JPH0868897A - 反射鏡およびその製造方法 - Google Patents
反射鏡およびその製造方法Info
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- JPH0868897A JPH0868897A JP6203920A JP20392094A JPH0868897A JP H0868897 A JPH0868897 A JP H0868897A JP 6203920 A JP6203920 A JP 6203920A JP 20392094 A JP20392094 A JP 20392094A JP H0868897 A JPH0868897 A JP H0868897A
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- ray
- rays
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70058—Mask illumination systems
- G03F7/702—Reflective illumination, i.e. reflective optical elements other than folding mirrors, e.g. extreme ultraviolet [EUV] illumination systems
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
- G03F7/70233—Optical aspects of catoptric systems, i.e. comprising only reflective elements, e.g. extreme ultraviolet [EUV] projection systems
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｘ線照射による熱変形を充分小さく抑えるこ
とのできる反射鏡とその製造方法を提供する。 【構成】 反射鏡は、線膨張率が１×１０-7／Ｋ以下で
あるインバー製の基板１と、この基板１の表面に形成さ
れ表面を光学的に平滑に研磨された二酸化珪素（ＳｉＯ
2）もしくは炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とする非晶質
物質の薄膜２とを備える。Ｘ線光学系用の反射鏡として
使用する場合には、薄膜２の表面に所定の波長のＸ線を
反射する多層膜４を形成する。
とのできる反射鏡とその製造方法を提供する。 【構成】 反射鏡は、線膨張率が１×１０-7／Ｋ以下で
あるインバー製の基板１と、この基板１の表面に形成さ
れ表面を光学的に平滑に研磨された二酸化珪素（ＳｉＯ
2）もしくは炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分とする非晶質
物質の薄膜２とを備える。Ｘ線光学系用の反射鏡として
使用する場合には、薄膜２の表面に所定の波長のＸ線を
反射する多層膜４を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線縮小投影露光装置
等のＸ線光学系やＸ線以外の波長域の光線の光学系に用
いられる反射鏡およびその製造方法に関するものであ
る。
等のＸ線光学系やＸ線以外の波長域の光線の光学系に用
いられる反射鏡およびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化に伴
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を
向上させるために、従来の紫外線に代わってこれより波
長の短いＸ線を使用した投影リソグラフィー技術が開発
されている。この技術に使用されるＸ線投影露光装置
は、主としてＸ線源、照明光学系、マスク、結像光学
系、ウェファーステージ等により構成される。
い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を
向上させるために、従来の紫外線に代わってこれより波
長の短いＸ線を使用した投影リソグラフィー技術が開発
されている。この技術に使用されるＸ線投影露光装置
は、主としてＸ線源、照明光学系、マスク、結像光学
系、ウェファーステージ等により構成される。
【０００３】Ｘ線源には、放射光光源またはレーザープ
ラズマＸ線源が使用される。照明光学系は、斜入射ミラ
ー、多層膜ミラー、および所定の波長のＸ線のみを反射
または透過させるフィルター等により構成され、マスク
上を所望の波長のＸ線で照明する。マスクには透過型マ
スクと反射型マスクとがある。透過型マスクは、Ｘ線を
良く透過する物質からなる薄いメンブレンの上にＸ線を
吸収する物質を所定の形状に設けることによってパター
ンを形成したものである。一方、反射型マスクは、例え
ばＸ線を反射する多層膜上に反射率の低い部分を所定の
形状に設けることによってパターンを形成したものであ
る。このようなマスク上に形成されたパターンは、複数
の多層膜ミラーで構成された投影結像光学系により、フ
ォトレジストが塗布されたウェファー上に結像して該レ
ジストに転写される。なお、Ｘ線は大気に吸収されて減
