(57)【要約】【課題】多層膜上に厚い吸収体層を設けることなく、コントラストの高いマスクパターンを得られる多層膜反射鏡反射型マスク、その製造方法及び露光装置を提供する。【解決手段】多層膜反射鏡１０は、Ｍｏ層１５とＳｉ層１７からなる層対１６が５０層対積層されており、マスクの暗部１９となる領域の上から１５層対目のＳｉ層１７−１５の厚さ（α−β）が、他のＳｉ層の厚さ（α）より薄くなっている。この暗部１９では、１３．５ｎｍの波長での反射率は０．０１７％である。一方、Ｓｉ層の厚さを変更していないその他の部分（明部２１）の１３．５ｎｍでの反射率は７２．１％であり、暗部と明部での反射率の比は４０００以上となる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と小さい物質からなる第２層とを基板上に交互に積層してなる多層膜反射鏡において、
前記多層膜の前記第１層と前記第２層とからなる周期的な層構造の途中に位置する層構造中の前記第１層又は前記第２層のいずれか１層の厚さを他の層構造に対して変更したことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２】
前記厚さを他の層構造に対して変更した層の厚さと、その層の上又は下にある層の厚さとの合計は、使用される軟Ｘ線の波長に対する光路長に換算した時に前記軟Ｘ線の波長の１／２に対して２０％以上の差異を有すること特徴とする請求項１記載の多層膜反射鏡。
【請求項３】
前記第１層の主成分がモリブデン（Ｍｏ）であることを特徴とする請求項１又は２記載の多層膜反射鏡。
【請求項４】
前記第１層の主成分が珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２）であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の多層膜反射鏡。
【請求項５】
前記第２層の主成分がシリコン（Ｓｉ）であることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の多層膜反射鏡。
【請求項６】
前記厚さを変更する層が前記第２層であることを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の多層膜反射鏡。
【請求項７】
感応基板に転写すべきパターンが形成された反射型マスクであって、
軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と小さい物質からなる第２層とが基板上に交互に積層した多層膜からなり、
前記パターンに対応する前記多層膜の部分で、前記第１層と前記第２層とからなる周期的な層構造の途中に位置する層構造中の前記第１層又は前記第２層のいずれか１層の厚さが、他の層構造に対して変更されていることを特徴とする反射型マスク。
【請求項８】
Ｘ線を発生させるＸ線光源と、このＸ線光源からのＸ線をマスクに導く照明光学系と、前記マスクからのＸ線を感応基板に導く投影光学系と、を有する露光装置において、
感応基板に転写するパターンを備えた反射型マスクを有し、
この反射型マスクは、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と小さい物質からなる第２層とが基板上に交互に積層した多層膜からなり、
前記パターンに対応する前記多層膜の部分で、前記第１層と前記第２層とからなる周期的な層構造の途中に位置する層構造中の前記第１層又は前記第２層のいずれか１層の厚さを他の層構造に対して変更したことを特徴とする露光装置。
【請求項９】
請求項７に記載の反射型マスクを製造する方法であって、
基板上に第１層と第２層を交互に複数の層対だけ積層する工程と、
最上層の第２層上に、前記パターンと同一パターンからなるレジストパターンを形成する工程と、
このレジストパターンをマスクとして前記最上層の第２層を所定深さだけエッチング加工する工程と、
レジストパターンを除去する工程と、
最上層の第２層上に第１層と第２層を交互に複数の層対だけ積層する工程と、を具備することを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の反射型マスクを製造する方法であって、
基板上に第１層と第２層を交互に複数の層対だけ積層する工程と、
最上層の第２層上に第１層を形成する工程と、
この第１層上に、前記パターンと同一パターンからなるレジストパターンを形成する工程と、
このレジストパターンを含む全面上に第２層を第１厚さだけ形成する工程と、
レジストパターンを除去する工程と、
最上層の第２層を含む全面上に第２層を第２厚さだけ形成する工程と、
を具備し、
