JP2005260072A - 反射素子、露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】露光装置に用いられる光学系では、光学素子の角度依存性などの影響を受けて照度にムラが生じやすく、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用される反射素子を提供する。
【解決手段】反射素子１０は、光を反射する反射膜１２を有する。反射膜１２には、面内の部分ごとの反射率を調整する反射率調整膜１３が設けられている。反射率調整膜の材料は、反射率の調整幅に応じて選択されるのが良く、例えば、Ｂｅ、Ｓｉなど膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さい物質からなると良い。
【選択図】図１
【解決手段】反射素子１０は、光を反射する反射膜１２を有する。反射膜１２には、面内の部分ごとの反射率を調整する反射率調整膜１３が設けられている。反射率調整膜の材料は、反射率の調整幅に応じて選択されるのが良く、例えば、Ｂｅ、Ｓｉなど膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さい物質からなると良い。
【選択図】図１
Description
本発明は、光を反射する反射膜を有する反射素子に関し、特に、ＥＵＶ露光装置に好ましく用いられる技術に関する。
従来より、半導体素子などの電子デバイスの製造には高い処理速度が得られる縮小投影露光が広く利用されている。この縮小投影露光技術においては、回路素子のさらなる微細化に伴い、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。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おり、従来の光リソグラフィでは実現不可能な４５ｎｍ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。
ＥＵＶ光（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。ＥＵＶリソグラフィを行うＥＵＶ露光装置では、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の反射型の光学素子が使用される（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００３−０１５０４０号公報
特開平１１−３１２６３８号公報
露光装置に用いられる光学系では、光源より放出された露光光は照明系からマスク、結像系に至る過程で通過する光路によって光学素子の角度依存性などの影響を受けて照度にムラが生じやすい。照度ムラは結像性能の低下を招くおそれがある。
また、光学素子や多層反射膜の製造誤差が加わることで、照度ムラの傾向にも個体差が生じやすい。
また、光学素子や多層反射膜の製造誤差が加わることで、照度ムラの傾向にも個体差が生じやすい。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用される反射素子を提供することを目的とする。
また本発明の別の目的は、照度ムラの均一化が図られた露光装置を提供することにある。
また本発明の別の目的は、照度ムラの均一化が図られた露光装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、実施の形態を示す図１から図２８に対応付けした以下の構成を採用している。
本発明の反射素子は、光を反射する反射膜（１２）を有する反射素子（１０）であって、前記反射膜には、面内の部分ごとの反射率を調整する反射率調整膜（１３）が設けられていることを特徴とする。
本発明の反射素子は、光を反射する反射膜（１２）を有する反射素子（１０）であって、前記反射膜には、面内の部分ごとの反射率を調整する反射率調整膜（１３）が設けられていることを特徴とする。
この反射素子は、反射率調整膜によって、反射膜の面内の部分ごとに反射率の調整が可能であるから、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用することができる。
上記の反射素子において、前記反射率調整膜（１３）は、面内の部分ごとに膜厚が制御されているとよい。この場合、反射率調整膜の面内における各部分の膜厚に応じてその部分ごとに反射率が調整される。
ここで、前記反射膜（１２）としては、単層膜及び多層膜のいずれも適用可能である。前記反射膜への入射光がＥＵＶ光であるとき、前記反射膜は多層膜からなるのが好ましい。
また、前記反射率調整膜（１３）の材料は、反射率の調整幅に応じて選択されるのが好ましい。
例えば、前記反射率調整膜は、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｃ、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ２、Ｂ４Ｃ、のうちの少なくとも一種の物質からなるとよい。
