JP2006049761A - Optical element, manufacturing method thereof, and projection aligner - Google Patents

Optical element, manufacturing method thereof, and projection aligner Download PDF

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秀一 松成
Masayuki Shiraishi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element which shows good reflection characteristics for an extended period, and also to provide a projection aligner which has the optical element keeping characteristics for an extend period built in as an projection optical system or the like. <P>SOLUTION: A protective layer 30 is provided as a top surface layer, which contains at least any one of silicon dioxide, alumina, chrome oxide, trichromic dioxide, chromium trioxide, zirconium dioxide, niobium oxide, niobium dioxide, diniobium pentoxite, molybdenum dioxide, ruthenium dioxide, ruthenium dioxide, ruthenium trioxide, ruthenium tetraoxide, dirhodium trioxide, and rhodium dioxide. Even if extreme ultraviolet ray is irradiated in a projection aligner, the oxidizing reaction on the surface of an optical element 50 is suppressed. Then a good reflection characteristics of the optical element 50 is maintained. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、極端紫外線用の光学素子、光学素子の製造方法、及び光学素子を用いた投影露光装置に関するものである。   The present invention relates to an optical element for extreme ultraviolet light, a method for manufacturing the optical element, and a projection exposure apparatus using the optical element.

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達成される光学系の解像度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)となる極端紫外線を用いた露光技術が開発されている。これにより約5〜70nmのパターンサイズの露光が可能になるものと期待されているが、この領域の物質の屈折率は1に近いため、従来のように透過屈折型の光学素子を使用できず、反射型の光学素子が使用される。露光装置に用いられるマスクもまた、透過率確保の観点から、通常反射型の光学素子となる。この際、光学素子等において高い反射率を達成するために、使用波長域での屈折率の高い物質と屈折率の低い物質とを基板上に交互に積層させることが一般的である(特許文献1参照)。
特開2003−14893号公報
In recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, in order to improve the resolution of an optical system achieved by the light diffraction limit, extreme ultraviolet rays having a shorter wavelength (11 to 14 nm) are used instead of conventional ultraviolet rays. The exposure technology that has been developed has been developed. This is expected to enable exposure with a pattern size of about 5 to 70 nm. However, since the refractive index of the material in this region is close to 1, it is impossible to use a transmission refraction type optical element as in the past. A reflective optical element is used. The mask used in the exposure apparatus is also a normal reflection type optical element from the viewpoint of securing transmittance. At this time, in order to achieve high reflectivity in an optical element or the like, it is common to alternately stack a material having a high refractive index and a material having a low refractive index on a substrate in a used wavelength region (Patent Document). 1).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-14893

露光装置内において、極端紫外線下で上述のような光学素子等が使用される場合、環境は真空であるが、光学素子等の周囲から酸素及び水分を完全に排除することができない。一方、極端紫外線は非常に大きなエネルギーをもつ。この際、酸素及び水分などと光学素子表面の物質とが極端紫外線に照射されることで酸化反応を起こしてしまう。このような酸化が徐々に進むと、光学素子の反射特性が徐々に劣化してしまい、安定した性能を発揮させることができなくなる。よって、光学素子延いては露光装置の寿命が短くなるという問題が生じる。   In the exposure apparatus, when the above-described optical element or the like is used under extreme ultraviolet rays, the environment is a vacuum, but oxygen and moisture cannot be completely excluded from the periphery of the optical element or the like. On the other hand, extreme ultraviolet light has very large energy. At this time, oxygen, moisture, etc. and the material on the surface of the optical element are irradiated with extreme ultraviolet rays to cause an oxidation reaction. When such oxidation gradually proceeds, the reflection characteristics of the optical element gradually deteriorate, and stable performance cannot be exhibited. Therefore, there arises a problem that the lifetime of the exposure apparatus is shortened by extending the optical element.

従って、本発明は、長期間にわたって良好な反射特性を示す光学素子を提供することを目的とする。また、本発明は、特性を長期間にわたって維持することができる光学素子を投影光学系等として組み込んだ投影露光装置等を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical element that exhibits good reflection characteristics over a long period of time. It is another object of the present invention to provide a projection exposure apparatus incorporating an optical element capable of maintaining characteristics over a long period of time as a projection optical system or the like.

上記課題を解決するために、第1の発明に係る光学素子は、支持用の基板と、基板上に支持されるとともに、極端紫外光を反射する多層膜と、多層膜の最表層上に設けられ、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するための無機酸化物を含有する保護層とを備え、無機酸化物は、アルミナ、酸化クロム、二酸化三クロム及び三酸化クロムからなる群から選ばれる少なくとも1種である。   In order to solve the above problems, an optical element according to a first invention is provided on a supporting substrate, a multilayer film that is supported on the substrate and reflects extreme ultraviolet light, and an outermost layer of the multilayer film. And a protective layer containing an inorganic oxide for suppressing an oxidation reaction caused by the atmospheric gas, wherein the inorganic oxide is at least one selected from the group consisting of alumina, chromium oxide, trichromium dioxide, and chromium trioxide. It is.

本発明においては、光学素子が、多層膜を有する反射型の素子であり、極端紫外線等に対して良好な反射特性を有する。また、本発明においては、光学素子が、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するためのアルミナその他の無機酸化物を含有する保護層を備える。よって、無機酸化物を含む保護層がバリアとなって、例えば、投影露光装置内において真空中に残留する水や酸素などが光学素子の表面で酸化反応を起こすのを抑制し、さらに、酸素及び水分等が光学素子内部に侵入し多層膜を酸化することをも抑制することで、光学素子の酸化による反射率低下を防止できる。以上により光学素子全体の反射特性を保つことができる。つまり、保護層は、光学素子の酸化防止膜として機能する。また、この場合、保護層が酸化物として安定したものとなりやすく、保護層を薄くても緻密に形成することができる。また、保護層形成に当たって、後述する原料を成膜した後に酸化するという2段階の工程によって保護層を形成することが可能であり、保護層の完全な酸化を達成しやすい。保護層が完全に酸化されることにより、最表面の屈折率・消衰係数が変化すること、延いては光学素子の反射特性が変化することを防止できる。   In the present invention, the optical element is a reflective element having a multilayer film, and has good reflection characteristics against extreme ultraviolet rays and the like. Moreover, in this invention, an optical element is equipped with the protective layer containing the alumina and other inorganic oxides for suppressing the oxidation reaction by atmospheric gas. Therefore, the protective layer containing the inorganic oxide serves as a barrier, for example, suppresses the oxidation reaction of water or oxygen remaining in the vacuum in the projection exposure apparatus on the surface of the optical element. By suppressing moisture and the like from entering the inside of the optical element and oxidizing the multilayer film, it is possible to prevent a decrease in reflectance due to oxidation of the optical element. Thus, the reflection characteristics of the entire optical element can be maintained. That is, the protective layer functions as an antioxidant film for the optical element. In this case, the protective layer tends to be stable as an oxide, and can be densely formed even if the protective layer is thin. In forming the protective layer, the protective layer can be formed by a two-step process in which a raw material, which will be described later, is formed and then oxidized, and it is easy to achieve complete oxidation of the protective layer. By completely oxidizing the protective layer, it is possible to prevent the refractive index and extinction coefficient of the outermost surface from changing, and further the reflection characteristics of the optical element from changing.

