TWI430047B - 多層膜反射鏡、曝光裝置、元件製造方法以及多層膜反射鏡的製造方法 - Google Patents

多層膜反射鏡、曝光裝置、元件製造方法以及多層膜反射鏡的製造方法 Download PDF

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Description

多層膜反射鏡、曝光裝置、元件製造方法以及多層膜反射鏡的製造方法
本發明是有關於一種多層膜反射鏡、曝光裝置、元件製造方法以及多層膜反射鏡的製造方法。
在微影術(photolithography)製程所使用的曝光裝置中，有人提出了例如下述美國公開第2005/157384號公報所公開的、使用極端紫外(EUV：Extreme Ultra－Violet)光作為曝光光的EUV曝光裝置。在EUV曝光裝置的光學系統中使用多層膜反射鏡。
為了調整多層膜反射鏡的光學特性而對多層膜表面進行加工以除去表面的一部分層時，加工上的負擔可能會增大。另外，對多層膜的表面進行加工以除去表面的一部分層時，有可能無法得到在已加工區域和未加工區域之間相位變化量呈階梯式變化等所需的光學特性。
本發明之方案的目的在於提供一種可得到所需光學特性的多層膜反射鏡。本發明之另一目的在於提供一種抑制加工上的負擔變大、且得到所需光學特性的多層膜反射鏡的製造方法。本發明之又一目的在於提供一種使用可得到所需光學特性的多層膜反射鏡而可以良好地將基板曝光的曝光裝置、以及使用上述曝光裝置的元件製造方法。
作為例示本發明的各方案，採用實施方式所示的各圖中相對應所附的以下構成。但各要素所附的帶有括弧的符 號只是該要素的例示而已，並非用以限定各要素。
根據例示本發明的第1方案，提供一種多層膜反射鏡(10)，其具備基材(5)和多層膜(4)，上述多層膜(4)形成於基材(5)上且具備：分別包括交替地層合的第1層(1)和第2層(2)的多個層對；可反射極端紫外光的第1區域(A1)及第2區域(A2)；配置於第1及第2區域且具有第1週期長(d1)的第1組(G1)；配置於第1區域(A1)且具有不同於第1週期長(d1)的第2週期長(d2)的第2組(G2)；以及配置於第2區域(A2)且具有實質上與第1週期長(d1)相同週期長(d1)的第3組(G3)。
根據例示本發明的第1方案，由於多層膜具有包括第1週期長之第1組和不同於第1週期長的第2週期長之第2組的第1區域，因此可以得到所需的光學特性。
根據例示本發明的第2方案，提供一種曝光裝置(EX)，該曝光裝置以曝光光(EL)將基板(P)曝光，該裝置具備上述方案之多層膜反射鏡(10)。
根據例示本發明的第2方案，由於曝光裝置(EX)具備可得到所需光學特性的多層膜反射鏡，因此可以良好地將基板曝光。
根據例示本發明的第3方案，提供一種元件製造方法，該方法包括：使用上述方案之曝光裝置(EX)將基板(P)曝光；以及對已曝光的基板(P)進行顯影。
根據例示本發明的第3方案，使用能夠將基板良好地曝光的曝光裝置，則能夠製造元件。
根據例示本發明的第4方案，提供一種多層膜反射鏡(10)的製造方法，該方法包括：於基材(5)上交替地層合第1層(1)及第2層(2)，以形成可反射極端紫外光的多層膜(4)；以及將多層膜(4)的至少一部分加熱，以於多層膜(4)上形成包括第1週期長(d1)之第1組(G1)和不同於第1週期長(d1)的第2週期長(d2)之第2組(G2)的區域(A1)。
根據例示本發明的第4方案，藉由將多層膜的至少一部分加熱，形成包括第1週期長之第1組和不同於第1週期長的第2週期長之第2組的區域，因此可以在抑制加工上的負擔變大的同時製造可得到所需光學特性的多層膜反射鏡。
根據本發明之方案，多層膜反射鏡能夠得到所需的光學特性。具備上述多層膜反射鏡的曝光裝置可以將基板良好地曝光。另外，使用上述曝光裝置可以製造具有所需性能的元件。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
以下，參照圖示來例示以說明本發明之實施方案，但本發明並不受限於此。在以下說明中，設定XYZ正交座標系，參照該XYZ正交座標系來說明各部件的位置關係。而且，以水平面內的預定方向為X軸方向，以水平面內與X軸方向垂直的方向為Y軸方向，以既垂直於X軸方向又 垂直於Y軸方向的方向(即，垂直方向)為Z軸方向。另外，X軸、Y軸及Z軸周圍的旋轉(傾斜)方向分別作為θX、θY及θZ方向。
<第1實施方案>
對第1實施方案進行說明。圖1是例示第1實施方案之多層膜反射鏡10之一例的模式圖。圖1中，多層膜反射鏡10具備基材5及多層膜4，上述多層膜4包括於基材5上交替層合的第1層1及第2層2並可以反射極端紫外光。另外，上述多層膜反射鏡10於第1層1和第2層2之間具備由形成第1層1的物質和形成第2層2的物質擴散而形成的擴散層3。
極端紫外光例如是波長為5~50 nm左右的軟X射線區域(極端紫外區)的電磁波，其被多層膜4反射。在以下說明中，適當地將極端紫外光稱作EUV光。
基材5例如由超低膨脹玻璃形成。基材5例如可以使用Corning社製ULE、Schott社製Zerodur(注冊商標)等。
第1層1、第2層2以及擴散層3在與多層膜4的厚度方向大致平行的Z軸方向上週期式形成。即，在本實施方案中，多層膜4是由多層包括一層第1層1、一層第2層2以及兩層擴散層3的一組集合體重疊而成。根據光干涉理論，將多層膜4的各層的厚度分別設定成在各層的各界面反射的反射波的相位一致。多層膜4例如可以大於等於60%的高反射率來反射EUV光。