これらの物質は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さいことから、反射率の調整幅が比較的小さい場合に特に好ましく用いられる。
なお、これらの物質のうち、Ｓｉ、Ｃ、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ２、Ｂ４Ｃ、が、耐酸化性の点からより好ましく用いられる。
これらの物質は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さいことから、反射率の調整幅が比較的小さい場合に特に好ましく用いられる。
なお、これらの物質のうち、Ｓｉ、Ｃ、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ２、Ｂ４Ｃ、が、耐酸化性の点からより好ましく用いられる。
あるいは、前記反射率調整膜は、Ｂａ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｓｉ３Ｎ４、のうちの少なくとも一種の物質からなるとよい。
これらの物質は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きいことから、反射率の調整幅が比較的大きい場合に特に好ましく用いられる。
なお、これらの物質のうち、Ｒｕ、Ｓｉ３Ｎ４、が、耐酸化性の点からより好ましく用いられる。
これらの物質は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きいことから、反射率の調整幅が比較的大きい場合に特に好ましく用いられる。
なお、これらの物質のうち、Ｒｕ、Ｓｉ３Ｎ４、が、耐酸化性の点からより好ましく用いられる。
あるいは、前記反射率調整膜は、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏ、ＮａＣｌ、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＯ２、ＭｏＯ２、のうちの少なくとも一種の物質からなるとよい。
これらの物質は、膜厚の変化に対して反射率の変動がさらに大きいことから、厳密な膜厚制御を必要とする。その一方で、所定の反射率調整幅に対して、膜厚の変化が小さく抑制されることから、膜厚差に伴う波面形状の劣化が抑制される。
なお、これらの物質のうち、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、が、耐酸化性の点からより好ましく用いられる。
これらの物質は、膜厚の変化に対して反射率の変動がさらに大きいことから、厳密な膜厚制御を必要とする。その一方で、所定の反射率調整幅に対して、膜厚の変化が小さく抑制されることから、膜厚差に伴う波面形状の劣化が抑制される。
なお、これらの物質のうち、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、が、耐酸化性の点からより好ましく用いられる。
本発明の露光装置は、複数の反射素子を含む光学系を備える露光装置であって、前記複数の反射素子は、本発明の反射素子を含み、該反射素子によって前記光学系の照度ムラが補正されていることを特徴とする。
この露光装置によれば、所定の反射素子において面内の部分ごとの反射率が調整される結果、光学系の照度ムラの均一化が図られる。
そして、上記の露光装置は、前記露光光がＥＵＶ光である場合において好ましく適用される。
本発明の反射素子は、反射膜に、面内の部分ごとの反射率を調整する反射率調整膜が設けられていることから、光学系の照度ムラの補正に好ましく使用される。
また、本発明の露光装置によれば、反射率調整膜が設けられた反射素子により、光学系の照度ムラの均一化が図られる。
また、本発明の露光装置によれば、反射率調整膜が設けられた反射素子により、光学系の照度ムラの均一化が図られる。
図１は、本発明の光学素子の一実施の形態である反射鏡の断面模式図である。
なお、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
なお、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
反射鏡１０は、Ｘ線に好ましく用いられるものであり、基板１１の表面に反射膜としての多層膜１２（反射多層膜）が設けられ、最表面に反射率調整膜１３が設けられた構成からなる。
基板１１としては、表面研磨（例えば、０．２μｍＲＭＳ以下）された低熱膨張ガラスが用いられる。多層膜１２は、使用する入射光の波長帯に応じて高い反射率が得られるように選択され、例えば、１３．５ｎｍ付近の波長帯では、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）とを交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜、あるいはＲｕ（ルテニウム）とＳｉとを交互に積層したＲｕ／Ｓｉ多層膜を用いることができる。この他、１１．３ｎｍ付近の波長帯ではＭｏ／Ｂｅ、波長７ｎｍではＲｕ／Ｂ４Ｃ、波長４．５ｎｍではＮｉＣｒ／Ｃ、などの多層膜が高い反射率を示す。
