KR20090094322A - 광학 소자, 이것을 사용한 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법 - Google Patents

광학 소자, 이것을 사용한 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법

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KR20090094322A
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마사유키 시라이시
가츠히코 무라카미
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가부시키가이샤 니콘
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Abstract

본 실시예의 광학 소자는, 지지용 기판, 기판상에 지지됨과 아울러, 극단 자외선을 반사하는 다층막(30), 및 다층막과 기판 사이에 마련된 합금층(20)으로 구성되고, 합금층(20)은 합금으로 이루어지는 박막이다. 합금층(20)은 인장 내부 응력을 가져, 다층막(30)이 갖는 압축 내부 응력을 저감한다. 이것에 의해, 광학 소자(100)의 변형을 억제할 수 있어, 광학 특성을 양호한 것으로 할 수 있다. 또한, 합금층(20)은 표면 거칠기를 작게 억제할 수 있다. 이 때문에, 합금층(20) 상에 다층막(30)을 성막할 때에, 다층막(30)의 구조의 흐트러짐이 발생하기 어렵게 되어, 광학 특성을 열화시키지 않도록 할 수 있다. 이것에 의해, 노광 장치(400)의 분해능을 유지할 수 있다. 또한, 광학 소자(100) 나아가서는 노광 장치(400)의 수명을 길게 할 수 있다.

Description

광학 소자, 이것을 사용한 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법{OPTICAL ELEMENT, EXPOSURE UNIT UTILIZING THE SAME AND PROCESS FOR DEVICE PRODUCTION}
본 발명은, 극단 자외선 등(EUV)에 대해 사용되는 광학 소자, 이것을 사용한 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 반도체 집적 회로의 미세화에 따라, 빛의 회절 한계에 의해 달성되는 광학계의 해상도를 향상시키기 위해, 종래의 자외선을 대신하여 이것보다 짧은 파장(11~14nm)으로 이루어지는 극단 자외선을 사용한 노광 기술이 개발되고 있다. 이것에 의해, 약 5~70nm 패턴 크기의 노광이 가능하게 될 것으로 기대되고 있지만, 이 영역의 물질의 굴절률은 1에 가깝기 때문에, 종래와 같이 투과 굴절형 광학 소자를 사용할 수 없고, 반사형 광학 소자가 사용된다. 또한, 노광 장치에 사용되는 마스크도, 투과율 확보 등의 관점에서 통상 반사형 광학 소자로 된다. 이 때, 각 광학 소자에서 높은 반사율을 달성하기 위해, 사용 파장역에서의 굴절률이 높은 물질과 굴절률이 낮은 물질을 기판 상에 교대로 다수 적층하고 있다. 또한, 높은 반사율의 다층막으로서는 몰리브덴(Mo)/실리콘(Si) 다층막이 사용되고 있다.
여기서, Mo/Si 다층막은 강한 압축 내부 응력을 갖는 경우가 있다. 그러한 경우, 고정밀도로 연마한 광학 소자 기판 상에 Mo/Si 다층막을 형성하면, 그 압축 응력에 의해 기판이 변형하고, 광학계에 파면 수차가 발생하여 광학 특성이 저하된다고 하는 문제가 있었다. 특허문헌 1에는, 다층막인 제 1 층의 Mo/Si 다층막의 하층에, Mo 또는 Si의 두께가 제 1 층의 Mo/Si 다층막과는 다른 제 2 Mo/Si 다층막을 마련하여, 개선을 도모하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 1: WO 2004/109778 호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 제 2 층으로서 Mo/Si 다층막을 사용하면, 그 내부 응력은 단층에서 실현가능한 값에 비해 작기 때문에, 총 막두께가 커져 버려, 보다 고정밀도인 막 두께 분포 제어가 요구되고, 또한 성막 공정에 시간이 걸린다고 하는 문제가 있었다.
한편, 다층막의 하층에 Mo 층의 단층막을 마련함에 의해서도, 다층막의 내부 응력을 저감시킬 수 있다. 그러나, 다층막의 내부 응력을 저감시킬 정도의 두께로 성막하면, 미결정화에 의해 표면 거칠기가 증대해, 광학 소자의 반사율이 저하된다고 하는 문제가 있다.
