KR20170027862A - 광학 소자, 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

광학 소자, 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법 Download PDF

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Abstract

광학 소자는, 기재와, 기재 상에 배치되고, 제 1 층과 제 1 층 상에 배치된 제 2 층을 갖는 단위 적층 구조가 복수 적층된 다층막과, 단위 적층 구조끼리의 층간 중 서로 상이한 층간에 배치된 복수의 스페이서층을 구비한다.

Description

광학 소자, 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법{OPTICAL ELEMENT, PROJECTION OPTICAL SYSTEM, EXPOSURE APPARATUS AND DEVICE MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 광학 소자, 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2013년 5월 9일에 출원된 일본 특허 출원 제 2013-99216 호에 근거하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
포토리소그래피 공정에서 이용되는 노광 장치에 있어서, 예를 들면 하기의 특허 문헌에 개시되어 있는, 노광 광으로서 극자외선(EUV : Extreme Ultra-Violet) 광을 이용하는 EUV 노광 장치가 고안되어 있다. EUV 노광 장치의 투영 광학계에는, 입사된 광의 적어도 일부를 반사 가능한 다층막을 갖는 다층막 반사경 등의 광학 소자가 이용된다.
이러한 다층막으로서, 예를 들면 등주기 다층막이 알려져 있다. 이 등주기 다층막은, EUV 광에 대해서 높은 반사율을 갖는 것이 알려져 있다. 등주기 다층막은, 제 1 층(예, 몰리브덴층)과 제 2 층(예, 실리콘층)이 등주기로 적층 형성된 구성을 가지고 있다. 한편, 높은 해상도를 얻기 위해 투영 광학계의 NA를 크게 하면, EUV 광의 광선이 더 넓은 입사각 범위에 걸쳐서 입사한다. 이 때문에, 광학계에는 넓은 입사각 범위로 입사하는 EUV 광을 반사하는 것이 요구된다. 그러나, 예를 들면 등주기 구조를 가지는 다층막은, EUV 광의 파장(예, 13.5nm) 부근의 광이 넓은 입사각 범위로 입사하는 경우에 넓은 각도 범위에서 균일한 반사율을 얻는 것이 곤란했다.
이것에 대해서, 넓은 입사각 범위로 입사하는 파장 범위에 대응하기 위해서 광대역막이 제안되고 있다. 이러한 광대역막으로서는, 예를 들면 층 두께가 층마다 상이한 비등주기 막 구조가 알려져 있다. 등주기 구조에 있어서는 막 구조의 파라미터는 1 주기 구조의 막 두께와, 제 1 층과 제 2 층의 막 두께비의 2개이지만, 비등주기 구조막의 경우, 수십층 모든 층 두께가 파라미터로 된다.
EUV 광학계에서는 반사 특성을 높은 정밀도로 조정하는 것이 요구되기 때문에, 다층막을 성막할 때에는, 실제로 성막한 다층막의 반사 특성을 평가하고, 그 후, 다층막의 막 구조의 수정 및 조정을 실시하여 목표의 특성에 접근하도록 하고 있다. 이와 관련하여, 등주기 구조를 가지는 다층막을 성막하는 경우에는, 막 구조 파라미터는 제 1 층 및 제 2 층의 2개로 한정되어 있기 때문에 반사 특성의 수정 및 조정은 용이하다.
미국 공개 특허 공보 제 2005/157384 호
그렇지만, 비등주기 구조 다층막의 경우는, 목표로 하는 반사 특성과 성막 한 다층막을 실측한 특성의 차이가 어느 층의 두께의 차이로 인한 것인지를 분명히 하는 것은 용이하지 않고, 최종적으로 목표로 한 반사 특성에 접근하기 위해서는 몇번의 조정이 필요하였다. 이 때문에, 막 구조의 수정 및 조정이 용이한 다층막이 요구되고 있었다.
본 발명의 태양은, 넓은 각도 범위에서 실질적으로 일정한 반사율을 얻는 것이 가능하며, 막 구조의 수정 및 조정이 용이한 다층막을 가지는 광학 소자, 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 태양에 따르면, 기재와, 상기 기재 상에 배치되고, 제 1 층과 상기 제 1 층 상에 배치된 제 2 층을 가지는 단위 적층 구조가 복수 적층된 다층막과, 상기 단위 적층 구조끼리의 층간 중 서로 상이한 층간에 배치된 복수의 스페이서층을 구비한 광학 소자가 제공된다.
본 발명의 제 2 태양에 따르면, 복수의 반사 소자를 갖고, 제 1 면의 상(像)을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서, 상기 복수의 반사 소자 중 적어도 하나로서, 본 발명의 제 1 태양에 따른 광학 소자가 이용되고 있는 투영 광학계가 제공된다.
본 발명의 제３ 태양에 따르면, 노광 광으로 기판을 노광하는 노광 장치로서, 본 발명의 제 1 태양에 따른 광학 소자를 구비하는 노광 장치가 제공된다.
본 발명의 제４ 태양에 따르면, 본 발명의 제３ 태양에 따른 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 것과, 노광된 상기 기판을 현상하는 것을 포함하는 디바이스 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 태양에 따르면, 넓은 각도 범위에서 실질적으로 일정한 반사율을 얻는 것이 가능하고, 막 구조의 수정 및 조정이 용이한 다층막을 가지는 광학 소자, 투영 광학계, 노광 장치 및 디바이스 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 광학 소자의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 본 실시 형태에 따른 광학 소자의 구성예를 나타내는 표.
도 3은 다층막의 표면에 대한 광의 입사 각도와 반사율의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 다층막에 삽입되는 스페이서의 층 수와 입사 각도폭, 피크 반사율과의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 다층막의 표면에 대한 광의 입사 각도와 반사율의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 6은 다층막의 표면에 대한 광의 입사 각도와 반사율의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 다층막의 표면에 대한 광의 입사 각도와 반사율의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 다층막의 표면에 대한 광의 입사 각도와 반사율의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 9는 다층막의 표면에 대한 광의 입사 각도와 반사율의 관계의 일례를 나타내는 도면.
도 10은 본 실시 형태에 따른 노광 장치의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 등주기 구조의 Mo/Si 다층막(50층 쌍)의 반사율의 입사각 의존성을 나타내는 그래프.
도 12는 본 실시 형태에 따른 디바이스 제조 방법의 일례를 설명하기 위한 흐름도.
[광학 소자]
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않는다. 이하의 설명에 대해서는, XYZ 직교 좌표계를 설정해, 이 XYZ 직교 좌표계를 참조하면서 각 부분의 위치 관계에 대해 설명한다. 수평면 내의 소정 방향을 X축 방향, 수평면 내에 있어서 X축 방향과 직교하는 방향을 Y축 방향, X축 방향 및 Y축 방향의 각각에 직교하는 방향(즉 연직 방향)을 Z축 방향으로 한다. X축, Y축, 및 Z축 주위의 회전(경사) 방향을 각각,θX,θY, 및 θZ 방향으로 한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 광학 소자(100)의 일례를 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태에서는, 광학 소자(100)로서, 다층막 반사경을 예로 들어 설명한다. 도 1에 있어서, 광학 소자(100)는, 기재(S)와, 기재(S) 상에 교대로 적층된 제 1 층(10) 및 제 2 층(20)을 포함하고, 입사된 광 EL의 적어도 일부를 반사 가능한 다층막(50)을 구비하고 있다.
