KR20080056763A - 다층막 반사경, 다층막 반사경의 제조 방법, 광학계, 노광장치 및 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 다층막 반사경(2)은 기판(4)과, 상기 기판의 표면에 제 1 재료층(6a)과 제 2 재료층(6b)을 교대로 성막한 구조를 갖는 다층막(6)을 구비하고, 상기 다층막의 표면 근방의 상기 제 1 재료층이 면 내에서 두께의 분포를 갖는 다층막 반사경(2)에 있어서, 상기 다층막의 표면에 성막된 Si 또는 Si를 포함하는 중간층(7)이고, 상기 중간층의 표면이 위치하는 위치가 상기 다층막의 상기 제 2 재료층의 표면이 위치하는 위치와 거의 동일인 중간층(7)과, 상기 중간층의 표면에 균일하게 성막된 캐핑층(8)을 구비한다.

Description

다층막 반사경, 다층막 반사경의 제조 방법, 광학계, 노광 장치 및 디바이스의 제조 방법{MULTILAYER REFLECTING MIRROR, MULTILAYER REFLECTING MIRROR MANUFACTURING METHOD, OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 기판 표면에 다층막을 형성한 다층막 반사경, 다층막 반사경의 제조 방법, 상기 다층막 반사경을 구비한 광학계, 노광 장치 및 상기 노광 장치를 이용하는 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 집적 회로의 미세화의 진전에 따라, 광의 회절 한계에 의해 제한되는 광학계의 해상력을 향상시키기 위해서, 종래의 자외선 대신, 이보다 짧은 파장(예컨대 11 내지 14nm 정도)의 극단 자외선을 사용한 투영 노광 장치가 개발되어 있다. (예컨대, 일본 특허 공개 2003-14893호 공보 참조).
발명의 개시
상술한 극단 자외선을 사용한 투영 노광 장치(EUV 노광 장치)에 있어서는 극단 자외선이 투과하는 물질이 존재하지 않기 때문에, 광학계는 반사경에 의해 구성될 필요가 있지만, 이 파장역에서는 물질의 굴절률이 1보다 약간 작기 때문에 전반사를 이용한 경사 입사 미러나, 계면에서의 미약한 반사광의 위상을 합해서 다수 중첩시켜 전체적으로 높은 반사율을 얻는 다층막 미러 등이 사용된다.
EUV 리소그래피에 사용되는 반사경은 파면 수차에 대하여, 형상 오차가 작고, 높은 정밀도의 면 형상으로 형성될 필요가 있지만, 그 가공은 용이하지 않다. 그래서, 다층막 반사경의 표면을 한층씩 깎음으로써, 실질적으로 서브 nm의 형상 오차를 보정하는 기술이 개발되어 있다(국제 공개 제 01/41155호 팜플렛 참조). 여기서, 다층막 반사경에 사용되는 몰리브덴(Mo)층 및 실리콘(Si)층에 의해 구성되는 다층막의 경우, 다층막의 표면을 깎음으로써 산화되기 쉬운 Mo층이 노출하기 때문에, Mo층의 산화를 방지하는 루테늄(Ru)층 등의 캐핑(capping)층을 성막해야 한다. 이 캐핑층은 다층막에 대한 카본 오염(contamination)을 방지하는 층으로서도 기능하는 일이 있다.
그러나 Ru층은 광학적으로 Mo층과 거의 동일하기 때문에, 깎여진 다층막의 표면에 캐핑층으로서 Ru층을 성막함으로써 깎여진 Mo층의 위치와는 다른 위치에 Ru층이 위치함으로써 막가공량에 대한 반사 파면의 위상이 크게 변화된다. 또한, 깎여진 부분의 반사율도 크게 변화되어, 투과율 불균일을 발생시키는 요인이 된다.
본 발명의 과제는 높은 정밀도의 면 형상을 갖는 다층막 반사경, 다층막 반 사경의 제조 방법, 상기 다층막 반사경을 갖춘 광학계, 노광 장치 및 상기 노광 장치를 이용한 디바이스의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다층막 반사경(2)은 기판(4)과, 상기 기판의 표면에 제 1 재료층(6a)과 제 2 재료층(6b)을 교대로 성막한 구조를 갖는 다층막(6)을 구비하고, 상기 다층막(6)의 표면 근방의 상기 제 1 재료층이 면 내에서 두께의 분포를 갖는 다층막 반사경(2)에 있어서, 상기 다층막(6)의 표면에 성막된 Si 또는 Si를 포함하는 중간층(7)이며, 상기 중간층(7)의 표면이 위치하는 위치가 상기 다층막(6)의 상기 제 2 재료층(6b)의 표면이 위치하는 위치와 거의 동일한 중간층(7)과, 상기 중간층(7)의 표면에 균일하게 성막된 캐핑층(8)을 구비한다.
또한, 본 발명의 다층막 반사경의 제조 방법은 기판 표면에 제 1 재료층(6a)과 제 2 재료층(6b)을 교대로 주기적으로 성막한 구조를 갖는 다층막(6)을 형성하는 다층막 형성 공정(S10)과, 상기 다층막 형성 공정(S10)에 의해 형성된 상기 다층막(6)의 면 내에서 제거량에 분포를 일으켜서 상기 다층막(6)의 표면을 제거하는 다층막 제거 공정(S11)과, 상기 다층막 제거 공정(S11)에 의해 제거된 상기 다층막(6)의 제거 영역 표면에 상기 다층막(6)의 제거 두께와 거의 동일한 두께를 갖고, 표면이 평탄화된 Si 또는 Si를 포함하는 중간층(7)을 성막하는 중간층 성막 공정(S12)과, 상기 중간층 성막 공정(S12)에 의해 성막된 상기 중간층(7)의 표면에 캐핑층(8)을 균일하게 성막하는 캐핑층 성막 공정(S13)을 포함한다.
또한, 본 발명의 광학계는 본 발명의 다층막 반사경(2)을 적어도 일부에 구비한다.
또한, 본 발명의 노광 장치는 본 발명의 다층막 반사경(2)을 광학계(306 내지 309)의 적어도 일부에 구비한다.
또한, 본 발명의 디바이스의 제조 방법은 본 발명의 노광 장치를 이용하여, 패턴의 상(像)을 물체 상에 노광 전사하는 노광 공정과, 상기 노광 공정에 의해 노광 전사된 상기 물체 상의 패턴을 현상하는 현상 공정을 포함한다.
도 1은 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 단면도이다.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 제조 방법에 대해서 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 제 1 실시형태에 따른 마그네트론 스퍼터 성막 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 다층막 반사경의 형상 오차의 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다층막 반사경의 형상 오차의 보정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 제 1 실시형태에 따른 형상 오차의 보정이 행해진 다층막 반사경을 나타내는 도면이다.
도 7은 형상 오차의 보정이 행해진 다층막 반사경의 반사율 변화 및 위상 변화를 나타내는 그래프이다.
도 8은 Si 단층막의 성막 방법에 대하여 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 비교예의 다층막 반사경의 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 비교예의 다층막 반사경의 구성을 나타내는 도면이다.
