(57)【要約】【課題】  多層膜における物質の積層数を減らすことなく、多層膜全体の応力を低減できる多層膜反射鏡および露光装置を提供する。【解決手段】  軟Ｘ線領域の光（ＥＵＶ光）を反射する多層膜１１が基板１２の表面に形成され、多層膜は、軟Ｘ線領域における屈折率の異なる第１層２１と第２層２２とが交互に積層され、第１層と第２層のうち少なくとも何れか一方の層（例えば第１層２１）は、該層を構成する第１物質が、該第１物質とは異なる第２物質により複数の薄層２Ａに分割され、第２物質の薄層２Ｂの膜厚ＤMBは０.７ｎｍ以下である。【選択図】      図１
2006258650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟Ｘ線領域の光を反射する多層膜が基板の表面に形成され、
前記多層膜は、軟Ｘ線領域における屈折率の異なる第１層と第２層とが交互に積層され、
前記第１層と前記第２層のうち少なくとも何れか一方の層は、該層を構成する第１物質が、該第１物質とは異なる第２物質により複数の薄層に分割され、
前記第２物質の膜厚は０.７ｎｍ以下である
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２】
請求項１に記載の多層膜反射鏡において、
前記第１物質の膜厚と応力との関係は、膜厚が所定値より小さいときに引っ張り応力を示し、膜厚が前記所定値に等しいときに応力が０となり、膜厚が前記所定値より大きいときに圧縮応力を示すような関係である
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項３】
請求項１に記載の多層膜反射鏡において、
前記第１物質の膜厚と応力との関係は、膜厚の増加と共に圧縮応力が非線形に増加すると共に、該圧縮応力の増加係数も膜厚の増加と共に大きくなるような関係である
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の多層膜反射鏡において、
前記第１物質からなる前記薄層それぞれの膜厚は２ｎｍ以下である
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の多層膜反射鏡において、
前記第２物質の屈折率は、前記第１物質の屈折率に略等しい
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項６】
請求項５に記載の多層膜反射鏡において、
前記第１物質は、モリブデン(Ｍｏ)であり、
前記第２物質は、炭化ホウ素(Ｂ4Ｃ)と酸化モリブデン(ＭｏＯ2)とルテニウム(Ｒｕ)のうち少なくとも何れか１種類を含む
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の多層膜反射鏡において、
前記第２物質の膜厚は０.４ｎｍ以下である
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項８】
軟Ｘ線領域の光を発生する光源と、
前記光源からの光をマスクに導く第１光学系と、
前記マスクからの光を感光性基板に導く第２光学系とを備え、
前記第１光学系および/または前記第２光学系の少なくとも一部の光学素子は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の多層膜反射鏡である
ことを特徴とする露光装置。                                                                                
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軟Ｘ線領域で用いられる多層膜反射鏡および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化に伴い、リソグラフィ工程における解像力向上のために、紫外線領域より波長の短い軟Ｘ線領域（波長11nm〜14nm程度）の光を使用することが提案されている（例えば非特許文献１を参照）。軟Ｘ線領域の光はＥＵＶ光とも呼ばれる(Extreme Ultraviolet；極紫外線)。ＥＵＶ光を使用したリソグラフィ（ＥＵＶＬ）は、波長190nm程度以上の光を使用したリソグラフィでは不可能な“解像力50nm以下”を実現できる将来の技術として期待されている。
【０００３】
ところで、軟Ｘ線領域における物質の屈折率は真空の屈折率(＝１)に非常に近いため、ＥＵＶＬの光学系には、屈折型ではなく反射型の光学素子が用いられる。ＥＵＶＬ用の反射型の光学素子として提案されている多層膜反射鏡は、基板の表面に多層膜を形成したものである（例えば特許文献１を参照）。そして、多層膜の界面での微弱な反射光の位相を合わせて多数重畳させることにより、全体として高い反射率を得ている。