그래서, 본 발명은 내부 응력을 저감하여 광학 특성을 향상시킨 광학 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기와 같은 광학 소자를 극단 자외선용 투영 광학계 등으로서 구비한 노광 장치, 및 디바이스 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 따른 광학 소자는, 지지용 기판, 기판상에 지지됨과 아울러, 극단 자외선을 반사하는 다층막, 및 다층막과 기판 사이에 마련되어 다층막의 내부 응력을 저감하는 합금층을 구비한다.
상기 광학 소자에는 다층막과 기판 사이에 합금층이 마련되어 있고, 이 합금층은 성분이나 조성비의 조정에 의해 다양한 내부 응력을 실현할 수 있기 때문에, 다층막의 내부 응력을 상쇄 또는 완화할 수 있다. 그 때문에, 광학 소자의 변형이 억제되고, 광학 특성을 높게 유지할 수 있다. 이 때, 합금층은 결정화하기 어렵기 때문에, 그 표면 거칠기를 적게 할 수 있다. 따라서, 다층막의 베이스 표면의 평탄성 확보에 의해 다층막의 반사율 저하가 억제되어, 광학 특성을 높게 유지할 수 있다. 한편, 상기 광학 소자는 다층막을 갖는 반사형 소자로서, 극단 자외선에 대해 양호한 반사 특성을 갖지만, 극단 자외선 이외의 연(soft) X선 등에 대해 반사성을 갖게 할 수도 있다.
또한, 상기 광학 소자에 있어서, 합금층이 인장 내부 응력을 갖는다. 이 경우, 다층막이 갖는 압축 내부 응력을 합금층의 인장 내부 응력에 의해 상쇄 또는 완화할 수 있어, 기판의 변형을 저감할 수 있다.
본 발명에 따른 노광 장치는, 극단 자외선을 발생시키는 광원, 광원으로부터의 극단 자외선을 전사용 마스크로 유도하는 조명 광학계, 및 마스크의 패턴상을 감응 기판 상에 형성하는 투영 광학계를 구비한다. 그리고, 본 노광 장치에서는, 마스크, 조명 광학계 및 투영 광학계 중 적어도 하나가 상기 광학 소자를 포함한다.
상기 노광 장치에서는, 적어도 하나의 상기 광학 소자를 사용하는 것에 의해, 장치 내에서 상기 광학 소자의 변형을 억제할 수 있어, 광학 소자의 광학 특성을 양호한 것으로 할 수 있다. 이것에 의해, 노광 장치의 분해능을 유지할 수 있다. 또한, 광학 소자가 서서히 변형하는 것을 억제하여, 광학 소자 나아가서는 노광 장치의 수명을 길게 할 수 있다.
본 발명에 따른 디바이스 제조 방법에 의하면, 제조 공정에서 상기 노광 장치를 사용함으로써 고성능의 디바이스를 제조할 수 있다.
발명의 효과
본 발명의 광학 소자에 의하면, 그 내부 응력을 저감하여 광학 특성을 향상시킬 수 있고, 또한 이 광학 소자를 사용한 장치에서는 광학 기능을 오랫동안 유지할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 광학 소자를 설명하는 단면도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 광학 소자를 설명하는 단면도이다.
도 3은 제 2 실시 형태에 따른 광학 소자를 설명하는 단면도이다.
도 4는 제 3 실시 형태에 따른 노광 장치를 설명하는 단면도이다.
도 5는 제 4 실시 형태에 따른 디바이스 제조 방법을 설명하는 도면이다.
(부호의 설명)
10 : 기판 20 : 합금층
L1, L2 : 박막층 30 : 다층막
40 : 수지층 100, 200, 300 : 광학 소자
50 : 광원 장치 51 : 레이저 광원
54, 55, 61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74 : 광학 소자
60 : 조명 광학계 70 : 투영 광학계
81 : 마스크 스테이지 82 : 웨이퍼 스테이지
84 : 진공 용기 400 : 노광 장치
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
[제 1 실시 형태]
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 광학 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 실시 형태의 광학 소자(100)는, 예컨대 평면 반사경이며, 다층막 구조를 지지하는 기판(10), 반사용 다층막(30), 및 응력 완화용 합금층(20)을 갖는다.