도 11은 비교예의 다층막 반사경의 반사율 변화 및 위상 변화를 나타내는 그래프이다.
도 12는 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 반사율 변화 및 위상 변화를 나타내는 그래프이다.
도 13은 다층막 반사경의 Si 단층막에 두께 오차가 생긴 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 다층막 반사경의 Si 단층막에 두께 오차가 생긴 경우에 있어서의 반사율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 15는 다층막 반사경의 Si 단층막에 두께 오차가 생긴 경우의 위상 변화를 나타내는 그래프이다.
도 16은 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경의 단면도이다.
도 17은 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경의 반사율 변화를 나타내는 그래프이다.
도 18은 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경의 위상 변화를 나타내는 그래프이다.
도 19는 제 3 실시형태에 따른 EUV 노광 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 20은 제 3 실시형태에 따른 EUV 노광 장치를 이용한 마이크로 디바이스의 제조 방법을 설명하는 흐름도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
도면을 참조해서, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경에 대하여 설명한다. 다층막 반사경은 예컨대 극단 자외광(EUV 광)을 노광광으로 하는 EUV 노광 장치 등에 사용된다. 도 1은 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경(2)의 단면도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 다층막 반사경(2)은 높은 정밀도의 형상으로 연마된 저열 팽창 유리 기판(4)의 표면에 몰리브덴(Mo)을 포함하는 층(제 1 재료층:6a)과 실리콘(Si)을 포함하는 층(제 2 재료층:6b)을 교대로 주기적으로 성막한 구조를 갖고, 파장 11nm 내지 14nm의 광을 반사하는 다층막(6), 다층막(6) 상에 성막된 Si 또는 Si를 포함하는 중간층(7), 중간층(7) 상에 성막된 카본 오염 및 중간층(7)의 산화를 방지하기 위한 루테늄(Ru)층으로 구성되는 캐핑층(8)을 구비하고 있다. 한편, 다층막(6)은 복수층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)으로 구성되어 있지만, 도 1에서는 4층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)만을 도시하고 있다.
다층막(6)은 반사 파면의 보정을 행하기 위해서, 다층막(6)의 표면 근방의 Mo을 포함하는 층(6a)이 면 내에 두께의 분포를 갖고 있고, 이 면내에 두께의 분포를 갖는 Mo을 포함하는 층(6a)의 표면에, 다층막의 Si를 포함하는 층의 표면이 위치하는 위치에, 평탄한 표면이 위치하는 Si 또는 Si를 포함하는 중간층(7)이 성막되어 있으며, 중간층(7)의 표면에 균일한 두께로 Ru 캐핑층(8)이 성막되어 있다. 여기서, 중간층(7)은 Si, SiO2, SiC 또는 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 층으로 할 수 있으며, Si, SiO2, SiC 또는 이들의 조합으로 이루어지는 그룹의 다른 재료로 이루어지는 다층막으로 할 수 있다. 또한, Ru 캐핑층(8)은 Ru, Ru 합금, Rh, Rh 합금, Nb, Nb 합금, Pt, Pt 합금, Mo, Mo 합금, TiO2, SiO2, ZrO2, MoSi2, SiC 또는 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 층으로 할 수 있다. 또한, Ru 캐핑층(8)은 Ru, Ru 합금, Rh, Rh 합금, Nb, Nb 합금, Pt, Pt 합금, Mo, Mo 합금, TiO2, Si02, Zr02, MoSi2, SiC 또는 이들의 조합으로 이루어지는 그룹의 다른 재료로 이루어지는 다층막으로 할 수 있다.
중간층(7)의 표면 위치가 다층막(6)의 Si를 포함하는 층의 표면 위치와 거의 동일하기 때문에, 다층막(6)의 주기 구조가 계속된 경우에 Mo를 포함하는 층(6a)이 위치하는 위치에 Ru 캐핑층(8)이 위치하고 있다. Ru 캐핑층(8)은 다층막(6)을 구성하는 Mo층(6a)과 광학적으로 거의 동일하기 때문에, 다층막 반사경(2)의 반사율 또는 반사 파면의 위상이 크게 변화하는 일은 없다.
다음으로 도 2의 흐름도를 참조하여, 이 실시형태에 따른 다층막 반사경(2)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
우선, 높은 정밀도로 연마된 저열팽창 유리 기판(4)상에 Mo층(제 1 재료층:6a)과 Si층(제 2 재료층:6b)을 교대로 주기적으로 성막한 구조를 갖는 다층막(6)을 형성한다(스텝 S10, 다층막 형성 공정). 즉, 마그네트론 스퍼터 성막 장치에 의해, 유리 기판(4)의 반사면(표면)에 주기 길이 6.9nm에서 7.5nm까지의 범위 내에서 복수층쌍의 다층막(6)을 성막한다.
도 3은 마그네트론 스퍼터 성막 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 마그네트론 스퍼터 성막 장치는 진공 배기된 진공 챔버(10) 내에 수용되어 있는 기판 홀더(12)를 구비하고 있다. 기판 홀더(12)는 저열팽창 유리 기판(4)을 보지(保持)하고 있고, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 저열팽창 유리 기판(4)을 보지한 채로 회전축 AX를 축으로 해서 회전 가능하게 구성되어 있다.
또한, 마그네트론 스퍼터 성막 장치는 진공 챔버(10) 내에 수용되어 있는 막 두께 분포 보정판(14)을 구비하고 있다. 막 두께 분포 보정판(14)은 저열 팽창 유리 기판(4) 근방에 배치되어 있고, 보정판 구동 기구(16)에 의해 도면 중 화살표 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 막 두께 분포 보정판(14)을 도면 중 화살표 방향으로 이동시켜 저열 팽창 유리 기판(4) 상에 도달하는 성막 입자의 양을 조정함으로써 저열 팽창 유리 기판(4) 상에 성막되는 막의 막 두께를 제어할 수 있다.
또한, 마그네트론 스퍼터 성막 장치는 캐소드(18), 타겟재로서의 몰리브덴판(20), 타겟 셔터(22)를 구비하고 있다. 진공 챔버(10) 내에 동작 가스를 도입하고, 캐소드(18)에 전압이 인가됨으로써, 몰리브덴판(20) 근방에 플라즈마가 발생한다. 이 플라즈마에 의해서, 몰리브덴판(20)이 스퍼터되고, 스퍼터된 성막입자로서의 몰리브덴(Mo)이 유리 기판(4)상에 퇴적한다. 한편, 타겟 셔터(22)는 몰리브덴의 성막을 실시할 때는 개방되어 있고, 후술하는 실리콘의 성막을 실시할 때는 닫혀 있다.
또한, 마그네트론 스퍼터 성막 장치는 캐소드(24), 타겟재로서의 실리콘판(26), 타겟 셔터(28)를 구비하고 있다. 진공 챔버(10) 내에 동작 가스를 도입하고, 캐소드(24)에 전압이 인가됨으로써, 실리콘판(26) 근방에 플라즈마가 발생한다. 이 플라즈마에 의해서, 실리콘판(26)이 스퍼터되고, 스퍼터된 성막 입자로서의 실리콘(Si)이 유리 기판(4) 상에 퇴적한다. 한편, 타겟 셔터(28)는 실리콘의 성막을 실시할 때는 개방되어 있고, 몰리브덴의 성막을 실시할 때는 닫혀 있다.
