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【発明の名称】 多層膜反射鏡、その製造方法、軟Ｘ線露光装置及び軟Ｘ線光学系
【発明者】 【氏名】石山 若菜

【氏名】山本 正樹
【要約】 【課題】多層膜にダメージを与えることなく多層膜の層数を制御して多層膜の面形状を補正した多層膜反射鏡及びその製造方法、多層膜反射鏡を備えた軟Ｘ線露光装置及び軟Ｘ線光学系を提供する。

【解決手段】本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法は、屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる多層膜２を基板１上に成膜した多層膜反射鏡に対し、前記多層膜２上の所望の範囲内に、周期長が多層膜２とほぼ等しい多層膜３を積層することによって、多層膜反射鏡の反射波面の位相を補正するものである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜を基板上に成膜した多層膜反射鏡に対し、前記第１多層膜上の所望の範囲内に、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜を積層することによって、多層膜反射鏡の反射波面の位相を補正することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項２】 前記第２多層膜を積層する際、第１多層膜表面と多層膜材料源との間に、前記所望の範囲が開口されたマスクを配置し、このマスクをマスクとして第２多層膜を積層す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。
【請求項３】 前記第２多層膜を積層する際、第１多層膜表面と多層膜材料源との間にマスクを配置し、このマスク又は前記基板を回転又は移動させながら、該マスクをマスクとして第２多層膜を積層す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。
【請求項４】 前記第２多層膜を積層する方法として光ＣＶＤ法を用いることにより、前記所望の範囲内に第２多層膜を積層す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。
【請求項５】 前記第２多層膜を積層する際、第１多層膜の表面上に前記所望の範囲が開口されたレジストパタンを形成し、このレジストパタンをマスクとして第２多層膜を積層す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。
【請求項６】 前記第２多層膜を積層する際に、その積層量をin-situで検出することによって所望の積層量となった時に第２多層膜の積層を停止することを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項記載の多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項７】 屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜を基板上に成膜した多層膜反射鏡に対し、第１多層膜を表面から所望の範囲を所望量除去し、第１多層膜上の所望の範囲内に、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜を積層することによって、多層膜反射鏡の反射波面の位相を補正することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項８】 前記第２多層膜を積層する際に、その積層量をin-situで検出することによって所望の積層量となった時に第２多層膜の積層を停止することを特徴とする請求項７に記載の多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項９】 前記第１多層膜を表面から所望の範囲を所望量除去する際に、その除去量をin-situで検出することによって所望の除去量となった時に第１多層膜の除去を停止することを特徴とする請求項７又は８に記載の多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項１０】 基板と、この基板上に形成され、屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜と、前記第１多層膜の反射波面の位相を補正するために、前記第１多層膜上の所望の範囲内に積層された、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜と、を具備することを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項１１】 基板と、この基板上に形成され、屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜と、前記第１多層膜の反射波面の位相を補正するために、前記第１多層膜の一部が除去された除去部と、前記第１多層膜の反射波面の位相を補正するために、前記第１多層膜上の所望の範囲内に積層された、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜と、を具備することを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項１２】 請求項１０又は１１に記載の多層膜反射鏡を用いて構成されたことを特徴とする軟Ｘ線光学系。
