KR20030089765A - Multilayer film reflection mirror and exposure apparatus - Google Patents

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Abstract

광학 특성을 열화시키지 않으며 입사각도에 의존하지 않고 높은 반사율을 얻을 수 있는 다층막 반사경 및 이를 사용한 X선 노광장치를 제공한다.The present invention provides a multilayer film reflector and an X-ray exposure apparatus using the same, which do not deteriorate optical characteristics and obtain high reflectance without depending on the incident angle.

다층막 반사경 (50) 은, 연X선 영역에서의 굴절율과 진공 굴절율의 차이가 큰 물질로 이루어진 Mo층 (56) 과 작은 Si층 (57) 을 기판 (55) 상에 번갈아 적층하여 형성된다. Mo층 (56) 두께와 Si층 (57) 두께의 합계에 대한 Mo층 (56) 두께의 비 (Γ) 가 반사경 면내의 X선의 입사각도 분포에 따른 분포를 갖는다. Γ를 반사경 면내에서 입사각도 분포에 대응시켜 분포시킴으로써 반사경 면내의 각 점의 입사각도에서 최대의 반사율을 얻을 수 있다. 이 때 주기길이를 변경할 필요가 없기 때문에 반사경의 광학 성능을 열화시키는 일은 없다.The multilayer film reflector 50 is formed by alternately stacking the Mo layer 56 and the small Si layer 57 made of a material having a large difference in refractive index and vacuum refractive index in the soft X-ray region on the substrate 55. The ratio (Γ) of the thickness of the Mo layer 56 to the sum of the thickness of the Mo layer 56 and the thickness of the Si layer 57 has a distribution according to the incident angle distribution of X-rays in the reflector plane. By distributing Γ corresponding to the incident angle distribution in the reflector plane, the maximum reflectance can be obtained at the incident angle of each point in the reflector plane. At this time, since the period length does not need to be changed, the optical performance of the reflector is not deteriorated.

Description

다층막 반사경 및 노광장치{MULTILAYER FILM REFLECTION MIRROR AND EXPOSURE APPARATUS}MULTILAYER FILM REFLECTION MIRROR AND EXPOSURE APPARATUS}

본 발명은 X선 현미경, X선 분석장치, X선 노광장치 등의 X선 광학계에 사용되는 다층막 반사경에 관한 것이다. 특히 그 다층막 반사경을 사용한 X선 노광장치에 관한 것이다.The present invention relates to a multilayer film reflector used in an X-ray optical system such as an X-ray microscope, an X-ray analyzer, an X-ray exposure apparatus, and the like. In particular, it relates to an X-ray exposure apparatus using the multilayer film reflector.

최근 반도체집적회로의 미세화에 따라 광의 회절한계에 의해 제한되는 광학계의 해상력을 향상시키기 위해, 종래의 자외선 대신에 이것보다 짧은 파장 (11∼14 ㎚) 의 X선을 사용한 투영 리소그래피기술이 개발되고 있다 (예컨대 D.Tichenor, et al.,SPIE2437 (1995) 292 참조). 이 기술은 최근에는 EUV (Extreme UltraViolet) 리소그래피라고 불리고 있고, 종래의 파장 190 ㎚ 광선을 사용한 광 리소그래피에서는 실현 불가능한 70 ㎚ 이하의 해상력을 얻을 수 있는 기술로서 기대되고 있다.Recently, in order to improve the resolution of an optical system limited by the diffraction limit of light with the miniaturization of a semiconductor integrated circuit, a projection lithography technique using X-rays having a wavelength shorter than this (11-14 nm) instead of conventional ultraviolet rays has been developed. (See, eg, D. Tichenor, et al., SPIE2437 (1995) 292). This technique is recently called EUV (Extreme UltraViolet) lithography, and is expected as a technique capable of obtaining a resolution of 70 nm or less, which is impossible to realize in conventional optical lithography using a wavelength of 190 nm.

X선의 파장영역에서의 물질의 복소굴절율 n 은 n = 1 - δ- ik (δ, k : 실수) 로 표시된다. 이 굴절율의 허수부 k 는 X선의 흡수를 나타낸다. δ, k 는 1 에 비하여 매우 작기 때문에, 이 영역에서의 굴절율은 1 에 매우 가깝다. 따라서 종래의 렌즈 등의 광학소자를 사용할 수 없고, 반사를 이용한 광학계가 사용된다. 반사면에 경사방향으로부터 입사된 X선을 전반사를 이용하여 반사시키는 경사입사 광학계인 경우, 전반사임계각 (θc ; 파장 10 ㎚ 에서 20°정도 이하) 보다도 작은 (수직에 가까운) 입사각도에서는 반사율이 매우 작다. 또한 여기에서 입사각도란 입사면의 법선과 입사광의 광축이 이루는 각도를 나타낸다.The complex refractive index n of the material in the wavelength region of the X-ray is represented by n = 1-δ-ik (δ, k: real number). The imaginary part k of this refractive index shows absorption of X-rays. Since δ and k are very small compared to 1, the refractive index in this region is very close to 1. Therefore, an optical element such as a conventional lens cannot be used, and an optical system using reflection is used. In the case of an oblique incident optical system that reflects X-rays incident from the oblique direction to the reflective surface using total reflection, the reflectance is very high at an incidence angle smaller than the total reflection critical angle (θc; about 20 ° or less at a wavelength of 10 nm). small. Here, the incident angle represents the angle between the normal of the incident surface and the optical axis of the incident light.

따라서, 계면의 진폭반사율이 가능한 한 높은 물질을 적층시킴으로써 반사면을 다수 (일례로 수십∼수백층) 형성하여, 각각의 반사파의 위상이 일치하도록 광간섭이론에 의거하여 각 층의 두께를 조정한 다층막 반사경이 사용된다. 다층막 반사경은 사용되는 X선 파장역에서의 굴절율과, 진공 굴절율 (= 1) 의 차이가 큰 물질과, 그 차이가 작은 물질을 기판상에 번갈아 적층하여 형성된다. 다층막의 재료로는 텅스텐/탄소, 몰리브덴/탄소 등의 조합을 사용하는 것이 알려져 있고, 스퍼터링이나 진공증착, CVD 등의 박막형성기술에 의해 막형성되고 있다.Therefore, by stacking materials as high as possible the amplitude reflectance of the interface, a large number of reflective surfaces (for example, tens to hundreds of layers) are formed, and the thickness of each layer is adjusted based on the optical interference theory so that the phases of the respective reflected waves coincide. A multilayer film reflector is used. The multilayer film reflector is formed by alternately stacking a material having a large difference in refractive index in the X-ray wavelength range used, a vacuum refractive index (= 1), and a material having a small difference therebetween. It is known to use a combination of tungsten / carbon, molybdenum / carbon, etc. as the material of the multilayer film, and is formed by thin film formation techniques such as sputtering, vacuum deposition, and CVD.

또한 다층막 반사경은 수직으로 입사된 X선을 반사시킬 수도 있기 때문에, 전반사를 이용한 경사입사 광학계보다도 수차가 적은 광학계를 구성할 수 있다.In addition, since the multilayer film reflector can reflect X-rays incident vertically, it is possible to construct an optical system with less aberration than the oblique incidence optical system using total reflection.

또 다층막 반사경은, 반사파의 위상이 일치하도록 브래그의 식 ; 2dsinθ= nλ(d:다층막의 주기길이, θ:경사입사각도, π/2 - 입사각도, λ: X선 파장) 을 충족하는 경우에 X선을 강하게 반사하는 파장의존성을 갖기 때문에, 이 식을 충족하도록 각 인자를 선택할 필요가 있다.In addition, the multilayer film reflector has a Bragg equation; Since 2dsinθ = nλ (d: cycle length of a multilayer film, θ: inclination angle of incidence, π / 2-angle of incidence, λ: X-ray wavelength), it has a wavelength dependency that strongly reflects X-rays. You need to select each factor to satisfy it.

