JP2006179630A

JP2006179630A - 多層膜反射鏡及びｅｕｖ露光装置

Info

Publication number: JP2006179630A
Application number: JP2004370396A
Authority: JP
Inventors: Takeharu Komiya; 毅治小宮
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-07-06

Abstract

【課題】基板反射面を再研磨加工することなく多層膜の除去が可能となり、なおかつ、多層膜部分の表面粗さが小さく、結像性能に問題を生じない多層膜反射鏡を提供する。
【解決手段】石英を素材とする基板１の上に膜厚２０nmの銅の下地膜２が形成され、さらにその上に周期長７nm、周期数５０層対のMo（モリブデン）／Si（シリコン）多層反射膜３が形成される。このとき下地膜部分の粗さ（界面粗さ）はおよそ0.5nm（ＲＭＳ）以下であり多層反射膜３の表面に粗さが反映されて散乱損失の原因となることはない。また、多層反射膜３の除去は、反射鏡を硝酸などの溶媒に浸漬することで行なわれる。溶媒への浸漬により、下地膜２は主に膜の断面部分が露出している反射面外周部分などから溶解が進行し、最終的には多層反射膜３が剥離する。このため基板１には研磨などによる反射面形状の変化が生じることがなく速やかに新たな多層膜の形成が可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＥＵＶ露光装置（極端紫外線露光装置とも呼ばれ、本明細書、及び特許請求の範囲においては、波長が１５０ｎｍ以下の紫外線を用いた露光装置をいう）に使用するのに好適な多層膜反射鏡、及びこの多層膜反射鏡を有するＥＵＶ露光装置に関するものである。

近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＥＵＶ光を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている（例えば、D.Tichenor, et al, SPIE 2437 (1995) 292：非特許文献１参照）。この技術は、最近ではＥＵＶ（Extreme UltraViolet）リソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍ程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。

ＥＵＶ光の波長領域での物質の複素屈折率ｎは、ｎ＝１−δ−ｉｋ（ｉは複素記号）で表わされる。この屈折率の虚部ｋは極短紫外線の吸収を表す。δは１に比べて非常に小さいため、この領域での屈折率の実部は１に非常に近い。又、ｋは大きな値であり、吸収が非常に大きい。したがって従来のレンズのような透過屈折型の光学素子を使用できず、反射を利用した光学系が使用される。

ＥＵＶ露光装置の概要を図２に示す。ＥＵＶ光源３１から放出されたＥＵＶ光３２は、照明光学系３３に入射し、コリメータミラーとして作用する凹面ミラー３４を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー３５ａおよび３５ｂからなるオプティカルインテグレータ３５に入射する。一対のフライアイミラー３５ａおよび３５ｂとして、たとえば特開平１１−３１２６３８号公報（特許文献１）に開示されたフライアイミラーを用いることができる。なお、フライアイミラーのさらに詳細な構成および作用については、特許文献１に詳しく説明されており、かつ、本発明と直接の関係がないので、その説明を省略する。

こうして、第２フライアイミラー３５ｂの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ３５の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は、平面ミラー３６により偏向された後、マスクＭ上に細長い円弧状の照明領域を形成する（円弧状の照明領域を形成するための開口板は図示を省略している）。照明されたマスクＭのパターンからの光は、複数のミラー（図２では例示的に６つのミラーＭ１〜Ｍ６）からなる投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷ上にマスクパターンの像を形成する。

なお、このようなミラーを使用した光学系では、投影露光に近軸光線を使用することができないので、全体の収差を一様として補正するために、リング状の投影露光フィールドを有している。このような、リング状の投影露光フィールドでは、３０ｍｍ角程度のチップを一括で露光することはできないので、マスクとウエハを同期スキャンさせて露光を行うようにされている。

このようなＥＵＶ露光装置に使用される反射鏡としては、基板の上に多層膜を形成し、界面での微弱な反射光を位相を合わせて多数重畳させて高い反射率を得る多層膜反射鏡が一般的に使用されている。

１３．４ｎｍ付近の波長域では、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると垂直入射で６７．５％の反射率を得ることができ、波長１１．３ｎｍ付近の波長域では、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜を用いると垂直入射で７０．２％の反射率を得ることができる（例えば、C. Montcalm、「Proceedings of SPIE」、1998年、第3331巻、p.42 ：非特許文献２参照）。

特開平１１−３１２６３８号公報 D.Tichenor, et al, SPIE 2437 (1995) 292 C. Montcalm、「Proceedings of SPIE」、1998年、第3331巻、p.42

このような多層膜による干渉効果を利用した多層膜反射鏡では、結像性能を満足するために高い形状精度と表面の平滑性が要求される。一方、これら多層膜反射鏡は、光源に用いられるプラズマの飛来による衝撃や浮遊する有機物、残留する酸素による化学的な汚染が生じやすい環境下で使用されることから、使用が長期間にわたる場合には、初期の光学性能を維持することが困難な場合がある。

このような現象を回避するため、従来技術では劣化した反射鏡を廃棄し、同形状の反射鏡を新たに製造して交換することにより光学性能を維持するか、或いは劣化した反射鏡の反射面部分を再研磨加工することで多層膜を除去し、新たに反射面形状を造り込んで、新たな多層膜を形成することにより、光学性能の低下を防止してきた。

