JP2014123747A - 反射光学素子とその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】作動波長域を軟X線領域又は極紫外線領域とする、特にEUVリソグラフィにおいての使用のための応力軽減型反射光学素子を製造する方法を提供する。
【解決手段】基材2と作動波長域においての高反射率のために最適化された多層系4との間に応力軽減型多層系6を40eV以上の、好適には90eV以上の、エネルギーを有する層形成粒子によって蒸着する。得られる反射光学素子はその低い界面粗さ、応力軽減型多層系における周期数の少なさ及び応力軽減型多層系におけるΓ値の高さを有する。
【選択図】図2b

Description

本発明は、特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫
外線領域を作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長域
における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて
基材に応力を及ぼす多層系を前記基材上に有し、前記多層系と前記基材との間には材料の
層が配置され、前記材料の層の厚みは前記多層系の応力を補償するような寸法とされる、
反射光学素子の製造方法に関する。また、本発明は、特にEUVリソグラフィ装置におい
て使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子であっ
て、前記反射光学素子は前記作動波長域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類
の交互に繰り返される材料で構成されて基材に層間応力を及ぼす第1の多層系を前記基材
上に有し、前記作動波長域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り
返される材料で構成されて前記基材に前記第1の多層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力
を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層系と前記基材との間に配置される、反射光学素子
の製造方法にも関する。
また、本発明は、上述の方法によって製造された反射光学素子にも関する。また、本発
明は、当該反射光学素子を少なくとも1つ備える投影システム、照明システム及びEUV
リソグラフィ装置にも関する。
EUVリソグラフィ装置においては、極紫外線領域又は軟X線領域(例えば、およそ5
nmから20nmの間の波長域)のための反射光学素子、例えばフォトマスクや多層ミラ
ー等が、半導体素子のリソグラフィによる製造に使用される。一般に、EUVリソグラフ
ィ装置は、複数の反射光学素子を有するため、十分に高い全体的反射率を確保するために
は、多層ミラーは可能な限り高い反射率を有していることが必要である。EUVリソグラ
フィ装置においては、複数の反射光学素子が次々に連続して配置されるため、個々の反射
光学素子の微小な反射率の低下であっても、EUVリソグラフィ装置の全体的反射率には
比較的強い影響が及ぶ。
EUV波長領域及び軟X線波長領域のための反射光学素子は、一般的に多層系を有する
。当該多層系とは、作動波長域における屈折率の実部がより高い材料(スペーサとも呼ば
れる)と作動波長域における屈折率の実部がより低い材料(アブゾーバとも呼ばれる)と
が交互に積層されたものであり、アブゾーバとスペーサとの一組がスタック或いは周期(
ピリオド)たるものを形成する。これは、ある意味で、アブゾーバ層がブラッグ反射の生
じるネットワーク平面に対応する結晶を疑似的に再現するものといえる。個々の層の厚み
及び反復されるスタックの厚みは多層系の全部にわたって一定であることができ、或いは
、達成されるべきことが意図される反射特性によっては可変とされることもできる。
多層系においては、早ければコーティングプロセス中から、下層の基材に作用して当該
反射光学素子における光学結像性を臨界的に阻害する程までに大きく基材を変形させる応
力が蓄積されることがある。応力の種類は、例えばスペーサ及びアブゾーバに用いられる
材料やスタック又は周期における厚みの比率等に依存する。この厚みの比率とは、ピリオ
ド全体の厚みに対するアブゾーバ層の厚みを表すΓとして定義される。図5において、モ
リブデンをアブゾーバ材料とし、珪素をスペーサ材料とした場合の、Γの関数としての応
力の基本的な態様が概略的に示されている。およそ12nmから14nmの範囲での作動
波長域においては、およそ0.4付近のΓ値を持つモリブデン・珪素の多層系を有する反
射光学素子を使用することにより最高の反射率を達成することができる。この場合、圧縮
応力が予想される。より高いΓ値においては、引張応力が予想される。多層系内の応力と
Γ値との具体的な関係、すなわち勾配及びx軸切片、はこの場合コーティングプロセス及
びそれぞれのコーティングパラメータの選択に依存する。
応力とΓ値との関係は、応力軽減型の反射光学素子の製造に活用することができる。こ
の目的のために、基材と、作動波長域において高い反射率を有するように最適化された多
層系との間に、前記高反射率多層系の応力を可能な限り補償する又は前記反射光学素子内
の総応力を最小化する目的において選定された適切なΓ値において最適化されたさらなる
多層系が配置される。しかし、軟X線領域及び極紫外域のための反射光学素子の製造に好
適なコーティングプロセス、すなわちマグネトロンスパッタリング、イオンビームアシス
トスパッタリング及び電子ビーム蒸着は、従来的なコーティングパラメータを用いる場合
には、或る厚みになってから対象となる層に関して、特にアブゾーバ層に関して、結晶化
を生じさせてしまうことに留意すべきである。例えば、モリブデンの場合、およそ2nm
の厚みで既に結晶化が開始される。層の厚みの増加と共に結晶子サイズも増加し、これに
より微小粗さが増加し、その結果として界面粗さも増加する。応力軽減のために必要な高
いΓ値においては、全体における応力軽減型多層系の界面粗さの相当な増加を総じて招く