多層膜4具有預定的週期長。在本實施方案中，週期 長是指包括一層第1層1、一層第2層2以及兩層擴散層3的一組集合體的厚度。即，週期長為第1層1的厚度、形成於第1層1上的擴散層3的厚度、第2層2的厚度以及形成於第2層2上的擴散層3的厚度之和。換言之，週期長是指在Z軸方向上預定的第1層1的下面與接著該預定的第1層1且接近於多層膜4之表面4S的第1層1的下面之間的距離(厚度)。
在以下說明中，將包括一層第1層1、一層第2層2以及兩層擴散層3的一組集合體適當地稱作層對7。在本實施方案中，其中的一個層對7，其第1層1相對於第2層2配置在基材5側(圖中－Z側)。需要說明的是，在形成多層膜4之表面4S的層對7中擴散層3為一層。多層膜4之表面4S由第2層2形成。
在本實施方案中，基材5的表面與XY平面大致平行，在＋Z方向多個層對7依序層合。
需要說明的是，當不存在擴散層3時，週期長為一層第1層1的厚度與一層第2層2的厚度之和，層對7為由一層第1層1和一層第2層2組成的一組集合體。
多層膜4具有包括第1週期長d1之第1組G1和不同於第1週期長d1的第2週期長d2之第2組G2的第1區域A1。多層膜4還具有包括第1週期長d1之第1組G1和與第1週期長d1相同的週期長之第3組G3的第2區域A2。
在本實施方案中，第1區域A1為與多層膜4之表面 4S大致平行的XY平面內的多層膜4的一部分，包括第1組G1以及第2組G2。第2區域A2為XY平面內不同於第1區域A1的多層膜4的一部分，且包括第1組G1以及第3組G3。
第1組G1為多層膜4之厚度方向(Z軸方向)上的多層膜4的一部分，是多個形成多層膜4的層對7(層)的集合體。第2組G2為Z軸方向上不同於第1組G1的多層膜4的一部分，是多個形成多層膜4的層對7(層)的集合體。第3組G3為Z軸方向上不同於第1組G1的多層膜4的一部分，是多個形成多層膜4的層對7(層)的集合體。
在本實施方案中，第1組G1在基材5上沿第1區域A1以及第2區域A2配置。第1區域A1之第1組G1的層對7(層)的數目與第2區域A2之第1組G1的層對7(層)的數目相等。
第2組G2以及第3組G3配置於第1組G1的＋Z側(多層膜4之表面4S側)。第2組G2配置於第1組G1之＋Z側的第1區域A1。第3組G3配置於第1組G1之＋Z側的第2區域A2。
第1區域A1之第1組G1的第1層1以及第2層2和第2組G2的第1層1以及第2層2沿Z軸方向連續。即，在第1組G1和第2組G2之間不存在其他層，第1組G1之第1層1以及第2層2與第2組G2之第1層1以及第2層2沿Z軸方向按週期性連續之方式進行配置。同樣，第2區域A2之第1組G1的第1層1以及第2層2 與第3組G3的第1層1以及第2層2沿Z軸方向連續。
第2組G2之第1層1以及第2層2與第3組G3之第1層1以及第2層2在第1區域A1和第2區域A2中連續。第1區域A1之第2組G2的層對7(層)的數目與第2區域A2之第3組G3的層對7(層)的數目相等。即，在第2組G2之第1層1以及第2層2和第3組G3之第1層1以及第2層2之間不存在段差等，在第1區域A1和第2區域A2中平滑地連續著。
在本實施方案中，第1區域A1中的第2組G2之擴散層3的厚度較第1組G1之擴散層3的厚度厚。另外，在本實施方案中，第1區域A1中的第2組G2之第2週期長d2較第1組G1之第1週期長d1小。第2組G2之第2週期長d2較第3組G3之週期長(第1週期長)d1小。
於基材5上層合著例如數十~數百組的層對7。例如，在本實施方案中，於基材5上層合50組的層對7。第2組G2為自多層膜4之第1區域A1的表面起1層對~10層對之部分。例如，在本實施方案中，第2組G2為自多層膜4之第1區域A1的表面起5層對之部分。即，第2組G2對應於第1區域內鄰接於多層膜4之表面的5層對。
第1層1由對EUV光的折射率與真空折射率之差大的物質來形成。第2層2由對EUV光的折射率與真空折射率之差小的物質來形成。即，第1層1對EUV光的折射率與真空折射率之差較第2層2的上述差還大。在本實施方案中，第1層(重原子層)1由鉬(Mo)形成，第2層(輕 原子層)2由矽(Si)形成。即，本實施方案之多層膜4是由鉬層(Mo層)和矽層(Si層)交替地層合而成的Mo/Si多層膜。多層膜4之表面4S由作為第2層2的矽層形成。
真空折射率n＝1。而鉬對例如波長13.5 nm的EUV光的折射率nmo ＝0.92，矽對波長13.5 nm的EUV光的折射率nsi ＝0.998。這樣，第2層2由對EUV光的折射率與真空折射率大致相等的物質形成。
接下來，對上述多層膜反射鏡10的製造方法進行說明。首先，如圖2所示，於基材5上交替地層合第1層1以及第2層2，形成可反射EUV光的多層膜4。第1層1以及第2層2例如藉由濺鍍法而形成。在本實施方案中，第1層1以及第2層2利用離子束濺鍍法而形成。例如，還可以使用磁控濺鍍(magnetron sputter)裝置來形成第1層1以及第2層2。
在本實施方案中，設計值(目標值)上的第1層1的厚度與設計值上的第2層2的厚度之和、即，設計值上的週期長(目標值)為6.95 nm。設計值上的第1層1的厚度與第2層2的厚度之比(以下稱作層厚比)(目標比例)為2：3。即，設計值上的第1層1的厚度為2.78 nm，設計值上的第2層2的厚度為4.17 nm。而且，根據此設計值來設定包括形成第1層1以及第2層2時的濺鍍條件在內的製造條件。