【０００４】
なお、多層膜は、軟Ｘ線領域における屈折率の異なる２種類の層を交互に積層したものであり、各層が単一の物質からなる。また、多層膜反射鏡において、所望の高い反射率を得るために必要な界面の数は非常に多く、例えば５０面である。
【特許文献１】特開２００４−９３４８３号公報
【非特許文献１】D.Tichenor,et al.,SPIE,Vol.2437(1995)p.292
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、多層膜の各層として使用可能な物質は応力（通常は圧縮応力）が比較的強く、必要な界面の数（例えば５０面）を確保するためにその物質を多数積層すると、積層した数に応じて多層膜全体の応力が増大し、その影響で基板が変形して、多層膜反射鏡の結像性能が低下してしまう。ＥＵＶＬ用の露光装置では、多層膜反射鏡の結像性能が低下すると、所望の解像力を得ることが難しくなり、好ましくない。
【０００６】
そのため、多層膜における物質の積層数を減らして多層膜全体の応力を低減し、所望の結像性能を維持しようとすると、多層膜の界面の数が少なくなった分だけ反射率が低下してしまう。ＥＵＶＬ用の露光装置では、多層膜反射鏡の反射率が低下すると、感光性基板に対する露光時の光量損失が大きくなり、露光時間の長時間化に伴ってスループットが低下するため、好ましくない。
【０００７】
本発明の目的は、多層膜における物質の積層数を減らすことなく、多層膜全体の応力を低減できる多層膜反射鏡および露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の多層膜反射鏡は、軟Ｘ線領域の光を反射する多層膜が基板の表面に形成され、前記多層膜は、軟Ｘ線領域における屈折率の異なる第１層と第２層とが交互に積層され、前記第１層と前記第２層のうち少なくとも何れか一方の層は、該層を構成する第１物質が、該第１物質とは異なる第２物質により複数の薄層に分割され、前記第２物質の膜厚は０.７ｎｍ以下である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の多層膜反射鏡において、前記第１物質の膜厚と応力との関係は、膜厚が所定値より小さいときに引っ張り応力を示し、膜厚が前記所定値に等しいときに応力が０となり、膜厚が前記所定値より大きいときに圧縮応力を示すような関係である。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の多層膜反射鏡において、前記第１物質の膜厚と応力との関係は、膜厚の増加と共に圧縮応力が非線形に増加すると共に、該圧縮応力の増加係数も膜厚の増加と共に大きくなるような関係である。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に記載の多層膜反射鏡において、前記第１物質からなる前記薄層それぞれの膜厚は２ｎｍ以下である。
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の多層膜反射鏡において、前記第２物質の屈折率は、前記第１物質の屈折率に略等しいものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の多層膜反射鏡において、前記第１物質は、モリブデン(Ｍｏ)であり、前記第２物質は、炭化ホウ素(Ｂ4Ｃ)と酸化モリブデン(ＭｏＯ2)とルテニウム(Ｒｕ)のうち少なくとも何れか１種類を含むものである。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６の何れか１項に記載の多層膜反射鏡において、前記第２物質の膜厚は０.４ｎｍ以下である。
請求項８に記載の露光装置は、軟Ｘ線領域の光を発生する光源と、前記光源からの光をマスクに導く第１光学系と、前記マスクからの光を感光性基板に導く第２光学系とを備え、前記第１光学系および/または前記第２光学系の少なくとも一部の光学素子は、請求項１から請求項７の何れか１項に記載の多層膜反射鏡である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多層膜における物質の積層数を減らすことなく、多層膜全体の応力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
第１実施形態の多層膜反射鏡１０は、図１(ａ)に示す通り、ＥＵＶ光を反射する多層膜１１が基板１２の表面に形成されたものである。多層膜反射鏡１０は、直入射近傍（入射角＜２０度）で使用される。以下、ＥＵＶ光の波長が１３.５ｎｍ付近の場合を例に、本実施形態の多層膜反射鏡１０について説明する。
【００１４】