前記第１厚さと前記第２厚さを合計した厚さが、周期的な層構造の第２層と同一の厚さとなることを特徴とする反射型マスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線望遠鏡、Ｘ線レーザー、Ｘ線反射率計、Ｘ線分析装置等のＸ線装置に用いられる多層膜反射鏡に関する。特には、Ｘ線露光装置に用いられる反射型マスク、波長フィルタ、二色反射鏡等に使用される多層膜反射鏡に関する。さらには、その反射型マスクを用いたＸ線露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＸ線を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている（例えば、Ｄ．Ｔｉｃｈｅｎｏｒ，ｅｔ　ａｌ．，ＳＰＩＥ２４３７（１９９５）２９２参照）。この技術は、最近ではＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）リソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍの光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。
【０００３】
Ｘ線の波長領域での物質の複素屈折率ｎは、ｎ＝１−δ−ｉｋ（δ、ｋ：複素数）で表される。この屈折率の虚部ｋはＸ線の吸収を表す。δ、ｋは１に比べて非常に小さいため、この領域での屈折率は１に非常に近い。したがって従来のレンズ等の光学素子を使用できず、反射を利用した光学系が使用される。反射面に斜め方向から入射したＸ線を全反射を利用して反射させる斜入射光学系の場合、全反射臨界角θｃ（波長１０ｎｍで２０°程度以下）よりも小さい（垂直に近い）入射角度では、反射率が非常に小さい。なお、ここで入射角度とは、入射面の法線と入射光の光軸がなす角度を示す。
【０００４】
そこで、界面の振幅反射率がなるべく高い物質を積層させることで反射面を多数（一例で数十〜数百層）設けて、それぞれの反射波の位相が合うように光干渉理論に基づいて各層の厚さを調整した多層膜反射鏡が使用される。多層膜反射鏡は、使用されるＸ線波長域における屈折率と、真空の屈折率（＝１）の差が大きい物質と、その差が小さい物質とを、基板上に交互に積層して形成される。多層膜の材料としては、タングステン／炭素、モリブデン／炭素等の組み合わせを用いたものが知られており、スパッタリングや真空蒸着、ＣＶＤ等の薄膜形成技術により成膜されている。
なお、多層膜反射鏡は、垂直に入射したＸ線を反射することも可能であるため、全反射を用いた斜入射光学系よりも収差の少ない光学系を構成することができる。
【０００５】
また、多層膜反射鏡は、反射波の位相が合うようにブラッグの式；２ｄｓｉｎθ＝ｎλ（ｄ：多層膜の周期長、θ：斜入射角度、π／２−入射角度、λ：Ｘ線の波長）を満たす場合にＸ線を強く反射する波長依存性を有するため、この式を満たすように各因子を選択する必要がある。
【０００６】
多層膜としてモリブデン（Ｍｏ）／シリコン（Ｓｉ）を用いた場合、波長１２．６ｎｍのシリコンのＬ吸収端の長波長側で高い反射率を示すことが知られている。このため、波長１３ｎｍ付近で、直入射（入射角度が０°）で６０％以上の高い反射率を有する多層膜反射鏡を比較的容易に作製することができる。このようなＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いた反射鏡は、ＥＵＶＬ（Ｅｘｔｒｅｍｅ　Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）と呼ばれる、軟Ｘ線を用いた縮小投影リソグラフィ技術へも応用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１１は、従来のＥＵＶＬリソグラフィに使用される反射型マスクの構造を模式的に示す断面図である。
この反射型マスク８０は、基板８１上に形成されたＭｏ／Ｓｉ多層膜８３の上に、吸収体層８５が設けられている。吸収体層８５は軟Ｘ線を反射せず吸収する物質からなる。そして、吸収体層８５をパターニングすることにより、Ｍｏ／Ｓｉ層が露出した領域８７（明部）と、吸収体層８５が存在する領域８９（暗部）を設け、軟Ｘ線の反射にコントラストを付けてマスクパターンとしている。なお、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜８３と吸収体層８５との間にバッファ層を設ける場合もある。
【０００８】
吸収体層８５は、一例としてタンタル（Ｔａ）で作製される。この層の膜厚が約６０ｎｍ以下の場合、明部８７と暗部８９のコントラストは約１００となる。吸収体層５５の材料としては、他に窒化タンタル（ＴａＮ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等を使用することができる。
【０００９】
このようなマスクにおいては、吸収体層８５の厚さが通常５０ｎｍ〜数１００ｎｍである。一方、マスクパターンにおいては、４倍で縮小露光する場合、ウェハ上で５０ｎｍのパターンではマスクパターンの幅は２００ｎｍとなる。このように、吸収体層８５の厚さはマスクパターンの幅と同程度となり、斜入射で軟Ｘ線が露光された場合、吸収体層の影がマスクパターンの幅に影響をする。