하측의 기판(10)은, 예컨대 합성 석영 유리나 저팽창 유리를 가공함으로써 형성된 것이고, 그 상면(10a)은 소정 정밀도의 경면으로 연마되어 있다. 상면(10a)은 도시한 바와 같은 평면으로도 할 수 있지만, 도 2에 나타낸 광학 소자(200)와 같이 오목면으로도 할 수 있다. 또한, 도시를 생략하지만, 광학 소자(100)의 용도에 따라 볼록면, 다면의 기타 형상으로 할 수 있다.
상측의 다층막(30)은, 굴절률이 다른 2종류의 물질을 합금층(20) 상에 교대로 적층함으로써 형성한 수 층 내지 수백 층의 박막이다. 이 다층막(30)은 반사경인 광학 소자(100, 200)의 반사율을 높이기 위해, 흡수가 적은 물질을 다수 적층한 것임과 아울러, 각각의 반사파의 위상이 맞도록 광 간섭 이론에 근거하여 각 층의 막 두께를 조정한 것이다. 즉, 노광 장치 내에서 사용되는 극단 자외선의 파장 영역에 대해, 비교적 굴절률이 큰 박막층(L1)과 비교적 굴절률이 작은 박막층(L2)을, 합금층(20) 상에 반사파의 위상이 맞도록 소정의 막 두께로 교대로 적층시켜서 다층막(30)이 형성되어 있다. 이것에 의해, 목적으로 하는 파장의 극단 자외선 등의 반사율을 효율적으로 높일 수 있다. 한편, 설명을 간단하게 하기 위해, 도면에서는 다층막(30)의 적층 수를 생략하여 도시하고 있다.
이 다층막(30)을 구성하는 2종류의 박막층(L1, L2)은, 각각 Mo 층 및 Si 층으로 할 수 있다. 한편, 박막층(L1, L2)의 적층의 순서, 최상층을 어느 박막층으로 할지의 조건은 광학 소자(100, 200)의 용도에 따라 적절히 변경할 수 있다. 또한, 박막층(L1, L2)의 재료가 Mo와 Si의 조합으로 한정되는 것은 아니다. 예컨대, Mo, 루테늄(Ru), 로듐(Rh) 등의 물질과, Si, 베릴륨(Be), 4 붕화탄소(B4C) 등의 물질을 적절히 조합하여 다층막(30)을 제작할 수도 있다.
한편, 다층막(30)에 있어서, 박막층(L1)과 박막층(L2) 사이에 추가로 경계막(도시 생략)을 마련할 수도 있다. 다층막(30)을 형성하는 박막층(L1, L2)으로서, 특히 금속이나 Si 등을 사용한 경우에는, 박막층(L1)과 박막층(L2)의 경계 부근에서 각각을 형성하는 재료끼리가 혼합되어 계면이 모호해지기 쉽다. 이것에 의해, 반사 특성이 영향을 받아, 광학 소자(100, 200)의 반사율이 낮아져버리는 경우가 있다. 그래서, 계면을 명료화하기 위해, 다층막(30)의 형성시에 박막층(L1)과 박막층(L2) 사이에 추가로 경계막을 마련한다. 재료로서는, 예컨대 B4C, 탄소(C), 탄화 몰리브덴(MoC), 산화 몰리브덴(Mo02) 등이 사용된다. 이와 같이 계면을 명료화함으로써, 광학 소자(100, 200)의 반사 특성이 향상된다.
또한, 다층막(30)에 있어서, 다층막(30)의 최표층상에 추가로 산화 억제 효과나 탄소 석출 억제 효과를 갖는 보호막을 마련할 수도 있다.
