(57)【要約】【課題】反射率の低下を招く拡散層の低減を図ることが可能となる軟Ｘ線多層膜ミラーを提供する。【解決手段】軟Ｘ線多層膜ミラーを、Ｘ線領域における、真空の屈折率との差が相対的に大きい屈折率を有する材料からなる低屈折率層と、相対的に小さい屈折率を有する材料からなる高屈折率層とを交互に積層した多層膜層により構成する。その際において、前記低屈折率層と高屈折率層との間に、ボロン（Ｂ）からなる中間層を設ける構成とする。【選択図】            図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線領域における、真空の屈折率との差が相対的に大きい屈折率を有する材料からなる低屈折率層と、相対的に小さい屈折率を有する材料からなる高屈折率層とを交互に積層した多層膜層により構成された軟Ｘ線多層膜ミラーにおいて、
前記低屈折率層と高屈折率層との間に、ボロン（Ｂ）からなる中間層が設けられていることを特徴とする軟Ｘ線多層膜ミラー。
【請求項２】
前記高屈折率層が、Ｓｉで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の軟Ｘ線多層膜ミラー。
【請求項３】
前記低屈折率層が、ＭｏまたはＲｕで構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軟Ｘ線多層膜ミラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体露光装置やその他の光学素子に用いられる軟Ｘ線多層膜ミラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路素子の微細化の進展に伴い、従来の紫外線に代えてこれより短い軟Ｘ線（１１〜１４ｎｍ）を使用したリソグラフィーであるＥＵＶリソグラフィー（ＥＵＶＬとも呼ばれる）技術が開発されている。
この技術は、従来の波長１９０ｎｍや１５７ｎｍの光線を用いた光リソグラフィーでは実現不可能な、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】
軟Ｘ線を用いる場合、この、Ｘ線波長域の光に対して考えると、物質の屈折率は、つぎのように表される。
すなわち、ｎ＝１−δ−ｉβ    （δ、β：正の実数）
と表され、δ、βともに１に比べて非常に小さい（屈折率の虚部βはＸ線の吸収を表す）値を示す。
したがって、屈折率がほぼ１に近くなりＸ線はほとんど屈折せず、また、必ずＸ線を吸収する。そのため、可視光領域の光のように屈折を利用したレンズ系はＸ線波長域の光には使用できない。そのため反射を利用した光学系が使用される。しかし、屈折率が１に近いために反射率は非常に低く、大部分のＸ線は透過するか或いは吸収されてしまうこととなる。
【０００４】
このような問題を解決するために、つぎのような多層膜反射鏡が開発されている。
これは、使用するＸ線の波長域での屈折率と真空の屈折率（＝１）との差が大きい物質と、差の小さい物質とを交互に何層も積層する。
これにより、それらの界面である反射面を多数設け、それぞれの界面からの反射波の位相が一致するように光学的干渉理論に基づいて各層の厚さを調整した多層膜からなる反射鏡が得られる。
このような多層膜反射鏡の代表的なものとして、Ｗ（タングステン）／Ｃ（炭素）、Ｍｏ（モリブデン）／Ｓｉ（シリコン）等の組み合わせが知られている。
例えば、特許文献１では、入射波の波長が軟Ｘ線領域である１１〜１４［ｎｍ］の範囲で高反射率が得られるＭｏ層（屈折率：０．９２）とＳｉ層（屈折率：０．９９）の交互多層膜による多層膜ミラーが提案されている。
そして、これらの多層膜はスパッタリング、真空蒸着等の薄膜形成技術によって作製されていた。
【０００５】
しかしながら、例えば、ＳｉおよびＭｏからなる多層反射鏡をイオンビームスパッタ装置にて成膜した場合、ＳｉとＭｏの界面においてそれぞれの物質が相互拡散し、ＭｏとＳｉの拡散層（例えばＭｏＳｉ2）を形成する。
この物質は、軟Ｘ線リソグラフィーでは非常に重要な部品であるミラーの反射率低下を引き起こす。たとえ微小な反射損失であっても、リソグラフィーでもちいる場合、ミラーを数枚組み合わせて使用することから反射損失は大きくなり無視できない値となる。
