JP2015515127A - Ｅｕｖ波長範囲用ミラー、該ミラーの製造方法、及び該ミラーを具えた投影露光装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、ＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)に関するものであり、０?〜２５?の少なくとも１つの入射角について４０％以上の反射率を有し、基板及び層配列を具え、この層配列は少なくとも１つの非金属個別層(B,H,M)を含み、非金属個別層(B,H,M)は、１０ppb〜１０％、特に１００ppb〜０．１％の不純物原子でドーピングされ、これにより、この非金属個別層(B,H,M)について、６?１０10cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１?１０-3S/m以上の導電率、特に６?１０13cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１S/m以上の導電率が得られる。
Description
本発明は、ＥＵＶ（extreme ultraviolet：極紫外）波長範囲用ミラー、及びこうしたミラーを製造する方法に関するものである。さらに、本発明は、こうしたミラーを具えたマイクロリソグラフィー用のＥＵＶ光源、ＥＵＶ照射系、及びＥＵＶ投射レンズに関するものである。さらに、本発明は、マイクロリソグラフィー用投影露光装置に関するものである。
ＥＵＶ波長範囲用のマイクロリソグラフィー用投影露光装置は、画像平面内へのマスクの露光または結像に使用されるミラーが高い反射率を有する、という前提に頼らなければならない、というのは、第１に、投影露光装置の全透過率は、個々のミラーの反射率値の積によって決まるからであり、第２に、ＥＵＶ光源の光パワーが限られているからである。この場合、ＥＵＶ波長範囲は、５nm〜２０nmの波長を有する光の波長範囲であるものと理解されている。
高い反射率を有する１３nm付近のＥＵＶ波長範囲用のミラーは、例えば独国特許出願公開第１０１５５７１１号明細書（特許文献１）より知られる。この文献に記載されたミラーは、基板上に付加された一連の個別層を有する層配列で構成され、この層配列は複数の層サブシステムを具え、各層サブシステムは、異なる材料が周期を成す少なくとも２つの個別層の周期列を有し、個々のサブシステムの周期数及び周期の厚さは、基板から表面に向かって減少する。
しかし、こうしたミラーについて不利なことは、ＥＵＶ投影露光装置の全寿命にわたって、これらのミラーが、上記ミラーの層配列内のミラーに入射するＥＵＶ光子の約１／３を吸収することである。一般に、高エネルギーＥＵＶ光子の吸収は、固体内の電子が出射される光電効果によって生じる。その結果、不安定化されるか破壊された化学結合を有する非常に多数の原子が、層材料中に生成される。このように不安定化された結合を有する原子は、原子スケールでの位置または配置の変化を容易に行い得る。その結果、影響を受ける層の構造、従ってその光学特性も変化する。初期の連続照射の実験において、ＥＵＶミラーのスペクトルシフトが既に確認されている。
原子スケールで不安定化され破壊された結合に起因する正確なプロセスは、現在不明確である。層材料が密度の増加した状態を有し、このことが、確認されたスペクトルシフトを説明することができる、ということは考えられる。「コンパクション（圧縮、圧密）」という語で記述されるこうしたプロセスは、１９３nmでのＶＵＶ（vacuum ultraviolet：真空紫外）マイクロリソグラフィーにおける石英ガラス及びミラー層について知られている。しかし、不安定化された原子が、隣接層からの原子、あるいは投影露光装置の残留ガス雰囲気からの原子との化学反応を行うことも考えられる。
影響を受ける層内の不安定化された原子によってもたらされる構造変化の結果として、この層の層応力及び表面粗さも、光学特性と共に変化する。
ミラーの層応力を設定するために、その製造中に通常、いわゆるバッファ層または抗応力層（ＡＳＬ：anti-stress layer）を、基板と反射コーティングとの間に付加し、この層は、その引張応力によって、反射コーティングの圧縮応力を補償する。しかし、ミラー内の不安定化された原子の結果として、上記層配列内の応力比が時間の経過と共に変化した場合、このことは不可避的に、ミラー表面の形状に許容外の変化をもたらす。従って、このことは、投影露光装置に許容外の像収差を生じさせる。
迷光損失を回避するために、ＥＵＶ波長範囲用のミラーに、製造中に、非常に滑らかな基板及び層表面を設ける。しかし、不安定化された原子が、時間の経過と共に、これらの層にＨＳＦＲ（high spatial frequency range：高空間周波数範囲）空間周波数範囲内の粗い境界面を生じさせた場合、このことが迷光損失をもたらし、従って、投影露光装置における全透過率の損失をもたらす。U. Dinger et al. “Mirror substrates for EUV-lithography: progress in metrology and optical fabrication technology” Proc. SPIE Vol. 4146, 2000年（非特許文献１）、特に、１０nm〜１μmの粗さの空間波長を有するＨＳＦＲ範囲内、及び１μm〜１mmの粗さの空間波長を有するＭＳＦＲ（middle spatial frequency range：中間空間周波数範囲）範囲内の、表面粗さの定義を参照。
