(57)【要約】      （修正有）【課題】基板から多層膜を効率的に除去することができる多層膜反射鏡を提供する。【解決手段】多層膜反射鏡は、多層膜１０３を基板１０１上に積み重ねている。該多層膜反射鏡には、基板１０１と多層膜１０３との間に剥離液を導くための複数の穴１０７を設ける。該基板１０１に設けた穴１０７によって、剥離液が基板１０１と多層膜１０３との間に導かれ、該基板１０１から該多層膜１０３を剥離するのを促進する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層膜を基板上に積み重ねた多層膜反射鏡であって、基板に、基板と多層膜との間に剥離液を導くための穴を設けたことを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２】
基板と多層膜との間に剥離層を有することを特徴とする請求項１に記載の多層膜反射鏡。
【請求項３】
前記剥離層が二酸化チタンからなることを特徴とする請求項２に記載の多層膜反射鏡。
【請求項４】
基板が、穴を設けた多層膜の側の第１の部分と穴を設けていない第２の部分とからなり、第１の部分と第２の部分との間に剥離液を導くためのスペースを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の多層膜反射鏡。
【請求項５】
穴の入口部分に、基板の面の一部を形成するメッシュを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多層膜反射鏡。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法であって、前記穴を介して基板と多層膜との間に剥離液を導くことにより多層膜を基板から剥離させることを特徴とする、多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法。
【請求項７】
濡れ性を高めた剥離液を使用することを特徴とする、請求項６に記載の多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法。
【請求項８】
界面活性剤を添加して濡れ性を高めた剥離液を使用することを特徴とする、請求項７に記載の多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法。
【請求項９】
多層膜反射鏡に接した剥離液を超音波で振動させることにより剥離を促進させることを特徴とする、請求項６から８のいずれか一項に記載の多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法。
【請求項１０】
基板に設けられた保持具を、剥離液を振動させる超音波と同じ周波数で逆位相の超音波で振動させることを特徴とする、請求項９に記載の多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法。
【請求項１１】
請求項６から１０のいずれか一項に記載の多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法によって多層膜を除去した後、基板上に新たな多層膜を形成する多層膜反射鏡の再生方法。
【請求項１２】
請求項１から５のいずれか一項に記載の多層膜反射鏡を使用した露光装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の露光装置を使用して、マスクに形成された遮光パターンを感応基板上に露光転写することを特徴とする露光方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光方法を用いて、マスクに形成された遮光パターンを感応基板上に露光転写する工程を有することを特徴とする微細パターンを有するデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線を露光光源として用いる露光装置の多層膜反射鏡、露光装置、露光方法及びこれらを使用した、半導体デバイスなど微細パターンを有するデバイスの製造方法に関するものである。特に、極端紫外線または軟X線（本明細書及び特許請求の範囲においては、波長が100nm以下の光を意味し、「ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光」と言うことがある）を露光光源として用いる露光装置の多層膜反射鏡、露光装置、露光方法及びこれらを使用した微細パターンを有するデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、マスク(本明細書および特許請求の範囲においてはレチクルを含む)に形成されたパターン像を、投影光学系を介して感光材（レジスト）が塗布されたウエハ上の各投影（ショット）領域に縮小して投影する縮小投影露光装置が使用されている。半導体素子、液晶表示素子等の回路は、上記投影露光装置でウエハやガラス上に回路パターンを露光することにより転写され、後処理によって形成される。
【０００３】
