JP2016500449A - Ｅｕｖリソグラフィー用反射性光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＥＵＶリソグラフィー用光学システムの反射性光学素子の製造方法に関するものであり、反射性光学素子（２０）は、ＥＵＶ波長域の動作波長である入射電磁波を反射し位相φの反射波を得る多層系（２３、８３）と、キャッピング層材料からなるキャッピング層（２５、８５）とを備え、かかる製造方法は、キャッピング層材料について、キャッピング層の厚さに対する、反射波の位相の依存曲線を決定するステップと、依存曲線における直線領域であり、キャッピング層（２５、８５）の厚さに伴って、反射波の位相が実質的に直線的に変化する領域を決定するステップと、キャッピング層（２５、８５）に厚さプロファイルを生成して、該厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚の両方が直線領域内となるようにするステップとを含む。【選択図】図４ａ

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、２０１２年１２月６日に出願された独国特許出願第10 2012 222 466.1号及び米国特許出願第61/734,183号に基づく優先権を主張するものである。これらの出願の内容は、参照によりこの出願に援用する。

本発明は、ＥＵＶリソグラフィー用光学システムの反射性光学素子、およびその製造方法に関するものである。

マイクロリソグラフィー技術は、例えば、集積回路やＬＣＤのような、微細構造が施された部品の製造に使用される。マイクロリソグラフィー工程は、照明装置及び投影レンズを備えるいわゆる投影露光装置によって実施される。この場合、照明装置により照射されたマスク（＝レチクル）の像は、投影レンズによって、投影レンズの結像面に配置されている、感光層（フォトレジスト）で被覆された基板（例：シリコンウエハ）上に投影され、基板の感光性被覆にマスク構造が転写される。

半導体部品を製造するという目的において、リソグラフィー手法により精密な構造を製造するためには、より短波長の光で動作させる必要がある。極端紫外（ＥＵＶ）波長域にて動作させる場合、例えば、約５ｎｍ〜２０ｎｍの波長域、特にレンズ素子等による伝播では、もはや動作させることができず、むしろ、各動作波長に適合させた反射コーティングを有する、照明レンズ、投影レンズ、或いは反射性光学素子からなるマスクを、多層系に基づいて設計する。紫外線波長域では、多層系に基づく反射性光学素子を用いて動作させることも可能である。

多層系は、動作波長における屈折率の実部の値が大きい材料（「スペーサ」とも称される）と、屈折率の実部の値が小さい材料（「吸収体」とも称されうる）とが交互に塗布されてなり、吸収体／スペーサペアによって、特定の周期厚のスタックを形成する。かかる周期厚は、スタックを形成する各サブレイヤの厚さの合計値に等しい。したがって、スタックが吸収体／スペーサペアの反復構造を有するため、ブラッグ反射が生じる吸収体サブレイヤに、結晶格子面を対応させた特定の方法により結晶をシミュレーションする。さらに複雑な多層系システムの場合、スタックは、吸収体サブレイヤ及びスペーササブレイヤに加えて、１層又は複数層の更なるサブレイヤを備えることができる。例えば、これらの追加のサブレイヤは吸収体及びスペーサ材料が化学混合しないようにするために実装することができる。或いは、熱の影響（例えば、赤外波長域の光線によってミラーが過熱される場合など）に対して特に安定的であるスタックを得るために実装することができる。

より微細な構造を露光対象物に結像させるためには、投影露光装置の光学系の波面収差が、確実に可能な限り小さくなるようにしなければならない。同時に、近接場ミラーの場合、ＥＵＶ波長域用の比較的大きなミラーを用いることが必要である。特に、大きなミラーをコーティングする場合には、層厚にばらつきが生じてしまい、かかるばらつきを十分に補償することができず、不要な波面収差を引き起こす原因となりうる。

本発明は、ＥＵＶリソグラフィー用光学系の反射性光学素子、及びその製造方法を提供することを目的とする。特に、かかる反射性光学素子においては、波面収差は効率的に修正することができ、さらに、可能な限り少ない事後処理によって、かかる修正を実施することができる。

このような目的は、独立請求項に記載の特徴によって達成することができる。

ＥＵＶリソグラフィー用光学システムの反射性光学素子の製造方法であって、前記反射性光学素子は、ＥＵＶ波長域の動作波長である入射電磁波を反射し位相φの反射波を得る多層系と、キャッピング層材料からなるキャッピング層とを備え、前記製造方法は、
- 前記キャッピング層材料について、前記キャッピング層の厚さに対する、前記反射波の前記位相の依存曲線を決定するステップと、
- 前記依存曲線における直線領域であり、前記キャッピング層の前記厚さに伴って、前記反射波の前記位相が実質的に直線的に変化する領域を決定するステップと、
- 前記キャッピング層に厚さプロファイルを生成して、該厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚の両方が前記直線領域内となるようにする、ステップと、
を含む、製造方法である。

極端紫外波長域の動作波長用の多層系を有する反射性光学素子の場合、反射電磁波の位相φは、多層系の真空側に塗布されたキャッピング層の厚さｄの影響を受けうる。特に、反射波の位相がキャッピング層の厚さに伴って変化する、特性の依存性では、第１近似にかかる反射波の位相φは、幾つかの厚さ領域においてキャッピング層の厚さが厚くなっていくことに比例して変化し、キャッピング層における他の厚さ領域において実質的に一定である。反射性光学素子を設計及び製造するに当たり、キャッピング層の厚さ（キャッピング層内にて厚さプロファイルが生成された場合に変化する）を、位相φが特に急激に変化する厚さ領域となるように選択する。

