KR100877639B1

KR100877639B1 - 다층막미러, 평가방법, 노광장치 및 디바이스 제조 방법

Info

Publication number: KR100877639B1
Application number: KR1020070055918A
Authority: KR
Inventors: 후미타로 마사키; 아키라 미야케
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2009-01-08
Also published as: KR20070118033A; TW200807020A; US20070287076A1; JP2007329368A; US7771898B2

Abstract

EUV광에 대역으로 사용되는 다층막미러로서, 기판과, 상기 EUV광을 반사하는 반사층과, 상기 기판과 상기 반사층의 사이에 형성되고 상기 반사층에 의한 상기 기판의 변형을 보상하는 응력보상층을 가지고, 상기 기판은, 상기 응력보상층이 형성되어있고, 상기 반사층이 형성되어 있지 않은 제1 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 다층막미러를 제공한다.

Description

다층막미러, 평가방법, 노광장치 및 디바이스 제조 방법{MULTILAYER MIRROR, EVALUATION METHOD, EXPOSURE APPARATUS, AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}

도 1은, 본 발명의 일측면에 의한 다층막미러의 구성을 나타내는 개략 단면도;

도 2는, 본 발명의 일측면에 의한 다층막미러의 평가방법을 설명하기 위한 흐름도;

도 3A 및 도3B는, 도 1에 도시된 다층막미러의 제조(또는 도 2에 도시된 스텝 1006에 있어서의 반사층의 형성)를 설명하기 위한 다층막미러의 평면도 및 측면도;

도 4A 및 도4B는, 도 1에 도시된 다층막미러의 제조(도 2에 도시된 스텝 1006에 있어서의 반사층의 형성)를 설명하기 위한 다층막미러의 평면도 및 측면도;

도 5는, 도 2에 도시된 스텝 1004 및 1006에 대해 사용되는 일반적인 막형성 장치의 구성을 나타내는 개략 사시도;

도 6은, 본 발명의 일측면에 의한 다층막미러의 구성을 나타내는 개략단면도;

도 7은, 본 발명의 일측면에 의한 다층막미러를 도시한 개략 평면도;

도 8A 및 도8B는, 본 발명의 일측면에 의한 다층막미러의 평면도 및 측면도;

도 9는, 도 2에 도시된 평가방법을 사용한 노광장치의 투영광학계의 평가방법을 설명하기 위한 흐름도;

도 10은, 본 발명의 일측면에 의한 노광장치의 구성을 나타내는 개략단면도;

도 11은, 디바이스(IC나 LSI등의 반도체칩, LCD 및 CCD)의 제조를 설명하기 위한 흐름도;

도 12는, 도 11에 도시된 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 흐름도;

도 13은, 응력보상층을 가지는 종래의 다층막미러의 구성을 나타내는 개략 단면도;

도 14는, 불균일한 층두께분포의 응력보상층을 가지는 종래의 다층막미러를 나타내는 개략단면도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 다층막미러 12, 240: 기판

14: 응력보상층 16: 반사층

200: 노광장치 210: 조명장치

212: EUV광원 214: 조명광학계

214a: 집광광학계 214b: 옵티컬 인티그레이터

220: 마스크 225: 마스크스테이지

230: 투영광학계 245: 웨이퍼스테이지

250: 얼라이먼트 검출기구 260: 포커스위치 검출기구

본 발명은, 다층막미러, 평가방법 및 노광장치에 관한 것이다.

포토리소그래피 기술을 사용하여 미세한 반도체소자의 제조시에, 종래의 투영노광장치는, 마스크(레티클)의 회로패턴을 투영광학계에 의해 웨이퍼 위에 투영하여 회로패턴을 전사한다.

투영노광장치에 의해 전사될 수 있는 최소의 치수(해상도)는, 노광에 사용하는 광의 파장에 비례하고, 투영광학계의 개구수(NA)에 반비례한다. 따라서, 파장을 짧게 하면 할수록 해상도는 향상되므로, 최근의 반도체소자의 미세화에의 요구에 수반하여 노광광의 단파장화가 진행되어 왔다. 보다 구체적으로는, 초고압 수은램프(파장 약 365nm의 i-선), KrF 엑시머레이져(파장 약248nm), ArF 엑시머레이져(파장 약 193nm)와 노광광으로서 자외광("UV")의 단파장의 사용이 촉진되었다.

그러나, 근년의 반도체소자는 급속히 미세화하고 있는 관점에서, UV광을 사용한 리소그래피에서는 한계가 있다. 따라서, 매우 미세한 회로패턴을 효율적으로 전사하기 위해서, UV광보다 더욱 파장이 짧은, 파장 10nm 내지 15nm 정도의 EUV광을 사용한 투영노광장치(이하, "EUV 노광장치"라고 칭함)가 제안되어 있다.

EUV영역에서는, 물질에 의한 광의 흡수가 매우 커져서, 가시광선이나 EUV광으로 사용되는 광의 굴절을 사용한 굴절형 광학 소자 또는 디옵트릭계는 더 이상 실용적이지 않다. 따라서, EUV노광장치에서는, 광의 반사를 사용한 반사형 광학소자 즉 카톱트릭계가 사용된다. EUV노광장치에서의 반사형 광학소자로서는, 경사입 사 전반사미러와 다층막미러가 있다.

EUV영역에서는, 굴절률의 실제부분은 1 보다 근소하게 작아서, 입사각을 크게 하여, 반사면에 근접하여 EUV광을 입사 시키면 전반사를 발생시킨다.따라서, 경사입사 전반사미러는, 통상, 반사면으로부터의 각도가 20도 이내의 경사입사로 80％이상의 높은 반사율을 유지할 수 있다. 경사입사 전반사미러는 광학 설계상의 자유도가 작고, 광학계가 대형화되므로, 실제로 상기 미러를 사용하는 것이 어렵다.

따라서, EUV노광장치의 반사형 광학 소자로서는, 광학 정수가 다른 2 종류의 물질(예를 들면, 몰리브덴(Mo)과 실리콘(Si))을 교대로 적층한 다층막미러가 사용된다. 2 종류의 물질의 층의 두께를 더한 것은, 일반적으로, 층두께로 불린다.