上記課題を解決するために、第2の発明に係る光学素子は、支持用の基板と、基板上に支持されるとともに、極端紫外光を反射する多層膜と、多層膜の最表層上に設けられ、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するための無機酸化物を含有する保護層とを備え、無機酸化物は、二酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、二酸化ニオブ、五酸化二ニオブ、二酸化モリブデン、二酸化ルテニウム、三酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム、三酸化二ロジウム及び二酸化ロジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種である。   In order to solve the above problems, an optical element according to a second invention is provided on a supporting substrate, a multilayer film that is supported on the substrate and reflects extreme ultraviolet light, and an outermost layer of the multilayer film. And a protective layer containing an inorganic oxide for suppressing an oxidation reaction caused by an atmospheric gas. The inorganic oxide includes zirconium dioxide, niobium oxide, niobium dioxide, niobium pentoxide, molybdenum dioxide, ruthenium dioxide, It is at least one selected from the group consisting of ruthenium oxide, ruthenium tetroxide, dirhodium trioxide and rhodium dioxide.

本発明においては、光学素子が、多層膜を有する反射型の素子であり、極端紫外線等に対して良好な反射特性を有する。また、本発明においては、光学素子が、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するための二酸化ジルコニウムその他の無機酸化物を含有する保護層を備える。よって、無機酸化物を含む保護層がバリアとなって、例えば、投影露光装置内において真空中に残留する水や酸素などが光学素子の表面で酸化反応を起こすのを抑制し、さらに、酸素及び水分等が光学素子内部に侵入し多層膜を酸化することをも抑制することで、光学素子の酸化による反射率低下を防止できる。以上により光学素子全体の反射特性を保つことができる。つまり、保護層は、光学素子の酸化防止膜として機能する。また、この場合、保護層が酸化物として安定したものとなりやすい。また、保護層による光吸収を極めて少なくすることができ、光学素子の酸化防止膜として好適である。また、保護層形成に当たって、後述する原料を成膜した後に酸化するという2段階の工程によって保護層を形成することが可能であり、保護層の完全な酸化を達成しやすい。保護層が、完全に酸化されることにより、最表面の屈折率・消衰係数が変化すること、延いては光学素子の反射特性が変化することを防止できる。   In the present invention, the optical element is a reflective element having a multilayer film, and has good reflection characteristics against extreme ultraviolet rays and the like. Moreover, in this invention, an optical element is equipped with the protective layer containing a zirconium dioxide other inorganic oxide for suppressing the oxidation reaction by atmospheric gas. Therefore, the protective layer containing the inorganic oxide serves as a barrier, for example, suppresses the oxidation reaction of water or oxygen remaining in the vacuum in the projection exposure apparatus on the surface of the optical element. By suppressing moisture and the like from entering the inside of the optical element and oxidizing the multilayer film, it is possible to prevent a decrease in reflectance due to oxidation of the optical element. Thus, the reflection characteristics of the entire optical element can be maintained. That is, the protective layer functions as an antioxidant film for the optical element. In this case, the protective layer tends to be stable as an oxide. Further, light absorption by the protective layer can be extremely reduced, and it is suitable as an antioxidant film for optical elements. In forming the protective layer, the protective layer can be formed by a two-step process in which a raw material, which will be described later, is formed and then oxidized, and it is easy to achieve complete oxidation of the protective layer. When the protective layer is completely oxidized, it is possible to prevent the refractive index and extinction coefficient of the outermost surface from changing, and further the reflection characteristics of the optical element from changing.

また、第3の発明は、第1及び第2の発明に係る光学素子において、多層膜が、極端紫外線領域における真空の屈折率に対する屈折率差が小さい物質からなる第1層と、屈折率差が大きい物質からなる第2層とを基板上に交互に積層してなる。この場合、各多層膜を目的とする極端紫外線に適合させるよう所定の膜厚で数層から数百層の多層膜として交互に積層させることで、極端紫外線の反射率を高めることが可能となる。当該光学素子は、ガラス等から作製した基板上に、その反射特性を良好にするため、例えば、Mo/Siによる多層膜を有している。入射する極端紫外線に対し、Mo層は比較的小さい屈折率を持つ一方、Si層は比較的大きい屈折率を持つ。これらを所定の膜厚で数層から数百層の多層膜として交互に積層させることで極端紫外線の反射率を高めることが可能となる。   According to a third invention, in the optical element according to the first and second inventions, the multilayer film is different from the first layer made of a material having a small refractive index difference with respect to the refractive index of vacuum in the extreme ultraviolet region, and the refractive index difference. Second layers made of a material having a large thickness are alternately stacked on the substrate. In this case, it is possible to increase the reflectance of extreme ultraviolet rays by alternately laminating a multilayer film of several to several hundred layers with a predetermined film thickness so that each multilayer film is adapted to the intended extreme ultraviolet rays. . The optical element has, for example, a multilayer film made of Mo / Si on a substrate made of glass or the like in order to improve its reflection characteristics. The Mo layer has a relatively small refractive index, while the Si layer has a relatively large refractive index with respect to the incident extreme ultraviolet rays. It is possible to increase the reflectance of extreme ultraviolet light by alternately laminating these as a multilayer film of several to several hundred layers with a predetermined film thickness.

上記課題を解決するために、第4の発明に係る光学素子の製造方法は、屈折率が異なる物質を交互に積層することによって多層膜を作製する多層膜作製工程と、多層膜上に、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するための無機酸化物を含有する保護層を作製する保護層作製工程とを有する。   In order to solve the above problems, an optical element manufacturing method according to a fourth aspect of the present invention includes a multilayer film manufacturing process in which a multilayer film is formed by alternately stacking substances having different refractive indexes, and an atmosphere on the multilayer film. And a protective layer manufacturing step of manufacturing a protective layer containing an inorganic oxide for suppressing an oxidation reaction by gas.

多層膜作製工程において、例えば、2種類の物質を所定の膜厚で数層から数百層の多層膜として交互に積層させ、多層膜を作製することによって極端紫外線の反射率を高めることが可能となる。また、保護層作製工程によって光学素子の酸化防止膜を比較的容易に作製することができ、当該酸化防止膜によって光学素子は光学特性(ここでは特に反射特性)を長期間安定に保持することができる。より具体的には、保護層作製工程において、例えば、無機酸化物として、アルミナ、酸化クロム、二酸化三クロム、三酸化クロム、二酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、二酸化ニオブ、五酸化二ニオブ、二酸化モリブデン、二酸化ルテニウム、三酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム、三酸化二ロジウム及び二酸化ロジウムのうちのいずれかを用い、これを主成分として含有する保護層を作製することによって雰囲気ガスによる酸化反応を抑制することが可能となる。以上により、極端紫外線の反射率を保ちつつ当該光学素子の酸化防止が可能となる。   In the multilayer film production process, for example, it is possible to increase the reflectance of extreme ultraviolet light by alternately laminating two types of substances with a predetermined film thickness as several to several hundreds of multilayer films to produce a multilayer film. It becomes. Further, the antioxidant film of the optical element can be relatively easily manufactured by the protective layer manufacturing process, and the optical element can stably maintain the optical characteristics (particularly the reflection characteristics in this case) for a long period of time. it can. More specifically, in the protective layer preparation step, for example, as the inorganic oxide, alumina, chromium oxide, trichromium dioxide, chromium trioxide, zirconium dioxide, niobium oxide, niobium dioxide, niobium pentoxide, molybdenum dioxide, dioxide dioxide, etc. By using one of ruthenium, ruthenium trioxide, ruthenium tetroxide, dirhodium trioxide, and rhodium dioxide, a protective layer containing this as the main component can be used to suppress oxidation reactions caused by atmospheric gases. It becomes. As described above, the optical element can be prevented from being oxidized while maintaining the reflectance of extreme ultraviolet rays.