、粗化作用を見出すことができる。この粗さは上層の高反射率多層系にも伝わるため、当
該反射光学素子の反射率及び結像性が共に劣化する。この劣化は、応力軽減型多層系の粗
化を回避可能な程度に小さいΓ値として、その代わりに応力軽減型多層系に十分に応力を
補償するためにより多くの周期数を与えることによって、通常回避される。しかし、この
手法にはコーティングプロセスの所要時間が増加するという不利益が伴うため、正しくな
いコーティング処理によって生じる失敗の危険性がより大きなものとなる。
応力の軽減及び高反射率の両方が達成される、軟X線領域及び極紫外線領域を作動波長
域とする反射光学素子及びその製造方法を提供することが本発明の目的の1つである。
本発明の第1の側面から上述の目的は、特にEUVリソグラフィ装置において使用する
ための、軟X線領域及び極紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子であって、前記反
射光学素子は前記作動波長域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰
り返される材料で構成されて基材に応力を及ぼす多層系を基材上に有し、前記多層系と前
記基材との間には材料の層があり、前記材料の層の厚みは前記多層系の応力を補償するよ
うな寸法とされ、応力を補償する前記材料の層の蒸着は少なくとも40eVのエネルギー
を有する層形成粒子によって行われる、反射光学素子の製造方法によって実現される。
この目的は、特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極
紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長
域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成され
て基材に層間応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈
折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に
前記第1の多層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多
層系と前記基材との間に配置され、前記第2の多層系の蒸着は少なくとも40eVのエネ
ルギーを有する層形成粒子によって行われる、反射光学素子の製造方法によっても実現さ
れる。
特に好適には、第2の多層系においては、作動波長域における屈折率の実部がより低い
材料の層が、少なくとも40eVのエネルギーを有する層形成粒子の支援によって蒸着さ
れる。さらなる好適な実施形態においては、第2の多層系の全部の層が少なくとも40e
Vのエネルギーを有する層形成粒子の支援によって蒸着される。
さらに、この目的は、特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領
域及び極紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記
作動波長域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で
構成されて基材に層間応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域に
おける屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前
記基材に前記第1の多層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記
第1の多層系と前記基材との間に配置され、前記第1の多層系と前記第2の多層系との間
にインターレイヤが蒸着されており、前記インターレイヤの蒸着又は平滑化は少なくとも
40eVのエネルギーを有する粒子によって行われる、反射光学素子の製造方法によって
も実現される。
高エネルギー粒子を手段として用いるコーティングを用いることによって、比較的に厚
い層の厚みであっても、結晶化を予防できることが発見された。したがって、同じ厚みで
あれば、より低い界面粗さの層を形成することができる。特に、応力軽減型多層系の場合
においては、この結果としてより高いΓ値を選択することができるようになり、上層の反
射性多層系の応力を十分に補償するのに、反射率及び結像性の劣化を甘受することなくし
て、著しく低い周期の数で足りるようになる。場合によっては、高エネルギー層形成粒子
によって1層の応力補償層を形成するだけで十分である場合もある。結果として、コーテ
ィングプロセスを短縮することができ、欠陥のあるコーティングに起因する失敗率を減少
させることができる。
40eVのエネルギーを有する層形成粒子の支援によって蒸着されるインターレイヤ又
はイオンビームの支援により平滑化されるインターレイヤによって、低い応力と高い反射
率を兼ね備える反射光学素子を提供するために、既存のコーティングプロセスを少ない支
出で転用することが可能とされる。この場合においては、インターレイヤは、高エネルギ
ー層形成粒子によって蒸着され、後にイオンビームによって研磨されることができる。平
滑な又は平滑化されたインターレイヤは、下層の応力軽減型多層系の不均一性を補償する
機能を有し、これによって界面粗さを減少させる。
本発明のさらなる側面からは、この目的は、上述の方法の1つによって製造された反射
光学素子によって達成することができる。特に、この目的は、応力補償層又は第2の多層
系の作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層、すなわちアブゾーバ層が非晶
質であることによって達成される。好適には、応力補償層、インターレイヤ又は第2の多
層系の作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層の界面粗さが0.2nm未満
であり、より好適には0.15nm未満である。ここにおいて、そして以降においても、
