のように平衡酸素分圧の対数で表されているが、ギッブズの酸化物標準生成自由エネルギーで表されているのと同様に見ることができる。その理由は、平衡酸素分圧ＰＯ_２とギッブズの酸化物標準生成自由エネルギーとは、以下の関係にある。
ｌｎＰＯ_２　＝　（ΔＧｆ°_ＭｘＯｙ）　／ＲＴ　＋　ｌｎ　（ａ_ＭｘＯｙ ^２／ｙ／ａ_Ｍ ^２ｘ／ｙ）
【００２１】
上記式において、Ｍは金属、ＭｘＯｙは金属酸化物、ａは活量係数、Ｒは気体定数、Ｔは温度である。活量係数に関する部分は定数であり、グラフを上下に平行移動させるだけであり、平衡酸素分圧の対数の表現と、ギッブズの酸化物標準生成自由エネルギーによる表現とは同等である。図２においては、低温側は６００℃程度までしか表されていないが、その温度において、炭素の酸化曲線であるＣ−ＣＯライン、ＣＯ−ＣＯ_２ラインよりも、Ｍｏ−ＭｏＯ_２ライン、Ｓｉ−ＳｉＯ_２ラインの方が下にあることがわかる。多層膜反射鏡を通常に使用する温度においては、炭素よりもモリブデンやシリコンの方が酸化されやすいことがわかる。このことは、通常の使用状態において、露光装置内に酸素ガスが残留している場合、カーボンコンタミである炭素が残留酸素ガスで酸化されるよりも、多層膜反射鏡を構成するモリブデンやシリコンの方が酸化されやすいことを意味する。また、オゾン・アッシング等の手法を用いた場合にも、炭素に比べ、モリブデンやシリコンも酸化されやすいと考えられる。酸化のされやすさが逆転するのは、１８００℃程度の温度であり、かなりの高温になると、炭素と、モリブデンやシリコンとの酸化されやすさが逆転する。１８００℃という温度は、ＭＯ／Ｓｉ多層膜の耐熱温度をはるかに超えており、実際に、露光装置をこのような高温下で用いることはない。
【００２２】
図３は、更に多くの物質についてギッブズの酸化物標準生成自由エネルギーを表にまとめたものである（Ｍｅｔａｌｓ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｂｏｏｋ，　Ｎｏ．１参照）。図３においては、最初から「−ΔＧ」の形式で表してあるので、表中の正の値は実際には負である。本発明の課題を解決するためには、炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い酸化物標準生成自由エネルギーを有する物質を選択して最上層に用いればよい。ここで、酸化物標準生成自由エネルギーは温度の関数であるから、まず温度範囲を限定する必要がある。通常の多層膜反射鏡の使用温度は常温であり、また、一般的なＭｏ／Ｓｉ多層膜は耐熱温度が２００℃程度である。さらに、特別に耐熱性を持たせたＭｏ／Ｓｉ系の多層膜においても、その耐熱温度は７００℃程度であるから、常温から７００℃までの範囲において比較すればよい。
【００２３】
図３から明らかなように、炭素の第一酸化レベルであるＣＯで、２７℃における酸化物標準生成自由エネルギーは−３３．０ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、２２７℃においては−３７．２ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、７２７℃においては−４７．６５ｋｃａｌ／ｍｏｌである。また、第二酸化レベルであるＣＯ_２では、２７℃における酸化物標準生成自由エネルギーは−９４．２ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、７２７℃においては−９４．３ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、７２７℃においては−９４．４ｋｃａｌ／ｍｏｌである。
【００２４】
例えば、銅の場合、Ｃｕ_２Ｏが２７℃において−３４．６ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、２２７℃において−３１．０ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、７２７℃において−２２．８ｋｃａ／ｍｏｌである。また、ＣｕＯが２７℃において−３０．４ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、２２７℃において−２６．０ｋｃａｌ／ｍｏｌであり、７２７℃において−１５．９ｋｃａ／ｍｏｌである。従って、多層膜反射鏡において、最上層上に、銅からなる保護層を設けることが好ましい。
【００２５】
図３からわかるように、炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高いという条件を満たす元素は銅である。銅は、他の金属と比較しても酸化物標準生成自由エネルギーが高いことがわかる。また、鉛はＣ−ＣＯのレベルと比較すると標準生成自由エネルギーは低いが、ＣＯ−ＣＯ_２レベルと比較すると標準生成自由エネルギーは高く、従って、多層膜反射鏡において、最上層上に、鉛からなる保護層を設けることが好ましい。