本明細書に記載の実施形態では、「反射波の位相対キャッピング層の厚さ」の依存性（「φ対ｄ曲線」）における「直線領域」は、キャッピング層の厚さｄの値が１ｎｍ超、特に２ｎｍ超、さらには４ｎｍ超である区間に延在する。さらに、本明細書に記載の実施形態では、「反射波の位相対キャッピング層の厚さ」の依存性（「φ対ｄ曲線」）における「直線領域」は、反射波の位相が０．５ｎｍ超、特に１ｎｍ超である区間に延在する。さらに、本明細書に記載の実施形態では、キャッピング層に生成された厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚との差分は、例えば、少なくとも０．２ｎｍ、さらに、少なくとも０．５ｎｍ、特に、少なくとも１ｎｍ、さらに特に、少なくとも１．５ｎｍとすることができる。

本明細書において、「直線領域」において反射波の位相が、キャッピング層の厚さに伴って「実質的に直線的に」変化するという記載は、かかる直線領域が好ましくは、「反射波の位相対キャッピング層の厚さ」の依存性（「φ対ｄ曲線」）内にも複数の領域を有することが好ましいという意味にも理解することができる。かかる「φ対ｄ曲線」は、厳密な比例関係からの乖離が、±１５％以下、特に、±１０％以下、さらに特に、±５％以下（これらの値は、「厳密な比例関係／近似」に従って得られる各数値である）である。

個々の反射性光学素子の場合、特に、横方向のサイズが比較的大きい場合、キャッピング層の厚さを上記提案に従って選択すれば、キャッピング層をできるだけ少量且つ局所的に除去することで、その位置にて生成される波面収差を修正することができる。本発明の一つの観点によれば、製造公差が増加するにもかかわらず、かかる反射性光学素子を大量生産中に修正を実行することが可能になり、全ての反射性光学素子について、結果的に得られる動作波長の反射電磁波の位相φを実質的に等しくすることができる。

さらに、残りの光学系内に存在する波面収差を少なくとも部分的に補償するために、キャッピング層の厚さを特定の態様に所望の通りに修正することができる、換言すれば、特定の反射性光学素子の表面について、層厚に変化をもたせ、或いは波面修正を実施することにより、光学系全体の波面修正を実現することができる。

本明細書は、特に、残余の光学系内における波面収差を少なくとも部分的に補償する目的において、所望の態様で層厚を修正した、或いは、キャッピング層の層厚にばらつきのある、反射性光学素子において、キャッピング層を、厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚が「φ対ｄ」曲線の「線形閾値」の間、すなわち、かかる素子により反射される反射波の位相がキャッピング層の層厚に略比例する領域内となるように、設けるというコンセプトを含むものである。

本発明は、特に、まず、コーティングの無いレンズ素子について波面収差を測定して、次いで、かかるコーティングの無いレンズ素子を取り外すことを含む、レンズを用いた従来の波面修正手法では、コーティングの無いミラー基板がＥＵＶ波長域において有意な反射率を呈さないため、コーティングの無いレンズ素子について、形状修正及び層堆積は不可能であるということをも考慮したものである。一方、高反射率（ＨＲ）層は、層厚に横方向にばらつきがあるため製造に時間がかかり、ＥＵＶ投影対物レンズにおける波面収差に有意に寄与する。従って、光学システム又は投影対物レンズを、それぞれ、特徴付け、そして、選択した光学系の既存のミラーの層において、相応の修正を実施する（かかるコンセプトは、「ＩＣＡ（integrated correction asphere）工程」と称する）ことが好ましい。

キャッピング層は、単一材料からなる単独のサブレイヤ、或いはサブレイヤシステムからなりうる。キャッピング層は、ルテニウムからなるサブレイヤであることが特に好ましい。さらに、適切なキャッピング層材料は、例えば、ロジウム又は窒化ケイ素を含む。ルテニウム、ロジウム、又は窒化ケイ素をキャッピング層として用いることで、キャッピング層にて、間に位相φが急激に減少する厚さ領域が存在する複数の位相プラトーが形成される厚さ領域の範囲を十分なものとするだけでなく、以下の効果も奏する。すなわち、キャッピング層にこれらの材料を用いることで、かかるキャッピング層の下に位置する多層系について、ＥＵＶリソグラフィー操作の最中の残留ガス雰囲気内での水素による酸化作用、或いは炭素含有汚染に対して有効な保護作用が生じる。

本発明の一実施形態によれば、前記キャッピング層内において厚さプロファイルを生成する前記ステップは、前記光学系内の波面収差が前記反射性光学素子によって少なくとも部分的には補償されるように、実施されることが好ましい。

本発明の一実施形態によれば、前記キャッピング層内において厚さプロファイルを生成する前記ステップは、前記キャッピング層の厚さｄの変化に対する前記位相φの変化の比率が２５％以上、特に、３５％以上、さらに特に４０％以上となるように、実施されることが好ましい。かかる構成によれば、反射波の波面収差が大きい場合であっても、キャッピング層を少量除去すれば修正を実施することができる。

