JP2005099571A - Multilayered film reflection mirror, film-deposition method of reflection multilayered film, film-deposition device and exposure device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、EUVリソグラフィ等に用いる多層膜反射鏡、反射多層膜の成膜方法、成膜装置及び露光装置に関する。特には、光学機能面(表面)の粗さを改善しつつ、高い反射率を得ることができる多層膜反射鏡等に関する。 The present invention relates to a multilayer mirror for use in EUV lithography and the like, a method for forming a reflective multilayer film, a film forming apparatus, and an exposure apparatus. In particular, the present invention relates to a multilayer film reflecting mirror or the like that can obtain a high reflectance while improving the roughness of the optical functional surface (surface).
半導体集積回路素子の微細化の一層の進展に伴い、紫外線に代わって、波長11〜14nm程度の軟X線を使用する投影リソグラフィの開発が進められている(非特許文献1参照)。この技術は、最近ではEUV(Extreme Ultraviolet、極紫外線、軟X線)リソグラフィとも呼ばれている。このEUVリソグラフィは、従来の光リソグラフィ(波長190nm程度以上)では実現不可能な、50nm以下の解像力を有するリソグラフィ技術として期待されている。 With further progress in miniaturization of semiconductor integrated circuit elements, development of projection lithography using soft X-rays having a wavelength of about 11 to 14 nm instead of ultraviolet rays has been advanced (see Non-Patent Document 1). This technique is also recently called EUV (Extreme Ultraviolet, Extreme X-ray, Soft X-ray) lithography. This EUV lithography is expected as a lithography technique having a resolving power of 50 nm or less, which cannot be realized by conventional optical lithography (wavelength of about 190 nm or more).
この軟X線の波長帯では、透明な物質が存在せず、物質の屈折率が1に非常に近いので、屈折を利用した従来の光学素子は使用できない。それに代わって、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の位相を合わせることによりその反射光を多数重畳させて全体としては高い反射率を得る多層膜反射鏡などが使用される。 In this soft X-ray wavelength band, there is no transparent substance, and the refractive index of the substance is very close to 1, so that a conventional optical element utilizing refraction cannot be used. Instead, a grazing incidence mirror that uses total reflection, or a multilayer film reflector that achieves a high reflectivity by superimposing a large number of reflected light by matching the phase of weak reflected light at the interface is used. Is done.
このような多層膜反射鏡においては、入射光の波長帯により、高い反射率を得るのに適した材質が異なる。例えば、13.4nm付近の波長帯では、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る。また、11.3nm付近の波長帯では、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(非特許文献2参照)。 In such a multilayer-film reflective mirror, the material suitable for obtaining a high reflectance varies depending on the wavelength band of incident light. For example, in the wavelength band near 13.4 nm, when a Mo / Si multilayer film in which molybdenum (Mo) layers and silicon (Si) layers are alternately stacked is used, a reflectivity of 67.5% can be obtained at normal incidence. it can. In addition, in the wavelength band near 11.3 nm, when a Mo / Be multilayer film in which Mo layers and beryllium (Be) layers are alternately stacked is used, a reflectance of 70.2% can be obtained at normal incidence (non-reflection). Patent Document 2).
EUVリソグラフィにおいては、システムとしての処理速度を高めるために高反射率の多層膜が求められている。このような多層膜は、マグネトロンスパッタ法やイオンビームスパッタ法で成膜される。 In EUV lithography, in order to increase the processing speed as a system, a multilayer film having high reflectivity is required. Such a multilayer film is formed by magnetron sputtering or ion beam sputtering.
多層膜の反射率は成膜方法によって異なることが知られており、非特許文献3には、マグネトロンスパッタ法で成膜されたMo/Si多層膜が、イオンビームスパッタ法で成膜されたものよりもやや高い反射率を得られることが報告されている。また、非特許文献4には、DCマグネトロンスパッタの一種である、低圧放電ロータリーマグネットカソードスパッタ装置で成膜されたMo/Si多層膜では、70%を超える反射率が得られたことが報告されている。 It is known that the reflectance of the multilayer film varies depending on the film formation method. Non-Patent Document 3 discloses that a Mo / Si multilayer film formed by magnetron sputtering is formed by ion beam sputtering. It has been reported that a slightly higher reflectivity can be obtained. Non-Patent Document 4 reports that a Mo / Si multilayer film formed by a low-pressure discharge rotary magnet cathode sputtering apparatus, which is a kind of DC magnetron sputtering, has a reflectivity exceeding 70%. ing.
異なる方法で成膜された多層膜の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、これらの多層膜では、界面拡散層(下の層に上の層の物質が入り込んでできる層)の厚さに違いが見られた。すなわち、マグネトロンスパッタ法で成膜されたMo/Si層の界面拡散層の方が、イオンビームスパッタ法で成膜されたものの界面拡散層よりも薄くなっており、特に、シリコン層の上にモリブデン層が積層されている界面における界面拡散層の厚さの違いが顕著であった。このような界面拡散層の厚さの違いが、マグネトロンスパッタ法で成膜された多層膜の反射率が高くなることの一因であると考えられる。 When the cross sections of multilayer films formed by different methods were observed with a transmission electron microscope, the thickness of the interface diffusion layer (the layer formed by the upper layer material entering the lower layer) in these multilayer films was determined. There was a difference. That is, the interfacial diffusion layer of the Mo / Si layer formed by magnetron sputtering is thinner than the interfacial diffusion layer formed by ion beam sputtering, and in particular, molybdenum on the silicon layer. The difference in the thickness of the interface diffusion layer at the interface where the layers were laminated was significant. Such a difference in the thickness of the interfacial diffusion layer is considered to be a cause of an increase in the reflectance of the multilayer film formed by the magnetron sputtering method.
