JP4715525B2

JP4715525B2 - 多層膜反射鏡、及びｅｕｖ露光装置

Info

Publication number: JP4715525B2
Application number: JP2006007502A
Authority: JP
Inventors: 勝彦村上
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2006-01-16
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: JP2007189151A

Description

本発明は、多層膜反射鏡、及びそれを使用しているＥＵＶ露光装置に関するものである。

半導体集積回路素子の微細化の一層の進展に伴い、紫外線に代わって、波長１１〜１４ｎｍ程度の軟Ｘ線を使用する投影リソグラフィの開発が進められている。この技術は、最近ではＥＵＶリソグラフィ（極端紫外線（Extreme Ultraviolet）縮小投影露光）とも呼ばれている。このＥＵＶリソグラフィは、従来の光リソグラフィ（波長190ｎｍ程度以上）では実現不可能な、５０ｎｍ以下の解像力を有するリソグラフィ技術として期待されている。

この軟Ｘ線の波長帯では、透明な物質が存在せず、物質の屈折率が１に非常に近いので、屈折を利用した従来の光学素子は使用できない。それに代わって、全反射を利用した斜入射ミラーや、界面での微弱な反射光の位相を合わせることによりその反射光を多数重畳させて全体としては高い反射率を得る多層膜反射鏡などが使用される。

このような多層膜反射鏡においては、入射光の波長帯により、高い反射率を得るのに適した材質が異なる。例えば、13.5ｎｍ付近の波長帯では、モリブデン（Mo）層とシリコン（Si）層を基板上に交互に積層したMo/Si多層膜を用いると、直入射で67.5％の反射率を得ることができる。また、11.3ｎｍ付近の波長帯では、Mo層とベリリウム（Be）層を基板上に交互に積層したMo/Be多層膜を用いると、直入射で70.2％の反射率を得ることができる。

露光装置の投影光学系に使用される多層膜反射鏡において、露光時には、多層膜表面にＥＵＶ光が照射されるため、多層膜反射鏡付近に漂っている有機残留物（例えば、排気系のオイル等）がＥＵＶ光によって分解され、多層膜表面にカーボンコンタミ（炭素汚れ）となって付着したり、多層膜表面の酸化が進んだりすることにより、多層膜表面が汚染され、反射率を低下させるという問題が生じる。

従って、ＥＵＶリソグラフィに用いられる多層膜反射鏡は、一定期間使用した後、新しい反射鏡と交換する必要がある。このとき、傷んだ多層膜を基板表面に影響を与えることなく除去することができれば、もとの基板を再利用することができるので、多層膜を再成膜するだけで、新たな多層膜反射鏡を作製することができ、高価な多層膜反射鏡を新たに製作する必要がない。

多層膜を基板から除去する方法として、例えばAlのような、酸等の薬品で容易に溶かすことのできる下地層を予め形成しておいて、その上に多層膜を形成する方法が知られている。下地層を薬品で溶かすことにより、その上に形成された多層膜を基板から剥離することができる。

しかしながら、Al等の金属で下地層を形成すると、下地層は微結晶薄膜になりやすく、その結果、その表面粗さは非常に平滑に研磨された基板表面よりも粗くなる。その上に多層膜を形成すると、界面の粗さが増大して反射率が低下してしまうという重大な問題点があった。

上記のような剥離用の下地層を用いずに、多層膜を直接溶かしてしまう方法も考えられる。ＥＵＶリソグラフィで使用される波長13.5nm付近で用いられるMo/Si多層膜の場合には、燐酸、酢酸、硝酸の混合液でMo層をエッチングすることができる。但し、Al等の金属と比べるとエッチング速度は遅い。また、この混合液はSi層は溶かさないので、Mo/Si多層膜を剥離することは、現実には困難であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、エッチング液を用いて簡単に多層膜を剥離することが可能な多層膜反射鏡、及びこの多層膜反射鏡を用いたＥＵＶ露光装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための第１の手段は、基板上に、金属を主成分とする層と非金属を主成分とする層を交互に積層してなる多層膜反射鏡であって、前記非金属を主成分とする各層の成膜領域が分割されており、それにより、前記金属を主成分とする各層が相互に結合していることを特徴とする多層膜反射鏡である。

前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段である多層膜反射鏡を使用していることを特徴とするＥＵＶ露光装置である。

本発明によれば、エッチング液を用いて簡単に多層膜を剥離することが可能な多層膜反射鏡、及びこの多層膜反射鏡を用いたＥＵＶ露光装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態であるMo/Si多層膜ミラーの概要を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

まず、低熱膨張ガラスからなる基板1上に、マグネトロンスパッタリングにより酸化ケイ素（SiO_２）からなる保護層２（厚さ数nm）を形成する。この層は、多層膜のエッチングによる剥離を行う際に、基板が犯されるのを防ぐものである。石英等の化学的に安定な基板材料を用いる場合は、このような保護層２は省略して構わない。また、保護層２の材料は、酸化ケイ素以外にも五酸化タンタル（Ta_２O_５）など、化学的に安定な材料であれば何でも構わない。なお、SiO_２やTa_２O_５からなる保護層は一般にアモルファス状となるので、Al等の金属下地層を形成したときのように表面粗さが増大することは無い。よって、保護層２を形成しても、それにより、多層膜の反射率が低下することがない。