다층막미러는, 수직 입사에 가까운 입사각도로 사용할 수 있어서, 높은 반사율을 유지할 수 있다. 다층막미러에 EUV광을 입사 시키면, 다층막미러는 특정의 파장의 EUV광이 파장선택성을 나타내면서 반사된다. 예를 들면, 입사각을 θ, EUV광의 파장을 λ, 층두께를 d, 차수를 m으로 놓으면, 근사적으로는, 이하 식 1로서 브래그의 식을 만족시키는 파장 λ를 중심으로 해서 좁은 밴드폭의 EUV광만이 효율적으로 반사된다.

[식 1]

2d × cosθ = m × λ　　

EUV노광장치는, 0.1㎛이하의 회로패턴의 노광에 사용되므로, 다층막미러(특히, 투영광학계에 사용되는 다층막미러)의 반사면(표면) 형상은, 매우 높은 정밀도인 것이 요구된다. 예를 들면, 투영광학계를 구성하는 다층막미러의 수를 n, EUV광 의 파장을 λ로하면, 다층막미러에 허용되는 형상오차σ(rms값)는, 이하 식 2로서 마레샬의 식(Marechal's criterion)으로 주어진다. 예를 들면, 투영광학계가 4개의 다층막미러, EUV광의 파장이 13nm인 경우, 허용되는 형상오차 σ는 0.23nm가 된다.

[식 2]

EUV노광장치에서의 다층막미러의 다층막으로서 사용되는 Mo／Si다층막은, 일반적으로, 응력을 가지며, 이 응력은, 다층막미러의 기판을 변형시켜, 반사되는 광의 파면(반사파면)에 변동을 발생시킨다. 그 결과, 다층막미러의 결상성능 등의 광학성능이 열화한다.

따라서, 다층막에 의한 다층막미러의 기판의 변형을 저감시키기 위한 기술이 종래부터 제안되어 있다. 미국 특허 제 6134049호 명세서 참조. 이 문헌에는, 도 13에 도시된 바와 같이, EUV광을 반사하는 다층막(반사층)(RLL)에 의한 응력의 방향과 반대의 방향으로 응력(역응력)을 생성하는 다층막(응력보상층)(SRL)을, 기판(ST)과 반사층(RLL)의 사이에 배치함으로써, 기판(ST)의 변형을 억제하고 있다. 도 13은, 응력보상층(SRL)을 가지는 종래의 다층막미러의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

그러나, 소망한 정밀도로 형성되어 있지 않은 응력보상층은, 반사층의 응력 을 없애지 못해서, 기판의 변형이 잔존하거나, 기판을 더욱 변형시킨다. 또, 기판(ST)이 소망한 형상으로 유지되어 있어도, 도 14에 도시된 바와 같이, 층두께분포가 불균일한 응력보상층(SRL)은, 반사층(RLL)으로부터의 반사파면(RWS)을 흐트러지게 한다. 높은 결상성능을 실현하기 위해서는, 응력보상층이 기판상에 정밀하게 형성되는 것이 중요하고, 이러한 응력보상층을 검사하거나 평가하는 수요가 존재한다. 그러나, 응력보상층은 기판과 반사층의 사이에 형성되므로, 비파괴방식으로 응력보상층을 검사하는 것이 매우 곤란하다.

또, 단일의 다층막미러의 반사파면평가가 매우 곤란하여, 상기 다층막미러를 용이하게 평가할 수 있는 평가방법을 찾고 있다.

　본 발명은, 응력보상층을 용이하게 검사하거나 평가하는 것을 가능하게 하고, 우수한 결상성능 등의 광학성능을 실현하는 다층막미러 및 평가방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일측면에 의한 다층막미러는, EUV광에 사용되는 다층막미러로서, 기판과, 상기 EUV광을 반사하는 반사층과, 상기 기판과 상기 반사층의 사이에 형성되어 상기 반사층에 의한 상기 기판의 변형을 완화하는 응력보상층을 가지고, 상기 기판은 상기 응력보상층이 형성되고, 상기 반사층이 형성되어 있지 않은 제1 영역을 가지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 그 외의 특징은, 이하, 첨부도면을 참조하면서 설명되는 다음의 바람직한 실시예에 의해서 명백해질 것이다.

[실시형태의 설명]

이하, 첨부도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 각 도면에서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조번호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다.

도 1은, 본 발명의 일측면에 의한 다층막미러(10)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 다층막미러(10)는, EUV광을 반사하는 미러이며, EUV광의 파장 영역에서 사용된다. 상기 다층막미러(10)는, 기판(12), 응력보상층(14) 및 반사층(16)을 가진다. 도 1에서는, 응력보상층(14)과 반사층(16)을 모식적으로 도시하지만, 실제로, 응력보상층은 10 내지 30쌍의 층을 가지고, 반사층은 30 내지 70쌍의 층을 가진다.

기판(12)은, 저열팽창 유리나 실리콘카바이드 등의 강성 및 경도가 높고, 열팽창율이 작은 재료로 이루어진다. 기판(12)은, 연삭 및 연마에 의해 형성된 소정의 반사면 형상을 가진다.

응력보상층(14)은, 기판(12)상, 또는, 기판(12)과 후술하는 반사층(16)의 사이에 형성된다. 본 실시형태의 응력보상층(14)은, 기판(12)의 전체에 형성된다. 응력보상층(14)은, 반사층(16)에 의해 인가된 응력의 방향과 반대의 방향으로 응력(역응력)을 가져서, 반사층(16)에 의한 기판(12)의 변형을 완화한다. 환언하면, 응력보상층(14)은, 기판(12)의 소정의 반사면형상을 유지한다. 응력보상층(14)은, 다층막 또는 코팅으로 구성되지만, 그 구체적인 구성 등에 대해서는 후술한다.