다음으로 스텝 S10에서 형성된 다층막(6)의 면 내에서 제거량에 분포를 생기게 하고 다층막(6)의 표면을 제거한다(스텝 S11, 다층막 제거 공정).
보통, EUV 노광 장치를 구성하는 반사 광학계에 복수의 반사경을 이용하는 경우, 그 반사 광학계의 파면 수차(WFE)에 대하여 각 반사경에 허용되는 형상 오차(FE)는 수학식 1로 주어진다.
Figure 112008032785096-PCT00001
여기서, n은 광학계를 구성하는 반사경의 수이다. 반사 광학계에서는 입사광과 반사광 양쪽이 각각 형상 오차의 영향을 받기 때문에, 파면 수차에는 형상 오차의 2배의 오차가 곱해지므로, 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 2로 나눌 필요가 있다. 즉, 각 반사경에 허용되는 형상 오차(FE)는 파장 λ과 반사경의 수 n에 대해서, 수학식 2로 주어진다.
Figure 112008032785096-PCT00002
예컨대, 파장 13nm에서, 4개의 반사경으로 구성되는 반사 광학계의 경우에는 각 반사경에 허용되는 형상 오차는 0.23nmRMS, 6개의 반사경으로 구성되는 반사 광학계의 경우에는 각 반사경에 허용되는 형상 오차는 0.19nmRMS가 된다. 이 실시형태에 따른 다층막 반사경(2)을 EUV 노광 장치에 이용하는 경우에 대해서도, 허용되는 형상 오차는 같다. 그러나 이러한 높은 정밀도의 면 형상의 반사면을 갖는 유리 기판을 제조하는 것은 매우 곤란하다. 또한, 높은 정밀도로 연마된 유리 기판이여도, 다층막을 성막함으로써 반사 파면이 소망의 파면 형상에 대해서 오차를 갖는 경우가 있다.
여기서, 다층막 반사경의 표면을 한층씩 깎음으로써, 실질적으로 서브 nm의 형상 오차를 보정할 수 있는 기술이 개시되어 있다(국제 공개 제 01/41155호 팜플렛 참조). 예컨대, 도 4에 도시한 바와 같은 A, B 두 가지의 물질을 일정한 주기길이 d로 교대로 적층한 다층막의 표면으로부터, 도 5에 나타낸 바와 같이 한층 쌍을 제거하는 경우를 생각한다. 도 4에 나타내는 다층막 표면에 대하여 수직 방향으로 진행하는 광선에 대한, 두께 d인 다층막 한층쌍의 광로 길이 OP는 OP=nAdA+nBdB 이다. 여기서, dA, dB는 각 층의 두께를 나타내고, dA+dB=d이다. 또한, nA, nB는 물질 A, B 각각의 굴절률이다.
도 5에 나타내는 가장 표면의 다층막 한층쌍을 제거한 두께 d의 부분의 광로 길이 OP'는 OP'=nd로 주어진다. 여기서, n은 진공의 굴절률을 나타내고, n=1이다. 즉, 다층막의 최상층을 제거함으로써 이곳을 통과하는 광선의 광학적 거리가 변화된다. 이것은 실질적으로 그 변화분만큼 면 형상을 수정한 것과 광학적으로 등가다. 광로 길이의 변화(즉, 면 형상의 변화:Δ)는 Δ=OP'-OP로 주어진다.
극단 자외선의 파장역에 있어서는 물질의 굴절률이 1에 가깝기 때문에, Δ는 작은 양이 되어서, 다층막 반사경의 표면을 한층씩 깎는 방법에 의해 면 형상의 보정을 정밀하게 실시할 수 있다. 예컨대, 파장 13.5nm에서 Mo/Si 다층막을 이용한 경우에 대하여 설명한다. 직입사로 사용하기 위해서, 한층쌍의 두께 d를 6.9nm, 몰리브덴층의 두께 dMo를 2.415nm, 실리콘층의 두께 dSi를 4.485nm로 한다. 파장 13.5nm에서의 몰리브덴의 굴절률 nMo는 0.92, 실리콘의 굴절률 nSi는 0.998이다. 이들의 수치를 이용하여 광로 길이의 변화를 계산한다. 다층막 반사경의 표면을 깎기 전의 광로 길이 OP는 6.698nm, 한층쌍이 깎여진 후의 광로 길이 OP'는 6.9nm, 광로 길이의 변화 Δ=OP'-OP=0.202nm가 된다.
한층쌍을 깎음으로써, 0.2nm 상당의 면 형상의 보정을 실시할 수 있다. 한편, Mo/Si 다층막의 경우, Si층의 굴절률은 1에 가깝기 때문에, 광로 길이의 변화 Δ는 주로 Mo층의 유무에 의존하는 것이고, Si층의 유무에는 거의 의존하지 않는다. 따라서, 다층막의 층을 제거할 때에, Si층의 두께를 정확히 제어할 필요는 없다. 상술한 예에 의하면, Si층의 두께는 4.485nm로, Si층 중간에서 제거 가공을 정지하면 바람직하다. 즉, 수 nm의 정밀도의 제거 가공을 실시함으로써 0.2nm 단위의 면 형상의 보정을 실시할 수 있다.
여기서, 상술한 스텝 S11에 있어서는 우선, 다층막(6)이 성막된 다층막 반사 경(2)의 EUV 광 반사 파면을 계측한다. 계측된 반사 파면이 소망의 파면 형상에 대해서 오차를 갖고 있는 경우에는 보정을 실시하기 위해서 다층막(6)의 표면의 제거 가공량을 구하고, 구한 제거 가공량에 따라서 다층막(6)의 제거 가공을 실시한다. 도 6은 다층막(6)의 제거 가공을 실시한 후이고, 후술하는 중간층(7), Ru 캐핑층(8)이 성막되기 전의 다층막 반사경(2)의 구성을 나타내는 도면이다. 한편, 다층막(6)은 복수층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)에 의해 구성되어 있지만, 도 6에 있어서는 4층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)만을 도시하고 있다.
스텝 S11에 있어서의 제거 가공(막가공량)에 관한 다층막 반사경(2)의 반사율 변화 및 위상 변화를 도 7의 그래프에 나타낸다. 도 7의 그래프에 있어서, 실선 L1은 파장 13.5nm인 EUV 광에 관한 반사율 변화, 실선 L2는 위상 변화를 나타내고 있다. 막가공량이 다층막(6)의 1층쌍(주기 길이 6.9nm)에 미친 경우의 위상의 변화는 약 8도이다. 이 때의 파면의 변화는 8도÷360도×13.5nm(파장)=0.30nm이다. 보통, 기판을 6.9nm 제거 가공하면 주기 길이의 배인 13.8nm의 파면의 변화가 발생하기 때문에, 다층막(6)의 표면의 막가공량에 관한 파면으로의 영향은 0.30nm/13.8nm=46분의 1이 된다.