多層膜反射鏡１０の多層膜１１は、図１(ｂ)に示す通り、軟Ｘ線領域（ここでは使用波長１３.５ｎｍ）における屈折率の異なるモリブデン(Ｍｏ)層２１とシリコン(Ｓｉ)層２２とを交互に積層したもの（Ｍｏ/Ｓｉ多層膜）である。多層膜１１の形成には、例えばスパッタリング法が用いられる。
多層膜反射鏡１０において、所望の高い反射率を得るために必要な界面２３の数は、例えば５０面である。多数の界面２３（例えば５０面）での微弱な反射光の位相を合わせて重畳させることにより、全体として高い反射率を得ることができる。多数の界面２３での反射光の位相を合わせるためには、ＥＵＶ光の波長および入射角とＭｏ層２１,Ｓｉ層２２の屈折率とを考慮して、Ｍｏ層２１,Ｓｉ層２２の膜厚ＤM,ＤSの合計（つまり各々の界面２３の間隔）を調整すればよい。
【００１５】
Ｓｉ層２２は、単一の物質（Ｓｉ）からなり、膜厚ＤS=４.３ｎｍである。Ｓｉは、軟Ｘ線領域（ここでは使用波長１３.５ｎｍ）での屈折率と真空の屈折率(＝１)との差が小さい物質である。Ｓｉ層２２の内部応力は、膜厚ＤS=４.３ｎｍにおいて、小さな圧縮応力を示す。ちなみに、圧縮応力とは、多層膜反射鏡１０の曲率半径が大きくなる方向に働く。
【００１６】
Ｍｏ層２１は、膜厚ＤM=２.６ｎｍである。Ｍｏは、軟Ｘ線領域（ここでは使用波長１３.５ｎｍ）での屈折率と真空の屈折率(＝１)との差が大きい物質である。Ｍｏ層２１の内部応力は、仮にＭｏ層２１を単一の物質（Ｍｏ）で構成した場合、膜厚ＤM=２.６ｎｍにおいて、上記の膜厚ＤS=４.３ｎｍのＳｉ層２２より強い（３倍程度の）圧縮応力を示す。
【００１７】
本実施形態の多層膜反射鏡１０では、Ｍｏ層２１の内部応力の絶対値を低減（圧縮応力を低減）するために、Ｍｏ層２１を単一の物質（Ｍｏ）ではなく、図１(ｃ)のような積層構造とする。つまり、図１(ｃ)に示す通り、Ｍｏ層２１を構成する主要な物質（Ｍｏ）を４つの薄層２Ａに分割して、この薄層２Ａどうしの間に、炭化ホウ素(Ｂ4Ｃ)からなる薄層２Ｂを挿入している。
【００１８】
Ｍｏ層２１において、Ｍｏからなる４つの薄層２Ａそれぞれの膜厚ＤMA=０.５ｎｍである。Ｂ4Ｃからなる３つの薄層２Ｂそれぞれの膜厚ＤMB=０.２ｎｍである。また、Ｂ4ＣはＭｏとは異なる物質であるが、その屈折率はＭｏの屈折率に略等しい。本実施形態のＭｏは請求項の「第１物質」に対応し、Ｂ4Ｃは「第２物質」に対応する。
このように、Ｍｏ層２１を構成する主要な物質（Ｍｏ）は、Ｂ4Ｃからなる膜厚ＤMB=０.２ｎｍの薄層２Ｂ（３つ）により、膜厚ＤMA=０.５ｎｍの薄層２Ａ（４つ）に分割されている。Ｍｏを４つの薄層２Ａに分割すると共に、その間にＢ4Ｃの薄層２Ｂを挿入する場合であっても、薄層２Ｂの膜厚ＤMBは非常に薄い（ＤMB=０.２ｎｍ）ため、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂによる光学的な影響は非常に小さく、Ｍｏ層２１の光学特性は、単一の物質（Ｍｏ）で構成した場合と同様の光学特性と考えられる。
【００１９】
そして、積層構造のＭｏ層２１の内部応力の絶対値（ここでは圧縮応力）は、Ｍｏ層２１を単一の物質（Ｍｏ）で構成した場合と比較して、次のように低減される。
まず、Ｍｏの膜厚と内部応力との関係について図２(ａ)を用いて説明する。Ｍｏの膜厚と内部応力との関係は、膜厚が０より大きく且つ所定値Ｄ0より小さいときに引っ張り応力（内部応力＞０）を示し、膜厚が所定値Ｄ0に等しいときに応力が０となり、膜厚が所定値Ｄ0より大きいときに圧縮応力（内部応力＜０）を示すような関係である。なお、引っ張り応力とは、圧縮応力とは逆に、多層膜反射鏡１０の曲率半径が小さくなる方向に働く。
【００２０】
つまり、Ｍｏの成膜過程において、初期段階では引っ張り応力（内部応力＞０）が優勢であり、膜厚の増加と共に引っ張り応力が一旦増加してピークを迎えた後に小さくなり、膜厚が所定値Ｄ0を超えると圧縮応力（内部応力＜０）に転化し、その後、膜厚の増加と共に圧縮応力が増加していく。図２(ａ)では内部応力の変化が線形的であるように示したが、非線形的であっても構わない。成膜初期の応力変化のうち引っ張り応力がピーク値となる膜厚は０近傍である。
【００２１】
上記の所定値Ｄ0は、成膜方法や成膜装置に依存して変わるが、概略、Ｍｏ層２１の膜厚ＤM=２.６ｎｍより小さい。このため、Ｍｏ層２１を単一の物質（Ｍｏ）で構成する場合、膜厚ＤM=２.６ｎｍにおける内部応力Ｓ1は大きな圧縮応力を示し、既に説明した膜厚ＤS=４.３ｎｍのＳｉ層２２より強い（３倍程度）。
これに対し、Ｍｏ層２１を積層構造（図１(ｃ)）とした場合、Ｍｏは４つの薄層２Ａに分割されているため、成膜時の内部応力の変化は、図２(ｂ)に示すようになる。
【００２２】
