(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有する多層膜反射鏡であって、
光の入射面側の多層膜（表層膜群）においては、低屈折率膜がモリブデン（Ｍｏ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコン（Ｓｉ）を含む物質からなり、
前記表層膜群の反入射面側の多層膜（深層膜群）においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなる
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２】
前記表層膜群における高屈折率膜と低屈折率膜の積層対の数が２〜１０であることを特徴とする請求項１記載の多層膜反射鏡。
【請求項３】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有する多層膜反射鏡の製造方法であって、
基板上にルテニウムを含む物質とシリコンを含む物質を交互に堆積して、深層膜群を成膜する工程と、
前記深層膜群上にモリブデンを含む物質とシリコンを含む物質を交互に堆積して、表層膜群を成膜する工程と
を含むことを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項４】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有する多層膜反射鏡であって、
光の入射面側の多層膜群（表層膜群）と、
前記表層膜群の反入射面側の付加層と、
前記付加層の反入射面側の多層膜群（深層膜群）と
を備え、
前記表層膜群の反射率が前記深層膜群の反射率より高く、
前記付加層の存在によって反射光の位相をずらすことにより、前記付加層がない場合よりも、反射鏡全体としての反射率ピーク値が低くされていると共にピーク周辺波長の反射率が高くされている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項５】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有する多層膜反射鏡であって、
光の入射面側の多層膜群（表層膜群）と、
前記表層膜群における反入射面側の付加層と、
前記付加層における反入射面側の多層膜群（深層膜群）と
を備え、
前記表層膜群においては、低屈折率膜がモリブデン（Ｍｏ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコン（Ｓｉ）を含む物質からなり、
前記深層膜群においては、低屈折率膜がモリブデン（Ｍｏ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなり、
前記付加層の厚さが、多層膜の周期長の略半分か、又は、それに前記周期長の整数倍を加えた厚さである
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項６】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有する多層膜反射鏡であって、
光の入射面側の多層膜群（表層膜群）と、
前記表層膜群における反入射面側の付加層と、
前記付加層における反入射面側の多層膜群（深層膜群）と
を備え、
前記表層膜群においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコン（Ｓｉ）を含む物質からなり、
前記深層膜群においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなり、
前記付加層の厚さが、多層膜の周期長の略半分か、又は、それに前記周期長の整数倍を加えた厚さである
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項７】
前記表層膜群の単位周期構造（ペア）の数が、１０〜３０であり、
前記深層膜群のペアの数が、前記表層膜群のペアの数の５〜５０％である
ことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれかに記載の多層膜反射鏡。
【請求項８】
前記付加層が、シリコン（Ｓｉ）、ボロン（Ｂ）或いはこれらを含む物質からなる
ことを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれかに記載の多層膜反射鏡。
【請求項９】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有する多層膜反射鏡であって、
光の入射面側の多層膜群（表層膜群）と、
前記表層膜群における反入射面側の付加層と、
前記付加層における反入射面側の多層膜群（深層膜群）と
を備え、
前記表層膜群における入射面側の多層膜群（第１表層膜群）は、低屈折率膜がモリブデン（Ｍｏ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコン（Ｓｉ）を含む物質からなり、
前記表層膜群における前記付加層側の多層膜群（第２表層膜群）は、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなり、
前記深層膜群においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなる
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項１０】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
前記ＥＵＶ光の中心波長の２分の１以上の厚さを有する介在層を有し、
ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項１１】
高屈折率膜と低屈折率膜との対（層対）の一部は、２種類の物質からなっており、
別の一部は３種類以上の物質からなる
ことを特徴とする請求項１０記載の多層膜反射鏡。
【請求項１２】
前記反射多層膜は、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２（Ｌ１とＬ２は膜構成物質が異なる）との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを含み、
前記複数のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなるブロックと、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなるブロックとを含み、
各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数が１〜５０回である
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の多層膜反射鏡。
【請求項１３】
前記層対に含まれる層の膜厚が、各層対ごとに異なる
ことを特徴とする請求項１２記載の多層膜反射鏡。
【請求項１４】
各膜の膜厚を任意に変化させながら積層して、波長１３．１ｎｍ〜１３．９ｎｍの光に対する反射率を４５％以上とした
ことを特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれかに記載の多層膜反射鏡。
【請求項１５】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
前記反射多層膜は、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２（Ｌ１とＬ２は膜構成物質が異なる）との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを含み、
前記多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から３番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から４番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から５番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から６番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から７番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から８番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回であり、
ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項１６】
少なくとも１８度から２５度の範囲の入射角で入射する斜入射光に対する反射率が５０％以上である
ことを特徴とする請求項１５記載の多層膜反射鏡。
【請求項１７】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
前記反射多層膜は、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２（Ｌ１とＬ２は膜構成物質が異なる）との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを含み、
前記多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から３番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から４番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から５番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から６番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から７番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から８番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回であり、
ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項１８】
前記反射多層膜の合計膜厚を、反射面内の各位置における光の入射角に応じて任意に変化させて、反射面全面で反射率を均一化したことを特徴とする請求項１７記載の多層膜反射鏡。
【請求項１９】
前記反射多層膜の合計膜厚を、前記反射多層膜中の各層の膜厚の比率を維持したまま変化させて、少なくとも０度から２０度の範囲の入射角で入射する斜入射光に対する反射率を５０％以上としたことを特徴とする請求項１７又は請求項１８記載の多層膜反射鏡。
【請求項２０】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
前記反射多層膜は、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２（Ｌ１とＬ２は膜構成物質が異なる）との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを含み、
前記多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から３番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から４番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から５番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から６番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から７番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から８番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から９番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１０番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１１番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１２番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１３番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回であり、
ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２１】
少なくとも０度から２０度の範囲の入射角で入射する斜入射光に対する反射率が４５％以上であることを特徴とする請求項２０記載の多層膜反射鏡。
【請求項２２】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
