WO2002084671A1

WO2002084671A1 - Procede de fabrication d'un reflecteur a film multicouche

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Publication number: WO2002084671A1
Application number: PCT/JP2002/001712
Authority: WO
Inventors: Noriaki Kandaka; Masaki Yamamoto
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2002-10-24
Also published as: EP1378918A1; KR20030007785A; US20030147139A1; US6898011B2; JP4320970B2; JP2002311198A

Description

明細書多層膜反射鏡の製造方法 1. 技術分野

本発明は、例えば軟 X線投影露光装置、その他の軟 X線光学機器等に用いられる多層膜反射鏡の製造方法に関するものである。

2. 背景技術

近年、半導体集積回路素子の微細化の進展に伴い、光の回折限界によつ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つて、これより波長の短い波長 1 1〜14 nm程度の軟 X線を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている（例えば、 D. Tichenor, et al. , SPIE 2437 (1995) 292参照）。この技術は、最近では E U V (E x t r e me U 1 t r a v i o 1 e t ：極紫外線）リソグラフィとも呼ばれているが、その内容は同一である（以下、 EUVリソグラフィと呼ぶ）。 EUVリソグラフィは、従来の光リソグラフィ（波長 1 90 nm程度以上）では実現不可能な、 70 nm以下の解像力を有する将来のリソグラフィ技術として期待されている。

この波長域では物質の屈折率が 1に非常に近いので、屈折や反射を利用した従来の光学素子は使用できない。屈折率が 1よりも僅かに小さいことによる全反射を利用した斜入射ミラーや、界面での微弱な反射光を位相を合わせて多数重畳させて、全体として高い反射率を得る多層膜反射鏡などが使用される。 1 3. 4 nm付近の波長域では、モリブデン（Mo) 層とシリコン（S i ) 層を交互に積層した Mo/S i多層膜を用いると直入射で 6 7. 5%の反射率を得ることができ、波長 1 1. 3 nm付近の波長域では、 Mo層とベリリウム（B e) 層を交互に積層した Mo/B e多層膜を用いると直入射で 70. 2%の反射率を得ることができる（例えば、 C. Montcalm, Proc. SPIE, Vol. 3331 (1998) P. 42参照）。

E U Vリソグラフィ装置は、主として軟 X線光源、照明光学系、マスクステージ、結像光学系、ウェハステージ等により構成される。軟 X線光源には、レーザープラズマ光源、放電プラズマ光源や放射光などが使用される。照明光学系は、反射面に斜め方向から入射した軟 X線を反射させる斜入射ミラ一、反射面が多層膜により形成される多層膜反射鏡、および所定の波長の軟 X線のみを透過させるフィルタ一等により構成され、フォトマスク上を所望の波長の軟 X線で照明する。なお、軟 X線の波長域では透明な物質は存在しないので、フォトマスクには従来の透過型のマスクではなく反射型のマスクが使用される。フォトマスク上に形成された回路パターンは、複数の多層膜反射鏡等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ゥヱハ上に結像して該フォトレジストに転写される。なお、軟 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（例えば、 1 X 1 0— ⁵ T o r r以下）に維持さている。

投影結像光学系は複数の多層膜反射鏡により構成される。多層膜反射鏡の反射率は 1 0 0 %ではないので、光量の損失を抑えるためにミラーの枚数はできるだけ少なくすることが好ましい。これまでに、 4枚の多層膜反射鏡からなる光学系（例えば、 T. Jewell and K. Thompson, USP 5， 315, 629、 T. Jewell, USP 5, 063, 586 参照）や、 6枚の多層膜反射鏡からなる光学系（例えば、 D. Wi ll iamson，特開平 9- 211332、 USP 5， 815， 310参照）等が報告されている。光束が一方向に進行する屈折光学系と異なり、反射光学系では光学系の中で光束が往復することになるので、反射鏡による光束のけられを避けるという制限ために、開口数（N A) を大きくすることが難しい。 4枚光学系では N Aを 0 . 1 5程度までにしかできないが、 6枚光学系では更に N Aの大きい光学系の設計が可能になる。マスクステージとウェハステージが投影結像光学系の両側に配置できるように、反射鏡の枚数は通常は偶数になっている。このような投影結像光学系は、限られた面数で光学系の収差を補正しなければならないので、各反射鏡には非球面形状が適用され、また、所定の像高の近傍でのみ収差の補正されたリングフィールド光学系になっている。フォトマスク上のパターン全体をウェハ上に転写するためには、マスクステージとウェハステージとを、光学系の倍率分だけ異なる速度でスキャンさせながら露光を行う。

