JP2009141177A - Ｅｕｖ用ミラー及びそれを有するｅｕｖ露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 非周期構造を持つ多層膜ミラーでありながら、膜厚分布が精密に管理可能なＥＵＶ用ミラーの提供すること。
【解決手段】 基板１１と、基板１１上に形成された非周期的な多層膜を含んだＥＵＶ光用の有効領域１３とを備えるＥＵＶ用ミラーに、基板１１上の有効領域１３とは異なる領域に形成された周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域１４を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、波長１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外領域（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ：ＥＵＶ）用のミラーに関する。

従来、半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造するための焼き付け（リソグラフィー）方法として、紫外線を用いた縮小投影露光が行われてきた。

縮小投影露光で転写できる最小の寸法は、転写に用いられる露光光の波長に比例し、投影光学系の開口数に反比例する。このため回路パターンの微細化に伴い、露光光の波長は、水銀ランプｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長１９３ｎｍ）と短波長化が進んでいる。

しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで０．１μｍを下回るような非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線よりも更に波長が短い波長１０〜１５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用いた縮小投影露光装置（ＥＵＶ露光装置）が開発されている。

ＥＵＶ露光装置を構成するミラーとしては、多層膜ミラーと斜入射全反射ミラーとがある。ＥＵＶ領域では屈折率の実部は１より僅かに小さいので、面にすれすれにＥＵＶ光を入射する斜入射で用いれば全反射が起きる。通常、面から測って数度以内の斜入射では数十％以上の高い反射率が得られるが、光学設計上の自由度が小さい。

そこで、光学設計上の自由度が高いＥＵＶ光用のミラーとして、光学定数の異なる２種類の物質を交互に積層した多層膜ミラーが用いられている。多層膜ミラーであれば、直入射に近い入射角で所望の反射率が得られる。

ＥＵＶ用の多層膜ミラーは、精密な面形状に研磨されたガラス基板の表面にモリブデンとシリコンを交互に積層することで形成される。例えば、モリブデン層の厚さは２ｎｍ、シリコン層の厚さは５ｎｍ程度、積層数は２０層対程度である。２種類の物質の層の厚さを加えたものを膜周期とよぶ。上記例では膜周期は２ｎｍ＋５ｎｍ＝７ｎｍである。

このようなモリブデンとシリコンからなるモリブデン／シリコン多層膜ミラーにＥＵＶ光を入射すると、特定の波長のＥＵＶ光が反射される。

入射角をθ、ＥＵＶ光の波長をλ、膜周期をｄとすると、近似的にはブラッグの式
２×ｄ×ｃｏｓθ＝λ （１）
の関係を満足するような、λを中心とした狭いバンド幅のＥＵＶ光だけが効率よく反射される。このときのバンド幅は０．６〜１ｎｍ程度である。図１１に入射角１５度、膜周期７．２ｎｍの多層膜ミラーの反射率特性を示す。

ところで、実際の露光装置では、ミラーの同一箇所に入射する光の角度が単一であることはなく、ある範囲の角度分布を持たざるを得ない。しかし、前述のブラッグの式から明らかなように、設計上膜周期一定（周期構造）の多層膜ミラーでは、特定の入射角の光にしか高い反射率を持たない。多層膜ミラーからの反射光強度が入射角により異なると、瞳透過率分布にムラが生じ、結像性能を低下させてしまうことになる。

この問題を解決するために、特許文献１では、設計の段階で膜周期にばらつきをもたせた（非周期構造）多層膜ミラーを用いている。例えば、図１２に示す膜厚設計値で成膜された非周期構造の多層膜ミラーは、図１３に示すように広い入射角に対し均一な反射特性を持つ。
特開２００７−１３４４６４号公報

一般に多層膜ミラーは面内径方向に膜厚の勾配を持たせて設計されるが、出来上がったミラーの膜厚が設計値からずれてしまうと、収差やフレアを発生させてしまい露光装置の性能を落としてしまう。設計値と実際に出来上がったものの膜厚誤差のうち、パワー成分は投影光学系において補正可能であるが、それ以外のものは補正がきかない。

投影光学系を構成するミラーの枚数をｎ、ＥＵＶ光の波長をλとすると許容される形状誤差σ（ｒｍｓ値）はマレシャルの式
σ＝λ／（２８×√ｎ） （２）
で与えられる。たとえば６枚ミラーで波長１３．５ｎｍの系の場合、許容される形状誤差σ＝０．２ｎｍとなる。形状誤差は基板形状、膜形状などからなる。０．２ｎｍのうち膜形状に許容される誤差を０．１５ｎｍとし、さらにそれを、成膜と膜形状計測に分配すると、膜形状計測に許容される誤差は０．１ｎｍ程度である。多層膜の膜層数は５０層程度であるため、一層当たりに必要な計測精度は０．００２ｎｍ＝０．０１５％となる。

ブラッグの式（１）及び図１１に示すように、周期構造を持つ多層膜ミラーの反射率のピーク波長は膜厚に依存する。したがって、ミラー面内の各位置のピーク波長を精度良く計測することで、ミラー面内の膜厚分布を計測することができる。

しかしながら、非周期構造を持つ多層膜ミラーの反射率特性は、図１３のようにピークを持たない。このため、反射率のピーク波長を用いた膜厚分布の計測はできない。また、Ｘ線回折も干渉の効果を利用するため、非周期構造の多層膜ミラーに適用することができない。