１つ目の薄層２Ａを成膜する際（図中(1)参照）、Ｍｏ層２１の内部応力は図２(ａ)と同様の変化を示す。１つ目の薄層２Ａの膜厚が０近傍のときの内部応力（ピーク値）は、Ｍｏの応力特性のピーク値（Ｍｏの膜厚が０近傍のときの内部応力Ｓ0）に等しい。そして、１つ目の薄層２Ａの膜厚がＤMA=０.５ｎｍになると、この場合の内部応力の変化は、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂによって遮断される。この時点でのＭｏ層２１の内部応力をＳ2とする。図２(ｂ)の例では、内部応力Ｓ2＜０（つまり圧縮応力）である。
【００２３】
次いで、２つ目の薄層２Ａを成膜する際（図中(2)参照）、内部応力のピーク値（２つ目の薄層２Ａの膜厚が０近傍のときの内部応力）は、１つ目の薄層Ａを成膜した後の内部応力Ｓ2とは異なる値を示し、Ｍｏの応力特性のピーク値（内部応力Ｓ0）の分だけリセットされ、概略、“Ｓ2＋Ｓ0”となる。
また、２つ目の薄層２Ａの膜厚増加に伴ってＭｏ層２１の内部応力が変化する様子は、上記のピーク値(Ｓ2＋Ｓ0)を除いて、１つ目の薄層２Ａの成膜中と同様である。そして、２つ目の薄層２Ａの膜厚がＤMA=０.５ｎｍになると、この場合の内部応力の変化も、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂによって遮断される。この時点でのＭｏ層２１の内部応力は、２・Ｓ2（＜０）となる。
【００２４】
次いで、３つ目の薄層２Ａを成膜する際（図中(3)参照）、内部応力のピーク値（３つ目の薄層２Ａの膜厚が０近傍のときの内部応力）は、２つ目の薄層Ａを成膜した後の内部応力２・Ｓ2とは異なる値を示し、Ｍｏの応力特性のピーク値（内部応力Ｓ0）の分だけリセットされ、概略、“２・Ｓ2＋Ｓ0”となる。
また、３つ目の薄層２Ａの膜厚増加に伴ってＭｏ層２１の内部応力が変化する様子は、上記のピーク値(２・Ｓ2＋Ｓ0)を除いて、１つ目および２つ目の薄層２Ａの成膜中と同様である。そして、３つ目の薄層２Ａの膜厚がＤMA=０.５ｎｍになると、この場合の内部応力の変化も、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂによって遮断される。この時点でのＭｏ層２１の内部応力は、３・Ｓ2（＜０）となる。
【００２５】
次いで、最後（４つ目）の薄層２Ａを成膜する際（図中(4)参照）、内部応力のピーク値（４つ目の薄層２Ａの膜厚が０のときの内部応力）は、３つ目の薄層Ａを成膜した後の内部応力３・Ｓ2とは異なる値を示し、Ｍｏの応力特性のピーク値（内部応力Ｓ0）の分だけリセットされ、概略、“３・Ｓ2＋Ｓ0”となる。
また、４つ目の薄層２Ａの膜厚増加に伴ってＭｏ層２１の内部応力が変化する様子は、上記のピーク値(３・Ｓ2＋Ｓ0)を除いて、１つ目〜３つ目の薄層２Ａの成膜中と同様である。そして、４つ目の薄層２Ａの膜厚がＤMA=０.５ｎｍになると、この場合の内部応力の変化は、Ｓｉ層２２（図１(ｃ)参照）によって遮断される。最終的なＭｏ層２１の内部応力は、４・Ｓ2（＜０）となる。
【００２６】
上記のように、積層構造のＭｏ層２１の内部応力は、その成膜中に、Ｍｏの薄層２Ａが切り替わる（図２(ｂ)の(1)→(2),(2)→(3),(3)→(4)）ごとに、Ｍｏの応力特性のピーク値（内部応力Ｓ0）の分だけリセットされていく。このため、積層構造のＭｏ層２１の最終的な内部応力“４・Ｓ2（＜０）”は、Ｍｏ層２１を単一の物質（Ｍｏ）で構成した場合の内部応力“Ｓ1（＜０）”と比較して、確実に小さな絶対値を示すことになる。つまり、Ｍｏ層２１を積層構造とすることで、Ｍｏ層２１の圧縮応力を確実に低減することができる。
【００２７】
したがって、積層構造のＭｏ層２１と単一構造のＳｉ層２２とを交互に積層することで多層膜１１を形成し、本実施形態の多層膜反射鏡１０を作製した場合には、多層膜１１におけるＭｏやＳｉの積層数を減らすことなく、多層膜１１の全体の内部応力を低減することができる。そして、多層膜１１におけるＭｏやＳｉの積層数を減らす必要がないので、所望の高い反射率を得るために必要な界面２３の数（例えば５０面）を確保できる。
【００２８】
ここで、本実施形態の多層膜反射鏡１０における多層膜１１の全体の内部応力（界面２３の数が５０面の場合）のシミュレーション結果を、図３(ａ)に示す。また、図３(ａ)と比較するために、その隣には、単一構造のＭｏ層２１'とＳｉ層２２とを交互に積層した多層膜（図４）の全体の内部応力（界面２３'の数が５０面の場合）のシミュレーション結果を、図３(ｂ)に示す。Ｍｏ層２１'の膜厚も２.６ｎｍである。
【００２９】
図３(ａ),(ｂ)の比較から分かるように、多層膜中の界面数が同じであっても、積層構造のＭｏ層２１（図１(ｃ)）を備えた多層膜１１の全体の内部応力は約-50MPaであり、単一構造のＭｏ層２１'（図４）を備えた多層膜の全体の内部応力（約-530MPa）の１/１０程度である。つまり、本実施形態の多層膜反射鏡１０によれば、所望の高い反射率を得るために必要な界面２３の数（例えば５０面）を確保しつつ、多層膜１１の全体の内部応力を確実に低減することができる。
