JP2007198784A - 多層膜反射鏡、多層膜反射鏡の製造方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高精度な面形状を有する多層膜反射鏡を提供する。
【解決手段】 基板表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜することにより形成される第１の多層膜６と、前記第１の多層膜６の表面に形成されたＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層８と、前記中間層８の表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜することにより形成される第２の多層膜１０とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、基板表面に多層膜を形成した多層膜反射鏡、多層膜反射鏡の製造方法及び該多層膜反射鏡を備える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の進展に伴い、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（例えば１１〜１４ｎｍ程度）の極端紫外線を使用した投影露光装置が開発されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１４８９３号公報

上述の極端紫外線を使用した投影露光装置（ＥＵＶ露光装置）においては、極端紫外線が透過する物質が存在しないため、光学系は反射鏡によって構成される必要があるが、この波長域では物質の屈折率が１に近いため、従来のように透過屈折型の光学素子が使用できず、反射型の光学素子が使用される。反射型の光学素子には、高い反射率を達成するために、使用される波長域において屈折率の高い物質であるシリコン（Ｓｉ）を含む層と、屈折率の低い物質であるモリブデン（Ｍｏ）を含む層をガラス基板上に交互に周期的に積層させた多層膜が形成されている。

また、極端紫外線用の光学素子には、反射率以外にも波面の精度が要求されるため、ガラス基板上に多層膜を形成した後に波面を計測し、波面修正が必要な場合には、形成した多層膜を剥離しガラス基板を部分的に研磨する等により波面の修正を行っている。

ここで、波面修正を行うための多層膜の除去には、薬液による溶解・剥離や、物理的にこすり剥がす手法が用いられている。しかしながら、薬液による溶解では、不完全溶解による膜残渣や薬液（例えば硝酸）によりガラス基板の表面が荒れるという問題がある。即ち、極端紫外線用のガラス基板には、ＡｌやＭｇなどの元素が含まれており、これらは硝酸などの薬液に浸漬すると溶け出すため、薬液によりガラス基板の表面荒れが生じる。また、こすり剥がす手法では、ガラス基板を傷付ける可能性が高く、高精度な面形状を形成することが難しいという問題がある。

この発明の課題は、高精度な面形状を有する多層膜反射鏡、多層膜反射鏡の製造方法及び該多層膜反射鏡を備えた露光装置を提供することである。

この発明の多層膜反射鏡（２）は、基板表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜することにより形成される第１の多層膜（６）と、前記第１の多層膜の表面に形成されたＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層（８）と、前記中間層の表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜することにより形成される第２の多層膜（１０）とを備えることを特徴とする。

また、この発明の多層膜反射鏡の製造方法は、基板表面にＳｉまたはＳｉＯ_２を含む基板保護層（１８）を形成する基板保護層形成工程（Ｓ２０）と、前記基板保護層（１８）上に、Ｍｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜した構造を有する多層膜（１６）を形成する多層膜形成工程（Ｓ２１）と、前記多層膜形成工程において多層膜が形成された状態で波面を計測する波面計測工程（Ｓ２２）と、前記波面計測工程における計測結果に基づいて、前記多層膜（１６）を除去する多層膜除去工程（Ｓ２４）と、前記基板保護層（１８）の範囲内において該基板保護層（１８）を除去することにより波面修正加工を行う波面修正加工工程（Ｓ２５）と、波面修正が施された前記基板保護層（１８）上に再度多層膜（１６）を形成する多層膜再形成工程（Ｓ２１）とを含むことを特徴とする。