衰するため、その光路は全て所定の真空度に維持されて
いる。
ラズマＸ線源が使用される。照明光学系は、斜入射ミラ
ー、多層膜ミラー、および所定の波長のＸ線のみを反射
または透過させるフィルター等により構成され、マスク
上を所望の波長のＸ線で照明する。マスクには透過型マ
スクと反射型マスクとがある。透過型マスクは、Ｘ線を
良く透過する物質からなる薄いメンブレンの上にＸ線を
吸収する物質を所定の形状に設けることによってパター
ンを形成したものである。一方、反射型マスクは、例え
ばＸ線を反射する多層膜上に反射率の低い部分を所定の
形状に設けることによってパターンを形成したものであ
る。このようなマスク上に形成されたパターンは、複数
の多層膜ミラーで構成された投影結像光学系により、フ
ォトレジストが塗布されたウェファー上に結像して該レ
ジストに転写される。なお、Ｘ線は大気に吸収されて減
衰するため、その光路は全て所定の真空度に維持されて
いる。
【０００４】Ｘ線の波長域では、透明な物質は存在せ
ず、また物質表面での反射率も非常に低いため、レンズ
やミラーなどの通常の光学素子が使用できない。そのた
め、Ｘ線用の光学系は、反射面に斜め方向から入射した
Ｘ線を全反射を利用して反射させる斜入射ミラーや、多
層膜の各界面での反射光の位相を一致させて干渉効果に
よって高い反射率を得る多層膜ミラー等により構成され
ている。
ず、また物質表面での反射率も非常に低いため、レンズ
やミラーなどの通常の光学素子が使用できない。そのた
め、Ｘ線用の光学系は、反射面に斜め方向から入射した
Ｘ線を全反射を利用して反射させる斜入射ミラーや、多
層膜の各界面での反射光の位相を一致させて干渉効果に
よって高い反射率を得る多層膜ミラー等により構成され
ている。
【０００５】斜入射光学系は収差が大きいために回折限
界の解像力を得ることはできない。一方、多層膜ミラー
はＸ線を垂直に反射することが可能であり、回折限界の
Ｘ線光学系を構成することが可能である。したがって、
Ｘ線投影露光装置の結像光学系は、すべて多層膜ミラー
で構成される。
界の解像力を得ることはできない。一方、多層膜ミラー
はＸ線を垂直に反射することが可能であり、回折限界の
Ｘ線光学系を構成することが可能である。したがって、
Ｘ線投影露光装置の結像光学系は、すべて多層膜ミラー
で構成される。
【０００６】このようなＸ線多層膜ミラーは、シリコン
のＬ吸収端（12.3nm）の長波長側でモリブデンとシリコ
ンからなる多層膜を用いたときに最も高い反射率が得ら
れるが、波長13〜15nmでは入射角によらず70%程度であ
る。シリコンのＬ吸収端よりも短波長側では、垂直入射
で30%以上の反射率が得られる多層膜は開発されていな
い。多層膜ミラーの基板材料には、形状精度が高く表面
粗さの小さい加工が可能な、石英等のガラス材料が用い
られている。
のＬ吸収端（12.3nm）の長波長側でモリブデンとシリコ
ンからなる多層膜を用いたときに最も高い反射率が得ら
れるが、波長13〜15nmでは入射角によらず70%程度であ
る。シリコンのＬ吸収端よりも短波長側では、垂直入射
で30%以上の反射率が得られる多層膜は開発されていな
い。多層膜ミラーの基板材料には、形状精度が高く表面
粗さの小さい加工が可能な、石英等のガラス材料が用い
られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなＸ線投影
露光装置において、実用的なスループット（例えば、８
インチウェファーで３０枚／１時間程度）を得るために
は、結像光学系を構成する多層膜ミラーの表面には、あ
る程度の強度のＸ線（例えば、１０ｍＷ／ｃｍ2程度）
が照射される必要がある。一方、多層膜ミラーの反射率
は最も高くても７０％程度であり、残りは多層膜で反射
されずに吸収、透過、散乱される。散乱による損失はわ
ずかであり、多層膜を透過したＸ線はミラー基板により
完全に吸収される。すなわち、多層膜ミラーで反射され
なかったＸ線の大部分は多層膜ミラーに吸収されて、そ
のエネルギーは熱に変換される。この熱によって多層膜
ミラーの温度が上昇して熱変形を生じることになる。
露光装置において、実用的なスループット（例えば、８
インチウェファーで３０枚／１時間程度）を得るために
は、結像光学系を構成する多層膜ミラーの表面には、あ
る程度の強度のＸ線（例えば、１０ｍＷ／ｃｍ2程度）
が照射される必要がある。一方、多層膜ミラーの反射率
は最も高くても７０％程度であり、残りは多層膜で反射
されずに吸収、透過、散乱される。散乱による損失はわ
ずかであり、多層膜を透過したＸ線はミラー基板により
完全に吸収される。すなわち、多層膜ミラーで反射され
なかったＸ線の大部分は多層膜ミラーに吸収されて、そ
のエネルギーは熱に変換される。この熱によって多層膜
ミラーの温度が上昇して熱変形を生じることになる。
【０００８】一般に、光学系で回折限界の解像力を得る
ためには、光学系を構成するミラーやレンズの形状誤差
は使用する光の波長に比べて充分小さくしなければなら
ない。したがって、Ｘ線を用いた光学系においては、可
視光や紫外線を用いた光学系よりも、波長が短い分だけ
その許容誤差は厳しくなる。そのために、上記のような
Ｘ線の照射による多層膜ミラーの熱変形は、結像特性に
大きな影響を与えることになり設計通りの解像力が得ら
れなくなるおそれがある。
ためには、光学系を構成するミラーやレンズの形状誤差