【００３０】
さらに、本実施形態の多層膜反射鏡１０では、Ｍｏ層２１を積層構造とする（すなわちＭｏを４つの薄層２Ａに分割する）ために挿入したＢ4Ｃの薄層２Ｂそれぞれの膜厚ＤMBをＤMB=０.２ｎｍとしたので、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂによる光学的な影響を非常に小さく抑えることができる。したがって、多層膜反射鏡１０の所望の高い反射率として、７０％以上の反射率を得ることができる。
【００３１】
このように、本実施形態の多層膜反射鏡１０によれば、所望の高い反射率を得ることができ、多層膜１１の全体の内部応力を確実に低減することもできる。そして、多層膜１１の全体の応力を低減できるため、基板１１の変形を抑制でき、多層膜反射鏡１０の所望の結像性能を維持することができる。
（第１実施形態の変形例）
なお、上記した第１実施形態では、Ｍｏを４つの薄層２Ａに分割してＭｏ層２１を構成した（図１(ｃ)）が、本発明はこれに限定されない。Ｍｏの分割数を２つ以上とする場合であれば、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。Ｍｏの分割数に拘わらず、薄層２Ａどうしの間には、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂを１つずつ挿入すればよい。
【００３２】
また、上記した第１実施形態では、Ｍｏを等しい膜厚ＤMA（例えばＤMA=０.５ｎｍ）の薄層２Ａに分割してＭｏ層２１を構成したが、本発明はこれに限定されない。Ｍｏを分割して得られる複数の薄層２Ａの膜厚ＤMAが異なる場合にも、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
さらに、上記した第１実施形態では、Ｍｏを分割して得られる薄層２Ａそれぞれの膜厚ＤMAが、ＤMA=０.５ｎｍである例を説明したが、本発明はこれに限定されない。上記したＭｏの分割数（２つ以上）に応じて、薄層２Ａそれぞれの膜厚ＤMAを決めればよい。薄層２Ａそれぞれの膜厚ＤMAが２ｎｍ以下であれば、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、上記した第１実施形態では、Ｍｏを複数（例えば４つ）の薄層２Ａに分割するために挿入したＢ4Ｃの薄層２Ｂそれぞれの膜厚ＤMBが、ＤMB=０.２ｎｍである例を説明したが、本発明はこれに限定されない。Ｂ4Ｃの薄層２Ｂそれぞれの膜厚ＤMBが０.７ｎｍ以下（より好ましくは０.４ｎｍ以下）であれば、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
【００３４】
ここで、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂそれぞれの膜厚ＤMBと多層膜反射鏡１０の反射率との関係についてのシミュレーション結果（図５(ａ),(ｂ)）を説明する。図５(ａ)はＢ4Ｃの薄層２Ｂを１層挿入してＭｏを２分割した場合、図５(ｂ)は薄層２Ｂを２層挿入してＭｏを３分割した場合に対応する。図５の横軸は薄層２Ｂの膜厚ＤMB(ｎｍ)を表し、縦軸は多層膜反射鏡１０の反射率(％)を表す。
【００３５】
また、膜厚ＤMBを０〜１ｎｍの範囲で変化させた場合の膜構成の一例を図６(ａ),(ｂ)に示す。図６(ａ)は１層挿入、図６(ｂ)は２層挿入に対応する。なお、図５(ａ),(ｂ)のシミュレーションでは、ＥＵＶ光の波長を１３.５ｎｍとし、入射角を０°とした。
図５,図６から分かるように、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂの膜厚ＤMBを０.７ｎｍ以下とする場合、Ｂ4Ｃの１層挿入（Ｍｏの２分割）であれば、多層膜反射鏡１０の反射率として７０％以上を確保することができる。また、Ｂ4Ｃの２層挿入（Ｍｏの３分割）であれば、多層膜反射鏡１０の反射率として６５％以上を確保することができる。
【００３６】
さらに、Ｂ4Ｃの薄層２Ｂの膜厚ＤMBを０.４ｎｍ以下とする場合、Ｂ4Ｃの１層挿入（Ｍｏの２分割）でも、２層挿入（Ｍｏの３分割）でも、多層膜反射鏡１０の反射率として７０％以上を確保することができる。
上記のように、Ｍｏを複数の薄層２Ａに分割するために挿入したＢ4Ｃの薄層２Ｂの膜厚ＤMBが０.７ｎｍ以下（より好ましくは０.４ｎｍ以下）であれば、薄層２Ｂによる光学的な影響を非常に小さく抑えることができ、所望の高い反射率を得ることができる。
【００３７】
