(57)【要約】【課題】短波長の露光光に対して良好な耐光性を有し、反射防止膜を備えた光学素子及びそれを有する露光装置を提供する。【解決手段】１５０ｎｍ〜２５０ｎｍの波長域に中心波長を有する光を透過する基板と、当該基板上に形成され、ｎを３以上の整数とするｎ層膜からなる反射防止膜とを有する光学素子であって、前記基板から数えて第ｎ−２層目が高屈折率材料から構成され、第ｎ−１層目がＡｌＦ３を含む非結晶性材料から構成され、第ｎ層目が低屈折率材料から構成され、前記高屈折率材料及び前記低屈折率材料は結晶材料を含むことを特徴とする光学素子を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の波長域に中心波長を有する光を透過する基板と、
当該基板上に形成されたｎ層膜からなる反射防止膜とを有する光学素子であって、
前記基板から数えて第ｎ−２層目が高屈折率材料から構成され、第ｎ−１層目がＡｌＦ３を含む非結晶性材料から構成され、第ｎ層目が低屈折率材料から構成され、
前記高屈折率材料及び前記低屈折率材料は結晶材料を含むことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記基板から数えて第ｎ−３層目がＡｌＦ３を含む非結晶性材料であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
前記低屈折率材料は、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＳｒＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、又は、これら二つ以上からなる混成物から選ばれた物質であり、
前記高屈折率材料が、ＮｄＦ３、ＬａＦ３、ＹＦ３、ＧｄＦ３、ＤｙＦ３、ＰｂＦ２又はこれら二つ以上からなる混成物から選ばれた物質であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の光学素子を使用してマスクパターンを被露光体に露光することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項４記載の露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、
露光された前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、反射防止膜を有する光学素子に関し、特に、露光装置の光学素子に使用される反射防止膜の構造に関する。本発明は、例えば、波長約１５７ｎｍのＦ２レーザを光源とする露光装置の照明光学系や投影光学系に使用される光学素子に好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年の微細化の要請に対応するために、投影露光装置は、露光光の短波長化によって解像力の向上を図っている。最近では、露光光源はＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）になろうとしており、Ｆ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の開発も進んでいる。また、短波長光に対して透過率劣化が少ない、優れた耐久性（又は耐光性）を有する光学素子が要求されている。このため、その表面反射における光量損失やフレア、ゴースト等を低減するために反射防止膜を光学素子の基板に施す必要がある。
【０００３】
特定した単一波長の光に対してのみ反射光を防止する方法として、設計中心波長をλ０として基板側から光学膜厚λ０／４の高屈折率材料材料と低屈折率材料材料を２層重ねる、所謂Ｖコートが知られている。例えば、ＧｄＦ３とＭｇＦ２を交互に積層した反射防止膜は知られている（非特許文献１を参照のこと。）
【非特許文献１】Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ， Ｖｏｌ． ４１， Ｎｏ． １６， １ Ｊｕｎｅ ２００２， ｐｐ．３２４８−３２５５， ”Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏａｔｉｎｇ ｆｏｒ １５７−ｎｍ Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ． ＩＩ． Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ， Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ， ａｎｄ ｓｃａｔｔｅｒ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、短波長の露光光は光エネルギーが高く、反射防止膜の耐光性は低下する。例えば、ＧｄＦ３とＭｇＦ２を用いた反射防止膜は、Ｆ２レーザーが数十メガパルス照射されると劣化して透過率が著しく減少する。本発明者は、その原因を検討した結果、従来の反射防止膜は２種類の結晶材料の積層構造を有し、そのためその表面は粗くなり、高い光エネルギーによって有機物質が反射防止膜の表面に付着するからであると発見した。
【０００５】