이상에서 설명한 기판(10)과 다층막(30) 사이에 협지된 합금층(20)은, 내부 응력을 갖는 합금으로 이루어지는 박막이다. 합금은, 일반적으로 2이상의 금속 원소, 또는 1 이상의 금속 원소와 1 이상의 비금속 원소가, 원자 수준으로 혼합되어 고용(固溶)된 물질을 말한다. 한편, 단체(單體)의 금속도 반드시 불순물 원자를 함유하지만, 일반적으로 불순물은 합금을 형성하는 첨가물로는 간주되지 않기 때문에, 본 명세서에서는, 「2 이상의 원소가 원자 수준으로 혼합되어 고용된 물질이고 금속의 성질을 갖는 것으로서, 구성 원소 중 가장 원자수비가 많은 원소가 금속 원소이고, 두번째로 원자수비가 많은 원소의 함유율이 1%(원자수%) 이상인 것」을 합금이라고 부르기로 한다. 특히, 두번째로 원자수비가 많은 원소의 함유율이 5% 이상인 경우에, 합금으로서 원래의 단체 금속과는 다른 성질이 현저해진다. 또한, 두번째로 원자수비가 많은 원소의 함유율이 10% 이상인 경우에 본 발명의 효과가 보다 적합하다. 보다 구체적으로, 합금층(20)은 Mo, Ru, 니오브(Nb), 팔라듐(Pd) 및 구리(Cu)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종류 이상의 조합을 포함하고, 이들을 합금화한 것이다. 이러한 합금층(20)은 구조적으로 안정되기 쉽다. 또한, 이 합금층(20)의 성막에 있어서, 도상(島狀) 성장이 억제되어 결정성이 낮은 무정형상의 층이 성장하기 때문에, 얇아도 균일하고 결함이 없는 것으로 되어, 표면 거칠기를 작게 억제할 수 있다. 그 때문에, 합금층(20) 상에 다층막(30)을 성막할 때에, 다층막(30) 구조의 흐트러짐이 생기기 어렵게 되어, 광학 특성을 열화시키지 않도록 할 수 있다.
이상 설명한 합금층(20)에 관해서는, 표면 거칠기를 나쁘게 하지 않고 치밀한 막이 될 수 있으면, 증착, 스퍼터링법(이온 빔 스퍼터, 마그네트론 스퍼터 등을 포함함) 등, 각종 성막 방법으로 제작할 수 있다. 또한, 합금층(20)의 성막 조건에 의해 합금층(20)의 내부 응력의 설정 조정이 가능하다. 한편, 합금층(20)과 다층막(30) 사이에는, 합금층(20)의 성분이 다층막(30)으로 확산하는 것을 저지하는 확산 방지막을 형성할 수도 있다.
본 실시 형태의 경우, 합금층(20)은 인장 내부 응력을 갖고, 다층막(30)에 인장 응력을 작용시킴으로써, 다층막(30)이 갖는 압축 내부 응력을 저감한다. 합금층(20)의 두께는, 다층막(30)의 압축 내부 응력을 저감하는데 필요한 인장 응력에 따라 조정한다. 결과적으로, 광학 소자(100, 200)의 변형이 억제되어, 이들의 광학 특성을 양호한 것으로 할 수 있다.
이하, 제 1 실시 형태에 따른 광학 소자(100, 200)의 구체적인 실시예에 대해 설명한다. 기판(10)의 재료로서는, 저열팽창 유리인 코닝 인터내셔널사 제품의 「ULE(Ultra Low Expansion)(상표명)」를 사용했다. ULE의 대신에, 쇼트사 제품의 「Zerodur(상표명)」 등의 다른 저열팽창 유리를 사용할 수도 있다. 기판(10)의 표면 거칠기에 의한 반사율 저하를 막기 위해, 기판(10) 표면은 0.2 nmRMS 이하의 표면 거칠기로 연마되어 있다.
이상과 같은 기판(10) 상에, 스퍼터링법으로 MoRu 합금을 성막하여 합금층(20)을 형성했다. 합금층(20)의 두께는 56nm로 했다.
한편, 본 실시예에 의하면, 합금층(20)으로서 MoRu의 단층막을 사용한 예를 설명했지만, 그 이외에, MoNb, MoPd, MoCu 등을 사용하여 별도의 Mo계 합금층(20)을 형성해도 된다. 이러한 합금층(20)으로서, MoNb, MoPd, MoCu의 단층막을 각각 성막했지만, 상기 MoRu의 실시예와 마찬가지로 연속적이고 균일한 박막이 얻어졌다. 합금 단층막이, 압축 내부 응력 또는 인장 내부 응력의 어느 쪽을 갖는지는, 막 형성의 방법에 의해 다른 경우도 있다. 그래서, 단독으로 성막한 경우에 인장 내부 응력을 갖도록 한 단체 금속을 선택하여 조합함으로써, 목적으로 하는 인장 내부 응력을 얻는다. 또한, 합금층(20)은 다층막(30)의 압축 내부 응력을 완화하여, 합금층(20)의 표면 거칠기에 영향을 주지 않는 정도이면, 필요에 따라 합금을 2종류 이상, 2층 또는 3층 이상 적층해도 된다. 단, 1층으로 함으로써, 합금층(20)을 간단한 공정으로 형성할 수 있다.