しかしながら、ＥＵＶ露光装置では、従来のエキシマ・レーザーを光源とする露光装置の光学素子に比して概ね一桁以上高い形状精度が求められることから、反射鏡基板の製造や再加工は難易度が高く、時間がかると共に、コストも高くなると言う問題があった。

この問題を回避するために、多層膜と反射鏡基板の間に銀の下地膜を設け、銀を溶解させることにより、多層膜を剥離し、反射鏡基板を加工することなく、その上に新たに多層膜を形成することも提唱されていた。しかしながら、銀の下地膜を持つ多層反射膜では、下地膜の表面粗さが上部の多層膜部分にも反映されることから、主に散乱損失による光学性能が低下するという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、基板反射面を再研磨加工することなく多層膜の除去が可能となり、なおかつ、多層膜部分の表面粗さが小さく、結像性能に問題を生じない多層膜反射鏡、及びこの多層膜反射鏡を使用したＥＵＶ露光装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、基板の上に多層膜を成膜した多層膜反射鏡であって、前記基板と前記多層膜の間に、銅、クロム、又はこれらの合金からなる金属層が設けられていることを特徴とする多層膜反射鏡（請求項１）である。

本手段においては、長期間の使用により光学性能の低下した反射鏡を、溶媒に浸漬して金属層を溶解することで、研磨工程を経ることなく多層膜部分を基板から剥離・除去することができ、製造工程の大幅な簡略化が可能となる。しかも、酸を使用して金属層を溶解することができるので、通常ガラスや石英からなる基板の表面が浸食されることがない。

又、金属として、銅、クロム、又はこれらの合金を使用しているので、金属層の表面粗さが小さく、従って多層膜の表面粗さも小さくすることができて、結像性能に問題を生じることがない。銅合金としては銅ーアルミニウム合金、クロム合金としてはクロムーニッケル合金等が使用できる。

前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記金属層の表面粗さが、ＲＭＳ換算で１ｎｍ以下であることを特徴とするもの（請求項２）である。

本手段においては、前記金属層の表面粗さは、多層膜に反映されない程度の充分な平滑性を有する。これにより、多層膜表面の粗さを本来の緻密さに維持することができ、散乱損失の増加に伴う結像性能の低下を防止することができる。、
前記課題を解決するための第３の手段は、前記第１の手段又は第２の手段である多層膜反射鏡を有することを特徴とするＥＵＶ露光装置（請求項３）である。

本手段においては、反射鏡の補修を容易に行うことができるので、ランニングコストが安いものとすることができ、かつ、多層膜反射鏡の反射面を十分に平滑にすることができるので、結像性能を良好に保つことができる。

本発明によれば、基板反射面を再研磨加工することなく多層膜の除去が可能となり、なおかつ多層膜部分の表面粗さが小さく、結像性能に問題を生じない多層膜反射鏡、及びこの多層膜反射鏡を使用したＥＵＶ露光装置提供することができる。

以下、本発明の実施形態の例を図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態である多層膜反射鏡の概要を示す図である。実際の反射鏡は凹面鏡又は凸面鏡であるが、図１においては、簡単化のために平面鏡として描いている。

石英を素材とする基板１の上に膜厚２０nmの銅の下地膜２が形成され、さらにその上に周期長７nm、周期数５０層対のMo（モリブデン）／Si（シリコン）多層反射膜３が形成される。このとき下地膜部分の粗さ（界面粗さ）はおよそ0.5nm（ＲＭＳ）以下であり多層反射膜３の表面に粗さが反映されて散乱損失の原因となることはない。

また、多層膜反射膜３の除去は、反射鏡を硝酸などの溶媒に浸漬することで行なわれる。溶媒への浸漬により、下地膜２は主に膜の断面部分が露出している反射面外周部分などから溶解が進行し、最終的には多層反射膜３が剥離する。このため基板１には研磨などによる反射面形状の変化が生じることがなく速やかに新たな多層膜の形成が可能になる。

本発明の実施の形態の１例であるＥＵＶ露光装置の構成は、図２に示したＥＵＶ露光装置の構成と基本的に代わるところが無く、ミラーのうち少なくとも１枚（特に熱変形が露光転写精度に大きく影響するＭ１〜Ｍ６ミラー）が本発明の多層膜反射鏡である点が異なっているだけであるので、説明を省略する。

本発明の実施の形態である多層膜反射鏡の構成を示す概略図である。ＥＵＶ露光装置の概要を示す図である。

符号の説明

１…基板、２…下地膜、３…多層反射膜

Claims

基板の上に多層膜を成膜した多層膜反射鏡であって、前記基板と前記多層膜の間に、銅、クロム、又はこれらの合金からなる金属層が設けられていることを特徴とする多層膜反射鏡。
前記金属層の表面粗さが、ＲＭＳ換算で１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の多層膜反射鏡。
請求項１又は請求項２に記載の多層膜反射鏡を有することを特徴とするＥＵＶ露光装置。