近年、集積回路の高密度集積化、すなわち、回路パターンの微細化が進められてきた。これに対応するため、投影露光装置における投影光も短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプの輝線に代わって、KrFエキシマレーザ（248 nm）が用いられるようになり、さらに短波長のArFエキシマレーザ（193 nm）を用いた投影露光装置が実用化されている。また、更なる高密度集積化をめざしてＦ２レーザ（157 nm）を使用する露光装置や液浸機構を有する光露光装置の開発も進められている。
【０００４】
さらに、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乃至14 nm）のＥＵＶ光を使用した投影リソグラフィが開発されている（例えば、非特許文献１）。この技術は、ＥＵＶリソグラフィと呼ばれており、従来の光リソグラフィでは実現不可能な45nm以下の解像力を得られる技術として期待されている。
【０００５】
図１１は、このような、ＥＵＶ光を使用した露光装置の投影光学系の概要を示す。光源３１から放出されたＥＵＶ光は、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３４を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー３５ａおよび３５ｂからなるオプティカルインテグレータ３５に入射する。
【０００６】
こうして、フライアイミラー３５ａの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ３５の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は平面反射鏡３６により反射された後、マスクＭ上に細長い円弧状の照明領域を形成する。ここで、円弧状の照明領域を形成するための開口板は、図示していない。マスクＭの表面で反射された光は、その後、投影光学系３７のミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６で順に反射されて、露光光１として、マスクＭの表面に形成されたパターンの像を、ウエハ２上に塗布されたレジスト３上に形成する。レジスト３を塗布したウエハ２を感応基板とも呼ぶ。ここで、ミラー（反射鏡）は、屈折率の異なる２種類の物質を積層した多層膜から構成される。また、多層膜表面の耐酸化性を向上させ、カーボン被膜の形成を低減するために、キャッピングレイヤを多層膜表面に成膜してもよい。
【０００７】
一般に、ＥＵＶ光はあらゆる物質で吸光される。このため、ミラーにおいて高い反射率を得るためには、吸光が少ない物質で、かつ、屈折率の高い物質と低い物質を４０乃至７０層程度交互に成膜した多層膜が用いられる。ＥＵＶ光の波長においては、シリコン（Ｓｉ）とモリブデン（Ｍｏ）またはベリリウム（Ｂｅ）とモリブデン（Ｍｏ）の層対の多層膜を用いることが多い。これら多層膜は、所定の形状に加工・研磨された基板の上に成膜される。基板の材質は、ガラスなどである。
【０００８】
図９は、多層膜反射鏡の側面図であり、図１０は、多層膜反射鏡の平面図である。基板１０１の凹面に多層膜１０３が形成される。基板の側面には、突起部１０５が備わる。突起部１０５には、金属ホルダ１２１が取り付けられ、多層膜反射鏡は、金属ホルダ１２１を介して鏡筒に取り付けられる。金属ホルダ１２１は、イヤリングともいう。
【０００９】
基板の形状の正確さ、すなわち設計値からのズレの小ささは、ウエハ面上にマスク像を結像する際の、ミラーの光学性能に大きく影響する。基板は所定の形状に加工・研磨され、基板上に多層膜が成膜されてミラーが得られる。ミラーは、露光装置内において、またはそれと同等の条件下で、組み上げられ、露光に使用される波長の光で所望の光学性能が得られるかの評価を受ける。ここで、仕様範囲外と判断された場合は、再度基板を加工・研磨する必要がある。また、ミラーは、一定期間使用すると光学特性が劣化するので、多層膜を再生する必要がある。このような場合に、まず基板表面に成膜された多層膜を剥離する必要がある。このような、多層膜反射鏡の基板から多層膜を除去する作業は、効率よく、すなわち、低コストで、かつ、短時間に行うのが望ましい。
【００１０】
多層膜反射鏡の基板から多層膜を除去するためには、溶解液に浸漬して上部の層から順に溶かしとる方法や、剥離液に浸漬して最下層を剥離させて多層膜全体を剥がしとる方法（例えば、特許文献１）がある。しかし、前者の方法では何十層もの多層膜を溶かすには時間がかかり、生産性が上がらない。また、後者の方法によっても、剥離にはかなりの時間がかかる。
【００１１】
【非特許文献１】D.Tichenor, et al. SPIE 2437 (1995) 292
【特許文献１】特開2005-98930号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、基板から多層膜をできるだけ効率的に除去することのできる多層膜反射鏡に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による多層膜反射鏡は、多層膜を基板上に積み重ねている。本発明による多層膜反射鏡は、基板と多層膜との間に剥離液を導くための穴を設けたことを特徴とする。
【００１４】