また、第5の発明は、第4の発明に係る光学素子の製造方法において、保護層作製工程が、保護層を構成する原材料となる無機材料層を前記多層膜上に成膜する成膜工程と、原材料を酸化して無機酸化物とすることにより、無機材料層の少なくとも表面部分に保護層を作製する酸化工程とを含む。この場合、作製される保護層は、まず成膜工程において、原材料である無機材料をスパッタ法等により多層膜上に成膜し、出来上がった無機材料層を次の酸化工程において酸化させることによって作製される。   According to a fifth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical element according to the fourth aspect of the present invention, the protective layer preparation step forms a inorganic material layer as a raw material constituting the protective layer on the multilayer film. And an oxidation step of forming a protective layer on at least a surface portion of the inorganic material layer by oxidizing the raw material to an inorganic oxide. In this case, the protective layer to be produced is first produced by forming an inorganic material as a raw material on the multilayer film by sputtering or the like in the film forming step, and oxidizing the completed inorganic material layer in the next oxidation step. Is done.

また、第6の発明は、第4の発明に係る光学素子の製造方法において、保護層作製工程が、無機酸化物からなる無機材料層を前記多層膜上に成膜する成膜工程と、無機酸化物をさらに酸化することにより、無機材料層の少なくとも表面部分に保護層を作製する酸化工程とを含む。この場合、作製される保護層は、まず成膜工程において、無機酸化物をスパッタ法等により多層膜上に成膜し、出来上がった無機材料層を次の酸化工程においてさらに酸化させることによって作製される。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method for manufacturing an optical element according to the fourth aspect of the invention, the protective layer manufacturing step includes a film forming step of forming an inorganic material layer made of an inorganic oxide on the multilayer film, and an inorganic layer. And an oxidation step of forming a protective layer on at least the surface portion of the inorganic material layer by further oxidizing the oxide. In this case, the protective layer to be manufactured is prepared by first forming an inorganic oxide on the multilayer film by sputtering or the like in the film forming step, and further oxidizing the completed inorganic material layer in the next oxidation step. The

また、第7の発明は、第5及び第6の発明に係る光学素子の製造方法の酸化工程において、基板を所定温度以下の低温に保ちつつ、無機材料層に対して酸素を含む雰囲気及びビームのいずれかを当てる。この場合、ある所定温度以上に光学素子が達することがないので、無機材料層を酸化させる際に、加熱による多層膜等の損傷を防ぐことができる。   According to a seventh aspect of the present invention, in the oxidation step of the optical element manufacturing methods according to the fifth and sixth aspects, the atmosphere and beam containing oxygen with respect to the inorganic material layer while maintaining the substrate at a low temperature below a predetermined temperature. Hit one of them. In this case, since the optical element does not reach a predetermined temperature or higher, damage to the multilayer film or the like due to heating can be prevented when oxidizing the inorganic material layer.

また、第8の発明は、第5〜第7の発明に係る光学素子の製造方法の酸化工程において、酸素、オゾン及び酸素ラジカルのいずれかの暴露により無機材料層を酸化させる。この場合、低温で十分な酸化を達成することができるので、加熱による光学素子の損傷を防ぎつつ所望の膜厚の保護層を形成することが可能である。   Moreover, 8th invention oxidizes an inorganic material layer by exposure in any one of oxygen, ozone, and an oxygen radical in the oxidation process of the manufacturing method of the optical element which concerns on 5th-7th invention. In this case, since sufficient oxidation can be achieved at a low temperature, it is possible to form a protective layer having a desired thickness while preventing damage to the optical element due to heating.

また、第9の発明は、第8の発明に係る光学素子の製造方法において、オゾン及び酸素ラジカルが、酸素雰囲気下での紫外線照射及びプラズマ形成のいずれかにより発生する。この場合、所望の膜厚の保護層を形成する酸化工程において、加熱による光学素子の損傷を防ぎつつ必要に足る酸化反応を得ることができる。   According to a ninth aspect, in the optical element manufacturing method according to the eighth aspect, ozone and oxygen radicals are generated by either ultraviolet irradiation or plasma formation in an oxygen atmosphere. In this case, a necessary oxidation reaction can be obtained while preventing damage to the optical element due to heating in the oxidation step for forming a protective layer having a desired film thickness.

上記課題を解決するために、第10の発明に係る投影露光装置は、極端紫外光を発生させる光源と、光源からの極端紫外光を転写用のマスクに導く照明光学系と、マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系とを備え、マスク、照明光学系及び投影光学系のうち少なくともいずれか1つが第1〜第3の発明いずれかの光学素子を含む。   In order to solve the above-described problems, a projection exposure apparatus according to a tenth aspect of the present invention includes a light source that generates extreme ultraviolet light, an illumination optical system that guides the extreme ultraviolet light from the light source to a transfer mask, and a mask pattern image. Is formed on the sensitive substrate, and at least one of the mask, the illumination optical system, and the projection optical system includes the optical element according to any one of the first to third inventions.

当該投影露光装置は、第1〜第3の発明のいずれかの光学素子を用いることにより、装置内において、酸素及び水分などと光学素子表面の物質とが極端紫外線に照射されることで酸化反応を起こすことが抑制されるので、光学素子の反射特性を長期間にわたって維持することができ、光学素子が長寿命となる。   The projection exposure apparatus uses the optical element according to any one of the first to third inventions, and in the apparatus, oxygen, moisture, and the substance on the surface of the optical element are irradiated with extreme ultraviolet rays to oxidize the reaction. Therefore, the reflection characteristics of the optical element can be maintained over a long period of time, and the optical element has a long life.

〔第1実施形態〕
図1は、本発明の第1実施形態である光学素子50の構造を示す断面図である。この光学素子50は、凹面反射鏡であり、多層膜構造を支持する母材となる基板10と、反射用の多層膜20と、表層となる保護層30とを有する。多層膜20は、基板10上に屈折率が異なる2種類の物質を例えば交互に積層することで形成した数層から数百層の多層膜である。この多層膜20を構成する2種類の薄膜層L1、L2は、例えば、Mo層及びSi層とすることができる。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an optical element 50 according to the first embodiment of the present invention. The optical element 50 is a concave reflecting mirror, and includes a substrate 10 serving as a base material that supports a multilayer film structure, a multilayer film 20 for reflection, and a protective layer 30 serving as a surface layer. The multilayer film 20 is a multilayer film of several to several hundred layers formed by, for example, alternately laminating two kinds of substances having different refractive indexes on the substrate 10. The two types of thin film layers L1 and L2 constituting the multilayer film 20 can be, for example, a Mo layer and a Si layer.