一方、イオンビームスパッタ法で成膜された多層膜は、上述のマグネトロンスパッタ法の場合のような70%もの高反射率は報告されていないが、多少基板表面が粗い場合でも、その上に成膜された膜の表面が平滑になるという効果(以下の説明では、表面平滑化効果という)が確認されている。EUVリソグラフィ用反射型マスクの基板として、直径30nmの異物が存在する基板上にイオンビームスパッタ法で多層膜を成膜すると、多層膜表面の変位量が1/10の3nmまで低減されたことが報告されている。このようにイオンビームスパッタ法で成膜された多層膜を平滑化層として利用し、異物の影響が低減された平滑化層表面に多層膜を成膜することにより、欠陥のない多層膜を作製することが提案されている(非特許文献5参照)。 On the other hand, the multilayer film formed by the ion beam sputtering method has not been reported to have a high reflectivity as high as 70% as in the case of the magnetron sputtering method described above. However, even when the substrate surface is somewhat rough, the multilayer film is formed on the multilayer film. An effect that the surface of the film formed becomes smooth (hereinafter referred to as a surface smoothing effect) has been confirmed. When a multilayer film is formed by ion beam sputtering on a substrate on which foreign matter having a diameter of 30 nm exists as a reflective mask substrate for EUV lithography, the amount of displacement of the multilayer film surface has been reduced to 1/10 of 3 nm. It has been reported. By using the multilayer film formed by ion beam sputtering in this way as a smoothing layer, the multilayer film is formed on the surface of the smoothing layer with reduced influence of foreign matter, thereby producing a multilayer film without defects. Has been proposed (see Non-Patent Document 5).
ところで、シリコンウェハ上にイオンビームスパッタ法で成膜されたモリブデンの単層膜とシリコンの単層膜の表面粗さを比較すると、モリブデン単層膜では下地のシリコンウェハ表面よりも表面粗さが悪化するのに対し、シリコン単層膜ではほとんど変化しない。このことから、Mo/Si多層膜成膜時の表面平滑化効果においては、主にシリコン層の成膜の寄与が大きいと考えられる。 By the way, when comparing the surface roughness of a single-layer film of molybdenum and a single-layer film of silicon formed by ion beam sputtering on a silicon wafer, the surface roughness of the molybdenum single-layer film is lower than that of the underlying silicon wafer surface. In contrast to the deterioration, the silicon single layer film hardly changes. From this, it is considered that the contribution of the silicon layer formation is mainly large in the surface smoothing effect at the time of forming the Mo / Si multilayer film.
前述のように、EUVリソグラフィにおいて高い処理速度を得るためには、光学系を構成する多層膜反射鏡に高い反射率が要求される。現在報告されているEUVリソグラフィ用Mo/Si多層膜の反射率は最高で70%程度である。ところで、EUVリソグラフィにおいては、照明光学系と投影光学系をあわせると、10枚以上の多層膜反射鏡が使用されるため、各多層膜反射鏡の反射率が少し低くなっただけでも、光学系全体としてのEUV光の伝達効率が大幅に低下するという問題がある。例えば、反射率が70%から68%に低下したとすると、光学系を経て最終的にウェハ上に到達する光量が2割以上も低下してしまう。 As described above, in order to obtain a high processing speed in EUV lithography, a high reflectivity is required for the multilayer-film reflective mirror constituting the optical system. The reflectance of the Mo / Si multilayer for EUV lithography currently reported is about 70% at the maximum. By the way, in EUV lithography, when the illumination optical system and the projection optical system are combined, ten or more multilayer mirrors are used, so even if the reflectance of each multilayer mirror is slightly lowered, the optical system There is a problem that the transmission efficiency of EUV light as a whole is significantly reduced. For example, if the reflectance is reduced from 70% to 68%, the amount of light finally reaching the wafer via the optical system is reduced by 20% or more.
また、EUV光の波長はおよそ11〜14nmと非常に短いため、EUVリソグラフィに用いられる反射鏡では、細かい周期の粗さまで低減する必要がある。マグネトロンスパッタ法で成膜されたMo/Si多層膜で70%の反射率を得るためには、周期1μm以下の表面粗さを0.15nmRMS程度まで低下させなければならないが、このような表面粗さの基板を作製するのは容易ではない。 In addition, since the wavelength of EUV light is as short as approximately 11 to 14 nm, it is necessary to reduce the roughness of a fine period in a reflector used for EUV lithography. In order to obtain a reflectivity of 70% with a Mo / Si multilayer film formed by magnetron sputtering, the surface roughness with a period of 1 μm or less must be reduced to about 0.15 nm RMS. It is not easy to manufacture the substrate.
一方、イオンビームスパッタ法で成膜されたMo/Si多層膜は表面平滑化効果を有するため、基板の表面粗さが0.3nmRMS以下であれば、反射率低下への影響は小さいと考えられている。しかしながら、上述のように、イオンビームスパッタ法で成膜されたMo/Si多層膜は、マグネトロンスパッタ法で成膜されたものよりも反射率が若干低くなる。 On the other hand, since the Mo / Si multilayer film formed by the ion beam sputtering method has a surface smoothing effect, if the surface roughness of the substrate is 0.3 nm RMS or less, the influence on the decrease in reflectance is considered to be small. ing. However, as described above, the Mo / Si multilayer film formed by the ion beam sputtering method has a slightly lower reflectance than that formed by the magnetron sputtering method.