本発明の一実施形態によれば、前記キャッピング層の厚さに依存した、前記反射波の前記位相の変化態様では、前記位相φは、最初、厚さｄ１に到達するまでは実質的に一定であり、前記厚さｄ１と、ｄ１＜ｄ２である他の厚さｄ２との間で減少し、ｄ２より大きい厚さで実質的に一定であり、前記キャッピング層内において厚さプロファイルを生成する前記ステップｃ）は、結果的に得られる前記キャッピング層の厚さｄがｄ１＜ｄ＜ｄ２を満たすように選択することが好ましい。

一実施形態によれば、本発明による方法は、
- 前記キャッピング層材料について、前記キャッピング層の厚さに対する、前記反射性光学素子の前記反射率の依存曲線を決定するステップと
- 前記反射性光学素子の前記反射率が実質的に一定であるプラトー領域を前記依存曲線中で決定するステップと、を更に含み、
- 前記キャッピング層に厚さプロファイルを生成する前記ステップにおいて、前記厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚の両方が前記プラトー領域内となるようにすることを特徴とする。

本発明は、ＥＵＶリソグラフィー用光学システムの反射性光学素子の製造方法であって、前記反射性光学素子は、ＥＵＶ波長域の動作波長である入射電磁波を反射する多層系と、キャッピング層材料からなるキャッピング層とを備え、前記製造方法は
- 前記キャッピング層材料について、前記キャッピング層の厚さに対する、前記反射性光学素子の前記反射率の依存曲線を決定するステップと、
- 前記反射性光学素子の前記反射率が実質的に一定であるプラトー領域を前記依存曲線中で決定するステップと、
- 前記キャッピング層に厚さプロファイルを生成して、該厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚の両方が前記プラトー領域内となるようにする、ステップと、
を含むことを特徴とする。

ＥＵＶ高反射率（ＨＲ−）層の反射率は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）からなるキャップ層の厚さに大いに依存し、ＩＣＡ修正による層厚のばらつきの結果、反射ミラーにおける反射率は数パーセントの範囲でばらつきがある。これらの点に鑑みると、本出願は、キャップ層の層厚をＩＣＡ−修正プロセスにより得られうる層厚値の領域全体にわたって実質的に反射率が一定となるように適合させるというコンセプトを含むものである。ここで、ミラー全体にわたる反射率の絶対値は、徐々に低下していく。

本発明の一実施形態では、前記キャッピング層に厚さプロファイルを生成する前記ステップは、前記厚さプロファイルにおける前記最大層厚及び前記最小層厚の両方が、１ｎｍ〜４ｎｍの領域内となるように実施されることを特徴とする。

本発明の一実施形態では、前記キャッピング層材料は、ルテニウム、ロジウム、又は窒化ケイ素を含むことが好ましい。

本発明の一実施形態では、前記多層系は、シリコン及びモリブデンからなる交互配置されたサブレイヤを有することが好ましい。

本発明は、上述した方法により製造されたＥＵＶリソグラフィー用反射性光学素子にも関するものである。

本発明は、ＥＵＶリソグラフィー用反射性光学素子であって、
- ＥＵＶ波長域の動作波長である入射電磁波を反射するための多層系と、
- キャッピング層材料から形成されるキャッピング層と、
- 前記キャッピング層は、前記キャッピング層厚の変化に対する前記位相φの変化の比率が２５％超となるように、キャッピング層厚にばらつきを有していることを特徴とする。

本発明の一実施形態によれば、前記キャッピング層は、前記キャッピング層厚の変化に対する前記位相φの変化の比率が３５％超、特に、４０％超となるように、キャッピング層厚にばらつきを有していることが好ましい。

本発明は、上述した反射性光学素子を備えるＥＵＶリソグラフィ用光学系にも関するものである。

一実施形態によれば、本発明の光学系は投影システムとして実装される。特に、ＥＵＶリソグラフィー装置内の投影システムにおいて、マスク又はレチクル上の構造を、例えばウエハのような露光対象物上に結像させる際の結像性能が良好であることが重要である。上述のような少なくとも一つの光学素子を用いることにより、高い結像性能を保証することができる。

本発明の一実施形態では、前記反射性光学素子は、下式により定義されるパラメータＰ（Ｍ）が０．２未満であり、特に、０．１未満である前記光学系内の平面に配置されることが好ましい。

Ｐ（Ｍ）＝Ｄ（ＳＡ）／（Ｄ（ＳＡ）＋Ｄ（ＣＲ））

（ここで、Ｄ（ＳＡ）はサブ開口直径を示し、Ｄ（ＣＲ）は、対象とする面内の光学表面Ｍ上における、光学的に使用される全フィールドポイントについて決定される最大主光線間隔を示す。）パラメータＰ（Ｍ）について以下にさらに詳述する。上述の基準によれば、反射性光学素子は光学系の視野面に近接して配置される。反射性光学素子が、近接場装置を光学系内、特に投影系内に有していることが有利であることが判明した。近接場光学素子の場合、かかる光学素子上で反射される波面のばらつきが、特に大きな効果を有する。

キャッピング層厚ｄは、特に約１ｎｍ〜約１０ｎｍの範囲、さらに特に、約１ｎｍ〜約４ｎｍの範囲内にあることが好ましい。かかる範囲では、キャッピング層厚に応じて位相φが急激に減少する領域を２つの位相プラトーの間に形成することができる。同時に、キャッピング層厚を十分に小さくして、反射性光学素子の反射率がキャッピング層における吸収により過剰に大きく低下することを許容する必要が無い様にすることが好ましい。