이상과 같은 합금층(20) 상에, 스퍼터링법으로 Mo/Si계 다층막(30)을 성막했다. 이 경우, 박막층(L1)은 굴절률이 1과의 차이가 큰 Mo 층이고, 그 두께를 2.3nm로 했다. 또한, 박막층(L2)은 굴절률이 1과의 차이가 작은 Si 층이고, 그 두께는 4.6nm로 했다. 따라서, 다층막(30)의 1주기의 두께(주기 길이)는 약 7nm로 되어 있다. 다층막(30)의 형성에 있어서는, Mo의 박막층(L1)부터 시작하여, Si의 박막층(L2)과 Mo의 박막층(L1)을 교대로 적층하여, 40층대로 이루어지는 다층막(30)을 완성하였다. 다층막(30)의 총 막 두께는 약 280nm로 되어 있다.
한편, 이상 설명한 MoRu의 합금층(20)과 Mo/Si계 다층막(30)은, 동일한 성막 장치 내에서 진공을 깨지 않고 연속하여 성막했다. 성막중에는 기판(10)을 수냉하여 실온으로 유지했다.
여기서, 실시예의 광학 소자(100, 200)의 내부 응력에 대해 생각해 본다. 응력(Pa)에 대한 부호는, -의 값으로 압축 응력, +의 값으로 인장 응력을 나타낸다. 또한, 기판에 걸리는 힘은, 응력이 막 두께에 의해 변화되기 때문에, 막 두께와 응력의 곱인 전체 응력에 의해 고려되고 있다. 즉, 다층막(30)의 단면에 작용하는 단위 길이당의 힘을 고려한다.
본 실시예에 의하면, Mo/Si계 다층막(30)은 총 막 두께 약 280nm에서 약 -400MPa의 압축 내부 응력을 갖는다. 이 때, 이 Mo/Si계 다층막(30)은 -112N/m의 전체 응력을 갖는다.
또한, MoRu의 합금층(20)은, 막 두께 56nm에서 약 +2GPa의 인장 내부 응력을 갖는다. 이 때, MoRu의 합금층(20)은 인장 방향으로 +112N/m의 전체 응력을 갖는다. 따라서, MoRu의 합금층(20)이 갖는 인장 내부 응력에 의해, Mo/Si계 다층막(30)이 갖는 압축 내부 응력이 상쇄되어, 기판(10)에 걸리는 힘을 저감할 수 있다. 단, 내부 응력은, 재료, 막 두께, 성막 방법 등에 의해 변화되어, 상기한 바와 같이 선택한 재료, 막 두께, 성막 방법 등으로 완전히 내부 응력이 상쇄되지 않는 경우가 있다. 이 경우, 내부 응력이 상쇄되도록, 적절히 재료, 막 두께, 성막 방법 등을 바꿔도 된다.
또한, 본 실시예에 의하면, 두께가 56nm인 MoRu의 합금층(20)의 표면 거칠기는 0.2~0.3nmRMS이고, 이 위에 Mo/Si계 다층막(30)을 형성해도, 표면 거칠기에 의한 반사율 저하를 작게 억제할 수 있다.
여기서, 합금층(20)의 대신으로서, 가령 단일 성분의 Mo 단층막을 사용한 비교예의 경우, Mo 단층막은 막 두께 56nm에서 인장 내부 응력을 갖고, 그 응력은 상기 합금층(20)과 마찬가지로 약 +2GPa 정도이다. 그러나, 56nm의 Mo 단층막은 Mo의 미결정화에 의해 그 표면 거칠기가 증대하여, 약 0.8nmRMS 정도로까지 커진다. 기판(10)은 보통 0.2nmRMS 이하로 연마되어 있기 때문에, Mo 단층막이 0.8nmRMS까지 표면 거칠기가 크면, 이 위에 성막하는 Mo/Si계 다층막(30)의 반사율이 크게 저하된다.