さらに、EUVリソグラフィにおいては、投影光学系の透過波面に0.5nmRMSという非常に小さな波面収差が求められる。これに対して、反射光学素子の表面に成膜されるMo/Si多層膜各層の膜厚の面内分布には、わずかではあっても必ず誤差が生じる。このため、多層膜成膜後の表面の形状誤差は、たとえ相対的な面内分布誤差が同じでも、多層膜の総膜厚が厚いほど大きくなる。したがって、多層膜の総膜厚はできるだけ薄いほうが望ましい。 Furthermore, in EUV lithography, a very small wavefront aberration of 0.5 nm RMS is required for the transmission wavefront of the projection optical system. In contrast, an in-plane distribution of the film thickness of each Mo / Si multilayer film formed on the surface of the reflective optical element always has an error even if it is slight. For this reason, the shape error of the surface after the multilayer film is formed increases as the total film thickness of the multilayer film increases even if the relative in-plane distribution error is the same. Therefore, it is desirable that the total film thickness of the multilayer film is as thin as possible.
上記の点に鑑み、本発明は、反射多層膜の表面粗さを低減しつつ、より高い反射率を得ることができ、総膜厚の薄い多層膜反射鏡等を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a multilayer film reflecting mirror or the like having a thin total film thickness, which can obtain a higher reflectance while reducing the surface roughness of the reflective multilayer film. .
本発明の多層膜反射鏡は、基板表面上に、屈折率の異なる2種類以上の物質を積層してなる多層膜が成膜された多層膜反射鏡であって、前記多層膜を構成する各膜のうちのあるものはイオンビームスパッタ法により成膜されており、他の膜はマグネトロンスパッタ法により成膜されていることを特徴とする。
本発明によれば、イオンビームスパッタ法による表面平滑化効果と、マグネトロンスパッタ法による高い反射率を兼ね備えた多層膜を作製することができる。これにより、表面粗さが比較的大きい基板にも高反射率の多層膜を成膜することができる。
The multilayer film reflector of the present invention is a multilayer film reflector in which a multilayer film formed by laminating two or more kinds of substances having different refractive indexes is formed on a substrate surface, and each of the multilayer film mirrors constituting the multilayer film Some of the films are formed by ion beam sputtering, and the other films are formed by magnetron sputtering.
According to the present invention, it is possible to produce a multilayer film having a surface smoothing effect by the ion beam sputtering method and a high reflectance by the magnetron sputtering method. As a result, a multilayer film having a high reflectance can be formed on a substrate having a relatively large surface roughness.
上記の多層膜反射鏡は、前記2種類以上の物質が、モリブデンあるいはモリブデンを含む物質と、シリコンあるいはシリコンを含む物質であるものとしてよい。 In the multilayer mirror described above, the two or more kinds of materials may be molybdenum or a material containing molybdenum and silicon or a material containing silicon.
上記の多層膜反射鏡においては、基板に近い側の深層側多層膜をイオンビームスパッタ法により成膜し、表面(光学機能面)に近い側の表層側多層膜をマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。
本発明によれば、深層側多層膜をイオンビームスパッタ法で成膜することにより、表面平滑化効果が得られるため、多層膜の表面粗さを低減することができる。さらに、この深層側多層膜の上に、マグネトロンスパッタ法で表層側多層膜を成膜することで、表面粗さの比較的大きな基板に対しても高い反射率の多層膜を得ることができる。
In the above-described multilayer film reflector, the deep multilayer film near the substrate is formed by ion beam sputtering, and the surface multilayer film near the surface (optical function surface) is formed by magnetron sputtering. be able to.
According to the present invention, the surface smoothing effect can be obtained by forming the deep multilayer film by ion beam sputtering, so that the surface roughness of the multilayer film can be reduced. Furthermore, a multilayer film having a high reflectance can be obtained even on a substrate having a relatively large surface roughness by forming a surface-layer multilayer film on the deep-layer multilayer film by magnetron sputtering.
上記の多層膜反射鏡は、イオンビームスパッタ法及びマグネトロンスパッタ法により成膜された多層膜の層数の合計が40〜60層対程度であり、前記多層膜の層数の合計の30〜80%に相当する層がマグネトロンスパッタ法で成膜されているものとすることができる。
この場合、多層膜の層数の合計が60ペア層以下であるので、膜厚の面内分布誤差の影響を小さくすることができる。また、イオンビームスパッタ法で成膜された多層膜には、基板の表面粗さが反映されるため、反射率がやや低くなる可能性があるが、イオンビームスパッタ法での成膜により多層膜の表面粗さが改善される。この表面の粗さの小さい(滑らかな)多層膜上にマグネトロンスパッタ法で多層膜を、層数の合計の30〜80%成膜することにより、多層膜全体の反射率を高めることができる。
In the multilayer mirror described above, the total number of layers of the multilayer film formed by the ion beam sputtering method and the magnetron sputtering method is about 40-60 layer pairs, and the total number of layers of the multilayer film is 30-80. % Can be formed by magnetron sputtering.
In this case, since the total number of layers of the multilayer film is 60 pair layers or less, the influence of the in-plane distribution error of the film thickness can be reduced. In addition, since the multilayer film formed by ion beam sputtering reflects the surface roughness of the substrate, the reflectivity may be slightly lowered. The surface roughness of is improved. By forming a multilayer film on the multilayer film having a small (smooth) surface roughness by magnetron sputtering by 30 to 80% of the total number of layers, the reflectance of the entire multilayer film can be increased.
ここで、反射率の低い多層膜の上に反射率の高い多層膜を成膜することにより、多層膜全体の反射率に及ぼされる効果について説明する。
図5(A)は、反射率の高い多層膜と低い多層膜が積層されたMo/Si多層膜反射鏡のEUV光に対する直入射反射率の計算値を示すグラフである。
図5(A)の横軸は、多層膜に垂直に照射されるEUV光の波長を示し、縦軸は、反射率を示している。
ここで、Mo/Si多層膜の周期長は6.9nmであり、モリブデン層の厚さは2.8nm、シリコン層の厚さは4.1nmで、50ペア層とし、界面粗さを0.2nmRMSとした。
Here, the effect exerted on the reflectance of the entire multilayer film by forming the multilayer film having a high reflectance on the multilayer film having a low reflectance will be described.
