JP2007329368A - 多層膜ミラー、評価方法、露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】応力緩和層を容易に検査（評価）することを可能とし、優れた光学性能（結像性能など）を実現する多層膜ミラー及び評価方法を提供する。
【解決手段】ＥＵＶ光の波長帯域で用いられる多層膜ミラーであって、基板と、前記ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記基板と前記反射層との間に形成され、前記反射層による前記基板の変形を緩和する応力緩和層とを有し、前記基板上において、前記応力緩和層が形成され、前記反射層が形成されていない第１領域が存在することを特徴とする多層膜ミラーを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般には、多層膜ミラーに係り、特に、半導体ウェハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光する露光装置を構成する多層膜ミラーに関する。本発明は、例えば、露光光として極端紫外線（ＥＵＶ：ｅｘｔｒｅｍｅ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）光を利用して露光する露光装置に好適である。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて微細な半導体素子を製造する際に、マスク（レチクル）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する投影露光装置が従来から使用されている。

投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められてきた。具体的には、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と、露光光として用いられる紫外光の波長は短くなってきた。

近年では、半導体素子は急速に微細化しており、紫外光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外光よりも更に波長が短い、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用いた投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が開発されている。

ＥＵＶ光の波長領域（波長帯域）では、物質による光の吸収が非常に大きくなる。従って、可視光や紫外線光で用いられるような光の屈折を利用した屈折型光学素子（屈折型光学系）は実用的ではない。そこで、ＥＵＶ露光装置では、光の反射を利用した反射型光学素子（反射型光学素子）が用いられる。ＥＵＶ露光装置を構成する反射型光学素子としては、斜入射全反射ミラーと多層膜ミラーとがある。

ＥＵＶ光の波長領域では、屈折率の実部は１より僅かに小さいので、入射角を大きくし、反射面すれすれにＥＵＶ光を入射させれば全反射となる。従って、斜入射全反射ミラーは、通常、反射面からの角度が数度乃至１０数度以内の斜入射で８０％以上の高い反射率を得ることができる。しかし、斜入射全反射ミラーは光学設計上の自由度が小さく、光学系も大型化してしまうために実際に用いることが難しい。

そこで、ＥＵＶ露光装置の反射型光学素子としては、ガラス基板に、光学定数の異なる２種類の物質（例えば、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ））を交互に積層した多層膜ミラーが用いられる。なお、２種類の物質の層の厚さを加えたものは、一般に、膜周期と呼ばれる。

多層膜ミラーは、垂直入射に近い入射角度で使用することができ、高い反射率を得ることができる。例えば、多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射させると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。換言すれば、多層膜ミラーは、波長選択性を有する。例えば、入射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄ、次数をｍとすると、近似的には、数式１で示されるブラッグ条件の関係を満足するような波長λを中心として狭いバンド幅のＥＵＶ光だけが効率よく反射される。

また、ＥＵＶ露光装置は、０．１μｍ以下の回路パターンの露光に使用されるため、多層膜ミラー（特に、投影光学系に用いられる多層膜ミラー）の反射面（表面）形状は、非常に高い精度であることが要求される。例えば、投影光学系を構成する多層膜ミラーの数をｎ、ＥＵＶ光の波長をλとすると、多層膜ミラーに許容される形状誤差σ（ｒｍｓ値）は、数式２で示されるマレシャルの式で与えられる。例えば、投影光学系を構成する多層膜ミラーが４つ、ＥＵＶ光の波長が１３ｎｍである場合、許容される形状誤差σは０．２３ｎｍとなる。

ＥＵＶ露光装置を構成する多層膜ミラーの多層膜として用いられるＭｏ／Ｓｉ多層膜は、一般に、応力を有する。かかる応力は、多層膜ミラーの基板を変形させ、反射する光の波面（反射波面）に乱れを発生させてしまう。その結果、多層膜ミラーの光学性能（結像性能など）が劣化する。

そこで、多層膜による多層膜ミラーの基板の変形を低減させるための技術が従来から幾つか提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１は、図１３に示すように、ＥＵＶ光を反射する多層膜（反射層）ＲＬＬの応力の向きと反対の向きに応力（逆応力）を有する多層膜（応力緩和層）ＳＲＬを、基板ＳＴと反射層ＲＬＬとの間に形成することによって、基板ＳＴの変形を抑えている。図１３は、応力緩和層ＳＲＬを有する従来の多層膜ミラーの構成を示す概略断面図である。
米国特許第６１３４０４９号明細書

しかしながら、応力緩和層が所望の精度で形成されていない場合、反射層の応力を打ち消すことができず、基板の変形が残存したり、基板を更に変形させてしまったりする。また、基板ＳＴが所望の形状に維持されていても、図１４に示すように、応力緩和層ＳＲＬの膜周期が不均一である場合、反射面ＲＬＬからの反射波面ＲＷＳが乱れてしまう。従って、高い結像性能を実現するためには、応力緩和層が基板上に高精度に形成されていることが重要であり、かかる応力緩和層を検査（評価）する需要が存在する。但し、応力緩和層は基板と反射層との間に形成されているため、非破壊で応力緩和層を検査することが非常に困難である。