また、吸収体層８５自身が、多層膜の厚さ（約３４０ｎｍ）と同程度の厚さをもつため、その内部応力によるマスクの変形が懸念されている。
【００１０】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、多層膜上に厚い吸収体層を設けることなく、コントラストの高いマスクパターンを得られる多層膜反射鏡反射型マスク、その製造方法及び露光装置等を提供することを目的とする。さらに、波長選択性を有する波長フィルタや二色反射鏡にも適用可能は多層膜反射鏡を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の多層膜反射鏡は、　軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と小さい物質からなる第２層とを基板上に交互に積層してなる多層膜反射鏡において、　前記多層膜の前記第１層と前記第２層との周期的な層構造の途中に位置する層構造中の前記第１層又は前記第２層のいずれか１層の厚さを他の層構造に対して変更したことを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、　前記厚さを他の層構造に対して変更した層の厚さと、その層の上又は下にある層の厚さとの合計は、使用される軟Ｘ線の波長に対する光路長に換算した時に前記軟Ｘ線の波長の１／２に対して２０％以上の差異を有することが好ましい。
【００１３】
このような構造とすることにより、多層膜反射鏡における波長と反射率の関係を示す反射率曲線に変化が生じる。すなわち、途中の層対の１つの層の厚さを他の層対に対して変化させると、反射率に谷が生じることがある。さらには、厚さを変更する層の層序（多層膜上での位置）や、変更する厚さを変えるとによっては、この反射率が谷となる波長がシフトする場合がある。したがって、この層序や厚さを適宜に選択することによって、反射率の谷の発生や、この反射率が谷となる波長の位置や谷の両側のピークが発生する波長を利用して、所望の波長に対するフィルタリング効果を有する多層膜反射鏡を提供することができる。
【００１４】
例えば、近傍した２つの波長に輝線のある光源に対し、片方の波長のみを反射して、もう片方はカットしたい波長フィルタや、近傍した２つの波長に対してほぼ同等の反射率をもつ二色多層膜に適用できる。
【００１５】
本発明においては、　前記第１層の主成分がモリブデン（Ｍｏ）又は珪化モリブデン（ＭｏＳｉ２）であること、及び、　前記第２層の主成分がシリコン（Ｓｉ）であることが好ましい。
安価で、耐久性に優れ、反射波面の位相が整った多層膜反射鏡を得ることができる。
【００１６】
本発明においては、　前記厚さを変更する層が前記第２層であることが好ましい。
【００１７】
本発明の反射型マスクは、　感応基板に転写すべきパターンが形成された反射型マスクであって、　軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と小さい物質からなる第２層とが基板上に交互に積層した多層膜からなり、　前記パターンに対応する前記多層膜の部分で、前記第１層と前記第２層とからなる周期的な層構造の途中に位置する層構造中の前記第１層又は前記第２層のいずれか１層の厚さが他の層構造に対して変更されていることを特徴とする。
【００１８】
パターン部において、多層膜中の一層の膜厚を変化させることのみで、コントラストのあるマスクパターンを得ることができる。膜厚の変化は、吸収体層を設けた場合に比べて非常に小さいため、斜露光時に発生する影がパターンに大きな影響を与えることはない。さらに、マスクパターンに新たに吸収層を設ける必要がなく、明部と暗部の構造がほとんど同じであるため、吸収層自体の応力の影響がなくなる。
【００１９】
本発明の露光装置は、　Ｘ線を発生させるＸ線光源と、このＸ線光源からのＸ線をマスクに導く照明光学系と、前記マスクからのＸ線を感応基板に導く投影光学系と、を有する露光装置において、　感応基板に転写するパターンを備えた反射型マスクを有し、　この反射型マスクは、軟Ｘ線領域での屈折率と真空の屈折率との差が大きい物質からなる第１層と小さい物質からなる第２層とが基板上に交互に積層した多層膜からなり、　前記パターンに対応する前記多層膜の部分で、前記第１層と前記第２層とからなる周期的な層構造の途中に位置する層構造中の前記第１層又は前記第２層のいずれか１層の厚さを他の層構造に対して変更したことを特徴とする。
吸収体層の影や、吸収体層が及ぼす内部応力によるパターン精度の低下を防いだ露光装置を提供することができる。
【００２０】
本発明の反射型マスク製造方法は、　請求項７に記載の反射型マスクを製造する方法であって、　基板上に第１層と第２層を交互に複数の層対だけ積層する工程と、　最上層の第２層上に、前記パターンと同一パターンからなるレジストパターンを形成する工程と、　このレジストパターンをマスクとして前記最上層の第２層を所定深さだけエッチング加工する工程と、　レジストパターンを除去する工程と、　最上層の第２層上に第１層と第２層を交互に複数の層対だけ積層する工程と、を具備することを特徴とする。