FIG. 5A is a graph showing the calculated values of the normal incidence reflectance with respect to EUV light of a Mo / Si multilayer mirror in which a multilayer film having a high reflectance and a multilayer film having a low reflectance are laminated.
In FIG. 5A, the horizontal axis indicates the wavelength of EUV light irradiated perpendicularly to the multilayer film, and the vertical axis indicates the reflectance.
Here, the periodic length of the Mo / Si multilayer film is 6.9 nm, the thickness of the molybdenum layer is 2.8 nm, the thickness of the silicon layer is 4.1 nm, 50 pairs of layers, and the interface roughness is 0.1. 2 nm RMS.
図5(A)によると、実線、黒い丸(●)、白い三角(△)で表されるグラフは、ともに130Å〜135Å付近が反射率のピークとなっている。
グラフ中の実線は、多層膜を構成するモリブデン層及びシリコン層の密度が、固体状態にある場合のそれぞれの密度と同じであると仮定して計算した反射率を示しており、反射率のピーク値(ピーク反射率)は71.0%である。黒い丸(●)は、シリコン層の密度を固体状態の2.5倍として計算した反射率を示しており、ピーク反射率は59.5%である。なお、実際には、多層膜中のシリコン層がこのような密度になることはないと考えられるが、高い反射率を有する多層膜と低い反射率を有する多層膜を重ね合わせた場合の効果を検証するためにこのような多層膜を仮定した。以下の説明では、実線の多層膜を高反射多層膜といい、黒い丸(●)の多層膜を低反射多層膜という。
According to FIG. 5A, in the graphs represented by solid lines, black circles (●), and white triangles (Δ), the reflectance peak is in the vicinity of 130 to 135 mm.
The solid line in the graph indicates the reflectance calculated on the assumption that the density of the molybdenum layer and the silicon layer constituting the multilayer film is the same as that in the solid state, and the reflectance peak. The value (peak reflectance) is 71.0%. The black circles (●) indicate the reflectance calculated by setting the density of the silicon layer to 2.5 times that of the solid state, and the peak reflectance is 59.5%. In practice, it is considered that the silicon layer in the multilayer film does not have such a density. However, the effect when the multilayer film having a high reflectance and the multilayer film having a low reflectance are superimposed is effective. Such a multilayer film was assumed for verification. In the following description, a solid multilayer film is referred to as a highly reflective multilayer film, and a black circle (●) multilayer film is referred to as a low reflective multilayer film.
白い三角(△)は、基板上に低反射多層膜を30ペア層成膜し、その上に高反射多層膜を20ペア層成膜した多層膜を想定して計算した反射率を示している。この場合のピーク反射率は70.2%であった。これを高反射多層膜の場合(実線)と比べると、反射率の低下は0.8%であり、大きな反射率の低下は見られなかった。 The white triangle (Δ) indicates the reflectance calculated assuming a multilayer film in which 30 pairs of low-reflection multilayer films are formed on a substrate and 20 pairs of high-reflection multilayer films are formed thereon. . In this case, the peak reflectance was 70.2%. Compared to the case of the highly reflective multilayer film (solid line), the decrease in reflectance was 0.8%, and no significant decrease in reflectance was observed.
図5(B)は、50ペア層の多層膜中において、高反射率多層膜の層数の割合を変化させた場合のピーク反射率の変化を示すグラフである。
図5(B)の横軸には、膜構造が、(基板上に成膜される低反射率多層膜のペア層の数)と(低反射率多層膜上に成膜される高反射率多層膜のペア層の数)の比の値((高反射率)/(低反射率))で示されている。図5(B)の縦軸は、ピーク反射率を示している。
FIG. 5B is a graph showing a change in peak reflectance when the ratio of the number of layers of the high reflectance multilayer film is changed in the multilayer film of 50 pair layers.
The horizontal axis of FIG. 5B shows the film structure (number of pair layers of the low-reflectance multilayer film formed on the substrate) and (high reflectivity formed on the low-reflectance multilayer film). The ratio value ((high reflectivity) / (low reflectivity)) of the number of pair layers of the multilayer film is shown. The vertical axis | shaft of FIG. 5 (B) has shown the peak reflectance.
図5(B)によると、高反射率多層膜の層数が10ペア層(20%)以下の場合には、ピーク反射率の値が低くなっている。しかし、高反射率多層膜の層数が15〜20ペア層(30〜40%)以上の場合には、高反射多層膜に近いピーク反射率が得られている。 According to FIG. 5B, when the number of layers of the high reflectance multilayer film is 10 pair layers (20%) or less, the value of the peak reflectance is low. However, when the number of layers of the high reflectivity multilayer film is 15 to 20 pair layers (30 to 40%) or more, a peak reflectivity close to that of the high reflectivity multilayer film is obtained.
したがって、本発明においても、イオンビームスパッタ法で成膜された多層膜の上に、マグネトロンスパッタ法で成膜された、高い反射率を有する多層膜を、層数の合計の30〜80%成膜することにより、多層膜全体の反射率を高めることができる。 Therefore, also in the present invention, a multilayer film having a high reflectance formed by a magnetron sputtering method is formed on a multilayer film formed by an ion beam sputtering method so as to form 30 to 80% of the total number of layers. By forming the film, the reflectance of the entire multilayer film can be increased.
本発明の多層膜反射鏡は、モリブデンあるいはモリブデンを含む層をマグネトロンスパッタ法により成膜し、シリコンあるいはシリコンを含む層をイオンビームスパッタ法で成膜してもよい。
本発明においては、モリブデンあるいはモリブデンを含む層(以下、単にモリブデン層という)を、シリコンあるいはシリコンを含む層(以下、単にシリコン層という)の上にマグネトロンスパッタ法で成膜するので、シリコン層との界面に形成される界面拡散層は薄くなるので、反射率の低下を抑えることができる。また、シリコン層をイオンビームスパッタ法で成膜することにより、成膜表面の平滑化効果が得られるので、基板表面が多少粗くても、滑らかな高反射率の多層膜を作製することができる。
In the multilayer mirror of the present invention, molybdenum or a layer containing molybdenum may be formed by magnetron sputtering, and silicon or a layer containing silicon may be formed by ion beam sputtering.