한편, 합금층(20)의 대신으로서, 가령 Mo 층의 두께의 비가 다른 Mo/Si계 다층막을 사용한 비교예의 경우, 이러한 다층막은 Si 층에 대한 Mo 층의 두께비의 조정에 의해 인장 내부 응력을 갖고, 막 두께가 560nm에서 +200MPa 정도이다. 그러나, 전체의 Mo/Si계 다층막의 두께가 원래의 Mo/Si계 다층막(30)의 두께의 3배로 되기 때문에, 막 두께 분포 제어를 매우 고정밀도로 할 필요가 있어, 공정이 복잡하게 된다.
[제 2 실시 형태]
도 3은 제 2 실시 형태에 따른 광학 소자의 구조를 나타내는 단면도이다. 본 실시 형태의 광학 소자(300)는, 도 1 및 도 2에 나타내는 제 1 실시 형태의 광학 소자(100, 200)를 변형한 것으로서, 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여 중복 설명을 생략한다. 또한, 특별히 설명하지 않는 부분에 관해서는 제 1 실시 형태와 마찬가진 것으로 한다.
본 광학 소자(300)에 있어서, 수지층(40)은 합금층(20)과 다층막(30) 사이에 마련된다. 이것에 의해, 다층막(30)의 베이스인 합금층의 표면이 보다 평활화되어, 다층막(30)의 성막시에 표면 거칠기에 영향을 주지 않도록 할 수 있다. 한편, 수지층의 두께는 광학 소자(300)에 대해 원하는 반사 특성에 따라 적절히 결정된다.
수지층(40)을 구성하는 재료로서, 폴리이미드 수지를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 합금층의 상부에 폴리이미드 용액을 스핀 코팅하고 소성하여 박막을 형성한다. 그 막 두께는 50~100nm 정도이다. 폴리이미드 수지는 내열성인 점에서 우수하고, 다층막(30)의 성막시에 수지층(40)에 열화 등의 영향이 생기지 않는다. 이 때문에, 폴리이미드 수지의 수지층(40)은, 합금층(20)의 최표면의 추가적인 평활화에 효과적이고, 다층막(30)의 성막에 있어서의 베이스로서 우수하다.
한편, 수지층(40)의 재료에는, 폴리이미드 수지에 한정하지 않고, 마찬가지의 기능을 갖는 유기 재료 등을 사용할 수도 있다.
[제 3 실시 형태]
도 4는 제 1 및 제 2 실시 형태의 광학 소자(100, 200, 300)를 광학 부품으로서 포함시킨, 제 3 실시 형태에 따른 노광 장치(400)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 이 노광 장치(400)는, 광학계로서, 극단 자외선(파장 11~14nm)을 발생하는 광원 장치(50), 극단 자외선의 조명광에 의해 마스크(MA)를 조명하는 조명 광학계(60), 및 마스크(MA)의 패턴상을 감응 기판인 웨이퍼(WA)에 전사하는 투영 광학계(70)를 구비하고, 기계 기구로서, 마스크(MA)를 지지하는 마스크 스테이지(81)와, 웨이퍼(WA)를 지지하는 웨이퍼 스테이지(82)를 구비한다.
광원 장치(50)는, 플라즈마 여기용 레이저광을 발생하는 레이저 광원(51)과, 타겟 재료인 제논 등의 가스를 하우징(SC) 중에 공급하는 튜브(52)를 구비한다. 또한, 이 광원 장치(50)에는, 콘덴서(54)나 콜리메이터 미러(55)가 부설되어 있다. 튜브(52)의 선단으로부터 사출되는 제논에 대해 레이저 광원(51)으로부터의 레이저광을 집광시킴으로써, 이 부분의 타겟 재료가 플라즈마화되어 극단 자외선을 발생한다. 콘덴서(54)는, 튜브(52)의 선단(S)에서 발생한 극단 자외선을 집광한다. 콘덴서(54)를 거친 극단 자외선은, 수속되면서 하우징(SC) 외부로 사출되어, 콜리메이터 미러(55)에 입사한다. 한편, 이상과 같은 레이저 플라즈마 타입의 광원 장치(50)로부터의 광원광으로 바꿔, 방전 플라즈마 광원, 싱크로트론 방사 광원으로부터의 방사광 등을 사용할 수 있다.