다층막으로서 몰리브덴 (Mo)/실리콘 (Si) 을 사용한 경우, 파장 12.6 ㎚ 의 실리콘의 L 흡수단의 장파장측에서 높은 반사율을 나타내는 것이 알려져 있다. 따라서, 파장 13 ㎚ 부근에서 수직입사 (입사각도가 0°) 로 60 % 이상의 높은 반사율을 갖는 다층막 반사경을 비교적 용이하게 제작할 수 있다. 이와 같은 Mo/Si 다층막을 사용한 반사경은 EUVL (Extreme Ultraviolet Lithography) 로 불리는, 연 X선을 사용한 축소투영 리소그래피기술에도 응용된다.When molybdenum (Mo) / silicon (Si) is used as the multilayer film, it is known to exhibit high reflectance on the long wavelength side of the L absorption end of silicon having a wavelength of 12.6 nm. Therefore, a multilayer film reflector having a high reflectance of 60% or more at vertical incidence (incidence angle 0 °) in the vicinity of the wavelength of 13 nm can be produced relatively easily. Such a reflector using a Mo / Si multilayer film is also applied to a reduced projection lithography technique using soft X-ray, called EUVL (Extreme Ultraviolet Lithography).

Mo/Si 다층막을 사용한 반사경은 전술한 바와 같이 높은 반사율을 갖지만, 브래그의 식으로 표시되는 바와 같이 파장의존성 이외에 입사각 의존성도 갖고 있다. 리소그래피의 조명광학계나 투영광학계에 사용되는 반사경에서는, 기판 상의 각 점에서의 광선의 입사각도가 달라, 입사각도의 차이의 범위는 수°내지 수십°에 이른다. 따라서 기판의 전체표면 상에 같은 두께의 다층막을 형성하면, 입사각도의 차이에 의해 기판표면 상에서 반사율에 차이가 생긴다.The reflector using the Mo / Si multilayer film has a high reflectance as described above, but also has an incident angle dependency in addition to the wavelength dependency as expressed by Bragg's equation. In a reflecting mirror used for an illumination optical system or a projection optical system of lithography, the incident angle of light rays at each point on the substrate is different, and the range of the difference in the incident angles is several degrees to several tens of degrees. Therefore, when the multilayer film having the same thickness is formed on the entire surface of the substrate, the difference in reflectance occurs on the surface of the substrate due to the difference in incident angles.

도 6 은 입사각도에 대한 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 도면은 주기길이 69 Å, 적층수 50 층쌍, 입사광 파장 13.36 ㎚ 인 경우의 입사각도와 반사율의 관계를 이론적으로 나타낸 그래프이다. 횡축은 입사각도, 종축은 반사율을 나타내고, 실선은 s 편광, 점선은 무편광인 경우를 나타낸다. 그리고, 이 그래프에서, 층쌍이란 Mo/Si 다층막의 경우, 인접하는 Mo층 1층과 Si층 1층으로 이루어지는 한 쌍을 나타내고, 주기길이란 1층쌍의 두께를 나타낸다. 주기길이에 대한 Mo층 1층의 두께의 비율은 Γ로 나타나고, 이 다층막에서 Γ는 일정하며 0.35 이다.6 is a graph showing the relationship of reflectance to incident angle. This figure is a graph theoretically showing the relationship between the incident angle and the reflectance when the cycle length is 69 69, the number of stacked layers of 50, and the incident light wavelength is 13.36 nm. The horizontal axis represents the incident angle, the vertical axis represents the reflectance, the solid line represents the s-polarized light, and the dotted line represents the non-polarized light. In this graph, in the case of a Mo / Si multilayer film, a layer pair represents a pair consisting of an adjacent Mo layer and an Si layer, and a cycle length represents the thickness of one layer pair. The ratio of the thickness of one Mo layer to the period length is represented by Γ, where Γ is constant and 0.35.

도 6 에서 알 수 있는 바와 같이, 반사율은 입사각도에 따라 변하며, 입사각도가 0 °인 경우 반사율은 74 % 이지만, 입사각도가 10°인 경우에는 반사율은 60 % 이하가 되어, 반사율이 10 % 이상 저하된다.As can be seen in FIG. 6, the reflectance varies with the incident angle, and the reflectance is 74% when the incident angle is 0 °, but when the incident angle is 10 °, the reflectance is 60% or less, and the reflectance is 10%. Abnormal fall.

따라서, 종래에는 표면상의 각 점의 입사각도에 대해 소정의 파장의 광이 높은 반사율로 반사되도록 다층막의 막두께에 분포를 갖게 하여 대처하였다.Therefore, in the past, the film thickness of the multilayer film was distributed to cope with the incident angle of each point on the surface so that light of a predetermined wavelength was reflected with high reflectance.

도 7 은 입사각도에 대한 입사광의 파장이 13.36 ㎚ 인 경우에서 반사율이 최고가 되는 주기길이 및 막두께 (주기길이 ×층쌍수) 의 관계를 나타내는 그래프이다. 횡축은 입사각도, 좌측의 종축은 주기길이, 우측의 종축은 막두께를 나타낸다. Γ는 0.35 이다.Fig. 7 is a graph showing the relationship between the period length and the film thickness (period length x number of layer pairs) at which the reflectance becomes highest when the wavelength of incident light with respect to the incident angle is 13.36 nm. The horizontal axis represents the incident angle, the left vertical axis represents the period length, and the right vertical axis represents the film thickness. Γ is 0.35.

도 7 에서 알 수 있는 바와 같이, 입사각도가 0°인 경우에 반사율이 피크가 되는 주기길이는 약 68.26 Å, 막두께는 3413 Å 이고, 입사각도가 10°인 경우에는 반사율이 피크가 되는 주기길이는 약 69.31 Å, 막두께는 약 3466 Å 였다. 따라서, 각 입사각도에 있어서, 반사율을 피크가 되게 하기 위해서는 입사각도가 10°인 점에서는 입사각도가 0°인 점보다 주기길이를 약 1 Å 정도 크게 할 필요가 있다. Mo/Si 다층막은 일반적으로 50 층쌍이고, 주기길이를 크게 함으로써 다층막의 막두께에 4.7 ㎚ 의 차이가 발생한다. 그럼으로써, 정밀하게 가공된 광학계 (기판) 의 표면형상이 그 만큼 변화한다. 이 변화량은 파면수차로서 허용될 수 있는 수치와 같은 정도 이상이기 때문에 광학특성을 변화시키는 요인이 된다.As can be seen in FIG. 7, the period at which the reflectance peaks when the incident angle is 0 ° is about 68.26 Hz, and the film thickness is 3413 Hz. When the incident angle is 10 °, the period when the reflectance peaks The length was about 69.31 mm 3 and the film thickness was about 3466 mm 3. Therefore, in order to make the reflectance peak at each incident angle, it is necessary to make the cycle length about 1 m larger than the point where the incident angle is 0 degrees at the point where the incident angle is 10 degrees. The Mo / Si multilayer film is generally 50 layer pairs, and a difference of 4.7 nm occurs in the film thickness of the multilayer film by increasing the period length. Thereby, the surface shape of the precisely processed optical system (substrate) changes by that much. This amount of change is a factor that changes the optical characteristics because it is more than the same as a value that can be accepted as wavefront aberration.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 광학특성을 열화시키지 않으며, 입사각도에 의존하지 않고 높은 반사율을 얻을 수 있는 다층막 반사경 및 그것을 사용한 X선 노광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a multilayer film reflector and an X-ray exposure apparatus using the same, which do not deteriorate optical characteristics and can obtain high reflectance without depending on the incident angle.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 관한 다층막 반사경의 구조를 나타내는 도면으로, 도 1(A) 는 전체 구성을 모식적으로 나타내는 단면도, 도 1(B) 는 이 다층막 반사경의 임의의 1층쌍을 수평화하여 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the multilayer film reflector which concerns on embodiment of this invention, FIG. 1 (A) is sectional drawing which shows the whole structure typically, and FIG. 1 (B) is arbitrary one layer pair of this multilayer film reflector. It is a sectional view showing in peace.