は使用する光の波長に比べて充分小さくしなければなら
ない。したがって、Ｘ線を用いた光学系においては、可
視光や紫外線を用いた光学系よりも、波長が短い分だけ
その許容誤差は厳しくなる。そのために、上記のような
Ｘ線の照射による多層膜ミラーの熱変形は、結像特性に
大きな影響を与えることになり設計通りの解像力が得ら
れなくなるおそれがある。
【０００９】このような熱変形の影響を防ぐために、裏
面からミラーを冷却することが行われているが、充分な
効果を得ることはできない。また、Ｘ線光学系は真空中
で使用されるので、ミラーの表面からの放熱はほとんど
無い。
面からミラーを冷却することが行われているが、充分な
効果を得ることはできない。また、Ｘ線光学系は真空中
で使用されるので、ミラーの表面からの放熱はほとんど
無い。
【００１０】したがって、熱変形の影響を防ぐためには
ミラーへ入射するＸ線の強度を制限する他はなく、そう
するとＸ線投影露光装置のスループットが制限されてし
まう。すなわち、従来の技術ではＸ線投影露光装置の高
解像力と高スループットとを両立することができない。
ミラーへ入射するＸ線の強度を制限する他はなく、そう
するとＸ線投影露光装置のスループットが制限されてし
まう。すなわち、従来の技術ではＸ線投影露光装置の高
解像力と高スループットとを両立することができない。
【００１１】以上ではＸ線光学系についてその問題点を
説明したが、反射鏡の熱変形にともなう問題は、Ｘ線の
波長域とは異なる波長域の光線を使用する光学系でも程
度の差はあっても生じる。
説明したが、反射鏡の熱変形にともなう問題は、Ｘ線の
波長域とは異なる波長域の光線を使用する光学系でも程
度の差はあっても生じる。
【００１２】本発明は、Ｘ線などの照射光による熱変形
を充分小さく抑えることのできる反射鏡とその製造方法
を提供することを目的とする。
を充分小さく抑えることのできる反射鏡とその製造方法
を提供することを目的とする。
【００１３】
【発明の概要】まず、Ｘ線光学系に使用する反射鏡を一
例として説明する。多層膜ミラーの表面にＸ線が照射さ
れたときのミラー表面の変形がどの程度の量になるかを
説明する。実際のミラーの変形は、その寸法形状により
大きく異なるので、正確に見積もるには有限要素法等に
よる計算が必要であるが、ここでは以下のような単純化
により変形のおおよその値を見積もることとする。
例として説明する。多層膜ミラーの表面にＸ線が照射さ
れたときのミラー表面の変形がどの程度の量になるかを
説明する。実際のミラーの変形は、その寸法形状により
大きく異なるので、正確に見積もるには有限要素法等に
よる計算が必要であるが、ここでは以下のような単純化
により変形のおおよその値を見積もることとする。
【００１４】図２（ａ）に示すように、厚さｄの基板の
裏面が一定温度の熱浴（裏面を冷却して一定温度に保つ
ことに相当する）に接しており、その表面の一部に定常
的な熱流束Ｑ（照射されたＸ線のうち反射せずに基板に
吸収される分のエネルギー）が投入された時の、その部
分の基板に垂直方向（ｘ方向）の伸び（または縮み）Δ
ｘを考える。ここでは、横方向の熱伝導は考えず、ま
た、Ｘ線はすべて表面で吸収されるとする。このとき基
板の内部には、図２（ｂ）に示すように、ｘ方向に一様
な温度勾配が生じるので、位置ｘでの温度（熱浴との温
度差）Ｔ（ｘ）は、
裏面が一定温度の熱浴（裏面を冷却して一定温度に保つ
ことに相当する）に接しており、その表面の一部に定常
的な熱流束Ｑ（照射されたＸ線のうち反射せずに基板に
吸収される分のエネルギー）が投入された時の、その部
分の基板に垂直方向（ｘ方向）の伸び（または縮み）Δ
ｘを考える。ここでは、横方向の熱伝導は考えず、ま
た、Ｘ線はすべて表面で吸収されるとする。このとき基
板の内部には、図２（ｂ）に示すように、ｘ方向に一様
な温度勾配が生じるので、位置ｘでの温度（熱浴との温
度差）Ｔ（ｘ）は、
【数１】 ただし、λは波長で与えられる。基板内の厚さδｘの薄
い層の伸びΔ（δｘ）は、
い層の伸びΔ（δｘ）は、
【数２】 で与えられる。αは基板材料の熱膨張係数（線膨張率）
である。したがって、基板全体の伸びΔｘは、
である。したがって、基板全体の伸びΔｘは、
【数３】 となる。
【００１５】次に、これらの式を用いて具体的な値を見
積もる。紫外光を用いた投影露光装置の屈折光学系に広
く用いられている溶融石英（ＳｉＯ2）の熱伝導率は
１．３８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数は０．５×１０-6であ
る。ここでは、基板へ投入される熱流束Ｑは１０ｍＷ／
ｃｍ2とする。Ｘ線投影露光装置において実用的な露光
領域の寸法を確保するためにはミラーの直径は２００ｍ
ｍ程度は必要であり、ミラーの形状を精度良く維持する
ためには一般に厚さは直径の四分の一程度必要であるの
で、基板の厚さｄは５０ｍｍとする。これらの数値を式
（３）に代入して溶融石英の熱変形量を計算すると４
５．３ｎｍとなる。
積もる。紫外光を用いた投影露光装置の屈折光学系に広
く用いられている溶融石英（ＳｉＯ2）の熱伝導率は
１．３８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数は０．５×１０-6であ
る。ここでは、基板へ投入される熱流束Ｑは１０ｍＷ／