また、上記した第１実施形態では、Ｍｏを複数の薄層２Ａに分割するためにＢ4Ｃの薄層２Ｂを挿入したが、本発明はこれに限定されない。Ｂ4Ｃの他、酸化モリブデン(ＭｏＯ2)とルテニウム(Ｒｕ)のうち何れか１つを用いてもよいし、Ｂ4Ｃ,ＭｏＯ2,Ｒｕのうち１種類以上を組み合わせてもよい。これらの物質（Ｂ4Ｃ,ＭｏＯ2,Ｒｕ）はＭｏと屈折率が略等しいため、Ｂ4Ｃ,ＭｏＯ2,Ｒｕのうち少なくとも何れか１種類を含む薄層によりＭｏを分割する場合には、この薄層による光学的な影響を非常に小さく抑えることができる。
【００３８】
さらに、Ｍｏを分割するための薄層としては、上記の物質（Ｂ4Ｃ,ＭｏＯ2,Ｒｕ）の他、Ｓｉ,Ｔｃ(テクネチウム),Ｒｈ(ロジウム),Ｃ(炭素),Ｓｒ(ストロンチウム),Ｂ(ホウ素),Ｐｒ(プラセオジウム),Ｙ(イットリウム),Ｚｒ(ジルコニウム),ＳｉＣ(炭化珪素),Ｎｂ(ニオブ),Ｓｉ3Ｎ4(窒化珪素)を用いることもできる。
Ｍｏを分割するための薄層としてＲｕまたはＳｉを用いた場合、その膜厚と多層膜反射鏡１０の反射率との関係（図５と同様のシミュレーション結果）は、図７(ａ),(ｂ)のようになる。図７(ａ)は１層挿入、図７(ｂ)は２層挿入に対応する。膜構成は、図６のＢ4ＣをＲｕまたはＳｉに置き換えたものに相当する。図７(ａ)には図５(ａ)の結果も併せて示した。図７(ｂ)には図５(ｂ)の結果も併せて示した。
【００３９】
図７(ａ),(ｂ)のシミュレーション結果から分かるように、Ｒｕの薄層の膜厚を０.７ｎｍ以下とする場合、１層挿入（Ｍｏの２分割）であれば７３％以上の反射率を確保でき、２層挿入（Ｍｏの３分割）であれば７２％以上の反射率を確保できる。また、Ｓｉの薄層の膜厚を０.７ｎｍ以下とする場合、１層挿入（Ｍｏの２分割）であれば６５％以上の反射率を確保できる。
【００４０】
さらに、上記した第１実施形態では、Ｍｏ層２１を構成する主要な物質（Ｍｏ）を複数の薄層２Ａに分割したが、Ｓｉ層２２を構成する主要な物質（Ｓｉ）を同様に分割してもよい。この場合には、Ｓｉを分割するための薄層として、Ｂａ(バリウム),ＳｉＣ(炭化珪素)のうち少なくとも何れか１種類を挿入することが好ましい。また、ＭｏとＳｉとの双方を分割してもよい。つまり、Ｍｏ層２１とＳｉ層２２のうち少なくとも何れか一方の層を分割対象とする場合に、本発明を適用できる。
【００４１】
さらに、上記した第１実施形態では、多層膜反射鏡１０の多層膜１１がＭｏ/Ｓｉ多層膜である例を説明したが、本発明はこれに限定されない。その他、ＥＵＶ光の波長が１１.３ｎｍ付近の場合、多層膜１１には、軟Ｘ線領域（ここでは使用波長１１.３ｎｍ）における屈折率の異なるＭｏ層とベリリウム(Ｂｅ)層とを交互に積層したもの（Ｍｏ/Ｂｅ多層膜）を用いることが好ましい。この場合にも、Ｍｏ層とＢｅ層のうち少なくとも何れか一方の層を分割対象とすれば同様の効果を得ることができる。
【００４２】
また、上記した第１実施形態では、引っ張り応力から圧縮応力に変化する特性の膜を分割する例で説明したが、本発明はこれに限定されない。逆に、圧縮応力から引っ張り応力に変化する特性の膜にも、同様に、本発明を適用できる。
さらに、内部応力の符号が成膜過程の途中で変化する膜（例えばＭｏ）の場合、分割後の薄層の厚さを、応力が０になる膜厚（例えば上記の所定値Ｄ0）とすることが好ましい。
【００４３】
また、上記した第１実施形態では、分割対象の層（例えばＭｏ層２１）を構成する主要な物質の応力特性が、成膜初期に引っ張り応力を示す場合（図２(ａ)）を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば図８(ａ)に示すように、膜厚が０近傍のときに応力が０であり、引っ張り応力を示すことなく、膜厚の増加と共に圧縮応力（内部応力＜０）が非線形に増加すると共に、この圧縮応力の増加係数も膜厚の増加と共に大きくなるような関係であっても、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。この場合、成膜時の内部応力の変化は図８(ｂ)に示すようになる。
【００４４】
さらに、膜厚が０近傍のときに応力が０であり、圧縮応力を示すことなく、膜厚の増加と共に引っ張り応力（内部応力＞０）が非線形に増加すると共に、その引っ張り応力の増加係数も膜厚の増加と共に大きくなるような膜であっても、上記と同様に、本発明を適用して同様の効果を得ることができる。
また、内部応力の符号が成膜過程の途中で変化するか否かに拘わらず、第１層（例えばＭｏ）の応力が、第２層（例えばＳｉ層）の応力と反対の符号になる状態があれば、１組の第１層と第２層とで合計した内部応力が０となる（引っ張り応力と圧縮応力とで相殺する）ように、分割後の薄層の厚さを設定することが好ましい。このような組み合わせとしては、例えば、第１層（例えばＭｏ）が引っ張り応力を示し、第２層（例えばＳｉ層）が圧縮応力を示し、さらに、その絶対値が略等しい場合が考えられる。
（第２実施形態）