本発明による多層膜反射鏡においては、基板に設けた穴によって、剥離液が基板と多層膜との間に導かれ、基板から多層膜を剥離するのを促進する。したがって、基板から多層膜を効率的に除去することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板に設けた穴によって、基板と多層膜との間に導かれた剥離液が、基板から多層膜を剥離するのを促進することによって、基板から多層膜を効率的に除去することができる多層膜反射鏡、多層膜反射鏡から多層膜を除去する方法、多層膜反射鏡の再生方法、露光装置、露光方法およびこの露光方法を使用した半導体製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態による多層膜反射鏡の側面図である。図２は、本発明の第１の実施形態による多層膜反射鏡の基板の平面図である。基板１０１には、基板１０１と多層膜１０３との境界に至る複数の穴１０７が設けられている。基板１０１から多層膜１０３を剥離させる際に、剥離液が穴１０７を通って基板１０１と多層膜１０３との境界に導かれ、基板１０１から多層膜１０３が剥離するのを促進する。穴１０７がない場合と比較して、剥離に要する時間は大幅に短縮される。
【００１７】
基板１０１と多層膜１０３との間に図示しない剥離層を設けてもよい。剥離層に二酸化チタンなどの濡れ性の高い材料を使用すると、剥離液が、穴１０７から剥離層の表面に広がりやすくなり、剥離が促進されるので好ましい。
【００１８】
穴１０７の径を十分に小さくすれば、多層膜の材料によって穴がふさがれるので、穴１０７によって多層膜反射鏡の反射率ムラなどの光学特性の劣化が生じることはない。穴の径は、１００μｍ以下であるのが好ましい。
【００１９】
基板面における穴１０７の配置は格子状としてもよい。格子状となっていると加工が容易である。また、図２に示すように、蜂の巣（ハニカム）状としてもよい。蜂の巣（ハニカム）状となっていると強度の点で有利である。
【００２０】
図３は、本発明の第１の実施形態の変形例による多層膜反射鏡の基板の平面図である。基板１０１には、基板１０１と多層膜との境界に至る単一の穴１０７が設けられている。基板１０１から多層膜を剥離させる際に、剥離液が穴１０７を通って基板１０１と多層膜との境界に導かれ、基板１０１から多層膜が剥離するのを促進する。穴１０７がない場合と比較して、単一の穴であっても、剥離に要する時間は十分に短縮される。
【００２１】
図４は、本発明の第２の実施形態による多層膜反射鏡の基板の側面図である。基板の側面図である。基板は、多層膜が形成される凹面を有する基板の部分１０１Ａとそれ以外の基板の部分１０１Ｂからなる。基板の部分１０１Ａと基板の部分１０１Ｂは、接着剤１１１などで接続されている。基板の部分１０１Ａには、基板の部分１０１Ａと多層膜との境界に至る単一の穴１０７が設けられている。基板の部分１０１Ａから多層膜を剥離させる際に、剥離液が、基板の部分１０１Ａと基板の部分１０１Ｂとの間のスペース１０９および穴１０７を通って基板の部分１０１Ａと多層膜との境界に導かれ、基板の部分１０１Ａから多層膜が剥離するのを促進する。
【００２２】
上記のように基板を二つの部分に分けて、穴１０７を備える基板の部分１０１Ａが薄くなるようにすると、穴の加工が容易になる。
【００２３】
図５は、本発明の第３の実施形態による多層膜反射鏡の基板の側面図である。図６は、本発明の第３の実施形態による多層膜反射鏡の基板の平面図である。本実施形態においては、穴１０７の多層膜を形成する側にメッシュ１１３をはめ込んでいる。メッシュ１１３をはめ込むことによって、多層膜の形成に対する、基板１０１の凹面における穴の影響を減少させることができる。剥離液は高圧にしておくと基板から多層膜が剥離するのを促進するのでより好ましい。
【００２４】
上記の全ての実施形態について、穴の加工方法について以下に説明する。穴は、ガラスなどの基板を成形する際に型により形成するようにしてもよい。また、基板の成形の際に、溶融状態でカーボンナノチューブなどを埋め込んでもよい。成形後に、基板裏面から酸素アッシング（灰化）を行い、カーボンナノチューブを除去してもよい。あるいは、カーボンナノチューブは除去せずにそのまま残し、剥離液で溶解させてもよい。また、成形後に種々の方法により穴を加工してもよい。
【００２５】
いずれの場合にも、穴の径に比較して穴の長さが小さい方が穴の加工が容易である。したがって、穴の加工の点からは、第２の実施形態による形状が有利である。
【００２６】
以下に、本発明の一実施形態による、多層膜反射鏡の再生方法について説明する。
【００２７】
図７は、本発明の一実施形態による、多層膜反射鏡の再生方法を示すフローチャートである。ステップＳ０１０において、穴を通して基板と多層膜との間に剥離液を導く。剥離液としては、燐酸、酢酸、硫酸、塩酸やこれらの混合液などの酸性液を使用してもよいが、これら以外の剥離を促進させる液を使用してもよい。
【００２８】
また、剥離液の濡れ性を高めることができれば、多層膜最下面または剥離層と基板との間により高い速度で剥離液が侵入し、結果として剥離時間が短くなる。このために、例えば剥離液に界面活性剤を添加するなどして、剥離液の濡れ性を高めてもよい。
【００２９】
剥離液を穴１０７に導くために、基板１０１を剥離液に浸けてもよい。また、基板１０１の底面を上にして、底面から穴１０７に剥離液を導いてもよい。
【００３０】