【００２１】
本発明の他の反射型マスク製造方法は、　請求項７に記載の反射型マスクを製造する方法であって、　基板上に第１層と第２層を交互に複数の層対だけ積層する工程と、　最上層の第２層上に第１層を形成する工程と、　この第１層上に、前記パターンと同一パターンからなるレジストパターンを形成する工程と、　このレジストパターンを含む全面上に第２層を第１厚さだけ形成する工程と、　レジストパターンを除去する工程と、　最上層の第２層を含む全面上に第２層を第２厚さだけ形成する工程と、を具備し、　前記第１厚さと前記第２厚さを合計した厚さが、周期的な層構造の第２層と同一の厚さとなることを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、Ｘ線露光装置の概要を図２を参照しつつ説明する。
図２は、図１の反射型マスクを搭載したＸ線露光装置の全体構成を示す図である。
このＸ線露光装置は、露光用の照明光として、波長１３ｎｍ近傍の軟Ｘ線領域の光（以下、ＥＵＶ光）を用いて、ステップアンドスキャン方式により露光動作を行う投影露光装置である。
【００２３】
Ｘ線露光装置１００の最上流部には、レーザ光源１０３が配置されている。レーザ光源１０３は、赤外域から可視域の波長のレーザ光を供給する機能を有し、例えば半導体レーザ励起によるＹＡＧレーザやエキシマレーザ等を使用する。レーザ光源１０３から発せられたレーザ光は、集光光学系１０５により集光され、下部に配置されたレーザプラズマ光源１０７に達する。レーザプラズマ光源１０７は、波長１３ｎｍ近傍のＸ線を効率よく発生することができる。
【００２４】
レーザプラズマ光源１０７には、図示せぬノズルが配置されており、キセノンガスを噴出する。噴出されたキセノンガスはレーザプラズマ光源１０７において高照度のレーザ光を受ける。キセノンガスは、高照度のレーザ光のエネルギにより高温になり、プラズマ状態に励起され、低ポテンシャル状態へ遷移する際にＥＵＶ光を放出する。ＥＵＶ光は、大気に対する透過率が低いため、その光路はチャンバ（真空室）１０９により覆われて外気が遮断されている。なお、キセノンガスを放出するノズルからデブリが発生するため、チャンバ１０９を他のチャンバとは別に配置する必要がある。
【００２５】
レーザプラズマ光源１０７の上部には、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜をコートした回転放物面反射鏡１１１が配置されている。レーザプラズマ光源１０７から輻射されたＸ線は、放物面反射鏡１１１に入射し、波長１３ｎｍ付近のＸ線のみが露光装置１００の下方に向かって平行に反射される。
【００２６】
回転放物面反射鏡１１１の下方には、厚さ０．１５ｎｍのＢｅ（ベリリウム）からなる可視光カットＸ線透過フィルタ１１３が配置されている。放物面反射鏡１１１で反射されたＸ線の内、所望の１３ｎｍのＸ線のみが透過フィルタ１１３を通過する。透過フィルタ１１３付近は、チャンバ１１５により覆われて外気を遮断している。
【００２７】
透過フィルタ１１３の下方には、露光チャンバ１３３が設置されている。露光チャンバ１３３内の透過フィルタ１１３の下方には、照明光学系１１７が配置されている。照明光学系１１７は、コンデンサー系の反射鏡、フライアイ光学系の反射鏡等で構成されており、透過フィルタ１１３から入力されたＸ線を円弧状に整形し、図の左方に向かって照射する。
【００２８】
照明光学系１１７の図の左方には、Ｘ線反射鏡１１９が配置されている。Ｘ線反射鏡１１９は、図の右側の反射面１１９ａが凹型をした円形の回転放物円ミラーであり、保持部材により垂直に保持されている。Ｘ線反射鏡１１９は、反射面１１９ａが高精度に加工された石英の基板からなる。反射面１１９ａには、波長１３ｎｍのＸ線の反射率が高いＭｏとＳｉの多層膜が形成されている。なお、波長が１０〜１５ｎｍのＸ線を用いる場合には、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）等の物質と、Ｓｉ、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｂ４Ｃ（４ホウ化炭素）等の物質とを組み合わせた多層膜でも良い。
【００２９】
Ｘ線反射鏡１１９の図の右方には、光路折り曲げ反射鏡１２１が斜めに配置されている。光路折り曲げ反射鏡１２１の上方には、反射型マスク１２３（詳細後述）が、反射面が下になるように水平に配置されている。照明光学系１１７から放出されたＸ線は、Ｘ線反射鏡１１９により反射集光された後に、光路折り曲げ反射鏡１２１を介して、反射型マスク１２３の反射面に達する。
【００３０】
反射型マスク１２３の反射面にも多層膜からなる反射膜が形成されている。この反射膜には、ウェハ１２９に転写するパターンに応じたマスクパターンが形成されている。反射型マスク１２３は、その上部に図示されたマスクステージ１２５に固定されている。マスクステージ１２５は、少なくともＹ方向に移動可能であり、光路折り曲げ反射鏡１２１で反射されたＸ線を順次マスク１２３上に照射する。