반사층(16)은, 응력보상층(14)상에 형성되고, EUV광에 대해서 높은 반사율을 가지고, EUV광을 효율적으로 반사한다. 반사층(16)은, 다층막 또는 코팅을 포함하되지만, 구체적인 구성 등에 대해서는 후술한다. 반사층(16)은, 기판(12)상에 적층된 응력보상층(14)의 표면의 전체면에 형성되는 것이 아니라, 다층막미러(10)의 유효영역(EA)을 덮고, 비유효영역(NEA)의 표면에 응력보상층(14)의 일부를 노출시키도록 형성된다. 다층막미러(10)는, 비유효영역(NEA)에 있어서, 응력보상층(14)만이 상기 표면에 노출된 영역(제1 영역)(SFA)을 기판(12)상에 가진다. 다층막미러는, 유효영역(EA)에 있어서, 반사층(16)과 응력보상층(14)의 양자가 형성된 영역(제2 영역)을 기판(12)상에 가진다. 응력보상층(14) 만이 형성된 영역, 또는 응력보상층이 노출하고 있는 영역(SFA)은, 반사층(16)이 적층된 후에, 응력보상층(14)을 비파괴방식으로 검사하거나 평가하는 것을 가능하게 한다. 다층막미러(10)의 유효영역(EA)이란, 다층막미러(10)가 노광장치에 탑재되는 경우에 EUV광이 조사되는 (조사) 영역이다. 비유효영역이란, EUV광이 조사되지 않는 (비조사) 영역이다.

이하, 도 2를 참조하면서, 다층막미러(10)의 평가방법(1000)에 대해, 다층막미러(10)의 제조방법과 함께 설명한다. 도 2는, 다층막미러(10)의 기판(12)의 연마로부터 제조한 다층막미러(10)를 노광장치에 탑재할 때까지의 공정을 설명하는 흐름도이다.

우선, 기판(12)을 소정의 반사면형상으로 연마하고(스텝 1002), 소정의 반사면형상으로 연마된 기판(12)상에 응력보상층(14)을 형성한다(스텝 1004). 응력보상층(14)의 재료 또는, 다층막의 재료는, 특히 한정되지는 않지만, 막형성 장치의 간략화를 위해 반사층(16)과 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 반사층(16)이 압축응력을 가지는 경우에는, 응력보상층(14)은, 압축응력의 역응력인 인장응력을 가질 필요가 있다.

Mo／Si다층막은, 그 두께에 따라서 응력이 변화하므로, 층두께 및 층의 수를 최적으로 조정하면, 반사층(16)으로서 사용할 수 있거나, 또는, 반사층(16)의 응력을 없애는 응력보상층(14)으로서 사용할 수 있다. 예를 들면, 입사각도 5도, 파장 13.5nm의 EUV광을 효율적으로 반사하기 위해서는, 반사층(16)으로서 층두께 7nm, 40쌍의 층을 가진 Mo／Si다층막을 사용한다. 이때, 응력보상층(14)으로서 11nm의 층두께, 20쌍의 층을 가진 Mo／Si다층막을 사용한다. 이에 의해, 반사층(16) 및 응력보상층(14)에 의해 각각 반대 부호의 응력이 발생하고, 각 응력의 크기는 400Mpa 정도이다.

기판(12)상에 응력보상층(14)을 형성한 후, 응력보상층(14) 상에 반사층(16)을 형성한다(스텝 1006). 보다 구체적으로는, 응력보상층(14)을 형성한 후에, 도 3A 및 도 3B에 도시된 바와 같이, 응력보상층(14)상의 유효영역(EA) 외부의 비유효 영역(NEA)에 마스크(MK)를 부착한다. 마스크(MK)를 부착한 응력보상층(14)상에 반사층(16)을 형성하고, 반사층(16)을 형성한 후 마스크(MK)를 떼어낸다. 마스크(MK)가 부착된 영역은, 마스크(MK)에 의해 반사층(16)이 형성되지 않기 때문에, 도 4A 및 도 4B에 도시된 바와 같이, 유효영역(EA) 외부의 비유효영역(NEA)에 있어서, 응력보상층(14)을 표면에 노출시킨 다층막미러(10)가 제조된다. 여기서, 도 3A 내지 도 4B는, 다층막미러(10)의 제조(또는, 스텝 1006에 있어서의 반사층(16)의 형성)를 설명하기 위한 도면이다. 도 3A 및 도 4A는 다층막미러(10)의 평면도, 도 3B 및 도 4B는 다층막미러(10)의 측면도이다.

마스크(MK)는, 후술하는 스텝 1012에 있어서의 응력보상층(14)의 상태의 평가에 필요한 크기를 가지지만, 반사층(16)을 형성한 후에 기판(12)의 형상에 영향을 주지 않는 정도의 크기일 필요가 있다. 기판(12)의 형상에 끼치는 영향은, 감소되어 형상변화에 의한 파면수차로서 예를 들면, 10 mλ 이하일 필요가 있다.

또, 스텝 1004 및 1006에 있어서의 응력보상층(14) 및 반사층(16)의 형성은, 도 5에 도시된 바와 같이, 일반적인 막형성장치(600)를 사용한다. 도 5는, 막형성 장치(600)의 구성을 나타내는 개략 사시도이다. 막형성장치(600)는, 기판(12)에 형성되는 응력보상층(14) 및 반사층(16) 등의 다층막의 재료를 수납하는 증착원(610)과, 셔터(620)와, 기판(12)을 유지하는 기판홀더(630)를 가진다. 막형성장치(600)는, 기판(12)상에 응력보상층(14) 또는 반사층(16)을 형성할 때에, 기판(12)의 회전수 또는 기판홀더(630)의 회전수를 증가시킴으로써, 응력보상층(14) 또는 반사층(16) (또는 다층막미러(10))의 원주방향의 층두께 균일성을 향상시킬 수 있다. 막형성장치(600)는, 기판(12)과 증착원(610)의 사이에 배치된 셔터(620)에 의해 응력보상층(14) 또는 반사층(16)의 층두께 분포를 제어한다. 그러나, 스텝 1004 및 1006에 있어서의 응력보상층(14) 및 반사층(16)의 형성에 사용 가능한 막형성장치의 구성은, 도 5에 도시된 구성으로 한정되지 않고, 동일 기술분야에서의 주지의 어떠한 구성도 적용할 수 있다.