ｃｍ2とする。Ｘ線投影露光装置において実用的な露光
領域の寸法を確保するためにはミラーの直径は２００ｍ
ｍ程度は必要であり、ミラーの形状を精度良く維持する
ためには一般に厚さは直径の四分の一程度必要であるの
で、基板の厚さｄは５０ｍｍとする。これらの数値を式
（３）に代入して溶融石英の熱変形量を計算すると４
５．３ｎｍとなる。
【００１６】光学系の波面収差を波長の四分の一以内と
するレイリーの条件を用いると、光学系を構成するミラ
ー一枚あたりの形状精度は、
するレイリーの条件を用いると、光学系を構成するミラ
ー一枚あたりの形状精度は、
【数４】 以内に抑えなければならない。ｎは光学系を構成するミ
ラーの枚数であり、１／２を掛けてあるのは反射系であ
るためである。例えば４枚のミラーで構成された光学系
を波長１３ｎｍで使用する場合、１枚のミラーに許容さ
れる形状誤差は０．８１ｎｍとなる。溶融石英を基板に
用いた場合には、熱変形量はこの値からはかけはなれた
大きな値になってしまう。したがって、溶融石英を基板
に用いたミラーで構成したＸ線光学系では回折限界の解
像力を得ることはできない。
ラーの枚数であり、１／２を掛けてあるのは反射系であ
るためである。例えば４枚のミラーで構成された光学系
を波長１３ｎｍで使用する場合、１枚のミラーに許容さ
れる形状誤差は０．８１ｎｍとなる。溶融石英を基板に
用いた場合には、熱変形量はこの値からはかけはなれた
大きな値になってしまう。したがって、溶融石英を基板
に用いたミラーで構成したＸ線光学系では回折限界の解
像力を得ることはできない。
【００１７】金属は自由電子の寄与のために熱伝導率は
大きいが、一般に熱膨張係数も大きい。しかし、インバ
ー（Invar）型合金は、磁歪の影響により著しく小さな
熱膨張係数を示す材料として知られており、具体的に
は、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金、Fe-Co-Cr合金、Fe-Pt合
金、Fe-Pd合金、Zr-Nb-Fe合金、Cr-Fe-Sn合金、Mn-Ge-F
e合金、Fe-B非晶質合金およびFe-Ni-Zr非晶質合金等が
ある。以下では、インバー型合金をインバーと称する。
インバーの熱伝導率は１２．９Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数
は０．０１×１０-6である。この数値から式（３）によ
りインバーの熱変形量を計算すると０．０９７ｎｍとな
り、上記の許容形状誤差と比べて充分小さく抑えること
が可能である。
大きいが、一般に熱膨張係数も大きい。しかし、インバ
ー（Invar）型合金は、磁歪の影響により著しく小さな
熱膨張係数を示す材料として知られており、具体的に
は、Fe-Ni合金、Fe-Ni-Co合金、Fe-Co-Cr合金、Fe-Pt合
金、Fe-Pd合金、Zr-Nb-Fe合金、Cr-Fe-Sn合金、Mn-Ge-F
e合金、Fe-B非晶質合金およびFe-Ni-Zr非晶質合金等が
ある。以下では、インバー型合金をインバーと称する。
インバーの熱伝導率は１２．９Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数
は０．０１×１０-6である。この数値から式（３）によ
りインバーの熱変形量を計算すると０．０９７ｎｍとな
り、上記の許容形状誤差と比べて充分小さく抑えること
が可能である。
【００１８】しかしながら、金属は微細な結晶粒界が存
在するためその表面をナノメートルオーダーの平滑な表
面に研磨することは困難である。Alan G.Michette著のO
ptical Systems for X Rays （1986 Plenum Press, New
York）の７４頁に、Ｘ線用のミラー材料の候補となる
物質について研磨加工により得ることできる表面粗さが
記されている。それによると、各材料で得られた最小の
表面粗さのｒｍｓ値（二乗平均値）は、溶融石英とＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）法で作製したＳｉＣ
で最も小さく０．４ｎｍである。これらの材料は微細構
造を持たない非晶質物質なので平滑な表面を得ることが
できる。しかし、金属であるインバーでは２．８ｎｍ程
度の表面粗さまでにしか加工することができない。
在するためその表面をナノメートルオーダーの平滑な表
面に研磨することは困難である。Alan G.Michette著のO
ptical Systems for X Rays （1986 Plenum Press, New
York）の７４頁に、Ｘ線用のミラー材料の候補となる
物質について研磨加工により得ることできる表面粗さが
記されている。それによると、各材料で得られた最小の
表面粗さのｒｍｓ値（二乗平均値）は、溶融石英とＣＶ
Ｄ（Chemical Vapor Deposition）法で作製したＳｉＣ
で最も小さく０．４ｎｍである。これらの材料は微細構
造を持たない非晶質物質なので平滑な表面を得ることが
できる。しかし、金属であるインバーでは２．８ｎｍ程
度の表面粗さまでにしか加工することができない。
【００１９】Ｘ線用の多層膜ミラーの基板に必要な表面
粗さの大きさは次式により見積もることができる。
粗さの大きさは次式により見積もることができる。