基板10上の多層膜20については、反射鏡である光学素子50の反射率を高めるために、吸収の少ない物質を多数積層させ、それぞれの反射波の位相が合うように光干渉理論に基づいて各層の膜厚の調整が行われている。つまり、投影露光装置等で使用される極端紫外線の波長領域に対して、比較的屈折率の小さい薄膜層L1(具体例ではMo層)と比較的屈折率の大きい薄膜層L2(具体例ではSi層)とを、基板10上に、反射波の位相が合うよう所定の膜厚で交互もしくは任意順序に積層させる多層膜作製工程によって多層膜20が作製されている。   For the multilayer film 20 on the substrate 10, in order to increase the reflectivity of the optical element 50, which is a reflecting mirror, a large number of less absorbing materials are stacked, and based on the optical interference theory so that the phases of the reflected waves match each other. The film thickness of each layer is adjusted. That is, for the extreme ultraviolet wavelength region used in a projection exposure apparatus or the like, the thin film layer L1 (Mo layer in the specific example) having a relatively low refractive index and the thin film layer L2 (in the specific example, Si layer) having a relatively high refractive index. The multilayer film 20 is fabricated on the substrate 10 by a multilayer film fabrication process in which the layers of the reflected waves are alternately laminated in a predetermined film thickness or in an arbitrary order so that the phases of the reflected waves are in phase.

尚、多層膜20が、薄膜層L1と薄膜層L2との間にさらに拡散防止膜(不図示)を備えてもよい。多層膜20を形成する薄膜層L1、L2として、特に金属やシリコン等を用いた場合には、薄膜層L1と薄膜層L2との境界付近においておのおのを形成する材料同士が混ざり合い、界面が曖昧になりやすい。これにより、反射特性が影響を受け、光学素子50の反射率が下がってしまうことがある。そこで、界面を明瞭化するために、多層膜20の形成にあたって、薄膜層L1と薄膜層L2との間に、さらに拡散防止膜を設ける。材料としては、例えばBCやC、MoC等が用いられる。このように界面を明確化することにより、光学素子50の反射特性が向上する。 The multilayer film 20 may further include a diffusion prevention film (not shown) between the thin film layer L1 and the thin film layer L2. In particular, when metal, silicon, or the like is used as the thin film layers L1 and L2 forming the multilayer film 20, the materials forming the respective materials are mixed in the vicinity of the boundary between the thin film layer L1 and the thin film layer L2, and the interface is ambiguous. It is easy to become. As a result, the reflection characteristics are affected, and the reflectance of the optical element 50 may decrease. Therefore, in order to clarify the interface, a diffusion preventing film is further provided between the thin film layer L1 and the thin film layer L2 in forming the multilayer film 20. For example, B 4 C, C, MoC, or the like is used as the material. By clarifying the interface in this way, the reflection characteristics of the optical element 50 are improved.

本実施形態において、光学素子50は、多層膜20の最表層上にさらに保護層30を有する。この保護層30は、無機酸化物を含む材料で形成される。より具体的には、保護層30は、全体として無機酸化物で形成されており、この無機酸化物が、二酸化珪素、アルミナ、酸化クロム、二酸化三クロム及び三酸化クロムのうち少なくともいずれか1つを主成分として含み、酸化防止膜としての役割を果たす。これらの物質はいずれも化学的に安定した酸化物であるため、自身は極端紫外線下であっても酸化され難く、その下の多層膜20の酸化による劣化を阻止することができる。また、特に、これらの物質は、薄くても緻密な成膜が可能であるので、酸素や水を通し難く、酸化の内部への進行を阻止する役割を有する。また、膜厚を薄くできるので、保護層30の極端紫外線の吸収等に起因する光学素子50の反射特性の劣化を抑えることができる。特性を保つための1つの基準として、保護層30の膜厚を4nm以下とすれば光吸収による反射率の低下を十分に抑えられると考えられる。   In the present embodiment, the optical element 50 further includes a protective layer 30 on the outermost layer of the multilayer film 20. This protective layer 30 is formed of a material containing an inorganic oxide. More specifically, the protective layer 30 is formed of an inorganic oxide as a whole, and the inorganic oxide is at least one of silicon dioxide, alumina, chromium oxide, trichromium dioxide, and chromium trioxide. As a main component, it serves as an antioxidant film. Since these substances are both chemically stable oxides, they themselves are not easily oxidized even under extreme ultraviolet rays, and deterioration due to oxidation of the multilayer film 20 therebelow can be prevented. In particular, these substances can form a dense film even if they are thin, so that oxygen and water are difficult to pass through, and have a role of preventing oxidation from proceeding to the inside. Moreover, since the film thickness can be reduced, it is possible to suppress the deterioration of the reflection characteristics of the optical element 50 caused by absorption of extreme ultraviolet rays by the protective layer 30 or the like. As one standard for maintaining the characteristics, it is considered that if the film thickness of the protective layer 30 is 4 nm or less, a decrease in reflectance due to light absorption can be sufficiently suppressed.

また、光学素子50を形成する別の態様として、保護層30を形成すべき無機酸化物が、二酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、二酸化ニオブ、五酸化二ニオブ、二酸化モリブデン、二酸化ルテニウム、三酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム、三酸化二ロジウム及び二酸化ロジウムのうち少なくともいずれか1つを含むものであってもよく、この場合も同じく酸化防止膜としての役割を果たす。これらの物質はいずれも化学的に安定した酸化物であるため、自身は極端紫外線下であっても酸化され難く、その下の多層膜20の酸化による劣化を阻止することができる。また、上記酸化物は、酸化物であっても特に光吸収が少なく、光学素子50の表面を覆う酸化防止膜として優れている。特に、上述の酸化物を用いる場合においても、特性を保つための1つの基準として、保護層30の膜厚を4nm以下とすれば光吸収による反射率の低下はさらに確実に抑えられると考えられる。   Further, as another aspect of forming the optical element 50, the inorganic oxide to form the protective layer 30 is zirconium dioxide, niobium oxide, niobium dioxide, niobium pentoxide, molybdenum dioxide, ruthenium dioxide, ruthenium trioxide, quaternary. It may contain at least one of ruthenium oxide, dirhodium trioxide, and rhodium dioxide. In this case, it also serves as an antioxidant film. Since these substances are both chemically stable oxides, they themselves are not easily oxidized even under extreme ultraviolet rays, and deterioration due to oxidation of the multilayer film 20 therebelow can be prevented. In addition, even if the oxide is an oxide, light absorption is particularly small, and the oxide is excellent as an antioxidant film that covers the surface of the optical element 50. In particular, even when the above-described oxide is used, it is considered that the reduction in reflectance due to light absorption can be more reliably suppressed if the thickness of the protective layer 30 is 4 nm or less as one reference for maintaining the characteristics. .