도 2로 돌아와서, 기판(12)상에 응력보상층(14) 및 반사층(16)을 형성한 후, 반사층(16)의 상태를 평가한다(스텝 1008). 보다 구체적으로는, 원자간력 현미경 ("AFM"), 반사율계 및 X선회절 등을 사용하여, 반사층(16)의 표면조도, EUV광에 대한 반사율 및 층두께(또는 막두께) 중의 적어도 하나를 조사하거나 검출하여, 그 결과에 의거하여 반사층(16)의 막을 평가한다. 반사층(16)의 상태는, 복수의 위치에서 평가하는 것이 바람직하다.

다음에, 스텝 1008에서 평가된 반사층(16)의 상태에 의거하여, 반사층(16)이 사양을 만족시키는지의 여부(즉, 다층막미러(10)으로서 사용 가능한지의 여부)를 판단한다(스텝 1010). 보다 구체적으로는, 스텝 1008에서 평가된 반사층(16)의 표면조도, EUV광에 대한 반사율 및/ 또는 반사층(16)의 층두께와 한계값을 비교한다. 예를들면, 반사층의 표면조도(표면형상)는, 0.2nm이하 (바람직하게는 0.1nm이하)이면 사양을 만족시키며, 0.2nm를 초과한 경우에는, 사양을 만족시키지 않는다. 다음에, 사양을 만족시키지 않으면, 다층막을 제거하고 다시 도포한다. 또, 반사율의 사양은, 소망한 반사율(55％이상, 보다 구체적으로는 60％이상)을 얻을 수 있는지의 여부에 의거하여, 만족하는지의 여부를 판단한다. 따라서, 스텝 1008 및 스텝 1010은, 반사층(16)을 평가하는 공정이다. 반사층의 표면조도가 아니라, 반사층의 층두께를 측정하는 경우에는, 그 오차는 0.1nm이하(바람직하게는 0.05nm이하)인 것이 바람직하다. 물론, 상술의 평가의 기준으로서 사용한 수치는, 광학설계가 다르면 다소 변화하지만, 투영광학계의 미러의 매수가 4매 내지 8매 정도의 광학계에 대해서는, 상술의 값을 사용할 수 있다. 이것은, 이하의 응력보상층의 기준값에 관해서도 마찬가지이다.

스텝 1010에 있어서, 반사층(16)이 상기 사양을 만족시키지 않는 것으로 판단되면, 다층막미러로부터, 기판(12)상에 형성된 응력보상층(14) 및 반사층(16)을 제거하고, 스텝 1002로 복귀하여 기판(12)의 연마를 반복한다. 반사층(16)이 상기 사양을 만족시키지 않는 다층막미러는, 예를 들면, 반사층(16)의 표면조도가 한계값 보다 큰 다층막미러, 반사층(16)의 EUV광에 대한 반사율이 한계값 보다 낮은 다층막미러, 반사층(16)이 불균일한 층두께를 가진 다층막미러 및 설계된 층두께를 가지지 않는 다층막미러를 포함한다.

한편, 스텝 1010에 있어서, 반사층(16)이 사양을 만족시키는 것으로 판단되면, 다층막미러에 있어서, 응력보상층(14)의 상태를 평가한다(스텝 1012). 응력보상층(14)의 상태의 평가에는, 응력보상층(14)이 표면에 노출한 영역 또는, 응력보상층(14)만이 형성된 제1 영역(SFA)을 사용한다. 본 실시형태에서는, 원자간력 현미경("AFM"), 반사율계 및 X선회절 등을 사용하여, 응력보상층(14)의 표면조도, EUV광에 대한 반사율 및 층두께(또는 막두께) 중의 적어도 하나를 조사하거나 검출하고, 그 결과에 의거하여 응력보상층의 막을 평가한다. 예를 들면, 응력보상층의 표면조도(표면 형상)는, 반사층과 동등한 0.1nm이하(바람직하게는 0.05nm이하)이면 상기 사양을 만족시키고, 0.1nm를 초과한 경우에는, 상기 사양을 만족시키지 않는다. 상기 사양을 만족시키지 않으면, 다층막을 제거하고 다층막을 다시 도포한다. 응력보상층 자체의 막두께를 측정하는 경우에는, 그 막두께의 오차는 0.08nm이하(바람직하게는 0.05nm이하)인 것이 바람직하다. 막두께의 오차가 0.08nm를 초과할 경우에는, 다층막을 제거하고 다층막을 다시 도포한다. 응력보상층의 반사율은, 응력보상층의 구성에 따라서 다르지만, 이상적인 응력보상층의 반사율과 비교하여 80 ％이상(바람직하게는 90％이상)의 반사율을 가지면 허용가능한 것으로 간주된다. 보다 구체적으로는, 응력보상층의 반사율은, 20％이상(바람직하게는 30％이상)인 것이 바람직하다. 상기 기판(12)은 각 응력보상층(14)만이 형성된 복수의 영역(SFA)을 가지고, 각 영역에서 응력보상층(14)의 상태를 평가하는 것이 바람직하다. 복수의 영역(SFA)은, 막두께가 변화하는 기판의 반경방향을 따라서 복수 배치되어 있다.

다음에, 스텝 1012에 의해 평가된 응력보상층(14) 상태에 의거하여, 응력보상층(14)이 사양을 만족시키는지의 여부(또는, 다층막미러(10)로서 사용 가능한지의 여부)를 판단한다(스텝 1014). 보다 구체적으로는, 표면조도, EUV광에 대한 반사율 및/또는 스텝 1012에 의해 평가된 응력보상층(14)의 층두께와 한계값을 비교한다. 스텝 1012 및 스텝 1014는, 응력보상층(14)을 평가하는 공정이다.

스텝 1014에 있어서, 응력보상층(14)이 상기 사양을 만족시킨다고 판단된 다층막미러는, 노광장치에 탑재된다(스텝 1018).