【数５】 ただし、Ｒ0は表面粗さが無いときの反射率 Ｒは表面粗さによる散乱損失があるときの反射率 σは表面粗さのｒｍｓ値 λはＸ線の波長 θは斜入射角
【００２０】λ＝１３ｎｍ、θ＝９０゜（垂直入射）と
したときの、表面粗さσに対するＲ／Ｒ0の値を図３に
示す。この図より明らかなように、表面粗さ０．４ｎｍ
のＳｉＣや溶融石英を多層膜ミラーの基板に使用すれ
ば、粗さが無い理想的な場合の９割近い反射率が得られ
るが、表面粗さ２．８ｎｍのインバーを基板に使用した
場合にはＸ線は全く反射しなくなってしまう。
したときの、表面粗さσに対するＲ／Ｒ0の値を図３に
示す。この図より明らかなように、表面粗さ０．４ｎｍ
のＳｉＣや溶融石英を多層膜ミラーの基板に使用すれ
ば、粗さが無い理想的な場合の９割近い反射率が得られ
るが、表面粗さ２．８ｎｍのインバーを基板に使用した
場合にはＸ線は全く反射しなくなってしまう。
【００２１】そこで本発明者らは、鋭意検討の結果、熱
変形の小さいインバーの表面に表面粗さの小さい非晶質
物質層を設ければ、熱変形と表面粗さのいずれも充分に
小さいミラー基板を得ることができることを見い出し
た。すなわち、本発明によるＸ線光学系用反射鏡は、図
１に示すように、インバー等の金属製基板１の上に非晶
質物質からなる薄膜層２を形成し、この表面を研磨して
基板３とし、その上にＸ線を反射する多層膜４を形成し
て構成される。
変形の小さいインバーの表面に表面粗さの小さい非晶質
物質層を設ければ、熱変形と表面粗さのいずれも充分に
小さいミラー基板を得ることができることを見い出し
た。すなわち、本発明によるＸ線光学系用反射鏡は、図
１に示すように、インバー等の金属製基板１の上に非晶
質物質からなる薄膜層２を形成し、この表面を研磨して
基板３とし、その上にＸ線を反射する多層膜４を形成し
て構成される。
【００２２】図４に、インバーの表面にＳｉＯ2、ある
いはＳｉＣ薄膜を形成した基板の熱変形Δｘを示す。基
板に投入される熱流束Ｑは１０ｍＷ／ｃｍ2、基板全体
の厚さは５０ｍｍとした。ＳｉＯ2の熱伝導率は１．３
８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数は０．５×１０-6／Ｋ、Ｓｉ
Ｃの熱伝導率は２７０Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数は３．７
×１０-6／Ｋである。１０μｍ程度の厚さのＳｉＯ2ま
たはＳｉＣ薄膜を表面に形成しても、熱変形Δｘはイン
バーだけの場合とほとんど変わらず、許容される形状誤
差よりも充分小さく抑えることができる。
いはＳｉＣ薄膜を形成した基板の熱変形Δｘを示す。基
板に投入される熱流束Ｑは１０ｍＷ／ｃｍ2、基板全体
の厚さは５０ｍｍとした。ＳｉＯ2の熱伝導率は１．３
８Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数は０．５×１０-6／Ｋ、Ｓｉ
Ｃの熱伝導率は２７０Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張係数は３．７
×１０-6／Ｋである。１０μｍ程度の厚さのＳｉＯ2ま
たはＳｉＣ薄膜を表面に形成しても、熱変形Δｘはイン
バーだけの場合とほとんど変わらず、許容される形状誤
差よりも充分小さく抑えることができる。
【００２３】ＳｉＯ2、ＳｉＣ等の非晶質薄膜は、通常
の真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor
Deposition）薄膜形成技術により形成することができ
る。インバー等の金属製基板上に薄膜を形成する場合
に、成膜時の基板温度が高過ぎると、金属製基板表面の
酸化や結晶化による表面粗さの増加が生じてしまうため
に好ましくない。真空蒸着やスパッタリングでは室温で
の成膜が可能である。また、ＣＶＤを用いる場合には、
１０００℃以上の高温で形成する熱ＣＶＤではなく、室
温から３００℃程度までの低温で成膜できるプラズマＣ
ＶＤや光ＣＶＤが好ましい。
の真空蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor
Deposition）薄膜形成技術により形成することができ
る。インバー等の金属製基板上に薄膜を形成する場合
に、成膜時の基板温度が高過ぎると、金属製基板表面の
酸化や結晶化による表面粗さの増加が生じてしまうため
に好ましくない。真空蒸着やスパッタリングでは室温で
の成膜が可能である。また、ＣＶＤを用いる場合には、
１０００℃以上の高温で形成する熱ＣＶＤではなく、室
温から３００℃程度までの低温で成膜できるプラズマＣ
ＶＤや光ＣＶＤが好ましい。
【００２４】また、金属製基板の表面に形成する非晶質
薄膜の材料は、表面を平滑に研磨することのできる材料
であれば特に限定されない。厚さが数μｍ程度と薄いの
で、熱伝導率、熱膨張係数によっては限定されない。例
えば、上記のＳｉＯ2、ＳｉＣ以外には、ＰＳＧ（Phosp
ho Silicate Glass）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、シリコ
ン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）等を用いることができる。