また、多層膜ミラーは単体での反射波面評価が非常に困難であるため、多層膜ミラーを単体を容易に評価することができる評価方法も望まれている。

そこで、本発明は、応力緩和層を容易に検査（評価）することを可能とし、優れた光学性能（結像性能など）を実現する多層膜ミラー及び評価方法を提供することを例示的目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての多層膜ミラーは、ＥＵＶ光の波長帯域で用いられる多層膜ミラーであって、基板と、前記ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記基板と前記反射層との間に形成され、前記反射層による前記基板の変形を緩和する応力緩和層とを有し、前記基板上において、前記応力緩和層が形成され、前記反射層が形成されていない第１領域が存在することを特徴とする。

本発明の別の側面としての評価方法は、ＥＵＶ光の波長帯域で用いられ、基板と、前記ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記基板と前記反射層との間に形成され、前記反射層による前記基板の変形を緩和する応力緩和層とを有し、前記応力緩和層が表面に露出した複数の第１領域を有する多層膜ミラーの評価方法であって、前記第１領域を用いて、前記応力緩和層の状態を評価するステップと、前記評価ステップで検出された前記応力緩和層の状態に基づいて、前記多層膜ミラーが使用可能であるか判断するステップとを有することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としての露光装置は、光源からのＥＵＶ光を、上述の多層膜ミラー又は上述の評価方法によって使用可能と評価された多層膜ミラーを介して被処理体に導光し、前記被処理体を露光する露光装置であって、前記ＥＵＶ光が、前記基板のうち前記反射層と前記応力緩和層の両者が形成された第２領域に入射するように、前記多層膜ミラーを配置することを特徴とする。

本発明の更に別の側面としてのデバイス製造方法は、上述の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とする。デバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、応力緩和層を容易に検査（評価）することを可能とし、優れた光学性能（結像性能など）を実現する多層膜ミラー及び評価方法を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の一側面としての多層膜ミラー１０の構成を示す概略断面図である。多層膜ミラー１０は、ＥＵＶ光を反射する（即ち、ＥＵＶ光の波長領域で用いられる）ミラーであって、基板１２と、応力緩和層１４と、反射層１６とを有する。ここでは、応力緩和層１４と反射層１６を模式的に示しているだけであって、実際には、応力緩和層は１０〜３０層対程度、反射層は３０〜７０層対程度形成されている。

基板１２は、低熱膨張ガラスやシリコンカーバイド等の剛性及び硬度が高く、熱膨張率が小さい材料からなる。基板１２は、研削及び研磨によって形成された所定の反射面形状を表面に有する。

応力緩和層１４は、基板１２上、即ち、基板１２と後述する反射層１６との間に形成される。応力緩和層１４は、本実施形態では、基板１２の全面に形成される。応力緩和層１４は、反射層１６の応力の向きと反対の向きに応力（逆応力）を有し、反射層１６による基板１２の変形を緩和する。換言すれば、応力緩和層１４は、基板１２の表面形状を所定の反射面形状に維持する。応力緩和層１４は、多層膜で構成されるが、具体的な構成等については後述する。

反射層１６は、応力緩和層１４上に形成され、ＥＵＶ光に対して高い反射率を有し、ＥＵＶ光を効率的に反射する。反射層１６は、多層膜で構成されるが、具体的な構成等については後述する。反射層１６は、基板１２上に形成された応力緩和層１４の全面に形成されるのではなく、多層膜ミラー１０の有効領域ＥＡを覆うと共に、有効領域外の領域ＮＥＡにおいて、応力緩和層１４の一部を露出させるように形成される。換言すれば、多層膜ミラー１０は、有効領域外の領域ＮＥＡにおいて、応力緩和層１４のみが形成された領域ＳＦＡを基板１２上に有する。また、多層膜ミラーは、有効領域ＥＡにおいて、反射層１６と応力緩和層１４の両者が形成された領域（第２領域）を基板１２上に有する。応力緩和層１４のみが形成された領域（すなわち応力緩和層が露出している領域、第１領域）ＳＦＡは、反射層１６が形成された後であっても、応力緩和層１４を非破壊で検査（評価）することを可能にする。ここで、多層膜ミラー１０の有効領域ＥＡとは、例えば、露光装置等に搭載する場合にＥＵＶ光が照射される領域（照射領域）のことであり、有効領域外の領域とは、ＥＵＶ光が照射されない領域（非照射領域）のことである。

以下、図２を参照して、多層膜ミラー１０の評価方法１０００について、多層膜１０の製造方法と共に説明する。図２は、多層膜ミラー１０の基板１２の研磨から製造した多層膜ミラー１０を露光装置に搭載するまでを説明するフローチャートである。

まず、基板１２を所定の反射面形状に研磨し（ステップ１００２）、所定の反射面形状に研磨された基板１２上に応力緩和層１４を形成する（ステップ１００４）。応力緩和層１４の材料（多層膜の材料）は、特に限定しないが、成膜装置の簡略化の観点から反射層１６と同じ材料を使うことが好ましい。反射層１６が圧縮応力を有する場合には、応力緩和層１４は、圧縮応力の逆応力である引っ張り応力を有する必要がある。

Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は、厚さによって応力が変化するため、膜周期及び膜数を最適に調整することによって、反射層１６として使用することもできるし、また、反射層１６の応力を打ち消す（キャンセル）する応力緩和層１４として使用することもできる。例えば、入射角度５度、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光を効率よく反射するためには、反射層１６として、膜周期７ｎｍ、膜数４０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いる。この場合、応力緩和層１４として、膜周期１１ｎｍ、膜数２０層対のＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いる。これにより、反射層１６及び応力緩和層１４でそれぞれ符号の違う応力が発生し、かかる応力の大きさは４００Ｍｐａ程度である。

基板１２上に応力緩和層１４を形成したら、応力緩和層１４上に反射層１６を形成する（ステップ１００６）。具体的には、応力緩和層１４を形成した時点で、図３に示すように、応力緩和層１４上の有効領域以外の領域ＮＥＡにマスクＭＫを取り付ける。そして、マスクＭＫを取り付けた応力緩和層１４上に反射膜１６を形成し、反射膜１６を形成したらマスクＭＫを取り外す。マスクＭＫが取り付けられた領域は、マスクＭＫによって反射層１６が形成されていないため、図４に示すように、有効領域以外の領域ＮＥＡにおいて、応力緩和層１４を露出した多層膜ミラー１０が製造される。ここで、図３及び図４は、多層膜ミラー１０の製造（ステップ１００６における反射層１６の形成）を説明するための図であって、図３（ａ）及び図４（ａ）は多層膜ミラー１０の上面図、図３（ｂ）及び図４（ｂ）は多層膜ミラー１０の側面図である。

なお、マスクＭＫは、後述するステップ１０１２における応力緩和層１４の状態の評価に必要な大きさであると共に、反射層１６を形成した後に基板１２の形状に影響を与えない程度の大きさである必要がある。なお、基板１２の形状に与える影響は、形状変化による波面収差として、例えば、１０ｍλ以下である必要がある。

また、ステップ１００４及び１００６における応力緩和層１４及び反射層１６の形成は、図５に示すように、一般的な成膜装置６００を用いる。図５は、成膜装置６００の構成を示す概略斜視図である。成膜装置６００は、基板１２に形成する多層膜（応力緩和層１４及び反射層１６）の材料を収納する蒸着源６１０と、シャッター６２０と、基板１２を保持する基板ホルダ６３０とを有する。成膜装置６００は、基板１２上に応力緩和層１４又は反射層１６を形成する際、基板１２の回転数（基板ホルダ６３０の回転数）を上げることで、応力緩和層１４又は反射層１６（多層膜ミラー１０）の周方向の膜周期均一性を向上させることができる。また、成膜装置６００は、基板１２と蒸着源６１０との間に配置されたシャッター６２０によって応力緩和層１４又は反射層１６の周期分布を制御する。但し、ステップ１００４及び１００６における応力緩和層１４及び反射層１６の形成に使用可能な成膜装置の構成は、図５に示す構成に限定されず、当業界周知のいかなる構成をも適用することができる。

図２に戻って、基板１２上に応力緩和層１４及び反射層１６を形成したら、反射層１６の状態を評価する（ステップ１００８）。具体的には、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、反射率計、Ｘ線回折などを用いて、反射層１６の表面粗さ、ＥＵＶ光に対する反射率、膜周期（膜厚）のうち少なくとも一つを調べ（検出し）、その結果に基づいて反射層１６の膜を評価する。なお、反射層１６の状態は、複数の位置で評価することが望ましい。

次に、ステップ１００８で評価した反射層１６の状態に基づいて、反射層１６が仕様の範囲内（即ち、多層膜ミラー１０として使用可能である）であるか判断する（ステップ１０１０）。具体的には、ステップ１００８で評価した反射層１６の表面粗さ、ＥＵＶ光に対する反射率、反射層１６の膜周期と閾値とを比較する。具体的には、反射層の表面粗さ（表面形状）は、０．２ｎｍ以下（好ましくは０．１ｎｍ以下）であれば仕様範囲内で、０．２ｎｍを超えた場合には、許容範囲外となり、多層膜を除去し多層膜を塗布し直す。また、反射率は、所望の反射率（５５％以上、より好ましくは６０％以上）を得られているか否かで、仕様を満足しているか否かを判断する。換言すれば、ステップ１００８及びステップ１０１０は、反射層１６を評価する工程である。また、反射層の表面粗さでは無く、反射層の膜周期を測定する場合には、その誤差は０．１ｎｍ以下（好ましくは０．０５ｎｍ以下）であることが望ましい。勿論、上述の評価の基準として用いた数値は、光学設計が異なれば若干変化するものであるが、投影光学系のミラーの枚数が４〜８枚程度の光学系においては、上述の値を用いることができる。この点は、以下の応力緩和層の基準値に関しても同様である。