조명 광학계(60)는 반사형의 광학 인터그레이터(61, 62), 콘덴서 미러(63), 굴곡 미러(64) 등에 의해 구성된다. 광원 장치(50)로부터의 광원 광을, 광학 인터그레이터(61, 62)에 의해 조명광으로서 균일화하면서 콘덴서 미러(63)에 의해 집광하고, 굴곡 미러(64)를 통해 마스크(MA) 상의 소정 영역(예컨대, 띠상 영역)에 입사된다. 이것에 의해, 마스크(MA) 상의 소정 영역을 적당한 파장의 극단 자외선에 의해 균일하게 조명할 수 있다.
한편, 극단 자외선의 파장역에서 충분한 투과율을 갖는 물질은 존재하지 않고, 마스크(MA)로는 투과형 마스크가 아니라, 반사형 마스크가 사용되고 있다.
투영 광학계(70)는 다수의 미러(71, 72, 73, 74)로 구성되는 축소 투영계이다. 마스크(MA) 상에 형성된 패턴상인 회로 패턴은, 투영 광학계(70)에 의해 레지스트가 도포된 웨이퍼(WA) 상에 결상하여 이 레지스트에 전사된다. 이 경우, 회로 패턴이 한번에 투영되는 영역은 직선상 또는 원호상의 슬릿 영역이며, 마스크(MA)와 웨이퍼(WA)를 동시에 이동시키는 주사 노광에 의해, 예컨대 마스크(MA) 상에 형성된 직사각형 영역의 회로 패턴을 웨이퍼(WA) 상의 직사각형 영역으로 경제적으로 전사할 수 있다.
이상의 광원 장치(50) 중 극단 자외선의 광로 상에 배치되는 부분과, 조명 광학계(60)와, 투영 광학계(70)는, 진공 용기(84) 중에 배치되어 있어, 노광 광의 감쇠가 방지되고 있다. 즉, 극단 자외선은 대기에 흡수되어 감쇠하지만, 장치 전체를 진공 용기(84)에 의해 외부로부터 차단함과 아울러, 극단 자외선의 광로를 소정의 진공도(예컨대, 1.3×10-3 Pa 이하)로 유지함으로써, 극단 자외선의 감쇠 즉 전사상의 휘도 저하나 콘트라스트 저하를 방지하고 있다.
이상의 노광 장치(400)에 있어서, 극단 자외선의 광로 상에 배치되는 광학 소자(54, 55, 61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74)나 마스크(MA)로서, 도 1 등에 예시되는 광학 소자(100, 200, 300)를 사용한다. 이 때, 광학 소자(100, 200, 300)의 광학면의 형상은, 평면, 오목면에 한정되지 않고, 볼록면, 다면 등, 매립 장소에 의해 적절히 조정한다.
이하, 도 4에 나타내는 노광 장치(400)의 동작에 대해 설명한다. 이 노광 장치(400)에서는, 조명 광학계(60)로부터의 조명광에 의해 마스크(MA)가 조사되어, 마스크(MA)의 패턴상이 투영 광학계(70)에 의해 웨이퍼(WA) 상에 투영된다. 이것에 의해, 마스크(MA)의 패턴상이 웨이퍼(WA)에 전사된다.
이상 설명한 노광 장치(400)에서는, 고반사율이고 고정밀도로 제어된 광학 소자(54, 55, 61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74)나 마스크(MA)가 사용되고 있어, 그 변형 방지에 의해 높은 분해능을 갖고, 고정밀도인 노광이 가능하게 된다. 또한, 광학 소자(54, 55, 61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74)나 마스크(MA)가, 사용과 동시에 서서히 변형하는 것을 억제할 수 있어, 광학 소자의 광학 특성을 장시간에 걸쳐 유지할 수 있다. 그 때문에, 노광 장치(400)의 분해능을 유지하고, 나아가서는 노광 장치(400)의 수명을 길게 할 수 있다.