前記反射多層膜は、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２（Ｌ１とＬ２は膜構成物質が異なる）との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを含み、
前記多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から３番目のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から４番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から５番目のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から６番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から７番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から８番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から９番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１０番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１１番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１３番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から１４番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回であり、
ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２３】
波長１３．１ｎｍ〜１３．９ｎｍの光に対する反射率が４５％以上である
ことを特徴とする請求項２２記載の多層膜反射鏡。
【請求項２４】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
前記反射多層膜は、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２（Ｌ１とＬ２は膜構成物質が異なる）との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを含み、
前記多層膜反射鏡の基板側のブロックは、１層のＨであり、
前記基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、
前記基板から３番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、
各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回であり、
ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２５】
ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備える多層膜反射鏡であって、
高屈折率膜の少なくとも１層がＥＵＶ光の中心波長の２分の１以上の厚さを有し、
ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている
ことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２６】
感応基板上にＥＵＶ光を選択的に照射してパターンを形成する露光装置であって、
請求項１〜請求項２５のいずれかに記載の多層膜反射鏡を光学系中に有する
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、ＥＵＶリソグラフィに用いられる多層膜反射鏡等に関し、特に、反射鏡表面における反射率の入射角依存性を軽減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  現在、半導体集積回路の製造方法として、高い処理速度が得られる縮小投影露光が広く利用されている。縮小投影露光技術では、半導体集積回路素子の微細化の一層の進展に伴い、紫外線に代わって、波長１１〜１４ｎｍ程度の軟Ｘ線を使用する投影リソグラフィの開発が進められている（非特許文献１参照）。この技術は、最近ではＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ、極紫外線、軟Ｘ線）リソグラフィとも呼ばれている。ＥＵＶリソグラフィは、従来の光リソグラフィ（波長１９０ｎｍ程度以上）では実現不可能であった４５ｎｍ以下の解像力を有する技術として期待されている。【０００３】  ところで、現在主流の可視或いは紫外光を利用した縮小投影露光光学系では、透過型の光学素子であるレンズが使用できる。そして、高解像度が求められる縮小投影光学系は、数多くのレンズによって構成されている。これに対し、ＥＵＶ光（軟Ｘ線）の波長帯では、透明な物質が存在せず、物質の屈折率が１に非常に近いので、屈折を利用した従来の光学素子は使用できない。それに代わって、全反射を利用した斜入射ミラーや、界面での微弱な反射光の位相を合わせることによりその反射光を多数重畳させて全体としては高い反射率を得る多層膜反射鏡などが使用される。【０００４】  レンズを用いた投影光学系内においては、光が光軸に沿って一方向に進むような光学系を実現できるが、反射鏡で構成された投影光学系の場合、光束が何度も折り返される。このため、折り返された光束と反射鏡基板が空間的に干渉しないようにする必要が生じ、光学系の開口数（ＮＡ）に制約が生じる。
現在のところ、このような投影光学系として４枚或いは６枚の反射鏡からなるものが提案されている。十分な解像力を得るためには、投影光学系の開口数は大きい方が望ましく、より大きな開口数が得られる６枚光学系が有力であると考えられる。６枚光学系の例としては、高橋らが提案した構成がある（特許文献１、及び後述の図２１参照）。【０００５】  縮小投影露光において縮小投影光学系が十分な性能を発揮するためには、照明光学系の構成も重要である。転写する回路パターンを形成したマスク上の露光領域を均一な強度で照明するとともに、投影光学系が十分な解像力を発揮するためには瞳内で均一な照射強度となっていることも必要である。また、スループットを確保するためにできるだけ強い光で照明を行うことが重要である。このような照明光学系の例としては、例えば、特許文献２に開示されているものがある。【０００６】  ＥＵＶ光学系を構成する多層膜反射鏡では、高い反射率を得るのに適した材質は、入射光の波長帯により異なる。例えば、１３．５ｎｍ付近の波長帯では、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると、垂直入射で６７．５％の反射率が得られる。また、１１．３ｎｍ付近の波長帯では、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜を用いると、垂直入射で７０．２％の反射率が得られる（非特許文献２参照）。非特許文献２等で報告されている多層膜の反射率ピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）は、垂直入射において波長１３．５ｎｍにピークを持つように周期長を調整したＭｏ／Ｓｉ多層膜の場合、およそ０．５６ｎｍである。【０００７】  ところで、多層膜反射鏡の反射率は、光の入射角や波長によって大きく変化することが知られている。図１９は、従来の多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性の例を示すグラフである。図の横軸は、多層膜反射鏡に入射する光の入射角（ｄｅｇｒｅｅ（°））であり、縦軸は、波長（λ）１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する反射率（％）である。図から分かるように、従来の多層膜反射鏡では、入射角が０°〜５°付近までは、７０％以上の高い反射率が得られているが、だいたい１０°以上になると、反射率が大幅に低下している。【０００８】  図２０は、従来の多層膜反射鏡の分光反射率特性の例を示すグラフである。図の横軸は入射光の波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。なお、入射角は０°（反射面に対して垂直に入射）とする。図から分かるように、従来の多層膜反射鏡では、波長１３．５ｎｍ近傍（図の中央部）では、７０％以上の高反射率が得られているが、それ以外の波長帯になると、反射率が急激に低下している。【０００９】  このような問題に対して、反射多層膜の周期構造（各層の膜厚）を不均一にすることにより、広い波長域に亘ってほぼ均一な反射率を有する反射多層膜がＫｕｈｌｍａｎｎら（非特許文献３参照）によって提案されている。非特許文献３には、５０層対の多層膜各層の厚さを市販の多層膜最適化プログラムを利用して調整して得た、反射率角度分布又は分光反射率において広い帯域を有する多層膜の構造が示されている。【００１０】  例えば、周期長が一定の多層膜では、垂直入射配置で反射率が最大となるように周期長を最適化した場合、高反射率を保つことができるのは入射角０°〜５°の範囲であり、入射角が１０°になると反射率は大きく低下してしまう。これに対して、非特許文献３には、入射角が０°〜２０°の範囲で反射率が約４５％でほぼ一定となる膜厚不均一構造の多層膜が開示されている。また、通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜の分光反射率ピークの半値全幅（ＦＷＨＭ）は０．５６ｎｍ程度であるが、非特許文献３には、垂直入射で波長１３ｎｍから１５ｎｍにわたって反射率が３０％とほぼ均一となる構造も示されている。【００１１】  上述のような、広い波長域での反射率の均一化と、広い入射角度範囲での反射率の均一化は、個別に制御できる特性ではなく、広い波長域で均一な反射率が得られる多層膜においては、広い入射角度範囲でも反射率の変化が小さくなる傾向がある。このような広い波長域で均一な反射率が得られる多層膜は、反射率ピーク値は通常の多層膜より低いものの広い波長領域のＥＵＶ光が利用できるため、入射光波長のバンド巾が広い場合等、用途によっては大きな光量が得られると期待できる。【００１２】  また、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜において、Γ値（多層膜の周期長に対するＭｏ層の厚さの割合）を深さ方向で不均一にすることによって、反射率が上昇することがＳｉｎｇｈら（非特許文献４参照）によって報告されている。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜のＥＵＶ反射率はΓ値が０．３５〜０．４の場合に最大となるが、非特許文献４には、Ｍｏ／ＳｉのΓ値を多層膜全体で０．４と一定の値とした場合よりも、多層膜の基板側（深層側）の部分で０．５に近づけた方が、反射率の上昇が得られることが示されている。【００１３】  ところで、波長１３ｎｍ付近のＥＵＶ光に対して高い反射率が得られる反射多層膜の構成としては、Ｍｏ／Ｓｉの他にＲｕ／Ｓｉも知られている（Ｒｕはルテニウム）。ｎを屈折率、ｋを消衰係数（複素屈折率の虚部）とすれば、波長１３．５ｎｍにおけるシリコンの光学定数（ｎ，ｋ）は、
ｎ（Ｓｉ）＝０．９９９３，
ｋ（Ｓｉ）＝０．００１８，
である。これに対し、モリブデンとルテニウムの光学定数（ｎ，ｋ）は、それぞれ、
ｎ（Ｍｏ）＝０．９２１１，
ｋ（Ｍｏ）＝０．００６４，
ｎ（Ｒｕ）＝０．８８７２，
ｋ（Ｒｕ）＝０．０１７５，
である。【００１４】  ＥＵＶ光に対する多層膜のように、多層膜自体に吸収がある場合、高い反射率を得るためには、多層膜を構成する物質の屈折率の差が大きく、且つ、吸収が小さいことが望ましい。上述の光学定数から分かるように、屈折率の点からはＲｕ／Ｓｉ多層膜が適しており、吸収の点からはＭｏ／Ｓｉ多層膜の方が高い反射率を得るために適している。これら２つの多層膜の場合、吸収の影響が勝り、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の方がピーク反射率は高い。【００１５】  多層膜の反射率ピークの半値幅は屈折率の違いによってもたらされる。赤外、可視、紫外領域でよく知られている誘電体多層膜（屈折率が違う２つの物質を交互に成膜した多層膜）の反射率のピークの帯域全幅（２Δｇ）は、次式で表されることが知られている（例えば、非特許文献５参照）。【００１６】
【数１】
0004466566.tif 000002
【００１７】ここで、ｎＨは、高屈折率物質の屈折率、ｎＬは、低屈折率物質の屈折率である。