界面粗さとは、所謂rms(二乗平均平方根)での粗さであって、界面の理想的な平面に
対応する中心線からの各界面点の偏差の二乗の平均である。この場合において、界面粗さ
は、空間における水平方向の波長の範囲に関するものであり、ここにおいて、そして以降
においても、0.01μm×0.01μmから1000μm×1000μmの範囲内の面
積に対応する。
さらに同目的は、特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及
び極紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動
波長域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成
されて基材に層間応力を及ぼす多層系を前記基材上に有し、前記多層系と前記基材との間
には作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の非晶質層があり、前記非晶質層の
厚みは前記多層系の応力を補償するような寸法とされ、前記非晶質層の界面粗さが0.2
0nm未満とされる、反射光学素子によっても達成される。
この目的は、特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極
紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長
域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成され
て基材に層間応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈
折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に
前記第1の多層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多
層系と前記基材との間に配置され、前記第1の多層系と前記第2の多層系との間にインタ
ーレイヤが蒸着されており、前記インターレイヤは0.20nm未満の界面粗さを持つ、
反射光学素子によっても達成することができる。
さらにこの目的は、特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域
及び極紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作
動波長域における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構
成されて基材に層間応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域にお
ける屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記
基材に前記第1の多層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第
1の多層系と前記基材との間に配置され、前記第2の多層系の前記作動波長域における屈
折率の実部がより低い材料の層が非晶質であるもの、或いはこのような反射光学素子にお
いて、前記第2の多層系の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層の界
面粗さが0.20nm未満であるもの、或いはこのような反射光学素子において、前記第
2の多層系の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層と前記作動波長域
における屈折率の実部がより低い材料の層及び前記作動波長域における屈折率の実部がよ
り高い材料の層を備える周期との厚みの比率が0.75より大なる値であるもの、或いは
このような反射光学素子において、前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料
の層及び前記作動波長域における屈折率の実部がより高い材料の層を備える前記第2の多
層系の周期の数が多くとも前記第1の多層系の周期の数の半分である反射光学素子、のそ
れぞれによって達成することができる。
本発明の最後の側面においては、上述の目的は、少なくとも1つの上述した反射光学素
子を備えた特にEUVリソグラフィ装置のための投影系、少なくとも1つの上述した反射
光学素子を備えた特にEUVリソグラフィ装置のための照明系、少なくとも1つの上述し
た反射光学素子を備えた特にEUVリソグラフィ装置のためのビーム整形系又は少なくと
も1つの上述した反射光学素子を備えたEUVリソグラフィ装置によって達成することが
できる。
好適な構成は、従属請求項において見出される。
本発明は好適な例示的実施形態に即して詳説されるのであり、このために以下の図面の
簡単な説明がある。
EUVリソグラフィ装置たる実施形態の概略図である。 図2aは、種々の反射光学素子の実施形態の構成を示す概略図である。 図2bは、種々の反射光学素子の実施形態の構成を示す概略図である。 図2cは、種々の反射光学素子の実施形態の構成を示す概略図である。 図2dは、種々の反射光学素子の実施形態の構成を示す概略図である。 反射光学素子を製造する方法の種々の実施形態に関する流れ図である。 反射光学素子を製造する方法の種々の実施形態に関する流れ図である。 反射光学素子を製造する方法の種々の実施形態に関する流れ図である。 反射光学素子を製造する方法の種々の実施形態に関する流れ図である。 二つのレーザーを用いてパルスレーザーコーティングを行う際のコーティングジオメトリの概略図である。 多層系における層厚比率Γと多層系内の応力の関係を示す概略図である。
図1は、EUVリソグラフィ装置100の概略を示す。必須な構成部品は、ビーム整形
系110、照明系120、フォトマスク130及び投影系140である。
例示としては、放射源111としてプラズマ源又はシンクロトンが機能することができ
る。5nmから12nmの波長域においては、X線レーザー(X−FEL)も適切である
。発生した放射はまずコレクタミラー112によって集光される。加えて、入射角度を変