ある実施形態では、キャッピング層の厚さに対する反射波の位相の依存曲線では、位相φが、最初、厚さｄ１に到達するまでは実質的に一定であり、厚さｄ１と、ｄ１＜ｄ２である他の厚さｄ２との間で減少し、ｄ２より大きい厚さで実質的に一定であり、キャッピング層の厚さｄ（キャッピング層内において厚さプロファイルが生成される場合にはばらつきがある）は、（ｄ１＋ｄ２）／２〜ｄ２の間の値となるように選択される。特に、厚さｄは（ｄ１＋３×ｄ２）／４〜ｄ２の間の値となるように選択されても良い。これにより、波面収差が比較的大きく、例えば、イオンビームによりキャッピング層の比較的大きな部分を結果的に除去しなければならない場合であっても、修正することが可能となる。

多層系は、シリコン及びモリブデンからなる交互配置されたサブレイヤを有することが好ましい。シリコン及びモリブデンに基づく多層系は、特に、１２．５ｎｍ〜１５ｎｍの範囲の動作波長に特に適している。

ある実施形態では、キャッピング層に隣接した多層系のサブレイヤの層厚は、特に、キャッピング層の厚さｄの値が１ｎｍ超、特に２ｎｍ超、さらには４ｎｍ超である区間で、キャッピング層の層厚が可能な限り厚い領域に渡って、反射率の変動が１０％未満、特に５％未満、さらに特に１％未満となるように選択される。特に、関連する領域にて達成される最大反射率に比較して、反射率の相対的ばらつきを考慮する。このようにしてサブレイヤの層厚を選択することで、キャッピング層を除去することにより波面収差を修正する際に、過剰に大きい反射率のばらつきを許容しなければならなくなるリスクを低減することができる。任意で、多層系のうちの一層以上のサブレイヤの厚さを変更し、或いはかかる厚さの変更をキャッピング層に隣接するサブレイヤの下層のサブレイヤに適用し、或いは、キャッピング層に隣接するサブレイヤよりもさらに深い層に適用することができる。上述した反射性光学素子についてもこれを適用することができる。

本発明の更なる構成について、発明を実施するための形態及び独立請求項において説明する。本発明について、添付の図面を参照して、以下にさらに詳細に説明する。

ＥＵＶリソグラフィー装置の概略図である。 図１に示したリソグラフィー装置の投影系の一実施形態の概略図である。 反射性光学素子の概略設計図である。 動作波長における、反射性光学素子のキャッピング層の厚さｄに依存して変化する反射された電磁波の位相φを示す図である。 キャッピング層ｄの厚さに依存して変化する反射波の振幅を示す図である。 適合された多層系を有する反射性光学素子のキャッピング層の厚さｄに依存して変化する反射率を示す図である。 反射性光学素子内の多層系によって生成される定在波場を考慮したキャッピング層における厚さプロファイルの生成コンセプトを説明する模式図である。

図１は、一実施形態にかかるＵＶ又はＥＵＶ放射を用いたリソグラフィー投影露光装置１の概略図である。投影露光装置１は、光源２を有する。照明光３は、光源から出射されて、図１には図示しない光学素子を有する照明系４を用いて対物面５の対物フィールド５ａへと導かれる。対物面５内には、結像面８内に配置された対象物９上に像フィールドとして結像されるべき構造を有するレチクル６が配置されている。図示にかかる実施形態では、露光対象である対象物９はウエハーであり、かかるウエハーは対象物ホルダにより結像面内に保持されている。対物面５内の対物フィールドは、投影系７を用いて結像面８内のウエハー９上にて結像される。このために、対物面５から発せられたビーム３ａは、投影系７に入射し、かかる投影系７から出射されるビーム３ｂとして、結像面内のウエハー９上に所望の線倍率で入射する。投影露光装置１は、走査型装置である。レチクル６及び対象物９は、両方とも、投影露光装置１の動作中に、ｙ方向に操作される。

照明系４の１つ又は複数のミラーや、特に投影系７のミラー、さらに、レチクル６は、紫外〜極紫外波長域の動作波長を有する反射性光学素子であり得る。ここで、極紫外波長域の動作波長のための多層系を備える反射性光学素子であって、かかる多層系にて動作波長の入射電磁波を反射することができ、反射された電磁波の位相をφ、キャッピング層の厚さをｄとした場合に、位相φはｄに応じて変化し、キャッピング層の厚さの変化量に対する位相の変化量の割合が２５％より大きく、好ましくは４０％より大きい、反射性光学素子を、ＥＵＶリソグラフィー用の反射性光学素子としうる。或いは、極紫外波長域の動作波長のための多層系を備える反射性光学素子であって、かかる多層系にて動作波長の入射電磁波を反射することができ、反射された電磁波の位相をφ、キャッピング層の厚さをｄとした場合に、位相φはｄに応じて変化するが、かかる依存性曲線において、位相φは、最初、厚さｄ１に到達するまでは実質的に一定であり、厚さｄ１と、ｄ１＜ｄ２である他の厚さｄ２との間で減少し、ｄ２より大きい厚さで実質的に一定であり、厚さｄは、ｄ１＜ｄ＜ｄ２を満たすように選択される、反射性光学素子を、ＥＵＶリソグラフィー用の反射性光学素子としうる。