ステップ１０１０において、反射層１６が仕様の範囲内ではないと判断された多層膜ミラーは、基板１２上に形成された応力緩和層１４及び反射層１６を除去し、ステップ１００２に戻って基板１２の研磨からやり直す。なお、反射層１６が仕様の範囲内ではない多層膜ミラーとは、例えば、反射層１６の表面粗さが閾値よりも粗い多層膜ミラー、反射層１６のＥＵＶ光に対する反射率が閾値よりも低い多層膜ミラーである。勿論、反射層１６の膜周期にムラがある多層膜ミラー、設計された膜周期ではない多層膜ミラーも反射層１６が仕様の範囲内ではない多層膜ミラーに含まれる。

一方、ステップ１０１０において、反射層１６が仕様の範囲内であると判断された多層膜ミラーについては、応力緩和層１４の状態を評価する（ステップ１０１２）。応力緩和層１４の状態の評価には、応力緩和層１４が表面に露出した領域（即ち、応力緩和層１４のみが形成された第１領域ＳＦＡ）を用いる。本実施形態では、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、反射率計、Ｘ線回折などを用いて、応力緩和層１４の表面粗さ、ＥＵＶ光に対する反射率、膜周期（膜厚）のうち少なくとも一つを調べ（検出）、その結果に基づいて応力緩和層の膜を評価する。具体的には、応力緩和層の表面粗さ（表面形状）は、反射層と同等の０．１ｎｍ以下（好ましくは０．０５ｎｍ以下）であれば仕様範囲内で、０．１ｎｍを超えた場合には、許容範囲外となり、多層膜を除去し多層膜を塗布し直す。また、応力緩和層自体の膜厚を測定する場合には、その膜厚の誤差は０．０８ｎｍ以下（好ましくは０．０５ｎｍ以下）であることが望ましい。膜厚の誤差が０．０８ｎｍを超えた場合には、多層膜を除去し多層膜を塗布し直す。また、応力緩和層の反射率は、応力緩和層の構成によって異なるが、所望の応力緩和層が理想的に形成された場合の反射率と比較して８０％以上（好ましくは９０％以上）の反射率が得られれば許容範囲内とする。応力緩和層の反射率の具体的な値としては、２０％以上（好ましくは３０％以上）であることが望ましい。応力緩和層１４のみが形成された領域ＳＦＡは、基板１２上に複数形成し、各領域で応力緩和層１４の状態を評価することが好ましい。ここで、複数の領域ＳＦＡは、膜周期方向（膜厚が周期的に変化しており、その周期的な変化の方向）に沿って複数配置されている（複数並んでいる）。

次に、ステップ１００８で評価した応力緩和層１４の状態に基づいて、応力緩和層１４が仕様の範囲内（即ち、多層膜ミラー１０として使用可能である）であるか判断する（ステップ１０１４）。具体的には、ステップ１０１２で評価した応力緩和層１４の表面粗さ、ＥＵＶ光に対する反射率、応力緩和層１４の膜周期と閾値とを比較する。換言すれば、ステップ１０１２及びステップ１０１４は、応力緩和層１４を評価する工程である。

ステップ１０１４において、応力緩和層１４が仕様の範囲内であると判断された多層膜ミラーは、露光装置に搭載される（ステップ１０１８）。

一方、応力緩和層１４が仕様を満たさない場合は、基板１２の研磨ミスや応力緩和層１４を形成する工程での不具合が考えられる。また、応力緩和層１４の膜周期が仕様に達しない場合は、所期の応力を得ることができない。そこで、ステップ１０１４において、応力緩和層１４が仕様の範囲内ではないと判断された多層膜ミラーは、更に、かかる多層膜ミラーを使用する装置等において又はそれ自身で補正可能かどうか判断する（ステップ１０１６）。ここで、多層膜ミラーの補正方法の一例について説明する。まず、ステップ１０１２での評価結果から応力緩和層１４の膜周期を導出する。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の応力は膜周期に依存するため、応力緩和層１４の膜周期から応力緩和層１４の応力を導出し、応力緩和層１４及び反射層１６の応力による基板１２の変形量を見積もる。かかる基板１２の変形量から多層膜ミラー１０の（反射面の）表面形状の曲率の変化量を見積もる。多層膜ミラー１０の表面形状の曲率の変化は、一般に、ミラー間の距離を調整することによって、補正することができる（即ち、露光装置の結像性能を維持することができる）。従って、多層膜ミラー１０を露光装置に搭載する際に、露光装置の組み立て及び調整工程において、基板１２の変形の影響を取り除くことができる。また、基板１２（多層膜ミラー１０）の裏面に取り付けられたアクチュエータを用いて基板１２を変形させることによって、多層膜ミラーの表面形状の曲率を変化させてその変形を低減しても（取り除いても）よい。多層膜ミラー１０の曲率以外の変形の場合は、多層膜ミラー（の裏面）に取り付けられたアクチュエータを用いて基板１２を変形させることによって、基板１２の変形を低減すれば（取り除けば）よい。ここで、多層膜ミラーの曲率変化量、ある軸に関する変形量、多層膜ミラーに対して加えるべき加重の値などのことを総称して補正量と称してもよい。また、多層膜ミラーの表面形状を調整することによって多層膜ミラーを使用可能にする場合には、補正量は多層膜ミラーの表面形状を調整する調整量である。