図2及び図3は、保護層30を成膜する保護層作製工程の一態様を説明する図である。図2は、保護層作製工程のうち、多層膜20上に無機材料層41を形成する成膜工程を行うための成膜装置60の構造を概略的に説明する図である。尚、本実施形態においては、成膜方法の一態様としてマグネトロンスパッタ法を用いる。図3は、保護層作製工程のうち、無機材料層41を酸化させることで保護層30を完成する酸化工程を行うための酸化膜形成装置70の構造を概略的に説明する図である。これら2つの工程を経て光学素子50の表面に保護層30が作製される。工程を2段階にすることにより、まず、成膜工程において、無機酸化物を直接成膜するのではなく、酸化する前の金属等の原材料で成膜するので、より緻密な膜形成が可能となる。また、後段の酸化工程において、酸素ガス、オゾン又は酸素ラジカルに暴露させることで、酸化工程を低温下で行うことが可能となる。   2 and 3 are diagrams for explaining one mode of a protective layer manufacturing process for forming the protective layer 30. FIG. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the structure of a film forming apparatus 60 for performing a film forming process for forming the inorganic material layer 41 on the multilayer film 20 in the protective layer manufacturing process. In the present embodiment, magnetron sputtering is used as an aspect of the film forming method. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the structure of an oxide film forming apparatus 70 for performing an oxidation process for completing the protective layer 30 by oxidizing the inorganic material layer 41 in the protective layer manufacturing process. The protective layer 30 is produced on the surface of the optical element 50 through these two steps. By making the process into two stages, first, in the film forming process, the inorganic oxide is not formed directly, but the film is formed with raw materials such as metal before being oxidized, so that a denser film can be formed. Become. Further, in the subsequent oxidation step, the oxidation step can be performed at a low temperature by being exposed to oxygen gas, ozone, or oxygen radicals.

まず、本実施形態における成膜工程について説明する。図2に示した成膜装置60は、成膜室である真空チャンバ61と、ステージ62と、永久磁石64と、バッキングメタル65と、整合回路67と、高周波電源68と、スパッタガス導入口GIと、排気口GEとを備える。   First, the film forming process in this embodiment will be described. A film forming apparatus 60 shown in FIG. 2 includes a vacuum chamber 61 as a film forming chamber, a stage 62, a permanent magnet 64, a backing metal 65, a matching circuit 67, a high-frequency power source 68, and a sputtering gas inlet GI. And an exhaust port GE.

ステージ62は、真空チャンバ61上部に配置され、処理対象40(保護層30形成前の光学素子50)を支持するとともに正電圧が印加される陽極63となる。永久磁石64は、真空チャンバ61下部にステージ62と対向して配置され、スパッタの効率を上げるための磁界を形成する。バッキングメタル65は、永久磁石64上に設置され、保護層30の原材料であるターゲット69を支持するとともに負電圧が印加される陰極66となる。高周波電源68は、整合回路67を介してインピーダンス整合された高周波電力を供給する。スパッタガス導入口GIは、真空チャンバ61側壁に設置されスパッタガスを導入する。排気口GEも、スパッタガス導入口GIと同じく、真空チャンバ61側壁に設置され排気を行うための排気装置(不図示)に接続されている。   The stage 62 is disposed on the vacuum chamber 61 and serves as an anode 63 that supports the processing target 40 (the optical element 50 before the protective layer 30 is formed) and is applied with a positive voltage. The permanent magnet 64 is disposed below the vacuum chamber 61 so as to face the stage 62, and forms a magnetic field for increasing the sputtering efficiency. The backing metal 65 is installed on the permanent magnet 64 and serves as a cathode 66 that supports a target 69 that is a raw material of the protective layer 30 and to which a negative voltage is applied. The high frequency power supply 68 supplies high frequency power impedance-matched via the matching circuit 67. The sputtering gas inlet GI is installed on the side wall of the vacuum chamber 61 and introduces the sputtering gas. Similarly to the sputtering gas introduction port GI, the exhaust port GE is also connected to an exhaust device (not shown) that is installed on the side wall of the vacuum chamber 61 and exhausts air.

真空チャンバ61中のステージ62上に固定された処理対象40は、基板10上に多層膜20を積層した段階のものである。一方、ステージ62に対向して配置されたターゲット69は、保護層30を構成するための原材料となる金属等である。   The processing target 40 fixed on the stage 62 in the vacuum chamber 61 is a stage in which the multilayer film 20 is laminated on the substrate 10. On the other hand, the target 69 disposed facing the stage 62 is a metal or the like that is a raw material for forming the protective layer 30.

まず、前段階として、排気口GEに接続されている排気装置(不図示)を用いて真空チャンバ61内の排気が行われる。この際、真空チャンバ61内のステージ62上に処理対象40が設置される。次に、所定量のArガス等のスパッタガスをスパッタガス導入口GIより真空チャンバ61内に導入し、真空チャンバ61内のスパッタガスの圧力を所望の値にする。次に、高周波電源68からの電源出力を、整合回路67によってインピーダンス整合をとりつつ、バッキングメタル65を介してターゲット69へ印加することで、ターゲット69周辺にプラズマを発生させる。この際、永久磁石64によってプラズマが高密度化されており、効率よくスパッタが行われ、処理対象40上に保護層30の原材料となる無機材料層41が成膜される。   First, as a previous step, the vacuum chamber 61 is evacuated using an exhaust device (not shown) connected to the exhaust port GE. At this time, the processing target 40 is placed on the stage 62 in the vacuum chamber 61. Next, a predetermined amount of sputtering gas such as Ar gas is introduced into the vacuum chamber 61 from the sputtering gas inlet GI, and the pressure of the sputtering gas in the vacuum chamber 61 is set to a desired value. Next, the power output from the high-frequency power supply 68 is applied to the target 69 through the backing metal 65 while impedance matching is performed by the matching circuit 67, thereby generating plasma around the target 69. At this time, the density of the plasma is increased by the permanent magnet 64, and sputtering is performed efficiently, and an inorganic material layer 41 that is a raw material of the protective layer 30 is formed on the processing target 40.

次に、本実施形態における酸化工程について説明する。図3に示した酸化膜形成装置70は、真空チャンバ71と、ステージ72と、酸化ガス導入口RIと、排気口REと、酸化ガス供給装置73とを備える。   Next, the oxidation process in this embodiment will be described. The oxide film forming apparatus 70 shown in FIG. 3 includes a vacuum chamber 71, a stage 72, an oxidizing gas introduction port RI, an exhaust port RE, and an oxidizing gas supply device 73.

ステージ72は、真空チャンバ71上部(又は下部)に配置され、処理対象140(保護層30形成中の光学素子50)を支持する。酸化ガス導入口RIは、酸化ガスとなる酸素ガス等を供給する酸化ガス供給装置73に接続されており、酸化ガスを真空チャンバ71内に導入する。排気口REは、酸化ガス等の排気を行うための排気装置(不図示)に接続されている。真空チャンバ71中のステージ72上に固定された処理対象140は、基板10上に設けた多層膜20上に無機材料層41が成膜されたものである。   The stage 72 is disposed above (or below) the vacuum chamber 71 and supports the processing target 140 (the optical element 50 during the formation of the protective layer 30). The oxidizing gas inlet RI is connected to an oxidizing gas supply device 73 that supplies oxygen gas or the like serving as an oxidizing gas, and introduces the oxidizing gas into the vacuum chamber 71. The exhaust port RE is connected to an exhaust device (not shown) for exhausting oxidizing gas or the like. The processing target 140 fixed on the stage 72 in the vacuum chamber 71 is obtained by depositing the inorganic material layer 41 on the multilayer film 20 provided on the substrate 10.