【００３１】
反射型マスク１２３の下部には、順に投影光学系１２７、ウェハ１２９が配置されている。投影光学系１２７は、複数の反射鏡等からなり、反射型マスク１２３で反射されたＸ線を所定の縮小倍率（例えば１／４）に縮小し、ウェハ１２９上に結像する。ウェハ１２９は、ＸＹＺ方向に移動可能なウェハステージ１３１に吸着等により固定されている。
【００３２】
露光チャンバ３３にはゲートバルブを介して予備排気室（ロードロック室）が設けられている。予備排気室には真空ポンプ（いずれも図示されず）が接続しており、真空ポンプの運転により予備排気室は真空排気される。
【００３３】
露光動作を行う際には、照明光学系１１７により反射型マスク１２３の反射面にＥＵＶ光を照射する。その際、投影光学系１２７に対して反射型マスク１２３及びウェハ１２９を投影光学系の縮小倍率により定まる所定の速度比で相対的に同期走査する。これにより、反射型マスク１２３の回路パターンの全体をウェハ１２９上の複数のショット領域の各々にステップアンドスキャン方式で転写する。なお、ウェハ１２９のチップは例えば２５×２５ｍｍ角であり、レジスト上で０．０７μｍＬ／ＳのＩＣパターンが露光できる。
【００３４】
次に、図１を参照して本発明の実施の形態に係る反射型マスクの構造について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る反射型マスクの構造の一例を説明する側面断面図である。上述の反射型マスク２３はこの反射型マスク１０と同様の構造を有する。
この反射型マスク１０は、基板１１上にＭｏ／Ｓｉ多層膜１３が形成されたものである。Ｍｏ層１５の厚さは２．３８ｎｍ、Ｓｉ層１７の厚さは４．５ｎｍである。Ｍｏ層とＳｉ層の対を１層対１６といい、この多層膜１３は５０層対のＭｏ／Ｓｉ層が積層されている。そして、マスクの暗部１９となる領域の上から１５層対目のＳｉ層１７−１５の厚さが、他のＳｉ層の厚さ（α）の４．５ｎｍから所定の差（β、この例では２．６５ｎｍ）を引いた１．８５ｎｍ（＝α−β）となっている。一方、明部２１の上から１５層対目のＳｉ層１７−１５の厚さαは４．５ｎｍのままである。このため、反射型マスク１０の表面においては、マスクの暗部１９が、明部２１より凹んでいる。
【００３５】
以下、この多層膜の特性について説明する。
多層膜反射鏡は、上述のブラッグの式により、積層したＭｏ層とＳｉ層の厚さとによって所定の波長で反射ピークをもつ。一例として、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層と、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層の層対を５０層対（合計１００層）積層した場合、波長１３．５ｎｍで理論反射率は７２．１％となる。
【００３６】
ここで、本発明者らは、この多層膜の各層対のうち、１つの層対のＳｉ層の厚さを変更すると、波長と反射率との関係を示す反射率曲線に変化が生じることを見出した。
図３は、１つの層対のＳｉ層の厚さを変更した多層膜の構造を模式的に示す側面断面図である。
この多層膜３０は、基板３１上に、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３３が形成されたものである。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３３は、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層３５と、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層３７の層対３６を５０層対（合計１００層）積層したもので、上から１５層対目のＳｉ層３７−１５のみ、厚さを４．５ｎｍから１．８５ｎｍに変更している。
【００３７】
図４は、図３の多層膜の反射率と波長との関係を示すグラフである。縦軸は反射率（％）、横軸は波長（ｎｍ）を表す。グラフ中の実線は、図３の多層膜（１５層対目のＳｉ層の厚さを変更したもの）、破線は通常の多層膜（厚さを変更していないもの）を示す。
破線で示すように、Ｓｉ層の厚さを変更していないものは、波長１３．５ｎｍ付近で最大反射率７２．１％となる。そして、図３のＳｉ層の厚さを変更したものは、実線で示すように、全体のピークが太くなると共に、波長１３．５ｎｍで反射率が谷となり、その両側の波長１３．２５ｎｍ及び１３．７５ｎｍ付近にピークが現れる。なお、波長１３．５ｎｍでの反射率は０．０１７％である。
これにより、所定の位置の層対のＳｉ層の厚さを変化させると、反射率曲線に反射率の谷が現れることがわかる。
【００３８】
次に、Ｓｉ層の厚さを変更させる層対の位置を変化させて、谷の反射率と層対の位置の関係を求めた。