化させることによってモノクロメータ113を用いて所望の波長が取り出される。上述の
波長域においては、ミラー112及び113は、作動波長域の放射の反射を達成するため
に、通常、反射光学素子として具現化され、作動波長域における屈折率の実部が異なる少
なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成された多層系を有する。コレクタミラー
は、集光効果又はコリメーティング効果を得るために、多くの場合貝殻状の形状を与えら
れている。本発明においては、後述するように、コレクタミラー112及びモノクロメー
タ13の両方が応力軽減型反射光学素子として構成されることができる。選択した放射源
の種類及びコレクタミラーの構成の如何によっては、モノクロメータも省略できる。
そして、ビーム整形系110によって波長域及び空間分布が調整された作動光は、照明
系120に導入される。図1に示された例においては、照明系120は、本願における応
力軽減型反射光学素子として構成された2つのミラー121、122を有する。ミラー1
21、122は、ビームを、ウェーハ150に結像されるべき構造が表されているフォト
マスク130へ導く。同様にフォトマスク130は、極紫外線領域及び軟X線領域のため
の反射光学素子であり、かかる素子は製造プロセスに応じて交換される。投影系140に
よって、フォトマスク130から反射されたビームがウェーハ150に投影され、これに
よってフォトマスクの構造がウェーハに転写される。図示された例においては、同様に投
影系140は、本願における応力軽減型反射光学素子として構成された2つのミラー14
1、142を有する。投影系140及び照明系120は共に1つのみの又は3つ、4つ、
5つ若しくはそれ以上の数のミラーを有することができることに留意されたい。
図1に示された例においては、後述のように、すべてのミラー121、122、141
、142が応力軽減型反射光学素子として構成されている。任意に、フォトマスク130
は、このような応力軽減型反射光学素子とされることもできる。反射光学素子のうち1つ
又は一部の反射光学素子が応力軽減型反射光学素子として具現化することもできることに
留意されたい。好適には照明系120にて、より好適には投影系140にて、応力軽減型
反射光学素子が配置される。なぜならば、これらの部位においては、良い光学的特性が特
に重要であるからである。
図2a−dは、例示として、かつ概略的に、例えば投影部のミラー、照明系、フォトマ
スク、コレクタミラー又はモノクロメータとしての、異なる構成の、極紫外線領域又は軟
X線領域のための、特にEUVリソグラフィ装置において用いるための、応力軽減型反射
光学素子1を示す。ここにて図示されている例のすべてに関しては、反射光学素子1は、
多層系4及び基材2を有する。
多層系4は、実質的には、幾度にも反復されるスタック又は周期40を備える。周期4
0の幾度もの反復によって、特定の作動周波数における十分に高い反射率をもたらす、周
期にとっての本質的な層41、42は、屈折率の実部がより低い材料で構成されるいわゆ
るアブゾーバ層41及び屈折率の実部がより高い材料で構成されるいわゆるスペーサ層4
2である。この構成は、ある意味で結晶を疑似的に再現するものであり、アブゾーバ層4
1は、それぞれのスペーサ層42によって決定される距離においてお互いに隔てられた、
入射した極紫外線領域の又は軟X線領域の放射が反射を起こす、結晶中のネットワーク平
面に対応する。各々のアブゾーバ層41で反射される特定の作動波長における放射が建設
的に合成されて反射光学素子において高い反射率が達成されるように、層の厚みは選択さ
れる。個別の層41、42及び反復されるスタック20の厚みは、多層系の全部にわたっ
て一定であることも、所望の反射プロファイルに応じて変化するものとされることもでき
ることに留意されたい。特に、特定の波長に関して多層系を最適化することもでき、この
場合、最大反射率又は反射される帯域は、最適化されていない多層系におけるそれよりも
大きいものとなる。放射がこの波長を有する場合は、対応する反射光学素子1が用いられ
るのであり、すなわちEUVリソグラフィが行われる波長のために反射光学素子1が最適
化されているのであり、これが作動波長と呼ばれる。
さらに、汚染などの外因性の影響からの保護のために多層系4に保護層3が追加的に設
けられており、これは、複数の異なる材質から製作することができる。さらに、(ここに
は図示されていないが)インターレイヤを設けることもでき、これは、アブゾーバ層とス
ペーサ層との間の拡散バリアとして、多層系4の熱力学的及び熱的安定性を増加させるこ
とができる。
多層系4のアブゾーバの材料はモリブデンであり、スペーサの材料は珪素である場合に
は、12.5nmから14nmの作動波長域において最大の反射率を有する多層系を得る
には、周期がおよそ6.7nmから7.5nmでありΓ値が3.5から4.5の場合にお
いては、例えば、40から50の周期が好適には用いられるのである。
図2aに示された例においては、多層系4内の応力であって基材5に作用することによ
って基材5を変形させる応力を補償するように、層5が配置されている。前記層5は、4
0eV以上のエネルギー、好適には90eV以上のエネルギー、を有する層形成粒子によ
って蒸着される。この方法により達成されるのは、応力補償のために比較的に厚い厚みが
必要な場合であっても、この層の結晶化が抑制され、層5は実質的に非晶質なものとなる
。この層に関しては、0.2nm以下、望ましくは0.15nm以下の、界面粗さを達成
することが可能である。望ましくは、多層系4のアブゾーバ材料がこの層の材料として用
いられる。結果として、Γ値が1となることが達成され、これにより層の単位厚さあたり
の応力補償が良いものとなる。
モリブデンと珪素を有する多層系4の場合においては、応力軽減層5は、特に好適には
モリブデンで構成される。
特に低い応力をもって蒸着される多層系4の場合においては、応力補償は単一の応力軽
減層5によって十分に達成されることができる。これは特に、モリブデン−珪素の多層系