藉由層合第1層1以及第2層2，實際上形成第1層1的物質與形成第2層2的物質進行擴散，如圖2所示，於 第1層1和第2層2之間形成擴散層3。如上所述，在本實施方案中，形成第1層1的物質包括鉬(Mo)，形成第2層2的物質包括矽(Si)。形成擴散層3的物質包括矽化鉬(MoSix)。籍此，於基材5上形成包括第1層1、第2層2以及擴散層3的多層膜4。於基材5上按第1週期長d1形成第1層1、第2層2以及擴散層3。
例如，在圖2的狀態下，第1層1的厚度為2.3131 nm，第2層2的厚度為2.6369 nm，擴散層3的厚度為1.0000 nm，週期長(第1週期長)d1為6.95 nm。需要說明的是，上述數值是以鉬、矽的分子量、密度等作為參數，根據設計值上的層厚比按照維持鉬與矽的原子數之比之方式進行模擬實驗的結果。模擬實驗以擴散層3為MoSi2 的情形為例來進行。
需要說明的是，擴散層3的厚度可以藉由調整包括形成第1層1以及第2層2時的濺鍍條件在內的製造條件來加以調整。
接下來，對多層膜4的至少一部分進行加熱處理。藉由將多層膜4的一部分加熱，可以改變該加熱部分的多層膜4的週期長。具體而言，藉由將多層膜4的一部分加熱，可以減小該加熱部分的多層膜4的週期長。籍此，於多層膜4上形成包括第1週期長d1之第1組G1和不同於第1週期長d1的第2週期長d2之第2組G2的第1區域A1。
圖3之(A)部分是顯示加熱前的多層膜4的一部分的模式圖，圖3之(B)部分是顯示加熱後的多層膜4的一部分的 模式圖。如圖3所示，在本實施方案中，藉由將多層膜4加熱，產生該加熱部分的多層膜4收縮的現象。
即，在本實施方案中，藉由將多層膜4加熱，擴散層3的形成得以促進，出現擴散層3的厚度增大的現象。若擴散層3的形成得以促進、擴散層3的厚度增大，則第1層1的厚度以及第2層2的厚度減少。若在擴散層3的厚度增大的同時第1層1以及第2層2的厚度減少，則根據第1層1、第2層2以及擴散層3各自的密度，多層膜4收縮。即，藉由加熱，鉬及矽的原子總數雖然未發生變化，但由於鉬、矽、矽化鉬的密度的關係，在擴散進行的同時一個層對7的厚度減少。籍此使週期長變小。
這樣，在本實施方案中，藉由將多層膜4的一部分加熱，該加熱部分的多層膜4收縮，可以減小週期長。
在本實施方案中，加熱處理包括對多層膜4的表面照射光的處理。如圖4之(A)部分所示，在本實施方案中，為了將多層膜4的至少一部分加熱，對多層膜4的表面4S照射來自雷射裝置50的雷射光。雷射裝置50包括產生雷射光的雷射光發生器和聚集自雷射光發生器射出的雷射光的聚光光學系統。自雷射裝置50射出的雷射光照射到多層膜4之表面4S的一部分的局部區域。多層膜4的至少一部分被雷射光加熱。籍此，多層膜4的一部分收縮，週期長發生變化。在本實施方案中，對多層膜4進行加熱，使多層膜4的溫度大於等於100℃。
另外，可以藉由調整加熱條件來調整週期長。如上所 述，在本實施方案中，加熱處理包括對多層膜4的表面4S照射光(雷射光)的處理，加熱條件包括光照射條件。加熱條件(光照射條件)包括例如雷射光的光量(功率)、波長以及照射時間中的至少一種。可以藉由調整上述加熱條件(光照射條件)來調整週期長。還可以藉由調整加熱條件來調整可改變週期長的層對7的數目。層對7的數目包括自多層膜4的表面起的層對7的數目。
在本實施方案中，將第1週期長d1的多層膜4的一部分加熱，調整加熱條件使該加熱部分的第1週期長d1按預定量減少，以達到第2週期長d2。本實施方案中，調整加熱條件(光照射條件)，使第1週期長d1減少1%，以達到第2週期長d2。需要說明的是，週期長的減少量利用小角X射線散射等的方法可以精確計測。
另外，在本實施方案中，藉由將多層膜4加熱，調整加熱條件(光照射條件)，使自多層膜4的第1區域A1的表面起5層對的部分的週期長達到第2週期長d2。本實施方案中，由於自與多層膜4的表面4S相對的位置向多層膜4的表面4S照射雷射光，因此可以自多層膜4的第1區域A1的表面改變預定數目的層對7的部分的週期長。
籍此，如圖4之(B)部分所示，於多層膜4上形成包括第1週期長d1之第1組G1以及第2週期長d2之第2組G2的第1區域A1和包括第1週期長d1之第1組G1以及第1週期長d1之第3組G3的第2區域A2。
這樣，在本實施方案中，第2組G2藉由加熱而形成。 換言之，本實施方案中，第2組G2為已進行加熱處理的加工區域(加熱區域)，第1組G1以及第3組G3為未進行加熱處理的未加工區域(未加熱區域)。而且，已加熱處理的部分的第2組G2之第1層1以及第2層2和未加熱處理的部分的第1組G1之第1層1以及第2層2平滑地連續著。
例如，在本實施方案中，第1組G1及第3組G3之第1層1的厚度為2.3131 nm，第2層2的厚度為2.6369 nm，擴散層3的厚度為1.0000 nm。第2組G2之第1層1的厚度為2.2437 nm，第2層2的厚度為2.4585 nm，擴散層3的厚度為1.0891 nm。第1組G1及第3組G3的週期長即第1週期長d1為6.95 nm，第2組G2的週期長即第2週期長d2為6.8804 nm。
根據本實施方案，將多層膜4的局部區域加熱，使多層膜4的週期長僅改變預定量，因此在向多層膜反射鏡10入射EUV光時，可以在維持所需反射率的同時得到所需的相位變化。反射率為向多層膜4的表面4S入射EUV光時的入射光的光量與被多層膜4反射的反射光的光量之比。相位變化為向多層膜4的表面4S入射EUV光時的入射光的相位與被多層膜4反射的反射光的相位之差。