도 2 는 도 1 의 다층막 반사경을 탑재한 X선 노광장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing an overall configuration of an X-ray exposure apparatus equipped with the multilayer film reflector of FIG. 1.

도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 관한 다층막 반사경의 임의의 1층쌍을 수평화하여 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an arbitrary one layer pair of the multilayer film reflector according to another embodiment of the present invention horizontally.

도 4 는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 다층막 반사경의 구조를 나타내는 도면으로, 도 4(A) 는 전체 구성을 모식적으로 나타내는 단면도, 도 4(B) 는 이 다층막 반사경의 임의의 1층쌍을 수평화하여 나타내는 단면도이다.Fig. 4 is a diagram showing the structure of a multilayer film reflector according to another embodiment of the present invention, in which Fig. 4 (A) is a cross-sectional view schematically showing the overall configuration, and Fig. 4 (B) shows any one layer pair of this multilayer film reflector. It is sectional drawing which shows horizontally.

도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 관한 다층막 반사경의 구조를 설명하는 도면으로, 다층막 반사경의 임의의 1층쌍을 수평화하여 나타내는 단면도이다.It is a figure explaining the structure of the multilayer film reflector concerning another embodiment of this invention, Comprising: It is sectional drawing which shows an arbitrary 1 layer pair of a multilayer film reflector horizontally.

도 6 은 입사각도에 대한 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing the relationship of reflectance to incident angle.

도 7 은 입사각도에 대한 입사광의 파장이 13.36 ㎚ 인 경우에 반사율이 최고가 되는 주기길이 및 막두께 (주기길이 ×층쌍 수) 의 관계를 나타내는 그래프이다.Fig. 7 is a graph showing the relationship between the period length and the film thickness (period length x number of layer pairs) at which the reflectance becomes highest when the wavelength of incident light with respect to the incident angle is 13.36 nm.

도 8 은 입사파장과 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing a relationship between an incident wavelength and a reflectance.

도 9 는 입사각도에 대한 반사율을, Γ를 변화시켜 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the reflectance with respect to the incident angle varying Γ.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : X선 노광장치3 : 레이저광원1: X-ray exposure apparatus 3: Laser light source

5 : 집광광학계7 : 레이저 플라즈마 광원5: condensing optical system 7: laser plasma light source

9 : 챔버11 : 회전포물면 반사경9: chamber 11: rotating parabolic reflector

13 : X선 투과필터15 : 챔버13: X-ray transmission filter 15: Chamber

17 : 조명광학계19 : X선 반사경17: illumination optical system 19: X-ray reflector

21 : 광로 절곡 반사경23 : 반사형 마스크21: optical path bending reflector 23: reflective mask

25 : 마스크스테이지27 : 투영광학계25 mask stage 27 projection optical system

29 : 웨이퍼31 : 웨이퍼스테이지29 wafer 31 wafer stage

33 : 노광챔버35 : 게이트밸브33: exposure chamber 35: gate valve

37 : 예비 배기실 (로드 록실)39 : 진공펌프37: preliminary exhaust chamber (load lock chamber) 39: vacuum pump

50,80,90 : 다층막 반사경51,52,53,81,82 : 영역50, 80, 90: multilayer reflector 51, 52, 53, 81, 82: area

55,85 : 기판56,86,96 : Mo층55,85 Substrate 56,86,96 Mo layer

57,87,97 : Si층57,87,97: Si layer

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 다층막 반사경은 연X선 영역에서의 굴절율과 진공의 굴절율과의 차이가 큰 물질로 이루어지는 제 1층과 작은 물질로 이루어지는 제 2층을 기판상에 번갈아 적층하여 이루어지는 다층막 반사경에 있어서, 상기 제 1층의 두께와 상기 제 2층의 두께와의 합계에 대한 상기 제 1층의 두께의 비율이 반사경면내에서 분포를 갖는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the multilayer film reflector of the present invention is formed by alternately stacking a first layer made of a material having a large difference between a refractive index in a soft X-ray region and a refractive index of a vacuum and a second layer made of a small material on a substrate. In the multilayer film reflector, the ratio of the thickness of the first layer to the sum of the thickness of the first layer and the thickness of the second layer has a distribution in the reflecting mirror surface.

본 발명에서는 상기 분포가 상기 반사경면내의 X선의 입사각도 분포에 의거한 분포로 되어 있는 것이 바람직하다.In this invention, it is preferable that the said distribution is based on the distribution of the incident angle of the X-ray in the said reflecting mirror surface.

제 1층의 두께와 제 2층의 두께와의 합계에 대한 제 1층의 두께의 비율 (Γ) 을 반사경면내에서 입사각도 분포에 대응시켜 분포시킴으로써, 반사경면내의 각 점의 입사각도에 있어서, 최대의 반사율을 얻을 수 있다. 이 때, 주기길이를 변경할 필요는 없기 때문에 반사경의 광학성능을 열화시키는 일이 없다.In the incident angle of each point in the reflecting mirror, the ratio (Γ) of the thickness of the first layer to the sum of the thickness of the first layer and the thickness of the second layer is distributed in correspondence with the incident angle distribution in the reflecting mirror. Maximum reflectance can be obtained. At this time, it is not necessary to change the cycle length, so that the optical performance of the reflector is not deteriorated.

본 발명에서 상기 분포는 상기 반사경면내의 X선의 입사각도가 큰 곳에서 상기 비율을 작게 하는 것이 바람직하다.In the present invention, the distribution preferably decreases the ratio where the incident angle of X-rays in the reflecting mirror surface is large.

일반적으로 입사각도는 기판의 중심측보다 외주측이 크다. 따라서, 도 9 에서 알 수 있는 바와 같이, 입사각도가 큰 외주측에서 제 1층의 두께와 제 2층의 두께와의 합계에 대한 제 1층의 두께의 비율 (Γ) 을 작게 함으로써, 외주측에서 높은 반사율을 얻을 수 있다.In general, the incidence angle is larger than the center side of the substrate. Therefore, as can be seen from FIG. 9, the outer peripheral side is made smaller on the outer peripheral side with a large incident angle by decreasing the ratio (Γ) of the thickness of the first layer to the sum of the thickness of the first layer and the thickness of the second layer. High reflectance can be obtained at.

본 발명에서는 상기 제 1층은 몰리브덴 (Mo) 으로 이루어지는 단층 또는 몰리브덴, 루테늄 (Ru), 몰리브덴의 순서로 적층한 복층인 것이 바람직하다. 또한, 상기 제 2층은 실리콘 (Si) 으로 이루어지는 층인 것이 바람직하다.In this invention, it is preferable that the said 1st layer is a single | mono layer which consists of molybdenum (Mo), or the multilayer which laminated | stacked in order of molybdenum, ruthenium (Ru), and molybdenum. Moreover, it is preferable that the said 2nd layer is a layer which consists of silicon (Si).

저렴하며 내구성이 뛰어나고 반사파면의 위상이 갖춰진 다층막 반사경을 얻을 수 있다.It is possible to obtain a multilayer film reflector that is inexpensive, durable, and has a phase of the reflected wavefront.