次に、この保護層２よりも一回り小さい（光学的な）有効領域内へ、マグネトロンスパッタリングによりMo/Si多層膜を形成する。この実施の形態においては、Mo層の厚さは2.4nm、Si層の厚さは4.5nmとし、周期長が6.9nmの多層膜を50層対形成している。

このとき、Mo層３の形成領域は有効領域全面とするが、Si層４の形成領域は複数に分割して形成している。この例においては、分割された領域間の隙間の幅は100μmである。このようにSi層４を分割して形成するために、Si層を形成するときだけ、図２のようなマスクを基板に近接して設置して成膜する。このマスクは、環状の板体５に太さ100μmのワイヤ６が張ってあり、そのワイヤ６の影の部分だけSiの付かない領域（上記の隙間）が形成される。このため、この隙間を介して全てのMo層３が結合した状態で成膜される。

このような多層膜を、Mo層３を溶かすエッチング液に浸漬すると、表面側の層から順にMo層３を溶かしながらエッチング液が侵入して行くので、Si層４は溶かさないエッチング液を用いても、ごく短時間（１例として数分）でMo/Si多層膜を剥離することが可能になる。

Al等を下地層として用いた場合と比べても、遜色無い剥離時間を達成できる。Al層を下地とする場合は、多層膜の周辺部からその下地層を徐々に溶かしていかなければならないので、有効面積が大きくなるほど剥離に要する時間は長くなる。一方、本実施の形態では、多層膜の表面全体から、Si層４に設けた隙間を介してMo層６を順次溶解していくので、剥離に要する時間は有効面積に依存せず、隙間の入れ方に依存する。隙間を多数設けておけば、それだけ剥離に要する時間は短縮できる。

なお、Si層４を分割する隙間は、ミラーの有効領域に比べて充分小さく形成しておけば（例えば100μm程度）、この隙間の光学特性に対する影響は無視できる。又、以上の説明においては、Si層４の成膜領域を扇型の形状に分割したが、分割方法はこれに限定されることはない。

このようにして形成したMo/Si多層膜の剥離テストを行った。基板１の保護層２の形成されていない領域にはエッチング液が触れないように適宜カバーを設け、燐酸、酢酸、硝酸の混合液からなるエッチング液に多層膜ミラーを浸漬した。エッチング液は表面側から順次Mo層を溶解し、下層のMo層が無くなったSi層は基板から順次剥離した。このようにして、保護層２上のMo/Si多層膜を全て剥離することができた。

図３は、本発明の実施の形態の１例であるＥＵＶ露光装置の概要を示す図である。光源３１から放出されたＥＵＶ光３２は、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３４を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー３５ａおよび３５ｂからなるオプティカルインテグレータ３５に入射する。

こうして、フライアイミラー３５ｂの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ３５の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は平面反射鏡３６により偏向された後、マスクＭ上に細長い円弧状の照明領域を形成する。ここで、円弧状の照明領域を形成するための開口板は、図示していない。マスクＭの表面で反射された光は、その後、投影光学系３７の多層膜反射鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６で順に反射されて、露光光１０１として、マスクＭの表面に形成されたパターンの像を、ウエハ１０２上に塗布されたレジスト１０３上に形成する。

このＥＵＶ装置においては、図１に示したような多層膜ミラーを使用している。よって、ミラーを交換する際に、多層膜を剥離して、多層膜だけを新しくすることができるので、全体として装置の価格が安価となる。

本発明の実施の形態であるMo/Si多層膜ミラーの概要を示す図である。 Si層を形成するときに使用するマスクの例を示す図である。本発明の実施の形態の１例であるＥＵＶ露光装置の概要を示す図である。

符号の説明

１…基板、２…保護層、３…Mo層、４…Si層、５…板体、６…ワイヤ、３１…光源、３２…ＥＵＶ光、３３…照明光学系、３４…凹面反射鏡、３５…オプティカルインテグレータ、３５ａ，３５ｂ…フライアイミラー、３６…平面反射鏡、３７…投影光学系、Ｍ…マスク、Ｍ１〜Ｍ６…多層膜反射鏡、１０１…露光光、１０２…ウエハ、１０３…レジスト、

Claims

基板上に、金属を主成分とする層と非金属を主成分とする層を交互に積層してなる多層膜反射鏡であって、前記非金属を主成分とする各層の成膜領域が分割されており、それにより、前記金属を主成分とする各層が相互に結合していることを特徴とする多層膜反射鏡。
請求項１に記載の多層膜反射鏡を使用していることを特徴とするＥＵＶ露光装置。