図２は、図１に示した投影系７の実施形態の一例を示す概略図である。かかる投影系７は、６個のミラーＭ１〜Ｍ６を有する。投影系によっては、６個よりも多い又は少ない数のミラーを有することができる。図２によれば、中央サブビーム１１ｂ、及びビーム全体の端部を規定する２つのサブビーム１１ａ及び１１ｃは、対物面５の対物フィールドから発せられて、６個のミラーＭ１〜Ｍ６により結像面８の像フィールドにて結像される。

ミラーＭ１〜Ｍ４は、中間結像面８’内にて対物面５を結像する。サブビーム１１ａ〜１１ｃは、中間結像面８’の一つのポイントにて交差する。

ミラーＭ６の様な光学素子のひとみ又はフィールド近接度は、（米国特許出願公開第2008/0165415号に記載されているような）パラメータＰ（Ｍ）によって定量的に表すことができる。かかるパラメータＰ（Ｍ）は、以下のように定義する。

Ｐ（Ｍ）＝Ｄ（ＳＡ）／（Ｄ（ＳＡ）＋Ｄ（ＣＲ））・・・（１）

ここで、Ｄ（ＳＡ）はサブ開口直径を示し、Ｄ（ＣＲ）は、対象とする面内の光学表面Ｍ上における（全てのフィールドポイントからの、又は光学的に使用されるフィールドの全フィールドポイントについて決定される）最大主光線間隔を示す。従って、Ｐ（Ｍ）＝０をフィールドミラーに適用し（このとき、サブ開口直径はゼロである）、Ｐ（Ｍ）＝１を瞳ミラーに適用することができる（このとき、主光線間隔はゼロである）。各光学素子が完全に瞳面に配置されていれば、定義により、Ｄ（ＣＲ）＝０である。よって、このときのパラメータＰの値は１である。従って、Ｐが１に近い値であれば、光学素子は瞳面の近傍に配置されている。各光学素子がフィールド面に配置されていれば、対物面５のフィールドポイントから発せられるビームはフィールド面で崩壊（collapse）するため、Ｄ（ＳＡ）＝０である。この場合、パラメータＰの値も同様にゼロとなる。従って、Ｐが０に近い値であれば、光学素子はフィールド面の近傍に配置されている。このような、瞳の近接性や瞳の距離といった用語の概念は、欧州特許出願公開第1 930 771号にも、図４と関連づけてより詳細に説明されている。

図２に示す瞳面の中心には、掩蔽絞り（図示しない）が配置されている。かかる掩蔽絞りを用いることで、ミラーＭ５及びＭ６内の中央スルーホールに割り当てられたサブビームを掩蔽することができる。更なる瞳面の近傍に配置されたミラーＭ６は、ミラーＭ５と共に、中間像フィールドを像面８の中間結像面８’に結像する。図２に示す実施形態にかかる投影系は、中央瞳隠蔽（絞り）を有する系である。

ミラーＭ１〜Ｍ６は、それぞれ、本明細書に記載した反射性光学素子のうちの一つであり得る。図２に示す例では、各ミラー上、特に、本例において入射帯域幅角度（angle of incidence bandwidths）が最大のミラーとして示すミラーＭ５上にて、一周期又は複数周期の厚さを備える多層系部分の構成を入射帯域幅角度（angle of incidence bandwidths）の分布に適合させることで、反射率を向上させることができる。

図３ａ〜図３ｃは、反射性光学素子２０の概略設計図である。基板２２に対して、実質的に反射性表面２１（図３ａ参照）を形成する多層系２３を適用する。図３ｂは、多層系２３の全体構造の概略図である。本例では、様々な複素屈折率の様々な材料を基板２２に対して連続的にコーティングすることにより、多層系２３を製造した。さらに、様々な材料の幾つかのサブレイヤからなるキャッピング層２５を、例えば、汚染のような外的影響に対する保護のために、多層系２３に対して追加的に適用した。キャッピング層２５の厚さは、かかる厚さに関する変化に関して、キャッピング層２５の厚さの変化量に対する反射性光学素子２０にて反射される波の位相φの変化量の比率が可能な限り高くなるように、特に、２５％超、好ましくは４０％超となるように選択する。

実質的にスタック２４が複数回繰り返されることにより、多層系２３が形成されているが、かかるスタック２４の構造は、好ましい実施形態にかかる図３ｃに概略的に示す通りであり、また、スタック２４の厚さは、周期厚とも称されうる。スタック２４の実質的なサブレイヤは、反射係数の実部の値が大きい材料からなる、いわゆるスペーサーサブレイヤ２６、及び反射係数の実部の値が小さい材料からなる、いわゆる吸収体サブレイヤ２７であり、スタック２４は、特に、複数回繰り返されることで、動作波長における反射率を十分に高めることができる。この結果、結晶構造を特定の態様でシミュレーションすることができる。すなわち、かかる結晶構造は、結晶構造内の格子面に相当する吸収体サブレイヤ２７が、入射した紫外線を反射し、特に、極紫外放射を生じさせる各スペーササブレイヤ２６により画定される距離にて、相互に離間して配置される構造である。サブレイヤの厚さは、特定の動作波長において、各吸収体サブレイヤ２７にて反射された放射が建設的に干渉して、反射性光学素子の反射率を高めることができるように選択される。そのようにするにあたり、反射率はブラッグの条件に従うので、波長だけではなく、入射角にも依存する。