ステップ１０１６において、補正可能であると判断された多層膜ミラー１０は、露光装置に搭載される（ステップ１０１８）。一方、補正不可能であると判断された多層膜ミラーは、基板１２上に形成された応力緩和層１４及び反射層１６を除去し、ステップ１００２に戻って基板１２の研磨からやり直す。

このように、本発明の多層膜ミラー１０は、反射層１６を形成した後であっても応力緩和層１４を容易に検査（評価）することができる。また、本発明の評価方法１０００によって使用可能であると評価された多層膜ミラー１０は、応力緩和層１４及び反射層１６共に仕様の範囲内であるため、優れた光学性能（結像性能）を実現することができる。更に、本発明の評価方法１０００は、応力緩和層１４を検査することによって、多層膜ミラー１０を単体で容易に評価することができる。

なお、応力緩和層１４は反射層１６の応力と逆方向の応力を有しているため、基板１２上に応力緩和層１４のみが形成された領域ＳＦＡが存在すると、基板１２の形状に影響を及ぼす可能性がある。図６に示すように、反射層１６の下に形成された応力緩和層１４ａの膜数と、応力緩和層１４だけが形成された領域ＳＦＡを含む応力緩和層１４ｂの膜数とが異なる多層膜ミラー１０を考える。図６は、多層膜ミラー１０の構成を示す概略断面図である。

図６を参照するに、応力緩和層１４だけが形成された領域ＳＦＡでは、応力緩和層１４ｂの応力を打ち消す反射層１６が形成されていないため、基板１２が変形してしまうことが考えられる。上述したように、応力は膜数に依存し、膜数が増加するとそれに比例して大きくなるため、応力緩和層１４ｂの膜数は少ないことが好ましい。但し、応力緩和層１４ｂは、応力緩和層１４（１４ｂ）の状態の評価に対して十分な膜数を有することが必要である。

例えば、ＥＵＶ光に対する反射率を評価する場合、３０％程度の反射率を得ることができれば、必要な精度で多層膜ミラー１０を評価することができる。具体的には、膜周期１１ｎｍの応力緩和層１４の場合、ＥＵＶ光の波長領域（波長１０ｎｍ乃至２０ｎｍ）での反射率は、１０層対で３０％程度である。上述したように、膜周期７ｎｍの反射層（４０層対）１６の応力を打ち消すためには、膜周期１１ｎｍの応力緩和層１４が２０層対必要であるが、応力緩和層１４ｂは、応力緩和層１４の評価に必要な１０層対だけを形成する。勿論、ＥＵＶ光に対する反射率の評価だけに限らず、応力緩和層１４の状態を評価する際に用いられる応力緩和層１４ｂは、求められる評価の精度に必要な膜数だけを形成する。このように、応力緩和層１４ｂの膜数を減らすことで、基板１２の形状に及ぼす影響を少なくすることができる。

また、露光装置に搭載する多層膜ミラーは、反射面内で光線の入射角度が異なるため、反射層１６は入射角度に応じた膜周期分布（周期的に膜厚を変化させている）を有する。応力は膜周期に依存するため、反射層１６の応力は面内で分布を有する。従って、応力緩和層１４の膜周期も分布を有するように形成する必要がある。

図７に示すような多層膜ミラー１０を考える。図７に示す多層膜ミラー１０は、ミラー外部に回転中心を有し、かかる回転中心を中心として応力緩和層１４及び反射層１６を形成する。反射層１６は、径方向に膜周期の分布を有し、周方向には同じ膜厚の膜周期を有している。この場合、応力緩和層１４も同様に径方向に膜周期分布（周期的に膜厚を変化させている）を有し、周方向には同じ膜厚の膜周期を有するように形成する。

なお、一般的に、周方向の膜周期均一性を維持することに比べて、径方向に所望の膜周期分布を形成することは困難である。図７に示す多層膜ミラー１０は、多層膜ミラー１０の評価の確実性を向上させるため、径方向に応力緩和層１４の状態を評価することができる構成を有している。これにより、応力緩和層１４の状態を評価した際に、応力緩和層１４の膜周期分布が所望の分布になっているかどうかを確かめることができる。

また、図８に示すように、反射層１６が形成された領域と応力緩和層１４が形成された領域とが異なる多層膜ミラー１０を考える。図８は、反射層１６が形成された領域と応力緩和層１４が形成された領域とが異なる多層膜ミラー１０の構成を示す図であって、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は側面図である。