改變多層膜4的週期長時，可以改變多層膜反射鏡10的最大波長。最大(peak)波長是指電磁波(光)入射到多層膜反射鏡10時，該多層膜反射鏡10以最高反射率能夠反射的電磁波的波長。本實施方案中，最大波長包括在極端紫 外區域(波長5~50 nm左右)中多層膜反射鏡10以最高反射率能夠反射的電磁波的波長。多層膜4的週期長與最大波長存在對應關係，最大波長根據多層膜4的週期長而變化。通常週期長變短則最大波長變短。
在向多層膜反射鏡10入射某預定波長(以下稱作使用波長)的電磁波(例如波長為13.5 nm的電磁波)的情況下，改變多層膜4的週期長以改變最大波長時，根據最大波長的變化量，該使用波長相對於電磁波的相位變化量發生變化。即，藉由改變最大波長，可以調整使用波長相對於電磁波的相位變化。藉由調整相位變化可以改變波面，可以良好地控制波面(波像差)。
即，在本實施方案中，藉由將多層膜4加熱來調整週期長，藉由調整週期長來調整最大波長，藉由調整最大波長來控制使用波長相對於電磁波的相位變化，進而控制波面。籍此，可以控制包括多層膜反射鏡10的光學系統的波面，可以進行如減少像差之類的相位控制。
最大波長發生變化時，使用波長對電磁波的反射率有可能發生變化(降低)。本實施方案中，對週期長的變化量(減少量)加以調整，使反射率的變化量(下降量)穩定在允許的範圍內，並且得到所需的相位變化。週期長可以藉由調整加熱條件來進行調整。
圖5A是顯示入射到加熱前及加熱後的各多層膜反射鏡10(多層膜4)上的電磁波的波長與反射率變化的關係的圖，圖5B是顯示入射到加熱前及加熱後的各多層膜反射 鏡10上的電磁波的波長與相位變化的關係的圖。加熱前的多層膜反射鏡10如圖2及圖4之(A)部分所示，加熱後的多層膜反射鏡10如圖1及圖4之(B)部分所示。圖5A及圖5B顯示在預定的照射條件下向多層膜反射鏡10入射EUV光時的模擬實驗的結果，向加熱前的多層膜反射鏡10入射電磁波時的結果以虛線顯示，向加熱後的多層膜反射鏡10入射電磁波時的結果以實線顯示。
進行模擬實驗的結果為：加熱前的多層膜反射鏡10在直入射下的最大波長為13.50 nm，在最大波長的反射率(以下稱作峰值反射率)為70.1%，在使用波長13.5 nm的反射率為70.1%，在使用波長13.5 nm的相位變化量為－142∘。
加熱後的第1區域A1中多層膜反射鏡10在直入射下的最大波長為13.49 nm，峰值反射率為69.8%，在使用波長13.5 nm的反射率為69.8%，在使用波長13.5 nm的相位變化量為－126∘。
如上所述，加熱前在使用波長13.5 nm的反射率為70.1%，加熱後在使用波長13.5 nm的反射率為69.8%，加熱前和加熱後反射率僅變化－0.3%。而加熱前在使用波長下的相位變化量為－142∘。加熱後在使用波長下的相位變化量為－126∘，加熱前和加熱後相位變化為16∘。這樣，藉由使多層膜4的週期長改變一預定量(這裏為1%)，當向多層膜反射鏡10入射EUV光時，能夠在維持所需反射率的同時得到所需的相位變化。
需要說明的是，關於使用波長(13.5 nm)的電磁波，使 其相位變化360∘，這與將基材5的表面例如僅除去使用波長的一半(6.75 nm)的量是等效的；使其相位變化16∘，這與將基材5的表面僅削去約0.3 nm是等效的。按照以往的方式對多層膜的表面進行加工以除去表面的一部分的層時，使相位變化16∘與自多層膜的表面除去2層對的層是等效的。根據本實施方案，利用將多層膜4加熱等簡易方法可以精確地改變相位。
如上所述，根據本實施方案，於一部分多層膜4上設有包括第1週期長d1之第1組G1和第2週期長d2之第2組G2的第1區域A1，因此多層膜反射鏡10可以得到所需的光學特性。
另外，在第2組G2之第1層1及第2層2和第3組G3之第1層1及第2層2之間不存在段差等，第1區域A1和第2區域A2平滑地連續著，可以抑制在多層膜4的面內各區域間出現相位變化量階梯式地進行變化等現象。
又，藉由將一部分多層膜4加熱，在抑制加工上的負擔變大的同時可以製造具有所需光學特性的多層膜反射鏡10。在本實施方案中，藉由對多層膜4照射光來對多層膜4加熱，因此可以圓滑地對多層膜4的任意位置(區域)進行加熱。
又，在本實施方案中，對加熱條件(光照射條件)加以調整，使自多層膜4的第1區域A1的表面起5層對的部分的週期長達到第2週期長d2。例如，若將多層膜4加熱使50層對的所有週期長發生變化，則最大波長變化顯著， 有可能無法得到所需的光學特性。藉由使自多層膜4的第1區域A1的表面起1層對~10層對的部分的週期長發生變化，可以抑制最大波長的顯著變化，得到所需的光學特性。
需要說明的是，在本實施方案中，為了對多層膜4加熱而對該多層膜4照射雷射光，也可以向多層膜4照射電子束來對其加熱。並不限於光照射，例如可以使用加熱器等來對多層膜4加熱。
<第2實施方案>
接下來，對第2實施方案加以說明。在以下說明中，對與上述實施方案相同或同等的構成部分附上相同符號，其說明簡略或省略。
圖6是顯示第2實施方案之多層膜反射鏡10B之一例的模式圖。在本實施方案中，多層膜反射鏡10B具備按照覆蓋多層膜4的表面4S之方式而配置的保護層6。
與上述實施方案一樣，多層膜4具有：包括第1週期長d1之第1組G1和第2週期長d2之第2組G2的第1區域A1；以及包括第1週期長d1之第1組G1和與第1週期長d1相同的週期長之第3組G3的第2區域A2。多層膜4的表面4S由第2層2形成。
保護層6按照覆蓋多層膜4的表面4S之方式進行配置。本實施方案中，保護層6由釕(Ru)形成。例如，本實施方案中保護層6的厚度為2 nm。