【請求項１３】 軟Ｘ線を発生させる軟Ｘ線光源と、この軟Ｘ線光源からの軟Ｘ線をマスクに導く照明光学系と、前記マスクからの軟Ｘ線を感光性基板に導く投影光学系とを有し、前記マスクのパターンを感光性基板へ転写する軟Ｘ線露光装置において、前記照明光学系、前記マスク及び前記投影光学系のうちの少なくとも一つに請求項１０又は１１に記載の多層膜反射鏡を有することを特徴とする軟Ｘ線露光装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスなどの製造に用いられる多層膜反射鏡及びその製造方法、多層膜反射鏡を備えた軟Ｘ線露光装置及び軟Ｘ線光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体集積回路素子の微細化の進展に伴い、光の回折限界によっ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って、これより波長の短い１１〜１４ｎｍ程度の波長を有する軟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ＥＵＶ(Extreme Ultra Violet: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１９０ｎｍ程度以上）では実現不可能な７０ｎｍ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。
【０００３】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の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（多層膜ミラー）などが使用される。１３．４ｎｍ付近の波長域では、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると直入射で６７．５％の反射率を得ることが出来、波長１１．３ｎｍ付近の波長域では、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ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）。
【０００４】ＥＵＶ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、投影結像光学系（投影光学系）、ウエ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ー、反射面が多層膜により形成される多層膜ミラー及び所定の波長の軟Ｘ線のみを透過させるフィルター等により構成され、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、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。
【０００５】マスク上に形成された回路パターンは、複数の多層膜ミラー等で構成された投影結像光学系により、レジストが塗布されたウエハ（感光性基板）上に結像して該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、１×１０-5Ｔｏｒｒ以下）に維持されている。
【０００６】投影結像光学系は複数の多層膜ミラーにより構成される。多層膜ミラーの反射率は１００％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出来るだけ少なくすることが好ましい。これまでに、４枚の多層膜ミラーからなる光学系（例えば、T. Jewell and K. Thompson, USP 5,315,629、 T, Jewell, USP 5,063,586参照）や、６枚の多層膜ミラーからなる光学系（例えば、D. Williamson,特開平9-211332、USP 5,815,310 参照）などが報告されている。
【０００７】光束が一方向に進行する屈折光学系とは異なり、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、ミラーによる光束のけられを避けるという制限のために、開口数（ＮＡ）を大きくすることが難しい。４枚光学系ではＮＡを０．１５程度までにしか出来ないが、６枚光学系では更にＮＡ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エ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、ミラーの枚数は通常は偶数になっている。
【０００８】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、各ミラー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。マスク上のパターン全体をウエハ上に転写するためには、マスクステージとウエハステージとを、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。