例えば、Ｍｏ／Ｓｉ交互多層膜を成膜した場合、Ｍｏ層とＳｉ層の間には、ＭｏＳｉ2と考えられる化合物による拡散層が生成される。
このＭｏＳｉ2が形成されると、Ｍｏ／Ｓｉで設計された多層膜と比較し、反射率の低下が生じる。
例えば、Ｍｏ／Ｓｉを４０周期で１３．５ｎｍに反射率ピークがくるように設計された多層膜の反射率は、計算上、軟Ｘ線入射角度５°で約７３．５％である。これに対して、ＭｏＳｉ2による拡散層が１周期あたり約１．４ｎｍできると、７１．６％程度まで減少する。
また、これらの多層膜は少なからず光吸収（Ｘ線吸収）を起こし、この吸収によりミラー部で熱が発生し、この熱が原因で成膜でできた拡散層以上の拡散層が形成され、大きな反射率損失を起こすことも知られている。
そのため、例えば特許文献２では、低屈折率層と高屈折率層との交互層の間に中間層として、Ｂ4Ｃ（ボロンカーバイド）等を用いることで、上記した相互拡散の防止を図るようにした提案がなされている。
【特許文献１】特開平０５−０８９８１８号公報
【特許文献２】特開昭６０−７４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、拡散層防止のため、Ｂ4Ｃ等の拡散防止層を用いた従来例の特許文献２のものにおいては、つぎのように問題を有している。
例えば、このようなＢ4Ｃによる拡散防止層を有する多層膜を、スパッタリングで成膜する際、用いるターゲット（Ｂ4Ｃ）の純度が低い場合には、膜中に微少ながらコンタミネーションが入ることとなり、そのため反射率を低下するおそれが生じる。
また、Ｂ4Ｃ自体が軟Ｘ線領域で、少なからず吸収をもつことから、拡散層生成を防止したとしても、Ｂ4Ｃ自体の吸収で反射率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、反射率の低下を招く拡散層の低減を図ることが可能となる軟Ｘ線多層膜ミラーを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記課題を解決するため、つぎのように構成した軟Ｘ線多層膜ミラーを提供するものである。
本発明は、軟Ｘ線多層膜ミラーをつぎのように構成したことを特徴としている。本発明の軟Ｘ線多層膜ミラーは、Ｘ線領域における、真空の屈折率との差が相対的に大きい屈折率を有する材料からなる低屈折率層と、相対的に小さい屈折率を有する材料からなる高屈折率層とを交互に積層した多層膜層により構成されている。
本発明は、このような構成の軟Ｘ線多層膜ミラーにおける前記低屈折率層と高屈折率層との間に、ボロン（Ｂ）からなる中間層が設けられていることを特徴としている。
また、本発明の軟Ｘ線多層膜ミラーは、前記高屈折率層が、Ｓｉで構成されていることを特徴としている。
また、本発明の軟Ｘ線多層膜ミラーは、前記低屈折率層が、ＭｏまたはＲｕで構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、反射率の低下を招く拡散層の低減を図ることが可能となる軟Ｘ線多層膜ミラーを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上記構成により、Ｘ線用多層膜において反射率の低下を招く拡散層の低減を図ることが可能となるが、それは本発明者らの鋭意研究した結果によるつぎのような知見に基づくものである。
前述したように、Ｍｏ／Ｓｉ交互多層膜を成膜した場合、Ｍｏ層とＳｉ層の間には、ＭｏＳｉ2による拡散層が生成され、これにより反射率の低下が生じる。
そのため、特許文献２等では、中間層として、Ｂ4Ｃ（ボロンカーバイド）等を用いることで相互拡散の防止を図るようにした提案がなされている。
しかしながら、これらによってもＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）の光吸収の影響で、単純なＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射率よりも反射率が低下することが、本発明者らの、さらなる検討によって明らかとなった。