본 실시 형태에 있어서, 다층막(50)에 입사하는 광 EL는, 극자외선광을 포함한다. 극자외선광은, 예를 들면 파장 11~14nm 정도의 연(soft) X선 영역의 전자파이다. 극자외선광은 다층막(50)에서 반사된다. 이하의 설명에 있어서, 극자외선광을 적절히 EUV 광으로 칭한다.
또, 다층막(50)에 입사하는 광 EL가, 5~50nm 정도의 연 X선 영역의 전자파이어도 좋고, 5~20nm 정도의 전자파이어도 좋다. 또, 광 EL는 193nm 이하의 파장의 전자파이어도 좋다. 예를 들면, 광 EL가, ArF 엑시머 레이저광(파장 193nm), 및 F2 레이저광(파장 157nm) 등의 진공 자외선광(VUV 광)이어도 좋다.
기재(S)는 예를 들면 초저 팽창 유리로 형성된다. 기재(S)로서, 예를 들면 코닝사 제품 ULE, 쇼트사 제품 Zerodur(등록 상표) 등이 이용된다.
다층막(50)은, 소정의 주기 길이 d로 교대로 적층된 제 1 층(10) 및 제 2 층(20)을 포함한다. 주기 길이 d란, 제 1 층(10)의 두께 d1와 제 2 층(20)의 두께 d2의 합 (d1＋d2)를 말한다. 광 간섭 이론에 근거하여, 제 1 층(10)과 제 2 층(20)의 각 계면에서 반사된 반사파의 위상이 일치하도록, 제 1 층(10)의 두께 d1 및 제 2 층(20)의 두께 d2의 각각이 설정된다.
이하의 설명에 있어서, 1 세트의 제 1 층(10)과 제 2 층(20)을 적절히, 단위 적층 구조(30)로 표기한다. 본 실시 형태에 있어서는, 1개의 단위 적층 구조(30)에 대해서, 제 1 층(10)이 제 2 층(20)에 대해서 기재(S) 측(도면 내, -Z측)에 배치된다. 제 1 층(10) 및 제 2 층(20)을 갖는 단위 적층 구조(30)가 기재(S) 상에 적층됨으로써, 이른바 등주기 구조의 다층막(50)이 형성된다.
기재(S) 상에는, 예를 들면 수십~수백 세트의 단위 적층 구조(30)가 적층된다. 일례로서 본 실시 형태에 있어서는, 기재(S) 상에 50 세트의 단위 적층 구조(30)가 적층되어 있다.
제 1 층(10)은, EUV 광에 대한 굴절률과 진공의 굴절률의 차가 큰 물질로 형성되어 있다. 제 2 층(20)은, EUV 광에 대한 굴절률과 진공의 굴절률의 차가 작은 물질로 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 제 1 층(중(heavy) 원자층)(10)은 몰리브덴(Mo)으로 형성된다. 제 2 층(경(light) 원자층)(20)은 실리콘(Si)으로 형성된다. 즉, 본 실시 형태의 다층막(50)은 몰리브덴층(Mo층)과 실리콘층(Si층)을 교대로 적층한 Mo/Si 다층막이다.
진공의 굴절률은 n=1이다. 또, 예를 들면 파장 13.5nm의 EUV 광에 대한 몰리브덴의 굴절률은 nMo=0.92이며, 실리콘의 굴절률은 nSi=0.998이다. 이와 같이, 제 2 층(20)은 EUV 광에 대한 굴절률이 진공의 굴절률과 실질적으로 동일한 물질로 형성된다.
또, 다층막(50)은 스페이서층(40)을 포함한다. 스페이서층(40)은, 단위 적층 구조(30)끼리의 사이에 배치되어 있다. 다층막(50)에는 복수의 단위 적층 구조(30)가 적층되어 있다.
따라서, 다층막(50)에는, 이러한 단위 적층 구조(30)끼리의 사이에 상당하는 위치(층간 위치)가 복수 설치된 것으로 된다. 본 실시 형태에서는, 복수의 스페이서층(40)은, 이러한 복수의 층간 위치(단위 적층 구조(30)끼리의 사이에 상당하는 위치) 중, 상이한 층간 위치에 각각 배치되어 있다.
환언하면, 복수의 스페이서층(40) 중 제 1 스페이서층은, 복수의 층간 위치 중 제 1 층간 위치에 배치되고, 복수의 스페이서층(40) 중 제 1 스페이서층과는 상이한 제 2 스페이서층은, 복수의 층간 위치 중 제 1 층간 위치와는 상이한 제 2 층간 위치에 배치된다. 제 1 스페이서층은, 1개의 단위 적층 구조(30)와 그 다음의 단위 적층 구조(30)의 사이에 배치되고, 제 2 스페이서층은, 다른 1개의 단위 적층 구조(30)와 그 다음의 단위 적층 구조(30)의 사이에 배치된다. 기재(S)의 표면으로부터의 거리는, 제 1 스페이서층과 제 2 스페이서층의 사이에서 상이하다. 예를 들면, 제 1 스페이서층에 비해, 제 2 스페이서층은, 기재(S)의 표면으로부터 떨어진 위치에 배치된다. 마찬가지로, 필요에 따라서, 제 3 스페이서층, 제 4 스페이서층 …을 마련할 수 있다.
복수의 스페이서층(40)은 각각 동일한 층 두께 d4를 가지고 있다. 층 두께 d4는 각각 단위 적층 구조(30)의 두께(주기 길이)에 따른 치수로 형성되어 있다. 구체적으로는, 층 두께 d4는, 단위 적층 구조(30)의 주기 길이 d의 1/3 ~ 2/3 정도의 치수, 혹은, 이 치수에 주기 길이 d의 광학적 두께와 동일한 치수를 더한 치수로 되어 있다. 또, 바람직하게는, 단위 적층 구조(30)의 주기 길이 d의 2/5 ~ 3/5 정도의 치수, 혹은, 이 치수에 주기 길이 d의 광학적 두께와 동일한 치수를 더한 층 두께로 되어 있다. 이와 같이, 스페이서층(40)은 단위 적층 구조(30)의 두께에 따른 두께로 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 다층막(50)은, 복수의 단위 적층 구조(30)와 복수의 스페이서층(40)으로 구성되고, 층 두께 Da를 가진다. 기재(S)와 다층막(50)의 계면으로부터 다층막(50)의 표면까지의 거리는, 다층막(50)의 층 두께 Da와 동일하다.
다층막(50)은, 복수의 스페이서층(40)을 가짐으로써, 복수의 스페이서층(40)에 의해서, 복수의 등주기 블록(적층 구조)(60)으로 분할되어 있다. 등주기 블록(60)은 복수의 단위 적층 구조(30)를 갖는 구조체이다. 본 실시 형태에서는, 복수의 스페이서층(40)에 의해, 복수의 등주기 블록(60)이 형성되어 있다.
스페이서층(40)은, 다층막(50)에 의해서 반사되는 EUV 광의 파장에 있어서, 다층막(50)을 구성하는 물질보다 소광 계수(extinction coefficient)가 작은 물질을 포함하고 있다. 이러한 물질로서는, 예를 들면, C, B, Si, Zr, Nb, Ru 등의 물질이나, 그 화합물 등을 들 수 있다. 본 실시 형태에서는, 스페이서층(40)이 소광 계수가 뛰어난 Si에 의해서 형성된 구성으로 되어 있다. 또, 스페이서층(40)이 Si에 의해서 형성되는 경우, 동일한 Si에 의해서 형성되는 제 2 층(20) 상에 동일 재료의 층이 형성되게 된다. 따라서, 제 2 층(20)을 형성할 때의 Si막의 두께를, 제 2 층(20)의 두께와 스페이서층(40)의 두께의 합으로 되도록 Si막을 형성함으로써, 제 2 층(20)과 스페이서층(40)이 동일 공정으로 형성되도록 되어 있다.