【０００９】前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、波面収差を充分に小さくしておかないと設計通りの性能を得ることは出来ない。回折限界の光学系における波面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１／１４以内という基準がある（M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 4th edition, Pergamon Press 1970, p.469参照）。これはStrehl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。
【００１０】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１３ｎｍあるいは１１ｎｍ付近の波長が使われている。光学系の波面収差（ＷＦＥ）に対して、個々のミラーに許容される形状誤差（ＦＥ）は次式で与えられる。
（数式１） ＦＥ＝ＷＦＥ／２／ｍ1/2（ＲＭＳ）
【００１１】ｍは光学系を構成するミラーの数であり、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、個々のミラーに許容される形状誤差（ＦＥ）は、波長λとミラーの枚数ｍに対して次式で与えられる。
（数式２） ＦＥ＝λ／２８／ｍ1/2（ＲＭＳ）
【００１２】この値は、波長１３ｎｍでは４枚のミラーで構成された光学系の場合０．２３ｎｍＲＭＳとなり、６枚のミラーで構成された光学系の場合０．１９ｎｍＲＭＳとなる。
【００１３】しかしながら、このような高精度の非球面形状ミラー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０．４〜０．５ｎｍＲＭＳの程度であり（C. Gwyn, Extreme Ultraviolet Lithography White Paper, EUVLLC, 1998, p17参照）、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。
【００１４】最近、山本によって多層膜ミラーの表面を一層ずつ削り取ることによって、実質的にサブｎｍ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. Yamamoto, 7th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation, Berlin Germany, August 21-25, 2000, POS2-189）。図５をもって、その原理を説明する。
【００１５】図５（ａ）に示すように、基板１上に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５（ｂ）に示すように一層対を除去する場合を考える。図５（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＝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。
【００１６】図５（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’＝ｎｄ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。
【００１７】光路長の変化（即ち、面形状の変化）は、Δ＝ＯＰ’−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１３．４ｎｍでＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いた場合を示す。直入射で使用するために、ｄ＝６．８ｎｍ、ｄMo＝２．３ｎｍ、ｄSi＝４．５ｎｍとする。この波長での屈折率は、ｎMo＝０．９２、ｎSi＝０．９９８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＝６．６ｎｍ、ＯＰ’＝６．８ｎｍ、Δ＝０．２ｎｍとなる。厚さ６．８ｎｍの層を除去する加工によって、０．２ｎｍ相当の面形状の補正を行うことが出来る。
【００１８】なお、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の場合、Ｓｉ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、Ｓｉ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、Ｓｉ層の厚さを正確に制御する必要は無い。この例ではＳｉ層の厚さは４．５ｎｍ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０．２ｎｍ単位の面形状補正を行うことができる。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】前述した山本の提案した反射波面の制御法は非常に有効であるが、面形状の補正はＩＶＭやＣＶＭで多層膜を剥がすため、加工を行った部分の多層膜には多少のダメージが入ってしまう。多層膜のダメージは反射率の低下に繋がるため、ダメージを与えずに多層膜の層数を制御する方法が望まれている。