なお、多層膜の周期構造（各層の膜厚）を不均一にすることにより、広い波長域での反射率の均一化や、広い入射角度範囲での反射率の均一化を図ることが可能である。広い波長域で均一な反射率が得られる多層膜は、反射率ピーク値が通常の多層膜より低いものの広い波長領域の光が利用できるため、入射光波長のバンド巾が広い場合等、用途によっては大きな光量が得られる。
反射率調整膜１３は、多層膜１２における面内の部分ごとの反射率を調整するものであり、面内の部分ごとに膜厚が調整されて形成されたものである。
ここで、ＥＵＶ光の物質に対する屈折率は、次式（１）で表される。δとβは物質や組成に依存するパラメータで次式（２）、（３）のように表される。
ここで、ｒｅは電子の古典半径、λは波長、Ｎ０はアボガドロ数、ρは物質の密度、Ｚｉ、Ｍｉ 及びＸｉは原子番号、原子量、原子数比である。また、ｆ’及びｆ”は複素原子散乱因子の実部及び虚部である。
ＥＵＶ光の波長領域では、屈折率が１よりわずかに小さく、ＥＵＶ光を反射面とほぼ平行に入射させると全反射が起こる。また、全反射が起こる臨界角を超えると、反射率が急激に減少する。多層膜反射鏡では、表面と内部界面で反射されたＥＵＶ光との干渉を利用し、各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る。その結果、臨界角よりも大きい斜入射角度で高い反射率を得ることが可能になる。
多層膜の反射率は、入射光、反射光の強度をそれぞれＩ０、Ｉ、振幅反射率をｒとすると、次式で与えられる。
ここで、ｒ１２は、ｎ層の多層膜の場合において、１番目の反射面での反射光と２番目以降の反射面により反射された光との総和光との干渉によって得られる反射率を意味する。一般に、ｊ番目の反射面以降の層による反射率は次式（５）、（６）、（７）、（８）で表される。
ここで、θは光の入射角度、λは光の波長、ｄｊ及びδｊはｊ番目の層の厚さおよび界面粗さである。これらの式から、多層膜に対する反射率が膜厚ｄｊ、密度ρ、表面／界面粗さδｊの情報をもつことがわかる。つまり、多層膜のうちのいずれかの膜（本例では反射率調整膜１３）の厚さを、面内で部分ごとに変化させることにより、その部分ごとに反射率を調整することが可能である。
図２〜図２１は、各種物質を反射率調整膜１３として用いた場合の、膜厚の変化に対する反射率の変動について計算した結果を示すグラフ図である。
なお、多層膜：Ｍｏ／Ｓｉ（５０層）、表面／界面粗さ：δ＝２Å、Γ値（Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ））＝０．３８、多層膜の周期長：ｄ＝６９Å、光波長：λ＝１３．５ｎｍ、とした。
なお、多層膜：Ｍｏ／Ｓｉ（５０層）、表面／界面粗さ：δ＝２Å、Γ値（Ｍｏ／（Ｍｏ＋Ｓｉ））＝０．３８、多層膜の周期長：ｄ＝６９Å、光波長：λ＝１３．５ｎｍ、とした。
反射率調整膜１３の材料は、反射率の調整幅に応じて選択される。例えば、反射率の調整幅が比較的小さい場合は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さい材料が好ましく用いられ、逆に、反射率の調整幅が比較的大きい場合は、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きい材料が好ましく用いられる。また、反射率調整膜１３は、最表面に設けられることから、耐酸化性の高い材料からなるのが好ましい。
ここで、図２〜図２１に示した各物質のうち、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さい物質（膜厚１ｎｍあたり反射率の変動が−１％程度）を「第１類物質」とする。また、膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きい物質（膜厚１ｎｍあたり反射率の変動が−１〜−２％程度）を「第２類物質」とする。また、膜厚の変化に対して反射率の変動がさらに大きい物質（膜厚１ｎｍあたり反射率の変動が−２％以上）を「第３類物質」とする。
上記第１類物質としては、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂ（ホウ素）、Ｌａ（ランタン）、Ｃｅ（セリウム）、Ｐｒ（プラセオジム）、Ｃ（炭素）、ＳｉＣ（炭化シリコン）、ＭｏＳｉ２（珪化モリブデン）、Ｂ４Ｃ（炭化ボロン）、が挙げられる。
反射率調整膜１３の材料として第１類物質を用いた場合、反射率調整膜１３の膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的小さいことから、反射率の微調整を行いやすい。すなわち、上記第１類物質は、反射率の調整幅が比較的小さい場合に特に好ましく用いられる。