기판(12)의 연마실패나 응력보상층(14)을 형성하는 공정에서의 또 다른 실패 때문에, 일부분은 응력보상층(14)이 상기 사양을 만족시키지 않는다. 응력보상층(14)의 층두께가 사양을 만족시키지 않는 경우는, 소기의 응력을 얻을 수 없다. 스텝 1014에 있어서, 응력보상층(14)이 상기 사양을 만족시키지 않는다고 판단된 경우에는, 상기 다층막미러를 사용하는 장치 또는 다층막미러 그 자체로 보정 가능한지의 여부를 판단한다(스텝 1016). 여기서, 다층막미러의 보정방법의 일례에 대해 설명한다. 우선, 스텝 1012에서의 평가결과로부터 응력보상층(14)의 층두께를 구한다. Mo／Si다층막의 응력은 층두께에 의존하므로, 응력보상층(14)의 층두께로부터 응력보상층(14)의 응력을 구하여, 응력보상층(14) 및 반사층(16)의 응력에 의한 기판(12)의 변형량을 추정한다. 상기 기판(12)의 변형량으로부터 다층막미러(10)의 반사표면형상의 곡율의 변화량을 추정한다. 다층막미러(10)의 표면형상의 곡율의 변화는, 일반적으로, 미러간의 거리를 조정함으로써, 보정가능하고, 노광장치의 결상성능을 유지할 수 있다. 다층막미러(10)를 노광장치에 탑재할 때에, 노광장치의 조립 및 조정공정에 있어서, 기판(12)의 변형의 영향을 없앨 수 있다. 또는, (다층막미러(10)의) 기판(12)의 이면에 장착된 액츄에이터를 사용하여 기판(12)을 변형시키고, 다층막미러의 표면 형상의 변동을 변화시켜, 그 변형을 저감하거나 제거하여도 된다. 다층막미러(10)의 표면형상의 곡률 이외의 변형의 경우에, 다층막미러의 이면에 장착된 액츄에이터를 사용하여 기판(12)을 변형시켜서, 기판(12)의 변형을 저감시키거나 또는 제거한다. 보정량은, 다층막미러의 곡율 변화량, 어떤 축에 대한 변형량 및 다층막미러에 대한 가중량의 총칭으로서 사용되어도 된다. 다층막미러의 표면 형상을 조정하여 다층막미러를 사용 가능하게 하는 경우에는, 보정량은 다층막미러의 표면형상을 조정하는 데 사용되는 조정량이다.

스텝 1016에 있어서, 보정 가능하다고 판단된 다층막미러(10)는, 노광장치에 탑재된다(스텝 1018). 보정불가능하다고 판단된 다층막미러는, 응력보상층(14) 및 반사층(16)을 제거하고, 스텝 1002로 복귀하여 기판(12)의 연마를 반복한다.

이와 같이, 본 발명의 다층막미러(10)는, 반사층(16)을 형성한 후에도 응력보상층(14)을 용이하게 검사하거나 평가할 수 있다. 본 발명의 평가방법(1000)에 의해 사용 가능하다라고 평가된 다층막미러(10)에 의하면, 응력보상층(14) 및 반사층(16) 모두 상기 사양을 만족시켜서, 우수한 광학성능(또는 결상성능)을 실현할 수 있다. 또한, 본 발명의 평가방법(1000)은, 응력보상층(14)을 검사함으로써, 다층막미러(10)의 손상없이 단일체로서의 다층막미러(10)를 용이하게 평가할 수 있다.

응력보상층(14)은 반사층(16)에 의해 응력과 역방향의 응력을 가지고 있으므로, 기판(12)상에 응력보상층(14)만이 형성된 영역(SFA)이 기판(12)의 형상에 부정적으로 영향을 미칠 수도 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 반사층(16) 아래에 형성된 응력보상층(14A)의 막의 수와, 응력보상층(14)만이 형성된 영역(SFA)에 대응하는 응력보상층(14b)의 막의 수가 다른 다층막미러(10)를 상정한다. 도 6은, 다층막미러(10)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다.

도 6을 참조하면, 응력보상층(14)만이 형성된 영역(SFA)에서는, 응력보상층(14b))의 응력을 없애는 반사층(16)이 형성되어 있지 않아서, 기판(12)이 변형되는 것으로 생각된다. 상술한 바와 같이, 응력은 막의 수에 의존하고, 막의 수의 증가에 비례하여 증가된다. 따라서, 응력보상층(14b)은, 응력보상층(14)(14a)의 상태의 평가에 대해 충분한 막의 수를 가지는 것이 필요하지만, 응력보상층(14b)의 막의 수는 적은 것이 바람직하다.

예를 들면, EUV광에 대한 반사율을 평가하는 경우, 30％정도의 반사율을 얻을 수 있으면, 필요한 정밀도로 다층막미러(10)를 평가할 수 있다. 보다 구체적으로는, 층두께 11nm의 응력보상층(14)의 경우, 파장 10nm 내지 20nm의 EUV광의 파장 영역에서의 반사율은, 10쌍의 층에 대해 30％정도이다. 상술한 바와 같이, 층두께 7nm이고, 40쌍 정도의 층의 반사층(16)의 응력을 없애기 위해서는, 층두께 11nm의 응력보상층(14)이 20쌍의 층만이 필요하지만, 응력보상층(14b)은, 응력보상층(14)의 평가에 필요한 10쌍의 층만이 필요하다. 물론, EUV광에 대한 반사율의 평가만으로 한정하지 않고, 응력보상층(14b)은, 대상 부재에 대한 응력보상층(14)의 상태를 평가할 때에 필요한 막의 수를 가진다. 이와 같이, 응력보상층(14b)의 막의 수를 감소시킴으로써, 기판(12)의 형상에 미치는 영향을 줄일 수 있다.

노광장치에 탑재하는 다층막미러는, 가핀상에서의 입사각도가 서로 다르므로, 반사층(16)은 입사각도분포에 대응한 층두께 분포를 가진다. 응력은 층두께에 의존하므로, 반사층(16)의 응력은 면내에 분포된다. 따라서, 응력보상층(14)은 대응하는 층두께 분포가 필요하다.

도 7에 도시된 다층막미러(10)를 상정한다. 도 7에 도시된 다층막미러(10)는, 기판 외부에 회전중심을 가진다. 응력보상층(14) 및 반사층(16)은 이 회전중심 주위에 형성된다. 반사층(16)은, 반경방향으로 층두께의 분포를 가지고, 원주방향으로는 일정한 층두께를 가지고 있다. 응력보상층(14)도 직경방향으로 층두께 분포를 가지거나, 또는 주기적으로 막두께를 변화시키고, 원주방향으로는 일정한 층두께를 가진다.