さらに、層の境界面における不安定化された原子は、新たな化学結合に入ることもあり、その結果、いずれにせよ既に生じている層の相互拡散が増大し、及び／または、その結果、相互拡散を抑制するために使用される層（いわゆるバリア層）の効果が低減される。相互拡散の増大は、境界面におけるコントラストの損失をもたらし、従って、このことはミラー全体における反射率の損失をもたらす。
U. Dinger et al. "Mirror substrates for EUV-lithography: progress in metrology and optical fabrication technology" Proc. SPIE Vol. 4146, 2000年
従って、本発明の目的は、スペクトル挙動、表面形状、及び迷光損失に関して高い長期安定性を有するＥＵＶ波長範囲用ミラーを提供することにある。
本発明によれば、この目的は、０°〜２５°の少なくとも１つの入射角について４０％以上の反射率を有するＥＵＶ波長範囲用ミラーであって、基板及び層配列を具え、この層配列が少なくとも１つの非金属個別層を含むＥＵＶ波長範囲用ミラーにおいて、この非金属個別層が、１０ppb〜１０％、特に１００ppb〜０．１％の不純物原子でドーピングされ、これにより、この非金属個別層について、６×１０10cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１×１０-3S/m以上の導電率、特に６×１０13cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１S/m以上の導電率が得られることを特徴とするＥＵＶ波長範囲用ミラーによって達成される。
本発明は、ＥＵＶ光子による化学結合の破壊自体は問題にならないが、その結果生じる原子の位置または配置の変化だけが、影響を受ける非金属層の構造をもたらすことを認識している。上述した、影響を受ける非金属層の不純物原子によるドーピングは、影響を受ける層内の十分多数の自由可動電子によって、出射される結合電子を非常に急速に置き換えること、及び、原子が原子スケールでの位置または配置の変化を行う前でも、原子を安定化させることを可能にする。例えばモリブデン（Mo）またはルテニウム（Ru）のような金属は高密度の自由可動電子を有し、従って、金属から成るこうした個別層は、こうした構造変化の傾向がほとんどない。しかし、例えばこれらの金属の酸化物、窒化物及び炭化物は非金属であり、従って、特定の放射抵抗のために十分多数の自由電子を提供するためには、不純物原子でドーピングする必要がある。
さらに、自由電子の提供は、相応にドーピングした層の熱伝導率も増加させる。このことは、次のＲＵＶ光パルスがミラーに達してその上層をさらに加熱する前に、通常は最上部の３０層内に蓄積されるＥＵＶ光パルスの熱損失を、基板に向けてより深層内に移送することを可能にする。こうして、ＥＵＶミラーの最上層の許容外の永久加熱を防止することができる、というのは、特に、基板まで消散する熱を、基板内の対応する冷却流路を通して消散させることができ、その結果、ドーピングした層の増加した熱伝導率を利用して、最上層を相応に冷却することができるからである。この関係では、ドーピングはミラーの放射抵抗を増加させるだけでなく、その熱負荷も低減する。
１つの好適例では、上記層配列が、少なくとも２周期の個別層の周期列から成る少なくとも１つの層サブシステムを具え、これらの周期は、高屈折率層用及び低屈折率層用の異なる材料で組成される２つの個別層を具え、少なくとも１つの非金属個別層の不純物原子によるドーピングが、周期系のＶ族からの少なくとも１つの元素の原子を用いて実行される。上記少なくとも１つの層サブシステムにより、ＥＵＶ波長範囲用ミラーの高い反射率が保証され、Ｖ族からの元素の原子によるドーピングが、非金属個別層の伝導帯内に過剰な電子を提供し、従って、この個別層の安定化をもたらす。
本発明の関係では、０．１nm以上の偏差が、隣接する層サブシステムの周期厚さとの偏差として存在する場合、さもなければ、高反射率層と低反射率層との周期の分割が同一であるとしても、層サブシステムが隣接する層サブシステムと区別される、というのは、０．１nmの差があるとすれば、それだけで層サブシステムの異なる光学的効果を有することができるからであり、さもなければ、高反射率層と低反射率層との周期の分割が同一である。
高屈折率及び低屈折率とは、この場合、ＥＵＶ波長範囲内で、層サブシステムの一周期内に共存するそれぞれの層に関する相対語である。ＥＵＶ波長範囲内では、光学的に高屈折率で機能する層を、それに比べて光学的に低屈折率の層と組み合わせて、層サブシステムの一周期の主たる構成要素として初めて、層サブシステムが一般に反射層システムとして機能する。
他の好適例では、上記層配列が２００nm未満の合計厚さ（総厚）を有し、層サブシステムの高屈折率層が不純物原子でドーピングされている。層サブシステムの高屈折率層のドーピングは、層サブシステムの圧縮応力を低減することを可能にし、これにより、他の層サブシステムのいずれも応力補償を必要としないか、厚さを低減した他の層サブシステムのみが応力補償を必要とするかのいずれかである。高屈折率層と低屈折率層との所定の周期の分割に対して、応力補償用の他の層サブシステムの引張応力の合計絶対値は、周期の数によって決まる。補償に必要な引張応力がより小さければ、層配列の合計厚さも結果的に低減される。従って、このドーピングにより、０°〜２５°の少なくとも１つの入射角に対して４０％以上の反射率を有するＥＵＶ波長範囲用ミラーが提供され、このＥＵＶ波長範囲用ミラーは、２０MPa未満の合計層応力を有し、それにもかかわらず２００nm未満の層配列の合計厚さを有する。特に、このことは、実質的に垂直入射であり、かつ６０％以上の反射率を有するミラーに当てはまる。