다음으로, 다층막(50)에 포함되는 스페이서층(40)의 개수와 다층막(50)에서 반사되는 광(무 편광)의 입사 각도 의존성의 관계에 대해 설명한다.
도 2는, 5 종류의 다층막에 대해서, 스페이서층(40)의 개수(막 두께)와 등주기 블록(60)에 포함되는 단위 적층 구조(30)의 개수를 대비하여 나타내는 표이다.
다층막 1 ~ 다층막 5는, 각각 Mo(몰리브덴) 층 및 Si(실리콘) 층으로 이루어지는 등주기 구조를 갖는 다층막이다. 등주기 구조에 있어서의 Mo층의 두께는 3.0nm, Si층의 두께는 4.5nm이다. 다층막 1 ~ 다층막 5는 예를 들면 Mo층과 Si층의 사이에 계면 확산층이 생성되지 않는 이상적인 구조인 것으로 하고 있다. 또, 스페이서층의 구성 재료로서 Si가 이용되고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 다층막 1은 스페이서층을 포함하지 않는다. 이 때문에, 다층막 1은 등주기 블록을 1개 포함하고 있다. 또, 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 50이다.
다층막 2는 스페이서층을 1층 포함하고 있다. 이 때문에, 다층막 2는 등주기 블록을 2개 포함하고 있다. 다층막 2 중 표면측의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 30이다. 또, 기재(S) 측에 배치되는 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 8이다. 또, 스페이서층의 층 두께는 3.8nm이다.
다층막 3은 스페이서층을 2층 포함하고 있다. 이 때문에, 다층막 3은 등주기 블록을 3개 포함하고 있다. 다층막 3 중 표면측의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 25이다. 또, 다층막 3 중 상층측으로부터 2번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 12이다. 또, 기재(S) 측에 배치되는 등주기 블록의 총수는 6이다. 또, 2개의 스페이서층의 층 두께는 모두 3.7nm이다.
다층막 4는 스페이서층을 3층 포함하고 있다. 이 때문에, 다층막 4는 등주기 블록을 4개 포함하고 있다. 다층막 4 중 표면측의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 20이다. 또, 다층막 4 중 상층측으로부터 2번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 9이다. 또, 다층막 4 중 상층측으로부터 3번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 6이다. 또, 기재(S) 측에 배치되는 등주기 블록의 총수는 2이다. 또, 3개의 스페이서층의 층 두께는 모두 3.6nm이다.
다층막 5는 스페이서층을 4층 포함하고 있다. 이 때문에, 다층막 5는 등주기 블록을 5개 포함하고 있다. 다층막 5 중 표면측의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 17이다. 또, 다층막 5 중 상층측으로부터 2번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 8이다. 또, 다층막 5 중 상층측으로부터 3번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 8이다. 또, 다층막 5 중 상층측으로부터 4번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 6이다. 또, 기재(S) 측에 배치되는 등주기 블록의 총수는 2이다. 또, 4개의 스페이서층의 층 두께는 모두 3.6nm이다.
도 3은 도 2에 나타내는 5 종류의 다층막 1 ~ 다층막 5에 대해서, 광(무 편광)이 입사할 때의 입사각과 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 입사각(단위는 °)이며, 그래프의 횡축은 반사율(단위는 %)이다. 또, 도 4는 다층막에 포함되는 스페이서의 총수와, 피크 반사율의 9할이 얻어지는 각도폭의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 스페이서 총수이며, 그래프의 종축은 각도폭(단위는 °)이다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 다층막 1은 입사각이 22°정도일 때에 반사율이 실질적으로 최대(70% 정도)로 된다. 한편, 다층막 1은 입사각이 22°보다 작아짐에 따라, 또, 입사각이 22°보다 커짐에 따라, 서서히 반사율이 저하되고 있다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피크 반사율의 9할이 얻어지는 각도폭은 약 4°로 되어 있다.
또, 다층막 2는, 입사각이 20°~ 22°정도인 경우에 반사율이 실질적으로 최대(62% 정도)로 된다. 한편, 다층막 2는, 입사각이 20°보다 작아짐에 따라, 또, 입사각이 22°보다 커짐에 따라, 서서히 반사율이 저하되고 있다. 이와 같이, 다층막 2는, 입사각이 20°~ 22°에 있어서 실질적으로 일정한 반사율을 유지하고 있다. 다층막 2는, 반사율의 최대치 자체는 다층막 1보다 작기는 하지만, 반사율이 실질적으로 최대로 되는 입사각의 범위가 다층막 1에 비해 넓어지고 있다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피크 반사율의 9할이 얻어지는 각도폭은 약 5.5°로 되어 있다.
또, 다층막 3은, 입사각이 18°~ 23°정도인 경우에 반사율이 실질적으로 최대(58% 정도)로 된다. 한편, 다층막 3은 입사각이 18°보다 작아짐에 따라, 또, 입사각이 23°보다 커짐에 따라, 서서히 반사율이 저하되고 있다. 이와 같이, 다층막 3은 입사각이 18°~ 23°에 있어서 실질적으로 일정한 반사율을 유지하고 있다. 다층막 3은 반사율의 최대치 자체는 다층막 1이나 다층막 2보다 작기는 하지만, 반사율이 실질적으로 최대로 되는 입사각의 범위가 다층막 1 및 다층막 2에 비해 넓어지고 있다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피크 반사율의 9할이 얻어지는 각도폭은 약 7.5°로 되어 있다.
또, 다층막 4는 입사각이 17°~ 24°인 경우에 반사율이 실질적으로 최대(50% 정도)로 된다. 한편, 다층막 4는, 입사각이 17°보다 작아짐에 따라, 또, 입사각이 24°보다 커짐에 따라, 서서히 반사율이 저하되고 있다. 이와 같이, 다층막 4는 입사각이 17°~ 24°에 있어서 실질적으로 일정한 반사율을 유지하고 있다. 다층막 4는 반사율의 최대치 자체는 다층막 1 ~ 다층막 3보다 작기는 하지만, 반사율이 실질적으로 최대로 되는 입사각의 범위가 다층막 1 ~ 다층막 3에 비해 넓어지고 있다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피크 반사율의 9할이 얻어지는 각도폭은 약 9°로 되어 있다.
또, 다층막 5는 입사각이 15°~ 26°정도인 경우에 반사율이 실질적으로 최대(40 ~ 45% 정도)로 된다. 한편, 다층막 5는 입사각이 15°보다 작아짐에 따라, 또, 입사각이 26°보다 커짐에 따라, 서서히 반사율이 저하되고 있다. 이와 같이, 다층막 5는 입사각이 15°~ 26°에 있어서 실질적으로 일정한 반사율을 유지하고 있다. 다층막 5는 반사율의 최대치 자체는 다층막 1 ~ 다층막 4보다 작기는 하지만, 반사율이 실질적으로 최대로 되는 입사각의 범위가 다층막 1 ~ 다층막 4에 비해 넓어지고 있다. 또, 도 4에 나타내는 바와 같이, 피크 반사율의 9할이 얻어지는 각도폭은 약 13°로 되어 있다.