本発明は、短波長の露光光に対して良好な耐光性を有し、反射防止膜を備えた光学素子及びそれを有する露光装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面としての光学素子は、１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の波長域に中心波長を有する光を透過する基板と、当該基板上に形成され、ｎを３以上の整数とするｎ層膜からなる反射防止膜とを有する光学素子であって、前記基板から数えて第ｎ−２層目が高屈折率材料から構成され、第ｎ−１層目がＡｌＦ３を含む非結晶性材料から構成され、第ｎ層目が低屈折率材料から構成され、前記高屈折率材料及び前記低屈折率材料は結晶材料を含むことを特徴とする。
【０００７】
上述の光学素子を使用してマスクパターンを被露光体に露光することを特徴とする露光装置や、かかる露光装置を用いて被露光体を露光するステップと、露光された前記被露光体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法も本発明の一側面を構成する。デバイス製造方法の請求項は、中間及び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。また、かかるデバイスは、ＬＳＩやＶＬＳＩなどの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄膜磁気ヘッドなどを含む。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、短波長の露光光に対して良好な耐光性を有する反射防止膜を備えた光学素子及びそれを有する露光装置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】
【００１０】
従来の反射防止膜は、一般に、高屈折率材料と低屈折率材料を交互に積層した積層構造を有し、最終層は低屈折率材料である。本発明者は、まず、非結晶材料をかかる構造の反射防止膜に添加することを検討した。非結晶材料は結晶材料と組み合わされることによって表面粗さを低減する効果がある。非結晶材料の一例としてはＡｌＦ３があり、それは低屈折率材料である。このため、ＡｌＦ３を反射防止膜の最終層（光学素子の基板から最も遠い層）に配置することが考えられる。しかし、ＡｌＦ３は潮解性があり、最終層に配置すると反射防止膜の耐久性が低下する。
【００１１】
かかる問題を解決する、本発明の一実施例の光学素子１０を、図１を参照して説明する。ここで、図１は、光学素子１０の断面概略図である。光学素子１０は、基板２０上に光の反射率を高める反射防止膜３０が形成された屈折型光学素子である。
【００１２】
基板２０は、例えば、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＢａＦ２等単結晶からなる透明基板である。
【００１３】
反射防止膜３０は、ｎを整数とすると高屈折率材料と低屈折率材料を（原則として）交互に積層した積層構造を有するｎ層膜から構成される。低屈折率材料は、例えば、ＣａＦ２、ＭｇＦ２、ＢａＦ２、ＡｌＦ３、ＮａＦ、ＬｉＦ、ＳｒＦ２、Ｎａ３ＡｌＦ６、Ｎａ５Ａｌ３Ｆ１４、又は、これら二つ以上からなる混成物から選択される。高屈折率材料は、ＮｄＦ３、ＬａＦ３、ＹＦ３、ＧｄＦ３、ＤｙＦ３、ＰｂＦ２又はこれら二つ以上からなる混成物から選択される。また、高屈折率材料及び低屈折率材料は結晶材料を含む。
【００１４】
基板２０から空気層に向かって数えて第ｎ−２層３２が高屈折率材料から構成される。第ｎ−１層３３がＡｌＦ３を含む非結晶性材料から構成される。第ｎ層（最終層）３４が低屈折率材料から構成される。代替的に、第ｎ層にＭｇＦ２とＡｌＦ３の混合薄膜を積層させてもよい。また、第ｎ−１層３３及び第ｎ−３層３１がＡｌＦ３を含む非結晶性材料から構成されてもよい。第１層から第ｎ−２層３２までは高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に積層された構造である。但し、第ｎ−３層３１がＡｌＦ３を含む非結晶性材料から構成される場合には第１層から第ｎ−４層までが高屈折率材料及び低屈折率材料が交互に積層された構造である。
【００１５】
第ｎ−１層３３又は第ｎ−１層３３及び第ｎ−３層３１がＡｌＦ３を含む非結晶性材料から構成されるために、結晶材料から構成される反射防止膜の最終面の表面粗さを低減することができる。また、最終面にＡｌＦ３を配置していないので潮解性による反射防止膜の劣化を防止することができる。
【００１６】
成膜方法に関しては真空蒸着法を用いたが、何ら限定されるものではない。次に本実施例の反射防止膜の具体的な数値について説明する。
【実施例１】
【００１７】
設計中心波長λ０はＦ２エキシマレーザーの発振波長である１５７ｎｍであり、基板は蛍石（屈折率：１．５５）である。また、低屈折率材料層はＭｇＦ２（屈折率：１．４４）、ＡｌＦ３（屈折率：１．４１）を用い、高屈折率材料層にＧｄＦ３（屈折率：１．７７）を用いた。反射防止膜の各層の膜厚を表１に示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
図２に、実施例１の反射防止膜の入射角０°における分光反射率特性を示す。図２から波長１５７ｎｍ近辺の波長範囲において０．３％以下の低い反射率が得られている。また、図３より照度２０ｍＪ／ｃｍ２のＦ２レーザー光の照射に対し、本実施例の反射防止膜は、非特許文献１の２層反射防止膜に比べ優れた耐光性を示すことが分かる。
【実施例２】
【００２０】
設計中心波長λ０はＦ２エキシマレーザーの発振波長である１５７ｎｍであり、基板は蛍石（屈折率：１．５５）である。また、低屈折率材料層はＭｇＦ２（屈折率：１．４４）、ＡｌＦ３（屈折率：１．４１）を用い、高屈折率材料層にＧｄＦ３（屈折率：１．７７）を用いた。反射防止膜の各層の膜厚を表２に示す。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