図５は、厚さを変更する層対の位置を変えたときの谷の反射率と層対の位置の関係を示すグラフである。縦軸は反射率曲線が谷となる部分の反射率、横軸は層対の上からの位置を示す。
厚さを４．５ｎｍから１．８５ｎｍに変更するＳｉ層を、図３の多層膜の上から順に変えていくと、上から６層対目までのＳｉ層の厚さを変化させても谷は現れないが、７層対目から谷が現れ始める。そして、厚さを変える層対の位置が深くなるほど谷となる波長の反射率は減少し、上から１５層対目で最も小さくなり、その後２０層対目まで徐々に高くなる。なお、谷が現れる部分の波長は１３．５ｎｍ付近である。
これにより、上から１５層対目のＳｉ層の厚さを変化させたときに、最も谷の反射率が低下することが分かる。
【００３９】
次に、Ｓｉ層の厚さの変更量を変えて、反射率と波長の関係を求めた。
図６は、１５層対目のＳｉ層の厚さを変えたときの反射率と波長との関係を示すグラフである。縦軸は反射率、横軸は波長を示す。グラフ中の実線は、Ｓｉ層の厚さが１．７ｎｍ、破線は１．８ｎｍ、一点鎖線は１．８５ｎｍ、二点鎖線は１．９ｎｍ、点線は２．０ｎｍを示す。
グラフから分かるように、上から１５層対目のＳｉ層の厚さを１．７ｎｍから２．０ｎｍに段階的に変化させると、反射率が谷となる部分は長波長側へシフトし、その両側にあるピークの強度バランスも変化する。
【００４０】
ここで、変更したＳｉ層の厚さ（この例では１．８５ｎｍ）と、この層の上又は下のＭｏ層の厚さ（２．３８ｎｍ）との合計（４．２３ｎｍ）は、使用される軟Ｘ線の波長に対する光路長に換算した時に、軟Ｘ線の波長（１３．５ｎｍ）の１／２（６．７５ｎｍ）に対して、２０％以上の差異があることが好ましい。
【００４１】
図１に示すように、本発明の反射型マスク１０は、上述のように、基板１１上に、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ膜１５と、厚さ４．５ｎｍのＳｉ膜１７が５０層対積層されたもので、マスクの暗部１９となる領域の上から１５層対目のＳｉ層１７−１５の厚さが１．８５ｎｍとなっている。したがって、図３〜図６の結果から、上から１５層対目のＳｉ層１７−１５の厚さが１．８５ｎｍの暗部１９では、図４に示すように、１３．５ｎｍの波長での反射率は０．０１７％である。一方、Ｓｉ層の厚さを変更していないその他の部分（明部２１）の１３．５ｎｍでの反射率は７２．１％であり、反射率の比は４０００以上となる。
【００４２】
したがって、光源にＬｉ（リチウム）蒸気を用いたＥＵＶリソグラフィにこの反射型マスク１０を適用する場合、Ｌｉは波長１３．５ｎｍに輝線をもつため、マスクの明部２１に相当する部分を完全な（厚さを変更しない）多層膜とし、暗部１９に相当する部分の上から１５層対目のＳｉ層１７−１５の厚さを１．８５ｎｍに変更すれば、コントラスト４０００が得られることになる。
【００４３】
次に、この反射マスクの製造方法を説明する。
まず、基板上に、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層と厚さ４．５ｎｍのＳｉ層を３５層対を形成する。次に、形成された層の最も上のＳｉ層の表面に、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層を形成する。そして、Ｓｉ層を厚さ４．５ｎｍ積層してその上にレジストを塗布し、マスクのパターンを露光する。その後、ＲＩＥ等のエッチング手法を用いて、最上のＳｉ層を２．６５ｎｍだけ均一に削り取る。そしてレジストを除去し、垂直成膜により、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層と厚さ４．５ｎｍのＳｉ層を１４層対積層する
これにより、パターンの部分のみの上から１５層対目のＳｉ層の厚さを１．８５ｎｍに変えた多層膜が形成される。
【００４４】
または、基板上に、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層と厚さ４．５ｎｍのＳｉ層を３５層対を形成する。次に、形成された層の最も上のＳｉ層の上に厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層を形成する。そしてこのＭｏ層上にレジストを塗布し、マスクのパターンを露光する。次に、Ｓｉ層を２．６５ｎｍだけ垂直成膜で均一に積層する。ここでレジストを除去し、全表面に厚さ１．８５ｎｍのＳｉ層と、厚さ２．３８ｎｍのＭｏ層と厚さ４．５ｎｍのＳｉ層を１４層対積層する。
これにより、パターンの部分のみの上から１５層対目のＳｉ層の厚さを１．８５ｎｍに変えた多層膜が形成される。
【００４５】
このような方法により作製された反射型マスク１０において、明部２１の反射率は６３％で暗部１９の反射率は０．０６％であった。したがって、コントラストは約１０００となり、高いコントラストが得られることとなる。また、マスク表面においては、明部２１が暗部１９より突出した構造となっているため、明部２１と暗部１９の高さの差がパターン精度に与える影響は少ない。しかも、この差は２．６５ｎｍ（＝４．５−１．８５）程度であり、従来の吸収体層の厚さ５０ｎｍ〜数１００ｎｍに比べると非常に小さい。また、吸収体層として別の物質を用いていないため、明部と暗部の構造がほとんど同じとなり、吸収体層自体の応力が発生しない。