なお、上記第１材料のうち、耐酸化性の点から、Ｓｉ、Ｃ、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ２、Ｂ４Ｃ、がより好ましく用いられる。耐酸化性に優れた第１類物質について、膜厚の変化に対する反射率の変動のグラフ図を、図２２にまとめて示す。
上記第２類物質としては、Ｂａ（バリウム）、Ｓｃ（スカンジウム）、Ｎｄ（ネオジム）、Ｅｕ（ユウロピウム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｃ（テクネチウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化シリコン）、が挙げられる。
反射率調整膜１３の材料として第２類物質を用いた場合、反射率調整膜１３の膜厚の変化に対して反射率の変動が比較的大きいことから、比較的大きな反射率の調整幅を必要とする場合に好ましく用いられる。
なお、上記第２類物質のうち、耐酸化性の点から、Ｒｕ、Ｓｉ３Ｎ４、がより好ましく用いられる。耐酸化性に優れた第２類物質について、膜厚の変化に対する反射率の変動のグラフ図を、図２３にまとめて示す。
上記第３類物質としては、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｓｍ（サマリウム）、Ｇｄ（ガドリニウム）、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｈｏ（ホルミウム）、Ｅｒ（エルビウム）、Ｔｍ（ツリウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｍｎ（マンガン）、Ｒｅ（レニウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ｚｎ（亜鉛）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｇａ（ガリウム）、Ｉｎ（インジウム）、Ｔｌ（タリウム）、Ｇｅ（ゲルマニウム）、Ｓｎ（スズ）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｔｅ（テルル）、Ｐｏ（ポロニウム）、ＮａＣｌ（塩化ナトリウム）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、ＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）、ＳｉＯ２（酸化シリコン）、ＴｉＣ（炭化チタン）、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯ２（酸化チタン）、ＭｏＯ２（酸化モリブデン）、が挙げられる。
反射率調整膜１３の材料として第３類物質を用いる場合、反射率調整膜１３の膜厚の変化に対して反射率の変動がさらに大きいことから、厳密な膜厚制御を必要とする。その一方で、所定の反射率調整幅に対して、膜厚の変化が小さく抑制されることから、膜厚差に伴う反射波面形状の劣化が抑制される。
なお、上記第３類物質のうち、耐酸化性の点から、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、がより好ましく用いられる。耐酸化性に優れた第３類物質について、膜厚の変化に対する反射率の変動のグラフ図を、図２４〜図２６にまとめて示す。
ここで、多層膜１２は、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、真空蒸着等の種々の成膜手法により形成することができる。反射率調整膜１３についても同様に、マグネトロンスパッタ、イオンプレーティング、真空蒸着等の種々の成膜手法により形成することができる。
反射率調整膜１３の膜厚を面内で部分的に制御する手法としては、例えば、同じ膜厚となる部分ごとにマスク（アパーチャ）を作製し、マスクを切り換えながら成膜を行う。あるいは、一様に成膜した後に、イオンビームや流体等を用いて反射率調整膜１３の表面を部分ごとに除去加工してもよい。
反射率調整膜１３の面内での膜厚分布形態は、反射鏡１０が使用される光学系の照度ムラが均一化されるように決定される。例えば、光学系の補正前の照度ムラを計算上あるいは実測から求めておき、その照度ムラを相殺するようにシミュレーションにより膜厚分布形態を決定する。
図２７は、上述した反射鏡を備える露光装置の一実施の形態を示す図である。
図２７に示すＥＵＶ露光装置１００は、ＥＵＶ光発生装置（レーザープラズマ光源）１０１を備えている。このＥＵＶ光発生装置１０１は、球状の真空容器１０２を備えており、この真空容器１０２の内部は、図示しない真空ポンプで排気（真空吸引）されている。
真空容器１０２内の図中上側には、多層膜放物面ミラー１０４が反射面１０４ａを図中下方（＋Ｚ方向）に向けて設置されている。
図２７に示すＥＵＶ露光装置１００は、ＥＵＶ光発生装置（レーザープラズマ光源）１０１を備えている。このＥＵＶ光発生装置１０１は、球状の真空容器１０２を備えており、この真空容器１０２の内部は、図示しない真空ポンプで排気（真空吸引）されている。