EUV光被大氣吸收而衰減，因此將多層膜反射鏡用作 EUV曝光裝置的光學系統時，配置有多層膜反射鏡的預定空間設定成真空狀態。但是，難以使預定空間成為完全的真空狀態，該預定空間中可能存在微量的氧(及/或水分)等。當不存在保護層、多層膜反射鏡的表面由多層膜形成時，若在預定空間中存在氧等的狀態下向多層膜反射鏡的表面照射EUV光，則其表面有可能發生氧化。多層膜(Mo/Si多層膜)容易氧化，此時多層膜反射鏡的光學性能有可能劣化。
另外，無法使配置有多層膜反射鏡的預定空間達到完全的真空狀態，例如有可能自曝光物件之基板的感光材料(光阻)、用於使預定空間成為真空狀態的真空系統中所用的油以及各種可動機構所使用的潤滑劑等向預定空間釋放有機氣體。所放出的有機氣體與多層膜反射鏡的表面接觸，若對與該有機氣體接觸的狀態下的多層膜反射鏡的表面照射EUV光，則利用光化學反應，以碳為主要成分的物質有可能附著在多層膜反射鏡的表面。以碳為主要成分的物質的附著稱作碳污染(carbon contami)。若於多層膜反射鏡的表面形成碳污染，則該多層膜反射鏡的光學性能劣化。為了除去碳污染，可以考慮對該碳污染施行氧化處理(例如，臭氧灰化(ozone ashing)處理)，但在不存在保護層且多層膜反射鏡的表面由多層膜形成時，在氧化碳污染的同時，多層膜反射鏡的表面也發生氧化，光學性能有可能劣化。
本實施方案中，於多層膜4的表面配置有保護層6， 因此可以抑制表面氧化、碳污染附著於多層膜上、由用於除去碳污染的處理引起的反射面氧化等狀況不佳的發生。因此可以抑制多層膜4的表面劣化。
接下來，對上述多層膜反射鏡10B的製造方法進行說明。首先，與上述第1實施方案一樣，於基材5上交替地層合第1層1及第2層2，形成可反射EUV光的多層膜4。包括第1層1、第2層2及擴散層3的多層膜4例如按照濺鍍法來形成。
接下來，如圖7所示，按照覆蓋多層膜4的表面4S之方式來形成保護層6。保護層6例如採用包括離子束濺鍍法以及磁控濺鍍法的濺鍍法等預定的成膜方法而形成。需要說明的是，圖7及圖8之(A)部分所示的第1層1、第2層2及擴散層3的各層的厚度、週期長等與圖2所示的相同。
接下來，對多層膜4的至少一部分實行加熱處理。上述加熱處理包括對多層膜4的表面照射光的處理。如圖8之(A)部分所示，在本實施方案中，為了將多層膜4的至少一部分加熱，對保護層6的表面照射來自雷射裝置50的雷射光。多層膜4的至少一部分被雷射光加熱。籍此，一部分多層膜4收縮，如圖8之(B)部分所示，於多層膜4上形成包括第1週期長d1之第1組G1及第2週期長d2之第2組G2的第1區域A1和包括第1週期長d1之第1組G1及第1週期長d1之第3組G3的第2區域A2。需要說明的是，圖6及圖8之(B)部分所示的第1層1、第2層2及 擴散層3的各層的厚度、週期長等與圖1所示的相同。
需要說明的是，此處按照覆蓋多層膜4的表面4S之方式配置保護層6之後，藉由向該保護層6照射雷射光，來對多層膜4加熱以改變週期長，但也可以於基材5上形成多層膜4後、形成保護層6之前，對多層膜4照射雷射光以改變週期長，之後按照覆蓋該多層膜4的表面之方式而配置該保護層6。
圖9A顯示入射到加熱前及加熱後的各多層膜反射鏡10B上的電磁波的波長與反射率變化的關係，圖9B顯示入射到加熱前及加熱後的各多層膜反射鏡10B上的電磁波的波長與相位變化的關係。加熱前的多層膜反射鏡10B如圖7及圖8之(A)部分所示，加熱後的多層膜反射鏡10B如圖6及圖8之(B)部分所示。圖9A及圖9B顯示在預定的照射條件下向多層膜反射鏡10B入射EUV光時的模擬實驗的結果，向加熱前的多層膜反射鏡10B入射電磁波時的結果以虛線表示，向加熱後的多層膜反射鏡10B入射電磁波時的結果以實線表示。
進行模擬實驗的結果為：加熱前的多層膜反射鏡10B在直入射下的最大波長為13.47 nm，峰值反射率為70.8%，在使用波長13.5 nm的反射率為70.7%，在使用波長13.5 nm的相位變化量為＋113∘。
另外，在加熱後的第1區域A1中，多層膜反射鏡10在直入射下的最大波長為13.45 nm，峰值反射率為69.8%，在使用波長13..5 nm的反射率為69.2%，在使用波 長13.5 nm的相位變化量為＋128∘。
如上所述，加熱前在使用波長13.5 nm的反射率為70.7%，加熱後在使用波長13.5 nm的反射率為69.2%，加熱前和加熱後反射率僅變化－1.5%。而加熱前在使用波長下的相位變化量為＋113∘，加熱後在使用波長下的相位變化量為＋128∘，加熱前和加熱後相位變化15∘。這樣，即使在設有保護層6的情況下，藉由使多層膜4的週期長變化預定量，當向多層膜反射鏡10B入射EUV光時，也可以在維持所需反射率的同時得到所需的相位變化。
需要說明的是，在本實施方案中，是以保護層6由釕(Ru)形成的情形為例進行說明，但也可以使用例如選自釕合金、銠(Rh)、銠合金、鈮(Nb)、鈮合金、鉑(Pt)、鉑合金、鉬(Mo)、鉬合金、二氧化鈦(TiO2 )、二氧化矽(Si02 )、二氧化鋯(ZrO2 )、二矽化鉬(MoSi2 )、碳化矽(SiC)、氧化鈮等無機氧化物或它們的組合所形成之組群的材料。
需要說明的是，在本實施方案中，為了形成保護層6而採用濺鍍法，但根據這些形成保護層6的物質，不僅採用濺鍍法，也可以採用真空蒸鍍法、CVD法等其他成膜方法來形成保護層6。
需要說明的是，在上述第1、第2實施方案中，為了形成第1層1及第2層2而採用濺鍍法，但根據形成各層的物質，不僅採用濺鍍法，也可以採用真空蒸鍍法、CVD法等其他成膜方法來形成各層。