도 2 ~ 도 4에 나타내는 바와 같이, 다층막(50)에 삽입하는 스페이서층(40)을 2층 이상으로 함으로써, 다층막(50)에 있어서 광 반사율의 최대치에 대해서 일정 비율 이상의 광 반사율이 얻어지는 입사 각도의 범위가 넓어지게 된다. 또, 스페이서층(40)의 수가 증가함에 따라서 다층막(50)의 피크 반사율은 저하하지만, 반사율의 변동이 1할 이하의 실질적으로 일정한 반사율이 얻어지는 입사각의 각도폭은 큰 폭으로 증대한다. 또, 입사각의 각도 범위를 더 넓히는 경우에는, 삽입하는 스페이서층(40)의 수를 늘리면 좋다.
상기와 같이 구성된 다층막(50)을 성막하는 경우, 우선 다층막(50)을 실제로 성막한다. 그리고, 성막한 다층막(50)의 반사 특성을 평가하고, 그 후, 다층막(50)의 막 구조의 수정 및 조정을 실시하여 목표의 특성에 접근하도록 한다.
본 실시 형태에서는, 다층막(50)은 복수의 등주기 블록(60)의 사이에 층 두께 d4의 복수의 스페이서층(40)이 삽입된 구조이다. 따라서, 다층막(50)의 구조를 결정하는 파라미터는, 등주기 블록(60)에 포함되는 제 1 층(10) 및 제 2 층(20)의 두께 d1, d2와 스페이서층(40)의 두께 d4의 3개뿐이다. 이 때문에, 이 3개의 파라미터를 조정하면 좋기 때문에, 목표로 하는 반사 특성을 얻기 위한 조정이 용이해진다.
등주기 블록(60)의 조정을 실시하는 경우, 예를 들면, 총수가 40 ~ 50의 단위 적층 구조(30)를 성막하고, 그 반사율 피크 각도 위치를 실측하면 좋다. 또, 등주기 블록(60) 자체의 조정은 주기 길이 d의 조정만으로 끝나기 때문에 용이하다.
등주기 블록(60)의 조정을 종료한 후, 스페이서층(40)의 두께를 조정한다. 스페이서층(40)을 삽입한 다층막(50)을 성막하여 목표로 하는 특성에 맞춰서 목표의 반사 특성에 접근할 수 있다.
도 5는, 도 2에 나타내는 다층막 4와 동일 구성의 다층막에 광(무 편광)이 입사할 때의 입사각과 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 다층막 4에 포함되는 스페이서층의 두께가 3.6nm인 경우, 소정의 입사각의 범위에 있어서 실질적으로 일정한 반사율(50% 정도)로 된다. 한편, 스페이서층의 두께를 3.4nm로 한 경우, 상기 범위 중 고입사각측의 반사율이 크게 되고(53% 정도), 저입사각측의 광 반사율이 작게 된다(47% 정도).
도 5에 나타내는 바와 같이, 스페이서층(40)의 두께의 편차는 반사율의 피크 부분의 기울기에 영향을 준다. 이 때문에, 목표로 하는 반사율의 각도 분포를 얻기 위해, 스페이서층(40)의 막 두께를 어떻게 조정하면 좋은지는, 도 5에 나타내는 반사율의 평가 결과를 이용하여 용이하게 판단할 수 있다.
또, 입사광을 무 편광은 아니고 S 편광, P 편광으로 한 경우, 광의 입사각과 다층막(50)의 반사율의 관계가 상이하게 된다. 도 6 ~ 도 8은 무 편광, S 편광, P 편광을 다층막(50)에 입사시킨 경우의 입사 각도와 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 입사 각도(단위는 °)이며, 그래프의 종축은 반사율(단위는 %)이다.
도 6에 나타내는 특성은, 상기의 다층막 4와 동일 구성에 있어서, 스페이서층(40)의 두께를 3.6nm로 한 경우의 특성이다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 스페이서층(40)의 두께를 3.6nm로 한 경우, 무 편광의 광이 다층막(50)에 입사함으로써, 소정의 각도 범위(예, 15°~ 25°)에 있어서 실질적으로 일정한 반사율(50% 정도)이 얻어진다.
도 7에 나타내는 특성은, 상기의 다층막 4와 동일 구성에 있어서, 스페이서층(40)의 두께를 4.0nm로 한 경우의 특성이다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 스페이서층(40)의 두께를 4.0nm로 한 경우, S 편광의 광이 다층막(50)에 입사함으로써, 소정의 각도 범위(예, 15°~ 25°)에 있어서 실질적으로 일정한 반사율(60% 정도)이 얻어진다. 또, S 편광이 다층막(50)에 입사한 경우, 무 편광의 경우에 비해, 얻어지는 반사율이 높아진다.
도 8에 나타나는 특성은, 상기의 다층막 4와 동일 구성에 있어서, 스페이서층(40)의 두께를 3.3nm로 한 경우의 특성이다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 스페이서층(40)의 두께를 3.3nm로 한 경우, P 편광의 광이 다층막(50)에 입사함으로써, 소정의 각도 범위(예, 15°~ 25°)에 있어서 실질적으로 일정한 반사율(40% 정도)이 얻어진다.
이와 같이, 입사광의 편광에 따른 설계가 가능해진다.
다음으로, 복수의 스페이서층(40)을 다층막(50)에 삽입함으로써, 넓은 각도 범위에서 일정한 반사율이 얻어지는 이유를 설명한다.
도 9는 4 종류의 다층막(다층막 A ~ 다층막 D)에 대한 반사율을 나타낸 것이다.
다층막 A는 스페이서층을 포함하지 않는다. 이 때문에, 다층막 A는 등주기 블록을 1개 포함하고 있다. 또, 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 20이다.
다층막 B는 스페이서층을 1층 포함하고 있다. 이 때문에, 다층막 B는 등주기 블록을 2개 포함하고 있다. 다층막 B 중 표면측의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 20이다. 또, 기재(S) 측에 배치되는 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 9이다. 또, 스페이서층의 층 두께는 3.6nm이다.
다층막 C는 스페이서층을 2층 포함하고 있다. 이 때문에, 다층막 C는 등주기 블록을 3개 포함하고 있다. 다층막 C 중 표면측의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 20이다. 또, 다층막 C 중 상층측으로부터 2번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 9이다. 또, 기재(S) 측에 배치되는 등주기 블록의 총수는 6이다. 또, 2개의 스페이서층의 층 두께는 모두 3.6nm이다.
다층막 D는 스페이서층을 3층 포함하고 있다. 이 때문에, 다층막 D는 등주기 블록을 4개 포함하고 있다. 다층막 D 중 표면측의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 20이다. 또, 다층막 D 중 상층측으로부터 2번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 9이다. 또, 다층막 D 중 상층측으로부터 3번째의 등주기 블록에 포함되는 단위 적층 구조의 총수는 6이다. 또, 기재(S) 측에 배치되는 등주기 블록의 총수는 2이다. 또, 3개의 스페이서층의 층 두께는 모두 3.6nm이다.
이하, 다층막 A ~ D에 대해서, 상기 다층막(50)의 구성에 대응하는 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여 설명한다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 다층막 A는 일반적인 등주기 다층막의 반사율 특성과 같은 반사율 특성이 얻어진다. 다층막 B는 다층막 A에 스페이서층(40)을 끼워서 9개의 단위 적층 구조(30)를 기재(S)와의 사이에 삽입함으로써 형성된다. 다층막 B는, 다층막 A에 비해, 피크 각도 부근의 반사율이 저하함과 아울러, 그 주변의 반사율이 상승한다.