[제 4 실시 형태]
이상은, 노광 장치(400)나 이것을 사용한 노광 방법의 설명이지만, 이러한 노광 장치(400)를 사용함으로써, 반도체 디바이스나 그 밖의 마이크로 디바이스를 높은 집적도로 제조하기 위한 디바이스 제조 방법을 제공할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 마이크로 디바이스는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 마이크로 디바이스의 기능이나 성능 설계 등을 행하는 공정(S101), 이 설계 공정에 근거해서 마스크(MA)를 제작하는 공정(S102), 디바이스의 기재인 기판 즉 웨이퍼(WA)를 준비하는 공정(S103), 상술한 실시 형태의 노광 장치(400)에 의해 마스크(MA)의 패턴을 웨이퍼(WA)에 노광하는 노광 처리 과정(S104), 일련의 노광이나 에칭 등을 반복하면서 소자를 완성하는 디바이스 조립 공정(S105), 조립 후의 디바이스의 검사 공정(S106) 등을 거쳐서 제조된다. 한편, 디바이스 조립 공정(S105)에는, 통상, 다이싱 공정, 본딩 공정, 패키지 공정 등이 포함된다.
이상 실시 형태에 의거하여 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 상기 실시 형태에서는, 다층막(30)이 압축 내부 응력을 갖는 경우에 대해 주로 설명했지만, 다층막(30)이 인장 내부 응력을 갖는 경우에 관해서는, 합금층(20)이 압축 내부 응력을 갖도록 하는 재료를 선택하여 형성해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 노광 광으로서 극단 자외선을 사용하는 노광 장치(400)에 대해 설명했지만, 노광 광으로서 극단 자외선 이외의 연 X선 등을 사용하는 노광 장치에 있어서도, 도 1 등에 나타내는 광학 소자(100, 200, 300)와 마찬가지의 광학 소자를 포함할 수 있어, 광학 소자의 광학 특성의 열화를 억제할 수 있다.
또한, 노광 장치 이외에, 예컨대, 연 X선 현미경이나, 연 X선 분석 장치로 한 연 X선 광학 기기를 포함하는 다양한 광학 기기에 관해서도 마찬가지로 도 1 등에 나타내는 광학 소자(100, 200, 300)를 포함할 수 있다. 이러한, 연 X선 광학 기기에 적합하도록 구비한 광학 소자(100, 200, 300)도, 상기 실시 형태의 경우와 마찬가지로 장기적으로 광학 소자(100, 200, 300)의 광학 특성의 열화를 억제할 수 있다.

Claims (10)

  1. 지지용 기판,
    상기 기판상에 지지됨과 아울러, 극단 자외선을 반사하는 다층막, 및
    상기 다층막과 상기 기판 사이에 마련된 합금층
    을 구비하는 광학 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 합금층은 상기 다층막에 대해 인장 응력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 합금층은 합금의 단층막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층막은, 극단 자외선 영역에서의 진공의 굴절률에 대한 굴절률 차이가 큰 물질로 이루어지는 제 1 층과, 작은 물질로 이루어지는 제 2 층을 기판상에 교대로 적층하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합금층은 몰리브덴계 합금으로 이루어지고, 첨가물로서 루테늄, 니오브, 팔라듐 및 구리 중 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합금층은, 몰리브덴, 루테늄, 니오브, 팔라듐 및 구리로 이루어지는 군으로부터 선택되는 2종류 이상의 조합으로 이루어지는 합금인 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합금층과 상기 다층막 사이에 수지층을 갖는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 수지층은 폴리이미드 수지로 형성되는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
  9. 극단 자외선을 발생시키는 광원,
    상기 광원으로부터의 극단 자외선을 전사용의 마스크로 유도하는 조명 광학계, 및
    상기 마스크의 패턴상을 감응 기판 상에 형성하는 투영 광학계
    를 구비하고,
    상기 마스크, 상기 조명 광학계 및 상기 투영 광학계 중 적어도 하나가 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 노광 장치.
  10. 제 9 항에 기재된 노광 장치를 사용하는 디바이스 제조 방법.
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