非周期構造を持つ多層膜ミラーの膜厚検査として、エリプソメトリーが使用されることがある。多層膜ミラー成膜時に、一層成膜するたびに、エリプソメトリーで評価して全膜厚の評価を行う手法である。しかし、エリプソメトリーの精度は、例えばモリブデン膜の計測の場合は±０．１５％程度であり、露光装置に搭載される多層膜ミラーに要求される計測精度、例えば０．０１５％を満たさない。

このように従来は、非周期構造を持つ多層膜ミラーの膜厚を精度良く評価する方法がなかった。

本発明は、非周期構造を持つ多層膜ミラーでありながら、膜厚分布が精密に管理可能なＥＵＶ用ミラーの提供を目的とする。

本発明の例示的なＥＵＶ用ミラーは、基板と、その基板上に形成された非周期的な多層膜を含んだＥＵＶ光用の有効領域と、基板上の有効領域とは異なる領域に形成された周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域とを有することを特徴としている。

本発明の例示的なＥＵＶ用ミラーの製造方法は、基板上に非周期的な多層膜を含んだＥＵＶ光用の有効領域を形成すると共に、基板上の有効領域とは異なる領域に周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域を形成し、前記第１の評価領域を構成する周期的な多層膜の各層を、前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜の各層と同時に成膜することを特徴としている。

ここで、「非周期的」な多層膜とは、前述したように膜周期が一定でない多層膜を指し、「周期的」な多層膜とは、膜周期が一定の多層膜を指す。

本発明のＥＵＶミラーによれば、膜厚分布が精密に管理できる。

以下、図面を用いて本発明のＥＵＶ用ミラーの実施例について説明する。

初めに本発明のＥＵＶ用ミラーが適用されるＥＵＶ露光装置の概要について説明する。

ＥＵＶ露光装置は、主に光源、照明光学系、投影光学系、レチクルステージ、ウエハステージとから構成される。ＥＵＶ露光装置の概略図を図１に示す。

ＥＵＶ光源には、例えばレーザープラズマ光源が用いられる。これはターゲット供給装置４０１から真空容器中に供給されたターゲット材に、高強度のパルスレーザー光源４０２からレーザー光を照射し、高温のプラズマを発生させ、これから放射される例えば波長１３．５ｎｍ程度のＥＵＶ光を利用するものである。ターゲット材としては、金属薄膜、不活性ガス、液滴などが用いられ、ガスジェット等の手段で真空容器内に供給される。ターゲットから放射されるＥＵＶ光の平均強度を高くするためにはパルスレーザー光源４０２の繰り返し周波数は高い方が良く、通常数ｋＨｚの繰り返し周波数で運転される。

照明光学系は、複数の多層膜ミラー４０３、４０５、４０７とオプティカルインテグレータ４０４等から構成される。初段のミラー４０３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４０４はマスクを均一に所定の開口数で照明する役割を持っている。また照明光学系のレチクルと共役な位置にはレチクル面で照明される領域を円弧状に限定するためのアパーチャ４０６が設けられる。

投影光学系は、複数の多層膜ミラー４０８、４０９、４１０、４１１で構成される。ミラー枚数は少ない方がＥＵＶ光の利用効率が高いが、収差補正が難しくなる。本実施例では４枚のミラーで投影光学系を構成しているが、６枚、８枚で構成しても良い。ミラーの反射面の形状は、凸面または凹面の球面または非球面である。投影光学系の開口数ＮＡは、０．２〜０．３程度である。

レチクルステージ４１２とウエハステージ４１５は縮小倍率に比例した速度比で同期して走査する機構をもつ。ここでレチクル４１４又はウエハ４１７面内で走査方向をＸ、それに垂直な方向をＹ、レチクル又はウエハ面に垂直な方向をＺとする。

レチクル４１４は、レチクルステージ４１２上のレチクルチャック４１３に保持される。レチクルステージ４１２はＸ方向に高速移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、レチクル４１４の位置決めができるようになっている。レチクルステージ４１２の位置と姿勢はレーザー干渉計４１８によって計測され、その結果に基づいて、位置と姿勢が制御される。

ウエハ４１７は、ウエハチャック４１６によってウエハステージ４１５に保持される。ウエハステージ４１５はレチクルステージ４１２と同様にＸ方向に高速移動する機構をもつ。また、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、および各軸の回りの回転方向に微動機構をもち、ウエハ４１７位置決めができるようになっている。ウエハステージ４１２の位置と姿勢はレーザー干渉計４１９によって計測され、その結果に基づいて、位置と姿勢が制御される。

ウエハ４１７上で１回のスキャン露光が終わると、ウエハステージ４１２はＸ，Ｙ方向にステップ移動して次のショットの走査露光開始位置に移動する。そして再び、レチクルステージ４１２及びウエハステージ４１５が投影光学系の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。

このようにして、レチクル４１４に形成されたパターンの縮小投影像がウエハ４１７上に形成された状態でそれらを同期走査するという動作が繰り返される（ステップ・アンド・スキャン）。こうして、ウエハ４１７全面にレチクル４１４の転写パターンが転写される。