본 발명의 노광장치는 X선을 발생시키는 X선 광원과, 이 X선 광원으로부터의 X선을 마스크로 안내하는 조명광학계와, 상기 마스크로부터의 X선을 감광성 기판으로 안내하는 투영광학계를 갖고, 상기 마스크의 패턴을 감광성 기판에 전사하는 노광장치에 있어서, 상기 조명광학계, 상기 마스크, 및 상기 투영광학계 중 적어도하나에 다층막 반사경을 갖고, 이 다층막 반사경은 연X선 영역에서의 굴절율과 진공의 굴절율과의 차이가 큰 물질로 이루어지는 제 1층과 작은 물질로 이루어지는 제 2층을 기판상에 번갈아 적층하여 이루어지는 다층막 반사경으로서, 상기 제 1층의 두께와 상기 제 2층의 두께와의 합계에 대한 상기 제 1층의 두께의 비율이 반사경 표면내에서 분포를 갖는 것임을 특징으로 한다.The exposure apparatus of the present invention has an X-ray light source for generating X-rays, an illumination optical system for guiding X-rays from the X-ray light source with a mask, and a projection optical system for guiding X-rays from the mask to a photosensitive substrate, An exposure apparatus for transferring a pattern of the mask to a photosensitive substrate, wherein at least one of the illumination optical system, the mask, and the projection optical system has a multilayer film reflector, the multilayer film reflector having a refractive index in a soft X-ray region and a refractive index of vacuum. A multilayer film reflector formed by alternately laminating a first layer made of a material having a large difference from a second material and a second layer made of a small material on a substrate, wherein the sum of the thickness of the first layer and the thickness of the second layer is The ratio of the thickness of the first layer is characterized by having a distribution in the reflector surface.

반사경면내에 있어서, 다층막의 주기길이를 변경하지 않고 최대의 반사율을 얻을 수 있으므로, 주기길이 분포 보정시에 생기는 막두께의 분포에 의한 광학특성의 열화를 방지할 수 있어 고성능의 X선 노광장치를 제공할 수 있다.In the reflecting mirror surface, the maximum reflectance can be obtained without changing the cycle length of the multilayer film, so that deterioration of optical characteristics due to the distribution of the film thickness generated at the time of correcting the cycle length distribution can be prevented. Can provide.

[발명의 실시형태]Embodiment of the Invention

다층막 반사경은 상기 기술한 브래그의 식에 의해 주기길이를 변화시키면 반사율이 피크가 되는 파장이 변화한다. 한편, 다층막을 구성하는 물질의 굴절율의 차이에 의해, 주기길이를 일정하게 한 상태에서 Γ를 변화시켜도 피크가 되는 파장이 변화한다.The multilayer film reflector changes the wavelength at which the reflectance peaks when the cycle length is changed by the Bragg equation described above. On the other hand, due to the difference in the refractive indices of the materials constituting the multilayer film, even if Γ is changed in a state where the periodic length is constant, the wavelength that becomes the peak changes.

도 8 은 입사파장과 반사율의 관계를 나타내는 그래프이다. 이 그래프는 주기길이가 69 Å 인 Mo/Si 다층막에 있어서, 입사광선의 파장에 대해 입사각도가 0°인 경우의 반사율을 나타낸다. 횡축은 파장, 종축은 반사율을 나타낸다. 또한, 그래프 중의 각 선은 Γ를 0.3 에서 0.5 까지 0.05 마다 변화시킨 것을 나타낸다.8 is a graph showing a relationship between an incident wavelength and a reflectance. This graph shows the reflectance when the incident angle is 0 ° with respect to the wavelength of incident light in a Mo / Si multilayer film having a period of 69 kHz. The horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents reflectance. In addition, each line in a graph shows that Γ changed every 0.05 from 0.3 to 0.5.

이 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 주기길이를 일정하게 하여 Γ를 변화시킴으로써 반사율이 피크가 되는 파장이 변화된다. 즉, Γ가 0.5 인 경우에는파장이 13.4 ㎚ 부근에서 반사율이 피크의 약 72 % 가 되고, Γ가 0.3 인 경우에는 파장이 13.6 부근에서 반사율이 피크의 약 72 % 가 된다. 따라서, 다층막의 주기길이를 일정하게 하여 Γ를 변화시켜도 고정된 입사각도에 대해 반사율이 피크가 되는 파장이 변하므로 주기길이를 변경한 경우와 동일한 결과가 된다.As can be seen from this figure, the wavelength at which the reflectance peaks is changed by changing Γ with a constant period length. That is, when Γ is 0.5, the reflectance is about 72% of the peak at the wavelength of 13.4 nm, and when Γ is 0.3, the reflectance is about 72% of the peak at the wavelength of 13.6. Therefore, even if the periodic length of the multilayer film is changed, the wavelength at which the reflectance peaks with respect to the fixed angle of incidence changes, resulting in the same result as when the periodic length is changed.

한편, 도 7 에서, 입사파장을 고정한 경우, 주기길이가 변화하면 반사율이 피크가 되는 입사각도가 변화한다. 따라서, 주기길이를 일정하게 하고 Γ를 변화시키는 것에 의해서도, 고정된 입사파장에 대해 반사율이 피크가 되는 입사각도가 변화한다. 이것을 이용하면 고정된 입사파장에 대해 다층막의 주기길이가 일정한 상태에서도 Γ를 선택함으로써 반사경면내에서의 각 점의 입사각도를 반사율이 최대가 되는 각도로 할 수 있다.On the other hand, in Fig. 7, in the case where the incident wavelength is fixed, the incident angle at which the reflectance peaks changes when the period length is changed. Therefore, the incident angle at which the reflectance peaks with respect to the fixed incident wavelength also changes by making the periodic length constant and changing Γ. By using this, the angle of incidence of each point in the reflecting mirror can be made the maximum reflectance by selecting Γ even when the period length of the multilayer film is constant with respect to the fixed incident wavelength.

도 9 는 입사각도에 대한 반사율을 Γ를 변경하여 나타낸 그래프이다. 횡축은 입사각도, 종축은 반사율을 나타낸다. 그래프는 주기길이 69 Å, 층쌍수 50 의 Mo/Si 다층막에 대해 파장 13.36 ㎚ 의 빛을 입사시킨 경우를 나타낸다. 그래프 중의 각 선은 Γ를 변화시킨 것을 나타낸다.9 is a graph showing the reflectance with respect to the incident angle by changing Γ. The horizontal axis represents the incident angle, and the vertical axis represents the reflectance. The graph shows a case where light having a wavelength of 13.36 nm is incident on a Mo / Si multilayer film having a cycle length of 69 kHz and a layer pair number of 50. Each line in the graph represents a change in Γ.

이 그래프를 통해, Γ에 의해 반사율이 피크가 되는 입사각도가 변화되어 감을 알 수 있다. 즉, Γ가 0.5 에서는 반사율이 피크가 되는 입사각도가 약 4°이지만, Γ가 0.3 에서는 약 10°로 되어 있고, Γ가 작아질수록 반사율이 피크가 되는 입사각도는 0°로부터 커져 간다. 따라서 입사각도에 따라 반사율이 최고가 되는 Γ를 선택함으로써 높은 반사율을 얻을 수 있다.Through this graph, it can be seen that the incident angle at which the reflectance peaks by Γ changes. That is, when Γ is 0.5, the incident angle at which the reflectance peaks is about 4 °. However, when Γ is 0.3, the incident angle at which the reflectance peaks is increased from 0 ° as the Γ becomes smaller. Therefore, a high reflectance can be obtained by selecting Γ whose reflectance is the highest according to the incident angle.

예컨대 입사각도가 0°에서 5°사이에서는 Γ＝ 0.45 가 가장 높은 반사율을나타내고, 5°에서 8°사이에서는 Γ＝ 0.4 가 가장 높은 반사율이고, 8°에서 10°사이에서는 Γ＝ 0.35 가 가장 높은 반사율이 된다. 그리고, 피크가 되는 반사율을 높게 유지하기 위해서는 Γ가 0.3 에서 0.5 의 범위내인 것이 바람직하다.For example, between 0 ° and 5 °, Γ = 0.45 shows the highest reflectance, between 5 ° and 8 °, Γ = 0.45 is the highest reflectance and between 8 ° and 10 °, Γ = 0.35 is the highest. It is reflectance. And in order to keep the reflectance used as a peak high, it is preferable that it exists in the range of 0.3-0.5.