上記のような露光装置の投影結像光学系は、いわゆる回折限界の光学系であり、波面収差を十分に小さくしないと設計通りの性能を得ることはできない。回折限界の光学系における波収差の許容値の目安としては、 Marechal による、二乗平均値（RMS) で使用波長の 1ノ 14以内といつ基準; ^める (M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 4th edition, Pergamon Press 1970， p. 469 参照）。これは S t r e h 1強度（収差のある光学系と無収差光学系との間の点像強度の最大値の比）が 80%以上になるための条件である。実際の露光装置の投影結像光学系は、これよりも更に低い収差になるように製造されている。

現在盛んに研究開発が行われている EUVリソグラフィ技術においては、露光波長は主として 1 3 nmあるいは 1 1 n m付近の波長が使われている。光学系の波面収差（WF E) に対して、個々の反射鏡に許容される形状誤差（FE) は次式で与えられる。

F E =WF E/ (RMS)

mは光学系を構成する反射鏡の数であり、更に 2で割るのは、反射光学系では入射光と反射光の両方がそれぞれ形状誤差の影響を受けるので、波面収差には形状誤差の 2倍の誤差が乗るからである。結局、回折限界の光学系において、個々の反射鏡に許容される形状誤差（FE) は波長； Lと反射鏡の枚数 mに対して次式で与えられる。

F Ε = λ/2 (RMS)

この値は、波長 1 3 nmでは 4枚の反射鏡で構成された光学系の場合 0. 23 nmRMSとなり、 6枚の反射鏡で構成された光学系の場合 0. 1 9 n m R M Sとなる。

しかしながら、このような高精度の非球面形状の反射鏡を製造することは非常に困難であり、 EUVリソグラフィがなかなか実用化できない第一の原因となっている。現在までに達成されている非球面の加工精度は 0. 4〜 0. 5 n mRMSの程度であり（C. Gwyn, Extreme Ultraviolet Lithography White Paper, EUV LLC, 1998, pl7 参照）、 EUVリソグラフィを実現するためには非球面の加工技術および計測技術の大幅な向上が必要とされている。

最近、山本によつて多層膜反射鏡の表面を一層ずつ削り取ることによつて、実質的にサブ n mの形状誤差を補正することのできる画期的な技術が報告された (M. amamoto, 7th Internationalし onference on Synchrotron Radiation Instrumentation, Berlin Germany, August 21-25, 2000, P0S2-189 参照）。図 8を用いて、その原理を説明する。. 図 8 Aに示すように A、 B二種類の物質を一定の周期長 dで交互に積層した多層膜の表面から、図 8 Bに示すように一層対を除去する場合を考える。図 8 Aで、多層膜表面に対して垂直方向に進行する光線に対する、厚さ dの多層膜一層対の光路長は、 OP二 nAdA+ nBdB で与えられる。ここで dA、 dB は各層の厚さを表し、 dA+ dB= dである。 nA、 nB は物質 A、 Bそれぞれの屈折率である。図 8 Bで、最表面の多層膜一層対を除去した厚さ dの部分の光路長は、 OP' =n dで与えられる。 nは真空の屈折率を表し、 n = 1である。多層膜の最上層を除去することによって、そこを通過する光線が進む光学的距離が変化することになる。これは、実質的にその変化分だけ面形状を修正したことと光学的に等価である。光路長の変化（即ち、面形状の変化）は、 Δ = ΟΡ， —OPで与えられる。軟 X線の波長域では、物質の屈折率が 1に近いので、 Δは小さな量となり、本方法により精密な面形状の補正が可能になる。具体例として、波長 1 3. 4 nmで Mo/S i多層膜を用いた場合を示す。直入射で使用するために、 d = 6. 8 nm、 dMo= 2. 3 nm、 dSi= 4. 5 nmとする。この波長での屈折率は、 n Mo= 0. 92、 nSi= 0. 9 98である。これらの数値を用いて光路長の変化を計算すると、 OP = 6. 6 nm、 OP' = 6. 8 nm, Δ = 0. 2 η mとなる。厚さ 6. 8 nmの層を除去する加工によって、 0. 2 nm相当の面形状の補正を行うことができる。なお、 Mo/S i多層膜の場合、 S i層の屈折率は 1に近いので、光路長の変化は主として Mo層の有無によるものであり、 S i層の有無には殆ど依存しない。従って、多層膜の層を除去する際に、 S i層の厚さを正確に制御する必要は無い。この例では S i層の厚さは 4. 5 nmであり、この層の途中で加工が停止すれば良い。即ち、数 nmの精度の加工を施すことによって 0. 2 nm単位の面形状補正を行うことができる。