が電子ビーム蒸着法によって蒸着された場合に妥当する。インターレイヤを伴わない場合
の−130MPaから−180MPaの典型的な圧縮応力及びインターレイヤを伴う場合
の−220MPaから−300MPaの典型的な圧縮応力を補償するためには、層5の厚
みとしては100nmから250nmの厚みで十分である。例として、およそ−180M
Paの圧縮応力は、層5におよそ150nmの厚みを与えることによって補償することが
できる。層5は、好適には、パルスレーザーコーティング法(パルスレーザーデポジショ
ン法とも呼ばれる、以下PLD法という)によって蒸着され、当該方法によると層形成粒
子の大部分がおよそ100eVのものとなり、これについては以下において詳述される。
図2bにおいて図示された例では、反射光学素子1内において高反射性多層系4と基材
2との間に応力軽減のための多層系6が配置されている。多層系6は多層系4がそうであ
るように、アブゾーバ材料を有する層61とスペーサ材料を有する層62とで構成される
周期60の反復により形成されている。コーティングプロセスの全体を簡略化するために
、好適には、高反射率多層系4と同じ材料が応力軽減型多層系6に用いられる。
多層系6のアブゾーバ層61は、非晶質なものである。多層系6は高いΓ値を有し、好
適には0.75より大きく、特に好適には0.8より大きい。結果として、多層系4の高
度の応力についても、良い応力補償が可能となる。特に、アブゾーバ層は3nm以上の厚
みとされることができる。界面粗さは0.20nm以下となり、好適には0.15nm以
下となる。したがって、多層系4の反射率及び/又は結像の特性は、反射光学素子がEU
Vリソグラフィにおいて使用できない程までもの悪影響を受けることはない。多層系6内
に設けられる周期60の数は、従来の応力軽減型反射光学素子のそれより大幅に少なくな
る。従来においては、応力軽減型多層系が高反射率多層系の応力を補償するためには、前
記高反射率多層系と同程度の数の周期が必要であったが、本明細書中において説明される
応力軽減型反射光学素子は、前記高反射率多層系に比べて大幅に少ない数の周期を有する
。これらの応力軽減型多層系は、多くとも前記高反射率多層系の半分の数の周期を有する
例として、図2bに示されたEUVリソグラフィのための応力軽減型反射光学素子1を
、まず基材2にΓ値0.8の9.0nm厚の周期60を17周期PLD法で設けることに
よって、モリブデンと珪素とで製造することができる。この場合においては、平均運動エ
ネルギーがおよそ100eVのイオンがプラズマ中で生成されるように、レーザーのパラ
メータを設定される。この結果、界面粗さが0.15nmもの低さであるモリブデンで構
成される7.2nm厚の非晶質のアブゾーバ層61が得られる。任意に、各層61及び6
2は、層が蒸着された後に、各々追加的にイオンビームで研磨されることができる。イオ
ンビームを用いる後処理は、各層が高密度化され、反射光学素子が使用されて軟X線又は
極紫外線により相当な熱的負荷にさらされることによる、反射光学素子の光学特性に影響
を与える可能性がある多層系6の圧縮が生じないというさらなる利点を有する。一旦応力
軽減型多層系6の周期60が17周期蒸着されると、コーティングプロセスは、アブゾー
バ層41としてのモリブデン及びスペーサ層42としてのシリコンで構成される周期40
を50周期分、従来的な態様の電子ビーム蒸着によって蒸着することによって継続される
。この場合においては、周期40は7.0nmの厚さとされ、Γ値は0.4とされる。別
々のチェンバで行われるPLD法及び電子ビーム蒸着によりコーティングプロセスが行わ
れるのであれば、反射光学素子1は好適にはロックを経由して他方のチェンバに運ばれる
。この手段により、チェンバ変更の際の反射光学素子1への汚染又は損傷を回避すること
ができ、チェンバ変更に費やす時間を特に短く保つことができる。この例において説明さ
れる反射光学素子1は、両方の多層系4及び6にわたって合計およそ3.6MPaの応力
を有する。これは、高反射率多層系4が有する−180MPaもの応力と比較されるべき
ものである。ここにて説明される反射光学素子1の応力は高反射率多層系4と比較すると
、無視できる程に小さい。
周期60の数が小さいことにより、例示的な反射光学素子1は、従来の反射光学素子に
比べてより短いコーティング時間で製造することができる。したがって、コーティングむ
らによる製造失敗率も減少する。層形成粒子の高いエネルギーによって応力補償多層系の
層が非晶質となることに起因して、高反射率多層系の反射率が悪影響を受けない程に界面
粗さが低いものとなる。
図2cに示される例は図2bに示される例とは、応力軽減型多層系6において、少なく
とも1つのアブゾーバ層61と少なくとも1つのスペーサ層62との間に、追加的なイン
ターレイヤ63が配置されているという点において異なる。ここにおいて示される例にお
いては、多層系6のすべてのアブゾーバ層61及びスペーサ層62の間にインターレイヤ
62が配置されている。さらなる実施形態においては、これのインターレイヤは、アブゾ
ーバ層からスペーサ層への界面だけに又はスペーサ層からアブゾーバ層への界面だけに配
置されることができる。インターレイヤは、反射光学素子1が作動状態に置かれて軟X線
又は極紫外線の照射を受けた際に生じる圧縮を制限する。これらインターレイヤは、拡散
バリアとして、層61及び62が過剰に相互混合されるのを防止することもできる。総じ
て、インターレイヤ63は、多層系6においての各層の実効厚みをより良く制御すること
を可能にする。インターレイヤ63は、専用のコーティング工程において設けられること
ができる。適切なイオン種を用いたイオンビームを用いることによって、アブゾーバ層又
はスペーサ層の後処理、例えば研磨プロセス、において同時にインターレイヤを導入する
こともできる。
図2dに示される例は図2bに示される例と異なり、図2b又は図2cを参照して説明
されたように、インターレイヤ7は、高反射率多層系4と応力補償多層系6との間に配置
されている。前記インターレイヤ7は、下層にある応力軽減型多層系6の界面粗さを補償
する機能を担い、好適には、0.20nmより小さい界面粗さを有し、特に好適には0.