また、この発明の多層膜反射鏡の製造方法は、基板表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜した構造を有する第１の多層膜（６）を形成する第１の多層膜形成工程（Ｓ１０）と、前記第１の多層膜（６）の表面に、ＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層（８）を形成する中間層形成工程（Ｓ１１）と、前記中間層（８）が形成された状態で波面を計測する波面計測工程（Ｓ１２）と、前記波面計測工程における計測結果に基づいて、前記中間層（８）の範囲内において該中間層（８）を除去することにより波面修正加工を行う波面修正加工工程（Ｓ１４）と、前記中間層（８）上にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜した構造を有する第２の多層膜（１０）を形成する第２の多層膜形成工程（Ｓ１５）とを含むことを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、この発明の多層膜反射鏡（２）またはこの発明の多層膜反射鏡の製造方法により製造された多層膜反射鏡（１２）を光学系（３０６〜３０９）の少なくとも一部に備えることを特徴とする。

この発明の多層膜反射鏡によれば、第１の多層膜の上に中間層が形成され、該中間層の上に第２の多層膜が形成されているため、中間層の範囲内において中間層を除去することにより波面修正加工を行うことができる。したがって、波面修正の際に基板上に形成された多層膜を除去する必要がないことから基板の表面荒れ等を防止して高精度な面形状を有する多層膜反射鏡を提供することができる。

また、この発明の多層膜反射鏡の製造方法によれば、基板表面に基板保護層を形成し、波面修正が必要な場合には、多層膜を除去した後、基板保護層の範囲内において該基板保護層を除去することにより波面修正加工を行っている。したがって、多層膜を除去するために用いられる薬剤により基板表面が荒れることを防止すると共に、基板保護層を加工することによって高精度な面形状を有する多層膜反射鏡を製造することができる。

また、この発明の多層膜反射鏡の製造方法によれば、基板表面に第１の多層膜を形成し、第１の多層膜上に中間層を形成して波面測定を行い、中間層の範囲内において該中間層を除去して波面修正加工を行った後、中間層の上に第２の多層膜を形成している。したがって、中間層を加工することによって高精度な面形状を有する多層膜反射鏡を製造することができると共に、多層膜の除去工程を省略することによって多層膜反射鏡の製造工程を簡略化することができる。

また、この発明の露光装置によれば、光学系の少なくとも一部に高精度な面形状を有する多層膜反射鏡を備えているため、良好な露光を行うことができる。

図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡について説明する。多層膜反射鏡は、例えば極端紫外光（ＥＵＶ光）を露光光とするＥＵＶ露光装置等に用いられる。図１は、第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡２の断面図である。図１に示すように、多層膜反射鏡２は、高精度な形状に研磨された低熱膨張のガラス基板４の表面にＭｏを含む層（以下、Ｍｏ層という。）とＳｉを含む層（以下、Ｓｉ層という）を交互に周期的に成膜することにより形成される第１の多層膜６、第１の多層膜６の表面に形成されたＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層８、中間層８の上にＭｏ層とＳｉ層を交互に周期的に成膜することにより形成される第２の多層膜１０を備えている。

次に、図２のフローチャートを参照して、第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡２の製造方法について説明する。

まず、高精度に研磨された低熱膨張のガラス基板４上にＭｏ層とＳｉ層とを交互に周期的に成膜することにより形成される第１の多層膜６を形成する（ステップＳ１０、第１の多層膜形成工程）。即ち、ガラス基板４の表面に２５層対のＭｏ／Ｓｉ層からなる第１の多層膜６を形成する。

次に、ステップＳ１０において形成された第１の多層膜６の表面に、ＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層８を形成する（ステップＳ１１、中間層形成工程）。即ち、第１の多層膜６の表面に、２ｎｍ以上の厚さを有するＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層８を形成する。なお、この実施の形態においては、５ｎｍの厚さを有する中間層８を形成するものとする。

次に、ステップＳ１１において中間層８が形成された状態で波面を計測する（ステップＳ１２、波面計測工程）。例えば、５００ｎｍの光を用いて波面を計測する。そして、波面計測の結果に基づいて、波面修正が必要か否かが判断される（ステップＳ１３）。