일반적으로, 원주방향의 층두께 균일성을 달성하는 것보다 반경방향의 소망한 층두께 분포를 달성하는 것이 더 어렵다. 도 7에 도시된 다층막미러(10)는, 다층막미러(10)의 평가의 정밀도를 향상시켜서, 직경방향의 응력보상층(14)의 상태를 평가할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의해, 응력보상층(14)의 상태를 평가했을 때에, 응력보상층(14)의 층두께 분포가 소망한 분포가 되어 있는지의 여부를 확인할 수 있다.

도 8A 및 도 8B에 도시된 바와 같이, 반사층(16)의 영역과 응력보상층(14)의 영역이 서로 다른 다층막미러(10)를 상정한다. 도 8A 및 도 8B는, 반사층(16)의 영역과 응력보상층(14)의 영역이 서로 다른 다층막미러(10)의 평면도 및 측면도이다.

도 8A 및 도 8B를 참조하면, 응력보상층(14)만이 형성된 영역(SFA)에는, 반사층(16)이 존재하지 않아서, 국소적으로 응력의 균형이 유지되지 않는다. 그러나, 다층막미러(10)는, 반사층(16)을 가지는 영역, 또는 유효영역(EA)에 있어서의 기판(12)의 소정의 반사면 형상을 가지면 충분하다. 따라서, 응력보상층(14)의 영역과 반사층(16)의 영역의 양자의 영역이 서로 다른 것을 미리 고려한 후, 응력보상층(14)의 영역과 반사층(16)의 영역의 응력에 의거하여, 다층막미러(10)의 형상을 최적화하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 응력보상층(14)만이 형성된 영역(SFA)에 대응하는 응력보상층(14)의 층수는, 반사층(16)과 응력보상층(14)의 양자가 형성된 영역에 대응하는 응력보상층(14)의 층의수와 달라도 된다.

이하, 도 9를 참조해서, 평가방법(1000)을 사용한 노광장치의 투영광학계의 평가방법(1000A)에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 투영광학계가 2개의 다층막미러(M1) 및 (M2)로 구성되는 경우를 예로 설명한다. 물론, 평가방법(1000A)은, 광학계를 구성하는 다층막미러의 수를 2개로 한정하는 것이 아니고, 다층막미러의 수는 2개 이상 사용하여도 된다. 다층막미러(M1)의 응력보상층을 평가할 때까지의 스 텝 1002A 내지 1014A은, 평가방법(1000)의 스텝 1002 내지 1014와 마찬가지이다. 다층막미러(M1)의 응력보상층이, 사양을 만족시킨다고 판단된 경우에는, 다층막미러(M2)에 대해서 평가방법(1000)의 스텝 1002 내지 1016과 마찬가지인 스텝 1002B 내지 1016B를 실시한다. 다층막미러(M2)의 응력보상층이 사양을 만족시킨다고 판단된 경우에는, 다층막미러(M1) 및 (M2)를 노광장치에 탑재한다(스텝 1018). 한편, 다층막미러 (M2)의 응력보상층이 사양을 만족시키지 않는다고 판단된 경우에는, 스텝 1002B로 복귀하여, 다층막미러(M2)의 기판의 연마를 반복한다.

스텝 1014A에 있어서, 다층막미러(M1)의 응력보상층이 사양을 만족시키지 않는다고 판단된 경우에는, 상기 응력보상층이 다층막미러(M1)의 반사파면에 미치는 영향을 추정하고, 상기 영향을 없애기 위해서 다층막미러 (M2)의 기판 형상의 보정량을 구한다(스텝 1020). 예를 들면, 다층막미러(M1)의 곡율이 변화된 경우에는, 그 영향을 없애기 위해 다층막미러 (M2)의 기판의 곡율을 변경한다.

다음에, 스텝 1020에서 구한 보정량에 의거하여, 다층막미러 (M2)의 기판을 연마한다(스텝 1022). 다층막미러 (M2)의 연마를 완료한 후, 응력보상층 및 반사층을 형성하고, 형성된 양자의 층을 평가한다(스텝 1024 내지 1036). 다층막미러 (M2)의 연마 이후의 스텝 1024 내지 1036은, 평가방법(1000)의 스텝 1004 내지 1016과 마찬가지이다.

다층막미러 (M2)의 응력보상층이 사양을 만족시키는 경우, 또는, 수정 가능한 경우에는, 다층막미러(M1) 및 (M2)를 노광장치에 탑재한다(스텝 1018).

이와 같이, 평가방법(1000A)에 의해, 응력보상층(14) 및 반사층(16) 이 각 각 사양을 만족시키는 다층막미러(M1) 및 (M2)을 사용하여 투영광학계를 구성할 수 있고, 우수한 광학성능(결상성능)을 실현할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 다층막미러(M2)의 응력보상층의 평가에 있어서, 보정 불가능하다고 판단된 경우에는, 다층막미러(M2)의 기판의 연마를 반복하지만, 다층막미러(M1)의 기판의 연마로부터 반복해도 된다. 또, 본 실시형태에서는, 다층막미러(M1)의 곡율변화를 예로 하고 있지만, 그 이외의 결정요소도 다층막미러 (M2)의 기판 형상을 보정함으로써 반사파면에의 영향을 저감할 수 있다. 국소적으로 다층막미러(M1)의 응력보상층의 층두께가 변경된 경우, 그 영향을 없애기 위해 다층막미러 (M2)의 기판을 연마하여도 된다.

이하, 도 10을 참조하면서, 본 발명의 예시적인 노광장치(200)에 대해 설명한다. 여기서, 도 10은, 본 발명의 노광장치(200)의 개략 단면도이다. 본 발명의 노광장치(200)는, 노광광으로서 EUV광(예를 들면, 파장 13.4nm)를 사용하고, 스텝-앤드-스캔 방식의 노광을 실시하는 투영 노광장치이다. 본 실시예에서는 스텝-앤드-스캔 방식을 사용하지만, 본 발명은 이것으로 한정하는 것이 아니고, 스텝-앤드-리피트 방식이나 그 외의 노광장치에도 적용할 수 있다.