実際には、多層膜成膜を行った後に反射波面を測定し、その結果に基づいて部分的な多層膜除去加工量を決定し、実際の加工を行う。

なお、多層膜の反射率は積層数とともに増加して一定の層数を越えると飽和して一定になる。予め反射率が飽和するのに充分な層数を積層しておけば、表面から多層膜の一部を除去しても反射率の変化は生じない。

一般的に多層膜は内部応力を有しており、 EUVリソグラフィに用いられる Mo/S i、 Mo ZB e多層膜も例外ではない。例えば MoZS i多層膜では— 45 OMP a程度の圧縮応力が報告されており、 MoZB eでは +40 OMP a程度の引っ張り応力が報告されている（P.B. Mirkarini et.al. Proc. SPIE 3331pp. 133-148 (1998)参照）。 EUVリソグラフィにおいては、この多層膜の内部応力は多層膜が成膜される基板表面の形状に無視できない影響を与える。

すでに述べたように、 EUVリソグラフィに用いられる投影光学系用反射鏡に求められる形状精度は 0. 23〜0. 1 9 nmRMS以下である力たとえ投影光学系用基板をこの精度で加工できたとしても、この基板に通常の Mo/S i多層膜や MoZB e多層膜を成膜すると多層膜の内部応力によって基板形状は変化する。その変化量は基板の形状によって違うが、前記求められる形状精度を大きく上回る変形が生ずる。

例えば、 Φ 200ιηιη、厚さ 40 mmの石英基板の片面に、 — 400M P aの圧縮応力を有する Mo/S i多層膜（周期長 7. 0 nm, Γ= 0. 35、 50層対）を成膜したとすると、それによる基板の変形量は 1 0 n mを越える。ここで、 Γは単位層構造の分割比であり、周期長に占める吸収率の大きい物質の厚さの割合を示している。ここでは、周期長 7. O n mに対して Mo層の厚さが占める割合である。実際に生ずる変形のうち基板の曲率半径の変化に寄与する成分の影響に対しては、鏡間の距離を調整することによって、結像性能への影響を小さく保ったまま対処することができるが、鏡間距離の調整では対処できない変形の成分も 1 nm相当以上存在し、 EUVリソグラフィにおいては重大な影響を与える。よって、多層膜の応力の絶対値は少なくとも 5 OMP a以下に抑えることが必要であると言われている。

この問題を解決するために、単位積層構造を MoZS iから Mo/Ru Mo/S i とし各 Mo層成膜後の表面にイオンビームを照射する方法（M. Shiraishi et. al. Proc. SPIE 3997 pp. 620-627 (2000) 参照）、成膜時に基板を加熱する方法等の多層膜の低応力化の手法が提案されている。 Shiraishi らが提案した前者の応力低減方法では、多層膜の応力は + 1 4MP a (引っ張り応力）まで低減されたと報告されている。

また、圧縮応力の MoZS i多層膜による変形を相殺させるために引つ張り応力を有する Mo ZB e多層膜をあらかじめ成膜しておいて MoZS i多層膜成膜後に全体として応力を相殺する方法（P.B. Mirkarini et. al. Proc. SPIE 3331 pp. 133-148 (1998)参照）、基板の裏面にも多層膜を成膜することによって変形を相殺する方法、さらには、多層膜の応力によつて生ずる変形を考慮して、多層膜成膜によって変形した後に目標とした形状となるような基板形状の加工を行う方法などが提案されている。