ステップＳ１３において、波面修正が必要であると判断された場合には、波面修正加工を行う（ステップＳ１４、波面修正加工工程）。即ち、波面修正が必要であると判断された場合には、波面の精度が不十分であるため、ステップＳ１１において形成された中間層８の範囲内（＜５ｎｍの範囲内）において中間層８を部分的に除去することにより波面修正加工が行われる。そして、波面修正加工が行われた後、ステップＳ１２に戻り、再度波面計測が行われ、再びステップＳ１３により、波面修正を行う必要が有るか否かが判断される。

一方、ステップＳ１３において、波面修正が不要であると判断された場合には、中間層８上に第２の多層膜を形成する（ステップＳ１５、第２の多層膜形成工程）。即ち、中間層８上にＭｏ層とＳｉ層を交互に周期的に成膜することにより２５層対のＭｏ／Ｓｉ層からなる第２の多層膜１０を形成する。

第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡及びその製造方法によれば、中間層の範囲内において該中間層を部分的に除去することにより波面修正加工を行っているため、波面修正を行うために多層膜を除去する必要が無く、ガラス基板の表面荒れ等を防止することができる。また、波面修正を行うために多層膜を除去する必要が無いため、多層膜反射鏡の製造工程を簡略化することができる。

なお、上述の実施の形態にかかる多層膜反射鏡及びその製造方法においては、第１の多層膜の上に中間層を形成し、該中間層の上に第２の多層膜を形成しているが、複数の中間層を形成するようにしてもよい。即ち、第１の多層膜、中間層、第２の多層膜、中間層、第３の多層膜、中間層、第４の多層膜、中間層、・・・というように、複数の中間層を形成するようにしてもよい。また、この場合には、中間層を形成する毎に波面修正加工を行う。

また、上述の実施の形態にかかる多層膜反射鏡及びその製造方法において、多層膜を構成するＭｏ層とＳｉ層の界面毎に拡散防止層を形成するようにしてもよい。拡散防止層の材料としては、例えばＢ_４ＣやＣ、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＣ、ＭｏＯ_２等が用いられる。

また、上述の実施の形態にかかる多層膜反射鏡及びその製造方法において、多層膜の最上層にＲｕなどの保護層を形成するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態にかかる多層膜反射鏡及びその製造方法において、中間層の材料として、波面修正の加工性に優れたＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ等の貴金属やその化合物、酸化物、炭化物等を用いてもよい。

次に、図面を参照してこの発明の第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法について説明する。

まず、図３のフローチャートに示すように、高精度に研磨された低熱膨張のガラス基板上にＳｉまたはＳｉＯ_２を含む基板保護層を形成する（ステップＳ２０、基板保護層形成工程）。即ち、ガラス基板１４の表面に、２ｎｍ以上の厚さを有するＳｉまたはＳｉＯ_２を含む基板保護層１８を形成する（図４参照）。なお、この実施の形態においては、５ｎｍの厚さを有する基板保護層１８を形成するものとする。

次に、ステップＳ２０において形成された基板保護層１８の上にＭｏ層とＳｉ層とを交互に周期的に成膜することにより形成される多層膜１６を形成する（ステップＳ２１、多層膜形成工程）。即ち、基板保護層１８の上に５０層対のＭｏ／Ｓｉ層からなる多層膜１６を形成する。

次に、ステップ２１において多層膜１６が形成された状態で波面を計測する（ステップＳ２２、波面計測工程）。例えば、５００ｎｍの光を用いて波面を計測する。そして、波面計測の結果に基づいて、波面修正が必要か否かが判断される（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３において、波面修正が必要であると判断された場合には、形成された多層膜１６を除去する（ステップＳ２４、多層膜除去工程）。即ち、波面修正が必要であると判断された場合、波面の精度が不十分であるため、後述する波面修正加工を行うべく、薬剤等を用いて多層膜１６を除去する。

次に、多層膜１６が除去された状態で波面修正加工を行う（ステップＳ２５、波面修正加工工程）。即ち、ステップＳ２０において形成された基板保護層１８の範囲内（＜５ｎｍの範囲内）において基板保護層１８を部分的に除去することにより波面修正加工が行われる。そして、波面修正加工が行われた後、ステップＳ２１に戻り、波面修正加工が施された基板保護層１８の上に再度、多層膜１６を形成し（多層膜再形成工程）、ステップＳ２２以降の工程を行う。