他の好適例では、上記ミラーが、光学的に使用される表面の位置において、垂直入射について、ＥＵＶ波長範囲内の光を１０kJ/mm2以上の投与量で照射した後に、当該ミラーの１２nm〜１４nmの反射スペクトル内に平均反射波長を有し、この平均反射波長は、光源の１２nm〜１４nmの平均発光波長から、０．２５nm未満、特に０．１５nm未満しか外れていない。このことは、スペクトルシフトの結果として、投影露光装置の動作持続時間が比較的長い場合に、ウェハーの処理能力（スループット）の低下を防止する。本発明によれば、個別層のドーピングが、構造変化を防止し、従って、照射により個別層の光学特性の変化がもたらされることを防止する。従って、上記の投与量の後にも、ミラーが照射の開始時と実質的に同じ反射スペクトルを有することを可能にする。
本発明の関係では、光源の発光スペクトル及び１２nm〜１４nmの平均発光波長は、光発生の位置における直接的なスペクトル及び直接的な平均波長であるものと理解される。このスペクトルが明確であり、光学部品の特性によって乱されないのは、実際の光発生の位置のみである。一般に、投影露光装置のミラーは、ＥＵＶ光源の集光ミラーに始まりＥＵＶ投影露光装置の最終ミラーに至るまで、投影露光装置の全透過率を最大にするために、それらの反射スペクトルに関して、光源の発光スペクトルに合わせられている。
ＥＵＶ光源の集光ミラー及び／またはＥＵＶ照射系のミラー向けの他の好適例では、上記の投与量での照射後の、平均発光波長からの平均反射波長の偏差が０．０５nm未満である。このことは、特に、相応のドーピングによって放射に対する耐性を有する、光源付近に位置するミラーによって、全透過率の比較的大きな損失を防止することを可能にする。ミラーを光源に近付けて配置するほど、表面パワー密度、あるいはこのミラーが一般に受ける寿命への影響が大きくなる。このことは、ＥＵＶ光源の集光ミラーに特に当てはまる。
本発明によるミラーの１つの好適例では、上記層配列の非金属の個別層が、次の材料のグループから選択した材料、あるいは次の材料のグループからの化合物として製造された材料で構成される：B4C、C、Zr酸化物、Zr窒化物、Si、Si酸化物、Si窒化物、Si炭化物、Siホウ化物、Mo窒化物、Mo炭化物、Moホウ化物、Ru酸化物、Ru窒化物、Ru炭化物、及びRuホウ化物。特に、これらの材料は、ＥＵＶ放射の下で構造変化しやすく、従って、相応のドーピングによって安定化しなければならない。
本発明の他の実施形態では、周期を形成する少なくとも１つの層サブシステムの２つの個別層が、モリブデン（Mo）及びシリコン（Si）の材料、またはルテニウム（Ru）及びシリコン（Si）の材料のいずれかで構成される。このことは、特に高い反射率値を達成し、同時に、生産技術の利点を実現する、というのは、ミラーの層配列の層サブシステムを製造するために、２つの異なる材料しか使用しないからである。さらに、この好適例では、シリコンで組成される少なくとも１つの個別層を、１０ppb〜１０％の不純物原子でドーピングして、長期の変質に対してミラーを保護する。この好適例の他の構成では、基板から最遠の少なくとも１つの層サブシステムの、少なくとも１０周期、特に少なくとも５周期のシリコンで組成されるすべての個別層が、長期安定化のための不純物原子で、このドーピングをされている。この場合、層配列におけるＥＵＶ放射の強度は、キャップ層の表面で最高であり、層配列内へ貫入する深さが増加すると共に指数関数的に減少することを考慮に入れるべきである。従って、特に少なくとも上方の５周期は、相応にドーピングした層を備えるべきである。
この場合、他の好適例では、個別層どうしを少なくとも１つのバリア層によって分離し、このバリア層は、次の材料グループから選択した材料、あるいは、その化合物として製造された材料で構成される：B4C、C、Si窒化物、Si炭化物、Siホウ化物、Mo窒化物、Mo炭化物、Moホウ化物、Ru窒化物、Ru炭化物、及びRuホウ化物。こうしたバリア層は、一周期の２つの個別層間の相互拡散を抑制し、これにより、２つの個別層の遷移部における光学コントラストを増加させる。モリブデン及びシリコンの材料を一周期の２つの個別層に使用することにより、十分なコントラストを提供するには、基板から見てSi層上の１つのバリア層で十分である。この場合、Mo層上の第２のバリア層は省略することができる。この関係では、一周期の２つの個別層を分離するために、少なくとも１つのバリア層を設けるべきであり、少なくとも１つのバリア層は、上記材料またはその化合物のうち種々のものから十分完全に構成することができ、この場合、異なる材料または化合物の層構成を呈することもできる。
B4Cを含み、０．３５nm〜０．８nmの厚さ、好適には０．４nm〜０．６nmの厚さを有するバリア層は、実際に、層配列の高い反射率をもたらす。特に、ルテニウム及びシリコンで組成される層サブシステムの場合、B4Cで組成されるバリア層が、このバリア層の厚さが０．４nm〜０．６nmの値の場合に最大の反射率を示す