ステップＳ０２０において、多層膜に接した剥離液を超音波で振動させる。図８は、剥離液を超音波で振動させる設備の一実施形態の構成を示す図である。本実施形態においては、多層膜反射鏡全体を容器１３１に満たした剥離液１３３に浸けて、容器１３１に超音波信号源１２３を付着させて容器１３１を振動させることにより剥離液１３３を振動させる。振動によって、穴を通して基板１０１と多層膜１０３との境界に至った剥離液による、基板１０１と多層膜１０３との剥離が促進される。しかし、超音波を加えると、基板１０１と基板１０１の突起部に取り付けられた金属ホルダ１２１とが別々に振動するために、位置ズレが生じる場合がある。また、加える周波数によっては、基板１０１と金属ホルダ１２１との摺動に起因する、基板または金属ホルダ１２１の破壊が起こりうる。これらを防止するために、基板１０１に取り付けられた金属ホルダ１２１に超音波振動子１２７
を取り付け、超音波震動源１２５によって、超音波信号源１２３と同周期・逆位相の振動を与えるようにしてもよい。超音波信号源としては、洗浄用など市販のものを使用してもよい。ステップＳ０２０は、省略してもよい。
【００３１】
ステップＳ０３０において、基板から多層膜を剥離させた後、必要に応じて基板の表面を純水やアルコールなどで洗浄する。
【００３２】
ステップＳ０４０において、必要に応じて基板を加工・研磨する。
【００３３】
ステップＳ０５０において、基板上に新しい多層膜を再生する。
【００３４】
以下、本発明に係わる半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図１２は、本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各工程を含む。
【００３５】
（１）ウエハを製造するウエハ製造工程(またはウエハを準備するウエハ準備工程)
（２）露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(またはマスクを準備するマスク準備工程)
（３）ウエハに必要な露光処理を行うウエハプロセッシング工程
（４）ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
（５）できたチップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
【００３６】
これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング工程は、以下の各工程を含む。
【００３７】
（１）絶縁層となる誘電体膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜などを形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリングなどを用いる）
（２）この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
（３）薄膜層やウエハ基板などを選択的に加工するためにマスク（レチクル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィ工程
（４）レジストパターンにしたがって薄膜層や基板を加工するエッチング工程（たとえばドライエッチング技術を用いる）
（５）イオン・不純物注入拡散工程
（６）レジスト剥離工程
（７）さらに加工されたウエハを検査する検査工程
なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００３８】
本実施形態においては、上記リソグラフィ工程において、上述のＥＵＶ光露光装置を使用している。このため、露光装置の多層膜を再生する際に、基板から多層膜を効率的に除去することができ、再生時間を短縮することができる。したがって、微細パターンを有するデバイスをスループットよく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１の実施形態による多層膜反射鏡の側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による多層膜反射鏡の基板の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の変形例による多層膜反射鏡の基板の平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による多層膜反射鏡の基板の側面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態による多層膜反射鏡の基板の側面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による多層膜反射鏡の基板の平面図である。
【図７】本発明の一実施形態による、多層膜反射鏡の再生方法を示すフローチャートである。
【図８】剥離液を超音波で振動させる設備の一実施形態の構成を示す図である。
【図９】多層膜反射鏡の側面図である。
【図１０】多層膜反射鏡の平面図である。
【図１１】ＥＵＶ光を使用した露光装置の投影光学系の概要を示す図である。
【図１２】本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１…露光光、２…ウエハ、３…レジスト、１０１…基板、１０３…多層膜、１０５…突起部、１０７…穴
【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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