一方、ステップＳ２３において、波面修正が不要であると判断された場合には、必要な波面の精度を有する多層膜反射鏡１２が製造されたことになるため、多層膜反射鏡１２の製造工程を終了する。

第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法によれば、ガラス基板の表面に基板保護層を形成しているため、波面修正を行うために多層膜を除去すべくガラス基板を薬剤に浸漬した場合であっても、ガラス基板の表面が荒れることを防止することができる。即ち、基板保護層を形成することにより、ガラス基板を薬剤に浸漬する前と浸漬した後とで、ガラス基板の表面粗さを同一に保つことができる。

なお、上述の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法において、多層膜を構成するＭｏ層とＳｉ層の界面毎に拡散防止層を形成するようにしてもよい。拡散防止層の材料としては、例えばＢ_４ＣやＣ、ＭｏＳｉ_２、ＭｏＣ、ＭｏＯ_２等が用いられる。

また、上述の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法において、多層膜の最上層にＲｕなどの保護層を形成するようにしてもよい。

次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置について説明する。図５は、第３の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置（縮小投影露光装置）の概略構成を示す図である。図５に示すＥＵＶ露光装置においては、光路上はすべて真空（例えば、１×１０^−３Ｐａ以下）に保たれている。ＥＵＶ露光装置は、光源を含む照明光学系ＩＬを備えている。照明光学系ＩＬから射出されたＥＵＶ光（一般的には波長５〜２０ｎｍを指し、具体的には波長１３．５ｎｍ、１１ｎｍが用いられる。）は、折り返しミラー３０１により反射され、パターンが形成されているレチクル３０２上を照射する。

レチクル３０２は、反射型のレチクルであり、レチクルステージ３０３に固定されたチャック３０３ａに保持されている。レチクルステージ３０３は、走査方向に１００ｎｍ以上移動可能に構成されており、走査方向と直行する方向及び光軸方向に微小移動可能に構成されている。レチクルステージ３０３の走査方向及び走査方向に直交する方向の位置は図示しないレーザ干渉計により高精度に制御され、光軸方向の位置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により制御されている。

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））が成膜されており、この多層膜の上の吸収層（例えば、ニッケル（Ｎｉ）やアルミニウム（Ａｌ））によりパターニングされている。レチクル３０２により反射されたＥＵＶ光は、光学鏡筒３１４内に入射する。

光学鏡筒３１４内には、複数（この実施の形態においては４つ）のミラー３０６、３０７、３０８、３０９が設置されている。これらのミラー３０６〜３０９の少なくとも１つは、第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡または第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法により製造された多層膜反射鏡により構成されている。なお、この実施の形態においては、投影光学系として４つのミラーを備えているが、６つまたは８つのミラーを備えるようにしてもよい。この場合には、開口数（ＮＡ）をより大きくすることができる。

光学鏡筒３１４内に入射したＥＵＶ光は、ミラー３０６により反射された後、ミラー３０７、ミラー３０８、ミラー３０９により順次反射され、光学鏡筒３１４内から射出して、ウエハ３１０に入射する。なお、ミラー３０６〜３０９等により構成される投影光学系の縮小倍率は、例えば１／４または１／５である。また、光学鏡筒３１４の近傍には、ウエハ３１０のアライメントを行うオフアクシス顕微鏡３１５が設置されている。

ウエハ３１０は、ウエハステージ３１１に固定されたチャック３１１ａ上に保持されている。ウエハステージ３１１は、光軸と直交する面内に設置されており、光軸と直交する面内に例えば３００〜４００ｎｍ移動可能に構成されている。また、ウエハステージ３１１は、光軸方向にも微小移動可能に構成されている。ウエハステージ３１１の光軸方向の位置は、ウエハオートフォーカス送光系３１２とウエハオートフォーカス受光系３１３からなるウエハオートフォーカスセンサにより制御されている。ウエハステージ３１１の光軸と直交する面内における位置は、図示しないレーザ干渉計により高精度に制御されている。