本発明のＥＵＶ用ミラーは、このようなＥＵＶ露光装置の照明光学系及び投影光学系を構成する各ミラー、あるいはこれら以外のＥＵＶ光用のミラーに用いられる。

次に図２を用いて、本実施例のＥＵＶ用ミラーの具体的構成について説明する。図２（ａ）は本実施例のＥＵＶ用ミラーの正面図であり、図２（ｂ）は概略断面図である。

図２（ａ），（ｂ）において、１１は基板、１２は基板の回転中心、１３は有効領域、１４〜１５はそれぞれ第１の評価領域、第２の評価領域、第３の評価領域である。

基板１１には、低膨張率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が用いられる。このような材料を研削・研磨して、回転中心１２に対して回転対称な形状の所定の反射面形状を創生して基板１１とする。

研磨の終わった基板１１上に反射層として、第１材料としてのモリブデンと、第２材料としてのシリコンとを交互に積層する。例えば、１３．５ｎｍの光を５°から２０°の広い入射角度で効率良く反射させることが可能な多層膜は、膜数が６０層対であり、各層の厚さはばらばらの非周期的な多層膜である。有効領域１３は、この非周期的な多層膜を含んだ領域である。なお、「有効領域」とは、ミラーを露光装置等に搭載した状態でＥＵＶ光が照射される領域を指す。各層の厚さは、基板１１側から順に、モリブデンの層がＭ１、Ｍ２、Ｍ３、・・・、Ｍ６０［ｎｍ］、シリコンの層がＳ１、Ｓ２、Ｓ３、・・・Ｓ６０［ｎｍ］とする。

第１の評価領域１４、第２の評価領域１５、第３の評価領域１６は、有効領域１３の検査・評価用の領域であり、基板１１上の有効領域１３とは異なる領域に形成される。第１の評価領域１４は、２［ｎｍ］のモリブデンと５［ｎｍ］のシリコンとが交互に積層された周期的な多層膜である。第２の評価領域１５、第３の評価領域１６は、それぞれモリブデンのみ、シリコンのみで構成された単層膜である。第２の評価領域１５の膜厚は、有効領域１３の非周期的な多層膜を構成するモリブデン層の総膜厚と第１の評価領域１４の周期的な多層膜を構成するモリブデン層の総膜厚との差分の膜厚である。第３の評価領域１６の膜厚は、有効領域１３の非周期的な多層膜を構成するシリコン層の総膜厚と第１の評価領域１４の周期的な多層膜を構成するシリコン層の総膜厚との差分の膜厚である。

スパッタリング成膜装置の特性から、薄膜として付けたい材料の供給は短時間には安定しているため、周方向にはほぼ同じ膜の厚さのものができあがるが、長時間には安定しないため、径方向では膜の厚さの設計値からのずれ量にドリフトが生じることがある。

そのため、有効領域１３の径方向の広がりをカバーするように、第１の評価領域１４、第２の評価領域１５、第３の評価領域１６は、基板の回転中心１２から外周に向けて径方向に広がりを持つように設けられている。

評価領域は、径方向の膜厚分布が分かればよいので、図２に示すような切れ目のない短冊形だけでなく、図３に示すような短冊を分割したような形でもよい。すなわち、評価領域は、有効領域の径方向の膜厚分布を評価可能な大きさを持つ形状に形成されていれば良い。

次に、本実施例のＥＵＶ用ミラーの多層膜を成膜するためのスパッタリング成膜装置について説明する。図４は、スパッタリング成膜装置５００のブロック図である。

成膜装置５００は、真空チャンバ５０１と、真空ポンプ５０２と、膜厚制御マスク５０４と、シャッタ５０６と、回転機構５０７と、領域選択マスク５１４と、後述の制御系とで構成される。

真空チャンバ５０１は、成膜時、真空ポンプ５０２によって真空又は減圧環境に維持され、各構成要素を収納する。制御系は、膜厚制御マスク可動制御装置５０３と、シャッタ制御装置５０５と、ＤＣ電源５１０、ＲＦ電源５１１、Ａｒガス導入制御装置５１３、領域選択マスク可動制御装置５１５とを含み、制御コンピュータ５１２に接続されて一括制御される。

ターゲットは、直径４インチのＢドープした多晶質のシリコンターゲット５０８、モリブデンターゲット５０９に加え、図示しないＲｕ、Ｂ４Ｃターゲットが取り付けられている。ターゲットを回転することで、各材料を切り替えて、基板上に各材料を成膜することができる。ターゲットの材料は交換してもよい。

回転機構５０７には、直径５００ｍｍの精密な面形状に研磨されたガラス基板が設置され、成膜時に基板を自転させる。基板とターゲットの間には、シャッタ制御装置５０５によって開閉制御されるシャッタ５０６と、膜厚制御マスク可動制御装置５０３によって移動制御され、基板上の膜厚分布を制御するための膜厚制御マスク５０４がある。基板５０７と膜厚制御マスク５０４の間には、領域選択マスク可動制御装置５１５によって開閉制御され、基板上の成膜する領域を制限するための領域選択マスク５１４がある。成膜時はプロセスガスとしてＡｒガス導入制御装置５１３からＡｒガスを３０Ｓｃｃｍ導入する。ターゲットに投入する電力は、ＤＣ電源５１０で所定の電力を維持し、ＲＦ電源５１１にて１３．５６ＭＨｚのＲＦ高周波１５０Ｗとした。制御コンピュータ５１２は各層の膜厚を時間制御する。