上記山本らの提案した反射波面の制御方法は非常に有効であるが、この手法では多層膜を部分的に除去するため、多層膜全体の厚さは基板面内で不均一となる。すでに述べたように多層膜は一般に数百 MP a程度の内部応力を有しているため、多層膜が部分的に除去されると除去加工の前後で面内における多層膜全体の全応力（応力 X厚さ）が均一ではなくなり、これによって基板の形状が変化する。

図 9を用いて従来の多層膜除去による反射波面制御方法を説明する。図 9 Aに示すように平面基板 93の両面に Mo ZS i多層膜 91、 95が成膜されている。両面に多層膜が成膜されているため、多層膜の応力による基板の変形は相.殺され、基板の形状は平面に保たれている。 Mo/S i多層膜 9 1は、周期長 6. 8 nm、 Γ=0. 35の多層膜を 50層対成膜し、その上に周期長 6. 8 nm、 Γ= 0. 1の多層膜を 10層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによつて行った。 Γは単位層構造の分割比であり、周期長に占める吸収率の大きい物質の厚さの割合を示している。ここでは、周期長 6. 8 nmに対して Mo層の厚さが占める割合である。最上層に Γ=0. 1の多層膜が 10層対成膜されているのは、多層膜の除去加工によって行う波面制御の精度を上げるためである。この膜を 1 層対除去することによって光路長は 0. 05 nm延び、反射波面は往復で 0. l nm遅れる。この原理については既に説明した。よって、図 9 Bに示すように、この多層膜の一部 97を除去すれば、反射面内での除去量を制御することによって高い精度で反射波面の形状精度を制御することができる。しかし、 Mo/S i多層膜は一 45 OMp aの圧縮応力を有しているため、多層膜が部分的に除去されると多層膜の厚さが部分的に違う状態となり、基板の表裏両面の全応力（応力 X厚さ）のバランスが崩れ、図 9 C に示すように基板は平面でなくなる。 Mo S i多層膜を除去した場合、圧縮応力を有する膜が除去されることで除去を行った部分の基板が凹むように変形し、多層膜を除去した効果だけから予想されるよりも大きく波面は遅れてしまい、所望の精度での波面制御ができない。

このように多層膜の部分的除去によって生じる波面形状は、すでに説明した多層膜除去による反射光の光学的距離の変化だけではなく、多層膜の全応力の不均一性による基板変形によっても変化する。よって、部分的な多層膜除去によって目標とする反射波面の形状精度を達成するためには、多層膜除去による反射光の光学的距離の変化を考慮して除去加工量を決定するだけでは不十分であるという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、部分的な多層膜除去加工後に目標とする反射波面の形状精度を達成することができる多層膜反射鏡の製造方法を提供することを目的とする。

3 . 発明の開示

本発明の請求項 1に係る多層膜反射鏡の製造方法は、屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、上記多層膜の内部応力が 5 O M P a以下であることを特徴とする。

尚、前記多層膜が M o Z R u /M oノ S iからなる層が積層して成膜された膜であり、 M o層の成膜後にイオンビームを照射しているものであることも可能である。

請求項 1に係る発明によれば、反射波面の位相補正のために部分的に加ェされる多層膜の内部応力が 5 O M P a以下であるために、多層膜の除去による多層膜の全応力（応力 X膜厚）の変化を小さくすることができる。よって多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。本発明の請求項 3に係る多層膜反射鏡の製造方法は、屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、前記基板の裏面に、前記多層膜の除去によって生じた基板の変形を相殺する変形を生ずる膜を成膜することを特徴とする。

請求項 3に係る発明によれば、多層膜の除去を行ったことにより生ずる基板形状の変化を相殺するように基板の裏面に薄膜あるいは多層膜が成膜されるため、基板形状は多層膜の除去加工を行う前の形状を保つことができる。よって多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。