15nmより小さい界面粗さを有する。この目的のために、このインターレイヤは、好適
には、非晶質のかつ平滑な層として、40eV以上のエネルギーを有する層形成粒子を用
いて設けられる。特に、この層はイオンビームを用いて、例えばさらに平滑化するために
、後処理することができる。結果として、40eV以下のエネルギーを有する層形成粒子
を用いて設けられたインターレイヤであっても平滑なインターレイヤを得ることができる
。インターレイヤ7の特に有利な点としては、イオンビームにより、例えば応力軽減型多
層系6によって形状が損なわれた基材に予め成形されていた形状を修復することができる
ように、反射光学素子1の光学的特性のために必要とされる形状をインターレイヤ7に組
み込むことができるという利点がある。好適には、コーティングプロセスを簡略化するた
めに、もう片方の層の材料がインターレイヤ7の材料として用いられる。特に、スペーサ
として珪素を用い、アブゾーバとしてモリブデンを用いる高反射率多層系4の場合におい
ては、好適にはインターレイヤ7には珪素が用いられる。好適には、インターレイヤ7は
3nmから20nmの間の厚みを有する。これにより、反射光学素子1には、インターレ
イヤ7によって過度に高い応力が導入されないことを確実にする。
従来的な応力軽減型反射光学素子においても、インターレイヤ7は、応力補償多層系の
界面粗さを補償するために特に有利であることがここで指摘されなければならない。した
がって、既存のコーティングプロセスに対しての僅かな修正によって、反射率及び光学的
結像特性において改善を得ることができる。
図3aから図3dと共に応力軽減型反射光学素子の製造に関する例が説明される。図3
aから図3dにおいては、製造方法に関する異なる幾つかの例示的実施形態に関する概略
的流れ図が示されている。
図3aに示された例においては、まず基材が提供され(ステップ301)、この上にP
LD法によって非晶質な層が蒸着される。PLD法を実行中においては、材料ターゲット
がパルス状のレーザーによって照射を受ける。この場合においては、レーザーのパルス中
にターゲットの表面の材料がプラズマとなる程加熱されてそれが真空中に膨張する程の強
度及び波長を有することが要請される。これにより生じた粒子の流れは、ターゲット材料
の遅い破片或いは液滴並びに高速なイオン及び原子を含む。イオンの平均運動エネルギー
がおよそ90eVから120eVの範囲となるようなエネルギー分布をイオンが持つよう
に、レーザーを各ターゲット材料に合わすことができる。これらのイオンは、基材に衝突
し、そこに非晶質層を蒸着させる(ステップ303)。例えばマグネトロンスパッタリン
グ、イオンアシストスパッタリング、電子ビームスパッタリング等のEUVリソグラフィ
用の反射光学素子の準備のための従来的な手段によって前ステップの層の上に多層系が設
けられるのであり、該多層系は軟X線領域又は極紫外線領域における所望の作動波長に関
しての高反射率に関して最適化されている。PLD法はコーティングの場面では知られた
技術ではあるものの、軟X線領域又は極紫外線領域を作動波長域とする反射光学素子の多
層系の製造においては、稀にしか用いられない。なぜならば、得られる多層系が上述のコ
ーティング方法と比較して低反射率となるからである。
図3bにおいて示された例では、PLD法によって基材上に応力軽減型多層系が設けら
れる(ステップ305)。図3aの例とは異なり、2つのレーザーが用いられる。この実
施形態のためのコーティングジオメトリは、概略的に図4において示されている。2つの
材料ターゲット202、204がパルスされたレーザー206、208の照射を受ける。
ターゲット材料の特定点における局所的な加熱により、プラズマが生じ、ターゲット材料
は真空中に膨張する。材料の液滴の分布は破線210、212によってそれぞれ示されて
いる。レーザー208、210は、それぞれのプラズマ火炎が、ターゲットの近くでは液
滴の分布に似たものであり、互いに交差し、1つのプラズマ火炎を形成するように配置さ
れる。この効果は、絞り214により増強される。液滴は、絞り214を通過後直線状に
進行し続ける。コートされるべき基材200は、プラズマ火炎のイオンのみによる被爆を
受け、結晶化領域や他の不均等性をもたらすことがある液滴の被爆は受けないように配置
される。応力軽減型多層系の非晶質な層の蒸着後は、従来的な態様で高反射率多層系の層
が蒸着されていく(313)。
図3cに示されている例によれば、与えられた基材上に応力軽減型多層系の非晶質な層
がマグネトロンスパッタリング又はイオンビームアシストスパッタリングによって蒸着さ
れる(ステップ301)のであり、低い界面粗さを有する非晶質の層が形成されるように
層形成粒子が少なくとも40eVの平均運動エネルギーを有するようにコーティングパラ
メータは設定される(ステップ307)。層形成粒子のエネルギーは、90eV以上であ
ってもよい。ここにおいて示されている例においては、層の蒸着後に、少なくとも一つの
層に関してさらなる研磨がイオンビームを用いて行われる(ステップ309)。好適には
、少なくとも最上部の層は後に研磨され、この上に続いて高反射率多層系が蒸着される(
ステップ311)。図3aの例におけるすべての層又は、非晶質の層がイオンビームによ
り後処理されることもできる。
図3dの例と図3bの例とは、応力軽減型多層系と高反射率多層系との間に非晶質の層
が、PLD法、マグネトロンスパッタリング、イオンビームアシストスパッタリングにお
いて、40eVより高い平均運動エネルギーを有する層形成粒子を用いて、蒸着されると
いう点で異なる(ステップ309)。さらなる変形例としては、インターレイヤをイオン
ビームを用いたさらなる平滑化又は整形によって後処理することができる。後にインター
レイヤが平滑化されるのであれば、40eVより低い層形成粒子を用いて物質を蒸着させ
ることもできる。1つの好適な変形例においては、インターレイヤの下の応力軽減型多層
系の層は従来的な態様で蒸着され、これらは結晶質であることができる。
また、個々の要求に最適に適応させられた応力軽減型反射光学素子を製造するために、
個別のそれぞれの方法は、当業者によって多様な態様で変更され、また他の方法と組み合
わされることができることも指摘されるべきである。
1 反射光学素子
2 基材
3 保護層
4 多層系
40 周期
41 アブゾーバ
42 スペーサ
5 非晶質層
6 多層系
7 インターレイヤ
60 周期
61 アブゾーバ
62 スペーサ
63 バリア層
100 極紫外リソグラフィ装置
110 ビーム整形系
111 放射源
112 コレクタミラー
113 モノクロメータ
120 照明系
121 ミラー
122 ミラー
130 フォトマスク
140 投影系
141 ミラー
142 ミラー
150 ウェーハ
200 基材
202 ターゲット
204 ターゲット
206 レーザービーム
208 レーザービーム
210 液滴分布
212 液滴分布
214 絞り
216 プラズマ火炎
301−311 方法のステップ

Claims (45)

  1. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子の製造方法であって、前記反射光学素子は前記作動波長域
    における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて
    基材に応力を及ぼす多層系を前記基材上に有し、前記多層系と前記基材との間には材料の
    層が配置され、前記材料の層の厚みは前記多層系の応力を補償するような寸法とされ、前
    記応力補償のための層の蒸着は少なくとも40eVのエネルギーを有する層形成粒子によ
    って行われることにより特徴付けられる、反射光学素子の製造方法。
  2. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子の製造方法であって、前記反射光学素子は前記作動波長域
    における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて
    基材に層間応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈折
    率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に前
    記第1の多層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層
    系と前記基材との間に配置され、前記第2の多層系の蒸着は少なくとも40eVのエネル
    ギーを有する層形成粒子によって行われることにより特徴付けられる、反射光学素子の製
    造方法。
  3. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子の製造方法であって、前記反射光学素子は前記作動波長域
    における屈折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて
    基材に層間応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈折
    率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に前
    記第1の多層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層
    系と前記基材との間に配置され、前記第1の多層系と前記第2の多層系との間にインター
    レイヤが蒸着されており、前記インターレイヤの蒸着又は平滑化は少なくとも40eVの
    エネルギーを有する粒子によって行われる、反射光学素子の製造方法。
  4. 少なくとも90eVのエネルギーを有する層形成粒子を用いることにより特徴付けられ
    る、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記第2の多層系又は前記応力補償のための層又は前記インターレイヤは、マグネトロ
    ンスパッタリング又はイオンビームアシストスパッタリングにより蒸着されることにより
    特徴付けられる、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
  6. 前記第2の多層系又は前記応力補償のための層又は前記インターレイヤは、パルスレー
    ザーコーティングにより蒸着されることにより特徴付けられる、請求項1から5のいずれ
    かに記載の方法。
  7. プラズマ火炎が互いに交差するように配置される二つのレーザーが用いられることによ
    り特徴付けられる、請求項6に記載の方法。
  8. 前記応力補償のための層又は前記インターレイヤ又は多層系の或る層は、それらの蒸着
    後にイオンビームによって後処理されることにより特徴付けられる、請求項1から7のい
    ずれかに記載の方法。
  9. 請求項1、4から8のいずれかに記載の方法によって製造された反射光学素子。
  10. 前記多層系(4)と前記基材(2)との間の前記層(5)は、非晶質であることにより
    特徴付けられる、請求項9に記載の反射光学素子。
  11. 前記多層系(4)と前記基材(2)との間の前記層(5)は、0.20nm未満の界面
    粗さを有することにより特徴付けられる、請求項9又は10に記載の反射光学素子。
  12. 前記層(5)は、非晶質モリブデンで構成されることにより特徴付けられる、請求項9
    から11のいずれかに記載の反射光学素子。
  13. 請求項3から8のいずれかに記載の方法によって製造された反射光学素子。
  14. 前記インターレイヤ(5)は、珪素で構成されることにより特徴付けられる、請求項1
    3に記載の反射光学素子。
  15. 前記インターレイヤ(5)は、3nmから20nmの間の厚みを有することにより特徴
    付けられる、請求項13又は14に記載の反射光学素子。
  16. 前記インターレイヤ(5)は、0.20nm未満の界面粗さを有することにより特徴付
    けられる、請求項13から15のいずれかに記載の反射光学素子。
  17. 請求項2、4から8のいずれかに記載の方法によって製造された反射光学素子。
  18. 前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(
    61)は、非晶質であることにより特徴付けられる、請求項17に記載の反射光学素子。
  19. 前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(
    61)は、非晶質モリブデンで構成されることにより特徴付けられる、請求項17又は1
    8に記載の反射光学素子。
  20. 前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(
    61)は、0.20nm未満の界面粗さを有することにより特徴付けられる、請求項17
    から19のいずれかに記載の反射光学素子。
  21. 前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(
    61)の、前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(61)及び屈折率
    の実部がより高い材料の層(62)を備える周期(60)に対する厚みの比率(Γ)は、
    0.75より大なる値であることにより特徴付けられる、請求項17から20のいずれか
    に記載の反射光学素子。
  22. 前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(
    61)の厚みは、3nmより大なることにより特徴付けられる、請求項17から21のい
    ずれかに記載の反射光学素子。
  23. 前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(61)及び前記作動波長域
    における屈折率の実部がより高い材料の層(62)を備える前記第2の多層系(6)の周
    期(60)の数が多くとも前記第1の多層系(4)の周期(40)の数の半分であること
    により特徴付けられる、請求項17から22のいずれかに記載の反射光学素子。
  24. 前記第2の多層系(6)内には、前記作動波長域における屈折率がより高い材料の層(
    62)と前記作動波長域における屈折率がより低い材料の層(61)との間の少なくとも
    1つの界面にて、インターレイヤ(63)が配置されていることにより特徴付けられる、
    請求項17から23のいずれかに記載の反射光学素子。
  25. 前記作動波長域における屈折率がより低い材料は、モリブデンで構成されること、及び
    、前記作動波長域における屈折率がより高い材料は、珪素で構成されることにより特徴付
    けられる、請求項9から24のいずれかに記載の反射光学素子。
  26. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長域における屈
    折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて基材に層間
    応力を及ぼす多層系を前記基材上に有し、前記多層系と前記基材との間には前記作動波長
    域における屈折率の実部がより低い材料の非晶質の層があり、前記層の厚みは前記多層系
    の応力を補償するような寸法とされ、前記層(5)の界面粗さが0.20nm未満とされ
    ることにより特徴付けられる、反射光学素子。
  27. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長域における屈
    折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて基材に層間