需要說明的是，在上述第1、第2實施方案中，是以 基材5的表面、加熱前的多層膜4的表面4S為與XY平面大致平行的平面的情形為例進行說明，但基材5的表面以及多層膜4的表面相對於多層膜4側(＋Z側)也可以是突出的凸面。又，基材5的表面以及多層膜4的表面相對於多層膜4側(＋Z側)也可以是凹陷的凹面。
需要說明的是，在上述第1、第2實施方案中，是以多層膜4為Mo/Si多層膜的情形為例進行說明，例如也可以根據EUV光的波段範圍來變更形成多層膜4的材料。例如，使用11.3 nm附近的波段範圍的EUV光時，藉由使用鉬層(Mo層)和鈹層(Be層)交替地層合的Mo/Be多層膜，可以得到高反射率。
在上述第1、第2實施方案中，作為用於形成多層膜4之第1層1的物質，可以使用釕(Ru)。作為用於形成多層膜4之第1層1的物質，還可以將鉬(Mo)和釕(Ru)組合使用。作為形成多層膜4之第1層1的物質，還可以使用碳化鉬(Mo2 C)、氧化鉬(MoO2 )、矽化鉬(MoSi2 )等。作為形成多層膜4之第2層2的物質，可以使用碳化矽(SiC)。
需要說明的是，在上述第1、第2實施方案中，例如可以在基材5和多層膜4之間設置銀合金、銅、銅合金、鋁、鋁合金等傳熱係數大的金屬層，在基材5和多層膜4之間設置氟化鋰(LiF)、氟化鎂(MgF2 )、氟化鋇(BaF2 )、氟化鋁(AlF3 )、氟化錳(MnF2 )、氟化鋅(ZnF2 )等水溶性底層，或者包括共晶合金、選自Bi、Pb、In、Sn及Cd所形成的組群的兩種或兩種以上的組合形成的兩元系至五元系共晶 合金、Au－Na共晶合金、Na－Tl共晶合金、K－Pb共晶合金等低熔點合金的底層。
<第3實施方案>
接下來，對第3實施方案進行說明。在以下說明中，對與上述實施方案相同或同等的構成部分附上相同符號，其說明簡略化或省略。
圖10為第3實施方案之曝光裝置EX。本實施方案之曝光裝置EX是使用EUV光作為曝光光EL的EUV曝光裝置。上述第1、第2實施方案中說明的多層膜反射鏡10(10B)被用作本實施方案之EUV曝光裝置EX的光學系統。
在圖10中，曝光裝置EX具備：一邊保持光罩M一邊可以移動的光罩載台11；一邊保持曝光光EL所照射的基板P一邊可移動的基板載台12；以曝光光EL來照明光罩載台11所保持的光罩M的照明光學系統IL；將被曝光光EL照明的光罩M的圖案像投影在基板P上的投影光學系統PL；以及箱式裝置VC，該箱式裝置形成至少曝光光EL通過的預定空間，並具有使該預定空間達到真空狀態(例如小於等於1.3×10－3 Pa)的真空系統。
照明光學系統IL包括多個光學元件IR1~IR4，以來自光源13的曝光光EL來照明光罩M。本實施方案之光源13是雷射激發型電漿光源，包括腔室(housing)14、射出雷射光的雷射裝置15以及向腔室14內供應氙氣等的靶(target)材料的供給部件16。自雷射裝置15射出並被聚光光學系統17聚集的雷射光照射在自供給部材16的頂端射 出的靶材料上。雷射光所照射的靶材料發生電漿化而產生EUV光。在供給部件16的頂端產生的EUV光被聚光器18聚集。經由聚光器18的EUV光入射到配置於腔室14外側的準直反射鏡(collimator mirror)19上。需要說明的是，光源13可以是放電型電漿光源。
照明光學系統IL具有多個光學元件IR1 ~IR4 ，均勻地照明光罩M上的照明區域。利用照明光學系統IL來照明，被光罩M反射的曝光光(EUV光)入射到投影光學系統PL上。
投影光學系統PL具有多個光學元件PR1 ~PR4 。被曝光光EL照明的光罩M的圖案像經由投影光學系統PL而投影在形成有感光材料(光阻)膜的基板P上。
本實施方案中，在照明光學系統IL的多個光學元件IR1 ~IR4 及投影光學系統PL的多個光學元件PR1 ~PR4 的至少一個中使用上述第1~第4實施方案中說明的多層膜反射鏡。籍此，照明光學系統IL以及投影光學系統PL的光學性能得以維持，故可以將基板P良好地曝光。
需要說明的是，作為上述實施方案之基板P，不僅使用半導體元件製造用的半導體晶圓，還可以使用顯示元件用的玻璃基板、薄膜磁頭用的陶瓷晶圓或曝光裝置中使用的光罩或標線片(reticule)的原版(合成石英、矽晶圓)等。
曝光裝置EX除了適用於將光罩M和基板P同時移動以對光罩M的圖案進行掃描曝光的分步掃描(step and scan)方式的掃描型曝光裝置(掃描分檔器(scanning stepper))以 外，還適用於在使光罩M和基板P靜止的狀態下將光罩M的圖案分批曝光，使基板P依序分步移動的分步重複(step and repeat)方式的投影曝光裝置(分檔器(stepper))。
並且，在分步重複方式的曝光中，可以在使第1圖案和基板P幾乎靜止的狀態下使用投影光學系統將第1圖案的縮小像轉印到基板P上，之後在使第2圖案和基板P幾乎靜止的狀態下使用投影光學系統將第2圖案的縮小像和第1圖案部分性地重疊，在基板P上分批曝光(針腳(stitch)方式的分批曝光裝置)。另外，作為針腳方式的曝光裝置，還可以適用於在基板P上將至少兩個圖案部分性地重疊轉印，使基板P依序移動的分步針腳方式的曝光裝置。
例如，本發明還可以適用於如美國專利第6,611,316號公報所公開，經由投影光學系統在基板上合成兩個光罩的圖案，藉由一次掃描曝光幾乎同時對基板上的一個光照(shot)區域進行雙重曝光的曝光裝置。
本發明還可以適用於如美國專利6,341,007號、美國專利6,400,441號、美國專利6,549,269號以及美國專利6,590,634號、美國專利6,208,407號、美國專利6,262,796號等所公開的具備多個基板載台的雙載台(twin stage)型曝光裝置。