真空容器１０２内の図中上側には、多層膜放物面ミラー１０４が反射面１０４ａを図中下方（＋Ｚ方向）に向けて設置されている。
真空容器１０２の図中右方（＋Ｙ方向）には、レンズ１０６が配置されており、このレンズの右方には図示しないレーザー光源が配置されている。このレーザー光源は、−Ｙ方向に向けてパルスレーザー光１０５を放出する。このパルスレーザー光１０５は、レンズ１０６によって多層膜放物面ミラー１０４の焦点位置に集光する。この焦点位置には、ノズル先端から噴き出すキセノン（Ｘｅ）ガスが供給されており、集光されたパルスレーザー光１０５が噴き出したキセノンガス（標的材料１０３）に照射されるとプラズマ１０７が生成される。このプラズマ１０７は、１３ｎｍ付近の波長帯のＥＵＶ光（露光光）１０８を放射する。
真空容器１０２の下部には、可視光をカット（遮光）するＥＵＶ光フィルター１０９が設けられている。ＥＵＶ光１０８は、多層膜放物面ミラー１０４によって＋Ｚ方向に反射されてＥＵＶ光フィルター１０９を通過し、露光チャンバ１１０に導かれる。このとき、ＥＵＶ光１０８の可視光帯域のスペクトルがカットされる。
なお、本実施の形態においては、標的材料としてキセノンガスを用いているが、キセノンクラスターや液滴等でもよく、スズ（Ｓｎ）等の物質であってもよい。またＥＵＶ光発生装置１０１としてレーザープラズマ光源を用いているが、放電プラズマ光源を採用することもできる。放電プラズマ光源とは、パルス高電圧の放電により標的材料をプラズマ化し、このプラズマからＥＵＶ光を放射させるものである。
ＥＵＶ光発生装置１０１の図中下方には、露光チャンバ１１０が設置されている。露光チャンバ１１０の内部には、照明光学系１１３が配置されている。照明光学系１１３は、コンデンサ系の反射鏡、フライアイ光学系の反射鏡等で構成されており（図では簡略化して示されている）、ＥＵＶ光発生装置１０１から入射したＥＵＶ光１０８を円弧状に成形し、図中左方（−Ｙ方向）に向けて照射する。
照明光学系１１３の左方には、反射鏡１１５が配置されている。この反射鏡１１５は、円形の凹面鏡であり、反射面１１５ａが図中右方（＋Ｙ方向）に向くように、図示しない保持部材により垂直に（Ｚ軸に平行に）保持されている。反射鏡１１５の図中右方には、光路折り曲げ反射鏡１１６が配置されている。この光路折り曲げ反射鏡１１６の図中上方には、反射型マスク１１１が反射面１１１ａが下向き（＋Ｚ方向）になるように水平（ＸＹ平面に平行）に配置されている。照明光学系１１３から放出されたＥＵＶ光は、反射鏡１１５により反射集光された後に、光路折り曲げ反射鏡１１６を介して、反射型マスク１１１の反射面１１１ａに達する。
反射鏡１１５、１１６は、反射面が高精度に加工された熱変形の少ない低熱膨張ガラス製の基板から構成されている。反射鏡１１５の反射面１１５ａには、ＥＵＶ光発生装置１０１の多層膜放物面ミラー１０４の反射面１０４ａと同様に、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）とが交互に積層されたＭｏ／Ｓｉ多層膜が形成されている。
なお、波長が１０〜１５ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合には、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等の物質と、シリコン（Ｓｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、４ホウ化炭素（Ｂ４Ｃ）等の物質とを組み合わせた多層膜であってもよい。
なお、波長が１０〜１５ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合には、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等の物質と、シリコン（Ｓｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、４ホウ化炭素（Ｂ４Ｃ）等の物質とを組み合わせた多層膜であってもよい。
反射型マスク１１１の反射面１１１ａにも多層膜からなる反射膜が形成されている。反射型マスク１１１の反射膜には、ウエハ（基板）１１２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１１１は、図中上方に図示されたマスクステージ１１７に取り付けられている。マスクステージ１１７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１１６で反射されたＥＵＶ光は、反射型マスク１１１上で順次走査される。
反射型マスク１１１の図中下方には、上から順に投影光学系１１４、ウエハ（感光性樹脂を塗布した基板）１１２がそれぞれ配置されている。ウエハ１１２は、露光面１１２ａが図中上方（−Ｚ方向）を向くように、ＸＹＺ方向に移動可能なウエハステージ１１８上に固定されている。反射型マスク１１１によって反射されたＥＵＶ光は、投影光学系１１４により所定の縮小倍率（例えば１／４）に縮小されてウエハ１１２上に結像し、マスク１１１上のパターンがウエハ１１２上に転写される。