In the present invention, molybdenum or a layer containing molybdenum (hereinafter simply referred to as a molybdenum layer) is formed on a silicon or silicon-containing layer (hereinafter simply referred to as a silicon layer) by magnetron sputtering. Since the interfacial diffusion layer formed at the interface becomes thin, it is possible to suppress a decrease in reflectance. In addition, since the silicon layer is formed by ion beam sputtering, a smoothing effect on the surface of the film can be obtained, so that even if the substrate surface is somewhat rough, a smooth and highly reflective multilayer film can be produced. .
本発明の反射多層膜の成膜方法は、基板表面上に、屈折率の異なる2種類以上の物質を成膜した反射多層膜の成膜方法であって、前記多層膜を構成する各膜のうちのあるものをイオンビームスパッタ法により成膜し、他の膜をマグネトロンスパッタ法により成膜することを特徴とする。 The reflective multilayer film forming method of the present invention is a reflective multilayer film forming method in which two or more kinds of substances having different refractive indexes are formed on a substrate surface, and each of the films constituting the multilayer film is formed. One of them is formed by ion beam sputtering, and the other film is formed by magnetron sputtering.
本発明の成膜装置は、基板表面上に、屈折率の異なる2種類以上の物質が成膜された反射多層膜を成膜する装置であって、イオンビームスパッタ成膜装置と、マグネトロンスパッタ成膜装置と、を備え、前記基板表面上に反射多層膜を成膜する装置を、前記イオンビームスパッタ成膜装置と前記マグネトロンスパッタ成膜装置の中から選択して切り替えながら成膜可能となっていることを特徴とする。 The film forming apparatus of the present invention is an apparatus for forming a reflective multilayer film in which two or more kinds of substances having different refractive indexes are formed on a substrate surface, and includes an ion beam sputtering film forming apparatus and a magnetron sputtering process. A film device, and a device for forming a reflective multilayer film on the substrate surface can be formed by selecting and switching between the ion beam sputtering film forming device and the magnetron sputtering film forming device. It is characterized by being.
本発明の露光装置は、感応基板上にEUV光を選択的に照射してパターンを形成する露光装置であって、上記の多層膜反射鏡を備えることを特徴とする。 An exposure apparatus according to the present invention is an exposure apparatus that forms a pattern by selectively irradiating a sensitive substrate with EUV light, and includes the above-described multilayer film reflecting mirror.
本発明によれば、イオンビームスパッタ法とマグネトロンスパッタ法を併用することにより、表面粗さを低減しながら、より高い反射率を有する多層膜反射鏡を作成することができる。また、このような多層膜反射鏡を用いることにより、露光装置の処理速度の向上を図ることができる。 According to the present invention, by using both the ion beam sputtering method and the magnetron sputtering method, a multilayer film reflecting mirror having a higher reflectance can be produced while reducing the surface roughness. Further, by using such a multilayer film reflecting mirror, the processing speed of the exposure apparatus can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の第一の実施例に係る反射多層膜を示す断面図である。
図1に示す基板103は低熱膨張性のガラス製であり、基板103の表面(反射多層膜100が成膜される側の面)は周期1μm以下の表面粗さ0.3nmRMSに研磨されている。
FIG. 1 is a sectional view showing a reflective multilayer film according to a first embodiment of the present invention.
The
基板103の表面には、モリブデンとシリコンからなるMo/Si多層膜(深層側多層膜)101がイオンビームスパッタ法によって30ペア層成膜されている。深層側多層膜101の周期長(モリブデン層とシリコン層のペア層の厚さ)d101は約7nmである。深層側多層膜101をイオンビームスパッタ法で成膜したことによる表面平滑化効果により、深層側多層膜101の表面粗さは0.15nmRMSまで低減されている。
On the surface of the
深層側多層膜101の表面には、マグネトロンスパッタ法の1種である低圧放電ロータリーマグネットカソードスパッタ法により、Mo/Si多層膜(表層側多層膜)102が20ペア層成膜されている。以下の説明では、深層側多層膜101及び表層側多層膜102を合わせたものを反射多層膜100とよぶ。
On the surface of the deep-layer-
反射多層膜100の反射率には、反射面に近い側の部分(表層側多層膜102)の寄与が支配的である。本実施例においては、高反射率が得られるマグネトロンスパッタ法(低圧放電ロータリーマグネットカソードスパッタ法)で表層側多層膜102を成膜することにより、反射多層膜100の反射率を高めている。また、反射多層膜100は、イオンビームスパッタ法で深層側多層膜101を成膜する際の表面平滑化効果により、表面粗さが0.15nmRMS以下にまで低減されているため、高い反射率が得られる。
The reflectance of the
本実施例においては、イオンビームスパッタ法で成膜される深層側多層膜101を30ペア層とし、マグネトロンスパッタ法で成膜される表層側多層膜102を20ペア層としたが、ペア層の数はこれに限るものではない。但し、深層側多層膜101と表層側多層膜102のペア層数の合計は、60ペア層以下であることが好ましい。より好ましくは、ペア層数の合計が50ペア層以下であることが好ましい。これは、ペア層の数が多くなると、多層膜の総膜厚が大きくなるため、成膜時に生じる相対的な膜厚分布の誤差(最適な膜厚分布からのズレ量)が累積することにより、多層膜全体の膜厚分布誤差の絶対量が増大するためである。しかし、多層膜の膜厚分布を厳密に制御することができ、多層膜全体の膜厚分布誤差が十分に小さい場合には、ペア層の数を自由に選択することができる。
In this embodiment, the deep-layer-
マグネトロンスパッタ法で成膜される表層側多層膜102のペア層の数を40ペア層より多くした場合には、イオンビームスパッタ法で成膜される深層側多層膜101の反射多層膜100全体の反射率に対する寄与はほとんどなくなる。したがって、イオンビームスパッタ法で成膜される深層側多層膜101の周期長を7nmに限る必要はない。この場合、深層側多層膜101は、基板の表面粗さを改善することのみに寄与する。
When the number of pair layers of the surface layer
図2は、本発明の第二の実施例に係る反射多層膜を示す断面図である。
図2に示す基板203は低熱膨張性のガラス製であり、基板203の表面(反射多層膜206が成膜される側の面)は周期1μm以下の表面粗さ0.3nmRMSに研磨されている。
FIG. 2 is a sectional view showing a reflective multilayer film according to the second embodiment of the present invention.