ＥＵＶリソグラフィーにおいては、動作波長は、例えば、１２ｎｍ〜１５ｎｍであることが好ましい。かかる波長域では、モリブデンを吸収体材料年、シリコンをスペーサー材料とした多層系を利用した反射率を特に高めることができる。例えば、波長が１３．５ｎｍである場合に、理論的には、ある領域における反射率を最大７５％とすることが可能である。そのようにするためには、厚さ約７ｎｍの層を５０〜６０層スタックし、スタック全体の厚さに対する吸収体サブレイヤの厚さの比率を約０．４とすることができる。しかし、実際のモリブデン／シリコン多層システムでは、サブレイヤの境界においてモリブデンシリサイドの混合層が形成され、かかる層により達成しうる最大の反射率がかなり減少されている。光学特性の劣化に対処するために、図３ｃに例示するように、任意で中間サブレイヤ２８をスペーサ２６から吸収体２７へのインターフェースと、吸収体２７からスペーサ２６へのインターフェースとの両方に設けて、多層系の熱力学的安定性及び熱的安定性を向上させることができる。

実際に、各サブレイヤ２６、２７、及び２８の厚さ、及び、反復スタック２４の厚さ、すなわち、周期厚は、多層系全体にわたって一定とすることができ、或いは、目的とする反射率プロファイルに応じて可変とすることができる。特に、他の波長よりも最大反射率及び／又は反射される帯域幅が大きい特定の波長について、多層系を最適化することができる。かかる波長における放射の場合、対応する反射性光学素子２０を、例えば、ＥＵＶリソグラフィーに用いることができる。このことが、反射性光学素子２０が最適化された波長が、動作波長とも称されうる理由である。交互材用及び層厚を適切に選択した結果として、Ｘ線波長域又はＵＶ波長域のような他の波長域用に多層系を設計することもできる。

図４ａ及び４ｂは、キャッピング層の厚さｄに応じた、反射された電磁波の位相φの変化を示す図である。本例では、反射性光学素子は、吸収体としてのモリブデンサブレイヤとスペーサとしてのシリコンサブレイヤが交互に配置されてなり、動作波長を１３．５ｎｍとして設計したスタンダードな多層系である。反射性光学素子は、厚さｄのルテニウムから成るキャッピング層を有する。かかる反射性光学素子について、入射電磁波と比較した、光学素子にて反射された波長１３．５ｎｍの電磁波の位相φの挙動を、０．５ｎｍ〜２１ｎｍの間の様々な層厚のルテニウムからなるキャッピング層について調査した。かかる位相差はナノメータ（ｎｍ）単位で測定した。このとき、反射された電磁波は、多層系中の異なるサブレイヤにおいて反射された部分的な電磁波が重畳したものであるという点と、多層系内及びキャッピング層内の双方において吸収が生じるという点とを考慮した。

図４ａは、０．５ｎｍ〜２１ｎｍの全層厚について示す。図４ｂは、層厚０．５ｎｍ〜１２ｎｍについての拡大図である。厚さ０．５〜２．０ｎｍ、６．５〜９．５ｎｍ、及び１５．０〜１７．５ｎｍの範囲において、プラトーが形成される。プラトー内では、キャッピング層の厚さｄに応じた位相φの変動幅は非常に小さく、実質的に一定として考えることができる。これらのほかの厚さ範囲においては、位相φは、キャッピング層の厚さｄが厚くなることに比例するとして、第一近似することができる。特に、プラトー間の領域では、位相φの変化率は、キャッピング層の厚さにおける変化の２５％よりも大きい。従って、厚さ範囲２．０ｎｍ〜６．５ｎｍにおける位相変化は、約０．１ｎｍ〜約−１．５ｎｍであり、３５％以上の変化率である。厚さ範囲１０ｎｍ〜１４．５ｎｍでは、位相差は約１．４ｎｍであり３１％以上の変化率である。キャッピング層材料として異なる材料を選択し、単一のサブレイヤからなるキャッピング層としてだけではなく、多層系のキャッピング層とする、異なる設計とした場合であっても、４０％以上の変化率を達成することができる。

ここで、ＥＵＶリソグラフィー用の反射性光学素子の場合に可能な限り少ない量だけキャッピング層を除去することにより、波面収差を所望の通りに修正するために、或いは、残りの光学系に存在する波面収差を少なくとも部分的に補償するために（すなわち、光学系全体の波面収差を修正するために）、キャッピング層の厚さｄは、その製造過程において２つのプラトー用の厚さ範囲の間にはいるように選択される必要がある。キャッピング層の厚さは、必要な場合には比較的大きな波面収差を修正することができるように、厚さｄ１〜ｄ２の範囲において上限に近い値として選択されることが好ましい。ここで、第一近似にあたって、汚染層は、図４ａ及び図４ｂに示すような位相φとキャッピング層の厚さｄとの関係性のプロファイルを実質的に変更しないものとして仮定する。好ましい実施形態では、キャッピング層の厚さｄは（ｄ１＋ｄ２）／２〜ｄ２の範囲内となるように選択される。ここで、厚さｄは、（ｄ１＋３×ｄ２）／４〜ｄ２の範囲内となるように選択されることが特に好ましい。

図５は、図４ａ及び図４ｂと同様に、反射光学素子のキャッピング層の厚さに応じた反射波の振幅Ａを示す。この場合も、反射波は各部分波が重畳したものであるという点と、多層系内及びキャッピング層内の双方において吸収が生じるという点とを考慮した。厚さ範囲２ｎｍ〜６ｎｍでは、振幅Ａは０．８よりも大きい値から、０．７を僅かに超えた値へと減少した。反射性光学素子の反射率を、振幅Ａを自乗して算出した。