図２８は、６枚の反射鏡で構成された投影光学系１１４を示す図である。
この図に示す投影光学系１１４は、６枚の反射鏡（光学素子）ＣＭ１〜ＣＭ６を備えており、反射型マスク１１１で反射されたＥＵＶ光をウエハ１１２に投影する。上流側（反射型マスク１１１に近い側）の４枚の反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ４は、マスク１１１上のマスクパターンの中間像を形成する第１反射結像光学系Ｇ１を構成し、下流側（ウエハ１１２に近い側）の２つの反射鏡ＣＭ５、ＣＭ６は、マスクパターンの中間像をウエハ１１２上に縮小投影する第２反射結像光学系Ｇ２を構成している。
この図に示す投影光学系１１４は、６枚の反射鏡（光学素子）ＣＭ１〜ＣＭ６を備えており、反射型マスク１１１で反射されたＥＵＶ光をウエハ１１２に投影する。上流側（反射型マスク１１１に近い側）の４枚の反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ４は、マスク１１１上のマスクパターンの中間像を形成する第１反射結像光学系Ｇ１を構成し、下流側（ウエハ１１２に近い側）の２つの反射鏡ＣＭ５、ＣＭ６は、マスクパターンの中間像をウエハ１１２上に縮小投影する第２反射結像光学系Ｇ２を構成している。
マスク１１１で反射されたＥＵＶ光は、第１凹面反射鏡ＣＭ１の反射面Ｒ１で反射されて、第２凸面反射鏡ＣＭ２の反射面Ｒ２で反射される。反射面Ｒ２で反射されたＥＵＶ光は、開口絞りＡＳを通過して、第３凸面反射鏡ＣＭ３の反射面Ｒ３及び第４凹面反射鏡ＣＭ４の反射面Ｒ４で順次反射された後、マスクパターンの中間像を形成する。そして、第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成されたマスクパターンの中間像からのＥＵＶ光は、第５凸面反射鏡ＣＭ５の反射面Ｒ５及び第６凹面反射鏡ＣＭ６の反射面Ｒ６で順次反射された後、ウエハ１１２上にマスクパターンの縮小像を形成する。
すなわち、本実施の形態においてＥＵＶ光は、多層膜放物面ミラー１０４、ＥＵＶ光フィルター１０９、照明光学系１１３の反射鏡、反射鏡１１５、１１６、ＣＭ１〜ＣＭ６等の光学素子（以下、単に光学素子と称する）を介してウエハ１１２上にパターン像を形成する。
すなわち、本実施の形態においてＥＵＶ光は、多層膜放物面ミラー１０４、ＥＵＶ光フィルター１０９、照明光学系１１３の反射鏡、反射鏡１１５、１１６、ＣＭ１〜ＣＭ６等の光学素子（以下、単に光学素子と称する）を介してウエハ１１２上にパターン像を形成する。
ここで、ＥＵＶ光を使用する露光装置では、光源より放出された露光光が照明系からマスク、結像系に至る過程で通過する光路によって光学素子の角度依存性などの影響を受けて照度にムラが生じやすい。
例えば、図２８に示す投影光学系において、結像面上の１点に到達する光は、一方向から結像面上に到達するのではなく、ある広がりをもった立体角空間から１点に収束する。つまり、結像面上の１点の結像に寄与する光束は、各反射鏡基板上の有限な面積をもつ領域で反射しており、結像面上であまり離れていない２点に対応する反射鏡基板上の領域はお互いに一部重なり合っている。このことを逆に述べると、反射鏡基板上のある１点における反射は、結像面上で広がりをもった領域での結像に寄与しており、反射鏡上の同じ点で反射した光が結像面上の違う点に到達するということである。このとき、結像面上の違う点に到達する光は、反射鏡上の同じ点に違う角度で入射しており、反射面上のある点における光の入射角は広がりを持っている。多層膜反射鏡では、一定の波長に対して最適な周期長は入射角に依存するので、すべての入射角に最適な周期長は厳密には存在しない。入射角の広がりがそれほど大きくなければ大きな影響は生じないが、例えば、図２８に示した光学系を構成する反射鏡基板に対して通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜（周期長一定）の周期長面内分布を最適化し透過光の波面収差が小さくなるように最適化しても、瞳面内の光強度には大きなムラが生じる。
瞳面内で光強度にムラがあるということは、実効的なＮＡがいびつに小さくなっていることと光学的に等価であるため、結像性能が大きく劣化してしまうという問題が生じる。これは、通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜では、反射率の入射角依存性が大きいために生じる問題である。
また、投影光学系において高い結像性能を達成するためには、マスク上の照明光強度分布と照明光学系の瞳面内光強度分布も均一である必要がある。これは、照明光学系の瞳面内光強度分布は投影光学系において結像面での強度分布と瞳内の強度分布にそのまま反映されるためである。