또한, 이 그래프에서는 Γ를 0.05 마다 변화시키고 있지만, 보다 최적화를 도모하기 위해서는 Γ를 연속적으로 변화시키는 것이 바람직하다. 이와 같이, 최적의 Γ를 선택해 나가기 위해서는 도 9 의 곡선의 고반사율측의 포락선을 찾아 입사각도와 Γ를 대응시켜 간다. 그럼으로써, 입사광의 파장이 13.6 ㎚, 주기길이가 69 Å 으로 일정한 경우, 입사각도가 0°내지 10°까지의 범위에서 반사율은 약 72.5 % 내지 약 74 % 사이를 변화시켜 반사율의 저하를 1 % 정도로 억제시킬 수 있다.In this graph, Γ is changed every 0.05, but it is preferable to continuously change Γ for further optimization. In this way, in order to select the optimum Γ, the envelope on the high reflectivity side of the curve of FIG. 9 is found and the incident angle is associated with Γ. Thus, when the wavelength of incident light is constant at 13.6 nm and the period length is 69 Hz, the reflectance varies from about 72.5% to about 74% in the range of incidence angle from 0 ° to 10 °, reducing the decrease in reflectance by 1%. It can be suppressed to the extent.

다층막의 주기길이를 일정하게 유지한 상태로 Γ를 변화시키기 위해서는 Mo 층 자체의 막두께 분포와, Si 층 자체의 막두께 분포 두개를 동시에 변화시키는 방법이 있다. 종래의 막두께 분포보정은 Γ를 높은 반사율이 얻어지는 값으로 유지한 상태로 전체 막두께를 원하는 분포로 하는 것이었다. 이와 같은 수단으로서는, 스퍼터링법에서 스퍼터링조건이나 성막 기판 (반사경) 의 경사각도 등의 성막조건을 변경하여 비산입자 분포를 제어하는 방법이나, 비산입자 분포를 차폐판으로 제어하는 막두께 보정마스크를 사용하는 방법이 있다. 본 발명의 Γ에 분포를 갖게 하는 방법에서도 이와 같은 수단을 적용할 수 있다.In order to change Γ while keeping the periodic length of the multilayer film constant, there is a method of simultaneously changing both the film thickness distribution of the Mo layer itself and the film thickness distribution of the Si layer itself. The conventional film thickness distribution correction was to make the entire film thickness a desired distribution while maintaining Γ at a value at which a high reflectance was obtained. As such means, a method for controlling the scattering particle distribution by changing the deposition conditions such as the sputtering condition or the tilt angle of the film forming substrate (reflecting mirror) in the sputtering method, or using a film thickness correction mask for controlling the scattering particle distribution with the shielding plate There is a way. The same means can be applied to the method of giving distribution to Γ of the present invention.

도 1 은, 본 발명의 실시형태에 관련되는 다층막 반사경의 구조를 나타내는 도면으로, 도 1A 는 전체 구성을 모식적으로 나타내는 단면도, 도 1B 는 이 다층막반사경의 임의의 1 층쌍을 수평화시켜 나타내는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the structure of the multilayer film reflector which concerns on embodiment of this invention, FIG. 1A is sectional drawing which shows the whole structure typically, and FIG. 1B is sectional drawing which horizontalizes any one layer pair of this multilayer film reflection mirror. to be.

도 2 는, 도 1 의 다층막 반사경을 탑재한 X 선 노광장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing the overall configuration of an X-ray exposure apparatus equipped with the multilayer film reflector of FIG. 1.

우선, X 선 노광장치의 개요를 도 2 를 참조하면서 설명한다.First, the outline | summary of an X-ray exposure apparatus is demonstrated, referring FIG.

이 X 선 노광장치는 노광용 조명광으로서 파장 13 ㎚ 근방의 연 X 선 영역의 광 (이하, EUV 광) 을 사용하여 스텝 앤드 스캔방식으로 노광동작을 실시하는 투영노광장치이다.This X-ray exposure apparatus is a projection exposure apparatus which performs exposure operation by a step-and-scan method using the light (hereinafter EUV light) of the soft X-ray area of wavelength 13nm vicinity as exposure illumination light.

X 선 노광장치 (1) 의 최상류부에는 레이저광원 (3) 이 배치되어 있다. 레이저광원 (3) 은 적외역으로부터 가시역 파장의 레이저광을 공급하는 기능을 갖고, 예컨대 반도체레이저 여기에 의한 YAG 레이저나 엑시머레이저 등을 사용한다. 레이저광원 (3) 으로부터 발하여진 레이저광은 집광광학계 (5) 에 의해 집광되어 하부에 배치된 레이저 플라즈마광원 (7) 에 도달한다. 레이저 플라즈마광원 (7) 은 파장 13 ㎚ 근방의 X 선을 효율적으로 발생시킬 수 있다.The laser light source 3 is arrange | positioned at the most upstream part of the X-ray exposure apparatus 1. As shown in FIG. The laser light source 3 has a function of supplying laser light having a visible wavelength from an infrared region, and uses, for example, a YAG laser, an excimer laser or the like caused by semiconductor laser excitation. The laser light emitted from the laser light source 3 is collected by the condensing optical system 5 and reaches the laser plasma light source 7 disposed below. The laser plasma light source 7 can efficiently generate X-rays around the wavelength of 13 nm.

레이저 플라즈마광원 (7) 에는 도시하지 않은 노즐이 배치되어 있어 크세논가스를 분출한다. 분출된 크세논가스는 레이저 플라즈마광원 (7) 에서 고조도의 레이저광을 수신한다. 크세논가스는 고조도의 레이저광의 에너지에 의해 고온이 되고 플라즈마 상태로 여기되어 저포텐셜상태로 천이될 때에 EUV 광을 방출한다. EUV 광은 대기에 대한 투과율이 낮기 때문에 그 광로는 챔버 (진공실) (9) 로 덮여져 외기가 차단되어 있다. 또한, 크세논가스를 방출하는 노즐로부터 데브리 (debris) 가 발생하기 때문에 챔버 (9) 를 다른 챔버와는 별도로 배치할 필요가 있다.A nozzle (not shown) is arranged in the laser plasma light source 7 to eject xenon gas. The ejected xenon gas receives the laser light of high illumination from the laser plasma light source 7. The xenon gas emits EUV light when it is brought to high temperature by the energy of high intensity laser light, excited to a plasma state, and transitioned to a low potential state. Since EUV light has a low transmittance to the atmosphere, the optical path is covered with a chamber (vacuum chamber) 9 to block outside air. In addition, because debris is generated from a nozzle that discharges xenon gas, it is necessary to arrange the chamber 9 separately from other chambers.

레이저 플라즈마광원 (7) 의 상부에는 Mo/Si 다층막을 코팅한 회전 포물면 반사경 (11) 이 배치되어 있다. 레이저 플라즈마광원 (7) 으로부터 복사된 X 선은 포물면 반사경 (11) 에 입사되어 파장 13 ㎚ 부근의 X 선만이 노광장치 (1) 의 하방을 향해 평행하게 반사된다.On top of the laser plasma light source 7, a rotating parabolic reflector 11 coated with a Mo / Si multilayer film is disposed. X-rays radiated from the laser plasma light source 7 are incident on the parabolic reflector 11 so that only X-rays around 13 nm in wavelength are reflected in parallel toward the lower side of the exposure apparatus 1.

회전 포물면 반사경 (11) 의 하방에는 두께 0.15 ㎚ 의 Be (베릴륨) 으로 이루어지는 가시광 커트 X 선 투과필터 (13) 가 배치되어 있다. 포물면 반사경 (11) 으로 반사된 X 선 중, 원하는 13 ㎚ 의 X 선만이 투과필터 (13) 를 통과한다. 투과필터 (13) 부근은 챔버 (15) 로 덮여져 외기를 차단하고 있다.Below the rotating parabolic reflector 11, a visible light cut X-ray transmission filter 13 made of Be (beryllium) having a thickness of 0.15 nm is disposed. Of the X-rays reflected by the parabolic reflector 11, only X-rays of 13 nm desired pass through the transmission filter 13. The periphery of the permeation filter 13 is covered with the chamber 15 to block outside air.