図２に、実施例２の反射防止膜の入射角０°における分光反射率特性を示す。図２から波長１５７ｎｍ近辺の波長範囲において０．３％以下の低い反射率が得られている。また、図３より照度２０ｍＪ／ｃｍ２のＦ２レーザー光の照射に対し、本実施例の反射防止膜は実施例１と同様、非特許文献１の２層反射防止膜に比べ優れた耐光性を示すことが分かる。
【実施例３】
【００２３】
設計中心波長λ０はＦ２エキシマレーザーの発振波長である１５７ｎｍであり、基板は蛍石（屈折率：１．５５）である。また、低屈折率材料層はＭｇＦ２（屈折率：１．４４）とＡｌＦ３（屈折率：１．４１）の混合膜（混合比１：１）を用い、高屈折率材料層にＧｄＦ３（屈折率：１．７７）を用いた。反射防止膜の各層の膜厚を表３に示す。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
図２に、実施例３の反射防止膜の入射角０°における分光反射率特性を示す。図２から波長１５７ｎｍ近辺の波長範囲において０．３％以下の低い反射率が得られている。また、図３より照度２０ｍＪ／ｃｍ２のＦ２レーザー光の照射に対し、本実施例の反射防止膜は実施例１，２と同様、非特許文献１の２層反射防止膜に比べ優れた耐光性を示すことが分かる。
【実施例４】
【００２６】
以下、光学素子１０を適用した露光装置５０について説明する。ここで、図５は、露光装置５０の要部概略図である。露光装置５０は、フォトレジストでコートされたウェハ５７上にレチクル５４のパターン像を露光する投影露光装置である。露光装置５０はステップアンドリピート方式を使用するが、ステップアンドスキャン方式を使用してもよい。
【００２７】
５１はＦ２レーザーやＡｒＦエキシマレーザー等の紫外光を放射する光源である。５２は、光源５１からの光束でレチクル５４を照明する照明光学系である。５８はウェハステージである。５５は、レチクル５４のパターンをウェハ５７に投影する投影光学系である。光学素子１０は、照明光学系５２や投影光学系５５に使用されるレンズ５３や５６に好適である。これにより、露光装置５０は、短波長の露光光に対して耐光性が優れた光学素子を使用して、高解像度で高品位な露光を行うことができる。
【実施例５】
【００２８】
次に、図５及び図６を参照して、露光装置５０を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図５は、半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ステップ１（回路設計）では、半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ３（ウェハ製造）では、シリコン等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、上記用意したレチクルとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００２９】
図６は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着等によって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置５０によってマスクパターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウェハ上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方法を用いれば、光学素子が透過率を維持することができるので、従来は製造が難しかった高解像度のデバイス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、薄膜磁気ヘッドなど）をスループット良く製造することができる。また、このように、露光装置５０を使用するデバイス製造方法、並びに結果物（中間、最終生成物）としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一側面としての反射防止膜を有する光学素子の拡大断面図である。
【図２】実施例１乃至３の反射防止膜を従来の反射防止膜と比較する波長反射特性を従来の示すグラフである。
【図３】実施例１乃至３の反射防止膜を従来の反射防止膜と比較する波長反射特性を従来の示すグラフである。
【図４】図１に示す光学素子を適用可能な露光装置の概略ブロック図である。
【図５】本発明の露光装置を有するデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図６】図５に示すステップ４の詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１０              光学素子
２０              基板
３０              反射防止膜
３１              第ｎ−３層
３２              第ｎ−２層
３３              第ｎ−１層
３４              第ｎ層
５０              露光装置
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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