【００２６】
水銀も、上記条件を満たすが、水銀の単体は常温で液体であるため、多層膜反射鏡の構成物質としては不適切である。また、ルテニウムは、従来より多層膜反射鏡の酸化防止用の保護物質の候補として考えられており、ルテニウムも上記の条件を満たす。しかしながら、ルテニウムは極めて高価な金属であるため、安価な銅や鉛を用いることが好ましい。
【００２７】
上述したように、ギッブズの酸化物標準生成自由エネルギーを指標として、酸化の度合いを比較して炭素よりも酸化されにくい物質を選択することができる。このようにして選択した物質を、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の上に、最上層として１層積層すれば、その層に対して付着した炭素の方が酸化されやすいようになる。
【００２８】
なお、図１に示す多層膜反射鏡において、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の上に銅からなる保護層を形成した場合、軟Ｘ線における反射率への影響を考慮する必要がある。銅からなる保護層を形成した場合、Ｍｏ層２７．６Å、Ｓｉ層４１．４Åの厚さの層を交互に５０層対積層したＭｏ／Ｓｉ層多層膜（この場合の多層膜の最上層はＳｉ層である）の上に、銅からなる保護層を１Å積層した場合に、反射率がどのように変化するかを示す。図４は、図１に示す多層膜反射鏡の最上層上に、銅からなる保護層４を１Å積層した場合の反射率の変化を示すグラフである。
【００２９】
図４において、横軸は銅からなる保護層４の厚さを示し、縦軸は、反射率を示す。図４から明らかなように、銅からなる保護層４がない場合の理論反射率は７２．２５％であり、銅からなる保護層４の厚さが６Åまでは、むしろ反射率は僅かに上昇する。これは、銅からなる保護層４が多層膜反射鏡の重原子層の役割を果たしているためである。銅からなる保護層４の厚さが７Å以上になると、元のＭｏ／Ｓｉ多層膜の反射率を下回り、１３Åの厚みで１％、１６Åの厚みで２％反射率が低下する。従って、１％の反射率低下を許容するなら、銅からなる保護層４の厚みは１３Å以下とし、２％の反射率低下を許容するなら、１６Å以下とする。上述したように、保護層４は重原子層の役割を果たすので、本発明の多層膜反射鏡の最上層は、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が小さい物質からなる層とすることが好ましい。
【００３０】
なお、ギッブズの酸化物標準生成自由エネルギーは平衡状態を基本とした指標であり、選択した物質が常に酸化されない状態を維持するわけではない。使用状態によっては、反応速度論が支配的となり、銅はもちろん、白金族であるルテニウムでさえ容易に酸化され、その使用においては多層膜反射鏡の酸化防止には十分留意する必要がある。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係るＸ線露光装置について図面を参照しつつ説明する。
図５は、図１に示す多層膜反射鏡を搭載したＸ線露光装置の全体構成を示す図である。
このＸ線露光装置は、露光用の照明光として、波長１３ｎｍ近傍の軟Ｘ線領域の光（以下、ＥＵＶ光）を用いて、ステップアンドスキャン方式により露光動作を行う投影露光装置である。
【００３２】
Ｘ線露光装置１０の最上流部には、レーザ光源１３が配置されている。レーザ光源１３は、赤外域から可視域の波長のレーザ光を供給する機能を有し、例えば半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザ等を使用する。レーザ光源１３から発せられたレーザ光は、集光光学系１５により集光され、下部に配置されたレーザプラズマ光源１７に達する。レーザプラズマ光源１７は、波長１３ｎｍ近傍のＸ線を効率よく発生することができる。
【００３３】
レーザプラズマ光源１７には、図示せぬノズルが配置されており、キセノンガスを噴出する。噴出されたキセノンガスはレーザプラズマ光源１７において高照度のレーザ光を受ける。キセノンガスは、高照度のレーザ光のエネルギーにより高温になり、プラズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際にＥＵＶ光を放出する。ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低いため、その光路はチャンバ（真空室）１９により覆われて外気が遮断されている。なお、キセノンガスを放出するノズルからデブリが発生するため、チャンバ１９を他のチャンバとは別に配置する必要がある。
【００３４】
レーザプラズマ光源１７の上部には、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜をコートした回転放物面反射鏡２１が配置されている。レーザプラズマ光源１７から輻射されたＸ線は、放物面反射鏡２１に入射し、波長１３ｎｍ付近のＸ線のみが露光装置１０の下方に向かって平衡に反射される。