図８を参照するに、応力緩和層１４のみが形成された領域ＳＦＡには、応力緩和層１４の応力を打ち消す反射層１６が存在しないため、局所的に見ると応力の均衡が保たれていない。但し、多層膜ミラー１０においては、反射層１６を形成した基板１２の形状、又は、有効領域ＥＡにおける基板１２の形状が所定の反射面形状であればよい。従って、応力緩和層１４が形成される領域と反射層１６が形成される領域の違いを予め考慮し、それぞれの応力に基づいて、多層膜ミラー１０の形状を最適化することが好ましい。即ち、応力緩和層１４のみが形成された領域ＳＦＡにおける応力緩和層１４の層数は、反射層１６と応力反射層１４の両者が形成された領域における応力緩和層１４の層数と異なっていてもよい。

以下、図９を参照して、評価方法１０００を用いた露光装置の投影光学系の評価方法１０００Ａについて説明する。なお、本実施形態では、投影光学系が２つの多層膜ミラーＭ１及びＭ２で構成される場合を例に説明する。但し、評価方法１０００Ａは、光学系を構成する多層膜ミラーの数を２つに限定するものではなく、多層膜ミラーの数は２つ以上であってもよい。多層膜ミラーＭ１の応力緩和層を評価するまでのステップ（即ち、ステップ１０１２Ａ乃至１０１４Ａ）は、評価方法１０００のステップ１００２乃至１０１４と同じである。また、多層膜ミラーＭ１の応力緩和層を評価した結果、仕様の範囲内である場合には、多層膜ミラーＭ２に対して評価方法１０００と同様なステップ１００２Ｂ乃至１０１６Ｂ（ステップ１００２乃至１０１６に相当）を実施する。多層膜ミラーＭ２の応力緩和層を評価した結果、仕様の範囲内である場合には、多層膜ミラーＭ１及びＭ２を露光装置に搭載する（ステップ１０１８）。一方、多層膜ミラーＭ２の応力緩和層を評価した結果、仕様の範囲内ではない場合には、ステップ１００２Ｂに戻り、多層膜ミラーＭ２の基板の研磨からやり直す。

ステップ１０１４Ａにおいて、多層膜ミラーＭ１の応力緩和層を評価した結果、仕様の範囲内でない場合には、かかる応力緩和層が多層膜ミラーＭ１の反射波面に及ぼす影響を見積もる。そして、かかる影響を打ち消すために必要な多層膜ミラーＭ２の基板形状の修正量を導出する（ステップ１０２０）。例えば、多層膜ミラーＭ１の曲率が変わった場合には、その影響を打ち消すように多層膜ミラーＭ２の基板の曲率を変更する。

次に、ステップ１０２０で導出した修正量に基づいて、多層膜ミラーＭ２の基板を研磨する（ステップ１０２２）。そして、多層膜ミラーＭ２の研磨が完了した後、応力緩和層及び反射層を形成し、形成した反射層及び応力緩和層を評価する（ステップ１０２４乃至１０３６）。なお、多層膜ミラーＭ２の研磨以降のステップ１０２４乃至１０３６は、評価方法１０００のステップ１００４乃至１０１６と同じである。

そして、多層膜ミラーＭ２の応力緩和層が仕様の範囲内である場合、又は、修正可能である場合には、多層膜ミラーＭ１及びＭ２を露光装置に搭載する（ステップ１０１８）。

このように、評価方法１０００Ａによれば、応力緩和層１４及び反射層１６共に仕様の範囲内である多層膜ミラーＭ１及びＭ２を用いて投影光学系を構成することができ、優れた光学性能（結像性能）を実現することができる。

なお、本実施形態では、多層膜ミラーＭ２の応力緩和層の評価において、補正不可能であると判断した場合には、多層膜ミラーＭ２の基板の研磨からやり直しているが、多層膜ミラーＭ１の基板の研磨からやり直してもよい。また、本実施形態では、多層膜ミラーＭ１の曲率変化を例としているが、それ以外の場合も多層膜ミラーＭ２の基板形状を修正することで反射波面への影響を低減することができる。即ち、局所的に多層膜ミラーＭ１の応力緩和層の膜周期が変わった場合、その影響を打ち消すように多層膜ミラーＭ２の基板を研磨すればよい。

以下、図１０を参照して、本発明の例示的な露光装置２００について説明する。ここで、図１０は、本発明の露光装置２００の概略断面図である。本発明の露光装置２００は、露光光としてＥＵＶ光（例えば、波長１３．４ｎｍ）を用いて、ステップ・アンド・スキャン方式の露光を行う投影露光装置である。

露光装置２００は、照明装置２１０と、マスク２２０を載置するマスクステージ２２５と、投影光学系２３０と、被処理体２４０を載置するウェハステージ２４５と、アライメント検出機構２５０と、フォーカス位置検出機構２６０とを有する。

また、露光装置２００は、図１０に示すように、少なくとも、ＥＵＶ光が通る光路を真空環境とするため、真空チャンバＶＣを設けている。ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低く、また、残留ガス（高分子有機ガスなど）成分との反応によりコンタミナントを生成してしまうからである。

照明装置２１０は、投影光学系２３０の円弧状の視野に対応して円弧状のＥＵＶ光によりマスク２２０を照明する照明装置であって、ＥＵＶ光源２１２と、照明光学系２１４とを有する。

