(57)【要約】      （修正有）【課題】可能な限り高い反射率を有する極端紫外波長斜入射用反射光学素子を提供する。【解決手段】ＥＵＶリソグラフィー用光学システムのコレクタミラーに使用される反射光学素子において、反射光学素子１００の基板１１０上に、ホウ素を含有し、厚さ５０nm以上である反射コーティング１２０を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１１０）上に反射コーティング（１２０）を備える極端紫外波長帯斜入射用反射光学素子（１００）であって、前記反射コーティング（１２０）は、厚さ（D）が５０nmより大きく、ホウ素を含有することを特徴とする、反射光学素子。
【請求項２】
前記反射コーティング（１２０）は、任意のストイキオメトリのホウ化物の形態で少なくとも前記ホウ素の一部を含有することを特徴とする、請求項１に記載の反射光学素子。
【請求項３】
前記反射コーティング（１２０）は、任意のストイキオメトリの金属ホウ化物の形態で少なくとも前記ホウ素の一部を含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の反射光学素子。
【請求項４】
前記反射コーティング（１２０）は、ホウ化物の混合物、特に、任意のストイキオメトリの二元系又は三元系の金属ホウ化物の形態で少なくとも前記ホウ素の一部を含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項５】
前記反射コーティング（１２０）は、モリブデン、ルテニウム、ニオブ、ジルコニウム、ロジウム、レニウム、パラジウム、金、プラチナ、ニッケル、タンタル、タングステン、オスミウム、イリジウム、チタン、ハフニウム、マグネシウム、カルシウム、及びストロンチウムを含む金属群のうちの１種又は複数種の任意のストイキオメトリのホウ化物の形態で前記ホウ素の少なくとも一部を含有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項６】
前記反射コーティング（１２０）は、該反射コーティング（１２０）の厚さ（D）方向で異なるストイキオメトリのホウ化物を含有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項７】
前記基板（１１０）は、金属、金属合金、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、半導体の単結晶もしくは多結晶、又は複合材料からなることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項８】
接着促進層（１３０）が前記基板（１１０）及び前記反射コーティング（１２０）の間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項９】
前記反射コーティング（１２０）は、任意のストイキオメトリの金属ホウ化物又は混合金属ホウ化物の形態で少なくとも前記ホウ素の一部を含有し、前記基板（１１０）及び前記反射コーティング（１２０）の間に配置された、前記金属ホウ化物の金属又は前記混合金属ホウ化物のうちの一種の金属を含有する接着促進層（１３０）を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項１０】
前記反射コーティング（１２０）は、厚さ（D）が１００nm以上、好ましくは１０００nm以上であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項１１】
前記反射コーティングは、１つのホウ素含有層（１２０）からなることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項１２】
コレクタミラー（１３）として実装されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の反射光学素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の反射光学素子を備えるEUVリソグラフィー用光学システム。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の反射光学素子を備える、EUVリソグラフィー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、EUV波長帯での斜入射用反射光学素子であって、基板上に反射コーティングを有するものに関する。さらに、本発明は、そのような反射光学素子を備えるEUVリソグラフィー用光学システム及びEUVリソグラフィー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
EUVリソグラフィー装置においては、多層システムに基づくフォトマスクやミラーのような、極端紫外（EUV）波長帯（例えば、約５nm〜２０nmの間の波長）用の反射光学素子が、半導体部品のリソグラフィーに用いられてきた。EUVリソグラフィー装置は、一般的に複数の反射光学素子を備えるので、全体として十分に高い反射率を確保するために、各反射光学素子の反射率は可能な限り高いことが必要であった。