【００４６】
図７は、本発明の他の実施の形態に係る反射型マスクの構造について説明する側面断面図である。
この反射型マスク４０は、基板４１上にＭｏ／Ｓｉ多層膜４３が形成されている。Ｍｏ層４５の厚さは２．３８ｎｍ、Ｓｉ層４７の厚さは４．５ｎｍであり、５０層対のＭｏ／Ｓｉ層が積層されている。そして、マスクの暗部４９となる領域の上から１５層対目のＳｉ層４７−１５の厚さが７．１５ｎｍとなっている。この厚さは、他のＳｉ層の厚さ（α）４．５ｎｍに、図１の反射型マスクにおいて上から１５層対目のＳｉ層の変更した分の厚さ（β）２．６５ｎｍを加えた厚さ（＝α＋β）である。したがって、反射型マスク４０の表面においては、マスクの暗部４９が、明部５１より突出している。
【００４７】
この例の反射型マスク４０は、厚さを変更する多層膜上の位置は図１の反射型マスクと同じであるが、同じ変更厚さ分を加えて、厚さを厚くしている。この反射型マスクにおいても、図１の反射型マスクと同様の効果が得られる。この例の反射型マスクでは、暗部４９が明部５１より突出した構造となっているが、上述のように高さの差は非常に小さく、斜入射による影が大きな影響を与えることはない。
【００４８】
次に、本発明の実施の形態に係る波長フィルタ用多層膜について説明する。
波長フィルタ用多層膜は、単色化のためのフィルタの役割をもつ反射鏡に用いるものである。この波長フィルタは、レーザープラズマＸ線源から照射される、主として酸素原子に起因するスペクトルをもつ光線に対して、使用したい１３ｎｍの光を反射し、１３．２ｎｍの弱いピークの光をカットするために使用される。
この多層膜は、図３の多層膜反射鏡とほぼ同じ構成であり、基板上に、厚さ２．５ｎｍのＭｏ層、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層が５０層対積層された多層膜で、上から１５層対目のＳｉ層が厚さ１．９ｎｍに変更されている。
【００４９】
従来、１３．０ｎｍと１３．２ｎｍの接近した２つの波長に輝線のある光源に対し、１３．０ｎｍのみを反射して１３．２ｎｍはカットしたいフィルタが必要な場合、通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると、１３．０ｎｍの波長は反射可能であるが、この部分の反射率曲線の半値幅が広いため、１３．２ｎｍの波長も反射してしまう。そこで、反射率は低いが半値幅の狭いＭｏＳｉ２／Ｓｉ（珪化モリブデン／シリコン）多層膜を用いて、波長選択ミラー（１５°入射）を設けている。
【００５０】
図８は、反射ミラー兼波長フィルタに使用される多層膜の波長と反射率の関係を示すグラフである。縦軸は反射率、横軸は波長を示す。グラフ中の実線は本発明に係る多層膜、破線は従来のＭｏＳｉ２／Ｓｉ多層膜を示す。なお、ＭｏＳｉ２／Ｓｉ多層膜はＭｏＳｉ２層とＳｉ層の１００層対からなる。
グラフから分かるように、ＭｏＳｉ２／Ｓｉ多層膜の反射率は、破線で示すように、１３．０ｎｍにおける理論反射率は４８％程度で、かつ、１３．２ｎｍでは３％程度の反射率を持っている。一方、上から１５層対目のＳｉ層の厚さを変更した本発明の多層膜においては、実線で示すように、１３．０ｎｍで６３％程度の反射率をもち、１３．２ｎｍでは１％以下の反射率となる。
【００５１】
したがって、所望の波長１３．０ｎｍでの反射率を従来より向上させ、光量の損失を少なくした反射ミラーを提供することができる。
【００５２】
次に、本発明の実施の形態に係る二色反射鏡用多層膜の構造を説明する。
二色反射鏡は、近接した２つの波長に対してピーク反射率をもつ反射鏡である。
この多層膜は、図３の多層膜反射鏡とほぼ同じ構成を有し、厚さ２．４ｎｍのＭｏ層、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層が５０層対積層された多層膜で、上から１５層対目のＳｉ層が厚さ１．２５ｎｍに変更されている。
【００５３】
図９は、本発明の二色反射鏡用多層膜の波長と反射率の関係を示すグラフである。縦軸は反射率、横軸は波長を示す。グラフ中の実線は本発明に係る多層膜を示す。
このグラフから、波長が１３．４５ｎｍで反射率に谷が発生し、このときの反射率は０．０４％である。また、谷の両側の２つのピークは、短波長側が１３．２３ｎｍで反射率が６１％、長波長側が１３．７２ｎｍで反射率が６１％で、両側のピークの反射率はほぼ等しい。
【００５４】
したがって、わずか０．５ｎｍしか離れていない２つの波長に対して高いピーク反射率をもつ二色多層膜を形成することができる。なお、従来の多層膜において、１３．２３ｎｍにピークをもつ構造と１３．７２ｎｍにピークをもつ構造を単に重ねただけでは、両波長で均等な反射率のピークをもつ特性は得られない。