투과필터 (13) 의 하방에는 노광챔버 (33) 가 설치되어 있다. 노광챔버 (33) 내 투과필터 (13) 의 하방에는 조명광학계 (17) 가 배치되어 있다. 조명광학계 (17) 는 콘덴서계 반사경, 플라이아이 광학계 반사경 등으로 구성되어 있고, 투과필터 (13) 로부터 입력된 X 선을 원호형상으로 정형하여 도면 좌측을 향해 조사한다.An exposure chamber 33 is provided below the transmission filter 13. An illumination optical system 17 is disposed below the transmission filter 13 in the exposure chamber 33. The illumination optical system 17 consists of a condenser system reflector, a fly-eye optical system reflector, etc., and shapes the X-rays input from the transmission filter 13 into an arc shape and irradiates toward the left side of the drawing.

조명광학계 (17) 의 도면 좌측에는 X 선 반사경 (19) 이 배치되어 있다. X 선 반사경 (19) 은 도면 우측의 반사면 (19a) 이 오목형으로 된 원형 회전 포물원미러로 지지부재에 의해 수직으로 지지되어 있다. X 선 반사경 (19) 은 반사면 (19a) 이 고정밀도로 가공된 석영 기판으로 이루어진다. 반사면 (19a) 에는 파장 13 ㎚ 인 X 선의 반사율이 높은 Mo 와 Si 의 다층막이 형성되어 있다. 또한, 파장이 10 ∼ 15 ㎚ 인 X 선을 사용하는 경우에는 Ru (루테늄), Rh (로듐) 등의 물질과, Si, Be (베릴륨), B4C(4붕소화 탄소) 등의 물질을 조합한 다층막이어도 된다.An X-ray reflector 19 is disposed on the left side of the drawing of the illumination optical system 17. The X-ray reflector 19 is vertically supported by the support member with a circular rotating parabolic mirror in which the reflecting surface 19a on the right side of the drawing is concave. The X-ray reflector 19 is made of a quartz substrate on which the reflecting surface 19a is processed with high precision. On the reflecting surface 19a, a multilayer film of Mo and Si having a high reflectance of X-rays having a wavelength of 13 nm is formed. In addition, when X-rays having a wavelength of 10 to 15 nm are used, materials such as Ru (ruthenium) and Rh (rhodium), materials such as Si, Be (beryllium), and B 4 C (carbon tetraborate) may be used. The combined multilayer film may be sufficient.

X 선 반사경 (19) 의 도면 우측에는 광로절곡 반사경 (21) 이 비스듬히 배치되어 있다. 광로절곡 반사경 (21) 의 상측에는 반사형 마스크 (23) 가 반사면이 밑이 되도록 수형으로 배치되어 있다. 조명광학계 (17) 로부터 방출된 X 선은 X 선 반사경 (19) 에 의해 반사집광된 후에 광로절곡 반사경 (21) 을 통하여 반사형 마스크 (23) 의 반사면에 도달한다.On the right side of the drawing of the X-ray reflector 19, the optical path bending reflector 21 is arranged obliquely. On the upper side of the optical path bending reflector 21, a reflective mask 23 is vertically arranged so that the reflective surface is below. The X-rays emitted from the illumination optical system 17 reach the reflecting surface of the reflective mask 23 through the optical path bending reflector 21 after being reflected and collected by the X-ray reflector 19.

반사형 마스크 (23) 의 반사면에도 다층막으로 이루어지는 반사막이 형성되어 있다. 이 반사막에는 웨이퍼 (29) 에 전사되는 패턴에 따른 마스크 패턴이 형성되어 있다. 반사형 마스크 (23) 는 그 상부에 도시된 마스크 스테이지 (25) 에 고정되어 있다. 마스크 스테이지 (25) 는 적어도 Y 방향으로 이동이 가능하며 노광절곡 반사경 (21) 으로 반사된 X 선을 순착적으로 마스크 (23) 상에 조사시킨다.A reflective film made of a multilayer film is also formed on the reflective surface of the reflective mask 23. In this reflective film, a mask pattern corresponding to the pattern to be transferred to the wafer 29 is formed. The reflective mask 23 is fixed to the mask stage 25 shown thereon. The mask stage 25 is movable in at least the Y direction and sequentially irradiates the X-rays reflected by the exposure bending reflector 21 onto the mask 23.

반사형 마스크 (23) 의 하부에는 순차적으로 투영광학계 (27), 웨이퍼 (29) 가 배치되어 있다. 투영광학계 (27) 는 복수 반사경 등으로 이루어지고 반사형 마스크 (23) 상의 패턴을 소정의 축소배율 (예컨대 1/4) 로 축소하여 웨이퍼 (29) 상에 결상시킨다. 웨이퍼 (29) 는 XYZ 방향으로 이동이 가능한 웨이퍼 스테이지 (31) 에 흡착 등에 의해 고정되어 있다.Under the reflective mask 23, the projection optical system 27 and the wafer 29 are sequentially arranged. The projection optical system 27 is composed of a plurality of reflecting mirrors and the like and reduces the pattern on the reflective mask 23 at a predetermined reduction factor (for example, 1/4) to form an image on the wafer 29. The wafer 29 is fixed to the wafer stage 31 that can move in the XYZ direction by adsorption or the like.

노광챔버 (33) 에는 게이트 밸브 (35) 를 통하여 예비 배기실 (37) (로드로크실) 이 형성되어 있다. 예비 배기실 (37) 에는 진공펌프 (39) 가 접속되어 있어 진공펌프 (39) 운전에 의해 예비 배기실 (37) 은 진공배기된다.The preliminary exhaust chamber 37 (load lock chamber) is formed in the exposure chamber 33 via the gate valve 35. The vacuum pump 39 is connected to the preliminary exhaust chamber 37, and the preliminary exhaust chamber 37 is evacuated by the operation of the vacuum pump 39.

노광동작을 실시할 때에는 조명광학계 (17) 에 의해 반사형 마스크 (23) 의 반사면에 EUV 광을 조사한다. 그 때, 반사 투영광학계 (27) 에 대하여 반사형 마스크 (23) 및 웨이퍼 (29) 를 투영광학계 축소배율에 의해 결정되는 소정의 속도비로 상대적으로 동기 주사한다. 이로써, 반사형 마스크 (23) 의 회로패턴 전체를 웨이퍼 (29) 상의 복수의 소트영역 각각에 스텝 앤드 스캔방식으로 전사한다. 또한, 웨이퍼 (29) 의 칩은 예컨대 25 ×25 ㎜ 각이고, 레지스트상에서 0.07 ㎛L/S 의 IC 패턴을 노광할 수 있다.When performing an exposure operation, EUV light is irradiated to the reflective surface of the reflective mask 23 by the illumination optical system 17. At that time, the reflective mask 23 and the wafer 29 are relatively synchronously scanned with respect to the reflective projection optical system 27 at a predetermined speed ratio determined by the reduction ratio of the projection optical system. As a result, the entire circuit pattern of the reflective mask 23 is transferred to each of the plurality of sort regions on the wafer 29 in a step-and-scan manner. Further, the chip of the wafer 29 is, for example, 25 x 25 mm square, and can expose an IC pattern of 0.07 mu m L / S on the resist.

다음에, 도 1 을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관련되는 다층막 반사경의 구조에 대해 설명한다.Next, with reference to FIG. 1, the structure of the multilayer film reflector which concerns on embodiment of this invention is demonstrated.