本発明の請求項 4に係る多層膜反射鏡の製造方法は、屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、前記基板の裏面にも反射面とほぼ同様な多層膜が成膜されており、反射面において反射波面の位相の補正のために除去された多層膜量とほぼ同一な厚さの多層膜を裏面の対応した位置において除去することを特徴とする。

請求項 4に係る発明によれば、基板の両面で多層膜の全応力は釣り合い、基板形状は多層膜の除去加工を行う前の形状を保つことができ、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。

本発明の請求項 5に係る多層膜反射鏡の製造方法は、屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、前記多層膜の除去によって生ずる基板の変形の影響を考慮して多層膜の除去量を決定することを特徴とする。

請求項 5に係る発明によれば、多層膜の除去加工量が基板形状に与える影響を考慮して多層膜の除去量を決定するため、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。

本発明の請求項 6に係る多層膜反射鏡の製造方法は、屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、前記多層膜の除去によって生ずる基板の変形によって補正される反射波面の位相と多層膜の一部を除去することによって補正される反射波面の位相を合わせたものが所望の補正量となるように、多層膜の除去量を決定することを特徴とする。

請求項 6に係る発明によれば、多層膜の除去によって生ずる基板の変形によって補正される反射波面の位相を考慮して多層膜の除去量を決定するため、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。また、本発明の請求項 7に係る多層膜反射鏡の製造方法において、前記多層膜は、モリブデンを含む層とシリコンを含む層からなることも可能である。

請求項 7に係る発明によれば、波長 1 2 . 5 n n！〜 1 4 n mの領域で高い反射率を有する反射鏡の反射波面の位相制御を精度良く行うことができる。

また、本発明の請求項 8に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記多層膜を除去した基板の反射面表面にシリコンを含む物質を成膜することも可能である。

請求項 8に係る発明によれば、シリコン層以外の層の酸化を防ぐことができる。よって、酸化による反射鏡の特性変化を防止しながら、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。

4 . ' 図面の簡単な説明

図 1 A及び図 1 Bは、本発明の実施の形態による多層膜反射鏡の製造方法の工程例を示す断面図である。

図 2 A〜図 2 Cは、本発明の実施の形態による多層膜反射鏡の製造方法の他の工程例を示す断面図である。

図 3 A〜図 3 Cは、本発明の実施の形態による多層膜反射鏡の製造方法の他の工程例を示す断面図である。

図 4 A〜図 4 Cは、本発明の実施の形態による多層膜反射鏡の製造方法の他の工程例を示す断面図である。

図 5は、本発明の第一の実施例を説明する断面図である。図 6は、本発明の第二の実施例を説明する断面図である。

図 7は、本発明の第三の実施例を説明する断面図である。

図 8 A及び図 8 Bは、多層膜の除去により波面を制御する原理を説明する断面図である。

図 9 A〜図 9 Cは、従来の多層膜除去による反射波面制御方法を説明する断面図である。

5. 発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する図は、本発明の作用を説明するための模式図であり、多層膜の周期長と基板の厚さの比、多層膜の除去加工量等は正確ではない。

図 1 Aに示すように、平面基板 1 3上には MoZR uZMo/S i多層膜 1 1が成膜されている。この多層膜 1 1は、屈折率の異なる二種類の物質（MoZR u/Moと S iの二種類の物質）を、交互に一定の周期長で積層してなるものである。この多層膜の成膜時には、 Mo層の成膜後にィオンビームの照射を行っており、多層膜の応力は + 14Mp aである。この多層膜の応力は、通常の Mo/S i多層膜の— 45 OMp a (圧縮）に比べて 1/30程度であり、多層膜の成膜により生ずる基板形状の変化は非常に小さいので多層膜の成膜後も平面基板とみなすことができる。多層膜は、周期長 6.. 8 nm、 Γ=0. 35の多層膜を 50層対成膜し、その上に周期長 6. 8 nm、 Γ= 0. 1の多層膜を 10層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによつて行った。 Γは単位層構造の分割比であり、周期長に占める吸収率の大きい物質の厚さの割合、ここでは周期長に対する Mo層と Ru層を合わせた厚さの割合である。最上層に Γ =0. 1の多層膜が 10層対成膜されているのは、図 9に示した従来例と同様に、多層膜の除去加工によって行う波面制御の精度を上げるためである。波長 1 3 nm付近における Moと R uの光学定数は似通っているため、多層膜の除去加工による波面制御の効果は、 MoZS i多層膜と同等である。この膜を 1層対除去することによって光路長は 0. 05 nm変化し、反射波面は往復で 0. l nm遅れる。よって、図 1 Bに示すように、この多層膜の一部 1 7を除去すれば、反射面内での除去量を制御することによって高い精度で反射波面の形状精度を制御することができる。しかも、 Mo/Ru/Mo/S i多層膜は応力が非常に小さいため、多層膜が部分的に除去されても全応力の不均一化によって基板形状は変化せず、基板形状は平面のまま変化しない。したがって、多層膜の除去加工によって反射波面を高い精度で制御することができる。