露光時には、レチクルステージ３０３とウエハステージ３１１は、投影光学系の縮小倍率と同一の速度比、例えば、（レチクルステージ３０３の移動速度）：（ウエハステージ３１１の移動速度）＝４：１または５：１で同期走査する。

この第３の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置によれば、投影光学系を構成するミラーの少なくとも１つが第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡または第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法により製造された多層膜反射鏡により構成されているため、高精度な面形状を有する光学系により良好な露光を行うことができる。

なお、第３の実施の形態においては、ミラー３０６〜３０９の少なくとも１つが第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡または第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法により製造された多層膜反射鏡により構成されているが、照明光学系ＩＬに含まれるミラー、折り返しミラー３０１、レチクル３０２等が第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡または第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法により製造された多層膜反射鏡により構成されるようにしてもよい。

第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の断面図である。 第１の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法について説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法について説明するためのフローチャートである。 第２の実施の形態にかかる多層膜反射鏡の製造方法により製造される多層膜反射鏡の断面図である。 第３の実施の形態にかかるＥＵＶ露光装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

２、１２・・・多層膜反射鏡、４、１４・・・ガラス基板、６・・・第１の多層膜、８・・・中間層、１０・・・第２の多層膜、１６・・・多層膜、１８・・・基板保護層、ＩＬ・・・照明光学系、３０２・・・レチクル、３０３・・・レチクルステージ、３０６〜３０９・・・ミラー、３１０・・・ウエハ、３１１・・・ウエハステージ。

Claims (6)

1. 基板表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜することにより形成される第１の多層膜と、
   前記第１の多層膜の表面に形成されたＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層と、
   前記中間層の表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜することにより形成される第２の多層膜と、
   を備えることを特徴とする多層膜反射鏡。
2. 前記中間層は、２ｎｍ以上の厚さを有することを特徴とする請求項１記載の多層膜反射鏡。
3. 基板表面にＳｉまたはＳｉＯ_２を含む基板保護層を形成する基板保護層形成工程と、
   前記基板保護層上に、Ｍｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜した構造を有する多層膜を形成する多層膜形成工程と、
   前記多層膜形成工程において多層膜が形成された状態で波面を計測する波面計測工程と、
   前記波面計測工程における計測結果に基づいて、前記多層膜を除去する多層膜除去工程と、
   前記基板保護層の範囲内において該基板保護層を除去することにより波面修正加工を行う波面修正加工工程と、
   波面修正が施された前記基板保護層上に再度多層膜を形成する多層膜再形成工程と、
   を含むことを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
4. 基板表面にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜した構造を有する第１の多層膜を形成する第１の多層膜形成工程と、
   前記第１の多層膜の表面に、ＳｉまたはＳｉＯ_２を含む中間層を形成する中間層形成工程と、
   前記中間層が形成された状態で波面を計測する波面計測工程と、
   前記波面計測工程における計測結果に基づいて、前記中間層の範囲内において該中間層を除去することにより波面修正加工を行う波面修正加工工程と、
   前記中間層上にＭｏを含む層とＳｉを含む層を交互に周期的に成膜した構造を有する第２の多層膜を形成する第２の多層膜形成工程と、
   を含むことを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
5. 前記基板保護層形成工程または前記中間層形成工程において、２ｎｍ以上の厚さを有するＳｉまたはＳｉＯ_２を含む層を形成することを特徴とする請求項３または請求項４記載の多層膜反射鏡の製造方法。
6. 請求項１または請求項２記載の多層膜反射鏡、または請求項３乃至請求項５の何れか一項に記載の多層膜反射鏡の製造方法により製造された多層膜反射鏡を光学系の少なくとも一部に備えることを特徴とする露光装置。

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