次に本実施例のＥＵＶ用ミラーの多層膜成膜プロセスを図５に示すフローチャートに沿って説明する。

ステップ１にて、研磨の終わった基板１１をスパッタリング成膜装置５００の回転機構５０７に設置する。制御コンピュータ５１２は、ステップ２にて、モリブデン／シリコンの積層が何層対目かを示す層対番号ｎに１を代入し、ステップ３にて、領域選択マスク５１４により第２の評価領域１５と第３の評価領域１６にマスクをする。次に制御コンピュータ５１２は、ステップ４にて、ｎ層対目のモリブデン層の設計上の厚みＭｎ［ｎｍ］が２［ｎｍ］より大きいかどうかの判定をおこなう。

Ｍｎ＞２［ｎｍ］のとき、ステップ５にて、有効領域１３と第１の評価領域１４に対して同時にモリブデンを厚さ２［ｎｍ］だけ成膜する。次にステップ６にて、第１の評価領域１４と第３の評価領域１６にマスクをし、ステップ７にて、有効領域１３と第２の評価領域１５に対して同時にモリブデンを厚さＭｎ−２［ｎｍ］だけ成膜する。

Ｍｎ≦２のときは、ステップ８にて、有効領域１３と第１の評価領域１４に対して同時にモリブデンを厚さＭｎ［ｎｍ］だけ成膜する。次にステップ９にて、有効領域１３、第２の評価領域１５と第３の評価領域１６にマスクをし、ステップ１０にて、第１の評価領域１４に対してモリブデンを厚さ２−Ｍｎ［ｎｍ］だけ成膜する。

ステップ７またはステップ１０の後、ステップ１１にて、第２の評価領域１５と第３の評価領域１６にマスクをし、制御コンピュータ５１２は、ステップ１２にて、ｎ層対目のシリコン層の設計上の厚みＳｎ［ｎｍ］が５［ｎｍ］より大きいかどうかの判定をおこなう。

Ｓｎ＞５［ｎｍ］のとき、ステップ１３にて、有効領域１３と第１の評価領域１４に対して同時にシリコンを厚さ５［ｎｍ］だけ成膜する。次にステップ１４にて、第１の評価領域１４と第２の評価領域１５にマスクをし、ステップ１５にて、有効領域１３と第３の評価領域１６に対して同時にシリコンを厚さＳｎ−５［ｎｍ］だけ成膜する。

Ｓｎ≦５のときは、ステップ１６にて、有効領域１３と第１の評価領域１４に対してシリコンを厚さＳｎ［ｎｍ］だけ成膜する。次にステップ１７にて、有効領域１３と第２の評価領域１５と第３の評価領域１６にマスクをし、ステップ１８にて、第１の評価領域１４に対してシリコンを厚さ５−Ｓｎ［ｎｍ］だけ成膜する。

ステップ１５またはステップ１８の後、制御コンピュータ５１２は、ステップ１９にて、層対番号ｎを６０と比較して、ｎが６０以上であれば取り出し、膜厚検査工程に入る。ｎが６０未満であれば、ステップ２０にて、ｎをインクリメントして、再びステップ４に戻って一連のプロセスを繰り返す。

以上のプロセスから、有効領域１３外に周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域１４と、モリブデンの単層膜の第２の評価領域１５と、シリコンの単層膜の第３の評価領域１６とができる。

以上説明したようなプロセスによって成膜を行うが、実際には設計通りに成膜することは困難であり、ミラー面内の膜厚に設計値とのずれが生じる。そのため、多層膜ミラーの検査を、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）、ＥＵＶ反射率計、Ｘ線回折などを用いて行う。ＡＦＭは直接有効領域を計測し表面粗さを調べる。ＥＵＶ反射率計・Ｘ線回折は第１の評価領域１４、第２の評価領域１５、第３の評価領域１６に対して径方向について複数ヶ所で反射率を計測する。その結果から上述したブラッグの式を用いて径方向の膜厚分布を導出する。ＥＵＶ反射率計を用いることで第１の評価領域１４を、エリプソメトリーを用いたときの計測精度±０．１５％程度よりも高い、計測精度０．０１５％以上で計測可能である。

基板１１を回転させながら成膜をおこなうため、回転方向の膜厚ムラは小さい。よって、第１の評価領域１４、第２の評価領域１５、第３の評価領域１６を計測して分かる径方向の膜厚分布と有効領域１３における径方向の膜厚分布は同等であると見做すことができる。第１の評価領域１４、第２の評価領域１５、第３の評価領域１６の膜厚計測結果を足し合わせることで有効領域１３の膜厚分布を精度よく推定することが出来る。但し、第２の評価領域１５、第３の評価領域１６は全体の膜厚に占める割合が小さく、第１の評価領域１４だけを計測しても有効領域１３の膜厚分布が推定可能である。したがって、要求される精度によっては、必ずしも第２の評価領域１５、第３の評価領域１６の計測が必要なわけではない。

評価領域を用いた評価の結果、有効領域１３の粗さが大きいもの、反射率が低いもの、膜周期長にムラがあるもの、設計の膜周期長から外れたものは露光装置には搭載しない。

検査で仕様を満足しないミラーは研磨の工程からやり直す。表面粗さが規定値を満たさない場合は基板の研磨ミスや成膜工程での不具合が考えられるので、検査不合格とする。検査に合格したものは露光装置に搭載する。