上式から分かるように、多層膜を構成する２つの物質の屈折率差が大きいほど帯域幅は増大するため、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜よりもＲｕ／Ｓｉ多層膜の方が広い半値幅が得られる。膜による吸収がない場合、誘電体多層膜反射率のピーク値は１００％に漸近するが、ＥＵＶ領域では吸収があるため１００％には達しない。【００１８】  また、吸収の大きさは波長に依存するため、波長に対する反射率の変化をプロットすると、反射率はピーク波長の前後で非対称になる。ＥＵＶ領域における多層膜のピーク反射率は成膜ペア数の増大につれて上昇するが、ある程度のペア数で飽和する。飽和に達するペア数は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜では約５０ペア層であり、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜では約３０ペア層である。反射率が飽和に達するのは、膜を透過する際の各界面での反射や吸収により、それより深い位置へはＥＵＶ光がほとんど到達せず、膜全体の反射に寄与しなくなるためである。Ｒｕ／Ｓｉ多層膜はＭｏ／Ｓｉ多層膜よりも吸収が大きく、単一の界面での反射率も高いため、飽和に達するペア数がより少ない。
【特許文献１】特開２００３−１５０４０号公報
【特許文献２】特開平１１−３１２６３８号公報
【非特許文献１】ダニエル・エイ・ティチノール（Ｄａｎｉｅｌ  Ａ．Ｔｉｃｈｅｎｏｒ）、外２１名、「極紫外線実験装置の開発における最新情報（Ｒｅｃｅｎｔ  ｒｅｓｕｌｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  ａｎ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ＥＵＶＬ  ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｔｏｏｌ）」、「国際光工学会会報（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ）」、（米国）、国際光工学会（ＳＰＩＥ，Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、１９９５年５月、第２４３７巻、ｐ．２９２
【非特許文献２】クラウド・モンカー（Ｃｌａｕｄｅ  Ｍｏｎｔｃａｌｍ）、外５名、「極紫外線リソグラフィに用いる多層反射膜コーティング（Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ  ｃｏａｔｉｎｇｓ  ｆｏｒ  ｅｘｔｒｅｍｅ−ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）」、「国際光工学会会報（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ）」、（米国）、国際光工学会（ＳＰＩＥ，Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、１９９８年６月、第３３３１巻、ｐ．４２
【非特許文献３】トーマス・カールマン（Ｔｈｏｍａｓ  Ｋｕｈｌｍａｎｎ）、外３名、「最適な分光反射率を有するＥＵＶ多層膜ミラー（ＥＵＶ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｍｉｒｒｏｒｓ  ｗｉｔｈ  ｔａｉｌｏｒｅｄ  ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｙ）」、「国際光工学会会報（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ）」、（米国）、国際光工学会（ＳＰＩＥ，Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、２００３年、第４７８２巻、ｐ．１９６
【非特許文献４】マンディープ・シン（Ｍａｎｄｅｅｐ  Ｓｉｎｇｈ）、外１名、「ＥＵＶミラーにおける理論的反射率の改善（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｉｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  Ｍｉｒｒｏｒｓ）」、「国際光工学会会報（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ）」、（米国）、国際光工学会（ＳＰＩＥ，Ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｆｏｒ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）、２０００年７月、第３９９７巻、ｐ．４１２
【非特許文献５】エイチ・エイ・マクラウド（Ｈ．Ａ．Ｍａｃｌｅｏｄ）著、小倉繁太郎（外３名）訳、「光学薄膜」、日刊工業新聞社、１９８９年１１月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】  実際のＥＵＶリソグラフィに利用する投影光学系では、基板にＭｏ／Ｓｉ多層膜を成膜した多層膜反射鏡によって構成される。
図２１は、６枚の反射鏡で構成された投影光学系の例を示す。この投影光学系は、６枚の反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ６から構成されており、マスクＭで反射された光をウェハＷに投影する。光学系の上流側（マスクＭに近い側）の４枚の反射鏡ＣＭ１〜ＣＭ４は、マスクＭ上のマスクパターンの中間像を形成する第１反射結像光学系Ｇ１を構成し、下流側（ウェハＷに近い側）の２枚の反射鏡ＣＭ５、ＣＭ６は、マスクパターンの中間像をウェハＷ上に縮小投影する第２反射結像光学系Ｇ２を構成する。【００２０】  マスクＭで反射された光は第１凹面反射鏡ＣＭ１の反射面Ｒ１で反射されて、第２凸面反射鏡ＣＭ２の反射面Ｒ２で反射される。反射面Ｒ２で反射された光は、開口絞りＡＳを通過して、第３凸面反射鏡ＣＭ３の反射面Ｒ３及び第４凹面反射鏡の反射面Ｒ４で順次反射された後、マスクパターンの中間像を形成する。そして、第１反射結像光学系Ｇ１を介して形成されたマスクパターンの中間像からの光は、第５凸面反射鏡ＣＭ５の反射面Ｒ５及び第６凹面反射鏡ＣＭ６の反射面Ｒ６で順次反射された後、ウェハＷ上にマスクパターンの縮小像を形成する。【００２１】  反射鏡表面に成膜するＭｏ／Ｓｉ多層膜の基板面内周期長分布は面内の反射率分布に直接影響し、反射率の面内分布は結像面での面内照度ムラや瞳面内の光量ムラとなって結像性能に影響するため、これらを考慮して最適な面内分布とする必要がある。但し、基板上に自由な膜厚分布で成膜を行うのは困難なため、光学系を構成した場合の光学系の光軸周りに軸対称な膜厚分布で最適化を行うのが一般的である。【００２２】  上述のように周期長分布を最適化しても次に述べるような問題がある。図２１に示す投影光学系において、結像面上の１点に到達する光は、一方向からだけ結像面上に到達するのではなく、ある広がりを持った立体角空間から１点に収束する。つまり、結像面上の１点の結像に寄与する光束は、各反射鏡基板上の有限な面積を持つ領域で反射しており、結像面上であまり離れていない２点に対応する反射鏡基板上の領域は、互いに一部が重なり合っている。換言すれば、反射鏡基板上のある１点における反射は、結像面上で広がりを持った領域での結像に寄与しており、反射鏡上の同じ点で反射した光が結像面上の違う点に到達する。このとき、結像面上の違う点に到達する光は、反射鏡上の同じ点に違う角度で入射しており、反射面上のある点における光の入射角は広がりを持つ。【００２３】  多層膜反射鏡では、一定の波長に対して最適な周期長は入射角に依存するので、すべての入射角に最適な周期長は、厳密には存在しない。入射角の広がりがそれほど大きくなければ大きな影響は生じない。しかし、例えば図２１に示したような光学系を構成する反射鏡基板に対して通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜（周期長一定）の周期長面内分布を最適化し、透過光の波面収差が小さくなるように最適化しても、瞳面内の光強度には大きなムラが生じる。ここで、多層膜周期長の分布は、上述のような成膜方法の制約から光学系構成時の光軸周りに軸対称な分布の範囲で最適化されている。【００２４】  瞳面内で光強度にムラがあることは、実効的なＮＡがいびつに小さくなっていることと光学的に等価であるため、結像性能が大きく��化してしまう。これは、通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜では，反射率の入射角依存性が大きいために生じる問題である。このため、結像性能の劣化をもたらす反射鏡表面における反射率の入射角依存性を軽減し、高い結像性能を達成する方法が求められていた。【００２５】  また、投影光学系において高い結像性能を達成するためには、マスク上の照明光強度分布と照明光学系の瞳面内光強度分布も均一である必要がある。これは、照明光学系の瞳面内光強度分布が投影光学系において結象面での強度分布と瞳内の強度分布にそのまま反映されるためである。
さらに、現在提案されている照明光学系の多層膜反射鏡では、入射角の面内分布が大きい。このため、ある反射面上のすべての点において最適な周期長に厳密に合わせることには困難が伴う。これは、面内周期長分布の変化量を大きくせざるを得ず、成膜時の周期長分布制御や照明光学系としてのアライメントの際にわずかなズレが生じるため、想定された入射角に対応する膜厚と、実際の入射角に対応する膜厚とが異なり、反射率の大きな低下を招くからである。この場合、照明に利用できる光量が低下し、スループットが低下するという問題があるため、反射鏡表面における反射率の入射角依存性を軽減する方法が求められていた。【００２６】  本発明の目的は、多層膜反射鏡等における反射率の入射角依存性を軽減する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】  本発明の第１の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有し、以下の点を特徴とする。第１に、光の入射面側の多層膜（表層膜群）においては、低屈折率膜がモリブデン（Ｍｏ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコン（Ｓｉ）を含む物質からなる。第２に、表層膜群の反入射面側の多層膜（深層膜群）においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなる。【００２８】  ここで、高屈折率膜又は低屈折率膜は、単一の層であっても、複数の層が重なった複合層であってもよい。また、高屈折率膜と低屈折率膜の間に他の層が介在していてもよい。
本発明では、『モリブデンを含む物質』とは、モリブデンそのもののほか、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）等を含むものである。即ち、『モリブデンを含む物質』とは、不純物としてＲｈ、Ｃ、Ｓｉを含むモリブデンであっても、これらの物質とモリブデンとの化合物であってもよい（以下の『ルテニウムを含む物質』、『シリコンを含む物質』でも同様）。また、『ルテニウムを含む物質』とは、ルテニウムそのもののほか、例えば、ロジウム（Ｒｈ）、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）等を含むものである。また、『シリコンを含む物質』とは、シリコンそのもののほか、例えば、炭素（Ｃ）、四ホウ化炭素（Ｂ４Ｃ）、ホウ素（Ｂ）等を含むものである。【００２９】  上記第１の形態では、反射率ピークの半値幅が大きいＲｕ／Ｓｉ多層膜上に、反射率のピーク値の高いＭｏ／Ｓｉ多層膜が成膜されているため、Ｒｕ／Ｓｉのみの場合よりも反射率が高く、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜のみの場合よりも半値幅が広い反射率ピークが得られる。また、ＲｕはＭｏよりもＥＵＶ光の吸収が大きいので、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜上にＲｕ／Ｓｉ多層膜を成膜した構造よりも高い反射率が得られる。分光反射率において半値幅が広い多層膜は、反射率の角度依存性が小さいので、本発明によれば、投影光学系の結像性能を高く保つことができる。【００３０】  第１の形態では、表層膜群における高屈折率膜と低屈折率膜の積層対の数が２〜１０であることが好ましい。これにより、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の積層数が１０以下であることから、基板側に成膜されているＲｕ／Ｓｉの影響で反射率ピークの半値幅は広く保たれる。また、最表面はＲｕ／Ｓｉ多層膜よりも反射率が高いＭｏ／Ｓｉ多層膜であるため、ピーク反射率は上昇する。これにより、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜単独では得られなかった高反射率で、且つ、半値幅の広い多層膜が得られる。【００３１】  図２２（Ａ）は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜とＲｕ／Ｓｉ多層膜の理論反射率の入射波長特性を示すグラフである。図の横軸は入射光の波長であり、縦軸は理論反射率（反射率の計算値）である。図中の実線は１００ペア層のＭｏ／Ｓｉ多層膜の理論反射率を示し、破線は１００ペア層のＲｕ／Ｓｉ多層膜の理論反射率を示す。図２２（Ａ）から分かるように、成膜ペア数が１００ペア層と十分多いＭｏ／Ｓｉ多層膜の半値幅は０．６ｎｍであり、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜の半値幅は０．８ｎｍである。