다음으로 스텝 S11에 있어서 제거 가공된 다층막(6)의 표면에, 다층막(6)의 제거 두께와 거의 동일한 두께를 갖고, 표면이 평탄화된 중간층(7)을 성막한다(스텝 S12, 단층막 성막 공정). 중간층(7)은 스텝 S11에 있어서 제거 가공된 것에 의해 표면에 노출하게 된 Mo층(6a)의 산화를 방지하는 Mo층 산화 방지막으로서 기능한다.
도 8은 중간층(7)의 성막 방법에 대하여 설명하기 위한 흐름도이다. 우선, 도 2의 스텝 S11에 있어서 제거 가공된 다층막(6)의 표면에 소정의 두께의 중간층(7)을 성막한다(스텝 S20). 즉, 다층막(6)의 표면에, 도 2의 스텝 S11에 있어서 제거 가공된 막가공량 이상의 두께의 중간층(7)을 균일하게 성막한다. 이 경우, 다층막(6)의 제거 영역보다 넓은 영역(예컨대, 다층막 전체 또는 다층막의 반사 영역)의 표면에 소정의 두께의 중간층(7)을 성막할 수도 있다.
다음으로 다층막(6)의 제거 두께, 즉 막가공량에 따라, 스텝 S20에 있어서 성막된 중간층(7)을 제거하여, 중간층(7)의 표면을 평탄화한다(스텝 S21). 즉, 중간층(7)의 표면이 제거 가공하기 전의 다층막(6)의 표면과 거의 동일한 위치가 되도록, 막가공량과 반대의 가공량의 중간층(7)을 제거하여, 중간층(7)의 표면을 평탄화한다.
다음으로, 스텝 S12에서 성막된 중간층(7)의 표면에 Ru 캐핑층(8)을 두께 약 2nm로 균일하게 성막한다(스텝 S13, 캐핑층 성막 공정). Ru 캐핑층(8)은 다층막(6)에 관한 카본 오염을 방지하기 위한 기능, 및 다층막(6)과 중간층(7)의 산화를 방지하기 위한 기능을 갖고 있다.
제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경 및 그 제조 방법에 의하면, 제거 가공된 다층막의 표면에 성막되어, 제거량에 따른 막 두께를 갖고, 표면이 평탄한 중간층이 성막되어 있기 때문에, 중간층의 표면에 Ru 캐핑층이 균일하게 성막된 경우에도, 제거 가공에 관한 위상 변화 및 반사율 변화의 발생을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10은 비교예에 따른 다층막 반사경의 구성을 나타내는 도면이다. 도 9에 나타내는 다층막 반사경(100)은 제거 가공된 다층막(6) 상에 직접 두께 2nm인 Ru 캐핑층(102)이 균일하게 성막되어 있다. 도 10에 나타내는 다층막 반사경(104)은 제거 가공된 다층막(6)상에 두께 2nm의 Si 단층막(106) 및 두께 2nm의 Ru 캐핑층(108)이 균일하게 성막되어 있다. 한편, 다층막(6)은 복수층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)에 의해 구성되어 있지만, 도 9 및 도 10에서는 4층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)만을 도시하고 있다.
도 9 및 도 10에 나타내는 다층막 반사경(100, 104)의 반사율 변화 및 위상 변화를 도 11의 그래프에 나타낸다. 도 11의 그래프에 있어서, 실선 L3은 파장 13.5nm의 EUV 광에 관한 반사율 변화, 실선 L4은 위상 변화를 나타내고 있다. 도 11의 그래프에 나타내는 반사율 변화 및 위상 변화는 Ru 캐핑층(102), Si 단층막(106), Ru 캐핑층(108)을 성막하기 전의 다층막 반사경의 반사율 변화 및 위상 변화(도 7 참조)에 비하여, 크게 변동하고 있다. 이 변동은 다층막(6)을 구성하는 Mo층(6a)과 광학적으로 거의 동일한 Ru 캐핑층(102, 108)이 Mo층(6a)이 성막되어 서는 안 되는 위치에 성막되었기 때문에 생긴 것이다. 따라서, 다층막(6)의 표면을 제거 가공함으로써 다층막 반사경의 반사 파면의 보정을 실시했음에도 불구하고, 반사 파면의 보정의 효과를 얻을 수 없고, 또한 반사율 변화도 크게 변동하기 때문에 투과율 불균일이 발생할 우려가 있었다.
이에 대하여, 본 실시형태에 따른 다층막 반사경(2)의 반사율 변화 및 위상 변화를 도 12의 그래프에 나타낸다. 도 12의 그래프에 있어서, 실선 L5은 파장 13.5nm인 EUV 광에 관한 반사율 변화, 실선 L6은 위상 변화를 나타내고 있다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 다층막 반사경(2)에 있어서는 도 11의 그래프에 나타내는 바와 같은 반사율 변화 및 위상 변화의 큰 변동이 생기는 일없이, 도 7에 나타내는 바와 같은 다층막(6)의 제거 가공 직후의 반사율 변화 및 위상 변화와 거의 동일한 반사율 변화 및 위상 변화를 나타내고 있다. 도 12에 있어서, 막가공량이 다층막(6)의 1층쌍(주기 길이 6.9nm)에 이른 경우의 위상의 변화는 약 6.66도이다. 이 때의 파면의 변화는 6.66도÷360도×13.5nm(파장)=0.25nm이다. 보통, 기판을 6.9nm 제거 가공하면 주기 길이의 배인 13.8nm의 파면의 변화가 발생하기 때문에, 다층막(6)의 표면의 막가공량에 관한 파면으로의 영향은 0.25nm/13.8nm=55분의 1이 된다.
즉, 이 실시형태에 따른 다층막 반사경(2)에 있어서는 제거 가공된 다층막(6)의 표면에 성막되어, 제거량에 따른 막 두께를 갖고, 표면이 평탄한 중간층(7)이 성막되어 있기 때문에, Mo층(6a)이 성막될 위치에 Ru 캐핑층(8)이 성막된다. 또한, 새롭게 성막된 중간층(7)의 막 두께에 관한 반사율 변화 및 위상 변화는 생기지 않는다. 따라서, 높은 정밀도로 면 형상의 보정을 실시할 수 있다.
한편, 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 제조 방법에 있어서는 제거 가공된 다층막(6)의 표면에 소정의 두께의 중간층(7)을 성막하여, 다층막(6)의 제거 두께에 따라 중간층을 제거하여, 중간층(7)의 표면을 평탄화하고 있지만, 중간층(7)의 표면이 제거 가공하기 전의 다층막(6)의 표면과 거의 동일한 위치가 되도록 중간층(7)을 성막할 수도 있다. 즉, 다층막(6)의 제거 영역의 표면에만 막가공량과 거의 동일한 두께의 중간층(7)을 성막할 수도 있다.
또한, 제 1 실시형태에 있어서는 중간층(7)의 두께 오차가 생긴 경우에도 반사 파면의 오차는 미소하다. 예컨대 도 13에 나타낸 바와 같이, 중간층(7)의 표면이 평탄하지 않아서, 평탄하지 않은 중간층(7) 상에 Ru 캐핑층(8)이 성막되었다고 하고, 중간층(7)의 두께 오차가 ±0.3nm이었다고 한다. 한편, 다층막(6)은 복수층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)에 의해 구성되어 있지만, 도 13에 있어서는 4층쌍의 Mo층(6a)과 Si층(6b)만을 도시하고 있다.