ＥＵＶ光源２１２は、例えば、レーザープラズマ光源が用いられる。これは、真空容器中のターゲット材に高強度のパルスレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させる。当該プラズマから、例えば、波長１３ｎｍ程度のＥＵＶ光が放射される。ターゲット材としては、金属膜、ガスジェット、液滴などが用いられる。放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザーの繰り返し周波数は高い方がよい。当該繰り返し周波数は、通常数ｋＨｚである。

照明光学系２１４は、集光ミラー２１４ａ、オプティカルインテグレーター２１４ｂから構成される。集光ミラー２１４ａは、レーザープラズマからほぼ等方的に放射されるＥＵＶ光を集める役割を果たす。オプティカルインテグレーター２１４ｂは、マスク２２０を均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また、照明光学系２１４は、マスク２２０と共役な位置に、マスク２２０の照明領域を円弧状に限定するためのアパーチャを有してもよい。

照明光学系２１４を構成する集光ミラー２１２ａは、本発明の評価方法１０００によって使用可能であると評価された多層膜ミラー１０を使用する。勿論、照明光学系２１４は、本発明の評価方法１０００Ａによって使用可能と評価された多層膜ミラー１０で構成されていてもよい。かかる多層膜ミラーは、反射層と応力緩和層の両者が形成された領域（第２領域）にＥＵＶ光が照射（入射）されるように配置される。また、かかる多層膜ミラーは、応力緩和層のみが形成された領域（第１領域）にはＥＵＶ光が照射（入射）されないように配置される。これにより、照明光学系２１４は、優れた光学性能を発揮することができる。

マスク２２０は、反射型マスクで、その上には転写されるべき回路パターン（又は像）が形成され、マスクステージ２２５により支持及び駆動される。マスク２２０から発せられた回折光は、投影光学系２３０で反射されて被処理体２４０上に投影される。マスク２２０と被処理体２４０とは、光学的に共役の関係に配置される。露光装置２００は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスク２２０と被処理体２４０とを走査することにより、マスク２２０のパターンを被処理体２４０上に縮小投影する。

マスクステージ２２５は、マスク２２０を支持し、図示しない移動機構に接続されている。マスクステージ２２５は、当業界周知のいかなる構造をも適用することができる。図示しない移動機構は、リニアモーターなどで構成され、少なくともＸ方向にマスクステージ２２５を駆動することでマスク７２０を移動することができる。露光装置２００は、マスク２２０と被処理体２４０とを同期した状態で走査する。ここで、マスク２２０又は被処理体２４０面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、マスク２２０又は被処理体２４０面に垂直な方向をＺとする。

投影光学系２３０は、複数の反射ミラー（即ち、多層膜ミラー）２３０ａを用いて、マスク２２０面上のパターンを像面に配された被処理体２４０上に縮小投影する。複数の多層膜ミラー２３０ａの枚数は、４枚乃至８枚程度である。少ない枚数のミラーで広い露光領域を実現するには、光軸から一定の距離だけ離れた細い円弧状の領域（リングフィールド）だけを用い、マスク２２０と被処理体２４０とを同時に走査して広い面積を転写する。投影光学系２３０の開口数（ＮＡ）は、０．２５乃至０．４程である。

投影光学系２３０を構成する多層膜ミラー７３０ａは、本発明の評価方法１０００によって使用可能であると評価された多層膜ミラー１０を使用する。勿論、投影光学系２３０は、本発明の評価方法１０００Ａによって使用可能であると評価された多層膜ミラー１０で構成されていてもよい。かかる多層膜ミラーは、反射層と応力緩和層の両者が形成された領域（第２領域）にＥＵＶ光が照射（入射）されるように配置される。また、かかる多層膜ミラーは、応力緩和層のみが形成された領域（第１領域）にはＥＵＶ光が照射（入射）されないように配置される。これにより、投影光学系２３０は、優れた光学性能を発揮することができる。

被処理体２４０は、本実施形態では半導体ウェハであるが、液晶基板その他の被処理体を広く含む。被処理体２４０には、フォトレジストが塗布されている。

ウェハステージ２４５は、ウェハチャック２４５ａを介して被処理体２４０を支持する。ウェハステージ２４５は、例えば、リニアモーターを利用してＸＹＺ方向に被処理体２４０を移動する。マスク２２０と被処理体２４０とは、同期して走査される。また、マスクステージ２２５の位置とウェハステージ２４５の位置とは、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者は一定の速度比率で駆動される。

アライメント検出機構２５０は、マスク２２０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係、及び、被処理体２４０の位置と投影光学系２３０の光軸との位置関係を計測する。更に、アライメント検出機構２５０は、マスク２２０の投影像が被処理体２４０の所定の位置に一致するようにマスクステージ２２５及びウェハステージ２４５の位置と角度を設定する。

フォーカス位置検出機構２６０は、被処理体２４０面でＺ方向のフォーカス位置を計測し、ウェハステージ２４５の位置及び角度を制御することによって、露光中、常時被処理体２４０面を投影光学系２３０による結像位置に保つ。