【００３５】
回転放物面反射鏡２１の下方には、厚さ０．１５ｎｍのＢｅ（ベリリウム）からなる可視光カットＸ線透過フィルター２３が配置されている。放物面反射鏡２１で反射されたＸ線の内、所望の１３ｎｍのＸ線のみが透過フィルター２３を通過する。透過フィルター２３付近は、チャンバ２５により覆われて外気を遮断している。
【００３６】
透過フィルター２３の下方には、露光チャンバ４３が設置されている。露光チャンバ４３内の透過フィルター２３の下方には、照明光学系２７が配置されている。照明光学系２７は、コンデンサー系の反射鏡、フライアイ光学系の反射鏡等で構成されており、透過フィルター２３から入力されたＸ線を円弧上に整形し、図の左方に向かって照射する。
【００３７】
照明光学系２７の図の左方には、Ｘ線反射鏡２９が配置されている。Ｘ線反射鏡２９は、図の右側の反射面２９ａが凹型をした円形の回転放物円ミラーであり、保持部材により垂直に保持されている。Ｘ線反射鏡２９は、反射面２９ａが高精度に加工された石英の基板からなる。反射面２９ａには、波長１３ｎｍのＸ線の反射率が高いＭｏとＳｉの多層膜が形成されている。なお、波長が１０〜１５ｎｍのＸ線を用いる場合には、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の物質、Ｓｉ、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｂ_４Ｃ（４ホウ化炭素）等の物質とを組み合わせた多層膜でも良い。
【００３８】
Ｘ線反射鏡２９の図の右方には、光路折り曲げ反射鏡３１が斜めに配置されている。光路折り曲げ反射鏡３１の上方には、反射型マスク３３が、反射面が下になるように水平に配置されている。照明光学系２７から放出されたＸ線は、Ｘ線反射鏡２９により反射集光された後に、光路折り曲げ反射鏡３１を介して、反射型マスク３３の反射面に達する。
【００３９】
反射型マスク３３の反射面にも多層膜からなる反射鏡が形成されている。この反射膜には、ウェハ３９に転写するパターンに応じたマスクパターンが形成されている。反射型マスク３３は、その上部に図示されたマスクステージ３５に固定されている。マスクステージ３５は、少なくともＹ方向に移動可能であり、光路折り曲げ反射鏡３１で反射されたＸ線を順次マスク３３上に照射する。
【００４０】
反射型マスク３３の下部には、順に投影光学系３７、ウェハ３９が配置されている。投影光学系３７は、複数の反射鏡からなり、反射型マスク３３上のパターンを所定の縮小倍率（例えば１／４）に縮小し、ウェハ３９上に結像する。ウェハ３９は、ＸＹＺ方向に移動可能なウェハステージ４１に吸着等により固定されている。
【００４１】
露光チャンバ４３にはゲートバルブ４５を介して予備排気室４７（ロードロック室）が設けられている。予備排気室４７には真空ポンプ４９が接続しており、真空ポンプ４９の運転により予備排気室４７は真空排気される。
【００４２】
露光動作を行う際には、照明光学系２７により反射型マスク３３の反射面にＥＵＶ光を照射する。その際、反射投影光学系３７に対して反射型マスク３３及びウェハ３９を投影光学系の縮小倍率により定まる所定の速度比で相対的に同期走査する。これにより、反射型マスク３３の回路パターンの全体をウェハ３９上の複数のショット領域の各々にステップアンドスキャン方式で転写する。なお、ウェハ３９のチップは例えば２５×２５ｍｍ角であり、レジスト上で０．０７μｍＬ／ＳのＩＣパターンが露光できる。
【００４３】
図５に示す露光装置１０においては、照明光学系２７、マスク３３及び投影光学系３７のうちの少なくとも１つとして、上述した本発明の多層膜反射鏡を用いている。このため、図５に示す露光装置における多層膜反射鏡はカーボンコンタミの量を少なくすることができる。
【００４４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、かかる実施例に限定されないことはいうまでもない。
実施例１
図１に示す多層膜反射鏡を用いてカーボンコンタミに対する性能を、図１に示す多層膜反射鏡において保護層４を有しない多層膜反射鏡と比較した。保護層４を備えた多層膜反射鏡は、保護層を有しない多層膜反射鏡と比較して、一定時間後のカーボンコンタミの量は少なかった。残留酸素ガスとの反応により、保護層４を構成する銅よりも、炭素の方が酸化されやすいため、多層膜反射鏡を構成する物質の酸化には酸素は消費されず、炭素の酸化に消費されたためと考えられる。なお、保護層４を備える多層膜反射鏡の軟Ｘ線反射率は、保護層４を有しない多層膜反射鏡と比べ、０．５％の低下に抑えられた。
【００４５】
実施例２