노광장치(200)는, 조명장치(210)와, 마스크(220)를 지지하는 마스크스테이지(225)와, 투영광학계(230)와, 기판(240)을 지지하는 웨이퍼스테이지(245)와, 얼라이먼트 검출기구(250)와, 포커스위치 검출기구(260)를 가진다.

노광장치(200)는, EUV광이 대기에 대한 투과율이 낮고, 이 EUV광과 고분자 유기 가스 등의 잔류가스 성분과의 반응이 오염을 발생시키기 때문에, 도 10에 도 시된 바와 같이, 적어도 EUV광이 통과하는 광로를 진공환경으로 유지하기 위해, 진공챔버(VC)를 가지고 있다.

조명장치(210)는, 투영광학계(230)의 원호형상의 시야에 대응하는 원호형상의 EUV광을 사용하여 마스크(220)를 조명하고, EUV광원(212)과, 조명광학계(214)를 포함한다.

EUV광원(212)으로서는, 레이저 플라스마 광원을 사용하고 해당 레이저 플라스마 광원으로부터 파장 13nm정도의 EUV광이 방사된다.

조명광학계(214)는, 집광미러(214a), 옵티컬 인티그레이터(214b)로 구성된다. 집광미러(214a)는, 레이저 플라스마로부터 등방적으로 방사되는 EUV광을 집광하는 기능을 한다. 옵티컬 인티그레이터(214b)는, 마스크(220)를 균일하게 소정의 개구수(NA)로 조명하는 기능을 한다. 조명광학계(214)는, 마스크(220)와 공역인 위치에, 마스크(220)의 조명영역을 원호형상으로 한정하기 위한 어퍼쳐를 더 가져도 된다.

조명광학계(214)의 집광미러(214a)는, 본 발명의 평가방법(1000)에 의해 사용 가능하다고 판단된 다층막미러(10)를 사용한다. 물론, 조명광학계(214)는, 본 발명의 평가방법(1000A)에 의해 사용가능하다고 판단된 다층막미러(10)를 사용하여도 된다. 상기 다층막미러는, 반사층과 응력보상층의 양자가 형성된 영역(제2 영역)에 EUV광이 입사되거나 조사되도록 배치된다. 상기 다층막미러는, 응력보상층만이 형성된 영역(제1 영역)에는 EUV광이 입사되거나 조사되지 않도록 배치된다. 이에 의해, 조명광학계(214)는, 우수한 광학성능을 발휘할 수 있다.

마스크(220)는, 그 위에 전사되어야 할 회로 패턴 또는 상을 가진 반사형 마스크이고, 마스크스테이지(225)에 의해 지지 및 구동된다. 마스크(220)로부터의 회절광은, 투영광학계(230)에서 반사되어 기판(240)상에 투영된다.

마스크스테이지(225)는, 마스크(220)를 지지하고, 도시하지 않는 이동 기구에 접속되어 있다.

투영광학계(230)는, 복수의 반사미러(즉, 다층막미러)(230A)를 사용해서, 마스크(220)의 패턴을 기판(240)상에 축소투영한다. 복수의 다층막미러(230a)의 매수는, 4매 내지 8매 정도이다. 적은 매수의 미러로 넓은 노광영역을 실현하려면, 광축으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 미세한 원호형상의 영역 또는 링 시야만을 사용하여 마스크(220)와 기판(240)을 동시에 넓은 면적을 주사하여 전사한다. 투영광학계(230)의 개구수(NA)는, 0.25 내지 0.4정도이다.

투영광학계(230)에서의 다층막미러(230a)는, 본 발명의 평가방법(1000)에 의해 사용 가능하다고 판단된 다층막미러(10)를 사용한다. 물론, 투영광학계(230)는, 본 발명의 평가방법(1000A)에 의해 사용 가능하다고 판단된 다층막미러(10)를 사용하여도 된다. 상기 다층막미러는, 반사층과 응력보상층의 양자가 형성된 영역(제2 영역)에 EUV광이 입사되거나 또는 조사되도록 배치된다. 상기 다층막미러는, 응력보상층만이 형성된 영역(제1 영역)에는 EUV광이 입사 또는 조사되지 않도록 배치된다. 이에 의해, 투영광학계(230)는, 우수한 광학성능을 발휘할 수 있다.

기판(240)은, 본 실시형태에서는 웨이퍼이지만, 액정기판이나 그 외의 노광되어야 하는 기판을 넓게 포함한다. 기판(240)상에는, 포토레지스트가 도포되어 있 다.

웨이퍼스테이지(245)는, 웨이퍼척(245a)에 의해 기판(240)을 지지한다.

얼라인먼트 검출기구(250)는, 마스크(220)의 위치와 투영광학계(230)의 광축의 위치 관계 및 기판(240)의 위치와 투영광학계(230)의 광축의 위치관계를 계측하고, 또한 마스크(220)의 투영상이 기판(240)의 위치에 위치결정되도록 마스크스테이지(225) 및 웨이퍼스테이지(245)의 위치와 각도를 설정한다.

포커스위치 검출기구(260)는, 기판(240)면에서 Z방향의 포커스 위치를 계측하고, 웨이퍼스테이지(245)의 위치 및 각도의 제어에 의해, 노광중, 항상 기판(240)면을 투영광학계(230)의 결상위치에 유지한다.

노광에 있어서, 조명장치(210)로부터 사출된 EUV광은 마스크(220)를 조명하고, 마스크(220)의 패턴을 기판(240) 면 위에 결상한다. 본 실시형태는, 원호형상 또는 링형상의 상면을 사용해서, 마스크(220)와 기판(240)을 축소비율에 대응하는 속도비로 주사하여, 마스크(220)의 전체면을 노광한다.

노광장치(200)의 조명광학계(214) 및 투영광학계(230)는, 본 발명의 평가방법(1000) 또는 (1000A)에 의해 사용 가능하다고 판단된 다층막미러를 사용한다. 조명광학계(214) 및 투영광학계(230)는, EUV광을 높은 반사율로 반사하여, 우수한 결상성능을 가진다. 이에 의해, 노광장치(200)는, 높은 스루풋으로 경제성이 양호하고 고품위인 반도체 디바이스나 액정 표시 디바이스 등의 디바이스를 제공할 수 있다.