まず、前段階として、排気口REに接続されている排気装置(不図示)を用いて真空チャンバ71内の真空排気が行われる。この際、真空チャンバ71内のステージ72上に処理対象140が設置される。次に、所定量の酸素ガスを酸化ガス導入口RIより真空チャンバ71内に導入し、真空チャンバ71内の酸素ガスの圧力を所望の値にする。これにより、無機材料層41を酸素ガスに暴露させ、無機材料層41を酸化した無機酸化物からなる保護層30が作製される。ここで、酸化ガスとして、酸素ガスの代わりにオゾン及び酸素ラジカルが用いられる場合、真空チャンバ71内に、酸素ガスに対して紫外線を照射してオゾンを生成する、又は、酸素ガスを高周波等によってプラズマ化するための活性化装置74をさらに設けることにより、オゾン又は酸素ラジカルを発生させる。あるいは、上記のような活性化装置74は真空チャンバ71内に設置する必要はなく、酸化ガス供給装置73内において紫外線を酸素ガスに照射する、又は、高周波等により酸素ガスをプラズマ化することにより、オゾン又は酸素ラジカルを発生させ、これを酸化ガス導入口RIを通じて真空チャンバ71内に送ることもできる。   First, as a previous step, the vacuum chamber 71 is evacuated using an exhaust device (not shown) connected to the exhaust port RE. At this time, the processing target 140 is placed on the stage 72 in the vacuum chamber 71. Next, a predetermined amount of oxygen gas is introduced into the vacuum chamber 71 from the oxidizing gas inlet RI, and the pressure of the oxygen gas in the vacuum chamber 71 is set to a desired value. Thereby, the protective layer 30 which consists of the inorganic oxide which exposed the inorganic material layer 41 to oxygen gas and oxidized the inorganic material layer 41 is produced. Here, when ozone and oxygen radicals are used as the oxidizing gas instead of oxygen gas, ozone is generated by irradiating the oxygen gas with ultraviolet rays in the vacuum chamber 71, or oxygen gas is generated by high frequency or the like. By further providing an activation device 74 for generating plasma, ozone or oxygen radicals are generated. Alternatively, the activation device 74 as described above does not need to be installed in the vacuum chamber 71, and the oxygen gas is irradiated into the oxygen gas in the oxidizing gas supply device 73, or the oxygen gas is turned into plasma by high frequency or the like. Further, ozone or oxygen radicals can be generated and sent into the vacuum chamber 71 through the oxidizing gas inlet RI.

尚、本実施形態とは別の酸化工程として、酸素イオンビームの照射により金属等の原材料を酸化させることもできる。この場合、酸素イオンビームの照射によって的確に無機材料層41の酸化が行われる。   Note that, as an oxidation process different from the present embodiment, a raw material such as a metal can be oxidized by irradiation with an oxygen ion beam. In this case, the inorganic material layer 41 is accurately oxidized by irradiation with an oxygen ion beam.

本実施形態において、上述の図2、図3によって示した2つの工程は、それぞれ別の装置によって行っているが、これらは、例えば、開閉式の隔壁を介して接続した一体の装置としてもかまわない。この場合、成膜工程で成膜した後、処理対象40を大気にさらすことなく真空チャンバ61から真空チャンバ71に移動させることができるので、保護層30の形成前に多層膜20が劣化することを防止できる。また、2つの工程において、当該スパッタ用のガスや酸化ガス等の雰囲気が当該光学素子及び真空チャンバ内の各装置に与える影響が少なければ、2つの工程を1つの装置内で行うことも可能である。この場合、例えば、真空チャンバ61と真空チャンバ71とは同一となり、図2、図3における各部は一つの装置に全て収められるものとなる。   In the present embodiment, the two steps shown in FIGS. 2 and 3 are performed by different devices. However, these steps may be performed as an integrated device connected via an openable / closable partition wall, for example. Absent. In this case, after forming the film in the film forming process, the processing object 40 can be moved from the vacuum chamber 61 to the vacuum chamber 71 without exposing to the atmosphere, and therefore the multilayer film 20 is deteriorated before the protective layer 30 is formed. Can be prevented. Further, in the two steps, if the atmosphere of the sputtering gas or oxidizing gas has little influence on each device in the optical element and the vacuum chamber, the two steps can be performed in one device. is there. In this case, for example, the vacuum chamber 61 and the vacuum chamber 71 are the same, and all the parts in FIGS. 2 and 3 are accommodated in one apparatus.

尚、本実施形態においては、成膜工程においてマグネトロンスパッタ法を用いたが、当該成膜工程において、表面粗さを悪化せず繊密な膜ができれば蒸着、他のスパッタ法など成膜手法を問わない。例えば、イオンビームスパッタ法により成膜を行うことも可能である。   In this embodiment, the magnetron sputtering method is used in the film forming step. However, in the film forming step, if a fine film can be formed without deteriorating the surface roughness, film forming techniques such as vapor deposition and other sputtering methods are used. It doesn't matter. For example, it is possible to form a film by ion beam sputtering.

また、表面粗さを悪化せず繊密な膜を形成するのを助けるため、保護層30と多層膜20の最表面層との間に別の材料を成膜してもよい。   Further, another material may be formed between the protective layer 30 and the outermost surface layer of the multilayer film 20 in order to help form a delicate film without deteriorating the surface roughness.

〔第2実施形態〕
本実施形態では、無機酸化物を成膜工程において用いる。第1実施形態の成膜工程において、無機酸化物を直接成膜するのではなく、酸化する前の金属等の原材料で成膜する、としたが、無機酸化物であっても、十分緻密な膜形成が可能であれば、成膜工程において無機酸化物を用いてもよい。
[Second Embodiment]
In this embodiment, an inorganic oxide is used in the film forming process. In the film forming process of the first embodiment, the inorganic oxide is not directly formed, but is formed using a raw material such as a metal before being oxidized. If film formation is possible, an inorganic oxide may be used in the film formation step.

本実施形態において用いる装置は、第1実施形態と同様であるから、図2をそのまま用いるものとし、説明を省略する。図2において、成膜材料であるターゲット69に用いる無機酸化物として、本実施形態では、特に、アルミナ、酸化クロム、二酸化三クロム、三酸化クロム、二酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、二酸化ニオブ、五酸化二ニオブ、二酸化モリブデン、二酸化ルテニウム、三酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム、三酸化二ロジウム及び二酸化ロジウムのうちのいずれかを用いる。これらを成膜工程によって成膜する。成膜後の無機材料層41の組成が化学的に安定した酸化物でなければ、さらに図3と同様の装置を用いて第1実施形態と同様の酸化工程を経ることによって保護層30の形成が行われる。   Since the apparatus used in this embodiment is the same as that in the first embodiment, it is assumed that FIG. In FIG. 2, as the inorganic oxide used for the target 69 which is a film forming material, in this embodiment, in particular, alumina, chromium oxide, trichromium dioxide, chromium trioxide, zirconium dioxide, niobium oxide, niobium dioxide, dioxide pentoxide. One of niobium, molybdenum dioxide, ruthenium dioxide, ruthenium trioxide, ruthenium tetroxide, rhodium trioxide and rhodium dioxide is used. These are formed by a film forming process. If the composition of the inorganic material layer 41 after film formation is not a chemically stable oxide, the protective layer 30 is formed by performing the same oxidation process as in the first embodiment using the same apparatus as in FIG. Is done.