各場合において、ＥＵＶリソグラフィー装置内の反射性光学素子の反射率は可能な限り大きな値である必要がある点を考慮すると、キャッピング層の厚さは、１０ｎｍ〜１５ｎｍの範囲よりは、２ｎｍ〜６ｎｍの範囲であることが好ましい。これは、厚さが２ｎｍ〜６ｎｍの場合に比較すると、キャッピング層の厚さが厚くなれば、反射率がかなり低下することが予測されるからである。

図６ａ及び図６ｂは、キャッピング層の厚さが０ｎｍ〜１５ｎｍである場合（図６ａ）と、０ｎｍ〜４ｎｍである場合（図６ｂ）について、２つの異なる反射性光学素子におけるキャッピング層の厚さに対する反射率の依存性を示す図である。図６ａ及び図６ｂにおける破線は、図４ａ，４ｂ、及び図５の反射性光学素子に対応するものである。これに対して、図６ａ，ｂの実線は、多層系の最上層のシリコンサブレイヤの層厚を半分とした反射性光学素子に対応するものである。その結果、反射率プラトーの位置は、より厚いキャッピング層厚へとシフトした。そして、図６ａ，ｂに実線で示す反射性光学素子の１ｎｍ〜３ｎｍにおける反射率の変化量は、かかる範囲において達成しうる最大反射率に対して、１０％よりも有意に小さい１．６％未満である。よって、多層系のサブレイヤの厚さを調節することによって、同時に現れる領域は、キャッピング層を除去することや反射率を比較的一定とすることで波面収差を修正するために適した選択肢であり、かかる効果を更に強調すれば、サブレイヤが近接するほど、これらのサブレイヤの厚さが、キャッピング層につらなる従来の多層系とは異なるように選択する。変形例として、多層系の最上層のサブレイヤの厚さを異ならせて、かかるサブレイヤを２つのサブレイヤを備えるキャッピング層に属するものとして考えることもできる。この場合は、厚さが約３．１ｎｍ〜５．１ｎｍのキャッピング層に相当する。同様のことが、多層系の最上層であるとともに唯一つのサブレイヤの厚さを異ならせるなどした場合にも言える。好ましい実施形態では、キャッピング層の厚さｄは、（ｄ１＋ｄ２）／２〜ｄ２の間の値となるように選択する。特に好ましい実施形態では、厚さｄは（ｄ１＋３×ｄ２）／４〜ｄ２の間の値となるように選択する。プラトーの位置及び範囲、及び位相差プロファイルが急激に変化する箇所も、キャッピング層の一種又は複数種の材料の選択により狙った態様で変更することができる。

図７ａ〜７ｃは、定在波場を考慮したキャッピング層における厚さプロファイルの生成概念を説明する模式図である。

図７ａは、拡散バリア層７８上や、基板７２上のＭｏ層及びＳｉ層からなる多層系７３上に堆積された、スタンダードなキャッピング層７５を示す。キャッピング層７５は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）からなり、厚さは、例えば１．５ｎｍ〜２ｎｍである。図７ａにも示すように、層スタックは多層系７３により生成される定在波フィールドが、キャッピング層７５への（真空）インターフェースにおいてちょうど最大値（図７ａ〜ｃにおいて「Ａ」として明記する）を有するように最適化される。さらに図７ａに示すように、多層系７３の（キャッピング層７５に向かう方向において）最後のシリコン層７４の厚さは、反射率の最大値が達成されるように調節される。

図７ｂ及び７ｃは、光学系内で所望の波面修正を行うために、キャッピング層における（ＩＢＦ（ion beam figuring）プロセスを用いた）厚さプロファイルの生成を説明する図であり、図７ａと同様の構成要素については、図７ａに記載した参照番号に「１０」を加えた参照番号を付して示す。図７ｂに示すように、図７ｃに示すような厚さプロファイルを生成した後にキャッピング層８５に必要な最低限の厚さを担保するように、予めキャッピング層８５の厚さを確保しておく。さらに、上述したような層厚と反射率との関係にてプラトー領域を得るために、多層系８３の最後のシリコン層８４、及びキャッピング層８５の厚さを、これらを平均して得た（真空と）キャッピング層８５とのインターフェースが、図７ａの「スタンダードなキャッピング層」についてのインターフェースと同じとなるように、すなわち、かかるインターフェースにおいて多層系８３により生成される定在波場が最大値（符号「Ａ」で示す）となるように、選択する。

本発明を特定の実施形態に基づいて説明してきたが、例えば、各実施形態を組合せ、及び／又は、これらを組み替えることで、様々な変形例や代替的な実施形態について、当業者は自ずと理解することができる。従って、言うまでも無く、これらの変形例や代替的な実施形態は、本発明に付随して包含され、そして、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の記載及びその等価物の範疇のみにより制限されることが、当業者には明らかである。

Claims (15)