이 경우에 있어서, 도 14는 도 13에 나타내는 다층막 반사경(2)의 막가공량에 관한 반사율 변화의 변동의 모양을 나타내는 그래프, 도 15는 도 13에 나타내는 다층막 반사경(2)의 막가공량에 관한 위상 변화의 변동의 모양을 나타내는 그래프이다. 도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이, 중간층(7)의 두께 오차가 ±0.3nm, ±0.2nm, ±0.1nm 존재하는 경우의 반사율 변화와 위상 변화는 두께 오차가 없는 경우(두께 오차 0nm)에 비해서 미소하다.
중간층(7)의 두께 오차가 ±0.3nm 변화된 경우의 위상 변화는 두께 오차가 없는 경우의 위상 변화에 대하여 ±2.5도이다. 이 때의 파면의 변화는 ±2.5도÷360도×13.5nm=±0.09nm이다. 보통, 두께 오차가 0.3nm의 두께 오차가 생긴 경우, 두께 오차의 배인 0.6nm의 파면의 변화가 발생하기 때문에, 중간층(7)의 두께 오차의 파면에 대한 영향은 0.09nm/0.6nm=약 7분의 1이 된다.
다음으로 도면을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경에 대하여 설명한다. 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경은 예컨대 EUV 광을 노광광으로 하는 EUV 노광 장치 등에 사용된다. 도 16은 제 2 실시형태에 따른 다층 막 반사경(52)의 단면도이다. 도 16에 나타낸 바와 같이, 다층막 반사경(52)은 높은 정밀도의 형상으로 연마된 저열 팽창 유리 기판(54)의 표면에 Mo층(제 1 재료층:56a)과 Si층(제 2 재료층:56b)을 교대로 주기적으로 성막한 구조를 갖는 다층막(56), 면 내에서 분포를 갖는 막가공량으로 면 가공된 다층막(56) 상에 성막된 산화 방지막으로서 Si 또는 Si를 포함하는 층인 중간층(57), 중간층(57) 상에 성막된 카본 오염 및 중간층(57)의 산화를 방지하기 위한 루테늄(Ru)층에 의해 구성되는 캐핑층(58)을 구비하고 있다. 한편, 다층막(56)은 복수층쌍의 Mo층(56a)과 Si층(56b)에 의해 구성되어 있지만, 도 16에 있어서는 4층쌍의 Mo층(56a)과 Si층(56b)만을 도시하고 있다.
다층막(56)은 도 3에 나타내는 마그네트론 스퍼터 성막 장치에 의해, 유리 기판(54)의 반사면(표면)에 주기 길이 6.9nm에서 7.5nm까지의 범위 내에서 성막된 복수층쌍의 Mo층(56a)과 Si층(56b)에 의해 구성되어 있다.
또한, 다층막(56)은 상술한 바와 같이 반사 파면의 보정을 실시하기 위해서 면 내에서 제거량에 분포를 생기게 해서 그 표면이 제거되어 있고, 중간층(57)은 다층막(56)의 제거 두께보다 0.4nm 내지 1.2nm 얇은 막 두께를 갖고 있고, 표면이 평탄하게 형성되어 있다.
중간층(57) 상에 성막되어 있는 Ru 캐핑층(58)은 거의 동일한 두께로 균일하게 성막되어 있다. 중간층(57)의 막 두께를 다층막(56)의 제거 두께보다 0.4nm 내지 1.2nm 얇게 함으로써 중간층(57)의 두께 오차에 관한 반사율 변화 및 위상 변화의 변동을 작게 할 수 있다. 도 17은 본 실시형태에 따른 다층막 반사경(52)의 반 사율 변화를 나타내는 그래프이다. 도 17의 그래프는 중간층(57)을 성막했을 때에, 두께 오차가 없는 경우(두께 오차 0nm), ±0.3nm, ±0.2nm, ±0.1nm의 두께 오차가 있는 경우에 있어서의 반사율 변화를 나타내고 있다. 또한, 도 18은 본 실시형태에 따른 다층막 반사경(52)의 위상 변화를 나타내는 그래프이다. 도 18의 그래프는 중간층(57)을 성막했을 때에, 두께 오차가 없는 경우(두께 오차 0nm), ±0.3nm, ±0.2nm, ±0.1nm의 두께 오차가 있는 경우에 있어서의 위상 변화를 나타내고 있다.
도 17 및 도 18의 그래프에 나타내는 반사율 변화 및 위상 변화의 변동은 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 반사율 변화 및 위상 변화의 변동을 나타내는 도 14 및 도 15의 그래프에 비해서, 격차가 작다. 즉, 중간층(57)의 두께 오차가 ±0.3nm 변화된 경우의 위상 변화는 두께 오차가 없는 경우의 위상 변화에 비해서 -0.8도 내지 +1.4도 정도이고, 이 때의 파면 변화는 ±0.045nm이다. 따라서, 중간층(57)의 두께 오차의 파면에 대한 영향은 약 14분의 1이 되고, 중간층(57)의 막 두께를 다층막(56)의 제거 두께보다 0.4nm 내지 1.2nm 얇게 한 경우, 중간층(57)의 막 두께를 다층막(56)의 제거 두께와 동일한 두께로 한 경우에 비하여, 두께 오차에 대한 반사율 변화 및 위상 변화의 변동은 작다.
한편, 중간층(57)의 막 두께를 다층막(56)의 제거 두께보다 0.4nm 얇게 성막하면, 중간층(57)의 두께 오차에 관한 파면으로의 영향이 최소가 된다. 또한, 중간층(57)의 막 두께를 다층막(56)의 제거 두께보다 1.2nm 얇게 성막하면, 중간층(57)의 두께 오차에 관한 반사율 변동으로의 영향이 최소가 된다. 따라서, 중간 층(57)의 막 두께를 d1(nm), 다층막(56)의 제거 두께를 d2(nm)라고 했을 때, d2-0.4≤d1≤d2-1.2의 조건을 만족하도록, 중간층(57)을 성막하면 바람직하다.
제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경 및 그 제조 방법에 의하면, 중간층의 막 두께를 다층막의 제거 두께보다 0.4nm 내지 1.2nm 얇게 하고 있기 때문에, 중간층의 두께 오차가 생긴 경우에도, 다층막 반사경의 반사율 변화 및 위상 변화를 미소하게 억제할 수 있어, 높은 정밀도의 면 형상을 갖는 다층막 반사경을 제공할 수 있다.
한편, 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경에 있어서는 중간층을 다층막의 제거 두께보다 0.4nm 내지 1.2nm 얇게 성막하고 있지만, 다층막을 구성하는 최상층의 Si층만 다른 Si층보다 0.4nm 내지 1.2nm 얇게 성막하고, 다층막의 제거 두께와 거의 동일한 두께의 Si 단층막을 성막할 수도 있다.