다음에, 도 11 및 도 12를 참조하면서, 상술의 노광장치(200)를 사용한 디바 이스의 제조방법의 실시예를 설명한다. 도 11은, 반도체 디바이스나 액정표시 디바이스 등의 디바이스의 제조를 설명하기 위한 흐름도이다. 여기에서는, 반도체 디바이스의 제조를 예로 설명한다. 스텝 1(회로설계)에서는, 반도체 디바이스의 회로를 설계한다. 스텝 2(마스크 제작)에서는, 설계한 회로패턴을 형성한 마스크를 제작한다. 스텝 3(웨이퍼 제조)에서는, 실리콘 등의 재료를 사용하여 웨이퍼를 제조한다. 스텝 4(웨이퍼 프로세스)는, 전공정으로 부르며 마스크와 웨이퍼를 사용하여 본 발명의 포토리소그래피 기술에 의해 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성한다. 스텝 5(조립)는, 후공정으로 부르며 스텝 4에서 형성된 웨이퍼를 사용하여 반도체 칩을 형성하는 공정이며, 어셈블리 공정(다이싱, 본딩), 패키징 공정(칩 밀봉) 등의 공정을 포함한다. 스텝 6(검사)에서는, 스텝 5에서 제작된 반도체 디바이스의 동작확인 테스트, 내구성 테스트 등의 검사를 실시한다. 이들 공정을 거쳐서 반도체 디바이스를 완성하여, 출하(스텝 7)된다.

도 12는, 스텝 4의 웨이퍼 프로세스의 상세한 흐름도이다. 스텝 11(산화)에서는, 웨이퍼의 표면을 산화시킨다. 스텝 12(CVD)에서는, 웨이퍼의 표면에 절연막을 형성한다. 스텝 13(전극 형성)에서는, 웨이퍼상에 전극을 증착 등에 의해 형성한다. 스텝 14(이온 주입)에서는, 웨이퍼에 이온을 주입한다. 스텝 15(레지스트 처리)에서는, 웨이퍼에 감광제를 도포한다. 스텝 16(노광)에서는, 상술의 노광장치(200)를 사용하여 마스크의 회로패턴을 웨이퍼에 전사한다. 스텝 17(현상)에서는, 노광한 웨이퍼를 현상한다. 스텝 18(에칭)에서는, 현상한 레지스트상 이외의 부분을 에칭한다. 스텝 19(레지스트 박리)에서는, 에칭이 끝나 불필요해진 레지스 트를 제거한다. 이들 스텝을 반복하여, 웨이퍼상에 다층 회로패턴이 형성된다. 이 디바이스 제조 방법에 의하면, 종래보다 고품위의 디바이스를 제조할 수 있다. 이와 같이, 노광장치(200)를 사용하는 디바이스의 제조방법 및 결과물로서의 디바이스도 본 발명의 일측면을 구성한다.

본 발명에 의하면, 응력보상층을 용이하게 검사하거나 평가하는 것을 가능하게 하고, 우수한 결상성능 등의 광학성능을 실현하는 다층막미러 및 평가방법을 제공할 수 있다.

이상, 본 발명의 전형적인 실시예에 대해 설명했지만, 본 발명은 개시된 전형적인 실시예로 한정되지 않는다. 이하 청구항의 범위는, 이러한 변경과 등가의 구성 및 기능을 모두 포함하도록 최광의로 해석되어야한다.

Claims

EUV광에 사용되는 다층막미러로서,

기판과,

상기 EUV광을 반사하는 반사층과,

상기 기판과 상기 반사층과의 사이에 형성되어 상기 반사층에 의한 상기 기판의 변형을 보상하는 응력보상층을 가지고,

상기 기판 상에 있고, 상기 응력보상층이 형성되고 상기 반사층이 형성되어 있지 않은 제1 영역이 존재하는 것을 특징으로 하는 다층막미러.
제1 항에 있어서,

상기 제1 영역에는, 상기 기판 상에 상기 응력보상층만이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층막미러.
제1 항에 있어서,

상기 제 1 영역에 대응하는 상기 응력보상층의 층수는, 상기 반사층과 상기 응력보상층의 양자가 형성된 제2 영역에 있어서의 상기 응력보상층의 층수와 다른 것을 특징으로 하는 다층막미러.
제1 항에 있어서,

상기 제 1 영역이 상기 기판상에 복수 존재하는 것을 특징으로 하는 다층막미러.
제4 항에 있어서,

복수의 상기 제1 영역은, 상기 반사층의 층두께가 변화하는 방향을 따라서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 다층막미러.
EUV광에 사용되고, 기판과, 상기 EUV광을 반사하는 반사층과, 상기 기판과 상기 반사층과의 사이에 형성되어 상기 반사층에 의한 상기 기판의 변형을 보상하는 응력보상층을 가지고, 상기 기판은, 상기 응력보상층이 표면에 노출된 복수의 제1 영역을 가지는 다층막미러의 평가방법으로서,

상기 제 1 영역에 대응하는 상기 응력보상층의 상태를 평가하는 스텝과,

상기 평가스텝에 의해 평가된 상기 응력보상층의 상태에 의거하여, 상기 다층막미러가 사용 가능한지의 여부를 판단하는 스텝

을 가지는 것을 특징으로 하는 평가방법.
제6 항에 있어서,

상기 평가스텝은, 상기 복수의 제1 영역의 각각에 대응하는 응력보상층을 사용하는 것을 특징으로 하는 평가방법.
광원으로부터의 EUV광을, 웨이퍼에 안내하는 제1 항에 기재된 다층막미러 또는 제6 항에 기재된 평가방법에 의해 사용 가능하다고 판단된 다층막미러를 구비하고, 상기 웨이퍼를 노광하는 노광장치로서,

상기 다층막미러는, 상기 EUV광이 기판 상에 상기 반사층과 상기 응력보상층의 양자가 형성된 제2 영역에 입사하도록, 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제8 항에 있어서,

상기 다층막미러는, 상기 EUV광이 상기 제 1 영역에 입사하지 않도록, 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 노광장치.
제8 항에 기재된 노광장치를 사용하여 기판을 노광하는 스텝과,

노광된 상기 기판을 현상하는 스텝

을 가지는 것을 특징으로 하는 디바이스의 제조방법.