1. ＥＵＶリソグラフィー用光学系の反射性光学素子の製造方法であって、
   前記反射性光学素子（２０）は、ＥＵＶ波長域の動作波長である入射電磁波を反射し位相φの反射波を得る多層系（２３、８３）と、キャッピング層材料からなるキャッピング層（２５、８５）とを備え、
   前記製造方法は、
   ａ）前記キャッピング層材料について、前記キャッピング層の厚さに対する、前記反射波の前記位相の依存曲線を決定するステップと、
   ｂ）前記依存曲線における直線領域であり、前記キャッピング層（２５、８５）の前記厚さに伴って、前記反射波の前記位相が実質的に直線的に変化する領域を決定するステップと、
   ｃ）前記キャッピング層（２５、８５）に厚さプロファイルを生成して、該厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚の両方が前記直線領域内となるようにするステップと、
   を含む、製造方法。
2. 前記キャッピング層（２５、８５）内において厚さプロファイルを生成する前記ステップｃ）は、前記光学系内の波面収差が前記反射性光学素子（２０）によって少なくとも部分的には補償されるように、実施される、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記キャッピング層（２５、８５）内において厚さプロファイルを生成する前記ステップｃ）は、前記キャッピング層の厚さｄの変化に対する前記位相φの変化の比率が２５％超、特に３５％超、さらに特に４０％超となるように、実施されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記キャッピング層の厚さに対する、前記反射波の前記位相の依存曲線は、前記位相φは、最初、厚さｄ１に到達するまでは実質的に一定であり、前記厚さｄ１と、ｄ１＜ｄ２である他の厚さｄ２との間で減少し、ｄ２より大きい厚さで実質的に一定であり、前記キャッピング層（２５、８５）内において厚さプロファイルを生成する前記ステップｃ）は、結果的に得られる前記キャッピング層（２５、８５）の厚さｄがｄ１＜ｄ＜ｄ２の条件を満たすように実施されることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載の製造方法。
5. - 前記キャッピング層材料について、前記キャッピング層（２５、８５）の厚さに対する、前記反射性光学素子（２０）の反射率の依存曲線を決定するステップと、
   - 前記反射性光学素子（２０）の前記反射率が実質的に一定であるプラトー領域を前記依存曲線中で決定するステップと、を更に含み、
   - 前記キャッピング層に厚さプロファイルを生成する前記ステップｃ）において、前記厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚の両方が前記プラトー領域内となるようにすることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の製造方法。
6. ＥＵＶリソグラフィー用光学システムの反射性光学素子の製造方法であって、
   前記反射性光学素子（２０）は、ＥＵＶ波長域の動作波長である入射電磁波を反射する多層系（２３、８３）と、キャッピング層材料からなるキャッピング層（２５、８５）とを備え、
   前記製造方法は、
   １）前記キャッピング層材料について、前記キャッピング層の厚さに対する、前記反射性光学素子（２０）の反射率の依存曲線を決定するステップと、
   ２）前記反射性光学素子（２０）の前記反射率が実質的に一定であるプラトー領域を前記依存曲線中で決定するステップと、
   ３）前記キャッピング層（２５、８５）に厚さプロファイルを生成して、該厚さプロファイルにおける最大層厚及び最小層厚の両方が前記プラトー領域内となるようにする、ステップと、
   を含む、製造方法。
7. 前記キャッピング層（２５、８５）に厚さプロファイルを生成する前記ステップｃ）は、前記厚さプロファイルにおける前記最大層厚及び前記最小層厚の両方が、１ｎｍ〜４ｎｍの領域内となるように実施される、請求項１〜６の何れか一項に記載の製造方法。
8. 前記キャッピング層（２５、８５）材料は、ルテニウム、ロジウム、又は窒化ケイ素を含む、請求項１〜７の何れか一項に記載の製造方法。
9. 前記多層系（２３、８３）は、シリコン及びモリブデンからなる交互配置されたサブレイヤを有する、請求項１〜８の何れか一項に記載の製造方法。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載の製造方法を用いて製造された、ＥＵＶリソグラフィー用反射性光学素子。
11. ＥＵＶリソグラフィー用反射性光学素子であって、
    ・ＥＵＶ波長域の動作波長である入射電磁波を反射するための多層系（２３、８３）と、
    ・キャッピング層材料から形成されるキャッピング層（２５、８５）と、を備え、
    ・前記キャッピング層（２５、８５）は、キャッピング層厚の変化に対する位相φの変化の比率が２５％超となるように、キャッピング層厚にばらつきを有していることを特徴とする、反射性光学素子。
12. 前記キャッピング層（２５、８５）は、前記キャッピング層厚の変化に対する前記位相φの変化の比率が３５％超、特に、４０％超となるように、キャッピング層厚にばらつきを有していることを特徴とする、請求項１１に記載の反射性光学素子。
13. 請求項１０〜１２の何れか一項に記載の反射性光学素子を備える、ＥＵＶリソグラフィー用光学系。
14. 投影系として実装される、請求項１３に記載のＥＵＶリソグラフィー用光学系。
15. 前記反射性光学素子（２０）は、下式により定義されるパラメータＰ（Ｍ）が０．２未満であり、特に、０．１未満である前記光学系内の平面に配置されることを特徴とする、請求項１３又は１４に記載の光学系。
    
    Ｐ（Ｍ）＝Ｄ（ＳＡ）／（Ｄ（ＳＡ）＋Ｄ（ＣＲ））
    
    （ここで、Ｄ（ＳＡ）はサブ開口直径を示し、Ｄ（ＣＲ）は、対象とする面内の光学表面Ｍ上における、光学的に使用される全フィールドポイントについて決定される最大主光線間隔を示す。）