他の実施形態では、本発明によるミラーが、化学的に不活性の材料で組成される少なくとも１つの層を含むキャップ層システムを具え、このキャップ層システムは、ミラーの層配列を真空に向けて終端させる。従って、このミラーは周囲の影響に対して保護される。この好適例では、層配列を終端させる層の表面粗さが０．２nm rms（root-mean-square：二乗平均平方根）ＨＳＦＲ未満であり、特に０．１nm rms ＨＳＦＲ未満である。これにより、迷光損失を回避することができる。
他の好適例では、層配列の終端層が、酸化物及び／または窒化物で構成され、周期系のＶ族からの少なくとも１つの元素の原子による不純物原子でドーピングされている。特に、酸化物及び／または窒化物で構成されるキャップ層のドーピングは、例えば、上述した投与量での比較的長い照射後の上記構造変化により、キャップ層が比較的高い表面粗さを有することを防止する。この場合、比較的高い表面粗さを有する表面が、ＥＵＶ投影露光装置の残留ガス雰囲気の周囲影響を受けることも考慮に入れるべきである。このことは、自己強化の影響をもたらし、キャップ層を使い物にならなくすることがある。
他の好適例では、上記層配列が、応力補償用の少なくとも１つの追加的層サブシステムを有し、この追加的層サブシステムは、個別層の少なくとも２周期の周期列で構成され、これらの周期は、高屈折率層用及び低屈折率層用の異なる材料で組成される２つの個別層を具えている。こうした追加的層システムは、コーティング後のミラーの許容外の変形を防止することを可能にする。
１つの好適例では、上記層配列の全層応力が１００MPa未満、特に５０MPa未満、特に好適には２０MPa未満である。こうした全層応力は、５：１の代表的なミラー径対ミラー厚さのアスペクト比を仮定すれば、コーティングを行った後のミラーの表面形状が、コーティング前の基板の表面形状から外形が０．１nm rmsだけ偏位する。この場合、上記追加的層サブシステムの引張応力は＋２４０MPa未満である。基板と少なくとも１つの層サブシステムとの間に配置された上記追加的層サブシステムのこのように低い引張応力は、追加的層サブシステム全体に必要な周期が、より少数になる、という利点を有する。このことは、より高いプロセス安定性及びより短い製造時間をもたらす。
１つの好適例では、上記追加的層サブシステムが、５nm以下、特に３．５nm以下の周期の厚さを有する。このように薄い周期は、モリブデンの比率が高い場合でも、薄いモリブデン層をもたらし、これにより、これらの層内の結晶成長を防止する。これにより、低い表面粗さを有する応力補償用の追加的層サブシステムを製造することができ、従って、迷光損失を回避することができる。
他の好適例では、本発明によるミラーの反射率が、垂直入射で６０％以上であり、上記追加的層サブシステムの周期の数が、２０未満、特に１５未満である。こうしたミラーは、垂直入射、即ち５°未満の入射角用には、一般に単一積層として、あるいは１つの層サブシステムのみで具体化され、高い圧縮力を有する。少なくとも１つの層サブシステムのドーピングは、上記応力補償用の追加的層サブシステムの周期数を製造向きに制限することができる方法で、上記圧縮力を低減することを可能にする。
さらに、本発明の目的は、本発明によるミラーＥＵＶ波長範囲用のミラーをコーティングする方法によって達成され、少なくとも１つの非金属個別層のコーティング中に、１０-9mbar以上、特に１０-7mbar以上の不純物原子の分圧が、コーティング装置内に存在する。こうした非金属個別層のコーティングプロセス中の、コーティング装置の残留ガスへの不純物原子の追加は、単純で費用効果的なドーピングの可能性を提供する。
１つの好適例では、少なくとも１つの非金属層のコーティングを、少なくとも１０-4mbarの有効ガス圧でのマグネトロン・スパッタリングによって実行する。例えばイオンビーム・スパッタリングまたはパルスレーザー堆積のような他の方法に比べて高い速度での、このプロセスの高い反復精度により、マグネトロン・スパッタリングは、ＥＵＶ層の工業生産に特に適している。
他の好適例では、本発明によるミラーをコーティングする方法における、コーティング装置の残留ガスへの不純物原子の追加の代わりに、あるいはそれに加えて、１０ppb〜１０％の不純物原子で既に相応にドーピングした少なくとも１つのスパッタリング・ターゲットを使用する。この場合、残留ガスの不純物原子とスパッタリング・ターゲットの不純物原子とは、完全に異ならせることができる。
さらに、本発明の目的は、本発明によるミラーを具えたＥＵＶ光源、ＥＵＶ照射系、及び／またはＥＵＶ投射レンズによって達成される。
さらに、本発明の目的は、本発明によるマイクロリソグラフィー用の露光装置によって達成される。
１つの好適例では、この場合、ＥＵＶ光源用のコントローラ・ミラーが、ＥＵＶ照射系用のミラー及び／またはＥＵＶ投射レンズ用のミラーの非金属個別層の不純物原子によるドーピングよりも高濃度の不純物原子でドーピングした少なくとも１つの非金属個別層を有する。このことは、ＥＵＶ光の高い表面パワー密度に恒久的に晒される構成要素にとって必要な長期安定化のためのドーピングを限定する。その結果、生産技術の意味で複雑である、マイクロリソグラフィー用のＥＵＶ投影露光装置のすべてのミラーのドーピングが抑制され、必要量のミラーに限定される。