【００３２】  図２２（Ｂ）は、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜上にＭｏ／Ｓｉ多層膜を成膜して構成された多層膜において、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の成膜ペア層の数に対する半値幅とピーク反射率の変化を示すグラフである。図の横軸は、１００ペア層のＲｕ／Ｓｉ多層膜上に成膜するＭｏ／Ｓｉ多層膜のペア層の数である。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜のペア層の数に対する半値幅は白抜き三角（△）で示されており、反射率のピーク値（ピーク反射率）は黒丸（●）で示されている。【００３３】  図２２（Ｂ）から分かるように、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜のペア層の数が多くなると、ピーク反射率が上昇するが、だいたい１５ペア層以上になるとほぼ飽和している。一方、半値幅は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜のペア層の数が多くなると低下する。そして、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜のペア層の数が１５ペ��層になると０．７ｎｍを下回り、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の値（図２２（Ａ）参照）に近くなる。【００３４】  以上により、反射率上昇の効果を得て、しかも、半値幅減少の影響を最小限に留めるには、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の成膜ペア数は２ペア層以上であることが好ましく、さらに好ましくは、５〜１０ペア層であることが好ましい。第１の形態の多層膜反射鏡は、以下の方法により製造できる。即ち、基板上にルテニウムを含む物質とシリコンを含む物質を交互に堆積して、深層膜群を成膜する工程と、この深層膜群上にモリブデンを含む物質とシリコンを含む物質を交互に堆積して、表層膜群を成膜する工程とを有するものとすればよい。【００３５】  本発明の第２の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有し、以下の点を特徴とする。第１に、光の入射面側の多層膜群（表層膜群）と、表層膜群における反入射面側の付加層と、付加層における反入射面側の多層膜群（深層膜群）とを備えている。第２に、付加層の存在によって反射光の位相をずらすことにより、付加層がない場合よりも、反射鏡全体としての反射率ピーク値が低くされていると共にピーク周辺波長の反射率が高くされている。【００３６】  本発明の第３の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有し、以下の点を特徴とする。第１に、光の入射面側の多層膜群（表層膜群）と、表層膜群における反入射面側の付加層と、付加層における反入射面側の多層膜群（深層膜群）とを備えている。第２に、表層膜群においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコン（Ｓｉ）を含む物質からなる。第３に、深層膜群においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなる。第４に、付加層の厚さが、多層膜の周期長の略半分か、又は、『多層膜の周期長の略半分』に『多層膜の周期長の整数倍』を加えた厚さである。なお、表層膜群における低屈折率膜は、上記のようにルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなるものではなく、モリブデン（Ｍｏ）からなる物質に代えてもよい。また、深層膜群における低屈折率膜も、ルテニウムではなく、モリブデン（Ｍｏ）からなる物質に代えてもよい。【００３７】  上記第２及び第３の形態の多層膜反射鏡では、表層膜群の単位周期構造（ペア）の数が、１０〜３０であり、深層膜群のペアの数が、表層膜群のペアの数の５〜５０％であることが好ましい。
上記第２及び第３の形態の多層膜反射鏡では、多層膜の最表面から１０周期目ないし３０周期目の位置に付加層が設けられているが、この付加層より深い位置にもＥＵＶ光が到達する。従って、付加層の反入射面側（基板側）にある多層膜群（深層膜群）からの反射光が、多層膜全体の反射率に寄与する。【００３８】  付加層の上下（入射面側、及び反入射面側）の周期的多層膜からの反射光の位相は、付加層の厚さのために反射率ピークの付近でずれるので、反射光の振幅は減衰する。このため、付加層の存在によって反射率ピークの先端部分で反射率が低下する。反射率が飽和するに至らないペア数の多層膜における反射率ピーク形状は頂上部分が尖った形状であるところ、ピーク部の反射率が低下することによりピークの頂上部分は平坦な形状に近づく（ピーク部がブロードな特性となる）。【００３９】  一方、ピークから離れた裾の部分では事情が大きく異なる。通常の周期構造では、最適化した波長（反射率ピークが得られる波長）から波長がずれている場合、表面近くの界面からの反射光は位相のズレが小さいために、重なり合うことによって振幅は増大するが、表面から離れた界面からの反射光の位相は逆位相となって振幅を減衰させる場合がある。Ｍｏ／ＳｉやＲｕ／Ｓｉ多層膜の反射率ピークの裾の部分となる波長では、１０ペア層目〜３０ペア層目以降の界面からの反射光は反射光強度を低下させるように作用する。しかし、ここに付加層が加わると、それより深い位置にある界面からの反射光の位相が半波長分だけずれて、反射光の振幅は増大する。【００４０】  このように、表層膜群と深層膜群との間に付加層を設けることにより、反射率ピークの先端部分は平坦化し、反射率の裾の部分では反射率が上昇するので、反射率ピークの半値幅は増大する。Ｒｕ／Ｓｉ多層膜或いはＭｏ／Ｓｉ多層膜では波長１２〜１５ｎｍの範囲では理論的には６０％を越える反射率が得られる。これらの多層膜において本発明の多層膜構造を用いることにより、反射率ピーク値が５０％以上で、付加層を設けないＲｕ／Ｓｉ、Ｍｏ／Ｓｉよりも半値幅の広い反射率を有する多層膜が得られる。【００４１】  図２３は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の周期長に対して、付加層（この例ではシリコン層）の厚さを変化させた場合の反射率ピーク形状を示す。図の横軸は入射光の波長であり、縦軸は反射率である。図の実線（ｉ）は、付加層の厚さを多層膜の周期長の略半分（＝約３．５ｎｍ）とした場合の反射率の波長特性を示し、破線（ｉｉ）及び一点鎖線（ｉｉｉ）はそれぞれ、付加層の厚さを、多層膜の周期長の略半分（＝約３．５ｎｍ）より薄くした場合（付加層の厚さ＝約２．８ｎｍ）、及び厚くした場合（付加層の厚さ＝約４．２ｎｍ）の反射率の波長特性を示す。【００４２】  図２３から分かるように、破線（ｉｉ）及び一点鎖線（ｉｉｉ）の場合には頂上部がそれほど平坦にはならないが、実線（ｉ）の場合には、反射率ピークの頂上部がかなり平坦になっている。このことから、付加層の厚さを『多層膜の周期長の略半分』とすることが、ピーク付近での反射率の変化を小さくするために有効である。
『多層膜の周期長の半分』とは、多層膜中の周期構造部分における１周期の光学的厚さ（膜厚×屈折率）の半分という意味である。付加層の厚さは、光学的厚さの半分であるとよいが、厳密に前記『光学的厚さの半分』でなくてもよく、実質的にその厚さであればよい。従って、『付加層の厚さ』と『光学的厚さの半分』との差は、利用するＥＵＶ光の波長の５／１００以内であることが望ましく、より好ましくは、利用波長の３／１００以内であるとよい。【００４３】  多層膜構造における１周期の光学的厚さは、入射光の波長の約半分であるので、換言すれば、付加層の光学的厚さを、利用波長の略４分の１とする必要がある。なお、透過ＥＵＶ光が境界面の法線となす角（屈折角）が大きくなるほど、単位周期構造における光路長が膜厚より長くなる（屈折角をθとすれば、光路長＝膜厚／ｃｏｓθ）。従って、付加層の厚さは、利用する際のＥＵＶ光の入射角度に応じて調整する必要がある。利用波長が例えば１３．５ｎｍの場合、『付加層の厚さ』は、『多層膜の周期長の半分』±０．６８ｎｍの範囲内であることが望ましく、入射角が５°〜１５°の範囲での使用に際しては３．４±０．６８ｎｍの範囲内であることが望ましい。【００４４】  なお、本発明の多層膜の構成は、赤外、可視、紫外光で用いられ、反射膜の間に使用波長の４分の１の厚さのスペーサを付加するエタロンに若干類似する部分があるとも考えられる。しかし、本発明の多層膜は、以下に述べるように、構成、使用目的、特性の点においてエタロンとは全く異なる。一種のファブリペロー型共振器であるエタロンは主に狭帯域フィルターとして用いられている。【００４５】  図２４は、エタロンの構造の模式図である。エタロン３００は多重干渉を利用したデバイスであり、２つの高反射率ミラー３０１が、ある厚さのスペーサ３０２を挟んで配置された構造を有している。エタロン３００に入射した光３０３（左側の矢印）はその大部分が、図の左側に反射され、反射光３０５となる。一方、２つのミラー３０１とスペーサ３０２は共振器の役割を果たし、入射光３０３のうち、共振条件を満たす波長の光だけを透過光３０４として透過させる。【００４６】  このため、鋭い透過率ピークが生じる。エタロン３００は、上述のように共振条件を満たす波長の光だけを透過させるため、その波長近傍でのみ反射率が低下し、その他の波長では高反射率を維持する。従って、エタロン３００の分光反射率特性は、鋭い谷を有するものとなる。なお、エタロン３００を狭帯域のフィルターとして用いるためには、２つの反射面の反射率はどちらも高く、ほぼ等しくなければならない。【００４７】  これに対し、本発明の多層膜では、付加層の上下にある多層膜の反射率が同等であってはならず、基板側の多層膜の反射率が低いことが必要である。基板側の多層膜の反射率が表面側の多層膜と同等な場合、干渉による反射率の低下が狭い波長領域で生じ、ピーク頂上付近に鋭い谷が生じてしまうので、広帯域多層膜ではなくなってしまう。
非特許文献３に開示されているように、さまざまな周期長の層を重ね合わせた構造の多層膜でも、広帯域で比較的高い反射率が得られる。しかしながら、この場合には構造の評価が難しい。一般に、多層膜の構造を評価する手法としては、Ｘ線の小角散乱測定を行い、検出されるピーク角度から周期を評価する方法が用いられている。【００４８】  図２５は、Ｘ線回折強度角度分布を変化させた場合に予想される回折ピーク形状を示すグラフである。図２５（Ａ）は、周期構造多層膜の回折ピーク形状を示し、図２５（Ｂ）は、不均一周期構造の回折ピーク形状を示し、図２５（Ｃ）は、付加層（この例ではシリコン層）を含む多層膜の回折ピーク形状を示す。図の横軸は入射光の入射角を示し、縦軸は反射率を示す。【００４９】  図２５（Ａ）に示すように、周期構造を有する多層膜では、入射角に対するピークが鋭く出ている。一方、広帯域多層膜として報告されている不等周期多層膜（非特許文献３参照）のように周期長が不均一の場合には、図２５（Ｂ）に示すように、不規則な形状のピークが多数発生し、多層膜の周期長の評価が困難である。
これに対し本発明では、図２５（Ｃ）に示すように、多層膜の周期構造中に付加層が加わっているだけなので、鋭い回折光のピークが存在し、多層膜周期長の評価は容易である。なお、付加層の厚さを直接測定することはできないが、本発明では付加層の厚さを制御できる。具体的には、多層膜の周期構造部分の周期長評価結果と成膜に要した時間から求めた、成膜作業において単位時間に付加層物質が成膜される厚さ（成膜速度）に基づいて、成膜時間を調整することで付加層の厚さを制御できる。【００５０】  また、本発明においては、深層膜群のペア層の数は、表層膜群のペア層の数の半分以下である。上述のように、付加層より基板側に多層膜が存在する場合、表層膜群だけが存在する場合の反射率に対して、反射率ピーク近傍における反射率が低下する。ここで、深層膜群のペア層の数が表層膜群の半分以下であるため、反射率の低下量は小さく、反射率ピークの形状は先端部が平坦化又はやや凹む程度であり、反射率ピーク値近傍が鋭く、深い谷となることはない。【００５１】  図２６は、深層膜群のペア数を変えた場合のＭｏ／Ｓｉ多層膜の反射率ピーク形状の変化を示すグラフである。図の横軸は入射光の波長であり、縦軸は反射率である。図２６の例では、付加層はシリコンである。図中の実線（ｉ）、一点鎖線（ｉｉ）、破線（ｉｉｉ）は、それぞれ深層膜群を４ペア層、２ペア層、１２ペア層とした場合の反射率を示し、表層膜群はいずれも２０ペア層である。【００５２】  図２６から分かるように、表層膜群のペア層数２０に対して、深層膜群が２ペア層の場合（ｉｉ）には、反射率ピークが十分に平坦になっておらず尖鋭化しているが、深層膜群のペア層数を４ペア層まで増やした場合（ｉ）には、反射率ピークは平坦化する。さらに深層膜群を増やして１２ペア層の場合（ｉｉｉ）には、反射率ピークの頂上部に深い谷が形成され、平坦な形状が得られない。このように、深層膜群のペア層数は表層膜群のペア層数の少なくとも半分以下であることが好ましい。上述のように、本発明によれば、半値幅が広く、且つ、ピークの平坦な反射率ピークが得られる。【００５３】  また、上記第２及び第３の形態の多層膜反射鏡では、付加層を、シリコン（Ｓｉ）、ボロン（Ｂ）或いはこれらを含む物質からなるものとすることができる。シリコン（Ｓｉ）やボロン（Ｂ）の消衰係数ｋは、波長１３．５ｎｍにおいて、
ｋ（Ｓｉ）＝０．００１８，