The
基板203の表面には、反射多層膜206が50ペア層成膜されている。反射多層膜206の周期長d206は約7nmである。反射多層膜206のモリブデン層205は、マグネトロンスパッタ法の一種である低圧放電マグネットカソードスパッタ法で成膜されており、シリコン層204は、イオンビームスパッタ法で成膜されている。
On the surface of the
シリコン層204をイオンビームスパッタ法で成膜することにより表面粗さが低減される。一例で30ペア層を成膜したときの表面粗さは、1.5nmRMSまで低減される。
一方、モリブデン層205は、マグネトロンスパッタ法(低圧放電マグネットカソードスパッタ法)で成膜されているため、シリコン層204上にモリブデン層205が成膜された界面における界面拡散層は薄くなっている。
The surface roughness is reduced by forming the
On the other hand, since the
本実施例によれば、表層側の20ペア層では、シリコン層204とモリブデン層205の界面の粗さが1.5nmRMS以下と小さくなっており、また、界面拡散層が薄くなっているため、高い反射率が得られる。
According to this example, in the 20 pair layers on the surface layer side, the roughness of the interface between the
なお、上述の実施例1及び実施例2において、基板(図1の符号103及び図2の符号203)は低熱膨張ガラス製としたが、基板の材料はこれに限定されるものではない。基板の材料としては、ガラスのほかに、石英やシリコン、金属を用いることができる。
In Example 1 and Example 2 described above, the substrate (
上述の実施例1及び実施例2においては、モリブデンとシリコンとからなる多層膜を用いたが、多層膜を構成する物質はこれに限るものではない。多層膜を構成する材料としては、例えば、ルテニウム(Ru)やベリリウム(Be)、あるいは、これらの金属を含む合金や化合物等も用いることができる。また、多層膜は、3種類以上の物質を周期的に積層した構造となっていてもよい。 In Example 1 and Example 2 described above, a multilayer film made of molybdenum and silicon is used, but the material constituting the multilayer film is not limited to this. As a material constituting the multilayer film, for example, ruthenium (Ru), beryllium (Be), or an alloy or compound containing these metals can be used. The multilayer film may have a structure in which three or more kinds of substances are periodically stacked.
さらに、上述の実施例1及び実施例2においては、多層膜の各層の間に、4ホウ化炭素(B4C)や炭化モリブデン(Mo2C)、炭化シリコン(SiC)等の物質からなる層を拡散防止層として挟む構造とすることもできる。また、多層膜の最表面に、酸化による反射率の低下を防ぐために、ルテニウム等を含む保護層を形成してもよい。 Furthermore, in Example 1 and Example 2 described above, a material such as carbon tetraboride (B 4 C), molybdenum carbide (Mo 2 C), or silicon carbide (SiC) is formed between the layers of the multilayer film. It is also possible to adopt a structure in which the layers are sandwiched as diffusion preventing layers. Further, a protective layer containing ruthenium or the like may be formed on the outermost surface of the multilayer film in order to prevent a decrease in reflectance due to oxidation.
図3は、反射多層膜を成膜する装置の概略構成を示す図である。
図3に示す成膜装置は、真空排気された真空チャンバ407中にマグネトロンスパッタ成膜装置401とイオンビームスパッタ成膜装置402を備えている。これにより、1つの真空チャンバ407の中でイオンビームスパッタ法による成膜と、マグネトロンスパッタ法(低圧放電マグネットカソードスパッタ法)による成膜の両方ができるようになっている。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for forming a reflective multilayer film.