또한, 상술한 각 실시형태에 따른 다층막 반사경의 다층막은 Mo 및 Si에 의해 구성되어 있지만, Mo 및 Si 이외의 물질에 의해 구성할 수도 있다. 예컨대, 몰리브덴, 루테늄, 로듐 등을 포함하는 물질과, 실리콘, 베릴륨, 탄화붕소(B4C) 등을 포함하는 물질을 적절히 조합함으로써 다층막을 제작할 수도 있다. 또한, 산화방지막으로서 Si 단층막을 성막하고 있지만, 예컨대 SiO2, SiC 등의 실리콘화합물 등의 다른 물질을 성막할 수도 있다. 또한, 중간층으로서, 제 1 실시형태에 나타낸 중간층을 이용해도 된다. 단, 흡수가 적고, EUV 파장역에 있어서의 굴절률이 1에 가까운 물질을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 실시형태에 있어서는 다층막의 반사 파면의 보정을 실시하기 위해서 면내에서 제거량에 분포를 생기게 해서 그 표면을 제거하고 있지만, 다층막의 표면에 Mo를 포함하는 층을 면내에서 두께에 분포를 갖도록, Mo를 포함하는 층을 면 내에서 부분적으로 부가하고, 그 위에, 다층막의 Si를 포함하는 층의 표면이 위치하는 위치와 거의 동일한 위치에, 평탄한 표면이 위치하는 Si 또는 Si를 포함하는 중간층을 형성하며, 또한 그 표면에 균일한 두께의 Ru 캐핑층을 형성하도록 해도 된다.
또한, 상술한 각 실시형태에 따른 다층막 반사경의 다층막에 있어서는 마그네트론 스퍼터 성막 장치에 의해 성막하고 있지만, 이온 빔 스퍼터 장치 등의 마그네트론 스퍼터 성막 장치 이외의 성막 장치에 의해 성막할 수도 있다.
다음으로 도면을 참조하며, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 EUV 노광 장치에 대하여 설명한다. 도 19는 제 3 실시형태에 따른 EUV 노광 장치(축소 투영 노광 장치)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 도 19에 나타내는 EUV 노광 장치에 있어서는 광로상은 전부 진공으로 유지되고 있다. EUV 노광 장치는 광원을 포함하는 조명 광학계(IL)를 구비하고 있다. 조명 광학계(IL)로부터 사출된 EUV 광(일반적으로는 파장 5 내지 20nm을 가리키고, 구체적으로는 파장 13nm, 11nm이 사용된다)은 반사 미러(301)에 의해 반사되어, 패턴이 형성되어 있는 레티클(302) 위를 조사한다.
레티클(302)은 반사형의 레티클이고, 레티클 스테이지(303)에 고정된 척(303a)에 유지되어 있다. 레티클 스테이지(303)는 주사 방향으로 100mm 이상 이 동 가능하게 구성되어 있고, 주사 방향과 직교하는 방향 및 광축 방향으로 미소 이동 가능하게 구성되어 있다. 레티클 스테이지(303)의 주사 방향 및 주사 방향에 직교하는 방향의 위치는 도시하지 않은 레이저 간섭계에 의해 높은 정밀도로 제어되고, 광축 방향의 위치는 레티클 포커스 송광계(送光系)(304)와 레티클 포커스 수광계(305)로 이루어지는 레티클 포커스 센서에 의해 제어되어 있다.
레티클(302)에는 EUV 광을 반사하는 다층막(예컨대, 몰리브덴(Mo)/실리콘(Si)이나 몰리브덴(Mo)/벨리륨(Be))이 성막되어 있고, 이 다층막 위의 흡수층(예컨대, 니켈(Ni)이나 알루미늄(Al))에 의해 패터닝되어 있다. 레티클(302)에 의해 반사된 EUV 광은 광학 경통(314) 내에 입사한다.
광학 경통(314) 내에는 복수(이 실시형태에 있어서는 4개)의 미러(306, 307, 308, 309)에 의해 구성되는 광학계가 설치되어 있다. 이들의 미러(306 내지 309) 중 적어도 하나는 제 1 실시형태 혹은 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경, 또는 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 제조 방법을 이용하여 제조된 다층막 반사경에 의해 구성되어 있다. 한편, 이 실시형태에 있어서는 투영 광학계로서 4개의 미러를 구비하고 있지만, 6개 또는 8개의 미러를 구비하도록 해도 된다. 이 경우에는 개구수(NA)를 보다 크게 할 수 있다.
광학 경통(314) 내에 입사한 EUV 광은 미러(306)에 의해 반사된 후, 미러(307), 미러(308), 미러(309)에 의해 순차적으로 반사되어, 광학 경통(314) 내로부터 사출하여 웨이퍼(310)에 입사한다. 한편, 미러(306 내지 309) 등에 의해 구성되는 투영 광학계의 축소 배율은 예컨대 1/4 또는 1/5이다. 또한, 광학 경 통(314) 근방에는 웨이퍼(310)의 얼라인먼트를 실시하는 비축(off axis) 현미경(315)이 설치되어 있다.
웨이퍼(310)는 웨이퍼 스테이지(311)에 고정된 척(311a) 상에 보지되어 있다. 웨이퍼 스테이지(311)는 광축과 직교하는 면 내에 설치되어 있고, 광축과 직교하는 면 내에 예컨대 300 내지 400mm 이동 가능하게 구성되어 있다. 또한, 웨이퍼 스테이지(311)는 광축 방향으로도 미소 이동 가능하게 구성되어 있다. 웨이퍼 스테이지(311)의 광축 방향의 위치는 웨이퍼 오토 포커스 송광계(312)와 웨이퍼 오토 포커스 수광계(313)로 이루어지는 웨이퍼 오토 포커스 센서에 의해 제어되고 있다. 웨이퍼 스테이지(311)의 광축과 직교하는 면 내에서의 위치는 도시하지 않는 레이저 간섭계에 의해 높은 정밀도로 제어되어 있다.
노광시에는 레티클 스테이지(303)와 웨이퍼 스테이지(311)는 투영 광학계의 축소 배율과 동일한 속도비, 예컨대 (레티클 스테이지(303)의 이동 속도):(웨이퍼 스테이지(311)의 이동 속도)=4:1 또는 5:1로 동기 주사한다.
이 제 3 실시형태에 따른실시형태에 따른 의하면, 투영 광학계를 구성하는 미러 중 적어도 하나가 제 1 실시형태 혹은 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경 또는 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 제조 방법을 이용하여 제조된 다층막 반사경에 의해 구성되어 있기 때문에, 높은 정밀도의 면 형상을 갖는 광학계에 의해 양호한 노광을 실시할 수 있다.
한편, 제 3 실시형태에 있어서는 미러(306 내지 309) 중 적어도 하나가 제 1 실시형태 혹은 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경, 또는 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 제조 방법을 이용하여 제조된 다층막 반사경에 의해 구성되어 있지만, 조명 광학계(IL)에 포함되는 미러, 반사 미러(301), 레티클(302) 등이 제 1 실시형태 혹은 제 2 실시형태에 따른 다층막 반사경, 또는 제 1 실시형태에 따른 다층막 반사경의 제조 방법을 이용하여 제조된 다층막 반사경에 의해 구성되도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시형태에서는 노광광으로서 EUV 광을 이용하는 노광 장치에 대하여 설명했지만, 노광광으로서 EUV 광 이외의 자외선을 이용하는 투영 노광 장치에 있어서도, 도 1에 나타내는 바와 같은 다층막 반사경(2)을 짜 넣을 수 있어서, 다층막 반사경(2)의 반사율 변화 또는 위상 변화를 억제할 수 있다.