【００２０】本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、多層膜にダメージを与えることなく多層膜の層数を制御して多層膜の面形状を補正した多層膜反射鏡及びその製造方法、多層膜反射鏡を備えた軟Ｘ線露光装置及び軟Ｘ線光学系を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法は、屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜を基板上に成膜した多層膜反射鏡に対し、前記第１多層膜上の所望の範囲内に、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜を積層することによって、多層膜反射鏡の反射波面の位相を補正することを特徴とする。
【００２２】上記多層膜反射鏡の製造方法によれば、第１多層膜上の所望の範囲内に、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜を付加している。このように第２多層膜を付加することによって多層膜の面形状を補正すれば、従来技術のように補正後の多層膜にダメージが残ることを防止できる。従って、多層膜のダメージによる反射率の低下を抑制でき、多層膜にダメージを与えずに多層膜の層数を制御して多層膜の面形状を補正することが可能となる。
【００２３】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記第２多層膜を積層する際、第１多層膜表面と多層膜材料源との間に、前記所望の範囲が開口されたマスクを配置し、このマスクをマスクとして第２多層膜を積層することも可能である。
【００２４】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記第２多層膜を積層する際、第１多層膜表面と多層膜材料源との間にマスクを配置し、このマスク又は前記基板を回転又は移動させながら、該マスクをマスクとして第２多層膜を積層することも可能である。
【００２５】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記第２多層膜を積層する方法として光ＣＶＤ法を用いることにより、前記所望の範囲内に第２多層膜を積層することも可能である。
【００２６】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記第２多層膜を積層する際、第１多層膜の表面上に前記所望の範囲が開口されたレジストパタンを形成し、このレジストパタンをマスクとして第２多層膜を積層することも可能である。
【００２７】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記第２多層膜を積層する際に、その積層量をin-situで検出することによって所望の積層量となった時に第２多層膜の積層を停止することをも可能である。
【００２８】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜を基板上に成膜した多層膜反射鏡に対し、第１多層膜を表面から所望の範囲を所望量除去し、第１多層膜上の所望の範囲内に、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜を積層することによって、多層膜反射鏡の反射波面の位相を補正することも可能である。
【００２９】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記第２多層膜を積層する際に、その積層量をin-situで検出することによって所望の積層量となった時に第２多層膜の積層を停止することも可能である。
【００３０】また、本発明に係る多層膜反射鏡の製造方法においては、前記第１多層膜を表面から所望の範囲を所望量除去する際に、その除去量をin-situで検出することによって所望の除去量となった時に第１多層膜の除去を停止することも可能である。
【００３１】本発明に係る多層膜反射鏡は、基板と、この基板上に形成され、屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜と、前記第１多層膜の反射波面の位相を補正するために、前記第１多層膜上の所望の範囲内に積層された、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜と、を具備することを特徴とする。
【００３２】本発明に係る多層膜反射鏡は、基板と、この基板上に形成され、屈折率の異なる少なくとも二種類以上の物質を交互に所定の周期長で積層してなる第１多層膜と、前記第１多層膜の反射波面の位相を補正するために、前記第１多層膜の一部が除去された除去部と、前記第１多層膜の反射波面の位相を補正するために、前記第１多層膜上の所望の範囲内に積層された、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜と、を具備することを特徴とする。
【００３３】本発明に係る軟Ｘ線光学系は、前記多層膜反射鏡を用いて構成されたことを特徴とする。
【００３４】本発明に係る軟Ｘ線露光装置は、軟Ｘ線を発生させる軟Ｘ線光源と、この軟Ｘ線光源からの軟Ｘ線をマスクに導く照明光学系と、前記マスクからの軟Ｘ線を感光性基板に導く投影光学系とを有し、前記マスクのパターンを感光性基板へ転写する軟Ｘ線露光装置において、前記照明光学系、前記マスク及び前記投影光学系のうちの少なくとも一つに請求項１０又は１１に記載の多層膜反射鏡を有することを特徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係る実施の形態による多層膜反射鏡の製造方法を示す断面図である。