本発明者らは、これらの検討を踏まえて鋭意研究した結果、中間層としてＢ（ボロン）をＭｏ，Ｓｉ間に形成することで、中間層としてＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）を形成したものよりも、さらに高反射率を達成できるということを見出した。
【００１１】
以下に、図を用いて、これらについて詳細に説明する。
まず、単純なＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射率において、計算上の反射率よりも実際の反射率が低下する原因について説明する。
図１に、本発明の実施の形態で用いるＳｉ層の軟Ｘ領域での屈折率および吸収係数を示す。
図２に、本発明の実施の形態で用いるＭｏ層の軟Ｘ領域での屈折率および吸収係数を示す。
図３に、図１及び図２の物性を用い１３．５ｎｍにて反射ピークを持つように設計されたＳｉ／Ｍｏ多層膜（４０周期）の反射特性を示す。
この多層膜の構成は、Ｓｉ  ４．１１ｎｍ，Ｍｏ  ２．８４ｎｍを１周期として４０周期積層した上にＳｉ  ４．１１ｎｍを積層させた反射特性である。
図３より、Ｍｏ，Ｓｉ多層膜の反射率は１３．５ｎｍで計算上７３．７８％となることが確認できる。
しかしながら、実際に、このような設計となるように多層膜ミラーを成膜装置で成膜を行うと、反射率は計算上の値を出すことはなく、反射率が低下したものとなる。
これは、Ｍｏ層とＳｉ層の間にシリサイドが形成されることである。すなわち、この物質の吸収などが原因となり反射率が低下する。
【００１２】
つぎに、このようなシリサイドの形成が反射率の低下する原因となることについて、さらに説明する。
図４に、Ｍｏ層とＳｉ層の間にシリサイドが形成された多層膜ミラーの反射特性を示す。
図４に示された多層膜ミラーの膜構成は、Ｍｏ層とＳｉ層の各層間にシリサイドが形成されている以外は、図３の膜構成と同じである。
図４は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ミラーにおいて、Ｓｉ上およびＭｏ上にシリサイドが形成され、そのシリサイドの１ペアー（１周期）あたりの量が１．５ｎｍとして計算上の反射率を１３．５ｎｍで反射ピークがくるように最適化した多層膜ミラーの反射特性である。
図４に示された構成のものを図３のものと比較した場合、図４のものでは１３．５ｎｍで反射率が約２．４％低下しており、シリサイドの形成が多大な反射率低下を引き起こすことが確認できる。
また、この影響は、バンド幅も狭くなり、製造誤差に関しても、より敏感度を増すこととなり、歩留まりの低下などが起こる可能性がある。
このような反射率低下の対策として、前述した特許文献２のように、Ｍｏ層とＳｉ層の間に中間層（拡散防止層）としてＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）を成膜する提案がなされている。
【００１３】
つぎに、上記従来例における中間層（拡散防止層）としてＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）を成膜した多層膜ミラーについて、さらに説明する。
図５に、Ｂ4Ｃの量を各Ｓｉ層Ｍｏ層の間に０．５ｎｍ成膜し、１３．５ｎｍでピークがくるように最適化した多層膜ミラーの反射特性を示す。
図５に示された多層膜ミラーの膜構成は、Ｍｏ層とＳｉ層の各層間にＢ4Ｃが形成されている以外は、図３の膜構成と同じである。
図５より、Ｂ4Ｃ（ボロンカーバイド）を各々Ｍｏ層およびＳｉ層の中間に挿入することで、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜で且つシリサイド層が形成された場合よりも、高反射率が得られることが分かる。
しかし、一方ではＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）の光吸収の影響で、単純なＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの反射率よりも、約１．８％低下することが計算上わかった。
【００１４】