再研磨後も同様の手順で繰り返し検査を行い、仕様を満たす、もしくは補正可能であれば露光装置に搭載する。

以上のように、基板１１上の有効領域１３とは異なる領域に、周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域１４を形成することによって、膜厚検査を精度良く行うことが可能になる。そして、検査に合格したＥＵＶ用ミラーを露光装置に搭載することで、より微細なパターンの転写が可能となり、高集積化されたデバイスの製造が可能となる。

なお、本実施例では多層膜を構成する２つの材料として、モリブデンとシリコンを例にして説明したが、ＥＵＶ用ミラーの多層膜として使用可能な材料であれば他の材料であっても良い。例えば、モリブデン／シリコン以外にもモリブデン／ベリリウムで構成された多層膜がＥＵＶに使用できることが知られている。

実施例１に示したＥＵＶ用ミラーは、有効領域の各層の膜厚を制限しないので設計の自由度が高いというメリットがあるが、有効領域の各層の成膜を２回に分けて行うために成膜プロセスの総ステップ数が多くなる。

本実施例のＥＵＶ用ミラーは、設計の自由度は低くなるが、有効領域の各層を一回のプロセスで成膜して、成膜プロセスの総ステップ数を実施例１に比べて少なくした例である。

本実施例のＥＵＶ用ミラーが用いられるＥＵＶ露光装置、本実施例のＥＵＶ用ミラーを成膜するスパッタリング成膜装置、そして本実施例のＥＵＶ用ミラーの膜厚評価方法は、実施例１と同じであるので、説明を省略する。

図６（ａ）は本実施例のＥＵＶ用ミラーの正面図であり、図６（ｂ）は概略断面図である。

図６（ａ），（ｂ）において、７１は基板、７２は基板の回転中心、７３は有効領域、７４〜７６はそれぞれ第１の評価領域、第２の評価領域、第３の評価領域である。

有効領域７３は、研磨の終わった基板７１上に、第１材料としてのモリブデンと、第２材料としてのシリコンとを交互に７５層対積層された非周期的な多層膜で構成される。有効領域７３を構成するモリブデン及びシリコンの厚さは、モリブデンがＡ［ｎｍ］、Ｂ［ｎｍ］、Ｃ［ｎｍ］の３種類、シリコンがａ［ｎｍ］、ｂ［ｎｍ］、ｃ［ｎｍ］の３種類である。

また、評価・検査用として、それぞれ周期的な多層膜で構成された第１の評価領域７４、第２の評価領域７５、第３の評価領域７６が、基板７１上の有効領域７３とは異なる領域に成膜されている。

第１の評価領域７４、第２の評価領域７５、第３の評価領域７６は、反射率計測による膜厚計測が可能なように、少なくとも５層対以上が好ましい。本実施例では、第１の評価領域７４は、モリブデンが第１の膜厚（Ａ［ｎｍ］）、シリコンが第２の膜厚（ａ［ｎｍ］）、層数２０層対からなる周期的な多層膜で構成している。第２の評価領域７５は、モリブデンが第１の膜厚以外の第３の膜厚（Ｂ［ｎｍ］）、シリコンが第２の膜厚以外の第４の膜厚（ｂ［ｎｍ］）、層数２５層対からなる周期な多層膜で構成している。第３の評価領域７６は、モリブデンが第１の膜厚以外の第５の膜厚（Ｃ［ｎｍ］）、シリコンが第２の膜厚以外の第６の膜厚（ｃ［ｎｍ］）、層数３０層対からなる周期的な多層膜で構成している。

第１の評価領域７４、第２の評価領域７５、第３の評価領域７６は、基板の回転中心７２から外周に向けて、有効領域７３の径方向をカバーする幅を持っている。なお、実施例１と同様に、本実施例においても、１つの評価領域を径方向で複数に分割して配置してもよい。

本実施例のＥＵＶ用ミラーの成膜プロセスを、図７に示すフローチャートに沿って説明する。

研磨の終わった基板７１を、図４を用いて説明したスパッタリング成膜装置５００に設置し、成膜をスタートさせる。ステップ２１では、成膜プログラムにしたがって、マスクされる領域が選択される。第１番目はモリブデンがＡ［ｎｍ］であるので、ステップ２２のフローとなる。ステップ２２では、領域選択マスク５１４により、第２の評価領域７５、第３の評価領域７６がマスクされる。続いて、ステップ２５ではモリブデンが選択され、ステップ２６でモリブデンが成膜される。ステップ２８では、成膜終了ならばそのまま成膜が終了する。そうでなければ、ステップ２１へ戻る。第２番目はシリコンがａ［ｎｍ］なので、ステップ２２、２５、２７でシリコンが成膜される。

第３番目はモリブデンがＢ［ｎｍ］なので、ステップ２３のフローとなる。ステップ２３では、領域選択マスク５１４により、第１の評価領域７４、第３の評価領域７６がマスクされる。続いて、ステップ２５ではモリブデンが選択され、ステップ２６でモリブデンが成膜される。

第４番目はシリコンがｃ［ｎｍ］であるので、ステップ２４が選択される。ステップ２４では、領域選択マスク５１４により、第１の評価領域７２、第２の評価領域７３がマスクされる。続いて、ステップ２５ではモリブデンが選択され、ステップ２６でモリブデンが成膜される。このようなフローを成膜終了まで、繰り返し行う。