ここでは、図９を参照し、第１実施形態の多層膜反射鏡１０を用いた露光装置１００について説明する。露光装置１００は、波長５〜２０nm程度のＥＵＶ光を使用したリソグラフィ（ＥＵＶＬ）のシステムに組み込まれた縮小投影露光装置であり、投影光学系１０１を介して反射型マスク１０２のパターンの縮小像をウエハ１０３上に転写し、露光する。縮小投影露光装置は、半導体集積回路の製造工程において、高い処理速度を得ることができる。
【００４５】
第２実施形態の露光装置１００には、ＥＵＶ光を発生する光源（レーザ源１０８,キセノンガス供給装置１０９）と、この光源(１０８,１０９)からの光を反射型マスク１０２に導く第１光学系（放物面ミラー１１３,集光ミラー１１４）と、反射型マスク１０２からの光を感光性基板（ウエハ１０３）に導く第２光学系（投影光学系１０１）とが設けられる。ＥＵＶ光は大気に対する透過性が低いので、ＥＵＶ光が通過する光路は真空ポンプ１０７で真空に保たれた真空チャンバ１０６に囲まれている。
【００４６】
ＥＵＶ光は、レーザ源１０８（励起光源として作用）とキセノンガス供給装置１０９からなるレーザプラズマＸ線源によって生成される。レーザプラズマＸ線源は、真空チャンバ１１０によって取り囲まれている。レーザプラズマＸ線源によって生成されたＥＵＶ光は、真空チャンバ１１０の窓１１１を通過する。窓１１１に代えて、レーザプラズマＸ線源が妨害を受けずに通過できる開口としても構わない。なお、キセノンガスを放出するノズル１１２によりゴミが生成される傾向があるので、真空チャンバ１１０は真空チャンバ１０６から分離されていることが好ましい。
【００４７】
レーザ源１０８は、例えば、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどであり、紫外線より長い波長を持つパルスレーザ光を発生させる。レーザ源１０８からのレーザ光は集光されて、ノズル１１２から放出されるキセノンガスの流れに照射される。キセノンガスの流れにレーザ光を照射すると、レーザ光がキセノンガスを十分に加熱し、プラズマを生じさせる。レーザで励起されたキセノンガスの多価イオンが低いエネルギ状態に落ちる時、ＥＵＶ光の光子が放出される。
【００４８】
放物面ミラー１１３と集光ミラー１１４は、表面にＥＵＶ光を反射する多層膜をそれぞれ備え、反射型マスク１０２に対する照明手段として機能する。放物面ミラー１１３はキセノンガス放出部の近傍に配置され、プラズマによって生成されたＥＵＶ光を集光する集光光学系を構成する。ＥＵＶ光は多層膜で反射されて、真空チャンバ１１０の窓１１１を通じて集光ミラー１１４へと達する。そして、集光ミラー１１４は反射型マスク１０２へとＥＵＶ光を集光、反射させて、反射型マスク１０２の所定の部分を照明する。
【００４９】
反射型マスク１０２は、可動のマスクステージ１０４によって少なくともＸ−Ｙ平面内で下向きに支持されている。ＥＵＶ光は、反射型マスク１０２で反射され、反射型マスク１０２上のパターンが、次に説明する投影光学系１０１により、ウエハ１０３上に結像される。
投影光学系１０１は、凹面第１ミラー１１５ａ、凸面第２ミラー１１５ｂ、凸面第３ミラー１１５ｃ、凹面第４ミラー１１５ｄの４つの反射ミラーから成る。これらの各ミラー１１５ａ〜１１５ｄは、第１実施形態の多層膜反射鏡１０と同様の構成であり、それぞれの光軸が互いに一致するように配置されている。
【００５０】
投影光学系１０１を反射鏡で構成する場合、光軸が何度も折り返されることになり、折り返された光束と反射鏡とが空間的に干渉しないようにしなければならない。このため、光学系の開口数ＮＡに制約が生じる。図９に示した４枚の反射鏡からなる投影光学系１０１の他、十分な解像力を得るためには、より大きな開口数ＮＡを得ることができる６枚の構成が有力である。
【００５１】
また、投影光学系１０１では、各ミラー１１５ａ〜１１５ｄによって決定される光路が妨げられるのを防ぐために、第１ミラー１１５ａ、第２ミラー１１５ｂ、第４ミラー１１５ｄに適当な切り欠きが設けられている（図９において、ミラーの破線部分はそれぞれの切り欠き部分を示している）。
反射型マスク１０２により反射されたＥＵＶ光は第１ミラー１１５ａから第４ミラー１１５ｄまで順次反射されて、マスクパターンの縮小された像を形成する。この場合、ウエハ１０３の露光域内で所定の縮小率β（例えば１／４,１／５,１／６）で像が形成される。投影光学系１０１は、像側（ウエハ１０３の側）でテレセントリックになるように設定されている。
【００５２】
ウエハ１０３は、好ましくはＸ,Ｙ,Ｚ方向に可動のウエハステージ１０５によって支持されている。ウエハ上のダイを露光するときには、ＥＵＶ光が照明システム(１１３,１１４)により反射型マスク１０２の所定の領域に照射される。反射型マスク１０２とウエハ１０３は、投影光学系１０１に対して投影光学系１０１の縮小率に従った所定の速度で動く。このようにして、マスクパターンはウエハ１０３上の所定の露光範囲に露光される。