これに対応して、他の好適例では、ＥＵＶ照射系用のミラーが、投影露光装置のＥＵＶ投射レンズ用のミラーの非金属個別層の不純物原子によるドーピングよりも高濃度の不純物原子でドーピングした非金属個別層を有する。
本発明の他の特徴及び利点は、以下の図面を参照した本発明の好適な実施形態の説明、及び特許請求の範囲より明らかになり、これらの図面は、本発明にとって重要な細部を示す。各場合に、個別の特徴は、それ自体で個別に実現することができ、あるいは、本発明の変形例では、複数のあらゆる所望の組合せとして実現することができる。
以下に、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら、より詳細に説明する。
図１に、例えばマイクロエレクトロニクス部品を製造するための投影露光装置１００の概略図を示し、投影露光装置１００は、走査モードにおいて、走査方向１２６に沿ってＥＵＶ範囲の動作波長で動作し、層配列を有する１つ以上の光学素子を有することができる。図１に示す投影露光装置は、実質的に点型のプラズマ放射源を有する。レーザー源１０２からの放射は、コンデンサー（集光）レンズ素子１０４を経由して適切な材料上に指向され、この材料は、供給管１０８を通して導入され、励起されてプラズマ１０６を形成する。プラズマ１０６によって発する放射は、コントローラ・ミラー１１０によって中間焦点Ｚ上に結像される。中間焦点Ｚにある対応する止め具１１１は、不所望な迷放射線が、投影露光システム１００の照射系の下流にあるミラー１１２、１１４、１１６、１１８、１２０に当たらないことを保証する。平面鏡１２２は、システムを保持する働きをして、機械及び電子部品が利用可能な構造空間を対物面内に作り、この対物面内に、レチクル１２４用のマウントが配置される。本例の照射系内では、視野多面鏡１１４及び瞳孔多面鏡１１６がミラー１１２に後続する。視野多面鏡１１４は、投影露光装置の放射源の多数の像を、第２の多面鏡が配置された瞳孔面内に投射する働きをし、第２の多面鏡は瞳孔多面鏡として働き、視野多面鏡１１４の面の像を対物面内に重ね合わせて、可能な限り均質な照射を可能にする。多面鏡１１４、１１６の下流に配置されたミラー１１８及び１２０は、実質的に対物面内の視野を整形する働きをする。対物面内には構造レチクル１２４が配置され、その構造が、露光される物体１３０、例えばウェハー上に、本例では６つのミラーを有する投射レンズ１２８によって結像される。
レチクル１２４は、投影露光装置１００内で図示する方向１２６に可動であり、ここでは走査システムとして設計され、部分毎に漸進的に照射されて、レチクル１２４のそれぞれの構造を、例えばウェハー１３０上の対応する所に、投射レンズを用いて投射する。
図２に、放射源を照射系１１と共に例示する。本発明によりドーピングした集光ミラーを光源の周辺に配置し、この光源は、プラズマ・ドロップレット２によって形成され、赤外レーザー３によって励起される。ＥＵＶ波長範囲内で、例えば１３．５nm付近の範囲の波長を得るために、例えば、１０．６μmの波長で動作するCO2レーザーによってSnを励起して、プラズマを形成することができる。CO2レーザーの代わりに、例えば固体レーザーを用いることもできる。個別の面１８を有する視野多面鏡１６、及び個別の面１９を有する瞳孔多面鏡１７が、集光ミラー１に後続し、中間焦点４にある止め具５の下流にある。ウェハー上に投射される構造を有し、ｙ方向に走査されるレチクル１３に光線が当たる前に、これらの光線は折り畳みミラーによって偏向もされる。折り畳みミラー１２は光学機能をあまり有さず、むしろ、照射系１１の空間要求を最適化する働きをする。
なお、ＥＵＶリソグラフィーでは多種多様な放射源を使用することができ、とりわけ、例えばレーザー励起（いわゆるＬＰＰ（laser produced plasma）源）またはガス放電（いわゆるＤＰＰ（discharge produced plasma）源）、シンクロトロン放射源、あるいは自由電子レーザー（ＦＥＬ：free electron laser）に基づくことのできるプラズマ源を使用することができることを指摘しておく。この場合、ＬＰＰ及びＤＰＰ源が現在好まれ、対応する高いパルスパワーの離散した周期的な光パルスの形でＥＵＶ光を発光するパルス光源として具体化されていることを考慮に入れるべきである。
本発明によるミラー１を、各場合について、図３及び４を参照しながら以下に説明し、これらの図では、ミラーの対応する特徴が同じ参照符号を有する。さらに、本発明によるこれらのミラーの対応する特徴または特性は、図４に関する説明後に、これに続いて図３及び４について要約して説明する。
図３に、本発明によるミラー１の概略図を示し、このミラーは、例えば図２に示すＥＵＶ光源内、あるいは図１に示す投影露光装置内の集光ミラー１として用いることができる。図３では、ミラー１が、少なくとも１つの非金属個別層Ｂ、Ｈ、Ｍを有し、これらは１０ppb〜１０％、特に１００ppb〜０．１％のドーピング濃度を有する不純物原子でドーピングされ、これにより、６×１０10cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１×１０-3S/m以上の導電率、特に６×１０13cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１S/m以上の導電率が、非金属個別層Ｂ、Ｈ、Ｍについて得られる。図３では、こうしたドーピングを、層Ｈについて星印で概略的に示す。このドーピングの結果として、非金属個別層が放射に対する耐性を有し、これにより、高い放射負荷の下でも構造変化を回避することができる。