【００５５】
次に、反射率が谷となる部分で、反射率がどの程度小さくなるかを求めた。
多層膜を、基板上に、厚さ２．４ｎｍのＭｏ層、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層が５０層対積層された多層膜とし、上から１５層対目のＳｉ層を厚さ１．６８５ｎｍに変更した。
図１０は、多層膜の波長と反射率の関係を示すグラフである。縦軸は反射率、横軸は波長を示す。実線は、図の多層膜、点線はＳｉ層の厚さを変更していない多層膜を示す。
この多層膜は、グラフに示すように、波長１３．５１５９ｎｍの反射率が０．０００００００１１７％とほとんどゼロとなる。また、Ｓｉ層の厚さを変更していない多層膜では、点線で示すように、波長が１３．５１５９ｎｍでの反射率は７２．０％であるため、コントラストは１０桁近くなる。
【００５６】
（実施例１）
基板上に、厚さ２．５ｎｍのＭｏ層、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層が５０層対積層された多層膜で、上から１５層対目のＳｉ層の厚さを１．９ｎｍに変更した多層膜を波長フィルタとして使用した。この波長フィルタは、レーザープラズマＸ線源から照射される、主として酸素原子に起因するスペクトルをもつ光線に対して、使用したい１３ｎｍの光を反射し、１３．２ｎｍの弱いピークの光をカットするものである。
この多層膜は、波長１３ｎｍで５８％程度の反射率をもち、１３．２ｎｍでは０．７％以下の反射率となった。したがって、光源の純度を向上でき、スペクトルの純度は９９％程度であった。
一方、ＭｏＳｉ２／Ｓｉ（珪化モリブデン／シリコン）多層膜を用いて、波長選択ミラー（１５°入射）を設けた場合、波長１３ｎｍにおける反射率は３５％、１３．２ｎｍでは２％程度の反射率であった。このため光源の純度が低下し、スペクトルの純度は９４％程度であった。
【００５７】
（実施例２）
基板上に、厚さ２．４ｎｍのＭｏ層、厚さ４．５ｎｍのＳｉ層が５０層対積層された多層膜で、上から１５層対目のＳｉ層が厚さ１．２５ｎｍに変更された多層膜を二色反射鏡用多層膜として使用した。
反射率は２つの谷を有し、谷の両側の２つのピークは、短波長側が１３．２３ｎｍで反射率が５４％、長波長側が１３．７２ｎｍで反射率が５５％で、両側のピークの反射率はほぼ等しかった。
【００５８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、多層膜を構成する一層対中の一層を、周期構造が規定された他の層を他の層対と異なる厚さとすることにより、多層膜の反射特性を変化させることができる。この特性を利用すれば、特定の波長をカットするフィルタや二色反射鏡、その効果を用いた反射型マスクを構成することができる。特に、反射型マスクに適用した場合は、従来のような厚い吸収体層を設けることなく、わずかな膜厚差でパターンに十分なコントラストを与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る反射型マスクの構造の一例を説明する側面断面図である。
【図２】図１の反射型マスクを搭載したＸ線露光装置の全体構成を示す図である。
【図３】１つの層対のＳｉ層の厚さを変更した多層膜の構造を模式的に示す側面断面図である。
【図４】図３の多層膜の反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図５】厚さを変更する層対の位置を変えたときの谷の反射率と層対の位置の関係を示すグラフである。
【図６】１５層対目のＳｉ層の厚さを変えたときの反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の他の実施の形態に係る反射型マスクの構造について説明する側面断面図である。
【図８】反射ミラー兼波長フィルタに使用される多層膜の波長と反射率の関係を示すグラフである。
【図９】本発明の二色反射鏡用多層膜の波長と反射率の関係を示すグラフである。
【図１０】多層膜の波長と反射率の関係を示すグラフである。
【図１１】従来のＥＵＶＬリソグラフィに使用される反射型マスクの構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０　反射型マスク　　　　　　　　１１　基板
１３　Ｍｏ／Ｓｉ多層膜　　　　　　１５　Ｍｏ層
１６　層対　　　　　　　　　　　　１７　Ｓｉ層
１９　暗部　　　　　　　　　　　　２１　明部
【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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【図１０】
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【図１１】
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