本發明更可以適用於例如美國專利第6,897,963號等所公開的、具備保持基板的基板載台和搭載了形成有基準標記的標準部件及/或各種光電感測器的計測載台的曝光裝置。本發明還可以適用於具備多個基板載台和計測載台 的曝光裝置。
曝光裝置EX的種類不限於在基板P上對半導體元件圖案進行曝光的用於製造半導體元件的曝光裝置，還可適用於液晶顯示元件製造用或顯示器製造用的曝光裝置以及用於製造薄膜磁頭、攝像元件(CCD)、微機械(micro－machine)、MEMS、DNA晶片或標線片(reticule)或光罩等的曝光裝置等。
需要說明的是，在法令所允許的範圍內，上述各實施方案以及變形例中引用的與曝光裝置等有關的所有公開公報及美國專利的公開均引用而作為本文記載的一部分。
如上所述，上述實施方案之曝光裝置EX藉由按照保持預定的機械精度、電氣精度、光學精度之方式而組裝包括各構成要素的各種子系統來製造。為了確保上述各種精度，在該組裝的前後對各種光學系統進行用於達成光學精度的調整，對各種機械系統進行用於達成機械精度的調整，對各種電氣系統進行用於達成電氣精度的調整。由各種子系統組裝成曝光裝置的製程包括各種子系統相互的機械連接、電回路的配線連接、氣壓回路的配管連接等。在上述由各種子系統組裝成曝光裝置的製程之前，當然存在各子系統各自的組裝製程。由各種子系統組裝成曝光裝置的製程結束後，進行綜合調整，確保曝光裝置整體的各種精度。需要說明的是，曝光裝置的製造希望在溫度及潔淨度等得到控制的潔淨室中進行。
如圖11所示，半導體元件等微小元件經過以下步驟來 製造，即，進行微小元件的功能．性能設計的步驟201；根據上述設計步驟來製作光罩(reticule)的步驟202；製造元件的基材即基板的步驟203；基板處理步驟204，該步驟包括基板處理(曝光處理)、即，按照上述實施方案以光罩圖案的像於基板上曝光，並對曝光的基板進行顯影；元件組裝步驟(包括切割(dicing)製程、黏合製程、包裝製程等加工程序)205；檢查步驟206等。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧第1層
2‧‧‧第2層
3‧‧‧擴散層
4‧‧‧多層膜
4S‧‧‧表面
5‧‧‧基材
6‧‧‧保護層
7‧‧‧層對
10‧‧‧多層膜反射鏡
10B‧‧‧多層膜反射鏡
11‧‧‧光罩載台
12‧‧‧基板載台
13‧‧‧光源
14‧‧‧腔室
15‧‧‧雷射裝置
16‧‧‧供給部件
17‧‧‧聚光光學系統
18‧‧‧聚光器
19‧‧‧準直反射鏡
50‧‧‧雷射裝置
201‧‧‧設計步驟
202‧‧‧光罩製作步驟
203‧‧‧基板製造步驟
204‧‧‧基板處理步驟
205‧‧‧元件組裝步驟
206‧‧‧檢查步驟
A1‧‧‧第1區域
A2‧‧‧第2區域
d1‧‧‧第1週期長
d2‧‧‧第2週期長
EL‧‧‧曝光裝置
EX‧‧‧曝光裝置
G1‧‧‧第1組
G2‧‧‧第2組
G3‧‧‧第3組
IL‧‧‧照明光學系統
IR1、IR2、IR3、IR4‧‧‧光學元件
M‧‧‧光罩
PR1、PR2、PR3、PR4‧‧‧光學元件
P‧‧‧基板
PL‧‧‧投影光學系統
VC‧‧‧箱式裝置
X‧‧‧X軸
Y‧‧‧Y軸
Z‧‧‧Z軸
圖1是顯示第1實施方案之多層膜反射鏡之一例的模式圖。
圖2是用於說明第1實施方案之多層膜反射鏡的製造方法的模式圖。
圖3中(A)~(B)是用於說明第1實施方案之多層膜反射鏡的製造方法的模式圖。
圖4中(A)~(B)是用於說明第1實施方案之多層膜反射鏡的製造方法的模式圖。
圖5A是顯示第1實施方案之多層膜反射鏡的加熱處理與反射率變化的關係的圖。
圖5B是顯示第1實施方案之多層膜反射鏡的加熱處理與相位變化的關係的圖。
圖6是顯示第2實施方案之多層膜反射鏡之一例的模式圖。
圖7是用於說明第2實施方案之多層膜反射鏡的製造方法的模式圖。
圖8中(A)~(B)是用於說明第2實施方案之多層膜反射鏡的製造方法的模式圖。
圖9A是顯示第2實施方案之多層膜反射鏡的加熱處理與反射率變化的關係的圖。
圖9B是顯示第2實施方案之多層膜反射鏡的加熱處理與相位變化的關係的圖。
圖10是顯示第3實施方案之曝光裝置之一例的模式圖。
圖11是顯示微小元件的製造過程之一例的流程圖。
1‧‧‧第1層
2‧‧‧第2層
3‧‧‧擴散層
4‧‧‧多層膜
4S‧‧‧表面
5‧‧‧基材
6‧‧‧保護層
7‧‧‧層對
10‧‧‧多層膜反射鏡
A1‧‧‧第1區域
A2‧‧‧第2區域
d1‧‧‧第1週期長
d2‧‧‧第2週期長
G1‧‧‧第1組
G2‧‧‧第2組
G3‧‧‧第3組
X‧‧‧X軸
Z‧‧‧Z軸

Claims (24)