The film forming apparatus shown in FIG. 3 includes a magnetron sputtering
真空チャンバ407内の図中左上には、基板ホルダ416が配置されている。基板ホルダ416は、図示せぬ回転駆動機構を備えており、反射鏡基板415を保持したまま回転軸AXの周りに回転可能となっている。基板415の近傍には、基板415側から順に膜厚分布補正板417及び基板シャッタ418が配置されている。
A
基板シャッタ418は、成膜作業を行わないときには閉じられている。膜厚分布補正板417は開口を有しており、膜厚分布補正板417の開口率を制御して、基板415上に到達する成膜粒子(図中の符号411b及び413b)の量を調整することにより、基板415上に成膜される膜の膜厚を制御する。
The
基板ホルダ416は、基板415を保持したまま移動可能となっている。イオンビームスパッタ法による成膜を行う際には、基板ホルダ416は、図3に示すように、基板415の多層膜が成膜される面(成膜面)をイオンビームスパッタ成膜装置402に向けた姿勢で固定される。また、マグネトロンスパッタ法による成膜を行う際には、基板ホルダ416は、基板415の成膜面をマグネトロンスパッタ成膜装置401に向けた姿勢(このときの基板415の位置を符号415´で示す)で固定される。このとき、膜厚分布補正板417、基板シャッタ418もそれぞれ図中の符号417´、418´の位置まで移動する。
The
イオンビームスパッタ成膜装置402は、イオン源408、ターゲットシャッタ410、ターゲットホルダ411等を備えている。
イオンビームスパッタ法による成膜を行う際には、基板415、基板ホルダ416等は図中の位置に固定され、ターゲットシャッタ410及び基板シャッタ418が開放される。
The ion beam sputtering
When film formation is performed by ion beam sputtering, the
そして、イオン源408から放射されたイオンビーム408bが、ターゲットホルダ411上に取り付けられたターゲット材411aに照射される。ターゲット材411aは、イオンビーム408bによってスパッタされる。スパッタされた飛散物質(成膜粒子411b)は、膜厚分布制御板417を通って基板415上に堆積する。このときの動作ガスはアルゴンであり、ガス圧は約0.01Paである。
成膜が終了すると、ターゲットシャッタ410及び基板シャッタ418は共に閉じられる。これにより、ターゲット材411aや基板415に不要な物質が付着するのを防いでいる。
Then, the
When the film formation is completed, both the
マグネトロンスパッタ成膜装置401は、ロータリーマグネットカソード412、ターゲット材413、ターゲットシャッタ414等を含んでいる。
マグネトロンスパッタ法による成膜を行う際には、まず、基板ホルダ416を移動させて、基板415を415´の位置まで移動させる(以下の説明では、基板415等を移動させた位置の符号415´で示す)。そして、ターゲットシャッタ414及び基板シャッタ418´を開放する。
The magnetron sputtering
When performing film formation by magnetron sputtering, first, the
ロータリーマグネットカソード412に電圧が印加されることにより、ターゲット材413の近傍にプラズマが発生する。このプラズマによって、ターゲット材413がスパッタされ、スパッタされた飛散物質(成膜粒子413b)は、膜厚分布制御板417´を通って基板415´上に堆積する。このとき成膜装置401内に導入される動作ガスはキセノンであり、ガス圧は約0.1Paである。動作ガスのガス圧を0.1Pa程度に維持することにより、成膜粒子413bは雰囲気ガス(動作ガス)にほとんど衝突することなく基板415´に到達することができる。
成膜が終了すると、ターゲットシャッタ414及び基板シャッタ418´は共に閉じられる。
When a voltage is applied to the
When the film formation is completed, both the
本実施例の成膜装置を用いて、実施例2のMo/Si反射多層膜を成膜する場合には、マグネトロンスパッタ成膜装置401内のターゲット材413としてモリブデン板を用い、イオンビームスパッタ成膜装置402内のターゲット材411aとしてシリコン板を用いる。そして、モリブデン層をマグネトロンスパッタ成膜装置401により成膜し、シリコン層をイオンビームスパッタ成膜装置402により成膜することを繰り返すことにより、基板415上に50ペア層のMo/Si反射多層膜が成膜される。
なお、実施例1のMo/Si反射多層膜を成膜する場合には、ターゲット材413及びターゲット材411aを適宜交換可能な構成とすればよい。
When the Mo / Si reflective multilayer film of Example 2 is formed using the film forming apparatus of this example, a molybdenum plate is used as the
In addition, what is necessary is just to make it the structure which can replace | exchange the
本実施例においては、成膜装置401として低圧放電ロータリーマグネットカソードスパッタ法による成膜装置を用いているが、ほかのマグネトロンスパッタ成膜装置を用いてもよい。
In this embodiment, a film forming apparatus based on a low-pressure discharge rotary magnet cathode sputtering method is used as the
本実施例においては、多層膜材料としてモリブデンとシリコンのみを用いているが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、4ホウ化炭素(B4C)や炭化モリブデン(MoC)、炭化シリコン(SiC)、あるいは、ルテニウム(Ru)等のほかの物質を用いてもよい。また、これらの物質は、多層膜の周期構造中に用いるだけではなく、最表面あるいは表面近傍の層だけに使用してもよい。 In this example, only molybdenum and silicon are used as the multilayer film material, but the scope of the present invention is not limited to this, and carbon tetraboride (B 4 C), molybdenum carbide (MoC), Other materials such as silicon carbide (SiC) or ruthenium (Ru) may be used. Moreover, these substances may be used not only in the periodic structure of the multilayer film, but also only in the outermost surface or a layer near the surface.
図4は、本発明の一実施形態に係るEUV露光装置(4枚投影系)の概略構成を示す図である。
図4に示すEUV露光装置においては、光路上はすべて真空に保たれている。図4に示すEUV露光装置は、光源を含む照明系ILを備えている。照明系ILから放射されたEUV光(一般に波長は5〜20nmであり、具体的には13nmや11nmの波長のEUV光が用いられる。)は、折り返しミラー301で反射されてレチクル302に照射される。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an EUV exposure apparatus (four-projection system) according to an embodiment of the present invention.