これまで酸化物層成膜の方法として、例えば、(a)ターゲットとして無機物単体又は混合物を用い、スパッタガスに酸素ガス等を混入して成膜時に酸化物を合成する方法、(b)ターゲットとして酸化物そのものを用いる方法(c)ターゲットとして酸化物そのものを用い、スパッタガスに酸素ガスを混入して成膜する方法、等があるが、どの方法でも、成膜された酸化物層が不安定となる可能性がある。しかるに、本実施形態においては、成膜工程の後、必要に応じて、さらに酸化工程を含めることにより、成膜後は、酸化が十分でない場合であっても無機材料層41を、酸化工程により十分に酸化し、化学組成が確立し、安定した酸化物とすることができ、所望の保護層30を形成することができる。   Conventionally, as a method for forming an oxide layer, for example, (a) a method using an inorganic substance or a mixture as a target and mixing an oxygen gas or the like into a sputtering gas to synthesize oxide at the time of film formation, (b) a target Method of using oxide itself (c) There is a method of forming a film by using the oxide itself as a target and mixing oxygen gas into the sputtering gas. However, the oxide layer formed is unstable in any method. There is a possibility. However, in the present embodiment, after the film formation process, if necessary, an oxidation process is further included, so that after the film formation, the inorganic material layer 41 is formed by the oxidation process even if the oxidation is not sufficient. It can be oxidized sufficiently, the chemical composition can be established, and a stable oxide can be formed, and the desired protective layer 30 can be formed.

〔第3実施形態〕
図4は、第1又は第2実施形態に係る光学素子を光学部品として組み込んだ、第3実施形態に係る投影露光装置の構造を説明する図である。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a view for explaining the structure of a projection exposure apparatus according to the third embodiment in which the optical element according to the first or second embodiment is incorporated as an optical component.

この投影露光装置は、主に、極端紫外線光源S、コンデンサC、照明光学系IR〜IR、マスクMを支持するステージMST、投影光学系PR〜PR、感応基板(ウエハ)WAを支持するステージWST等により構成されている。 The projection exposure apparatus mainly includes an extreme ultraviolet light source S, a condenser C, illumination optical systems IR 1 to IR 4 , a stage MST that supports a mask M, projection optical systems PR 1 to PR 4 , and a sensitive substrate (wafer) WA. It is configured by a supporting stage WST or the like.

極端紫外線光源Sには、プラズマ励起用レーザ光を発生するレーザ光源Lと、ターゲット材料であるキセノン等のガスを筐体SC中に供給するチューブTとが付設されている。チューブTの先端から出射するキセノンにレーザ光源Lからのレーザ光を集光させることにより、その部分のターゲット材がプラズマ化して極端紫外線を発する。コンデンサCは、チューブTの先端で発生した極端紫外線を集光する。コンデンサCを経た極端紫外線は、収束されつつ筐体SC外に射出し、コリメータミラーCMに入射する。尚、以上のようなレーザプラズマ光源に代えて、放電プラズマ光源、SOR光源からの放射光等を使用することができる。   The extreme ultraviolet light source S is provided with a laser light source L that generates laser light for plasma excitation and a tube T that supplies a gas such as a target material such as xenon into the housing SC. By condensing the laser light from the laser light source L onto xenon emitted from the tip of the tube T, the target material in that portion is turned into plasma and emits extreme ultraviolet rays. The capacitor C collects extreme ultraviolet light generated at the tip of the tube T. The extreme ultraviolet rays that have passed through the capacitor C are converged and emitted to the outside of the housing SC and enter the collimator mirror CM. In place of the laser plasma light source as described above, emitted light from a discharge plasma light source, a SOR light source, or the like can be used.

照明系光学素子IR〜IRは、反射型のオプティカルインテグレ一夕IR、IR、コンデンサミラーIR等により構成されている。この照明系光学素子IR〜IRによって、マスクM上の所定領域を所望の波長の極端紫外線で均一に照明することができる。 The illumination system optical elements IR 1 to IR 4 are constituted by reflective optical integral IR 1 , IR 2 , condenser mirror IR 3, and the like. The illumination system optical elements IR 1 to IR 4 can uniformly illuminate a predetermined region on the mask M with extreme ultraviolet rays having a desired wavelength.

極端紫外線の波長域で完全に透明な物質は存在しないので、マスクMには透過型のマスクではなく反射型のマスクが使用される。   Since there is no completely transparent substance in the extreme ultraviolet wavelength region, a reflective mask is used as the mask M instead of a transmissive mask.

投影光学系PR〜PRは、通常複数の多層膜ミラー等により構成されている。マスクM上に形成された回路パターンは、このような投影光学系PR〜PRによってレジストが塗布されたウエハWA上に結像してこのレジストに転写される。尚、極端紫外線は大気に吸収されて減衰するが、装置全体を真空チャンバVCによって覆って、極端紫外線の光路を所定の真空度(例えば、1.3×10−3Pa以下)に維持することで、極端紫外線の減衰を低減している。 The projection optical systems PR 1 to PR 4 are usually composed of a plurality of multilayer mirrors and the like. The circuit pattern formed on the mask M forms an image on the wafer WA coated with the resist by such projection optical systems PR 1 to PR 4 and is transferred to the resist. Although extreme ultraviolet rays are absorbed and attenuated by the atmosphere, the entire apparatus is covered with a vacuum chamber VC, and the optical path of extreme ultraviolet rays is maintained at a predetermined degree of vacuum (for example, 1.3 × 10 −3 Pa or less). Therefore, the attenuation of extreme ultraviolet rays is reduced.

以上の投影露光装置において、コンデンサC、コリメータミラーCM、照明系光学素子IR〜IR、マスクM、若しくは投影光学系PR〜PRとして、第1又は第2実施形態に例示されている光学素子50を用いる。この際、光学素子50の光学面の形状は、凹面に限らず、平面、凸面、多面等組み込む場所によって適宜調整する。 In the above projection exposure apparatus, the condenser C, the collimator mirror CM, the illumination system optical elements IR 1 to IR 4 , the mask M, or the projection optical systems PR 1 to PR 4 are exemplified in the first or second embodiment. An optical element 50 is used. At this time, the shape of the optical surface of the optical element 50 is not limited to the concave surface, and is appropriately adjusted depending on the place of incorporation, such as a flat surface, a convex surface, or a multi-surface.

以上説明した投影露光装置では、高反射率で高精度に制御された光学素子が用いられているので、投影露光装置内の光学素子表面での酸化反応を抑制することができ、光学素子の反射特性が劣化するのを防ぎ、延いては投影露光装置の寿命を長くすることができる。   In the projection exposure apparatus described above, an optical element with high reflectivity and high precision is used, so that an oxidation reaction on the surface of the optical element in the projection exposure apparatus can be suppressed, and reflection of the optical element can be suppressed. It is possible to prevent the characteristics from deteriorating and thereby to prolong the life of the projection exposure apparatus.

第1実施形態に係る光学素子の構造の一態様を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the one aspect | mode of the structure of the optical element which concerns on 1st Embodiment. 保護層作製工程のうちの成膜工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the film-forming process of the protective layer preparation processes. 保護層作製工程のうちの酸化工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the oxidation process among protective layer preparation processes. 第1実施形態等に係る光学素子を光学部品として組み込んだ第3実施形態に係る投影露光装置の図である。It is a figure of the projection exposure apparatus which concerns on 3rd Embodiment incorporating the optical element which concerns on 1st Embodiment etc. as an optical component.