さらに、現在提案されている照明光学系の多層膜反射鏡では、入射角の面内分布が大きい。このため、ある反射面上のすべての点において最適な周期長に厳密に合わせることには困難が伴う。これは、面内周期長分布の変化量を大きくせざるを得ず、成膜時の周期長分布制御や照明光学系としてのアライメントの際にわずかなズレが生じるため、想定された入射角に対応する膜厚と、実際の入射角に対応する膜厚とが異なり、反射率の大きな低下を招くためである。この場合、照明に利用できる光量が低下し、スループットが低下するという問題がある。
上述した本実施の形態のＥＵＶ露光装置１００では、全反射を利用する斜入射鏡を除き、多層膜反射鏡の少なくとも１つが先の図１に示した反射鏡１０からなる。すなわち、少なくとも反射鏡に、ウエハ上での照度ムラが均一化されるように面内の部分ごとの膜厚が制御された反射率調整膜１３（図１参照）が形成されている。その結果、この露光装置１００では、瞳内の光量ムラが少なく、優れた解像度を得ることができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
ＣＭ１〜ＣＭ６…反射鏡（反射素子）、１０…反射鏡（反射素子）、１１…基板、１２…多層膜（反射膜）、１３…反射率調整膜、１００…ＥＵＶ露光装置（露光装置）、１０４…多層膜放物面ミラー（反射素子）、１０８…ＥＵＶ光（露光光）、１１２…ウエハ（基板）、１１４…投影光学系、１１５、１１６…反射鏡（反射素子）。
Claims (9)
- 光を反射する反射膜を有する反射素子であって、
前記反射膜には、面内の部分ごとの反射率を調整する反射率調整膜が設けられていることを特徴とする反射素子。 - 前記反射率調整膜は、面内の部分ごとに膜厚が制御されていることを特徴とする請求項１に記載の反射素子。
- 前記反射膜への入射光はＥＵＶ光であり、
前記反射膜は多層膜からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の反射素子。 - 前記反射率調整膜の材料は、反射率の調整幅に応じて選択されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の反射素子。
- 前記反射率調整膜は、Ｂｅ、Ｓｉ、Ｙ、Ｚｒ、Ｓｒ、Ｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｃ、ＳｉＣ、ＭｏＳｉ２、Ｂ４Ｃ、のうちの少なくとも一種の物質からなることを特徴とする請求項４に記載の反射素子。
- 前記反射率調整膜は、Ｂａ、Ｓｃ、Ｎｄ、Ｅｕ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｓｉ３Ｎ４、のうちの少なくとも一種の物質からなることを特徴とする請求項４に記載の反射素子。
- 前記反射率調整膜は、Ｍｇ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｔｅ、Ｐｏ、ＮａＣｌ、ＭｇＯ、ＭｇＦ２、ＳｉＯ２、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＯ２、ＭｏＯ２、のうちの少なくとも一種の物質からなることを特徴とする請求項４に記載の反射素子。
- 複数の反射素子を含む光学系を備える露光装置であって、
前記複数の反射素子は、請求項１から請求項７のいずれかの反射素子を含み、該反射素子によって前記光学系の照度ムラが補正されていることを特徴とする露光装置。 - 前記露光光がＥＵＶ光であることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
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|---|---|---|---|---|
| JP2011141129A (ja) * | 2010-01-05 | 2011-07-21 | Japan Atomic Energy Agency | 多層膜光学素子 |
| JP2011228699A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-11-10 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 反射光学要素、投影系及び投影露光装置 |
| KR20140008246A (ko) * | 2012-07-11 | 2014-01-21 | 아사히 가라스 가부시키가이샤 | Euv 리소그래피용 반사형 마스크 블랭크 및 그 제조 방법, 그리고 그 마스크 블랭크용 반사층 부착 기판 및 그 제조 방법 |
| JP2014056960A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Asahi Glass Co Ltd | Ｅｕｖリソグラフィ用反射型マスクブランクおよびその製造方法、ならびに該マスクブランク用の反射層付基板およびその製造方法 |
-
2004
- 2004-03-12 JP JP2004071119A patent/JP2005260072A/ja not_active Withdrawn
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