본 발명의 다층막 반사경은 도 2 의 X 선 노광장치의 회전 포물면 반사경 (19) 이나 X 선 반사경 (11) 에 사용되고 있다.The multilayer film reflector of the present invention is used for the rotating parabolic reflector 19 and the X-ray reflector 11 of the X-ray exposure apparatus of FIG.

다층막 반사경 (50) 은 주기길이가 69 Å 의 Mo/Si 다층막을 Mo 층 (56) 과 Si 층 (57) 을 한쌍으로 하고, 이 층쌍이 오목형상의 표면을 갖는 기판 (55) 상에 50 층 적층된 것이다. 이 다층막 반사경 (50) 으로 입사되는 광원의 입사각도는 도면 영역 (51) 에서는 0°내지 5°, 영역 (52) 에서는 5°내지 8°, 영역 (53) 에서는 8°내지 10°이다.The multilayer film reflector 50 has a Mo / Si multilayer film having a period of 69 Å as a pair of Mo layer 56 and a Si layer 57, and the layer pair is 50 layers on a substrate 55 having a concave surface. It is stacked. The incidence angle of the light source incident on the multilayer film reflector 50 is 0 ° to 5 ° in the drawing region 51, 5 ° to 8 ° in the region 52, and 8 ° to 10 ° in the region 53.

이 다층막의 1 층쌍 중에서 Γ가 영역 (51) 에서는 0.45, 영역 (52) 에서는 0.4, 영역 (53) 에서는 0.35 로 단계적으로 되도록 Mo 층 (56) 과 Si 층 (57) 의두께가 설계되어 있다. 이들 Γ는 상기 서술한 도 9 로부터 얻어진다.The thicknesses of the Mo layer 56 and the Si layer 57 are designed so that Γ is stepwise at 0.45 in the region 51, 0.4 in the region 52, and 0.35 in the region 53 in one layer pair of the multilayer film. These Γ is obtained from FIG. 9 described above.

이와 같은 다층막을 형성함으로써 입사각도 범위가 0°내지 10°사이에서 반사율의 저하를 1 % 정도로 억제시킬 수 있다.By forming such a multilayer film, the decrease in reflectance can be suppressed to about 1% between the range of 0 degrees to 10 degrees of incident angles.

또한, 이 다층막은 이온빔 스퍼터링법에 의해 Mo 용과 Si 용의 별개의 비산입자 보정판을 각각의 층형성시에 사용함으로써 제작하였다.In addition, this multilayer film was produced by using separate scattering particle correction plates for Mo and Si for each layer formation by ion beam sputtering.

도 3 은 본 발명의 다른 실시형태에 관련되는 다층막 반사경의 임의의 1 층쌍을 수평화하여 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing an arbitrary one layer pair of a multilayer film reflector according to another embodiment of the present invention horizontally.

이 예의 다층막도 도면의 다층막과 동일한 구성을 갖는다. 이 다층막 반사경에 입사되는 광선의 입사각도는 기판 중심에서 외주쪽으로 0°내지 10°로 연속적으로 분포되어 있다.The multilayer film of this example also has the same configuration as the multilayer film in the drawing. Incident angles of light rays incident on the multilayer film reflector are continuously distributed from 0 to 10 degrees from the center of the substrate to the outer circumference.

이 다층막의 1층쌍 중에 Γ는 기판 중심부에서 외주쪽으로 0.45 내지 0.35 로 연속적으로 분포되도록 Mo층 (56) 과 Si층 (57) 의 두께가 설계되어 있다. 또, 기판 상의 각 점의 Γ는 각 점에서의 입사각도에서 반사율이 최고가 되도록 선택되어 있다.The thicknesses of the Mo layer 56 and the Si layer 57 are designed such that Γ is continuously distributed from 0.45 to 0.35 from the center of the substrate to the outer circumference in the single layer pair of the multilayer film. Incidentally, Γ of each point on the substrate is selected so that the reflectance becomes the highest at the incident angle at each point.

이러한 다층막을 형성함으로써 입사각도 범위가 0°내지 10°사이에서 반사율의 저하를 1 % 정도로 억제할 수 있다.By forming such a multilayer film, the decrease in reflectance can be suppressed to about 1% between the range of 0 degrees to 10 degrees of incidence angles.

또, 이 다층막은 이온빔 스퍼터링법에 의해 Mo용과 Si용의 별개의 비산입자 보정판을 각각의 층을 형성할 때에 사용함으로써 제작하였다.Moreover, this multilayer film was produced by using separate scattering particle correction plates for Mo and Si for forming each layer by ion beam sputtering.

도 4는 본 발명의 다른 형태에 관한 다층막 반사경의 구조를 설명하는 도면으로, 도 4(A)는 전체 구성을 모식적으로 나타내는 단면도, 도 4(B)는 이 다층막반사경의 임의의 1층쌍을 수평화하여 나타내는 단면도이다.Fig. 4 is a view for explaining the structure of a multilayer film reflector according to another embodiment of the present invention. Fig. 4 (A) is a cross-sectional view schematically showing the entire configuration, and Fig. 4 (B) shows any one layer pair of this multilayer film reflector. It is sectional drawing which shows horizontally.

이 예의 다층막 반사경(80)도 도 1 의 다층막 반사경과 동일한 구성을 가지며, Mo층 (86) 과 Si층 (87) 이 기판 (85) 상에 번갈아 적층된 것이다. 이 다층막 반사경 (80) 에 입사되는 광선의 입사각도는 기판 (85) 중심에서 외주쪽으로 0°내지 20°로 광범위하게 분포되어 있고, 영역 (81) 에서는 입사각도가 0°내지 10°, 영역 (82) 에서는 입사각도가 10°이상이다.The multilayer film reflector 80 of this example also has the same configuration as the multilayer film reflector of FIG. 1, and the Mo layer 86 and the Si layer 87 are alternately laminated on the substrate 85. FIG. The incidence angle of the light rays incident on the multilayer film reflector 80 is distributed widely from 0 ° to 20 ° from the center of the substrate 85 to the outer circumference. In the area 81, the incidence angle is 0 ° to 10 ° and the area ( 82), the incident angle is more than 10 °.

이 다층막의 1층쌍 중에서 Γ는 입사각도가 0°내지 10°에 걸치는 영역 (81) 에서는 도 3 의 다층막과 같이 중심에서 외주쪽으로 Γ가 0.45 에서 0.35 로 연속적으로 분포되도록 Mo층 (86) 과 Si층 (87) 의 두께가 설계되어 있다. 여기에서, 입사각도가 10°이상인 영역 (82) 에서 Γ를 더 작게 해가면, Γ는 0.35 이하가 되어 반사율이 저하된다. 그래서, 입사각도가 큰 이 영역 (82) 에서는 종래의 막두께 변화에 따른 보정을 행한다. 즉, 이 영역에서는 Γ를 0.35 로 일정하게 하고, 주기길이를 변화시킨다.In the region 81 in which the angle of incidence is in the range of 0 ° to 10 ° among the layer pairs of the multilayer film, the Mo layer 86 and the Si are continuously distributed from 0.45 to 0.35 from the center to the outer circumference, as in the multilayer film of FIG. The thickness of layer 87 is designed. Here, when Γ is made smaller in the region 82 where the incident angle is 10 degrees or more, the Γ becomes 0.35 or less and the reflectance decreases. Therefore, in this region 82 having a large incident angle, correction is performed in accordance with the conventional film thickness change. That is, in this region, Γ is kept constant at 0.35, and the cycle length is changed.

이렇게 입사각도의 범위가 넓고 Γ의 분포만으로는 대응할 수 없는 영역이 존재하는 경우에는, 부분적으로 종래의 주기길이를 변화시키는 막두께 분포 보정을 적용할 수도 있다. 이 경우에는 종래와 같이 전체 표면에 막두께 분포 보정을 행한 경우와 비교하여, 막두께 분포의 변위량은 적어 광학성능의 열화를 억제할 수 있다.In the case where the range of incident angles is wide and there is a region that cannot be coped with only the distribution of Γ, the conventional film thickness distribution correction may be applied which partially changes the cycle length. In this case, compared with the case where film thickness distribution correction is performed on the entire surface as in the prior art, the amount of displacement of the film thickness distribution is small, and deterioration in optical performance can be suppressed.