In the EUV exposure apparatus shown in FIG. 4, the entire optical path is kept in a vacuum. The EUV exposure apparatus shown in FIG. 4 includes an illumination system IL including a light source. EUV light radiated from the illumination system IL (generally, the wavelength is 5 to 20 nm, specifically, EUV light having a wavelength of 13 nm or 11 nm is used) is reflected by the
レチクル302は、裏面(パターンの形成される面の反対側の面)に所要の加工がなされており、レチクルステージ303に固定されたチャック303aにチャック・保持されている。このレチクルステージ303は、走査方向に100mm以上のストロークを持ち、レチクル面内の走査方向と直交する方向に微小ストロークを持ち、光軸方向にも微小ストロークを持っている。レチクルステージ303の走査方向及びこれに直交する方向の位置は図示せぬレーザー干渉計によって高精度にモニターされ、光軸方向はレチクルフォーカス送光系304とレチクルフォーカス受光系305からなるレチクルフォーカスセンサーでモニターされている。
The
レチクル302に反射されたEUV光は、図中下側の光学鏡筒314内に入射する。このEUV光は、レチクル302に描かれた回路パターンの情報を含んでいる。レチクル302にはEUV光を反射する多層膜(例えばモリブデン(Mo)/シリコン(Si)やモリブデン(Mo)/ベリリウム(Be))が形成されており、この多層膜の上に吸収層(例えばニッケル(Ni)やアルミニウム(Al))の有無でパターニングされている。
The EUV light reflected by the
光学鏡筒314内には、4枚のミラー306、307、308及び309が設置されている。これらのミラー306、307、308及び309は、本発明の多層膜反射鏡である。
In the
光学鏡筒314内に入射したEUV光は、第1ミラー306で反射された後、第2ミラー307、第3ミラー308、第4ミラー309で順次反射され、最終的にはウェハ310に対して垂直に入射する。投影系の縮小倍率は、例えば1/4や1/5である。この図では、ミラーは4枚用いられているが、N.A.(Numerical Aperture)をより大きくするためには、ミラーを6枚あるいは8枚にすると効果的である。鏡筒314の近傍には、アライメント用のオフアクシス顕微鏡315が配置されている。
The EUV light that has entered the
ウェハ310は、ウェハステージ311に固定されたチャック311a上にチャック・保持されている。このウェハステージ311は、光軸と直交するように設置されており、光軸と直交する面内を自由に移動することができる。ウェハステージ311のストロークは、例えば300〜400mmである。このウェハステージ311は、光軸方向にも微小ストロークの移動が可能となっている。ウェハステージ311の光軸方向の位置は、ウェハオートフォーカス送光系312とウェハオートフォーカス受光系313からなるウェハフォーカスセンサーでモニターされている。ウェハステージ311の光軸と直交する面内における位置は、図示せぬレーザー干渉計によって高精度にモニターされている。露光動作において、レチクルステージ303とウェハステージ311は、投影系の縮小倍率と同じ速度比、例えば、(レチクルステージ303の移動速度):(ウェハステージ311の移動速度)が4:1あるいは5:1で同期走査される。
The
本実施例においては、光学鏡筒314内の4枚のミラー306、307、308及び309として本発明の多層膜反射鏡を用いたが、光源に含まれるミラーや折り返しミラー301、レチクル302等にも用いることができる。
In this embodiment, the multilayer mirror of the present invention is used as the four
100 反射多層膜
101 深層側多層膜
102 表層側多層膜
103 基板
203 基板
204 シリコン層
205 モリブデン層
206 反射多層膜
401 マグネトロンスパッタ成膜装置
402 イオンビームスパッタ成膜装置
407 真空チャンバ
408 イオン源
408b イオンビーム
410 ターゲットシャッタ
411 ターゲットホルダ
411a ターゲット材
411b 成膜粒子
412 ロータリーマグネットカソード
413 ターゲット材
413b 成膜粒子
414 ターゲットシャッタ
415 反射鏡基板
416 基板ホルダ
417 膜厚分布補正板
418 基板シャッタ
IL 照明系
301 折り返しミラー
302 レチクル
303 レチクルステージ
303a チャック
304 レチクルフォーカス送光系
305 レチクルフォーカス受光系
306、307、308、309 ミラー
310 ウェハ
311 ウェハステージ
311a チャック
312 ウェハオートフォーカス送光系
313 ウェハオートフォーカス受光系
314 鏡筒
315 オフアクシス顕微鏡
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記多層膜を構成する各膜のうちのあるものはイオンビームスパッタ法により成膜されており、他の膜はマグネトロンスパッタ法により成膜されていることを特徴とする多層膜反射鏡。 A multilayer film reflector in which a multilayer film formed by laminating two or more substances having different refractive indexes on a substrate surface is formed,
A multilayer film reflecting mirror characterized in that some of the films constituting the multilayer film are formed by ion beam sputtering, and the other films are formed by magnetron sputtering.
前記多層膜の層数の合計の30〜80%に相当する層がマグネトロンスパッタ法で成膜されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の多層膜反射鏡。 The total number of layers of the multilayer film formed by ion beam sputtering and magnetron sputtering is about 40 to 60 layer pairs,
The multilayer reflector according to any one of claims 1 to 3, wherein a layer corresponding to 30 to 80% of the total number of layers of the multilayer film is formed by a magnetron sputtering method.
前記多層膜を構成する各膜のうちのあるものをイオンビームスパッタ法により成膜し、他の膜をマグネトロンスパッタ法により成膜することを特徴とする反射多層膜の成膜方法。 A method for forming a reflective multilayer film in which two or more kinds of substances having different refractive indexes are formed on a substrate surface,
A method for forming a reflective multilayer film, wherein one of the films constituting the multilayer film is formed by ion beam sputtering, and the other film is formed by magnetron sputtering.
イオンビームスパッタ成膜装置と、
マグネトロンスパッタ成膜装置と、
を備え、
前記基板表面上に反射多層膜を成膜する装置を、前記イオンビームスパッタ成膜装置と前記マグネトロンスパッタ成膜装置の中から選択して切り替えながら成膜可能となっていることを特徴とする成膜装置。 An apparatus for forming a reflective multilayer film in which two or more substances having different refractive indexes are formed on a substrate surface,
An ion beam sputter deposition apparatus;
A magnetron sputter deposition system;
With
An apparatus for forming a reflective multilayer film on the surface of the substrate can be formed while selecting and switching between the ion beam sputtering film forming apparatus and the magnetron sputtering film forming apparatus. Membrane device.
請求項1〜5のいずれか1項記載の多層膜反射鏡を備えることを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus for selectively irradiating EUV light onto a sensitive substrate to form a pattern,
An exposure apparatus comprising the multilayer film reflecting mirror according to claim 1.
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