【００５３】
つまり、露光装置１００による露光は、典型的にはステップ・スキャンによりなされる。マスクパターンは連続的な部分（露光領域）に投影され、露光の間、マスクステージ１０４とウエハステージ１０５はそれぞれ相対的に位相を合わせて移動する。反射型マスク１０２とウエハ１０３とのスキャンは、投影光学系１０１に対して１自由度方向に行なわれる。反射型マスク１０２の全ての領域をウエハのそれぞれの領域に露光すると、ウエハ１０３のダイ上へのパターンの露光は完了する。次に、露光はウエハ１０３の次のダイへとステップして進む。
【００５４】
なお、露光の際には、ＥＵＶ光の照射によりウエハ１０３上のレジストから生じるガス状のゴミがミラー１１５ａ〜１１５ｄに影響を与えないように、ウエハ１０３はパーティション１１６の後ろに配置されることが好ましい。パーティション１１６には開口１１６ａが形成され、開口１１６ａを通じてＥＵＶ光がミラー１１５ｄからウエハ１０３へと照射される。また、パーティション１１６内の空間は真空ポンプ１１７により真空排気されている。これは、上記のレジストから生じるガス状のゴミに起因する投影光学系１０１の光学性能の悪化を防止するためである。
【００５５】
第２実施形態の露光装置１００では、投影光学系１０１の各ミラー１１５ａ〜１１５ｄ（光学素子）を、第１実施形態の多層膜反射鏡１０により構成するため、所望の高い反射率を得ることができ、感光性基板（ウエハ１０３）に対する露光時の光量が増加し、露光時間の短時間化に伴ってスループットが向上する。さらに、投影光学系１０１の各ミラー１１５ａ〜１１５ｄの結像性能を良好に維持することもできるため、所望の解像力（５０ｎｍ以下）を得ることができる。
【００５６】
なお、上記した第２実施形態では、各ミラー１１５ａ〜１１５ｄを第１実施形態の多層膜反射鏡１０により構成したが、本発明はこれに限定されない。第１光学系（放物面ミラー１１３,集光ミラー１１４）および/または第２光学系（投影光学系１０１）の少なくとも一部の光学素子を、第１実施形態の多層膜反射鏡１０により構成する場合にも、本発明を適用できる。
【００５７】
また、上記した第２実施形態では、露光装置１００を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。露光装置以外に、例えば軟Ｘ線顕微鏡や軟Ｘ線分析装置など、軟Ｘ線光学機器を含む様々な光学機器についても、本発明の多層膜反射鏡を組み合わせることにより、同様の効果をを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】第１実施形態の多層膜反射鏡１０の構成を示す図である。
【図２】Ｍｏの応力特性(ａ)とＭｏ層２１を成膜する際の内部応力の変化(ｂ)を示す図である。
【図３】多層膜１１の全体の内部応力(ａ)と比較例の内部応力(ｂ)を示す図である。
【図４】比較例の多層膜の構成を示す図である。
【図５】Ｂ4Ｃの薄層２Ｂそれぞれの膜厚ＤMBと多層膜反射鏡１０の反射率との関係についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図６】Ｂ4Ｃの薄層２Ｂそれぞれの膜厚ＤMBを０〜１ｎｍの範囲で変化させた場合の膜構成の一例を示す図である。
【図７】Ｍｏを分割するための薄層としてＲｕまたはＳｉを用いた場合に関し、薄層の膜厚と多層膜反射鏡１０の反射率との関係を示す図である。
【図８】変形例の応力特性(ａ)と成膜時の内部応力の変化(ｂ)を示す図である。
【図９】第２実施形態の露光装置１００の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  多層膜反射鏡
１１  多層膜
１２  基板
２１  Ｍｏ層
２Ａ  Ｍｏの薄層
２Ｂ  Ｂ4Ｃの薄層
２２  Ｓｉ層
２３  界面
１００  露光装置
１０１  投影光学系
１０２  反射型マスク
１０３  ウエハ
１０４  マスクステージ
１０５  ウエハステージ
１０６，１１０  真空チャンバ
１０７，１１７  真空ポンプ
１０８  レーザ源
１０９  キセノンガス供給装置
１１１  窓
１１２  ノズル
１１３  放物面ミラー
１１４  集光ミラー
１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ，１１５ｄ  反射ミラー
１１６  パーティション                                                                               
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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