【００３６】多層膜を除去した場合の光路長の変化は、前述した通りΔ＝ＯＰ’−ＯＰ＝ｎｄ−（ｎAｄA＋ｎBｄB）であるが、多層膜を付加した場合の光路長の変化もこれと同様に考えられる。
【００３７】図１（ａ）に示すように、基板１上に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２を準備する。次いで、図１（ｂ）に示すように、多層膜２の表面の所定領域に一層対３を付加する。
【００３８】図１（ａ）において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の多層膜一層対に対応する空間の光路長は、ＯＰ’＝ｎｄで与えられる。ｎは真空の屈折率を表し、ｎ＝１である。図１（ｂ）において最表面の所定領域に多層膜一層対３を付加した厚さｄの部分の光路長は、ＯＰ＝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。多層膜の上にもう１層対３を加えることによって、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。光路長の変化（即ち、面形状の変化）は、Δ’＝ＯＰ−ＯＰ’＝（ｎAｄA＋ｎBｄB）−ｎｄ＝−Δで与えられ、膜の除去と同じピッチで光路長を変化させることが出来る。
【００３９】具体例としては、波長１３．４ｎｍでＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いた場合を以下に説明する。直入射で使用するために、ｄ＝６．８ｎｍ、ｄMo＝２．３ｎｍ、ｄSi＝４．５ｎｍとする。この波長での屈折率は、ｎMo＝０．９２、ｎSi＝０．９９８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＝６．６ｎｍ、ＯＰ’＝６．８ｎｍ、Δ＝０．２ｎｍとなる。厚さ６．８ｎｍの層を付加することによって、０．２ｎｍ相当の面形状の補正を行うことが出来る。
【００４０】次に、波面補正のために第２の多層膜の付加を必要とする所望の範囲内に、第２の多層膜を付加する方法について説明する。多層膜を積層する時に多層膜の反射面近傍に所望の範囲のみ開口したマスクを多層膜の上方に装着する。マスクには、薄い金属板に開口部をエッチング加工したものなどを用いることが好ましい。マスクは、第２の多層膜を必要としない部分に多層膜材料源からの材料粒子が付着出来ないようにするものであれば良い。マスクは、真空中で安定な材質により構成されていれば種々の材質を用いることが可能であり、マスクの材質には限定されない。
【００４１】反射面内で第２の多層膜の付加層数が分布を持つとき、すなわち、反射面内の部分により付加層数が異なるときには、その分布の形状に応じて開口形状の異なるマスクを用いることが好ましい。
【００４２】図２（ａ）〜（ｃ）は、異なる開口のマスクを用いて付加層数に分布をつける方法を示す模式図であり、図２（ａ）は加工前の状態を示すものであり、図２（ｂ），（ｃ）は、マスクを用いて多層膜を付加した後の状態を示すものである。（ａ）〜（ｃ）の各図の上段は多層膜を成膜する際に用いたマスクを示しており、各図の中段は反射面の層数分布を示しており、各図の下段は多層膜反射鏡の断面図を示している。
【００４３】まず、図２（ａ）に示す多層膜反射鏡を準備する。この多層膜反射鏡は、基板１と、この基板１上に屈折率の異なる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２と、から構成されている。
【００４４】多層膜反射鏡は、Ｘ線露光装置のＸ線光学系を構成する多層膜反射鏡のうちの１枚であり、多層膜成膜後に一度投影光学系として組み立てて調整がなされ、露光波長である波長１３ｎｍを用いた干渉計において光学系全体として波面収差が測定される。この波面収差を改善するために、この多層膜反射鏡における反射波面をどのように修正すればよいかが計算され、その修正波面を得るために多層膜を鏡上のどの位置でどれだけ付加すればよいかの計算がなされる。
【００４５】次に、この計算から、この多層膜反射鏡の中央部をわずかに変形させるよう、多層膜の一部を付加する補正加工を行う。すなわち、多層膜を成膜する成膜チャンバ（図示せず）を準備し、この成膜チャンバ内に図２（ａ）の多層膜反射鏡を挿入し、成膜チャンバ内において多層膜反射鏡の多層膜２の上に図２（ｂ）に示すマスク５を設置する。このマスク５と多層膜２とは非接触で配置する。次いで、このマスク５をマスクとして多層膜２の表面に多層膜一層対３ａを成膜する。このようにして多層膜一層対３ａは多層膜２の表面の所定領域に形成される。
【００４６】次いで、成膜チャンバから基板１及びマスク５を取り出した後、成膜チャンバ内に図２（ｃ）に示すマスク６を設置し、基板１を挿入する。このマスク６と多層膜２は非接触で配置される。次いで、このマスク６をマスクとして一層対３ａの上に多層膜一層対３ｂを成膜する。これにより、多層膜一層対３ｂは一層対３ａの表面の所定領域に形成される。このようにして一層対３ａ，３ｂからなる多層膜付加部４を形成している。
【００４７】前記実施の形態によれば、非接触のマスク５，６を用いて多層膜２の表面の所定領域上に多層膜を付加している。このように多層膜を付加することによって多層膜の面形状を補正すれば、従来技術のように補正後の多層膜にダメージが残ることを防止できる。従って、多層膜のダメージによる反射率の低下を抑制でき、多層膜にダメージを与えずに多層膜の層数を制御して多層膜の面形状を補正することが可能となる。