  1. 一種多層膜反射鏡，為使用在曝光裝置的光學系統中之凹面或凸面的多層膜反射鏡，上述多層膜反射鏡包括：基材；以及多層膜，上述多層膜形成於上述基材上，其包括：配置在可反射極端紫外光之第1區域的第一反射鏡區域及第2區域的第二反射鏡區域，且包含第1層和第2層的層對以第1週期長來層合的第1組；配置於上述第一反射鏡區域，且上述層對是以不同於上述第1週期長的第2週期長來層合的第2組；以及配置於上述第二反射鏡區域，且上述層對是以實質上與上述第1週期長相同週期長來層合的第3組，其中使入射到上述第一反射鏡區域和上述第二反射鏡區域的光，在上述第一反射鏡區域和上述第二反射鏡區域進行反射，藉以補正上述光學系統的波面像差。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中上述第2組的上述第1及第2層與上述第3組的上述第1及第2層在上述第1區域和上述第2區域中連續。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之多層膜反射鏡，其中上述第2區域的上述第1組的上述第1及第2層與上述第3組的上述第1及第2層連續。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中上述第1區域的第2組的層數與上述第2區域的第3組的 層數相等。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中上述第1區域的第1組的層數與上述第2區域的第1組的層數相等。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中上述第1區域的上述第1組的上述第1及第2層與上述第2組的上述第1及第2層連續。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中於上述第1層和上述第2層之間包括由形成上述第1層的物質和形成上述第2層的物質擴散而形成的擴散層，在上述第1區域中，上述第2組的擴散層的厚度較上述第1組的擴散層的厚度厚。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之多層膜反射鏡，其中上述第2週期長小於上述第1週期長。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之多層膜反射鏡，其中上述第2組為自上述多層膜的上述第1區域的表面起1層對~10層對的部分。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中上述第1層相對於極端紫外光的折射率與真空折射率之差大於上述第2層的上述差。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中上述第1層包括鉬及釕中的至少一種。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其中上述第2層包括矽。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之多層膜反射鏡，其包括按照覆蓋上述多層膜的表面的方式而配置的保護層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之多層膜反射鏡，其中上述保護層包括選自釕、釕合金、銠、銠合金、鈮、鈮合金、鉑、鉑合金、鉬、鉬合金、二氧化鈦、二氧化矽、二氧化鋯、二矽化鉬、碳化矽或它們的組合所組成的組群的材料。
  15. 一種曝光裝置，其以曝光光來對基板進行曝光，該裝置包括如申請專利範圍第1項至第14項中任一項所述之多層膜反射鏡。
  16. 一種元件製造方法，該方法包括：使用如申請專利範圍第15項所述之曝光裝置來對基板進行曝光；以及對上述被曝光的基板進行顯影。
  17. 一種多層膜反射鏡的製造方法，上述多層膜反射鏡為使用在曝光裝置的光學系統中之凹面或凸面的多層膜反射鏡，該製造方法包括：於基材上交替地層合第1層及第2層以形成可反射極端紫外光的多層膜；以及將上述多層膜的至少一部分加熱，以於上述多層膜上形成包括第1週期長的第1組和不同於上述第1週期長的第2週期長的第2組的區域，其中使入射到上述多層膜的光在上述多層膜反射，藉以補正上述光學系統的波面像差，以製造多層膜反射鏡。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之多層膜反射鏡的製造方法，其中上述加熱包括減小上述加熱部分的上述多層膜的週期長。
  19. 如申請專利範圍第17項或第18項所述之多層膜反射鏡的製造方法，其中上述加熱包括使上述加熱部分的上述多層膜收縮，且上述已加熱部分的上述第1層及上述第2層和未加熱部分的上述第1層及上述第2層連續。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之多層膜反射鏡的製造方法，其中上述加熱包括：形成上述第1層的物質和形成上述第2層的物質進行擴散，使形成於上述第1層和上述第2層之間的擴散層的厚度增大。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之多層膜反射鏡的製造方法，其中上述加熱包括用光照射上述多層膜的表面。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之多層膜反射鏡的製造方法，其中上述加熱包括用電子束照射上述多層膜的表面。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之多層膜反射鏡的製造方法，其中更包括調整加熱條件以調整上述多層膜的至少一部分的週期長。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之多層膜反射鏡的製造方法，其中上述加熱使從上述多層膜的面內的一區域的表面起1層對~10層對的至少一部分的週期長發生變化。
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