이 다층막은 이온빔 스퍼터링법으로 Mo용과 Si용의 별개의 분포 보정판을, 각각의 층을 형성할 때에 사용함으로써 제작하였다. 이 때 하나의 분포 보정판에서 영역에 대한 Γ분포와 영역에 대한 막두께 분포를 행할 수 있다.This multilayer film was produced by using separate distribution correction plates for Mo and Si for forming each layer by ion beam sputtering. At this time, the Γ distribution for the area and the film thickness distribution for the area can be performed in one distribution correction plate.

도 5 는 본 발명의 다른 형태에 관한 다층막 반사경의 구조를 설명하는 도면으로, 다층막 반사경의 임의의 1층쌍을 수평화하여 나타내는 단면도이다.FIG. 5 is a view for explaining the structure of the multilayer film reflector according to another embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing one layer pair of the multilayer film reflector horizontally.

이 예의 다층막 반사경 (90) 도 도 1 의 다층막 반사경과 동일한 구성을 가지며, Mo층 (96) 과 Si층 (97) 이 적층되어 있다.The multilayer film reflector 90 of this example also has the same configuration as that of the multilayer film reflector of FIG. 1, and the Mo layer 96 and the Si layer 97 are laminated.

이 다층막은 1층쌍 중에서 기판 중심에서 외주쪽으로 Γ를 연속적으로 변화시키면서 주기길이도 연속적으로 변화시킨다. 이 경우에는 종래와 같이 전체 표면에 주기길이만 변경하여 막두께 분포 보정을 행한 경우와 비교하여, 반사율은 약간 저하되지만, 종래와 같은 광학 성능의 열화를 억제할 수 있다. 이러한 예는 도 4 에 나타낸 다층막 반사경에 비하여 현실적으로는 바람직하지 않다.In this multilayer film, the period length is continuously changed while Γ is continuously changed from the center of the substrate to the outer circumference of one layer pair. In this case, the reflectance slightly decreases as compared with the case where the film thickness distribution correction is performed by changing only the cycle length on the entire surface as in the prior art, but the deterioration in optical performance as in the prior art can be suppressed. This example is not practically preferable as compared with the multilayer film reflector shown in FIG.

이상과 같이 주기길이를 일정하게 하고 Γ를 변화시킴으로써 최대가 되는 반사율을 선택하는 방법은 입사각도가 0°내지 10°인 범위에서 특히 적합하다. 입사각도는 10°이상인 경우에는 주기길이를 변화시킴으로써 직입사 (입사각도 0°) 에 가까운 쪽은 Γ를 0.4 내지 0.45 로 높이고, 먼 쪽은 0.3 내지 0.35 로 낮춘 다층막을 형성할 수 있다.As mentioned above, the method of selecting the reflectance which becomes the maximum by making periodic period constant and changing Γ is especially suitable in the range whose incidence angle is 0 degrees-10 degrees. When the incidence angle is 10 ° or more, the multilayer length can be formed by changing the cycle length to increase 0.4 to 0.45 on the side closer to the incidence angle (incidence angle 0 °) and to 0.3 to 0.35 on the far side.

이상과 같은 설명에서 알 수 있듯이, 본 발명에 의하면, 다층막의 주기길이를 변경하지 않고 높은 반사율을 얻을 수 있는 다층막 반사경을 제공할 수 있다. 또, 이 다층막 반사경을 사용함으로써 광학성능을 열화시키지 않고 높은 반사율을 갖는 X선 노광장치를 제공할 수 있다.As can be seen from the above description, the present invention can provide a multilayer film reflector capable of obtaining a high reflectance without changing the cycle length of the multilayer film. Moreover, by using this multilayer film reflector, an X-ray exposure apparatus having a high reflectance can be provided without deteriorating optical performance.

Claims (6)

연X선(軟X線) 영역에서의 굴절율과 진공의 굴절율과의 차이가 큰 물질로 이루어지는 제 1층과 작은 물질로 이루어지는 제 2층을 기판상에 교대로 적층하여 이루어지는 다층막 반사경에 있어서,In a multilayer film reflector formed by alternately laminating a first layer made of a material having a large difference between the refractive index in a soft X-ray region and a refractive index of a vacuum and a second layer made of a small material on the substrate, 상기 제 1층의 두께와 상기 제 2층의 두께와의 합계에 대한 상기 제 1층의 두께의 비율이 반사경면내에서 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 다층막 반사경.And the ratio of the thickness of the first layer to the sum of the thickness of the first layer and the thickness of the second layer has a distribution in the reflecting mirror surface. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분포는, 상기 반사경면내에서의 X선의 입사각 분포에 의거한 분포로 되어 있는 것을 특징으로 하는 다층막 반사경.Said distribution is a distribution based on the incident angle distribution of X-rays in the said reflecting mirror surface. The multilayer film reflector characterized by the above-mentioned. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 분포는, 상기 반사경면내에서의 X선의 입사각도가 큰 곳에서, 상기 비율을 작게 한 것임을 특징으로 하는 다층막 반사경.The distribution is a multilayer film reflector, characterized in that the ratio is reduced where the incident angle of X-rays in the reflecting mirror surface is large. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제 1층은 몰리브덴 (Mo) 으로 이루어지는 단층 또는 몰리브덴, 루테늄 (Ru), 몰리브덴의 순서로 적층한 복층인 것을 특징으로 하는 다층막 반사경.The first layer is a multilayer film reflector characterized in that a single layer made of molybdenum (Mo) or a multilayer layer laminated in the order of molybdenum, ruthenium (Ru), and molybdenum. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 제 2층은 실리콘 (Si) 으로 이루어지는 층인 것을 특징으로 하는 다층막 반사경.The second layer is a multilayer film reflector, wherein the layer is made of silicon (Si). X선을 발생시키는 X선 광원과, 이 X선 광원으로부터의 X선을 마스크로 유도하는 조명광학계와, 상기 마스크로부터의 X선을 감광성 기판으로 유도하는 투영광학계를 갖고, 상기 마스크의 패턴을 상기 감광성 기판에 전사하는 노광장치에 있어서,An X-ray light source for generating X-rays, an illumination optical system for guiding X-rays from the X-ray light source to the mask, and a projection optical system for guiding X-rays from the mask to the photosensitive substrate, wherein the pattern of the mask is In the exposure apparatus to be transferred to the photosensitive substrate, 상기 조명광학계, 상기 마스크, 및 상기 투영광학계 중 적어도 하나에 다층막 반사경을 갖고,At least one of the illumination optical system, the mask, and the projection optical system has a multilayer film reflector, 이 다층막 반사경은, 연X선 영역에서의 굴절율과 진공의 굴절율과의 차이가 큰 물질로 이루어지는 제 1층과 작은 물질로 이루어지는 제 2층을 기판상에 교대로 적층하여 이루어지는 다층막 반사경으로서, 상기 제 1층의 두께와 상기 제 2층의 두께와의 합계에 대한 상기 제 1층의 두께의 비율이 반사경면내에서 분포를 갖는 것임을 특징으로 하는 노광장치.The multilayer film reflector is a multilayer film reflector formed by alternately stacking a first layer made of a material having a large difference between the refractive index in the soft X-ray region and a vacuum refractive index and a second layer made of a small material on a substrate. And a ratio of the thickness of the first layer to the sum of the thickness of the first layer and the thickness of the second layer has a distribution in the reflecting mirror surface.
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KR100871968B1 (en) * 2005-06-30 2008-12-08 주식회사 하이닉스반도체 Method for manufacturing the mask of multi layer for euv

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