露光において、照明装置２１０から射出されたＥＵＶ光はマスク２２０を照明し、マスク２２０面上のパターンを被処理体２４０面上に結像する。本実施形態において、像面は円弧状（リング状）の像面となり、マスク２２０と被処理体２４０を縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスク２２０の全面を露光する。

露光装置２００が使用する照明光学系２１４及び投影光学系２３０は、本発明の評価方法１０００で使用可能であると評価された多層膜ミラーを含み、又は、本発明の評価方法１０００Ａによって構成される。従って、照明光学系２１４及び投影光学系２３０は、ＥＵＶ光を高い反射率で反射し、優れた結像性能を有する。これにより、露光装置２００は、高いスループットで経済性よく高品位なデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

次に、図１１及び図１２を参照して、上述の露光装置２００を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。図１１は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて本発明のリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。

図１２は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、上述の露光装置２００によってマスクの回路パターンをウェハに転写する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置２００を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の一側面としての多層膜ミラーの構成を示す概略断面図である。 本発明の一側面としての多層膜ミラーの評価方法を説明するためのフローチャートである。 図１に示す多層膜ミラーの製造（図２に示すステップ１００６における反射層の形成）を説明するための図であって、図３（ａ）は多層膜ミラーの上面図、図３（ｂ）は多層膜ミラーの側面図である。 図１に示す多層膜ミラーの製造（図２に示すステップ１００６における反射層の形成）を説明するための図であって、図３（ａ）は多層膜ミラーの上面図、図３（ｂ）は多層膜ミラーの側面図である。 図２に示すステップ１００４及び１００６において使用される一般的な成膜装置の構成を示す概略斜視図である。 本発明の一側面としての多層膜ミラーの構成を示す概略断面図である。 本発明の一側面としての多層膜ミラーを示す概略平面図である。 本発明の一側面としての多層膜ミラーを示す図であって、図８（ａ）は上面図、図８（ｂ）は側面図である。 図２に示す評価方法を用いた露光装置の投影光学系の評価方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。 デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。 図１１に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 応力緩和層を有する従来の多層膜ミラーの構成を示す概略断面図である。 不均一な膜周期の応力緩和層を有する従来の多層膜ミラーを示す概略断面図である。

符号の説明

１０ 多層膜ミラー
１２ 基板
１４ 応力緩和層
１６ 反射層
ＥＡ 有効領域
ＮＥＡ 有効領域以外の領域
ＳＦＡ 応力緩和層のみが形成された領域
２００ 露光装置
２１０ 照明装置
２１２ ＥＵＶ抗原
２１４ 照明光学系
２２０ マスク
２２５ マスクステージ
２３０ 投影光学系
２４０ 被処理体
２４５ ウェハステージ
２５０ アライメント検出機構
２６０ フォーカス位置検出機構

Claims (10)

1. ＥＵＶ光の波長帯域で用いられる多層膜ミラーであって、
   基板と、
   前記ＥＵＶ光を反射する反射層と、
   前記基板と前記反射層との間に形成され、前記反射層による前記基板の変形を緩和する応力緩和層とを有し、
   前記基板上において、前記応力緩和層が形成され、前記反射層が形成されていない第１領域が存在することを特徴とする多層膜ミラー。
2. 前記第１領域には、前記応力緩和層のみが形成されていることを特徴とする請求項１記載の多層膜ミラー。
3. 前記第１領域における前記応力緩和層の層数は、前記反射層と前記応力緩和層の両者が形成された第２領域における前記応力緩和層の層数と異なることを特徴とする請求項１又は２記載の多層膜ミラー。
4. 前記第１領域が前記基板上に複数存在することを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の多層膜ミラー。
5. 前記複数の第１領域は、前記反射層の膜厚が周期的に変化する方向に沿って形成されることを特徴とする請求項４記載の多層膜ミラー。
6. ＥＵＶ光の波長帯域で用いられ、基板と、前記ＥＵＶ光を反射する反射層と、前記基板と前記反射層との間に形成され、前記反射層による前記基板の変形を緩和する応力緩和層とを有し、前記応力緩和層が表面に露出した複数の第１領域を有する多層膜ミラーの評価方法であって、
   前記第１領域を用いて、前記応力緩和層の状態を評価するステップと、
   前記評価ステップで検出された前記応力緩和層の状態に基づいて、前記多層膜ミラーが使用可能であるか判断するステップとを有することを特徴とする評価方法。
7. 前記評価ステップは、前記複数の第１領域を用いることを特徴とする請求項６記載の評価方法。
8. 光源からのＥＵＶ光を、請求項１記載の多層膜ミラー又は請求項５記載の評価方法によって使用可能と評価された多層膜ミラーを介して被処理体に導光し、前記被処理体を露光する露光装置であって、
   前記ＥＵＶ光が、前記基板のうち前記反射層と前記応力緩和層の両者が形成された第２領域に入射するように、前記多層膜ミラーを配置することを特徴とする露光装置。
9. 前記ＥＵＶ光が、前記第１領域に入射しないように、前記多層膜ミラーを配置することを特徴とする請求項８記載の露光装置。
10. 請求項８又は９記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
    露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。