例として、こうしたドーピングを、周期系のＶ族からの少なくとも１つの原子を用いて実行して、非金属個別層内に過剰な電子を生成することができる。このドーピングは、層配列の非金属個別層のうち、１つだけでなく全部に対しても実行することができる。特にＥＵＶ光源の付近に配置された集光ミラーの場合、そして特にＥＵＶ光源の集光ミラーの場合、これらのミラーは一般に非常に高いＥＵＶ放射の投与量を受けるので、こうしたことが適切である。
さらに、特に非金属キャップ層Ｍの場合、キャップ層は層配列内で最高の放射負荷を受けるので、こうしたドーピングを実行することができる。次の材料にドーピングを行うことが好ましい：B4C、C、Zr窒化物、Zr酸化物、Si、Si酸化物、Si窒化物、Si炭化物、Siホウ化物、Mo窒化物、Mo炭化物、Moホウ化物、Ru酸化物、Ru窒化物、Ru炭化物、及びRuホウ化物。ＥＵＶ照射下で、上記の材料は、スペクトルシフト、表面粗さの増加、及び応力比の変化を生じさせる構造変化がますます生じやすくなる。さらに、上記ドーピングを用いて、層サブシステムＰ’の圧縮応力を低下させることができ、これにより、応力補償用の追加的層サブシステムＡＳＬを全く使用しないか、非常に簡略化したＡＳＬしか使用しないかのいずれかとすることができ、これについては、図４に関連してさらに詳細に説明する。非金属個別層Ｂ、Ｈ、Ｍのドーピングを行うための１つの単純な可能性は、当該個別層のコーティング中に、相応の分圧の不純物原子を与えること、及び／または、少なくとも１つの相応にドーピングしたターゲットを使用することである。
図３及び図４の層配列の例示は、明瞭にするために、１つのキャップ層システムＣ及び１つの層サブシステムＰ’、及びそれぞれの応力補償用の１つの追加的層サブシステムＡＳＬに限られている。しかし、本発明によるミラー１の層配列は、複数の層サブシステムＰ’、Ｐ”、Ｐ”’、等を具えることもでき、これらの各々が、個別層の少なくとも２周期Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、等の個別層の周期列から成り、ここで周期Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、等は、高屈折率層Ｈ’、Ｈ”、Ｈ”’、等用及び低屈折率層Ｌ’、Ｌ”、Ｌ”’、等用の異なる材料で組成される２つの個別層を具え、各層サブシステムＰ’、Ｐ”、Ｐ”’、等内で、隣接する層サブシステムの各周期の厚さとは偏差のある一定の厚さｄ1、ｄ2、ｄ3、等を有する。
図３及び４では、Ｈ及びＨASLで表す層が、ＥＵＶ波長範囲内で、Ｌ及びＬASLで表す同じ層サブシステムに比べて高い屈折率を有するものとして指定することのできる材料で組成される。表１中の材料の複素屈折率を参照。逆に、図３及び４では、Ｌ及びＬASLで表す層が、ＥＵＶ波長範囲内で、Ｈ及びＨASLで表す同じ層サブシステムに比べて低い屈折率を有するものとして指定することのできる材料で組成される。従って、高屈折率及び低屈折率とは、ＥＵＶ波長範囲内で、層サブシステムの一周期内に共存するそれぞれの層に関する相対語である。ＥＵＶ波長範囲内では、光学的に高屈折率で機能する層を、それに比べて光学的に低屈折率の層と組み合わせて、層サブシステムの一周期の主たる構成要素として初めて、層サブシステムが一般に反射層システムとして機能する。一般に、シリコンの材料を高屈折率層に用いる。シリコンと組み合わせて、モリブデン及びルテニウムの材料を、低屈折率層として指定することができる。表１中の、１３．５nmの波長用の材料の複素屈折率を参照。
約７nmの波長を有するマイクロリソグラフィー用の層システムの場合、一般に、LaNの材料を低屈折率層に用い、B4Cの材料を高屈折率層に用いる。
図４の、応力補償用の追加的層サブシステムＡＳＬの層ＬASL及びＨASLは、ＥＵＶ波長範囲内で相応に低屈折率及び高屈折率にすることができる。しかし、このことは絶対に必要というわけではない、というのは、層サブシステムＡＳＬの層は層配列の応力補償用に設けられ、従って、層配列の屈折率に必ずしも寄与しないからである。
図３及び４では、バリア層Ｂは、各場合に一周期の個別層間に配置され、シリコン及びモリブデンで組成されるか、シリコン及びルテニウムで組成されるかのいずれかであり、このバリア層は、次の材料のグループから選択した材料、あるいは次の材料のグループからの化合物として製造された材料で構成される：B4C、C、Si窒化物、Si炭化物、Siホウ化物、Mo窒化物、Mo炭化物、Moホウ化物、Ru窒化物、Ru炭化物、及びRuホウ化物。こうしたバリア層は、一周期の２つの個別層間の相互拡散を抑制し、これにより、２つの個別層の遷移部における光学コントラストを増加させる。モリブデン及びシリコンの材料を一周期の２つの個別層に使用することにより、十分なコントラストを提供するには、基板から見てシリコン層上の１つのバリア層で十分である。この場合、モリブデン層上の第２のバリア層は省略することができる。この関係では、一周期の２つの個別層を分離するために、少なくとも１つのバリア層を設けるべきであり、少なくとも１つのバリア層は、上記材料またはその化合物のうち種々のものから十分完全に構成することができ、この場合、異なる材料または化合物の層構成を呈することもできる。これらの説明は、図４の応力補償用の追加的層サブシステムＡＳＬにも相応に当てはまる。