薄膜の材料は、表面を平滑に研磨することのできる材料
であれば特に限定されない。厚さが数μｍ程度と薄いの
で、熱伝導率、熱膨張係数によっては限定されない。例
えば、上記のＳｉＯ2、ＳｉＣ以外には、ＰＳＧ（Phosp
ho Silicate Glass）、窒化珪素（Ｓｉ3Ｎ4）、シリコ
ン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）等を用いることができる。
【００２５】このようにして形成した非晶質薄膜の表面
を従来の研磨加工技術により必要な表面粗さに研磨し
て、ミラー基板を完成する。なお、Ｘ線用のミラーとし
て使用するためには、この表面にさらにＸ線を反射する
ための多層膜を形成する。この多層膜の厚さは０．数μ
ｍ以下しかないので、その熱変形は無視することができ
る。
を従来の研磨加工技術により必要な表面粗さに研磨し
て、ミラー基板を完成する。なお、Ｘ線用のミラーとし
て使用するためには、この表面にさらにＸ線を反射する
ための多層膜を形成する。この多層膜の厚さは０．数μ
ｍ以下しかないので、その熱変形は無視することができ
る。
【００２６】
【実施例】以下、本発明による反射鏡の一実施例を説明
する。本発明の第１の実施例では、図１に示すように、
インバー１の表面にＳｉＯ２薄膜２を形成するととも
に、薄膜２の表面にＸ線反射多層膜４を形成して、直径
２００ｍｍ、曲率半径５００ｍｍ、中心厚さ５０ｍｍの
Ｘ線光学系用多層膜ミラーを作製した。図１により、そ
の製造工程を順に説明する。
する。本発明の第１の実施例では、図１に示すように、
インバー１の表面にＳｉＯ２薄膜２を形成するととも
に、薄膜２の表面にＸ線反射多層膜４を形成して、直径
２００ｍｍ、曲率半径５００ｍｍ、中心厚さ５０ｍｍの
Ｘ線光学系用多層膜ミラーを作製した。図１により、そ
の製造工程を順に説明する。
【００２７】まず、インバーを研削加工して直径２００
ｍｍ、中心厚さ３０ｍｍ、表面が曲率半径５００ｍｍの
凹面で裏面が平面の金属製基板１を作製した。表面（薄
膜を形成する面）は、電解研磨加工により、表面粗さ１
０ｎｍ（ｒｍｓ）以下の鏡面に仕上げた。この表面に高
周波スパッタリングにより厚さ５μｍのＳｉＯ２からな
る非晶質薄膜２を形成した。成膜中は金属製基板１を冷
却して室温に保った。
ｍｍ、中心厚さ３０ｍｍ、表面が曲率半径５００ｍｍの
凹面で裏面が平面の金属製基板１を作製した。表面（薄
膜を形成する面）は、電解研磨加工により、表面粗さ１
０ｎｍ（ｒｍｓ）以下の鏡面に仕上げた。この表面に高
周波スパッタリングにより厚さ５μｍのＳｉＯ２からな
る非晶質薄膜２を形成した。成膜中は金属製基板１を冷
却して室温に保った。
【００２８】次に、非晶質薄膜２の表面を研磨して、表
面粗さが０．４ｎｍ（ｒｍｓ）になるまで平滑にし、こ
れにより、インバーからなる金属製基板１上にＳｉＯ2
からなる非晶質薄膜２を形成した反射鏡用の基板３を作
製した。
面粗さが０．４ｎｍ（ｒｍｓ）になるまで平滑にし、こ
れにより、インバーからなる金属製基板１上にＳｉＯ2
からなる非晶質薄膜２を形成した反射鏡用の基板３を作
製した。
【００２９】最後に、イオンビームスパッタリングによ
り、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる周
期長６．７ｎｍ、積層数５０層の多層膜４を基板３の表
面に形成してＸ線多層膜ミラーを完成した。この多層膜
ミラーは、裏面を冷却して一定温度に保っておけば、１
０ｍＷ／ｃｍ2の熱流束がその全面あるいは一部に入射
しても、熱変形は０．１ｎｍ以下であるので、波長１３
ｎｍのＸ線を用いて回折限界の光学系を構成することが
できる。
り、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる周
期長６．７ｎｍ、積層数５０層の多層膜４を基板３の表
面に形成してＸ線多層膜ミラーを完成した。この多層膜
ミラーは、裏面を冷却して一定温度に保っておけば、１
０ｍＷ／ｃｍ2の熱流束がその全面あるいは一部に入射
しても、熱変形は０．１ｎｍ以下であるので、波長１３
ｎｍのＸ線を用いて回折限界の光学系を構成することが
できる。
【００３０】本発明の第２の実施例では、インバーの表
面にＳｉＣ薄膜を形成するとともに、その表面にＸ線反
射多層膜４を形成して、直径２００ｍｍ、曲率半径１０
００ｍｍ、中心厚さ５０ｍｍのＸ線多層膜反射ミラーを
作製した。図１により、その製造工程を順に説明する。
面にＳｉＣ薄膜を形成するとともに、その表面にＸ線反
射多層膜４を形成して、直径２００ｍｍ、曲率半径１０
００ｍｍ、中心厚さ５０ｍｍのＸ線多層膜反射ミラーを
作製した。図１により、その製造工程を順に説明する。
【００３１】まず、インバーを研削加工して直径２００
ｍｍ、中心厚さ３０ｍｍ、表面が曲率半径１０００ｍｍ
の凹面で裏面が平面の金属製基板１を作製した。表面
（薄膜を形成する面）は、電解研磨加工により、表面粗
さ１０ｎｍ（ｒｍｓ）以下の鏡面に仕上げた。この表面
にＳｉＣｌ4とＣＨ4のガスを原料に用いたプラズマＣＶ
Ｄにより厚さ５μｍのＳｉＣからなる非晶質薄膜２を形
成した。成膜中は金属製基板１を冷却して室温に保っ
た。
ｍｍ、中心厚さ３０ｍｍ、表面が曲率半径１０００ｍｍ
の凹面で裏面が平面の金属製基板１を作製した。表面
（薄膜を形成する面）は、電解研磨加工により、表面粗