次に、図 2〜図 4を用いて、本発明の実施の形態による多層膜反射鏡の製造方法の他の例を説明する。

図 2では、 MoZS i多層膜 21が成膜されている基板 23 (図 2 A) から、波面制御のために多層膜 21の一部 27を除去する（図 2 B)。この状態では、圧縮応力を有する膜が除去されることで除去を行った部分の基板が凹むように変形してしまうので、この変形を相殺する変形を生ずる多層膜 25を基板の裏面に成膜する（図 2 C)。これにより、基板形状は多層膜の除去加工を行う前の形状を保つことができる。上記例では、基板の片面に多層膜が成膜されていたが、基板の両面に多層膜が成膜されている場合にも本発明は適用できる。また、本実施例では反射面の裏面に多層膜を成膜しているが、全応力の面内分布が表面とほぼ同じであれば、裏面に単層膜を成膜してもよい。

図 3では、基板 33の両面には Mo i多層膜 31、 35が成膜されている（図 3A)。波面制御のために多層膜 3 1の一部 3 7を除去し（図 3 B)、さらに、多層膜 31と同様な分布で裏面の多層膜 35の一部 39を除去する（図 3 C)。これにより、多層膜の全応力の分布が多層膜除去加ェ後も表と裏で釣り合うため基板形状は変化せず、高い精度で反射波面を制御することができる。図 4では、基板 43の両面には Mo ZS i多層膜 41、 45が成膜されている（図 4 A；)。この例では、多層膜 4 1の一部 47の除去により生ずる全応力の面内分布により生ずる基板変形を考慮して多層膜 41の除去量を決定している（図 4 B)。 Mo/S i多層膜の場合、多層膜を除去した部分が凹む方向の変形が進むため（図 4 C)、基板の変形がまったくない場合に比べて多層膜の除去は小さくなっている。

つまり、例えば多層膜を除去した部分が凹む方向に基板の変形が進む場合、この基板の変形によつて補正される反射面内の反射波面の位相を考慮して多層膜の除去量を決定している。従って、基板の変形によって補正される反射波面の位相と多層膜の一部除去によって補正される反射波面の位相を合わせたものが所望の補正量となるようにする。

また、上記多層膜反射鏡の製造方法において、波面制御のための多層膜除去後に、基板の反射面表面にシリコンを含む物質を成膜することが好ましい。これにより、シリコン層以外の層の酸化を防ぐことができる。よつて、酸化による反射鏡の特性変化を防止しながら、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。