B4Cの材料を含み、０．３５nm〜０．８nmの厚さ、好適には０．４nm〜０．６nmの厚さを有するバリア層は、実際に、層配列の高い屈折率値をもたらす。特に、ルテニウム及びシリコンで組成される層サブシステムの場合、B4Cで組成されるバリア層は、当該バリア層の厚さが０．４nm〜０．６nmの場合に最大の反射率を示す。
本発明によるミラー１では、層サブシステムＰ及びＰASLの周期Ｐ及びＰASLの数Ｎ及びＮASLが、各場合に、図３及び４に示す個別周期Ｐ及びＰASLの１００周期までを具えることができる。約７nmの波長を有するマイクロリソグラフィー用の層サブシステムの場合、２５０周期存在することもできる。さらに、図３に示す層配列は、図４により例示するように、応力補償用の追加的層サブシステムを、層サブシステムＰ’と基板との間に具えることができ、この追加的層サブシステムは、層サブシステムＰ’の引張強度に起因する圧縮応力を補償する。
図４に、応力補償用の追加的層サブシステムＡＳＬを示し、追加的層サブシステムＡＳＬは、合計厚さＤASLを有し、周期厚さｄASLを有する個別層ＬASL、Ｂ、ＨASLの周期ＰASLの数ＮASLを有し、層サブシステムＰ’と基板Ｓとの間に位置し、その引張強度によって、結果的な層配列の合計層応力が１００MPa未満、特に５０MPa未満、特に好適には２０MPa未満になるように、層サブシステムＰ’の圧縮応力を補償する。この場合、応力補償用の追加的層サブシステムの引張応力は、層サブシステムＰ’の高屈折率層のドーピングに起因して＋２４０MPa未満であり、従って、全体として、２００nm未満の合計厚さを有する層配列を生じさせる。
図３及び４では、本発明によるミラー１の層配列が、例えば酸素、窒素、Rh、Pt、Ru、Pd、Au、SiO2、等のような化学的に不活性な材料で組成される少なくとも１つの層を終端層Ｍとして具えたキャップ層システムＣによって、真空に向けて終端する。従って、この終端層Ｍは、周囲の影響によるミラー表面の化学的変質を防止する。図３及び４のキャップ層システムＣは、高屈折率層Ｈの終端層Ｍに加えて、低屈折率層Ｌ及びバリア層Ｂから成る。
図３及び４の周期ＰASL及びＰの厚さは、対応する周期の個別層の厚さの合計として、即ち、高屈折率層の厚さ、低屈折率層の厚さ、及び２つのバリア層の厚さより生じる。従って、図３及び４の層サブシステムＡＳＬ及びＰ’は、それらの周期ＰASLとＰとが異なる厚さｄASL及びｄを有するということによって区別することができる。従って、本発明の関係では、例えばＡＳＬとＰ’のような異なる層サブシステムは、それらの周期ＰASLとＰとの厚さｄASLとｄとが０．１nm以上だけ異なる層サブシステムであるものと理解される、というのは、０．１nm以上の厚さでは、層サブシステムの異なる光学的効果を有することができるからであり、さもなければ、高反射率層と低反射率層との周期の分割が同一である。さらに、異なる製造装置上の同一の層サブシステムは、製造中に、その周期厚さが、この絶対値だけ変動し得る
Claims (18)
- ０°〜２５°の少なくとも１つの入射角について４０％以上の反射率を有するＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)であって、基板(S)及び層配列を具え、この層配列が、少なくとも１つの非金属個別層(B,H,M)を含み、
前記層配列が、少なくとも２つの周期(P)の個別層の周期列から成る少なくとも１つの層サブシステム(P’)を具え、
前記周期が、高屈折率層(H)用及び低屈折率層(L)用の異なる材料で組成される２つの個別層を具え、
前記周期(P)を形成する前記少なくとも１つの層サブシステム(P’)の前記２つの個別層(H,L)が、モリブデン及びシリコン、またはルテニウム及びシリコンのいずれかであり、
前記少なくとも１つの層サブシステム(P’)の前記個別層が、少なくとも１つのバリア層(B)によって分離され、前記バリア層(B)が、B4C、C、Si窒化物、Si炭化物、Siホウ化物、Mo窒化物、Mo炭化物、Moホウ化物、Ru窒化物、Ru炭化物、及びRuホウ化物から成る材料グループから選択した材料、あるいはこの材料グループから選択した材料の化合物として製造された材料で構成されるＥＵＶ波長範囲用ミラーにおいて、
前記非金属個別層(B,H,M)が、１０ppb〜１０％、特に１００ppb〜０．１％の不純物原子でドーピングされ、これにより、前記非金属個別層(B,H,M)について、６×１０10cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１×１０-3S/m以上の導電率、特に６×１０13cm-3以上の電荷キャリア密度及び／または１S/m以上の導電率が得られることを特徴とするＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。 - 前記非金属個別層(B,H,M)の不純物原子によるドーピングが、周期系のＶ族からの少なくとも１つの元素の原子を用いて実行されることを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記層配列が２００nm未満の合計厚さを有し、前記層サブシステム(P’)の前記高屈折率層が、不純物原子でドーピングされていることを特徴とする請求項１または２に記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記ミラーが、光学的に使用される表面の位置において、垂直入射について、ＥＵＶ波長範囲内の光を１０kJ/mm2以上の投与量で照射した後に、当該ミラーの１２nm〜１４nmの反射スペクトル内に平均反射波長を有し、この平均反射波長は、光源の１２nm〜１４nmの平均発光波長から、０．