さ１０ｎｍ（ｒｍｓ）以下の鏡面に仕上げた。この表面
にＳｉＣｌ4とＣＨ4のガスを原料に用いたプラズマＣＶ
Ｄにより厚さ５μｍのＳｉＣからなる非晶質薄膜２を形
成した。成膜中は金属製基板１を冷却して室温に保っ
た。
【００３２】次に、非晶質薄膜２の表面を研磨して、表
面粗さが０．４ｎｍ（ｒｍｓ）になるまで平滑にした。
このようにして、インバーからなる金属製基板１上にＳ
ｉＣからなる非晶質薄膜２を形成した反射鏡用の基板３
を作製した。
面粗さが０．４ｎｍ（ｒｍｓ）になるまで平滑にした。
このようにして、インバーからなる金属製基板１上にＳ
ｉＣからなる非晶質薄膜２を形成した反射鏡用の基板３
を作製した。
【００３３】最後に、イオンビームスパッタリングによ
り、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる周
期長６．７ｎｍ、積層数５０層の多層膜４を基板３の表
面に形成してＸ線多層膜ミラーを完成した。この多層膜
ミラーは、裏面を冷却して一定温度に保っておけば、１
０ｍＷ／ｃｍ2の熱流束がその全面あるいは一部に入射
しても、熱変形は０．１ｎｍ程度以下であるので、波長
１３ｎｍのＸ線を用いて回折限界の光学系を構成するこ
とができる。
り、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）からなる周
期長６．７ｎｍ、積層数５０層の多層膜４を基板３の表
面に形成してＸ線多層膜ミラーを完成した。この多層膜
ミラーは、裏面を冷却して一定温度に保っておけば、１
０ｍＷ／ｃｍ2の熱流束がその全面あるいは一部に入射
しても、熱変形は０．１ｎｍ程度以下であるので、波長
１３ｎｍのＸ線を用いて回折限界の光学系を構成するこ
とができる。
【００３４】なお、以上の実施例では金属製基板１の材
料にインバーを用いたが、その材料はインバーに限定さ
れない。ただし、Ｘ線光学系用反射鏡として使用する場
合には、線膨張率は１×１０-7／Ｋ以下であることが必
要である。また、非晶質薄膜２の材料もＳｉＯ2とＳｉ
Ｃに限定されるものではない。
料にインバーを用いたが、その材料はインバーに限定さ
れない。ただし、Ｘ線光学系用反射鏡として使用する場
合には、線膨張率は１×１０-7／Ｋ以下であることが必
要である。また、非晶質薄膜２の材料もＳｉＯ2とＳｉ
Ｃに限定されるものではない。
【００３５】また本発明は、Ｘ線投影露光装置以外のＸ
線光学系にも使用できる。さらにはＸ線以外の波長域で
使用する高精度の反射光学系にも適用でき、Ｘ線反射鏡
と同様の効果が得られる。この場合、Ｘ線を反射する多
層膜は不要である。また、使用する金属製基板の熱膨張
係数もＸ線光学系ほど小さい数値は要求されず、たとえ
ば、可視光に対して用いる場合は５×１０-6／Ｋ程度で
よい。
線光学系にも使用できる。さらにはＸ線以外の波長域で
使用する高精度の反射光学系にも適用でき、Ｘ線反射鏡
と同様の効果が得られる。この場合、Ｘ線を反射する多
層膜は不要である。また、使用する金属製基板の熱膨張
係数もＸ線光学系ほど小さい数値は要求されず、たとえ
ば、可視光に対して用いる場合は５×１０-6／Ｋ程度で
よい。
【００３６】
【発明の効果】以上のように本発明による反射鏡は、熱
膨張係数の小さい金属製基板の表面に非晶質物質の薄膜
を形成し、その表面を光学的に平滑に研磨してなるか
ら、Ｘ線などの入射光の吸収による反射鏡の熱変形を従
来の技術と比べて著しく小さく抑えることができ、高精
度の光学系を提供できる。請求項３の反射鏡のように線
膨張率が１×１０-7／Ｋ以下である金属製基板を用い、
しかも非晶質物質の薄膜の表面にＸ線反射多層膜を形成
した反射鏡はＸ線光学系反射鏡として利用でき、たとえ
ばＸ線縮小投影露光装置に使用すれば、表面に高強度の
Ｘ線を照射しても熱変形によって光学系の結像特性が劣
化することがない。したがって、Ｘ線投影露光装置の解
像力を損なうことなくスループットを向上することがで
きる。
膨張係数の小さい金属製基板の表面に非晶質物質の薄膜
を形成し、その表面を光学的に平滑に研磨してなるか
ら、Ｘ線などの入射光の吸収による反射鏡の熱変形を従
来の技術と比べて著しく小さく抑えることができ、高精
度の光学系を提供できる。請求項３の反射鏡のように線
膨張率が１×１０-7／Ｋ以下である金属製基板を用い、
しかも非晶質物質の薄膜の表面にＸ線反射多層膜を形成
した反射鏡はＸ線光学系反射鏡として利用でき、たとえ
ばＸ線縮小投影露光装置に使用すれば、表面に高強度の
Ｘ線を照射しても熱変形によって光学系の結像特性が劣
化することがない。したがって、Ｘ線投影露光装置の解
像力を損なうことなくスループットを向上することがで
きる。
【図１】本発明の第１および第２実施例の反射鏡を示す
図である。
図である。
【図２】基板の熱変形を説明する図である。
【図３】基板の表面粗さによる多層膜ミラーの反射率の
低下を示す図である。
低下を示す図である。
【図４】表面にＳｉＯ2あるいはＳｉＣ薄膜を形成した
インバー製の基板の熱変形Δｘを示す図である。
インバー製の基板の熱変形Δｘを示す図である。
１ 金属製基板 ２ 非晶質薄膜 ３ 反射鏡基板 ４ 多層膜
Claims (7)
- 【請求項１】 金属製基板と、この金属製基板の表面に
形成され表面を光学的に平滑に研磨された非晶質物質の