以上のように、基板７１上の有効領域７３とは異なる領域に、周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域７４、第２の評価領域７５、第３の評価領域７６を形成することによって、膜厚検査を精度良く行うことが可能になる。そして、検査に合格したＥＵＶ用ミラーを露光装置に搭載することで、より微細なパターンの転写が可能となり、高集積化されたデバイスの製造が可能となる。

モリブデン／シリコン多層膜は応力を持つため、基板の面形状に影響を与える可能性がある。基板の変形を抑えるために、基板上に応力を緩和するための多層膜層（応力緩和層）を成膜し、その上にＥＵＶ光を反射するための多層膜（反射層）を成膜する技術が知られている。これは、反射層と応力緩和層とに大きさの等しい逆応力を持たせることで基板変形を抑える技術である。

応力緩和層が所望の精度で成膜されていない場合、反射層の応力がキャンセルできず基板が変形する。また、基板の形状が設計どおりに保たれていても、応力緩和層の膜周期が面内で不均一である場合、反射波面の乱れとなる。高い結像性能を得るためには応力緩和層も精度良く成膜できていることが重要である。

本実施例は、有効領域内に応力緩和層を含んだＥＵＶ用ミラーに関し、基板上の有効領域とは異なる領域に応力緩和層の評価のための評価領域を設けたものである。

本実施例のＥＵＶ用ミラーが用いられるＥＵＶ露光装置、本実施例のＥＵＶ用ミラーを成膜するスパッタリング成膜装置、そして本実施例のＥＵＶ用ミラーの膜厚評価方法は、実施例１と同じであるので、説明を省略する。

図８（ａ）は本実施例のＥＵＶ用ミラーの正面図であり、図８（ｂ）は概略断面図である。

図８（ａ），（ｂ）において、９０１は基板、９０２は基板の回転中心、９０３は有効領域、９０４〜９０９はそれぞれ第１の評価領域、第２の評価領域、第３の評価領域、第４の評価領域、第５の評価領域、第６の評価領域である。図８（ｂ）において、９１０は周期的な多層膜で構成された応力緩和層、９１１は非周期的な多層膜で構成された反射層である。有効領域９０３は、応力緩和層９１０と反射層９１１とによって構成される。

第１の評価領域９０４、第２の評価領域９０５、第３の評価領域９０６は、反射層９１１の評価のための領域である。第４の評価領域９０７、第５の評価領域９０８、第６の評価領域９０９は、応力緩和層９１０の評価のための領域である。

応力緩和層９１０は、基板９０１の研磨終了後に成膜される。応力緩和層９１０の材料は特に問わないが、成膜装置の簡略化の観点から反射層９１１と同じ材料を使うことが好ましい。反射層９１１が圧縮応力を持つ場合、応力緩和層９１０はその逆応力である引っ張り応力を持たせる必要がある。モリブデン／シリコン多層膜は、厚みにより応力が変化するため、膜周期や膜数などを適切に設定することで、反射層として用いることもできるし、またその応力をキャンセルする応力緩和層として用いることもできる。

応力緩和層９１０は周期的な多層膜であるので、応力緩和層９１０の膜周期が反射率計測による膜厚計測を行うのに適当な値である場合には、第４の評価領域９０７には、応力緩和層９１０の膜構成そのものを形成すると良い。この場合、図８（ｂ）に示した第５の評価領域９０８及び第６の評価領域９０９は不要となる。一方、応力緩和層９１０の膜周期が膜厚計測を行うのに適当な値でない場合は、実施例１に示したのと同様の成膜プロセスによって、第４の評価領域９０７の膜厚を計測に適した値に設定して、第５の評価領域９０８及び第６の評価領域９０９を形成すると良い。

応力緩和層９１０の上に成膜する反射層９１１及びその評価領域である第１の評価領域９０４、第２の評価領域９０５、第３の評価領域９０６については、実施例１または実施例２の膜構造及び成膜プロセスを用いる。

評価方法は応力緩和層評価領域も反射層評価領域と同様である。

以上のように、基板９０１上の有効領域９０３とは異なる領域に、反射層９１１の評価領域だけでなく、応力緩和層９１０の評価領域をも形成することによって、反射層９１１の膜厚検査だけでなく、応力緩和層９１０の検査も精度良く行うことが可能になる。そして、検査に合格したＥＵＶ用ミラーを露光装置に搭載することで、より微細なパターンの転写が可能となり、高集積化されたデバイスの製造が可能となる。

図９（ａ）は本実施例のＥＵＶ用ミラーの正面図であり、図９（ｂ）は概略断面図である。

図９（ａ），（ｂ）において、１０１は基板、１０２は基板の回転中心、１０３は有効領域、１０４〜１０６はそれぞれ第１の評価領域、第２の評価領域、第３の評価領域である。

本実施例のＥＵＶ用ミラーが用いられるＥＵＶ露光装置、本実施例のＥＵＶ用ミラーを成膜するスパッタリング成膜装置、そして本実施例のＥＵＶ用ミラーの膜厚評価方法は、実施例１と同じであるので、説明を省略する。