또한, 노광 장치 외에도, 예컨대, 연X선(軟X線) 현미경이나, 연X선 분석 장치 등의 연X선 광학 기기를 포함하는 다양한 광학 기기에 대해서도 마찬가지로 도 1에 나타낸 바와 같은 다층막 반사경(2)을 짜 넣을 수 있다.
상술한 실시형태에 따른 EUV 노광 장치에서는 투영 광학계를 이용하여 레티클(마스크)에 의해 형성된 전사용 패턴을 감광성 기판(웨이퍼)에 노광 전사(노광 공정)함으로써, 마이크로 디바이스(반도체 소자, 촬상 소자, 액정 표시 소자, 박막 자기 헤드 등)를 제조할 수 있다. 이하, 상술한 실시형태에 따른 EUV 노광 장치를 이용하여 감광성 기판으로서의 웨이퍼 등에 소정의 회로 패턴을 형성함으로써, 마이크로 디바이스로서의 반도체 디바이스를 획득할 때의 수법의 일례에 관하여 도 20의 흐름도를 참조하여 설명한다.
우선, 도 20의 스텝 S301에 있어서, 1로트의 웨이퍼 상에 금속막이 증착된 다. 다음 스텝 S302에 있어서, 1로트의 웨이퍼 상의 금속막 상에 포토레지스트가 도포된다. 그 후, 스텝 S303에 있어서, 상술한 실시형태에 따른 EUV 노광 장치를 이용하여, 마스크의 패턴의 상이 투영 광학계를 통해서, 그 1로트의 웨이퍼 상의 각 샷 영역에 순차적으로 노광 전사된다. 그 후, 스텝 S304에 있어서, 1로트의 웨이퍼상의 포토레지스트의 현상이 행해진 후, 스텝 S305에 있어서, 그 1로트의 웨이퍼 상에서 레지스트 패턴을 마스크로서 에칭을 행함으로써, 마스크의 패턴에 대응하는 회로 패턴이, 각 웨이퍼상의 각 샷 영역에 형성된다.
그 후, 또한 위의 레이어의 회로 패턴의 형성 등을 행하고, 웨이퍼로부터 복수의 디바이스로 절단되어, 반도체 소자 등의 디바이스가 제조된다. 상술한 반도체 디바이스 제조 방법에 의하면, 상술한 실시형태에 따른 노광 장치를 이용하여 노광을 실시하고 있기 때문에, 각 레이어에 대응하는 패턴을 양호하게 노광할 수 있어, 양호한 반도체 디바이스를 얻을 수 있다. 한편, 스텝 S301 내지 스텝 S305에서는 웨이퍼 상에 금속을 증착하고, 그 금속 막상에 레지스트를 도포, 그리고 노광, 현상, 에칭의 각 공정을 행하고 있지만, 이들 공정에 앞서서, 웨이퍼 상에 실리콘의 산화막을 형성한 후, 그 실리콘의 산화막 상에 레지스트를 도포, 그리고 노광, 현상, 에칭 등의 각 공정을 행해도 되는 것은 말할 필요도 없다.
본 발명의 다층막 반사경에 의하면, 표면 근방의 다층막이 제거된 다층막의 표면에 성막되어, 제거량에 따른 막 두께를 갖고, 표면이 평탄한 중간층이 성막되어 있기 때문에, 중간층의 표면에 캐핑층이 균일하게 성막된 경우에도, 제거 가공량에 대한 위상 변화 및 반사율 변화의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 높은 정 밀도의 면 형상을 갖는 다층막 반사경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 다층막 반사경의 제조 방법에 의하면, 다층막 제거 공정에 의해 제거된 다층막의 표면에, 다층막의 제거 두께와 거의 동일한 두께를 갖고, 표면이 평탄화된 중간층을 성막하며, 성막된 중간층의 표면에 캐핑층을 균일하게 성막하는 공정을 포함하고 있기 때문에, 다층막 제거 공정에 의해 제거된 부분에 대한 위상 변화 및 반사율 변화의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 높은 정밀도의 면 형상을 갖는 다층막 반사경을 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 노광 장치에 의하면, 광학계의 적어도 일부에 높은 정밀도의 면 형상을 갖는 다층막 반사경을 구비하고 있기 때문에, 양호한 노광을 실시할 수 있다.
또한, 본 발명의 디바이스의 제조 방법에 의하면, 본 발명의 노광 장치를 이용하여 디바이스의 제조를 실시하기 때문에, 양호한 디바이스를 제조할 수 있다.
실시예 1
도 1에 나타낸 바와 같이, 주기 길이 6.9nm, 50층쌍의 Mo/Si 다층막(Mo층 2.415nm, Si층 4.485nm)(6)의 다층막 표면의 막가공 후에, Si 단층막(중간층)(7)으로 다시 채워서, 표면을 평탄화하고, Si 단층막(7) 상에 막 두께 2nm인 Ru 캐핑층(8)을 설치한다. 한편, Si 단층막(7)의 다시 채워진 위치의 목표 기준 높이는 막 가공하기 전의 Mo/Si 다층막(6)의 최표면 위치이다.
실시예 1에 의하면, 막가공량에 대한 위상과 반사율의 변화는 도 12와 같이 되어, 정밀한 파면 제어가 가능해졌다. 또한, Ru 캐핑층을 형성하고 있기 때문에, 내(耐)오염성 및 내산화성을 갖는 견고한 다층막 반사경을 제작할 수 있었다.
실시예 2
도 13에 나타낸 바와 같이, 주기 길이 6.9nm, 50층쌍의 Mo/Si 다층막(Mo층 2.415nm, Si층 4.485nm)(6)의 다층막 표면의 막가공 후에, Si 단층막(중간층)(7)으로 다시 채워서, 표면을 평탄화하고, Si 단층막(7) 상에 막 두께 2nm인 Ru 캐핑층(8)을 설치한다. 그러나, Si 단층막(7)의 다시 채운 두께 오차나, 막가공 형상과 반대 형상으로 가공했을 때의 가공 오차가 있어서, 표면 형상은 완전하게는 평탄하게 되지 않고, ±0.3nm의 두께 오차가 잔류했다. 한편, Si 단층막(7)의 다시 채운 위치의 목표 기준 높이는 막가공 하기 전의 Mo/Si 다층막(6)의 최표면 위치이다.
실시예 2에 의하면, 막가공량에 관한 위상과 반사율의 변화는 도 14 및 도 15와 같이 되었다. 막가공량에 대한 정밀한 파면 제어가 가능해졌다. 다시 채운 두께 오차는 ±0.3nm 이었지만, 이것에 기인하는 파면 오차는 ±0.09nm로 줄어서, 다시 채워지는 오차의 영향은 작게 억제할 수 있었다. 또한, Ru 캐핑층을 형성하고 있기 때문에, 내오염성 및 내산화성을 갖는 견고한 다층막 반사경을 제작할 수 있었다.