이 현상에 대해 설명한다. 다층막이 등주기 구조인 경우, 피크 각도(예, 21.3°) 부근에서는 최표면으로부터 가장 기재(S)에 가까운 계면까지 모든 계면으로부터의 반사광의 위상이 균일하다. 이 때문에, 단위 적층 구조(30)의 수가 증가할수록 반사율은 상승한다. 다만, EUV 광에 대해 모든 물질이 흡수성을 가지기 때문에, 반사에 기여하는 층 수에는 상한이 있다. 일례로서 파장 13.5nm 부근의 EUV 광을 Mo/Si 다층막에 입사시키는 경우, 단위 적층 구조(30)의 총수는 50 정도가 한계로 된다.
단위 적층 구조(30)의 사이에 두께 3.6nm의 스페이서층(40)이 끼워진 경우, 스페이서층(40)의 상하에서 반사파의 위상이 180°어긋난다. 따라서, 기재(S) 측에 등주기 블록(60)(9개의 단위 적층 구조(30))이 삽입됨으로써, 위상이 반전된 반사파가 서로 중첩되어 피크 반사율이 저하된다.
피크의 주변의 입사 각도(17°부근과 24°부근)에서는, 각 계면의 반사파의 위상은 완전하게는 일치하지 않고, 단위 적층 구조(30)의 수가 증가할수록, 위상의 편차는 커진다. 그리고, 단위 적층 구조(30)의 수가 어느 수를 넘으면, 반사율은 저하로 변한다. 그러나, 스페이서층(40)을 사이에 두고 삽입된 등주기 블록(60)(9개의 단위 적층 구조(30))과는 위상이 균일하게 되어, 반사율은 상승한다.
이와 같이, 스페이서층(40)을 사이에 두어 등주기 블록(60)을 더함으로써, 반사광 위상이 균일하게 된다. 이때 스페이서층(40)은, 다층막(50)에 의해서 반사되는 광의 위상 편이(phase shift)를 조정하는 조정층으로서 이용된다. 또, 등주기 블록(60)을 더한 경우, 반사광의 위상이 균일해짐으로써 반사율이 상승하는 입사각이나, 반사광의 위상이 어긋남으로써 반사율이 저하하는 입사각이 존재한다. 따라서, 추가로 스페이서층(40)을 사이에 두고 등주기 블록(60)을 삽입함으로써, 소정의 각도 범위에 있어서 반사율의 밸런스를 취할 수 있어, 최종적으로 넓은 각도 범위에서 실질적으로 일정한 반사율을 얻는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 기재(S)와, 기재(S) 상에 배치되고, 제 1 층(10)과 제 1 층(10) 상에 배치된 제 2 층(20)을 갖는 단위 적층 구조(30)가 복수 적층된 다층막(50)과, 단위 적층 구조(30)끼리의 층간 중 서로 상이한 층간에 배치된 복수의 스페이서층(40)을 구비하기 때문에, 넓은 각도 범위에서 실질적으로 일정한 반사율을 얻는 것이 가능하고, 막 구조의 수정 및 조정이 용이한 다층막을 갖는 광학 소자(100)가 얻어진다.
[노광 장치]
도 10은 본 실시 형태에 따른 노광 장치 EX의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 노광 장치 EX는, EUV 광으로 기판 P를 노광하는 EUV 노광 장치이다. 상술한 광학 소자(100)가, 본 실시 형태에 따른 EUV 노광 장치 EX의 광학계로서 이용된다.
도 10에 있어서, 노광 장치 EX는, 마스크 M를 유지하면서 이동 가능한 마스크 스테이지(111)와, 노광 광 EL가 조사되는 기판 P를 유지하면서 이동 가능한 기판 스테이지(112)와, EUV 광을 포함한 광(노광 광) EL를 발생하는 광원 장치(113)와, 광원 장치(113)로부터 사출되는 노광 광 EL로 마스크 스테이지(111)에 유지되어 있는 마스크 M를 조명하는 조명 광학계 IL와, 노광 광 EL로 조명된 마스크 M의 패턴의 상을 기판 P에 투영하는 투영 광학계 PL와, 적어도 노광 광 EL가 통과하는 소정 공간을 형성하고, 그 소정 공간을 진공 상태(예를 들면, 1.3×10-3 Pa 이하)로 하는 진공 시스템을 갖는 챔버 장치 VC를 구비하고 있다.
기판 P는 반도체 웨이퍼 등의 기재 상에 감광막이 형성된 것을 포함한다. 마스크 M는 기판 P에 투영되는 디바이스 패턴이 형성된 래티클을 포함한다. 본 실시 형태에서는, 노광 광 EL로서 EUV 광이 이용되고, 마스크 M는, EUV 광을 반사 가능한 다층막을 갖는 반사형 마스크이다. 반사형 마스크의 다층막은, 예를 들면 Mo/Si 다층막, Mo/Be 다층막을 포함한다. 노광 장치 EX는, 다층막이 형성된 마스크 M의 반사면(패턴 형성면)을 노광 광 EL로 조명하고, 그 마스크 M로 반사한 노광 광 EL의 반사광으로 기판 P를 노광한다.
본 실시 형태의 광원 장치(113)는, 레이저 여기형 플라스마 광원 장치로서, 레이저광을 사출하는 레이저 장치(115)와, 크세논 가스 등의 타겟 재료를 공급하는 공급 부재(116)를 포함한다. 레이저 장치(115)는, 적외선 영역 및 가시광선 영역의 파장의 레이저광을 발생한다.
레이저 장치(115)는, 예를 들면 반도체 레이저 여기에 의한 YAG 레이저, 엑시머 레이저, 탄산 가스 레이저 등을 포함한다.
또, 광원 장치(113)는, 레이저 장치(115)로부터 사출된 레이저광을 집광하는 제 1 집광 광학계(117)를 구비하고 있다. 제 1 집광 광학계(117)는, 레이저 장치(115)로부터 사출된 레이저광을 위치(119)에 집광한다. 공급 부재(116)는, 위치(119)에 타겟 재료를 공급하는 공급구를 가진다. 제 1 집광 광학계(117)에서 집광된 레이저광은, 공급 부재(116)로부터 공급되는 타겟 재료에 조사된다. 레이저광이 조사된 타겟 재료는, 레이저광의 에너지에 의해서 고온으로 되고, 플라스마 상태로 여기되고, 저포텐셜 상태로 천이할 때에, EUV 광을 포함한 광을 발생한다. 또, 광원 장치(113)는, 방전형 플라스마 광원 장치이어도 좋다.
광원 장치(113)는, 극자외선 영역의 스펙트럼을 갖는 광(EUV 광)을 발생한다. 노광 장치 EX는, 위치(119)의 주위에 배치된 제 2 집광 미러(118)를 구비하고 있다. 제 2 집광 미러(118)는 타원형 거울을 포함한다. 타원형 거울을 포함하는 제 2 집광 미러(118)는, 그 제 1 초점과 위치(119)가 실질적으로 일치하도록 배치되어 있다.
제 2 집광 미러(118)에 의해 제 2 초점에 집광된 EUV 광(노광 광) EL는, 조명 광학계 IL에 공급된다. 조명 광학계 IL는, 광원 장치(113)로부터의 노광 광 EL가 공급되는 복수의 광학 소자(120, 121, 122, 123, 124)를 포함하고, 광원 장치(113)로부터의 노광 광 EL로 마스크 M를 조명한다. 조명 광학계 IL의 광학 소자(120, 121, 122, 123, 124) 중 적어도 하나가, 상술한 광학 소자(100)이어도 좋다.