(実施例 1 ) 本発明における第一の実施例について図 5を参照しつつ説明する。低熱膨張ガラスを非球面形状に加工した基板 53には Mo ZR u/Mo S i多層膜 51が成膜されている。この多層膜の成膜時には M o層の成膜後にイオンビームの照射を行っており、多層膜の応力は + 14MP a以下である。このような低い応力を実現するためのイオンビームの照射条件は、例えばイオン種がアルゴン（A r +)、加速電圧が 600 V、イオン電流密度が 0. 5mA/cm²、イオンビーム照射時間が 2秒間であるような条件を用いることが望ましい。また、多層膜の応力はシリコンウェハ上に多層膜を成膜した際に生ずるウェハ基板の反り量から評価した。この多層膜の応力は、通常の MoZS i多層膜の一 45 OMP a (圧縮）に比べて 1ノ 30程度であり、多層膜の成膜により生ずる基板形状の変化のうち、曲率半径の変化に相当する成分以外は非常に小さい。これについては、有限要素法を用いた基板変形シミュレーシヨン計算により確認した。多層膜成膜後の基板の非球面形状の形状精度は 0. 5 nmRMSである。多層膜は、周期長 6. 8 nm、 Γ=0. 35の多層膜を 50層対成膜し、その上に周期長 6. 8 nm、 Γ= 0. 1の多層膜を 10層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによって行った。波面の測定の結果、図中右側の面の一部で反射波面を遅らせる必要があつたため、最上層の Γ =0. 1の多層膜を、除去量を制御しながら部分的に除去した。多層膜の一部 57を除去することによって、反射波面の形状精度を 0. 1 5 nmR MSに低減することができた。しかも、 MoZR uZMoZS i多層膜は応力が非常に小さいため、多層膜が部分的に除去されても全応力の不均一化によって基板形状の変化は生じなかった。よって、多層膜の除去加工によって反射波面を高い精度で制御することができた。 MoZRu/Mo/ S i多層膜は応力が非常に小さいことについては、シリコンウェハ上に M o/Ru/Mo/S i多層膜を成膜したことにより生ずるウェハ基板の反り量を評価することにより確認されている。

なお、本実施例では、イオンビーム照射によって多層膜の除去を行った。この際のイオンビーム照射の条件は、例えばイオン種がアルゴン（Ar +)、加速電圧が 600 V、イオン電流密度が 0. 5mA/cm²、イオンビーム照射時間が 2秒間であるような条件を用いることが望ましい。

本実施例では低応力の多層膜として Mo成膜後にイオンビーム照射を行った MoZR uZMo/S i多層膜を用いたが、多層膜の種類はこれに限るものではなく、波長 1 1〜 14 nmで高い反射率を有し、応力の小さな多層膜であればよい。多層膜の応力は、それが圧縮応力であるか引っ張り応力であるかにかかわり無く、その大きさが 50MP a以下であることが望ましい。その理由は、多層膜の応力が 50MP aより大きいと、鏡間距離の調整では対処できない変形の成分が 1 nm相当以上存在することになり、 EUVリソグラフィにおいては重大な影響を与えるからである。また、本実施例ではイオンビームを照射することによって多層膜を除去しているが、多層膜の除去方法はこれに限るものではなく、他の多層膜の除去方法としては、多層膜の任意の場所において所望の除去量が得られるならば、ドライエッチングや研磨剤を用いることも可能である。

(実施例 2) 本発明における第二の実施例について図 6を参照しつつ説明する。低熱膨張ガラスを非球面形状に加工した基板 63の表裏両面に Mo/S i多層膜 61、 65が成膜されている。基板の非球面形状の形状精度は 0. 5 nmRMSであるが、両面に多層膜が成膜されているため、多層膜の応力による基板の変形は相殺され、基板の形状精度は保たれている。 Mo/S i多層膜は、周期長 6. 8 nm、 Γ= 0. 35の多層膜を 50層対成膜し、その上に周期長 6. 8 nm、 Γ= 0. 1の多層膜を 1 0層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによって行った。波面の測定の結果、図中右側の面の一部で反射波面を遅らせる必要があつたため、最上層の Γ=0. 1の多層膜を、除去量を制御しながら部分的に除去した。多層膜の一部 6 7を除去することによって、反射波面の形状精度を 0. 1 5 nmRMSに低減することができる。しかし、 M o S i多層膜は一 45 OMP aの圧縮応力を有しているため、多層膜の一部 67が部分的に除去されると多層膜 6 1の全応力が部分的に違う状態となり、基板形状が除去加工前と変化する。この影響を相殺するために、除去された多層膜の一部 67に対応する、基板の裏面の Mo/S i多層膜の一部 69も除去した。その厚さの分布は反射面の多層膜 61の全厚さの分布に対応しており、これにより基板の反射面及びその裏面に生ずる全応力は打ち消しあい、基板 63は変形することなく、反射波面を高い精度で制御することができた。本実施例では反射面の裏面に圧縮応力を有する Mo/S i多層膜を成膜しているが、全応力の面内分布が表面とほぼ同じであれば裏面の多層膜は MoZS i多層膜に限るものではなく、また単層膜でもよい。また、本実施例では圧縮応力を有する膜を裏面に成膜しているが、膜厚分布を圧縮応力を有する膜の場合とは逆に制御すれば引っ張り応力を有する膜、例えば MoZB e多層膜などでも良い。また、表裏両面の多層膜の除去加工の順序はどちらが先でもよい。また、本実施例では、多層膜はイオンビームスパッタによって成膜されているが、成膜法はこれに限るものではなく、マグネト口ンスパッタ、蒸着などによって成膜しても良い。