실시예 3
도 16에 나타낸 바와 같이, 주기 길이 6.9nm, 50층쌍의 Mo/Si 다층막(Mo층 2.415nm, Si층 4.485nm)(56)의 다층막 표면의 막가공 후에, Si 단층막(중간층)(57)으로 다시 채워서 Si 단층막(57)을 평탄화하고, Si 단층막(57)상에 Ru 캐핑층(58)을 마련했다. 단, Si 단층막(57)은 다층막(56)의 제거 두께보다 0.8nm 얇은 막 두께를 갖도록 성막했다. 그러나, Si 단층막(57)의 다시 채워지는 두께 오차나, 막가공 형상과 반대 형상으로 가공했을 때의 가공 오차가 있어, 표면 형상은 완전하게는 평탄하게 되지 않고, ±0.3nm의 두께 오차가 잔류했다. 한편, Si 단층막(57)의 다시 채워지는 위치의 목표 기준 높이는 막가공 하기 전의 Mo/Si 다층막(56)의 최표면 위치보다 0.8nm 낮은 위치이다.
실시예 3에 의하면, 막가공량에 관한 위상과 반사율의 변화는 도 17 및 도 18과 같게 되었다. 막가공량에 관한 정밀한 파면 제어가 가능해졌다. 다시 채워진 두께 오차는 ±0.3nm 이었지만, 이것에 기인하는 파면 오차는 ± 0.09nm로 줄어서, 다시 채워지는 오차의 영향은 작게 억제할 수 있었다. 또한, Ru 캐핑층을 형성하고 있기 때문에, 내오염성 및 내산화성을 갖는 견고한 다층막 반사경을 제작할 수 있었다.
한편, 본 국제 출원에서 지정한 지정국 또는 선택한 선택국의 국내 법령이 허용하는 한에 있어서, 배경 기술로서 인용한 일본 특허 공개 2003-14893호 공보의 개시를 원용하여 본 명세서의 기재의 일부로 한다.
또한, 본 개시는 2005년 10월 11일에 제출된 일본국 특허 출원 제 2005- 295856호에 포함된 주제에 관련되고, 그 개시의 전부는 여기에 참조 사항으로서 명백하게 포함된다.
이상과 같이, 본 발명의 다층막 반사경, 다층막 반사경의 제조 방법, 상기 다층막 반사경을 구비한 노광 장치 및 상기 노광 장치를 이용하는 디바이스의 제조 방법은 고성능인 반도체 소자, 박막 자기 헤드 등의 마이크로 디바이스의 제조에 이용하기 적합하다.

Claims (17)

  1. 기판과, 상기 기판의 표면에 제 1 재료층과 제 2 재료층을 교대로 성막한 구조를 갖는 다층막을 구비하고, 상기 다층막의 표면 근방의 상기 제 1 재료층이 면내에서 두께의 분포를 갖는 다층막 반사경에 있어서,
    상기 다층막의 표면에 성막된 Si 또는 Si를 포함하는 중간층이며, 상기 중간층의 표면이 위치하는 위치가 상기 다층막의 상기 제 2 재료층의 표면이 위치하는 위치와 거의 동일한 중간층과,
    상기 중간층의 표면에 균일하게 성막된 캐핑층
    을 구비하는 다층막 반사경.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층막은 파장 11nm 내지 14nm인 광을 반사하는 다층막 반사경.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 재료층은 Mo를 포함하는 층이고, 상기 제 2 재료층은 Si를 포함하는 층인
    다층막 반사경.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층은 Si, SiO2, SiC 또는 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 다층막 반사경.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중간층은 상기 그룹의 다른 재료로 이루어지는 다층막인 다층막 반사경.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층의 표면은 거의 평탄한 다층막 반사경.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐핑층은 Ru, Ru 합금, Rh, Rh 합금, Nb, Nb 합금, Pt, Pt 합금, Mo, Mo 합금, TiO2, SiO2, ZrO2, MoSi2, SiC 또는 이들의 조합으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 재료를 포함하는 다층막 반사경.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐핑층은 상기 그룹의 다른 재료로 이루어지는 다층막인 다층막 반사경.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간층의 막 두께는 표면 근방의 상기 다층막을 제거함으로써 상기 다층막의 표면 근방의 상기 제 1 재료층이 면 내에서 두께의 분포를 갖는 경우에, 상기 다층막의 제거 두께와 거의 동일한 다층막 반사경.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중간층의 막 두께를 d1(nm), 상기 다층막의 제거 두께를 d2(nm)라고 했을 때,
    d2-0.4≤d1≤d2-1.2
    인 조건을 만족시키는
    다층막 반사경.
  11. 기판 표면에 제 1 재료층과 제 2 재료층을 교대로 주기적으로 성막한 구조를 갖는 다층막을 형성하는 다층막 형성 공정과,
    상기 다층막 형성 공정에 의해 형성된 상기 다층막의 면 내에서 제거량에 분포를 생기게 해서 상기 다층막의 표면을 제거하는 다층막 제거 공정과,
    상기 다층막 제거 공정에 의해 제거된 상기 다층막의 제거 영역 표면에, 상기 다층막의 제거 두께와 거의 동일한 두께를 갖고, 표면이 평탄화된 Si 또는 Si를 포함하는 중간층을 성막하는 중간층 성막 공정과,
    상기 중간층 성막 공정에 의해 성막된 상기 중간층의 표면에 캐핑층을 균일하게 성막하는 캐핑층 성막 공정
    을 포함하는 다층막 반사경의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 중간층 성막 공정은
    상기 다층막 제거 공정에 의해 제거된 상기 다층막의 표면에, 소정의 두께의 Si 또는 Si를 포함하는 중간층을 성막하는 공정과,
    상기 제 2 재료층의 표면이 위치하는 위치와 거의 동일한 위치에, 상기 중간층의 표면이 위치하도록 상기 중간층의 표면을 평탄화하는 공정
    을 포함하는
    다층막 반사경의 제조 방법.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 중간층 성막 공정에 의해 성막된 상기 중간층의 막 두께를 d1(nm), 상기 다층막의 제거 두께를 d2(nm)라고 했을 때,
    d2-0.4≤d1≤d2-1.2
    인 조건을 만족하는 다층막 반사경의 제조 방법.
  14. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 다층막 반사경을 적어도 일부에 구비하는 광학계.
  15. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 다층막 반사경을 광학계의 적어도 일부에 구비하는 노광 장치.
  16. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 기재된 다층막 반사경의 제조 방법에 의해 제조된 다층막 반사경을 광학계의 적어도 일부에 구비하는 노광 장치.
  17. 청구항 15 또는 청구항 16에 기재된 노광 장치를 이용하여, 패턴의 상(像)을 물체 상에 노광 전사하는 노광 공정과,
    상기 노광 공정에 의해 노광 전사된 상기 물체 상의 패턴을 현상하는 현상 공정
    을 포함하는 마이크로 디바이스의 제조 방법.
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