조명 광학계 IL의 광학 소자(120)는, 콜리메이터 미러로서 기능하는 제 3 집광 미러이며, 제 2 집광 미러(118)로부터의 노광 광 EL가 공급된다. 제 2 집광 미러(118)로부터의 노광 광 EL는 제 3 집광 미러(120)로 유도된다.
제 3 집광 미러(120)는 포물면 거울을 포함한다. 제 3 집광 미러(120)는, 그 초점과 제 2 집광 미러(118)의 제 2 초점이 실질적으로 일치하도록 배치되어 있다.
또, 조명 광학계 IL는 옵티컬 인터그레이터(125)를 갖는다. 본 실시 형태에 있어서, 옵티컬 인터그레이터(125)는, 반사형 플라이 아이 미러 광학계(reflective fly eye mirror optical system)를 포함한다.
반사형 플라이 아이 미러 광학계(125)는, 입사측 플라이 아이 미러(121) 및 사출측 플라이 아이 미러(122)를 포함한다. 제 3 집광 미러(120)는, 노광 광 EL를, 실질적으로 콜리메이트한 상태로, 플라이 아이 미러 광학계(125)의 입사측 플라이 아이 미러(121)에 공급한다.
입사측 플라이 아이 미러(121)는, 예를 들면 미국 특허 제 6,452,661 호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 병렬로 배열된 조명 필드(illumination fields)와 실질적으로 유사한 원호 형상의 반사면을 갖는 복수의 단위 미러(반사 소자군)를 포함한다. 입사측 플라이 아이 미러(121)는, 마스크 M의 반사면 및 기판 P의 표면과 광학적으로 공역인 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다.
또, 사출측 플라이 아이 미러(122)는, 입사측 플라이 아이 미러(121)의 복수의 단위 미러에 대응하는 복수의 단위 미러(반사 소자군)를 포함한다. 사출측 플라이 아이 미러(122)의 단위 미러의 각각은, 직사각형 형상이며, 병렬로 배열되어 있다. 사출측 플라이 아이 미러(122)는, 투영 광학계 PL의 동공(pupil) 위치와 광학적으로 공역인 위치 또는 그 근방에 배치되어 있다.
제 3 집광 미러(120)로부터의 콜리메이트된 광은, 입사측 플라이 아이 미러(121)에 입사하고, 그 입사측 플라이 아이 미러(121)에 의해서 파면 분할된다. 입사측 플라이 아이 미러(121)의 단위 미러의 각각은, 입사한 광을 집광하고, 복수의 집광점(광원 상(像))을 형성한다. 그들 복수의 집광점이 형성되는 위치 근방의 각각에는, 사출측 플라이 아이 미러(122)의 복수의 단위 미러가 배치되어 있다. 사출측 플라이 아이 미러(122)의 사출면 또는 그 근방에는, 사출측 플라이 아이 미러(122)의 단위 미러의 수에 따른 복수의 집광점(2차 광원)이 형성된다.
또, 조명 광학계 IL는, 콘덴서 미러(condenser mirror)(123)를 가진다. 콘덴서 미러(123)는, 콘덴서 미러(123)의 초점 위치와 플라이 아이 미러 광학계(125)에 의해 형성되는 2차 광원의 위치 근방이 실질적으로 일치하도록 배치되어 있다. 플라이 아이 미러 광학계(125)에 의해 형성된 2차 광원으로부터의 광은, 콘덴서 미러(123)에서 반사됨과 아울러 집광되고, 광로 벤딩 미러(optical path bending mirror)(124)를 통해서, 마스크 M에 공급된다.
이와 같이, 복수의 광학 소자(120 ~ 124)를 포함하는 조명 광학계 IL는, 광원 장치(113)로부터 사출되는 노광 광 EL로 마스크 M 상의 조명 영역을 균일하게 조명한다. 조명 광학계 IL에 의해 조명 되어 마스크 M로 반사한 노광 광 EL는, 투영 광학계 PL에 입사한다.
또, 마스크 M에 공급되는 광과, 마스크 M에서 반사되어 투영 광학계 PL에 입사하는 광의 광로 분리를 공간적으로 실시하기 위해서, 본 실시 형태의 조명 광학계 IL는 비텔레센트릭계(non-telecentric system)이다. 또, 투영 광학계 PL도 마스크측 비텔레센트릭계이다.
마스크 스테이지(111)는, 마스크 M를 유지하면서, X축, Y축, Z축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6개의 방향으로 이동 가능한 6 자유도(自由度) 스테이지이다. 본 실시 형태에 있어서는, 마스크 스테이지(111)는, 마스크 M의 반사면과 XY 평면이 실질적으로 평행으로 되도록, 마스크 M를 유지한다. 마스크 스테이지(111)(마스크 M)의 위치 정보는 레이저 간섭계(141)에 의해서 계측된다. 레이저 간섭계(141)는, 마스크 스테이지(111)에 설치된 계측 미러를 이용하여, 마스크 스테이지(111)의 X축, Y축, 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 계측한다.
또, 마스크 스테이지(111)에 유지되어 있는 마스크 M의 표면의 면 위치 정보(Z축, θX, 및 θY에 관한 위치 정보)는, 미도시의 포커스·레벨링 검출 시스템에 의해서 검출된다. 레이저 간섭계(141)의 계측 결과 및 포커스·레벨링 검출 시스템의 검출 결과에 근거하여, 마스크 스테이지(111)에 유지되어 있는 마스크 M의 위치가 제어된다.
또, 본 실시 형태의 노광 장치 EX는, 예를 들면 일본 공개 특허 공보 제 2004-356415 호 등에 개시되어 있는, 마스크 M의 반사면 중 적어도 일부와 대향하는 위치에 배치되고, 마스크 M의 반사면에서의 노광 광 EL의 조명 영역을 제한하는 블라인드 부재(160)를 구비하고 있다. 블라인드 부재(160)는, 노광 광 EL가 통과 가능한 개구를 갖고, 마스크 M의 반사면에서의 노광 광 EL의 조명 영역을 규정한다.
투영 광학계 PL는, 마스크 M로부터의 노광 광 EL가 공급되는 복수의 광학 소자(131, 132, 133, 134, 135, 136)를 포함하고, 노광 광 EL로 조명된 마스크 M의 패턴의 상을 기판 P에 투영한다. 투영 광학계 PL의 광학 소자(131, 132, 133, 134, 135, 136) 중 적어도 하나가, 상술한 광학 소자(100)이어도 좋다.
투영 광학계 PL는, 오목면 형상의 반사면을 갖는 제 1 반사 미러(131) 및 오목면 형상의 반사면을 갖는 제 2 반사 미러(132)를 포함하는 제 1 미러 쌍과, 소정 형상의 반사면을 갖는 제 3 반사 미러(133) 및 오목면 형상의 반사면을 갖는 제 4 반사 미러(134)를 포함하는 제 2 미러 쌍과, 볼록면 형상의 반사면을 갖는 제 5 반사 미러(135) 및 오목면 형상의 반사면을 갖는 제 6 반사 미러(136)를 포함하는 제 3 미러 쌍을 구비하고 있다.
각각의 미러 쌍 중에서, 제 1 반사 미러(131), 제 3 반사 미러(133), 및 제 5 반사 미러(135)의 각각은, 반사면이 투영 광학계 PL의 물체면측(마스크 M 측)을 향하도록 배치되어 있고, 제 2 반사 미러(132), 제 4 반사 미러(134), 및 제 6 반사 미러(136)의 각각은, 반사면이 투영 광학계 PL의 상면측(기판 P측)을 향하도록 배치되어 있다.