ｋ（Ｂ）＝０．００４１，
と比較的小さい。付加層の役割は、深層膜群と表層膜群の反射光の位相を１／２波長ずらすことであるから、吸収はできるだけ小さいことが望ましく、これらの物質、或いはこれらの物質を含む物質（例えばＢ４Ｃ）を用いることにより、より高い反射率が達成される。【００５４】  本発明の第４の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜とを交互に積層した反射多層膜を有し、以下の点を特徴とする。第１に、光の入射面側の多層膜群（表層膜群）と、表層膜群の反入射面側の付加層と、付加層の反入射面側の多層膜群（深層膜群）とを備えている。第２に、表層膜群における入射面側の多層膜群（第１表層膜群）では、低屈折率膜がモリブデン（Ｍｏ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコン（Ｓｉ）を含む物質からなる。第３に、表層膜群における付加層側の多層膜群（第２表層膜群）では、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなる。第４に、深層膜群においては、低屈折率膜がルテニウム（Ｒｕ）を含む物質からなり、高屈折率膜がシリコンを含む物質からなる。【００５５】  上記第４の形態では、ルテニウムとシリコンからなる略周期的な多層膜中に付加層が加えられた構造の多層膜上に、モリブデンとシリコンからなる多層膜が形成されている。Ｒｕ／Ｓｉ多層膜は周期的構造の場合にもＭｏ／Ｓｉ多層膜より半値幅が広く、付加層を加えた構造でもＭｏ／Ｓｉ多層膜よりも広い半値幅が得られる。この上にＭｏ／Ｓｉを成膜することによってピーク反射率のピーク値を高めることができ、且つ、広い半値幅が得られる。【００５６】  本発明の第５の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備え、以下の点を特徴とする。第１に、厚さがＥＵＶ光の中心波長の２分の１以上である介在層を有する。第２に、ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている。【００５７】  上記第５の形態では、高屈折率膜と低屈折率膜との対（層対）は、その一部が２種類の物質からなっており、別の一部が３種類以上の物質からなっていてもよい。
また、第５の形態では、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを、反射多層膜が含むものとしてもよい。例えば、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなるブロックと、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなるブロックとを含み、各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数が１〜５０回であるものとすることができる。この場合、層対に含まれる層の膜厚が、各層対ごとに異なっていてもよい。なお、Ｌ１とＬ２は、膜構成物質が異なるものとする（以下も同様）。さらに、第５の形態では、各膜の膜厚を任意に変化させながら積層して、波長１３．１ｎｍ〜１３．９ｎｍの光に対する反射率を４５％以上としてもよい。【００５８】  本発明の第６の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備え、以下の点を特徴とする。第１に、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを、反射多層膜が含む。第２に、多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から３番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から４番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から５番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から６番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から７番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から８番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなる。第３に、各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回である。第４に、ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている。【００５９】  ここでの『ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長』とは、横軸を波長、縦軸を反射率としたグラフにおいて、反射率の最大値を含むと共に、グラフが平坦になっている（反射率がほぼ一定となっている）範囲内の意味である。例えば前述の図２６の実線（ｉ）では、波長が約１３．２〜約１３．６ｎｍの範囲内である。ＥＵＶ波長領域における所望の波長（例えば１３．５ｎｍ）を含む波長範囲が０．５ｎｍ、より好ましくは０．６ｎｍの範囲内で反射率が５０％以上で、なおかつ反射率ピークが平坦（反射率の変動が±５％以内）な形状である範囲内であることが好ましい。【００６０】  また、『ＥＵＶ光反射率の比較的高い入射角度』とは、横軸を入射角度、縦軸を反射率としたグラフにおいて、反射率の最大値を含むと共に、グラフが平坦になっている（反射率がほぼ一定となっている）範囲内の意味である。なお、第６の形態では、少なくとも１８度から２５度の範囲の入射角で入射する斜入射光に対する反射率が５０％以上であることが好ましい。入射角０〜２５度以内における所望の角度（例えば２０度）を含む入射角度範囲が５度、より好ましくは７度の入射角度範囲内で反射率が５０％以上で、なおかつ���射率ピークが平坦（反射率の変動が±５％以内）な形状である範囲内であることが好ましい。【００６１】  本発明の第７の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備え、以下の点を特徴とする。第１に、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを、反射多層膜が含む。第２に、多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から３番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から４番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から５番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から６番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から７番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から８番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなる。第３に、各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回である。第４に、比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている。【００６２】  上記第７の形態では、反射多層膜の合計膜厚を、反射面内の各位置における光の入射角に応じて任意に変化させて、反射面全面で反射率を均一化することができる。また、第７の形態では、反射多層膜の合計膜厚を、反射多層膜中の各層の膜厚の比率を維持したまま変化させて、少なくとも０度から２０度の範囲の入射角で入射する斜入射光に対する反射率を５０％以上とすることができる。【００６３】  本発明の第８の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備え、以下の点を特徴とする。第１に、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを、反射多層膜が含む。第２に、多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から３番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から４番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から５番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から６番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から７番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から８番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から９番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１０番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１１番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１２番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの��対の繰り返しからなり、基板から１３番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなる。第３に、各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回である。第４に、ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている。第８の形態では、少なくとも０度から２０度の範囲の入射角で入射する斜入射光に対する反射率が４５％以上であることが好ましい。【００６４】  本発明の第９の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備え、以下の点を特徴とする。第１に、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを、反射多層膜が含む。第２に、多層膜反射鏡の基板側のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から３番目のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から４番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から５番目のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から６番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から７番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から８番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から９番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１０番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１１番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１２番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１３番目のブロックは、Ｌ１／Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から１４番目のブロックは、Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなる。第３に、各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回である。第４に、ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている。第９の形態では、波長１３．１ｎｍ〜１３．９ｎｍの光に対する反射率が４５％以上であることが好ましい。【００６５】  本発明の第１０の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低屈折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜（高屈折率膜及び低屈折率膜）を基板上に交互に積層した反射多層膜を備え、以下の点を特徴とする。第１に、異なる構造の高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌ１及びＬ２との対（層対）が繰り返し積層された複数のブロックを、反射多層膜が含む。第２に、多層膜反射鏡の基板側のブロックは、１層のＨであり、基板から２番目のブロックは、Ｌ２／Ｈの層対の繰り返しからなり、基板から３番目のブロックは、Ｌ２／Ｌ１／Ｈの層対の繰り返しからなる。第３に、各ブロックにおける層対の繰り返し積層回数は１〜５０回である。第４に、ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている。【００６６】  本発明の第１１の形態では、多層膜反射鏡は、ＥＵＶ光の高屈折率膜と低��折率膜の複数の界面からの反射光を同位相にするブラッグの反射条件に従う条件下で、両膜を基板上に交互に積層した反射多層膜を備え、以下の点を特徴とする。第１に、高屈折率膜の少なくとも１層がＥＵＶ光の中心波長の２分の１以上の厚さを有する。第２に、ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域が広帯域化されている。【００６７】  本発明の露光装置は、感応基板上にＥＵＶ光を選択的に照射してパターンを形成する露光装置であって、光学系中に上記の多層膜反射鏡を有することを特徴とする。本発明の露光装置では、投影光学系、照明光学系の少なくとも一部に帯域の広い多層膜が成膜されているので、結像面上での照度と瞳内光量とを均一にでき、高い結像性能を保つことができる。また、投影光学系において周期長面内分布の大きなミラーのアライメント誤差などに起因する光量低下を防止できる。