図１に示す多層膜葉鏡を用いてカーボンコンタミに対する性能を、オゾン・アッシングを用いて試験した。なお、図１に示す多層膜反射鏡において保護層４を有しない多層膜反射鏡と比較した。保護層４を備えた多層膜反射鏡は、保護層を有しない多層膜反射鏡と比較して、プロセス時間が短く、多層膜の酸化量は少なかった。保護層４を構成する銅が、炭素よりも酸化され難いため、多層膜を構成する物質を酸化するのに消費されるオゾン量が減少し、より少量のオゾンで炭素を除去することができ、かつ多層膜の酸化量を抑えることができたためと考えられる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の多層膜反射鏡によれば、多層膜の最上層に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層を備えているため、多層膜反射鏡を構成する物質の酸化に酸素が消費されず、このため表面のカーボンコンタミを減少することができる。
【００４７】
本発明の露光装置によれば、用いられる多層膜反射鏡が多層膜の最上層に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層を備えているため、多層膜反射鏡を構成する物質の酸化に酸素が消費されず、このため表面のカーボンコンタミを減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る多層膜反射鏡を示す概略断面図である。
【図２】炭素、モリブデン及びシリコンについて、各種の温度に対する平衡酸素分圧を表わすグラフである。
【図３】多くの物質についてギッブズの酸化物標準生成自由エネルギーを表にまとめたものである。
【図４】図１に示す多層膜反射鏡の最上層上に、銅からなる保護層４を１Å積層した場合の反射率の変化を示すグラフである。
【図５】図１に示す多層膜反射鏡を搭載したＸ線露光装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１　多層膜反射鏡　　　　　　　　　　　　２　軽原子層
３　重原子層　　　　　　　　　　　　　　４　保護層
５　基板　　　　　　　　　　　　　　　　１０　Ｘ線露光装置
１３　レーザ光源　　　　　　　　　　　　１５　集光光学系
１７　レーザプラズマ光源　　　　　　　　１９　チャンバ
２１　回転放物面反射鏡　　　　　　　　　２３　Ｘ線透過フィルター
２５　チャンバ　　　　　　　　　　　　　２７　照明光学系
２９　Ｘ線反射鏡　　　　　　　　　　　　３１　光路折り曲げ反射鏡
３３　反射型マスク　　　　　　　　　　　３５　マスクステージ
３７　投影光学系　　　　　　　　　　　　３９　ウェハ
４１　ウェハステージ　　　　　　　　　　４３　露光チャンバ
４５　ゲートバルブ　　　　　　　　　　　４７　予備排気室
４９　真空ポンプ　　　　　　　　　　　　５５　ゲートバルブ
５７　流量制御メーター　　　　　　　　　５９　ガス室
６２　多層膜反射鏡　　　　　　　　　　　６３　多層膜反射鏡
６４　多層膜反射鏡　　　　　　　　　　　６５　多層膜反射鏡
６６　多層膜反射鏡　　　　　　　　　　　６７　多層膜反射鏡

Claims

軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と前記屈折率と真空の屈折率と０の差が小さい物質からなる第２層とを基板上に交互に積層してなる多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
更に、前記多層膜の最上層の上に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層を備えることを特徴とする多層膜反射鏡。
前記保護層を構成する物質は、７００℃以下の温度範囲で、その酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質である、請求項１に記載の多層膜反射鏡。
前記保護層を構成する物質が、銅又は鉛からなる物質である、請求項１又は２に記載の多層膜反射鏡。
前記第１層がモリブデンからなり、前記第２層がシリコンからなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層膜反射鏡。
前記保護層の厚みが１６Å以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層膜反射鏡。
軟Ｘ線を発生させる軟Ｘ線光源と、この軟Ｘ線光源からの軟Ｘ線をマスクを介して感応基板に導く光学系と、を有し、
前記マスクのパターンを前記感応基板へ転写する露光装置であって、
前記光学系中の反射鏡及び／又は前記マスクが、
軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と前記屈折率と真空の屈折率との差が小さい物質からなる第２層とを基板上に交互に積層した多層膜反射鏡であり、
多層膜の最上層の上に、酸化物標準生成自由エネルギーが炭素の酸化物標準生成自由エネルギーよりも高い物質からなる保護層が形成されていることを特徴とする露光装置。