마스크 M으로부터의 노광 광 EL는, 제 1 반사 미러(131) 및 제 2 반사 미러(132)의 순서로 제 1 미러 쌍에서 반사된 후에 중간 상(像)을 형성한다. 중간 상으로부터의 광은, 제 3 반사 미러(133) 및 제 4 반사 미러(134)의 순서로 제 2 미러 쌍에서 반사된다. 제 2 미러 쌍에서 반사된 광은, 제 5 반사 미러(135) 및 제 6 반사 미러(136)의 순서로 제 3 미러 쌍에서 반사되어 기판 P로 유도된다. 중간 상이 형성되는 위치에는, 기판 P 상의 투영 영역을 제한하는 시야 조리개 FS가 배치되어 있다.
제 1 미러 쌍의 제 1 반사 미러(131)와 제 2 반사 미러(132)의 사이에는, 투영 광학계 PL의 개구수 NA를 제한하는 개구 조리개 AS가 배치되어 있다. 개구 조리개 AS는, 크기(구경)가 가변인 개구를 가진다. 개구의 크기(구경)는, 개구 조리개 제어 유닛(151)에 의해 제어된다.
기판 스테이지(112)는, 기판 P를 유지하면서, X축, Y축, Z축, θX, θY, 및 θZ 방향의 6개의 방향으로 이동 가능한 6 자유도 스테이지이다. 본 실시 형태에 있어서는, 기판 스테이지(112)는, 기판 P의 표면과 XY 평면이 실질적으로 평행으로 되도록, 기판 P를 유지한다. 기판 스테이지(112)(기판 P)의 위치 정보는, 레이저 간섭계(142)에 의해서 계측된다. 레이저 간섭계(142)는, 기판 스테이지(112)에 설치된 계측 미러를 이용하여, 기판 스테이지(112)의 X축, Y축, 및 θZ 방향에 관한 위치 정보를 계측한다. 또, 기판 스테이지(112)에 유지되어 있는 기판 P의 표면의 면 위치 정보(Z축, θX, 및 θY에 관한 위치 정보)는, 미도시의 포커스·레벨링 검출 시스템에 의해서 검출된다.
레이저 간섭계(142)의 계측 결과 및 포커스·레벨링 검출 시스템의 검출 결과에 근거하여, 기판 스테이지(112)에 유지되어 있는 기판 P의 위치가 제어된다.
기판 P를 노광할 때에는, 조명 광학계 IL가 마스크 M 상의 소정의 조명 영역을 노광 광 EL로 조명하면서, 마스크 M를 유지한 마스크 스테이지(111)의 Y축 방향으로의 이동과 동기하여, 기판 P를 유지한 기판 스테이지(112)가 Y축 방향으로 이동한다. 이것에 의해, 마스크 M의 패턴의 상이, 투영 광학계 PL를 통해서 기판 P에 투영된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 광학 소자(100)가, 본 실시 형태에 따른 EUV 노광 장치 EX의 조명 광학계 IL 및 투영 광학계 PL 중 적어도 하나에 이용되기 때문에, 광학계에 입사한 광 EL를 높은 반사율로 반사할 수 있다. 따라서, 양호한 반사 특성을 나타내는 조명 광학계 IL, 투영 광학계 PL를 갖는 노광 장치 EX가 얻어진다.
또, 조명 광학계 IL, 투영 광학계 PL에 대해서 광학 소자(100)를 이용하는 경우, 광 EL의 입사 각도 범위가 가장 넓은 광학 소자로서 이용할 수 있다. 이것에 의해, 양호한 반사 특성이 얻어진다.
또, 조명 광학계 IL, 투영 광학계 PL에 대해서 광학 소자(100)를 이용하는 경우, 예를 들면 광 EL의 입사 각도가 가장 큰 위치에 배치되는 광학 소자로서도 이용할 수 있다.
도 11은 등주기 구조의 Mo/Si 다층막(50층 쌍)의 반사율의 입사각 의존성을 나타내는 그래프이다. 그래프의 횡축은 입사각(단위는 °)을 나타내고, 종축은 반사율(단위는 %)을 나타내고 있다. 도 11의 그래프에서는, 파장이 7.0nm ~ 7.8nm의 S 편광, P 편광 및 무 편광을 예로 들어 나타내고 있다. 도 11에 나타내는 바와 같이, 다층막(50)의 반사율의 피크는, 입사각이 클수록 폭이 좁아진다. 이 때문에, 광 EL의 입사각이 커지는 위치에 배치되는 광학 소자(반사 미러)는, 예를 들면 고반사율로 반사 가능한 입사 각도 범위가 좁아져도, 광대역의 광을 반사하는 것이 요구되는 경우가 있다. 이러한 관점에서, 광학 소자(100)를 이용하는 경우, 상기와 같이 광 EL의 입사 각도가 가장 큰 위치에 배치되는 광학 소자로서 이용함으로써, 양호한 반사 특성이 얻어진다.
또, 상술의 각 실시 형태에 있어서는, 다층막(50)이 Mo/Si 다층막인 경우를 예로 들어 설명했지만, 예를 들면 EUV 광의 파장 대역에 따라서, 다층막(50)을 형성하는 재료를 변경할 수 있다. 예를 들면, 11.3nm 부근의 파장 대역의 EUV 광을 이용하는 경우에는, 몰리브덴층(Mo층)과 베릴륨층(Be층)을 교대로 적층한 Mo/Be 다층막을 이용함으로써, 높은 반사율이 얻어진다.
또, 상술의 각 실시 형태에 있어서, 다층막(50)의 제 1 층(10)을 형성하기 위한 물질로서, 루테늄(Ru), 탄화 몰리브덴(Mo2C), 산화 몰리브덴(MoO2), 규화 몰리브덴(MoSi2) 등을 이용해도 좋다. 또, 다층막(50)의 제 2 층(20)을 형성하는 물질로서, 탄화 실리콘(SiC)을 이용할 수 있다.
또, 상술의 실시 형태의 기판 P로서는, 반도체 디바이스 제조용의 반도체 웨이퍼 뿐만 아니라, 디스플레이 디바이스용의 유리 기판, 박막 자기 헤드용의 세라믹 웨이퍼, 혹은 노광 장치에서 이용되는 마스크 또는 래티클의 원판(합성 석영, 실리콘 웨이퍼) 등이 적용된다.
노광 장치 EX로서는, 마스크 M와 기판 P를 동기 이동하여 마스크 M의 패턴을 주사 노광하는 스텝·앤드·스캔 방식의 주사형 노광 장치(스캐닝 스테퍼) 외에, 마스크 M와 기판 P를 정지한 상태로 마스크 M의 패턴을 일괄 노광하고, 기판 P를 순차 스텝 이동시키는 스텝·앤드·리피트 방식의 투영 노광 장치(스테퍼)에도 적용할 수 있다.
또한, 스텝·앤드·리피트 방식의 노광에 있어서, 제 1 패턴과 기판 P를 실질적으로 정지한 상태로, 투영 광학계를 이용하여 제 1 패턴의 축소 상(像)을 기판 P 상에 전사한 후, 제 2 패턴과 기판 P를 실질적으로 정지한 상태로, 투영 광학계를 이용하여 제 2 패턴의 축소 상(像)을 제 1 패턴과 부분적으로 중첩하여 기판 P 상에 일괄 노광해도 좋다(스티치(stitch) 방식의 일괄 노광 장치). 또, 스티치 방식의 노광 장치로서는, 기판 P 상에서 적어도 2개의 패턴을 부분적으로 중첩하여 전사하고, 기판 P를 순차 이동시키는 스텝·앤드·스티치 방식의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또, 예를 들면 미국 특허 제 6,611,316 호에 개시되어 있는 바와 같이, 2개의 마스크의 패턴을, 투영 광학계를 통해서 기판 상에서 합성하고, 1회의 주사 노광에 의해서 기판 상의 하나의 쇼트 영역을 실질적으로 동시에 이중 노광하는 노광 장치 등에도 본 발명을 적용할 수 있다.