【００４８】尚、前記実施の形態では、成膜チャンバからマスク５を取り出した後、成膜チャンバにマスク６を挿入して設置しているが、成膜チャンバ内に複数のマスクを保持し、成膜範囲が変わる毎にマスクを自動的に交換する機構を設けることも可能である。この場合は、成膜チャンバから基板を取り出さなくても部分的に付加層数が異なる第２の多層膜を形成することが出来る。具体的には、例えば開口形状の異なるマスクを一列又は円周上に配置し、成膜層数に応じてスライド又は回転させる方式などを用いることが好ましい。
【００４９】また、前記実施の形態では、非接触のマスク５，６を用いて多層膜２の表面の所定領域上に多層膜を付加しているが、これに限定されるものではなく、他の方法により多層膜を付加することも可能である。例えば、開口部分の形状が複雑な場合にはレジストパターンをマスクにすることも可能である。例えばＥＢ描画法を用いれば、個々の基板に必要とされる補正部分が複雑な場合でも、目標の部分のみに制御性良く第２の多層膜を付加することが出来る。
【００５０】また、第２の多層膜を付加する他の方法として、光ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法を用いることも可能である。光ＣＶＤ法を用いれば、反応を促進する光を収束させてビーム状にすることにより、微小領域に成膜することができる。このため、マスクや膜厚分布補正治工具を用いなくても、多層膜反射面上の任意の部分へ多層膜を形成することが出来る。従って、部分的に付加層数が異なる第２の多層膜を形成することが可能となる。
【００５１】また、第２の多層膜を付加する他の方法として、所望の膜厚分布を形成できる成膜装置を利用しても良い。この成膜装置は、中心対称以外の膜厚分布を得るため、多層膜反射面と多層膜材料源との間に任意の形状の膜厚補正部材を設け、この膜厚補正部材又は基板を任意の速度で回転又は移動させることによって、所望の膜厚分布が得られるものである。これは、特開平１０−２６６９８、特開平１０−３０１７０の明細書に記載されている。この成膜装置を用いれば、多層膜反射面上の任意の部分に多層膜を形成できるので、部分的に付加層数が異なる第２の多層膜を形成することが出来る。
【００５２】また、前記実施の形態による非接触のマスク５，６を用いて多層膜２の表面の所定領域上に多層膜を付加する方法に加えて、多層膜付加の加工量をin-situで検出する機構を用いることも可能である。この機構を用いれば、第２の多層膜を積層しながら、その積層量をモニターできるので、最適な補正量となった時点ですみやかに積層を終了させることができる。
【００５３】図３（ａ）は、前記実施の形態による第２の多層膜を付加する方法を用いて製造した多層膜反射鏡を示す断面図である。すなわち、基板１上に屈折率の異なる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２を形成する。次いで、この多層膜２の表面の所定領域上に多層膜一層対ｘを形成し、この多層膜一層対ｘの表面の所定領域上に多層膜二層対ｙを形成する。このようにして一層対ｘ及び二層対ｙからなる多層膜付加部７を形成している。
【００５４】これに対して、図３（ｂ）は、第２の多層膜を付加する他の方法を用いて製造した多層膜反射鏡を示す断面図である。なお、図３（ｂ）に示す製造された多層膜反射鏡は、図３（ａ）に示す多層膜反射鏡と同一形状を有している。
【００５５】この多層膜反射鏡の製造方法は、多層膜を表面から一層対ずつ除去する方法も併用して、目標の波面となるよう一部分には多層膜を積層し、別の一部分は多層膜を除去したものである。それぞれの工程で加工量が少なくなる場合に、この方法を用いることが好ましい。
【００５６】すなわち、図３（ｂ）に示すように、基板１と、この基板１上に屈折率の異なる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２と、から構成された多層膜反射鏡を準備する。次いで、この多層膜反射鏡を投影光学系として組み立てて調整がなされ、露光波長である波長１３ｎｍを用いた干渉計において光学系全体として波面収差が測定される。この波面収差を改善するために、この多層膜反射鏡における反射波面をどのように修正すればよいかが計算され、その修正波面を得るために多層膜を鏡上のどの位置でどれだけ除去及び付加すればよいかの計算がなされる。
【００５７】次いで、この計算から、この多層膜反射鏡の多層膜の一部を除去及び付加する補正加工を行う。つまり、まず、多層膜２の最上層に例えばイオンビームを照射することにより、該最上層の一層対ｘの所定部分を除去して除去部を形成した後、この一層対ｘの表面の所定領域上に多層膜二層対ｙを成膜する。この際の成膜方法としては、前述したものと同様の方法を用いる。例えば、多層膜と非接触のマスクを用いて、このマスクをマスクとして多層膜一層対ｘの表面に二層対ｙを成膜する。このようにして一層対ｘ及び二層対ｙからなる多層膜補正部を形成している。
【００５８】なお、多層膜一層対ｘの所定部分を除去する際、及び、多層膜二層対ｙを成膜する際、in-situで補正量をモニタしながら行うことが好ましい。これにより、最適な補正量となった時点で速やかに補正加工を終了させることが出来る。加工量のモニタパラメータとしては、多層膜の積層厚さ、除去膜厚又は反射波面を検出した波面の変化量などが挙げられる。