(実施例 3) 本発明における第三の実施例について図 7を参照しつつ説明する。低熱膨張ガラス基板 7 3の反射面に成膜されている Mo/S i 多層膜 7 1は第二の実施例と同様であるので、詳細は省略する。この基板の反射波面を測定したところ基板上の図中右側の一部で波面を最大で 0. 6 nm遅らせる必要があった。このために基板の図中右側の部分で多層膜の一部 7 7を最大 4層対除去した。これにより、除去された多層膜の一部 7 7を EUV光が通過する際の光路長は、除去前に比べて 0. 2 nm長くなり、反射光は入射時と反射時にこの領域を 2度通過するため、波面は 0. 4 nm遅れる。一方、多層膜の部分的な除去により、多層膜の全応力には面内分布が生ずる。 MoZS i多層膜は圧縮応力を有するため、多層膜が除去された部分が図中下側へ凹むように基板は変形し、その変位量は本実施例では 0. l nmであった。この変形によっても、多層膜を除去した領域では波面は遅れ、その遅れの量は 0. 2 nmであった。よって、本実施例において最大 4層対の多層膜の除去を行い、多層膜の除去による光路長の変化と、多層膜の部分的な除去による基板形状の変化による効果を合わせて目標とした 0. 6 nmの波面の遅れを達成することができ、目的とする反射波面の精度を得ることができた。

以上、本発明の実施の形態に係る多層膜反射鏡の製造方法及び実施例に係る多層膜反射鏡の製造方法について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。

上述したように本発明に係る実施の形態及び実施例によれば、多層膜の表面を一層ずつ除去して反射波面形状の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、多層膜の内部応力に由来し、多層膜の除去により生ずる基板形状の変化の影響を小さく抑えることができる。その結果、より精度の高い波面補正が可能になり、光学系の波面収差を低減することができ、それによって結像特性を向上することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、

上記多層膜の内部応力が 5 O M P a以下であることを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。

2 . 前記多層膜が M o Z R u ZM o Z S iからなる層が積層して成膜された膜であり、 M o層の成膜後にイオンビームを照射していることを特徴とする請求項 1に記載の多層膜反射鏡の製造方法。

3 . 屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、

前記基板の裏面に、前記多層膜の除去によって生じた基板の変形を相殺する変形を生ずる膜を成膜することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。

4 . 屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、

前記基板の裏面にも反射面とほぼ同様な多層膜が成膜されており、反射面において反射波面の位相の補正のために除去された多層膜量とほぼ同一な厚さの多層膜を裏面の対応した位置において除去することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。

5 . 屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、

前記多層膜の除去によって生ずる基板の変形の影響を考慮して多層膜の除去量を決定することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。

6 . 屈折率の異なる二種類以上の物質を、同期的に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、

前記多層膜の除去によって生ずる基板の変形によって補正される反射波面の位相と多層膜の一部を除去することによつて補正される反射波面の位相を合わせたものが所望の補正量となるように、多層膜の除去量を決定することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。

7 . 前記多層膜は、モリブデンを含む層とシリコンを含む層からなることを特徴とする請求項 1乃至 6のいずれかに記載の多層膜反射鏡の製造方法。

8 . 前記多層膜を除去した基板の反射面表面にシリコンを含む物質を成膜することを特徴とする請求項 1乃至 7のいずれかに記載の多層膜反射鏡の製造方法。