또, 본 발명은, 미국 특허 제 6,341,007 호, 미국 특허 제 6,400,441 호, 미국 특허 제 6,549,269 호, 및 미국 특허 제 6,590,634 호, 미국 특허 제 6,208,407 호, 미국 특허 제 6,262,796 호 등에 개시되어 있는 복수의 기판 스테이지를 구비한 트윈 스테이지형의 노광 장치에도 적용할 수 있다.
또한, 예를 들면 미국 특허 제 6,897,963 호 등에 개시되어 있는 바와 같이, 기판을 유지하는 기판 스테이지와 기준 마크가 형성된 기준 부재 및/또는 각종의 광전 센서를 탑재한 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또, 복수의 기판 스테이지와 계측 스테이지를 구비한 노광 장치에도 적용할 수 있다.
노광 장치 EX의 종류로서는, 기판 P에 반도체 소자 패턴을 노광하는 반도체 소자 제조용의 노광 장치에 한정되지 않고, 액정 표시 소자 제조용 또는 디스플레이 제조용의 노광 장치, 박막 자기 헤드, 촬상 소자(CCD), 마이크로 머신, MEMS, DNA 칩, 혹은 래티클 또는 마스크 등을 제조하기 위한 노광 장치 등에도 광범위하게 적용할 수 있다.
본원 실시 형태의 노광 장치 EX는, 본원 청구의 범위에 기재된 각 구성요소를 포함하는 각종 서브 시스템을, 소정의 기계적 정밀도, 전기적 정밀도, 광학적 정밀도를 유지하도록, 조립함으로써 제조된다. 이들 각종 정밀도를 확보하기 위해서, 이 조립의 전후에는, 각종 광학계에 대해서는 광학적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 기계 시스템에 대해서는 기계적 정밀도를 달성하기 위한 조정, 각종 전기 시스템에 대해서는 전기적 정밀도를 달성하기 위한 조정이 행해진다. 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정은, 각종 서브 시스템 상호의, 기계적 접속, 전기 회로의 배선 접속, 기압 회로의 배관 접속 등이 포함된다. 이 각종 서브 시스템으로부터 노광 장치로의 조립 공정 이전에, 각 서브 시스템 개개의 조립 공정이 행해진다. 각종 서브 시스템의 노광 장치로의 조립 공정이 종료하면, 종합 조정이 행해지고, 노광 장치 전체적으로의 각종 정밀도가 확보된다. 또, 노광 장치의 제조는 온도 및 클린도 등이 관리된 클린 룸에서 실시될 수 있다.
[디바이스 제조 방법]
반도체 디바이스 등의 디바이스는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 디바이스의 기능·성능 설계를 실시하는 스텝 201, 이 설계 스텝에 근거한 마스크(래티클)를 제작하는 스텝 202, 디바이스의 기재인 기판을 제조하는 스텝 203, 상술한 실시 형태에 따라서, 마스크의 패턴으로부터의 노광 광으로 기판 P를 노광하는 것, 및 노광된 기판을 현상하는 것을 포함하는 기판 처리(노광 처리)를 갖는 기판 처리 스텝 204, 디바이스 조립 스텝(다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등의 가공 프로세스를 포함한다) 205, 검사 스텝 206 등을 거쳐 제조된다.
또, 상술의 각 실시 형태의 요건은 적절히 조합할 수 있다. 또, 일부의 구성요소를 이용하지 않는 경우도 있다. 또, 법령에서 허용되는 한, 상술의 각 실시 형태 및 변형예에서 인용한 장치 등에 관한 모든 공개 공보 및 미국 특허의 개시를 원용하여 본문의 기재의 일부로 한다.
본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경을 가할 수 있다.
예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 층(10)과 제 2 층(20)의 사이에, 제 1 층(10) 및 제 2 층(20)을 구성하는 물질의 확산을 억제하는 확산 억제층(70)이 배치된 구성이어도 좋다. 또, 다층막(50)의 표층에 산화 억제층(80)이 배치된 구성이어도 좋다.
EX : 노광 장치 10 : 제 1 층
20 : 제 2 층 30 : 단위 적층 구조
40 : 스페이서층 50 : 다층막
60 : 등주기 블록 70 : 확산 억제층
80 : 산화 억제층 100 : 광학 소자

Claims (12)

  1. 기재와,
    상기 기재 상에 배치되고, 제 1 층과 상기 제 1 층 상에 배치된 제 2 층을 갖는 단위 적층 구조가 복수 적층된 다층막과,
    상기 단위 적층 구조끼리의 층간 중 서로 상이한 층간에 배치된 복수의 스페이서층
    을 구비하는 광학 소자로서,
    상기 제 1층과 제 2층이 배치되는 상기 단위 적층 구조는 등주기 블록을 구성하고,
    상기 스페이서층은, 상기 등주기 블록 사이에 배치되어, 상기 다층막에 의해서 반사되는 광의 위상 변이(phase shift)를 조정하는
    광학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    복수의 상기 스페이서층은 동일한 두께로 형성되어 있는 광학 소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서층은, 상기 단위 적층 구조의 두께에 따른 두께로 형성되어 있는 광학 소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서층은, 상기 단위 적층 구조의 두께의 1/3 ~ 2/3의 두께로 형성되어 있는 광학 소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서층은, 상기 단위 적층 구조를 구성하는 물질보다 상기 광의 소광 계수(extinction coefficient)가 작은 물질을 포함하는 광학 소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층막은, 복수의 상기 스페이서층에 의해서, 각각이 복수의 상기 단위 적층 구조를 갖는 복수의 적층 구조로 분할되어 있고,
    가장 표층측의 상기 스페이서층보다 표층측에 배치되는 상기 적층 구조에 포함되는 상기 단위 적층 구조의 수는, 상기 광의 반사에 기여하는 다른 상기 적층 구조에 포함되는 상기 단위 적층 구조의 수의 1.5배 이상인
    광학 소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층과 상기 제 2 층의 사이에는, 상기 제 1 층 및 상기 제 2 층을 구성하는 물질의 확산을 억제하는 확산 억제층이 배치되어 있는 광학 소자.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 다층막은, 표층에 배치된 산화 억제층을 갖는 광학 소자.
  9. 복수의 반사 소자를 갖고, 제 1 면의 상(像)을 제 2 면에 투영하는 투영 광학계로서,
    상기 복수의 반사 소자 중 적어도 하나로서, 청구항 1에 기재된 광학 소자가 이용되는
    투영 광학계.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 면으로부터의 광은 복수의 상기 반사 소자를 통해서 상기 제 2 면에 조사되고,
    복수의 상기 반사 소자 중, 적어도 상기 광의 입사 각도 범위가 가장 넓은 반사 소자 또는 상기 광의 입사 각도가 가장 큰 반사 소자로서, 상기 광학 소자가 이용되는
    투영 광학계.
  11. 노광 광으로 기판을 노광하는 노광 장치로서,
    청구항 1에 기재된 광학 소자를 구비하는
    노광 장치.
  12. 청구항 11에 기재된 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 것과,
    노광된 상기 기판을 현상하는 것
    을 포함하는 디바이스 제조 방법.
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