【０００３】
とりわけ、プラズマ源は、放射源として機能することができる。プラズマは放電（DPP源）、又は、好ましくはレーザー励起（LPP源）によって生成することができる。このために、粒子状の材料に対して強いレーザー光を照射して励起させて、特にEUV波長帯の放射を発するプラズマを生成する。EUVリソグラフィーに利用可能な、可能な限り高出力のEUV放射を生成するために、特に、EUV用途では斜入射用のミラーを採用する。一般的に、斜入射用のミラーは、金属製の反射コーティングを施した基板である。例えば、そのようなミラーは、欧州特許出願公開第１８８２９８４号明細書に記載されている。かかる文献では、例えば、モリブデン、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、ニオブ、又はジルコニウムからなる反射コーティングが開示されており、かかるコーティングは、鏡面に対して最大１５°、部分的には最大２０°の入射角について、６０％を上回る反射率を達成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１８８２９８４号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、可能な限り高い反射率を有する、極端紫外波長帯斜入射用反射光学素子を提供することを目的とする。
【０００６】
かかる目的は、厚さが５０nm超であり、且つホウ素を含有する反射コーティングを基板上に有する極端紫外波長帯斜入射用反射光学素子によって達成される。
【０００７】
厚さ５０nm以上であり、且つホウ素を含有する反射コーティングは、EUV放射が斜入射する場合の反射率が比較的高いということが見いだされてきた。
【０００８】
特に、既知のこの種の特定組成の反射コーティングを有する反射光学素子と、この組成に追加のホウ素を含有させた反射コーティングを有する対応する反射光学素子とを比較した場合、比較的高い入射角において同等の反射率を獲得することができ、各反射光学素子の全体的な反射率を高めることができる。
【０００９】
好ましい実施形態において、全体的な反射率を増加させるために、反射コーティングは、任意のストイキオメトリのホウ化物の形態で少なくともホウ素の一部を含有する。例えば、物質Aのホウ化物は、AxBy（x、yは、０〜１の間の値であり、x+y=1である）と表現することができる。有利には、この場合の反射コーティングは、ホウ化物の混合物、特に、任意のストイキオメトリの二元系又は三元系の金属ホウ化物の形態で少なくともホウ素の一部を含有する。例えば、二元系又は三元系の金属ホウ化物は、M1x1M2x2By、又はM1x1M2x2M3x3Byのような２種又は３種の金属の化合物である。ここで、M1、M2、M3は、異なる金属であり、x1、x2、x3、yは、０〜１の間の値であり、且つx1 + x2 + y = 1及びx1 + x2 + x3 + y = 1をそれぞれ満たす。ホウ化物を含有しない反射光学コーティングを備える従来の素子と比較して、本明細書に記載する反射光学素子は、２°〜３°高い入射角において同様の反射率を呈する。その結果、特に金属コーティングの場合に既に高い反射率を、特定の入射角において数パーセント増加させることができる。
【００１０】
好ましくは、反射コーティングは、任意のストイキオメトリの、モリブデン、ルテニウム、ニオブ、ジルコニウム、ロジウム、レニウム、パラジウム、金、プラチナ、ニッケル、タンタル、タングステン、オスミウム、イリジウム、チタン、ハフニウム、マグネシウム、カルシウム、及びストロンチウムを含む金属群の１種又は複数種のホウ化物の形態でホウ素の少なくとも一部を含有する。対応する反射光学素子のホウ化物を含有しない金属コーティングと比較して、上述のホウ化物のいずれか一種を用いることにより、特に、入射角が１５°より大きい場合に、数度大きい入射角において同様の反射率を達成することができる。
【００１１】
好ましい実施形態において、反射コーティングは、当該反射コーティングの厚さ方向で異なるストイキオメトリのホウ化物を含有する。これにより、特に、基板付近のホウ素濃度を基板から遠い側に面する反射コーティングのホウ素濃度と異ならせることで、反射率以外のコーティングの材料特性を対応する基板の特性に適応させることができる。例えば、そのような特性は、接着特性、膨張係数、張力特性などでありうる。
【００１２】
基板は、金属、金属合金、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、半導体の単結晶もしくは多結晶、又は複合材料からなることが有利である。例えば、加工性のような反射光学素子に必要とされる要求に応じて、基板の延伸しにくさ、或いは膨張率が可能な限り低いことが、基板材料を選択する際に優先される。
【００１３】