【００５９】図４は、本発明に係る実施の形態により波面補正を行った多層膜反射鏡を備えたＸ線露光装置の一例を示す構成図である。
【００６０】Ｘ線露光装置は、主に軟Ｘ線光源Ｓ、コンデンサＣ、照明光学系、マスクＭのステージ（図示せず）、投影光学系、ウエハＷのステージ（図示せず）などにより構成されている。軟Ｘ線光源Ｓには、プラズマ励起用のレーザーＬからなるレーザープラズマ光源の他に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（ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３およびＩＲ４等）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ー、反射面が多層膜により形成される多層膜ミラー、および所定の波長の軟Ｘ線のみを透過させるフィルター等により構成されている。この照明光学系によってマスクＭ上を所望の波長の軟Ｘ線で照明する。
【００６１】軟Ｘ線の波長域では透明な物質は存在しないので、マスクＭ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。投影結像光学系は複数の多層膜ミラー（ＰＲ１、ＰＲ２、ＰＲ３およびＰＲ４）等により構成されている。マスクＭ上に形成された回路パターンは、投影結像光学系によりレジストが塗布されたウエハＷ上に結像して該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、１×１０-5Ｔｏｒｒ以下）に維持されている。
【００６２】前記照明光学系、前記マスクＭ及び前記投影光学系のうちの少なくとも一つに実施の形態の多層膜反射鏡を有する。
【００６３】尚、本発明は前記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、前記実施の形態では、EUVリソグラフィーで使われる波長１３．４ｎｍのＭｏ／Ｓｉ多層膜について説明しているが、本発明はそれに限定されるものではなく、他の波長域、他の多層膜材料に対しても本発明を適用することが可能である。また、下層の第１の多層膜と上層の第２の多層膜を構成する材料は必ずしも同じである必要はない。
【００６４】また、前記実施の形態では、露光装置の軟Ｘ線光学系に前記多層膜反射鏡を適用しているが、軟Ｘ線光学系は露光装置に限定されるものではなく、他の軟Ｘ線光学系に多層膜反射鏡を適用することも可能である。
【００６５】（実施例１）以下、本発明に係る実施例１について説明する。実施例１は、本発明をＥＵＶ露光装置の投影光学系に適用した例である。この投影光学系は、６枚の非球面ミラーから構成されており、開口数（ＮＡ）が０．２５、倍率が１／４でリングフィールド状の露光領域を有している。
【００６６】まず、従来の研磨加工技術により各非球面ミラーを製作した。各ミラーの形状精度は、０．５ｎｍＲＭＳであった。これらを組み立てて得られる波面収差は２．４ｎｍＲＭＳである。波長１３．４ｎｍで使用するためには、波面収差は１ｎｍＲＭＳ程度以下に抑える必要があるので、このままではミラーの形状精度が不足である。
【００６７】次に、各非球面ミラーの反射面にＭｏ／Ｓｉ多層膜を形成した。まず、周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜を４０層積層した。ここでΓは多層膜の周期長に対するＭｏ層の厚さの比である。多層膜はイオンビームスパッタリングにより成膜した。
【００６８】次いで、この多層膜の上に部分的に多層膜を成膜して反射波面の補正を行った。周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜を一層対付加すると、光路長が０．２ｎｍ変化する。多層膜を付加する範囲および付加層数は各々のミラーの波面測定結果から、光学設計ソフトウエアを用いて算出した。付加する多層膜の範囲を制限するマスク（即ち、多層膜を付加する領域が開口されたマスク）を０．２ｎｍのステンレス板をエッチングして作成した。このマスクを用いてイオンビームスパッタリング装置で周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜を付加し、各ミラーの補正を行ったところ、形状精度を０．１５ｎｍＲＭＳに低減することが出来た。
【００６９】これらの補正したミラーを鏡筒機構内に組み込んで波面収差が最小になるよう調整を行ったところ、波面収差を０．８ｎｍＲＭＳにすることが出来た。これは回折限界の結像性能を得るために充分な値である。
【００７０】前記実施例１によれば、多層膜の表面を加工して反射波面形状を補正する方法において、その補正を成膜によって行っているため、従来技術のような多層膜へのダメージを与えることを防止できる。従って、光学系の波面収差を低減してかつ反射率を維持できるので、結像特性を向上させることが出来る。
【００７１】（実施例２）以下、本発明に係る実施例２について説明する。実施例２は、本発明をＥＵＶ露光装置の投影光学系に適用した例であり、実施例１と同一部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７２】各非球面ミラーの反射面に形成するＭｏ／Ｓｉ多層膜は、マスク移動機構付きのイオンビームスパッタリングにより成膜した。