【発明の効果】
【００６８】  本発明の多層膜反射鏡は、反射率が比較的高く、且つ、半値幅が広い反射率ピーク特性が得られる。分光反射率の半値幅が広い多層膜は、反射率の角度依存性が小さいので、本発明によれば、投影光学系の結像性能を高く保つことができる。
本発明の露光装置は、このような多層膜反射鏡を用いているので、結像面上での照度と瞳内光量とを均一にすることができ、高い結像性能を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施例に係る多層膜反射鏡を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を、入射光の波長に対する依存性として示したグラフである。
【図３】本発明の第１の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を、入射光の入射角度に対する依存性として示したグラフである。
【図４】本発明の第２の実施例に係る多層膜反射鏡を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を示すグラフであり、（Ａ）は入射光の波長に対する依存性を示し、（Ｂ）は入射光の入射角度に対する依存性を示す。
【図６】本発明の第３の実施例に係る多層膜反射鏡を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を示すグラフであり、（Ａ）は入射光の波長に対する依存性を示し、（Ｂ）は入射光の入射角度に対する依存性を示す。
【図８】本発明の第４の実施例に係る多層膜反射鏡を示す断面図である。
【図９】本発明の第４の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を示すグラフであり、（Ａ）は入射光の波長に対する依存性を示し、（Ｂ）は入射光の入射角度に対する依存性を示す。
【図１０】本発明の第５の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。
【図１１】本発明の第６の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。
【図１２】本発明の第６の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。
【図１３】本発明の第７の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。
【図１４】本発明の第８の実施例に係る多層膜反射鏡の分光反射率特性を示すグラフである。
【図１５】本発明の第９の実施例に係る多層膜反射鏡の分光反射率特性を示すグラフである。
【図１６】本発明の第１０の実施例に係る多層膜反射鏡の分光反射率特性を示すグラフである。
【図１７】本発明の第１０の実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。
【図１８】本発明の一実施形態に係る露光装置を模式的に示す図である。
【図１９】従来の多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性の例を示すグラフである。
【図２０】従来の多層膜反射鏡の分光反射率特性の例を示すグラフである。
【図２１】６枚の反射鏡で構成された光学系の例を示す図である。
【図２２】（Ａ）は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜とＲｕ／Ｓｉ多層膜の理論反射率の入射波長特性を示すグラフであり、（Ｂ）は、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜上にＭｏ／Ｓｉ多層膜を成膜して構成された多層膜において、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の成膜ペア層の数に対する半値幅とピーク反射率の変化を示すグラフである。
【図２３】Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の周期長に対して、付加層（シリコン層）の厚さを変化させた場合の反射率ピーク形状を示す。
【図２４】エタロンの構造の模式的に示す図である。
【図２５】Ｘ線回折強度角度分布を変化させた場合に予想される回折ピーク形状を示すグラフであり、（Ａ）は周期構造多層膜の場合、（Ｂ）は不均一周期構造の場合、（Ｃ）は付加層を含む多層膜の場合をそれぞれ示す。
【図２６】深層膜群のペア数を変えた場合のＭｏ／Ｓｉ多層膜の反射率ピーク形状の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】  以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００７１】  図１は、本発明の第１の実施例に係る多層膜反射鏡の断面模式図である。基板１は、表面（図中上面）の粗さが０．２ｎｍＲＭＳ以下となるまで研磨された低熱膨張ガラス製である。基板１の表面には、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜３が２０ペア層成膜されており、このＲｕ／Ｓｉ多層膜３上には、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜５が５ペア層成膜されている。Ｒｕ／Ｓｉ多層膜３の周期長（図中にｄ１１として示す、Ｒｕ／Ｓｉの単位周期構造（層対）の厚さ）は６．８６ｎｍであり、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜５の周期長（図中にｄ１２として示す、Ｍｏ／Ｓｉの層対の厚さ）は６．９ｎｍである。これらの多層膜のΓ値は、いずれの単位周期構造においても０．４である。なお、Γ値とは、多層膜の周期長（ｄ）に占めるＲｕ層又はＭｏ層の厚さ（ｄＲｕ、又は、ｄＭｏ）の割合（Γ＝ｄＲｕ／ｄ、又は、Γ＝ｄＭｏ／ｄ）である。【００７２】  ここで、本実施例の多層膜の製造方法について説明する。まず、低熱膨張ガラス製基板１の表面を、０．２ｎｍＲＭＳ以下となるまで研磨する。次に、基板１の表面に、マグネトロンスパッタにより、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜３を２０ペア層成膜する。そして、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜３の表面に、マグネトロンスパッタにより、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜５を５ペア層成膜する。【００７３】  図２、図３は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を示すグラフである。図２（Ａ）、（Ｂ）は、入射光の波長に対する依存性を示し、図３（Ａ）、（Ｂ）は、入射光の入射角度に対する依存性を示す。図２の横軸は、入射光の波長である。図３の横軸は入射角度（以下、入射角度は、反射面の法線と入射光線とがなす角である）である。両図において、縦軸は多層膜の反射率であり、実線（ｉ）は本実施例の多層膜（深層側Ｒｕ／Ｓｉ２０ペア層、表層側Ｍｏ／Ｓｉ５ペア層）の反射率である。図２（Ａ）、図３（Ａ）の破線（ｉｉ）、及び図２（Ｂ）、図３（Ｂ）の破線（ｉｉｉ）は比較例である。比較例（ｉｉ）は、２６ペア層のＲｕ／Ｓｉ多層膜の反射率であり、比較例（ｉｉｉ）は、２７ペア層のＭｏ／Ｓｉ多層膜の反射率である。【００７４】  図２（Ａ）に示すように、本実施例の多層膜（ｉ）の反射率ピーク値は６９．７％、半値幅は０．８６ｎｍである。これに対し、比較例（ｉｉ）（２６ペア層のＲｕ／Ｓｉ多層膜）では、本実施例（ｉ）と同様に半値幅は０．８６ｎｍと広いが、反射率ピーク値は６７．４％と２％以上低い。また、図２（Ｂ）に示すように、比較例（ｉｉｉ）（２７ペア層のＭｏ／Ｓｉ多層膜）では、ピーク値は約７０．０％で本実施例（ｉ）とほぼ同等だが、半値幅は０．７２ｎｍと０．１ｎｍ以上狭い。このように、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜上にＭｏ／Ｓｉ多層膜を成膜することにより、ピーク値が高く、且つ、半値幅の広い反射率が得られる。【００７５】  図３（Ａ）に示すように、本実施例の多層膜（ｉ）は、入射角０°〜約１０°の範囲において反射率が最大でほぼ一定であるという点で、比較例（ｉｉ）と同様であるが、比較例（ｉｉ）よりもピーク反射率が高い。また、図３（Ｂ）に示すように、本実施例の多層膜（ｉ）は、比較例（ｉｉｉ）よりもピーク反射率が高く、そのピーク反射率が一定の入射角範囲が比較例（ｉｉｉ）よりも広い。このように、本実施例では��広い入射角範囲においてほぼ一定の高い反射率が得られる。【００７６】  なお、本実施例で挙げた周期長は一例であり、目的とする使用波長に合わせて周期長を調整すればよい。また、本実施例においては、多層膜をマグネトロンスパッタにより成膜しているが、成膜方法はこれに限るものではなく、イオンビームスパッタや真空蒸着によって成膜してもよい。本実施例においては、多層膜のΓ値を０．４としているが、Γ値はこれに限るものではなく、周期構造の制御が可能ならば、例えば、基板側でΓ値を０．５程度まで大きくしてもよい。この場合、より高い反射率が得られる（前掲の非特許文献４参照）。
【実施例２】
【００７７】  図４は、本発明の第２の実施例に係る多層膜反射鏡の断面模式図である。基板１０は、表面（図中上面）の粗さが０．２ｎｍＲＭＳ以下となるまで研磨された低熱膨張ガラス製である。基板１０の表面には、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜（深層膜群）１１が４ペア層成膜されている。このＭｏ／Ｓｉ多層膜１１の周期長（Ｍｏ／Ｓｉペア層の厚さ）は６．９ｎｍであり、Γ値は０．５である。【００７８】  Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１１の表面には、付加層１２（この例ではシリコン層）が形成されている。この付加層１２の厚さは、光学的厚さが入射光の波長の４分の１程度になるように調整されている。本実施例では、付加層１２の厚さは、およそ３．５ｎｍである。さらに、この付加層１２の表面には、周期長＝６．９ｎｍ、Γ値＝０．４のＭｏ／Ｓｉ多層膜（表層膜群）１３が２０ペア層成膜されている。なお、図では、表層膜群１３及び深層膜群１１は、一層に簡略化して示している。【００７９】  図５は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を示すグラフである。図５（Ａ）は、入射光の波長に対する依存性を示し、図５（Ｂ）は、入射光の入射角度に対する依存性を示す。図５（Ａ）の横軸は、入射光の波長であり、図５（Ｂ）の横軸は入射角度である。両図において縦軸は、反射率計算値を示す。図の実線（Ｗ１）は、本実施例の多層膜反射鏡の反射率を示し、破線（Ｃ）は比較例を示している。比較例（Ｃ）は、４０ペア層のＭｏ／Ｓｉ多層膜の反射率を示す。【００８０】  図５（Ａ）に示すように、本実施例の多層膜（Ｗ１）の反射率ピークの半値幅は０．９ｎｍ以上ある。また、本実施例（Ｗ１）の反射率ピークの形状は頂上が平坦な形状になっており、波長１３．２ｎｍ〜１３．７ｎｍの範囲において約５２％とほぼ一定である。これを比較例（Ｃ）と比較すると、本実施例の多層膜（Ｗ１）の反射率のピーク値は、単純な周期構造多層膜である比較例（Ｃ）には及ばないが、広い波長域に亘る反射率均一性は非常に優れていることが分かる。【００８１】  図５（Ｂ）に示すように、本実施例の多層膜（Ｗ１）は、入射角度が０°〜約１３°の広範囲に亘り、反射率がほぼ一定である。これに対し比較例（Ｃ）では、反射率がほぼ一定の入射角度範囲は０°〜約７°である。本実施例は、反射率が一定の範囲が比較例（Ｃ）よりも明らかに広い。従って、本実施例によれば反射率の入射角依存性が大きく軽減され、広い入射角範囲において高い反射率が得られることが分かる。【００８２】  以下、実施例２の補足事項を説明する。本実施例では、付加層１２の上下で多層膜のΓ値を変えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、Γ値が同じでもよい。また、本実施例では付加層１２の材質としてシリコンを使用しているが、付加層の材質はこれに限るものではない。付加層の材質としては、シリコンのほか、ＥＵＶ領域での吸収の少ない、ボロン（Ｂ）、Ｍｏ、Ｒｕ、或いは、これらを含む４ホウ化炭素（Ｂ４Ｃ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）等が好ましい。また、反射率のわずかな低下が大きな問題にならない場合にはその他の物質でもよい。但し、どの物質を用いる場合であっても、付加層１２の厚さは、その光学的厚さが入射光の波長の４分の１程度（多層膜周期長の略半分）��或いは、それに周期長の整数倍を加えた厚さである必要がある。以上の補足事項は、後述の実施例３、実施例４も同様である。【００８３】  本実施例では、付加層１２を挟んで基板側に４ペア層と入射側に２０ペア層の成膜を行っているが、ペア数はこれに限るものではない。使用目的によって、適当な反射率或いは均一な反射率が得られるペア数に変更することが望ましい。