基板と反射コーティングの間の接着を促進するために、接着促進層が基板及び反射コーティングの間に配置されていることが有利である。好ましくは、反射コーティングは、任意のストイキオメトリの金属ホウ化物又は混合金属ホウ化物の形態でホウ素の少なくとも一部を含有し、基板及び反射コーティングの間に配置された、金属ホウ化物の金属又は混合金属ホウ化物のうちの一種の金属を含有する接着促進層を有する。従来のコーティング工程において、多くの支出を伴わずに、接着促進層として金属層を塗布することと、反射コーティングとしてホウ化物層を塗布することとを組み合わせることができる。
【００１４】
好ましい実施形態において、反射コーティングは厚さが１００nm以上、好ましくは１０００nm以上である。ホウ素を含有する反射コーティングが厚くなることに従って、反射率が増加することが見いだされた。具体的には、ホウ素を含有する反射コーティングが厚い場合に、僅かに大きい入射角において、比較的薄いコーティングにおける比較的小さい入射角の場合と同様の反射率を達成できることが見いだされた。
【００１５】
特に好ましい実施形態において、反射コーティングは１つのホウ素含有層からなる。特に、斜入射用反射光学素子については、単層の反射コーティングで十分な反射率を達成することができる。斜入射については、通常の入射に用いる反射光学素子に関するブラッグ反射に基づく複雑な多層システムは不要である。層数が少ないほど、反射コーティングを施すための時間及び労力を節約することができる。
【００１６】
特に好ましい実施形態において、反射光学素子はコレクタミラーとして実装される。EUVリソグラフィーでは、コレクタミラーは、特にプラズア放射源のような放射源のビーム方向の下流における第１ミラーとしてしばしば用いられ、放射源から放射される様々な方向の放射を収束させ、且つ、後続するミラーに対して上述の放射を収束させて反射する。
【００１７】
さらに、本発明の目的は、上述の反射光学素子を備えるEUVリソグラフィー用光学システム又はEUVリソグラフィー装置により達成される。
【００１８】
以下、本発明について、好ましい実施例を参照しつつ、さらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる反射光学素子を備える光学システムからなるEUVリソグラフィー装置の一実施形態の概略図である。
【図２】本発明にかかる反射光学素子の第一実施形態の概略図である。
【図３】本発明にかかる反射光学素子の第二実施形態の概略図である。
【図４】反射コーティングの厚さ方向にて変化するホウ素濃度の分布の概略図である。
【図５】反射コーティングの厚さ方向にて変化するホウ素濃度の分布の概略図である。
【図６】反射コーティングの厚さ方向にて変化するホウ素濃度の分布の概略図である。
【図７】ニオブからなる反射コーティングの反射率と比較して、ホウ化ニオブからなる反射コーティングの反射率を入射角の関数として示す図である。
【図８】モリブデンからなる反射コーティングの反射率と比較して、厚さ１００nm及び厚さ１０００nmのホウ化モリブデンからなる反射コーティングの反射率を入射角の関数として示す図である。
【図９】ルテニウムからなる反射コーティングの反射率と比較して、厚さ１００nm及び厚さ１０００nmのRuB2からなる反射コーティングの反射率、及び厚さ１００nm及び厚さ１０００nmのRuB12からなる反射コーティングの反射率を入射角の関数として示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、EUVリソグラフィー装置１の概略図である。主要な構成要素は、ビーム形成システム１０、照明システム１４、フォトマスク１７、及び投影システム２０である。EUVリソグラフィー装置１は、真空状態で操作されるので、その内部におけるEUV放射の吸収は最小限である。
【００２１】
例えば、プラズマ源、あるいはシンクロトロンは、放射源１２として機能することができる。ここに示す実施形態では、放射源１２はプラズマ源である。約５nm〜２０nmの波長帯の放射は、最初にコレクタミラー１３により収束され、次いで、本例ではモノクロメーター１１を用いてスペクトルフィルタリングされる。そして、動作ビームは照明システム１４に導入される。図１に示す実施形態では、照明システム１４は、２つのミラー１５及び１６を備える。ミラー１５及び１６は、ウェーハ２１上に結像されるべき構造を有するフォトマスク１７上にビームを導く。同様に、フォトマスク１７は、EUV波長帯用反射光学素子であり、製造プロセスに応じてその素子を交換される。投影システム２０を用いてフォトマスク１７から反射されてきたビームはウェーハ２１上に投影され、結果的にフォトマスク１７の構造がウェーハ２１上に結像される。本例では、投影システム２０は、２つのミラー１８及び１９を備える。なお、投影システム２０及び照明システム１４は、共に、それぞれ唯１つのミラーを備えてもよく、あるいは、３、４、５、又はそれ以上のミラーを備えても良い。ビーム形成システム及び照明システムを、汎用の光学システムとして実装することも可能である。特に、モノクロメーター１１をいくつかの変形例によって実装することも可能である。