有効領域１０３は、研磨の終わった基板１０１上に、第１材料としてのモリブデンと、第２材料としてのシリコンとを交互に６０層対積層した非周期的な多層膜で構成される。

有効領域１０３を構成するモリブデンの厚さは、Ａ［ｎｍ］、Ｂ［ｎｍ］、Ｃ［ｎｍ］、Ｄ［ｎｍ］、Ｅ［ｎｍ］、Ｆ［ｎｍ］の６種類である。有効領域１０３を構成するシリコンの厚さは、ａ［ｎｍ］、ｂ［ｎｍ］、ｃ［ｎｍ］、ｄ［ｎｍ］、ｅ［ｎｍ］の５種類である。

また、評価・検査用として、それぞれ周期的な多層膜で構成された第１の評価領域１０４、第２の評価領域１０５、第３の評価領域１０６が、基板１０１上の有効領域１０３とは異なる領域に成膜されている。

第１の評価領域１０４は、モリブデンが膜厚Ａ［ｎｍ］、シリコンが膜厚ａ［ｎｍ］からなる周期的な多層膜で構成されている。第１の評価領域１０４の成膜プロセスは実施例２と同様に成膜を行っているが、膜厚Ａ［ｎｍ］のモリブデン層とシ膜厚ａ［ｎｍ］のシリコン層が交互に積層されるように、第１の評価領域１０４のマスクを適切に行う。例えば、モリブデン層の膜厚としてＡ［ｎｍ］が連続する場合は、膜厚ａ［ｎｍ］のシリコン層が成膜されるまで、膜厚Ａ［ｎｍ］のモリブデン層が連続して成膜されないよう、第１の評価領域１０４をマスクする。

第１の評価領域１０４は、反射率計測による膜厚計測が可能なように、少なくとも５層対以上が好ましい。

第２の評価領域１０５は、第１の評価領域１０４に積層されたもの以外のモリブデンの膜厚Ａ［ｎｍ］、Ｂ［ｎｍ］、Ｃ［ｎｍ］、Ｄ［ｎｍ］、Ｅ［ｎｍ］、Ｆ［ｎｍ］の層が積層されたモリブデン膜で構成されている。第３の評価領域１０６は、第１の評価領域１０４に積層されたもの以外のシリコンの膜厚ａ［ｎｍ］、ｂ［ｎｍ］、ｃ［ｎｍ］、ｄ［ｎｍ］、ｅ［ｎｍ］の層が積層されたシリコン膜で構成されている。

第１の評価領域１０４、第２の評価領域１０５、第３の評価領域１０６は、基板の回転中心１０２から外周に向けて、有効領域１０３の径方向をカバーする幅を持っている。なお、実施例１と同様に、本実施例においても、１つの評価領域を径方向に複数に分割して配置してもよい。

第１の評価領域１０４以外の成膜プロセスについては実施例２と同様に成膜できるので説明を省略する。

本実施例のＥＵＶ用ミラーは、第１の評価領域１０４が５層対以上形成されるような設計例であれば、実施例２と同様に、有効領域の各層を一回のプロセスで成膜しているので、成膜プロセスの総ステップ数を少なくすることができる。その他の効果については、実施例１，２のＥＵＶ用ミラーと同様である。

図１０（ａ）は本実施例のＥＵＶ用ミラーの正面図であり、図１０（ｂ）は概略断面図である。

本実施例のＥＵＶ用ミラーが用いられるＥＵＶ露光装置、本実施例のＥＵＶ用ミラーを成膜するスパッタリング成膜装置、そして本実施例のＥＵＶ用ミラーの膜厚評価方法は、実施例１と同じであるので、説明を省略する。

図１０（ａ），（ｂ）において、１１１は基板、１１２は基板の回転中心、１１３は有効領域、１１４〜１１７はそれぞれ第１の評価領域、第２の評価領域、第３の評価領域、第４の評価領域である。

本実施例のＥＵＶ用ミラーは、実施例１〜４に示した構成をベースとするが、第１材料としてのモリブデンと、第２材料としてのシリコンとの間に、第３の材料としてのボロンカーバイドを成膜して、拡散防止層とした点が異なる。それと共に、ボロンカーバイド単層の第４の評価領域１１７を、基板１１１上の有効領域１１３とは異なる領域に設けている。

各評価領域は、基板の回転中心１１２から外周に向けて、有効領域１１３の径方向をカバーする幅を持っている。なお、実施例１と同様に、本実施例においても、１つの評価領域を径方向で複数に分割して配置してもよい。

本実施例のごとく拡散防止層が設けられた多層膜であっても、実施例１に示した膜厚計測方法を用いて第４の評価領域１１７の膜厚を計測し、その他の評価領域の計測結果と合わせて評価することで、精度良く有効領域１１３の膜厚を推定することができる。但し、第４の評価領域１１７は、全体の膜厚に占める割合が小さいため、省略しても有効領域１１３の膜厚分布の推定に与える影響は少ない。

次に、図１４及び図１５を参照して、本発明のＥＵＶ用ミラーを備えた露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。

図１４は、デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、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方法を例に説明する。

まず、ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、レクチルとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィー技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエ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）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。

図１５は、ステップＳ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。

ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）では、ウエハに電極を形成する。ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってレクチルの回路パターンをウエハに露光する。ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（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Ｓ１９（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でウエハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例のデバイス製造方法によれば、本発明のＥＵＶ用ミラーの適用に基づく高精度の露光性能を利用して、より信頼性の高いデバイスを製造することが可能となる。