【実施例３】
【００８４】  図６は、本発明の第３の実施例に係る多層膜反射鏡の断面模式図である。基板２０は、表面（図中上面）の粗さが０．２ｎｍＲＭＳ以下となるまで研磨された低熱膨張ガラス製である。基板２０の表面には、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜（深層膜群）２１が５ペア層成膜されている。このＲｕ／Ｓｉ多層膜２１の周期長（Ｒｕ／Ｓｉペア層の厚さ）は６．９６ｎｍであり、Γ値は０．５である。【００８５】  このＲｕ／Ｓｉ多層膜２１の表面には、付加層２２（この例ではシリコン層）が形成されている。この付加層２２の厚さは、光学的厚さが入射光の波長の４分の１程度になるように調整されている。本実施例では、付加層２２の厚さは、およそ３．８５ｎｍである。さらに、この付加層２２の表面には、周期長＝６．９６ｎｍ、Γ値＝０．４のＲｕ／Ｓｉ多層膜（表層膜群）２３が２０ペア層成膜されている。【００８６】  図７は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を示すグラフである。図７（Ａ）は、入射光の波長に対する依存性を示し、図７（Ｂ）は、入射光の入射角度に対する依存性を示す。図７（Ａ）の横軸は、入射光の波長であり、図７（Ｂ）の横軸は入射角度である。両図において縦軸は、反射率計算値を示す。図の実線（Ｗ２）は、本実施例の多層膜反射鏡の反射率を示し、破線（Ｃ）は比較例を示している。比較例（Ｃ）は、４０ペア層のＭｏ／Ｓｉ多層膜の反射率を示す。【００８７】  図７（Ａ）に示すように、本実施例の多層膜（Ｗ２）の反射率ピークの半値幅は１．０ｎｍ以上ある。また、本実施例（Ｗ２）の反射率ピークの形状は頂上が平坦な形状になっており、波長１３．２ｎｍ〜１３．７ｎｍの範囲において約６０％とほぼ一定である。これを比較例（Ｃ）と比較すると、本実施例の多層膜（Ｗ２）の反射率のピーク値は、単純な周期構造多層膜である比較例（Ｃ）には及ばないが、広い波長域に亘る反射率均一性は非常に優れていることが分かる。【００８８】  図７（Ｂ）に示すように、本実施例の多層膜（Ｗ２）は、入射角度が０°〜約１３°の広範囲に亘り、反射率がほぼ一定である。これに対し比較例（Ｃ）では、反射率がほぼ一定の入射角度範囲は０°〜約７°である。従って、本実施例は、反射率が一定の範囲が比較例（Ｃ）よりも明らかに広い。このように本実施例では、反射率の入射角依存性が大きく軽減され、広い入射角範囲において高い反射率が得られることが分かる。【００８９】  なお、本実施例では、付加層２２を挟んで基板側に５ペア層と入射側に２０ペア層の成膜を行っているが、ペア数はこれに限るものではない。使用目的によって、適当な反射率或いは均一な反射率が得られるペア数に変更することが望ましい。
【実施例４】
【００９０】  図８は、本発明の第４の実施例に係る多層膜反射鏡の断面模式図である。基板３０は、表面（図中上面）の粗さが０．２ｎｍＲＭＳ以下となるまで研磨された低熱膨張ガラス製である。基板３０の表面には、Ｒｕ／Ｓｉ多層膜（深層膜群）３１が５ペア層成膜されている。Ｒｕ／Ｓｉ多層膜３１の周期長（Ｒｕ／Ｓｉペア層の厚さ）は６．９６ｎｍであり、Γ値は０．５である。【００９１】  Ｒｕ／Ｓｉ多層膜３１の表面には、付加層３２（この例ではシリコン層）が形成されている。付加層３２の厚さは、光学的厚さが入射光の波長の４分の１程度になるように調整されている。本実施例では、付加層３２の厚さは、およそ３．７５ｎｍである。さらに、この付加層３２の表面には、周期長＝６．９６ｎｍ、Γ値＝０．４のＲｕ／Ｓｉ多層膜（第２表層膜群）３３が１６ペア層成膜されており、このＲｕ／Ｓｉ多層膜３３の表面に周期長＝６．９ｎｍ、Γ値＝０．４のＭｏ／Ｓｉ多層膜（第１表層膜群）３４が５ペア層成膜されている。【００９２】  図９は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率計算値を示すグラフである。図９（Ａ）は、入射光の波長に対する依存性を示し、図９（Ｂ）は、入射光の入射角度に対する依存性を示す。図９（Ａ）の横軸は、入射光の波長であり、図９（Ｂ）の横軸は入射角度である。両図において、縦軸は反射率計算値を示し、実線（Ｗ３）は本実施例の多層膜反射鏡の反射率を示し、破線（Ｃ）は比較例を示す。比較例（Ｃ）は、４０ペア層のＭｏ／Ｓｉ多層膜の反射率を示す。【００９３】  図９（Ａ）に示すように、本実施例の多層膜（Ｗ３）の反射率ピークの半値幅は１．０ｎｍ以上ある。また、本実施例（Ｗ３）の反射率ピークの形状は頂上が平坦な形状になっており、波長１３．２ｎｍ〜１３．７ｎｍの範囲において約６２％とほぼ一定である。これを比較例（Ｃ）と比較すると、本実施例の多層膜（Ｗ３）の反射率のピーク値は単純な周期構造多層膜である比較例（Ｃ）には及ばないが、広い波長域に亘る反射率均一性は非常に優れていることが分かる。【００９４】  図９（Ｂ）に示すように、本実施例の多層膜（Ｗ３）は、入射角度が０°〜約１０°の広範囲に亘り、反射率がほぼ一定であり、入射角度が約１５°までは、反射率が大きく低下しない。これに対し比較例（Ｃ）では、反射率がほぼ一定の入射角度範囲は０°〜約７°であり、入射角度が約１０°付近で反射率が急峻に低下している。従って、本実施例は、反射率が一定の範囲が比較例（Ｃ）よりも明らかに広い。このように本実施例では、反射率の入射角依存性が大きく軽減され、広い入射角範囲において高い反射率が得られることが分かる。【００９５】  なお、本実施例では、付加層３２を挟んで、基板側に５ペア層、入射側に２１（＝１６＋５）ペア層の成膜を行っているが、ペア数はこれに限るものではない。使用目的によって、適当な反射率或いは均一な反射率が得られるペア数に変更することが望ましい。
【実施例５】
【００９６】  次に、本発明の第５の実施例に係る多層膜反射鏡について説明する。本実施例の多層膜は、１５°〜２５°の範囲の入射角で入射する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光（極端紫外光）に対して、一様に高い反射率が得られるように各層の材料構成及び膜厚を、Ｎｅｅｄｌｅ  Ｍｅｔｈｏｄを用いて最適化したものである。
本実施例の多層膜は、精密に研磨された合成石英の基板表面に成膜されたものであり、異なる構造の層対（単位周期構造）が繰り返し積層された、複数のブロックを含んでいる。ここで、層対（単位周期構造）とは、ＥＵＶ光に対する屈折率の低い物質からなる低屈折率膜と、屈折率の高い物質からなる高屈折率膜が複数積層されたものである。本実施例においては、低屈折率物質としてモリブデン（Ｍｏ）及びルテニウム（Ｒｕ）、高屈折率物質としてシリコン（Ｓｉ）を用いている。【００９７】  なお、以下の説明では、多層膜の構成を各ブロック中の１層対の構成（単位周期構造）と層対を積層した回数（繰り返し回数）で表し、各ブロックを基板から数えた番号（Ａ番目）で表す。
本実施例の多層膜の構成を表１に示す。なお、本実施例の多層膜の合計膜厚は４５０ｎｍ程度である。また、多層膜の各層の厚さは一定ではなく、多層膜中の位置によって変化させて、所望の反射率が得られるように調整することが好ましい。【００９８】
【表１】
0004466566.tif 000003
【００９９】  以下の表２、表３、表４に、本実施例の多層膜各層ごとの膜厚を示す。これらの表では、多層膜各層を基板側から数えた番号で表し、各層ごとに『好ましい膜厚の範囲（ｎｍ）』及び『より好ましい膜厚（ｎｍ）』を記している。なお、多層膜の層の数が多いため、複数の表に分けて示した。【０１００】
【表２】
0004466566.tif 000004
【０１０１】
【表３】
0004466566.tif 000005
【０１０２】
【表４】
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【０１０３】  表によると、基板側から数えて、５４層目及び８０層目のシリコン層は、他の層に比べて厚くなっている（以下の説明では、これを極厚シリコン層と呼ぶ）。極厚シリコン層は、ＥＵＶ光の中心波長の２分の１以上の厚さを有し、各層の界面で反射されるＥＵＶ光の位相差を調整して、ＥＵＶ光反射率の比較的高いＥＵＶ光波長又は入射角度の帯域を広帯域化する介在層としての役割を果たす。【０１０４】  図１０は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。図の横軸は、多層膜反射鏡に入射する光の入射角（ｄｅｇｒｅｅ（°））であり、縦軸は、波長（λ）１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する反射率（％）である。図から分かるように、本実施例の多層膜では、広い入射角範囲（少なくとも入射角１８°〜２５°）のＥＵＶ光に対して５０％以上の高い反射率が得られる。特に、図に示す領域Ａ１（入射角がθ１（１８．４°）〜θ２（２４．８°）の範囲）は、反射率が６０％付近でほぼ一定しており、反射率の入射角依存性がほとんどないので、高解像度が得られる。
【実施例６】
【０１０５】  次に、本発明の第６の実施例について説明する。本実施例の多層膜は、０°〜２０°の入射角範囲内で入射する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して高反射率が得られるように、各層ごとの膜厚の比率を維持したまま各層の材料構成及び合計膜厚を最適化したものである。本実施例の多層膜は、例えば、同一反射面内で部分ごとに光線入射角の異なる光学素子に対して各部ごとに合計膜厚を制御し反射面全域で一様に高い反射率を得るために用いられる。【０１０６】  本実施例の多層膜は、精密に研磨された合成石英基板上に、次の表５に示す構造の多層膜を成膜したものである。なお、本実施例の多層膜の合計膜厚は４２０ｎｍ〜４３０ｎｍ程度である。また、多層膜の各層の厚さは一定ではなく、多層膜中の位置によって変化させて、所望の反射率が得られるように調整することが好ましい。【０１０７】
【表５】
0004466566.tif 000007
【０１０８】  以下の表６、表７、表８に、本実施例の多層膜各層ごとの膜厚を示す。なお、多層膜の層の数が多いため、複数の表に分けて示した。これらの表によれば、基板側から数えて、２８層目及び６９層目のシリコン層が極厚シリコン層となっている。【０１０９】
【表６】
0004466566.tif 000008
【０１１０】
【表７】
0004466566.tif 000009
【０１１１】
【表８】
0004466566.tif 000010
【０１１２】  図１１及び図１２は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。図の横軸は、多層膜反射鏡に入射する光の入射角（ｄｅｇｒｅｅ（°））であり、縦軸は、波長（λ）１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する反射率（％）である。図１１及び図１２の各図に示された反射率は、多層膜各層の膜厚の比率を維持したまま、合計膜厚を変化させた多層膜について得られたものである。各図に付された膜厚は、図１１（Ａ）の多層膜の合計膜厚を１．０００としたときの値であり、１．０００（図１１（Ａ））〜０．９６５０（図１２（Ｇ））の範囲で０．００２５間隔で変化させている。【０１１３】  各図中で２本の縦の点線に挟まれた領域Ａ２は、高反射率で、且つ、反射率の入射角依存性の小さい入射角範囲を示す。図１１及び図１２から分かるように、合計膜厚が厚くなるほど、領域Ａ２は、入射角の大きい方（図の右側）にシフトしている。例えば、図１２（Ｇ）の領域Ａ２は、入射角が約４°〜約９°の範囲であるのに対し、図１１（Ａ）では、約１７°〜約２０°の範囲である。従って、本実施例によれば、多層膜の合計膜厚を変化させることにより、入射角が０°〜２０°の広い範囲で、５０％以上の高い反射率が得られる。
【実施例７】