【００２２】
本例では、コレクタミラー１３のみが斜入射用ミラーとして設計されている。基本的には、斜入射用の反射光学素子は、EUVリソグラフィー装置１内の様々なポイントにおいて用いられることが可能である。本例に示すコレクタミラー１３は、極端紫外波長帯における斜入射用反射光学素子であって、厚さが少なくとも５０ｎｍであり、ホウ素を含有する反射コーティングを基板上に有する素子である。
【００２３】
図２及び図３は、ホウ素含有反射コーティング１２０を有する斜入射用反射光学素子１００の２つの実施形態の概略図である。ホウ素含有コーティング１２０は、例えば、金属、合金、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、半導体の単結晶もしくは多結晶、又は複合材料からなる基板１１０上に堆積されている。図３に示す例では、接着促進層１３０が、基板１１０と反射コーティング１２０との間に配置されており、これにより、反射コーティング１２０の基板１１０に対する接着が促進されている。図示の例では、少なくとも５０nmの厚さのホウ素含有反射コーティングは、単層１２０として設計されている。他の変形例において、コーティングを２層、３層、又は４層として設計しても良い。しかし、層の数は、普通入射に用いられるような４層の多層システムよりも有意に小さいことが好ましい。
【００２４】
以下に説明する実施形態における反射コーティング１２０は、任意のストイキオメトリのホウ化物であり、特に、金属ホウ化物、又は二元系又は三元系の金属ホウ化物の形態の混合ホウ化物である。また、本明細書に記載の実施形態における反射コーティングは、任意のストイキオメトリの、モリブデン、ルテニウム、ニオブ、ジルコニウム、ロジウム、レニウム、パラジウム、金、プラチナ、ニッケル、タンタル、タングステン、オスミウム、イリジウム、チタン、ハフニウム、マグネシウム、カルシウム、及びストロンチウムを含む金属群の１種又は複数種のホウ化物からなる単一層である。さらなる変形例において、反射コーティングは、様々な物質、特に様々な金属及び金属の組み合わせのホウ化物からなる様々な層を有するシステムとして設計することができる。
【００２５】
本明細書中で例示的に考慮する実施形態の幾つかの変形例において、反射コーティング１２０は、当該反射コーティング１２０の厚さD方向で異なるストイキオメトリのホウ化物の形態でホウ素を含有する。図４〜図６に、ホウ素濃度Cの変動の幾つかの例を概略的に示す。ここで、濃度Cの変化は、基板表面からの距離dの関数として考慮する。純粋に例示的に選択した上述の例において、濃度Cは基板からの距離dが増加することに従って増加する。ここで、図４及び図６に示す例における変化は連続的であるが、図５に示す例では非連続的であり、図５では濃度Cは一定のステップで増加する。図６に示す例では、ホウ素濃度Cは、最初、接着促進層の厚さ方向にわたってゼロである。図６に示す例では、反射コーティングは、任意のストイキオメトリの金属ホウ化物又は混合金属ホウ化物であり、接着促進層は、金属ホウ化物の金属、又は、任意には、反射コーティングの混合金属ホウ化物に含まれる金属のうちの１種である。
【００２６】
本明細書で提案する反射光学素子は、従来の方法により実質的に製造することができる。最初のステップにおいて、金属、金属合金、ガラス、ガラスセラミック、セラミック、半導体の単結晶もしくは多結晶、又は複合材料からなる、マンドレルとも称される形状を製造し、既知の方法により規定の表面粗度まで研磨する。表面粗度が高すぎると、反射率が低下してしまう。任意で、金属、金属合金、ガラス、半導体、又は、例えばパリレンのようなプラスチックからなる分離層を上述の形状の上に堆積させることができる。例えば、スパッタリング（例えば、マグネトロンスパッタリング又は反応性スパッタリング）のような物理蒸着、具体的にはプラズマ活性化、粒子線活性化、光活性化のような化学蒸着又は原子層堆積、或いは、有機金属蒸着により、ホウ素を含有する反射コーティングをその上に堆積させる。任意で、接着促進層として更なる層をその上に堆積させることができる。次いで、機械的強度を向上させるために基板を塗布する。基板の塗布は、例えば、電気めっき、蒸着又は原子層堆積、プラズマめっき、レーザー焼結、高周波焼結、或いは３Dプリント形式の局所的マテリアルビルドアップにより行うことができる。この工程において、例えば、冷却チャネルを導入することも可能である。特に、後にコレクタミラーとして使用するにあたり、コレクタミラーは放射源に近接するため非常に高い熱負荷に晒されるので、冷却チャネルを導入することは非常に有利である。最終工程において、引きちぎるようにしてミラーをマンドレルから分離させる。分離層は、マンドレル又は反射コーティングに接着したまま残ることがあり得る。後者の場合、プラズマ活性化、光活性化、又は粒子活性化、或いは湿式化学法により、分離層を除去することができる。
【００２７】