符号の説明Explanation of symbols

50…光学素子、 30…保護層、 20…多層膜、 10…基板、 L1、L2…薄膜層、 40、140…処理対象、 41…無機材料層、 60…成膜装置、 61、71…真空チャンバ、 62、72…ステージ、 64…永久磁石、 65…バッキングメタル、 67…整合回路、 68…高周波電源、 69…ターゲット、 GI…スパッタガス導入口、 GE、RE…排気口、 70…酸化膜形成装置、 73…酸化ガス供給装置、 74…活性化装置、 RI…酸化ガス導入口、 S…極端紫外線光源、 C…コンデンサ、 IR〜IR…照明光学系、 M…マスク、 MST、WST…ステージ、 PR〜PR…投影光学系、 WA…ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Optical element, 30 ... Protective layer, 20 ... Multilayer film, 10 ... Substrate, L1, L2 ... Thin film layer, 40, 140 ... Process object, 41 ... Inorganic material layer, 60 ... Film-forming apparatus, 61, 71 ... Vacuum Chamber, 62, 72 ... Stage, 64 ... Permanent magnet, 65 ... Backing metal, 67 ... Matching circuit, 68 ... High frequency power supply, 69 ... Target, GI ... Sputter gas introduction port, GE, RE ... Exhaust port, 70 ... Oxide film forming apparatus, 73 ... oxidizing gas supply device, 74 ... activation device, RI ... oxidizing gas inlet, S ... extreme ultraviolet light source, C ... capacitor, IR 1 ~IR 4 ... illumination optical system, M ... mask, MST, WST ... stage, PR 1 ~PR 4 ... projection optical system, WA ... wafer

Claims (10)

支持用の基板と、
前記基板上に支持されるとともに、極端紫外光を反射する多層膜と、
前記多層膜の最表層上に設けられ、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するための無機酸化物を含有する保護層とを備え、
前記無機酸化物は、アルミナ、酸化クロム、二酸化三クロム及び三酸化クロムからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする光学素子。
A supporting substrate;
A multilayer film supported on the substrate and reflecting extreme ultraviolet light;
Provided on the outermost layer of the multilayer film, and a protective layer containing an inorganic oxide for suppressing an oxidation reaction by an atmospheric gas,
The optical element, wherein the inorganic oxide is at least one selected from the group consisting of alumina, chromium oxide, trichromium dioxide, and chromium trioxide.
支持用の基板と、
前記基板上に支持されるとともに、極端紫外光を反射する多層膜と、
前記多層膜の最表層上に設けられ、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するための無機酸化物を含有する保護層とを備え、
前記無機酸化物は、二酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、二酸化ニオブ、五酸化二ニオブ、二酸化モリブデン、二酸化ルテニウム、三酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム、三酸化二ロジウム及び二酸化ロジウムからなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする光学素子。
A supporting substrate;
A multilayer film supported on the substrate and reflecting extreme ultraviolet light;
Provided on the outermost layer of the multilayer film, and a protective layer containing an inorganic oxide for suppressing an oxidation reaction by an atmospheric gas,
The inorganic oxide is at least one selected from the group consisting of zirconium dioxide, niobium oxide, niobium dioxide, niobium pentoxide, molybdenum dioxide, ruthenium dioxide, ruthenium trioxide, ruthenium tetroxide, rhodium trioxide and rhodium dioxide. An optical element characterized by the above.
前記多層膜は、極端紫外線領域における真空の屈折率に対する屈折率差が小さい物質からなる第1層と、屈折率差が大きい物質からなる第2層とを基板上に交互に積層してなることを特徴とする請求項1及び請求項2のいずれか一項記載の光学素子。   The multilayer film is formed by alternately laminating a first layer made of a material having a small refractive index difference with respect to a vacuum refractive index in an extreme ultraviolet region and a second layer made of a material having a large refractive index difference on a substrate. The optical element according to any one of claims 1 and 2. 屈折率が異なる物質を交互に積層することによって多層膜を作製する多層膜作製工程と、
前記多層膜上に、雰囲気ガスによる酸化反応を抑制するための無機酸化物を含有する保護層を作製する保護層作製工程と、
を有する光学素子の製造方法。
A multilayer film production process for producing a multilayer film by alternately laminating substances having different refractive indexes;
On the multilayer film, a protective layer production step of producing a protective layer containing an inorganic oxide for suppressing an oxidation reaction caused by an atmospheric gas;
The manufacturing method of the optical element which has these.
前記保護層作製工程は、
前記保護層を構成する原材料となる無機材料層を前記多層膜上に成膜する成膜工程と、
前記原材料を酸化して無機酸化物とすることにより、前記無機材料層の少なくとも表面部分に前記保護層を作製する酸化工程と、
を含む請求項4記載の光学素子の製造方法。
The protective layer manufacturing step includes
A film forming step of forming an inorganic material layer as a raw material constituting the protective layer on the multilayer film;
Oxidizing the raw material into an inorganic oxide to produce the protective layer on at least the surface portion of the inorganic material layer; and
The manufacturing method of the optical element of Claim 4 containing this.
前記保護層作製工程は、
無機酸化物からなる無機材料層を前記多層膜上に成膜する成膜工程と、
前記無機酸化物をさらに酸化することにより、前記無機材料層の少なくとも表面部分に前記保護層を作製する酸化工程と、
を含む請求項4記載の光学素子の製造方法。
The protective layer manufacturing step includes
A film forming step of forming an inorganic material layer made of an inorganic oxide on the multilayer film;
An oxidation step of producing the protective layer on at least a surface portion of the inorganic material layer by further oxidizing the inorganic oxide;
The manufacturing method of the optical element of Claim 4 containing this.
前記酸化工程において、前記基板を所定温度以下の低温に保ちつつ、前記無機材料層に対して酸素を含む雰囲気及びビームのいずれかを当てることを特徴とする請求項5及び請求項6のいずれか記載の光学素子の製造方法。   Either of the atmosphere and the beam containing oxygen are applied to the inorganic material layer while the substrate is kept at a low temperature equal to or lower than a predetermined temperature in the oxidation step. The manufacturing method of the optical element of description. 前記酸化工程において、酸素、オゾン及び酸素ラジカルのいずれかの暴露により前記無機材料層を酸化させることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項記載の光学素子の製造方法。   8. The method of manufacturing an optical element according to claim 5, wherein, in the oxidation step, the inorganic material layer is oxidized by exposure to any one of oxygen, ozone, and oxygen radicals. 9. 前記オゾン及び酸素ラジカルは、酸素雰囲気下での紫外線照射及びプラズマ形成のいずれかにより発生することを特徴とする請求項8記載の光学素子の製造方法。   9. The method of manufacturing an optical element according to claim 8, wherein the ozone and oxygen radical are generated by either ultraviolet irradiation or plasma formation in an oxygen atmosphere. 極端紫外光を発生させる光源と、
前記光源からの極端紫外光を転写用のマスクに導く照明光学系と、
前記マスクのパターン像を感応基板上に形成する投影光学系とを備え、
前記マスク、前記照明光学系及び前記投影光学系のうち少なくともいずれか1つが請求項1から請求項3のいずれか一項記載の光学素子を含むことを特徴とする投影露光装置。
A light source that generates extreme ultraviolet light;
An illumination optical system that guides extreme ultraviolet light from the light source to a transfer mask;
A projection optical system that forms a pattern image of the mask on a sensitive substrate;
A projection exposure apparatus, wherein at least one of the mask, the illumination optical system, and the projection optical system includes the optical element according to any one of claims 1 to 3.
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