【０１１４】  次に、本発明の第７の実施例について説明する。本実施例の多層膜は、入射角０°〜２０°の範囲の全域に亘って、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して高い反射率が得られるように、各層の材料構成及び膜厚を最適化したものである。本実施例の多層膜は、精密に研磨された合成石英基板上に、次の表９に示す構造の多層膜を成膜したものである。なお、本実施例の多層膜の合計膜厚は２８０ｎｍ程度である。また、多層膜の各層の厚さは一定ではなく、多層膜中の位置によって変化させて、所望の反射率が得られるように調整することが好ましい。【０１１５】
【表９】
0004466566.tif 000011
【０１１６】  図１３は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。図の横軸は、多層膜反射鏡に入射する光の入射角（ｄｅｇｒｅｅ（°））であり、縦軸は、波長（λ）１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する反射率（％）である。図から分かるように、本実施例の多層膜反射鏡によれば、０°〜２０°の広い入射角全域に亘って４５％以上（より詳しくは５４％以上）の高い反射率が得られる。
【実施例８】
【０１１７】  次に、本発明の第８の実施例について説明する。本実施例の多層膜は、垂直に入射する波長１３．１ｎｍから１３．９ｎｍまでのＥＵＶ光（極端紫外光）に対して高い反射率が得られるように、各層の材料構成及び膜厚を最適化したものである。本実施例の多層膜は、精密に研磨された合成石英基板上に、次の表１０に示す構造の多層膜を成膜したものである。なお、本実施例の多層膜の総膜厚は３６０ｎｍ程度である。また、多層膜の各層の厚さは一定ではなく、多層膜中の位置によって変化させて、所望の反射率が得られるように調整することが好ましい。【０１１８】
【表１０】
0004466566.tif 000012
【０１１９】  以下の表１１、表１２に、本実施例の多層膜の各層ごとの膜厚を示す。なお、多層膜の層の数が多いため、複数の表に分けて示した。これら表によれば、基板側から数えて、２８層目、５１層目、７３層目及び７５層目のシリコン層が極厚シリコン層となっている。【０１２０】
【表１１】
0004466566.tif 000013
【０１２１】
【表１２】
0004466566.tif 000014
【０１２２】  図１４は、本実施例に係る多層膜反射鏡の分光反射率特性を示すグラフである。図の横軸は入射光の波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。なお、光の入射角は０°（反射面に対して垂直に入射）とする。図から分かるように、本実施例の多層膜反射鏡によれば、上記の広い波長範囲に亘って４５％以上（より詳しくは５０％以上）の高い反射率が得られる。
【実施例９】
【０１２３】  次に、本発明の第９の実施例について説明する。本実施例の多層膜は、垂直に入射する波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して極力高い反射率が得られるように、各層の材料構成及び膜厚を最適化したものである。本実施例の多層膜は、精密に研磨された合成石英基板上に、次の表１３に示す構造の多層膜を成膜したものである。なお、本実施例の多層膜の総膜厚は５１０ｎｍ程度である。また、多層膜の各層の厚さは一定ではなく、多層膜中の位置によって変化させて、所望の反射率が得られるように調整することが好ましい。【０１２４】
【表１３】
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【０１２５】  図１５は、本実施例に係る多層膜反射鏡の分光反射率特性を示すグラフである。図の横軸は入射光の波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。なお、入射角は０°（反射面に対して垂直に入射）とする。図から分かるように、本実施例の多層膜反射鏡によれば、波長１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対して、前述の図２０よりも高い、７０％以上（例えば７６％程度）の反射率が得られる。
【実施例１０】
【０１２６】  次に、本発明の第１０の実施例について説明する。本実施例の多層膜は、垂直入射時において波長１３．５ｎｍから１４．２ｎｍまでのＥＵＶ光（極端紫外光）に対して高い反射率が得られるように、各層の材料構成及び膜厚を最適化したものである。本実施例の多層膜は、精密に研磨された合成石英基板上に、モリブデン層（低屈折率膜層）とシリコン層（高屈折率膜層）を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜である。【０１２７】  なお、本実施例の多層膜の総膜厚は３３０ｎｍ程度である。また、多層膜の各層の厚さは一定ではなく、多層膜中の位置によって変化させて、所望の反射率が得られるように調整することが好ましい。以下の表１４、表１５に、本実施例の多層膜各層ごとの膜厚を示す。なお、多層膜の層の数が多いため、複数の表に分けて示した。これた表によれば、基板側から数えて、４６層目のシリコン層（多層膜のほぼ中間に位置するシリコン層）が極厚シリコン層となっている。【０１２８】
【表１４】
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【０１２９】
【表１５】
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【０１３０】  図１６は、本実施例に係る多層膜反射鏡の分光反射率特性を示すグラフである。なお、この多層膜の成膜方法には、イオンビームスパッタを用いている。図の横軸は入射光の波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。なお、光の入射角は０°（反射面に対して垂直に入射）とする。図１６の実線は、スパッタガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを用いて成膜した場合の反射率の波長特性を示しており、破線は、スパッタガスとしてクリプトン（Ｋｒ）ガスを用いて成膜した場合の反射率の波長特性を示している。【０１３１】  図１６から分かるように、本実施例の多層膜反射鏡によれば、上記の広い波長範囲に亘って４５％以上の高い反射率が得られる。また、破線のＫｒガスを用いて成膜した場合には、実線のＡｒガスを用いて成膜した場合と比べて、反射率ピークが大きく、また分光反射率の半値幅が広くなっている。
図１７は、本実施例に係る多層膜反射鏡の反射率の入射角依存性を示すグラフである。図の横軸は、多層膜反射鏡に入射する光の入射角（ｄｅｇｒｅｅ（°））であり、縦軸は、波長（λ）１３．５ｎｍのＥＵＶ光に対する反射率（％）である。図から分かるように、本実施例の多層膜反射鏡によれば、０°〜２０°の広い入射角全域に亘って４５％以上（より好ましくは５０％以上）の高い反射率が得られる。
【実施例１１】
【０１３２】  図１８は、本発明の一実施形態に係る露光装置の模式図である。図に示すように、ＥＵＶ露光装置１００は、Ｘ線発生装置（レーザープラズマＸ線源）１０１を備えている。Ｘ線発生装置１０１は、球状の真空容器１０２を備え、真空容器１０２の内部は、図示せぬ真空ポンプで排気されている。真空容器１０２内の図中上側には、多層膜放物面ミラー１０４が反射面１０４ａを図中下方（＋Ｚ方向）に向けて設置されている。【０１３３】  真空容器１０２の図中右方にはレンズ１０６が配置されており、このレンズ１０６の右方には図示せぬレーザー光源が配置されている。このレーザー光源は、−Ｙ方向にパルスレーザー光１０５を放出する。パルスレーザー光１０５は、レンズ１０６によって多層膜放物面ミラー１０４の焦点位置に集光する。この焦点位置には、標的材料１０３（キセノン（Ｘｅ）等）が配置されており、集光されたパルスレーザー光１０５が標的材料１０３に照射されると、プラズマ１０７が生成される。このプラズマ１０７は、１３ｎｍ付近の波長帯の軟Ｘ線（ＥＵＶ光）１０８を放射する。【０１３４】  真空容器１０２の下部には、可視光をカットするＸ線フィルター１０９が設けられている。ＥＵＶ光１０８は、多層膜放物面ミラー１０４によって、＋Ｚ方向に反射されて、Ｘ線フィルター１０９を通過し、露光チャンバ１１０に導かれる。このとき、ＥＵＶ光１０８の可視光帯域のスペクトルがカットされる。
なお、本実施形態においては、標的材料としてキセノンガスを用いているが、キセノンクラスターや液滴等でもよく、スズ（Ｓｎ）等の物質であってもよい。また、Ｘ線発生装置１０１としてレーザープラズマＸ線源を用いているが、放電プラズマＸ線源を採用することもできる。放電プラズマＸ線源とは、パルス高電圧の放電により標的材料をプラズマ化し、このプラズマからＸ線を放射させるものである。【０１３５】  Ｘ線発生装置１０１の図中下方には、露光チャンバ１１０が設置されている。露光チャンバ１１０の内部には、照明光学系１１３が配置されている。照明光学系１１３は、コンデンサ系の反射鏡、フライアイ光学系の反射鏡等で構成されており（図では簡略化して示されている）、Ｘ線発生装置１０１から入射したＥＵＶ光１０８を円弧状に成形し、図中左方に向けて照射する。【０１３６】  照明光学系１１３の左方には、反射鏡１１５が配置されている。この反射鏡１１５は、円形の凹面鏡であり、反射面１１５ａが図中右方（＋Ｙ方向）に向くように、図示せぬ保持部材により垂直に（Ｚ軸に平行に）保持されている。反射鏡１１５の図中右方には、光路折り曲げ反射鏡１１６が配置されている。この光路折り曲げ反射鏡１１６の図中上方には、反射型マスク１１１が、反射面１１１ａが下向き（＋Ｚ方向）になるように水平（ＸＹ平面に平行）に配置されている。照明光学系１１３から放出されたＥＵＶ光は、反射鏡１１５により反射集光された後に、光路折り曲げ反射鏡１１６を介して、反射型マスク１１１の反射面１１１ａに達する。【０１３７】  反射鏡１１５、１１６は、反射面が高精度に加工された、熱変形の少ない低熱膨張ガラス製の基板からなる。反射鏡１１５の反射面１１５ａには、Ｘ線発生装置１０１の多層膜放物面ミラー１０４の反射面と同様に、高屈折率膜と低屈折率膜が交互に積層された反射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、モリブデン（Ｍｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）等の物質と、シリコン（Ｓｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、４ホウ化炭素（Ｂ４Ｃ）等の物質とを組み合わせた反射多層膜でもよい。【０１３８】  反射型マスク１１１の反射面１１１ａにも多層膜からなる反射膜が形成されている。反射型マスク１１１の反射膜には、ウェハ１１２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１１１は、図中上方に図示されたマスクステージ１１７に取り付けられている。マスクステージ１１７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１１６で反射されたＥＵＶ光は、反射型マスク１１１上で順次走査される。【０１３９】  反射型マスク１１１の図中下方には、上から順に投影光学系１１４、ウェハ（感応性樹脂を塗布した基板）１１２が配置されている。投影光学系１１４は、複数の反射鏡等からなっている。ウェハ１１２は、露光面１１２ａが図中上方（−Ｚ方向）を向くように、ＸＹＺ方向に移動可能なウェハステージ１１８上に固定されている。反射型マスク１１１によって反射されたＥＵＶ光は、投影光学系１１４により所定の縮小倍率（例えば１／４）に縮小されてウェハ１１２上に結像し、マスク１１１上のパターンがウェハ１１２上に��写される。【０１４０】  本実施例の露光装置１００に使用されている反射鏡は（全反射を利用する斜入射鏡を除き）、上述した実施例１〜１０のいずれかに挙げた構造の多層膜を成膜している。なお、多層膜放物面ミラー１０４、照明光学系１１３及び投影光学系１１４の反射鏡等には、表面が１００℃以上に上昇しないように、図示せぬ冷却機構が設けられている。
多層膜放物面ミラー１０４の反射面へのＥＵＶ光の入射角は面内の位置によって大きく変化するので、周期長も面内で大きく変化している。前述のように、多層膜放物面ミラー１０４の周期長の分布や基板取り付け位置にはわずかな誤差が存在するため、周期長制御時に想定した入射角と実際の入射角との誤差による反射率が変化し得る。本実施形態によれば、上述の実施例に係る反射率の半値幅が広い多層膜反射鏡を用いることにより、このような反射率の変化はほとんど生じない。また、照明光学系１１３、及び投影光学系１１４を構成する多層膜反射鏡として、反射帯域の広い多層膜を用いることにより、光学系の結像性能を高く保つことができるので、結像面上での照度と瞳内光量を均一にすることができ、優れた解像力が得られる。【０１４１】  なお、本実施形態では多層膜放物面ミラー１０４等の冷却を行っているが、冷却が十分に行えない場合、例えば、温度が上昇しても反射率の低下が小さい膜構成（Ｍｏ／ＳｉＣ／Ｓｉ、ＭｏＣ／Ｓｉ多層膜等）を利用し、その構造中に実施例２、３、４のような付加層を加えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４２】  以上詳述したように本発明は、多層膜反射鏡、露光装置の分野において大いに利用可能である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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