図７〜図９は、波長１３．５nmでの斜入射に用いるミラーの反射コーティング用の幾つかの例示的な材料について、反射率を入射角（ミラー表面の平面、或いは表面法線に対して直交する平面を基準として測定した）の関数として示す図である。以下に説明する例におけるコーティングは、それぞれ、一層からなる。光学定数は、B.L. Henke、E.M. Gullikson 、及びJ.C. Davisによる、X線相互作用：E=50-30000 eV, Z=1-92 における光吸収、散乱、透過、及び反射、Atomic Data and Nuclear Data Tables第５４巻第２号、１８１〜３４２頁（１９９３年７月）に記載の値に基づき、計算を行った。
【００２８】
図７は、あらゆる基板上に施したホウ化ニオブからなる反射コーティングの反射率を示す図であり、特に、厚さ約１００nmのNbB2層からなる反射コーティングの反射率を示す（実線）。これに対して、反射コーティングとして厚さ約１００nmのニオブ層を有する斜入射用ミラーの反射率を長破線で示す。ニオブ層のみを有する従来のミラーは、約２０°までの入射角について、６０％以上の反射率を達成する一方で、ホウ化ニオブ層を用いると、約２１．５°までそのような反射率を達成することができ、その結果、全ての角度にわたって統合した全体的な反射率を顕著に増加させることができる。
【００２９】
図８は、あらゆる基板上に施したホウ化モリブデンからなる反射コーティングの反射率を示す図であり、特に、厚さ約１００nmのMo2B5層（実線）からなる反射コーティング、及び、厚さ約１０００nm のMo2B5層（短破線）からなる反射コーティングの反射率を示す。これに対して、反射コーティングとして厚さ約１００nmのモリブデン層を有する斜入射用ミラーの反射率も示す（長破線）。モリブデン層のみを有する従来のミラーは、約２１°までの入射角について、６０％以上の反射率を達成する一方で、ホウ化モリブデン層を用いると、約２２．５°までそのような反射率を達成することができ、その結果、全ての角度にわたって統合した全体的な反射率を顕著に増加させることができる。厚いホウ化モリブデン層を考慮した場合、固相特性を呈するように決定することができ、その結果、入射角が比較的大きい場合に見かけ上の干渉に由来する反射率の変化が生じないようにして、全体的な反射率をさらにわずかに増加させることができる。
【００３０】
図９は、あらゆる基板上に施した、Rub2及びRuB12という２つの異なるホウ化ルテニウムからなる反射コーティングの反射率をそれぞれ示す図であり、特に、厚さ約１００nmのホウ化ルテニウム層（実線）からなる反射コーティング、及び、厚さ約１０００nm のホウ化ルテニウム層（破線）からなる反射コーティングの反射率を示す。これに対して、反射コーティングとして厚さ約１００nmのルテニウム層を有する斜入射用ミラーの反射率も示す（長破線）。ルテニウム層のみを有する従来のミラーは、約２３．５°までの入射角について、６０％以上の反射率を達成する一方で、薄いRub2層を用いると、約２４．５°までそのような反射率を達成することができ、さらに、薄いRuB12層を用いれば、約２６．５°までそのような反射率を達成することができる。その結果、全ての角度にわたって統合した全体的な反射率を顕著に増加させることができる。厚さ約１０００nmの層として各ホウ化ルテニウム層を塗布することにより、Rub2については約２５．５°の入射角まで、RuB12については約２７．５°の入射角まで、６０％以上の反射率を獲得することができる。
【００３１】
EUV波長帯における斜入射用ミラーの反射コーティングにホウ素を用いることにより、金属製の反射コーティングを有する従来のミラーと比較して、比較的大きな入射角にて比較的高い反射率を最大２°〜３°でもシフトさせることで、複数の特定の入射角の各入射角における反射率を数パーセント変化させることができる。例えば、コレクタミラーとしての実施形態を考えた場合に、放射が複数回反射されることをさらに考慮すれば、全体的な反射率を約５％向上させることができる。特に、金属ホウ化物又は混合金属ホウ化物は、硬度が非常に高く及び熱耐性に富むという点で顕著であり、一般的に反射率を僅かに低下させる虞がある保護層を反射コーティング上に塗布して提供することを可能にする点で有利である。さらに、その結果、これらの反射光額素子は、プラズマ放射源の直近で使用するコレクタミラーとしての使用に特に良く適している。
【符号の説明】
【００３２】
１０  EUVリソグラフィー装置
１２  EUV放射源
１３  コレクタミラー
１４  照明システム
１５  第１ミラー
１６  第２ミラー
１７  マスク
１８  第３ミラー
１９  第４ミラー
２０  投影システム
２１  ウェーハ
１００  ミラー
１１０  基板
１２０  反射コーティング
１３０  接着促進層
【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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【外国語明細書】
2015029092000001.pdf