【００７３】光学設計ソフトウエアを用いて算出した結果に基づき移動マスクの移動量を決定し、マスク移動機構付きのイオンビームスパッタリング装置で周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜を付加し、各ミラーの補正を行ったところ、形状精度を０．１５ｎｍＲＭＳに低減することが出来た。
【００７４】前記実施例２においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００７５】（実施例３）以下、本発明に係る実施例３について説明する。実施例３は、本発明をＥＵＶ露光装置の投影光学系に適用した例であり、実施例１と同一部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７６】光学設計ソフトウエアを用いて算出した結果に基づき、光ＣＶＤ装置で周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜を付加し、各ミラーの補正を行ったところ、形状精度を０．１５ｎｍＲＭＳに低減することが出来た。
【００７７】前記実施例３においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００７８】（実施例４）以下、本発明に係る実施例４について説明する。実施例４は、本発明をＥＵＶ露光装置の投影光学系に適用した例であり、実施例１と同一部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７９】光学設計ソフトウエアを用いて算出した結果に基づき、付加する多層膜の範囲を制限するように、多層膜上にレジストパタンをＥＢ描画法で製作した。このレジストパタンを用いてイオンビームスパッタリング装置で周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜を付加した。付加する層数が多い部分はいったんレジストパタンを剥離し、再度層数が多い部分のみがスペース部となるようにレジストパタンを作製して必要層数の多層膜を成膜した。このように各ミラーの補正を行ったところ、形状精度を０．１５ｎｍＲＭＳに低減することが出来た。
【００８０】前記実施例４においても実施例１と同様の効果を得ることができる。
【００８１】（実施例５）以下、本発明に係る実施例５について説明する。実施例５は、本発明をＥＵＶ露光装置の投影光学系に適用した例であり、実施例１と同一部分の説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８２】多層膜の上に部分的に多層膜を成膜して反射波面の補正を行う際、周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜を一層対付加または削除すると、光路長が０．２ｎｍ変化する。多層膜を付加する範囲および削除する範囲とそれぞれの層数は各々のミラーの波面測定結果から、光学設計ソフトウエアを用いて算出した。付加する多層膜の範囲および削除する多層膜の範囲を制限するマスク（即ち、多層膜を付加する領域または削除する領域が開口されたマスク）を０．２ｎｍのステンレス板をエッチングして作成した。このマスクを用いてアシストイオン源付きのイオンビームスパッタリングに干渉計が付随した装置で、周期長６．８ｎｍ、Γ１／３の多層膜の付加と削除を行った。
【００８３】この装置はスパッタリング部と干渉計部に分かれており、基板が成膜、除去、測定の各工程によって基板の位置や角度等を変えられる駆動機構が備わっている。多層膜の付加はイオンビームスパッタリングで行い、多層膜の削除はアシストイオン源によりＩＢＭで行った。この装置では、多層膜の付加及び多層膜の削除の際には、１層ずつ加工を終了する毎に干渉計測定位置に基板を移動させ、波面の形状を観察することが出来る。各ミラーの補正を行ったところ、形状精度を０．１５ｎｍＲＭＳに低減することが出来た。
【００８４】前記実施例５によれば、多層膜の表面を加工して反射波面形状を補正する方法において、その補正を成膜及び剥離によって行っているため、従来技術のような多層膜へのダメージを与えることを少なくできる。従って、光学系の波面収差を低減してかつ反射率を維持できるので、結像特性を向上させることが出来る。
【００８５】また、実施例１〜５で製作した投影光学系をそれぞれＥＵＶ露光装置に組み込んで露光テストを行ったところ、どの投影光学系でも３０ｎｍＬ＆Ｓ（ラインアンドスペース）の微細なパターンまで解像することが出来た。
【００８６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第１多層膜上の所望の範囲内に、周期長が第１多層膜とほぼ等しい第２多層膜を付加している。したがって、多層膜にダメージを与えることなく多層膜の層数を制御して多層膜の面形状を補正した多層膜反射鏡及びその製造方法、多層膜反射鏡を備えた軟Ｘ線露光装置及び軟Ｘ線光学系を提供することができる。
【出願人】 【識別番号】０００００４１１２
【氏名又は名称】株式会社ニコン
【出願日】 平成１３年９月５日（２００１．９．５）
【代理人】 【識別番号】１００１００４１３
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 温 （外１名）
【公開番号】 特開２００３−７５５９１（Ｐ２００３−７５５９１Ａ）
【公開日】 平成１５年３月１２日（２００３．３．１２）
【出願番号】 特願２００１−２６８３２２（Ｐ２００１−２６８３２２）