    応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈折率の実部が
    異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に前記第1の多
    層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層系と前記基
    材との間に配置され、前記第1の多層系(4)と前記第2の多層系(6)との間にインタ
    ーレイヤ(7)が配置されており、前記インターレイヤは0.20nm未満の界面粗さを
    持つことにより特徴付けられる、反射光学素子。
  28. 前記インターレイヤ(7)は、珪素で構成されることにより特徴付けられる、請求項2
    7に記載の反射光学素子。
  29. 前記インターレイヤ(7)は、3nmから20nmの間の厚みを有することにより特徴
    付けられる、請求項27又は28に記載の反射光学素子。
  30. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長域における屈
    折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて基材に層間
    応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈折率の実部が
    異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に前記第1の多
    層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層系と前記基
    材との間に配置され、前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部が
    より低い材料の層(61)が非晶質であることにより特徴付けられる、反射光学素子。
  31. 前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(
    61)は、非晶質モリブデンで構成されることにより特徴付けられる、請求項30に記載
    の反射光学素子。
  32. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長域における屈
    折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて基材に層間
    応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈折率の実部が
    異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に前記第1の多
    層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層系と前記基
    材との間に配置され、前記第2の多層系(6)の作動波長域における屈折率の実部がより
    低い材料の層(61)の界面粗さが0.20nm未満であることにより特徴付けられる、
    反射光学素子。
  33. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長域における屈
    折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて基材に層間
    応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈折率の実部が
    異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に前記第1の多
    層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層系と前記基
    材との間に配置され、前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部が
    より低い材料の層(61)の、前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層
    (61)及び屈折率の実部がより高い材料の層(62)を備える周期(60)に対する厚
    みの比率(Γ)が0.75より大なる値であることにより特徴付けられる、反射光学素子
  34. 前記第2の多層系(6)の前記作動波長域における屈折率の実部がより低い材料の層(
    61)の厚みは、3nmより大なることにより特徴付けられる、請求項33に記載の反射
    光学素子。
  35. 特にEUVリソグラフィ装置において使用するための、軟X線領域及び極紫外線領域を
    作動波長域とする反射光学素子であって、前記反射光学素子は前記作動波長域における屈
    折率の実部が異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて基材に層間
    応力を及ぼす第1の多層系を前記基材上に有し、前記作動波長域における屈折率の実部が
    異なる少なくとも二種類の交互に繰り返される材料で構成されて前記基材に前記第1の多
    層系が及ぼす応力と逆方向の層間応力を及ぼす第2の多層系が前記第1の多層系と前記基
    材との間に配置され、前記作動波長域における前記第2の多層系の屈折率の実部がより低
    い材料の層(61)及び屈折率の実部がより高い材料の層(62)を備える周期(60)
    の数が多くとも前記第1の多層系(4)の周期(40)の数の半分であることにより特徴
    付けられる、反射光学素子。
  36. 前記第1の多層系(4)と前記第2の多層系(6)との間にインターレイヤ(7)が配
    置されていることにより特徴付けられる、請求項30から35のいずれかに記載の反射光
    学素子。
  37. 前記インターレイヤ(7)は、非晶質であることにより特徴付けられる、請求項36に
    記載の反射光学素子。
  38. 前記インターレイヤ(7)は、0.20nm未満の界面粗さを有することにより特徴付
    けられる、請求項36又は37に記載の反射光学素子。
  39. 前記インターレイヤ(7)は、珪素で構成されることにより特徴付けられる、請求項3
    6から38のいずれかに記載の反射光学素子。
  40. 前記インターレイヤ(7)は、3nmから20nmの間の厚みを有することにより特徴
    付けられる、請求項36から39のいずれかに記載の反射光学素子。
  41. 前記第2の多層系(6)内には、前記作動波長域における屈折率がより高い材料の層(
    62)と前記作動波長域における屈折率がより低い材料の層(61)との間の少なくとも
    1つの界面にて、インターレイヤ(63)が配置されていることにより特徴付けられる、
    請求項27から37のいずれかに記載の反射光学素子。
  42. 前記作動波長域における屈折率がより低い材料は、モリブデンで構成されること、及び
    、前記作動波長域における屈折率がより高い材料は、珪素で構成されることにより特徴付
    けられる、請求項27から41のいずれかに記載の反射光学素子。
  43. 請求項9から42のいずれかに記載の反射光学素子(121,122)を少なくとも1
    つ備える、EUVリソグラフィ装置のための、投影系(120)。
  44. 請求項9から42のいずれかに記載の反射光学素子(141,142)を少なくとも1
    つ備える、EUVリソグラフィ装置のための、照明系(140)。
  45. 請求項9から42のいずれかに記載の反射光学素子(112,113,121,122
    ,141,142)を少なくとも1つ備える、EUVリソグラフィ装置(100)。
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