２５nm未満、特に０．１５nm未満だけ外れていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- ＥＵＶ光源用の集光ミラー、またはＥＵＶ照射系用のミラーを含み、前記平均発光波長からの前記平均反射波長の偏差が、０．０５nm未満であることを特徴とする請求項４に記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記基板から最遠の前記層サブシステム(P’)の、少なくとも１０周期、特に少なくとも５周期のシリコンで組成されるすべての前記個別層が、１０ppb〜１０％の不純物原子でドーピングされていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記層配列を終端させる層(M)の表面粗さが、０．２nm rms ＨＳＦＲ未満であり、特に０．１nm rms ＨＳＦＲ未満であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記層配列を終端させる層(M)が、酸化物及び／または窒化物で構成され、周期系のＶ族からの少なくとも１つの元素の原子を用いた不純物原子でドーピングされていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記層配列が、応力補償用の少なくとも１つの追加的層サブシステム(ASL)を有し、この追加的層サブシステム(ASL)が、個別層の少なくとも２つの周期(PASL)の周期列で構成され、前記周期(PASL)が、高屈折率層(HASL)用及び低屈折率層(LASL)用の異なる材料で組成される２つの個別層を具えていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記層配列の全層応力の絶対値が、１００MPa未満、特に５０MPa未満、特に好適には２０MPa未満であり、前記追加的層サブシステム(ASL)の引張応力の絶対値が＋２４０MPa未満であり、前記追加的層サブシステム(ASL)が、前記基板と前記少なくとも１つの層サブシステム(P’)との間に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 前記追加的層サブシステム(ASL)が、５nm以下、特に３．５nm以下の周期(PASL)の厚さ(dASL)を有することを特徴とする請求項９または１０に記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 垂直入射についての反射率が６０％以上であり、前記追加的層サブシステム(ASL)の周期の数(NASL)が、２０未満、特に１５未満であることを特徴とする請求項９に記載のＥＵＶ波長範囲用ミラー(1)。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載のミラー(1)をコーティングする方法であって、
前記少なくとも１つの非金属個別層(B,H,M)のコーティング中に、１０-9mbar以上、特に１０-7mbar以上の不純物原子の分圧が、コーティング装置内に存在し、
その代わりに、あるいはこれに加えて、前記コーティング中に、１０ppb〜１０％の不純物原子で既に相応にドーピングした少なくとも１つのスパッタリング・ターゲットを使用することを特徴とする方法。 - 前記少なくとも１つの非金属層(B,H,M)の前記コーティングを、少なくとも１０-4mbarの有効ガス圧でのマグネトロン・スパッタリングによって実行することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
- 請求項１〜１２のいずれかに記載のミラー(1)を具えたマイクロリソグラフィー用のＥＵＶ光源、ＥＵＶ照射システム、及び／またはＥＵＶ投射レンズ、及び請求項１３または１４に記載の方法によって製造したミラー(1)。
- 請求項１５に記載のＥＵＶ光源、ＥＵＶ照射系、及び／またはＥＵＶ投射レンズを具えたマイクロリソグラフィー用投影露光装置。
- 前記ＥＵＶ光源用の集光ミラーが、前記投影露光装置の前記ＥＵＶ照射系用のミラー及び／または前記ＥＵＶ投射レンズ用のミラーの前記非金属個別層(B,H,M)の不純物原子によるドーピングよりも高濃度の不純物原子でドーピングした前記非金属個別層(B,H,M)を有することを特徴とする請求項１６に記載のマイクロリソグラフィー用投影露光装置。
- 前記ＥＵＶ照射系用のミラーが、前記投影露光装置の前記ＥＵＶ投射レンズ用のミラーの前記非金属個別層(B,H,M)の不純物原子によるドーピングよりも高濃度の不純物原子でドーピングした前記非金属個別層(B,H,M)を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載のマイクロリソグラフィー用投影露光装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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