ＥＵＶ露光装置の概略構成図である。 実施例１のＥＵＶ用ミラーの正面図及び概略断面図である。 評価領域が径方向に分割されたＥＵＶ用ミラーの例を示す図である。 スパッタリング製膜装置の概略構成図である。 実施例１の成膜プロセスのフローチャートである。 実施例２のＥＵＶ用ミラーの正面図及び概略断面図である。 実施例２の成膜プロセスのフローチャートである。 実施例３のＥＵＶ用ミラーの正面図及び概略断面図である。 実施例４のＥＵＶ用ミラーの正面図及び概略断面図である。 実施例５のＥＵＶ用ミラーの正面図及び概略断面図である。 周期的な多層膜ミラーの角度反射率特性及び波長反射率特性の例を示す図である。 非周期的な多層膜ミラーの層ごとの膜厚である。 非周期的な多層膜ミラーの角度反射率特性及び波長反射率特性の例を示す図である。 デバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。

符号の説明

１１ 基板
１２ 基板の回転中心
１３ 有効領域
１４ 第１の評価領域
１５ 第２の評価領域
１６ 第３の評価領域

Claims (11)

1. 基板と、該基板上に形成された非周期的な多層膜を含んだＥＵＶ光用の有効領域と、前記基板上の前記有効領域とは異なる領域に形成された周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域とを有することを特徴とするＥＵＶ用ミラー。
2. 前記有効領域及び前記第１の評価領域が形成される基板上の面は回転対称な形状であり、前記第１の評価領域は、前記有効領域の径方向の膜厚分布を評価可能な形状に形成されていることを特徴とする請求項１のＥＵＶ用ミラー。
3. 前記有効領域の非周期的な多層膜は、第１材料と第２材料とが交互に積層された非周期的な多層膜であり、前記第１の評価領域の周期的な多層膜は、第１材料と第２材料とが交互に積層された周期的な多層膜であり、前記ＥＵＶ用ミラーは、前記有効領域の非周期的な多層膜を構成する第１材料の層の総膜厚と前記第１の評価領域の周期的な多層膜を構成する第１材料の層の総膜厚との差分の膜厚を持つ第１材料のみで構成された第２の評価領域と、前記有効領域の非周期的な多層膜を構成する第２材料の層の総膜厚と前記第１の評価領域の周期的な多層膜を構成する第２材料の層の総膜厚との差分の膜厚を持つ第２材料のみで構成された第３の評価領域とを更に有することを特徴とする請求項１又は２のＥＵＶ用ミラー。
4. 前記有効領域の非周期的な多層膜は、第１材料と第２材料が交互に積層された非周期的な多層膜を含み、前記第１の評価領域の周期的な多層膜は、前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜を構成する第１材料の層のうち第１の膜厚を持つ第１材料の層と、前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜を構成する第２材料の層のうち第２の膜厚を持つ第２材料の層とが交互に積層された多層膜であることを特徴とする請求項１又は２のＥＵＶ用ミラー。
5. 前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜を構成する第１材料の層のうち第３の膜厚を持つ第１材料の層と、前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜を構成する第２材料の層のうち第４の膜厚を持つ第２材料の層とが交互に積層された周期的な多層膜によって構成される第２の評価領域を更に有することを特徴とする請求項４のＥＵＶ用ミラー。
6. 前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜を構成する第１材料の層のうち第１の膜厚以外の膜厚を持つ第１材料の層の総膜厚と同じ膜厚を持つ第１材料のみで構成された第２の評価領域と、前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜を構成する第２材料の層のうち第２の膜厚以外の膜厚を持つ第２材料の層の総膜厚と同じ膜厚を持つ第２材料のみで構成された第３の評価領域とを有することを特徴とする請求項４のＥＵＶ用ミラー。
7. 前記有効領域の非周期的な多層膜は、交互に積層された前記第１材料と前記第２材料との間に拡散防止層としての第３の材料の層を含むことを特徴とする請求項３〜６いずれかのＥＵＶ用ミラー。
8. 前記有効領域は、非周期的な多層膜で構成される反射層と、応力緩和層とを含み、前記第１の評価領域は前記反射層を評価するための領域であることを特徴とする請求項１〜７いずれかのＥＵＶ用ミラー。
9. 前記応力緩和層は周期的な多層膜で構成され、前記基板上の前記有効領域及び前記第１の評価領域とは異なる領域に、前記応力緩和層と同じ構造の多層膜で構成される前記応力緩和層を評価するための領域を有することを特徴とする請求項８のＥＵＶミラー。
10. ＥＵＶ光でレチクルを照明する照明光学系と、前記レチクルに形成されたパターンをウエハ上に投影する投影光学系とを有するＥＵＶ露光装置であって、前記照明光学系と前記投影光学系の少なくとも一方は、請求項１〜９いずれかのＥＵＶ用ミラーを有することを特徴とするＥＵＶ露光装置。
11. 基板上に非周期的な多層膜を含んだＥＵＶ光用の有効領域を形成すると共に、前記基板上の前記有効領域とは異なる領域に周期的な多層膜によって構成される第１の評価領域を形成するＥＵＶ用ミラーの製造方法であって、前記第１の評価領域を構成する周期的な多層膜を構成する各層の成膜に際し、前記有効領域に含まれる非周期的な多層膜を構成する各層と同時に成膜する工程を有することを特徴とするＥＵＶ用ミラーの製造方法。

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