薄膜とを具備することを特徴とする反射鏡。 - 【請求項２】 前記金属製基板の線膨張率が１×１０-7
／Ｋ以下である請求項１の反射鏡。 - 【請求項３】 前記金属製基板はインバー型合金で形成
されることを特徴とする請求項２に記載の反射鏡。 - 【請求項４】 線膨張率が１×１０-7／Ｋ以下である金
属製基板と、この金属製基板の表面に形成され表面を光
学的に平滑に研磨された非晶質物質の薄膜と、この薄膜
表面に形成され所定の波長のＸ線を反射する多層膜とを
具備することを特徴とする反射鏡。 - 【請求項５】 前記金属製基板上に形成する非晶質物質
は二酸化珪素もしくは炭化珪素を主成分とするものであ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の反
射鏡。 - 【請求項６】 請求項１の反射鏡の製造方法において、
少なくとも、前記金属製基板上に前記非晶質薄膜を形成
する工程と、前記非晶質薄膜の表面を光学的に平滑な表
面に研磨する工程とを含むことを特徴とする反射鏡の製
造方法。 - 【請求項７】 請求項４の反射鏡の製造方法において、
少なくとも、前記金属製基板上に前記非晶質薄膜を形成
する工程と、前記非晶質薄膜の表面を光学的に平滑な表
面に研磨する工程と、研磨工程の後に前記薄膜の表面に
所定の波長のＸ線を反射する多層膜を形成する工程とを
含むことを特徴とする反射鏡の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6203920A JPH0868897A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 反射鏡およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6203920A JPH0868897A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 反射鏡およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0868897A true JPH0868897A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16481887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6203920A Pending JPH0868897A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 反射鏡およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0868897A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0955565A2 (en) | 1998-05-08 | 1999-11-10 | Nikon Corporation | Mirror for soft x-ray exposure apparatus |
| US6992306B2 (en) | 2003-04-15 | 2006-01-31 | Canon Kabushiki Kaisha | Temperature adjustment apparatus, exposure apparatus having the same, and device fabricating method |
| JP2006518883A (ja) * | 2003-02-24 | 2006-08-17 | レイセオン・カンパニー | 高精密度のミラーおよびその製造方法 |
| JP2008282019A (ja) * | 2007-05-11 | 2008-11-20 | Asml Holding Nv | コーティングされた基板を使用した光学コンポーネントの製造 |
| JP2010500776A (ja) * | 2006-08-16 | 2010-01-07 | サイマー インコーポレイテッド | Ｅｕｖ光学器械 |
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-
1994
- 1994-08-29 JP JP6203920A patent/JPH0868897A/ja active Pending
Cited By (22)
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| US8907310B2 (en) | 2005-06-29 | 2014-12-09 | Asml Netherlands B.V. | EUV optics |
| US8598549B2 (en) | 2006-08-16 | 2013-12-03 | Cymer, Llc | EUV optics |
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| JP2013016872A (ja) * | 2006-08-16 | 2013-01-24 | Cymer Inc | Ｅｕｖ光学器械 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040316 |