露光機において、例えば投影系を構成するミラーの枚数が６枚とすると、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜で構成されシリサイド層を形成していないミラーを用いる場合、初期入射Ｘ線強度を１とするとＭｏ／Ｓｉ多層膜ミラーの計算上の反射率は７３．７８２％となる。
したがって、６枚系の投影系を通したあとの光は（０．７３８２）6≒０．１６２（１６．２％）となり、かなりの光が吸収・損失されてしまう。
このことから、例え微少な損失であっても、できる限り小さくすることが望まれる。
【００１５】
そこで、本発明者らは、上記検討を踏まえ、鋭意研究した結果、中間層物質としてボロン（Ｂ）を用いることで、高反射率化が達成できるという知見を得た。以下に、本発明の実施の形態におけるＭｏ，Ｓｉの各層間に中間層物質としてボロン（Ｂ）を用いた多層膜ミラーについて説明する。
図６に、本発明の実施の形態における中間層（拡散防止層）としてボロン（Ｂ）を用いた多層膜ミラーと、従来例における中間層（拡散防止層）としてＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）を用いた多層膜ミラーとの、反射特性の比較例を示す。これらは、ボロン（Ｂ）の量を各Ｓｉ層Ｍｏ層の間に０．５ｎｍ成膜し、また、Ｂ4Ｃの量を各Ｓｉ層Ｍｏ層の間に０．５ｎｍ成膜して、１３．５ｎｍでピークがくるように最適化した際の反射特性である。
また、これらの多層膜ミラーの膜構成は、Ｍｏ層とＳｉ層の各層間に上記した各中間層（拡散防止層）が形成されている以外は、図３の膜構成と同じである。
【００１６】
図６より、例えば、１３．５ｎｍを露光波長とする露光機に用いる場合、Ｂ（ボロン）を用いた方がＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）を用いたものよりも吸収係数が小さいことから膜で吸収される軟Ｘ線量が少なく、より高反射率を実現できることがわかる。
すなわち、図６から、１３．５ｎｍの反射率ピーク値は計算上７２．６８６％であり、Ｂ4Ｃ（ボロンカーバイド）を層間に入れたものよりも高反射率を達成できることがわかる。
また、拡散防止層としてシリサイドの形成も抑制でき、より高い反射率を達成することが可能となる。
さらに、ＥＵＶ光を照射した際、膜の吸収により熱が発生し、この熱が原因でシリサイド量が成膜直後よりＥＵＶ光照射後で増加していることも報告されている。
本発明の実施の形態における上記構成によれば、吸収係数が小さいこと、シリサイド形成を抑制できることから、ＥＵＶ光に対しても、高耐久性を期待することができる。
【００１７】
なお、本発明の実施の形態では、Ｓｉ，Ｍｏの周期層による多層膜について説明したが、本発明はこのような構成に限られるものではなく、Ｓｉ，Ｍｏの界面が存在する膜構成に適用できるものである。
また、Ｍｏの他にＲｕを用いた場合でも、同様の結果を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態で用いるＳｉ層の軟Ｘ領域での屈折率および吸収係数を示す図。
【図２】本発明の実施の形態で用いるＭｏ層の軟Ｘ領域での屈折率および吸収係数を示す図。
【図３】図１及び図２のＭｏ及びＳｉを用い１３．５ｎｍにて反射ピークを持つように設計されたＳｉ／Ｍｏ多層膜の反射特性を示す図。
【図４】中間層（拡散防止層）としてシリサイドが形成された多層膜の反射特性を示す図。
【図５】従来例における中間層（拡散防止層）としてＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）を成膜した多層膜の反射特性を示す図。
【図６】本発明の実施の形態における中間層（拡散防止層）としてボロン（Ｂ）を成膜した多層膜ミラーと、従来例における中間層（拡散防止層）としてＢ4Ｃ（ボロンカーバイド）を成膜した多層膜ミラーとの、反射特性の比較例を示す図。
【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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