(57)【要約】  【課題】  多層膜反射鏡を作り直す場合に、基板表面に影響を与えることなく、多層膜を除去することのできる多層膜反射鏡等を提供する。  【解決手段】  シリコン基板２の表面は、回転放物面形状に高精度で加工されている。シリコン基板２の表面には、銅薄膜（下地層）１が成膜されており、銅薄膜１の上にＭｏ／Ｓｉ多層膜３が成膜されている。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３の成膜されている領域の面積は、銅薄膜１の成膜領域よりも狭くなっており、銅薄膜１の一部がＭｏ／Ｓｉ多層膜３から露出している。銅薄膜１の露出している部分には、モリブデン膜（下地層保護膜）４が成膜されている（図１には一部のみが示されている）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の表面に成膜された下地層と、該下地層の上に成膜された反射多層膜と、を具備する多層膜反射鏡であって、
前記反射多層膜の成膜面積が前記下地層より小さく、該下地層が前記反射多層膜に完全に覆われておらず、露出した該下地層が、酸によって除去可能な物質からなる下地層保護膜によって覆われていることを特徴とする多層膜反射鏡。
【請求項２】
前記下地層が、銅、あるいは、銅合金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】
前記下地層保護膜がモリブデン、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、ニッケル、クロムであることを特徴とする請求項１または２に記載の多層膜反射鏡。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の多層膜反射鏡を再生する方法であって、
前記下地層保護膜を溶解して除去するステップと、
前記下地層を溶解して前記基板から前記反射多層膜を除去するステップと、
該基板表面に再度下地層を成膜するステップと、
該下地層の上に下地層より小さい成膜面積で反射多層膜を成膜するステップと、
露出した該下地層に前記下地層保護膜を成膜するステップとを含むことを特徴とする多層膜反射鏡の再生方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の多層膜反射鏡を使用した縮小投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層膜反射鏡、その再生方法及び露光装置に関する。特には、基板の表面に物理的なダメージを与えることなく、基板表面に形成されている多層膜を剥離することのできる多層膜反射鏡等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化の進展に伴い、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（例えば１０〜１５ｎｍ程度）の極端紫外線（ＥＵＶ）を使用した投影露光装置が開発されている。（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３‐１４８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィにおいては、光学系を構成する反射鏡の基板を高い精度で加工することが大きな課題の１つである。多層膜反射鏡は真空槽内に配置されるが、多層膜表面には、エネルギーの大きなＥＵＶ光が照射されるため、多層膜表面では化学反応が非常に起こりやすい状態となっている。したがって、真空槽内に微量の炭素を含む有機物が残留している状態でＥＵＶ光が照射されると、有機物が分解されて多層膜表面にカーボンコンタミ（炭素汚れ）が付着する。このカーボンコンタミはＥＵＶ光を吸収するため、多層膜反射鏡の反射率が低下する。多層膜反射鏡に対して許容される反射率の低下は１割程度までであるので、半永久的な寿命をもつ多層膜反射鏡を実現することは、ほぼ不可能であると考えられる。
【０００４】
上述のように、ＥＵＶリソグラフィに用いられる多層膜反射鏡はいずれも寿命が有限であるために、寿命を迎えた多層膜反射鏡は取り外して、新しい反射鏡と交換する必要がある。このとき、傷んだ多層膜を基板表面に影響を与えることなく除去することができれば、もとの基板を再利用することができるので、多層膜を再成膜するだけで、新たな多層膜反射鏡を作製することができる。しかしながら、石英等の基板上にＭｏ／Ｓｉ多層膜を直接成膜した従来の多層膜反射鏡では、同多層膜は酸等によって除去することができない。このため、アルゴンのＤＣプラズマ等を利用したドライエッチングにより多層膜を除去する必要があるが、この場合、基板である石英もダメージを受けてしまうので、基板表面に影響を与えることなく多層膜を除去することは困難であった。このように、従来の多層膜反射鏡では、基板を再利用することができなかったので、新たな多層膜反射鏡を作製する際には、新しい基板の作製からはじめる必要があった。上述のように、基板表面は高精度で加工されている必要があるため、新たな多層膜反射鏡の作製には、多大な時間と労力を要した。
【０００５】
上記の点に鑑み、本発明は、多層膜反射鏡を作り直す場合に、基板表面に影響を与えることなく、多層膜を除去することのできる多層膜反射鏡等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による多層膜反射鏡は、基板と、該基板の表面に成膜された下地層と、該下地層の上に成膜された反射多層膜とからなる。そして、反射多層膜の成膜面積が前記下地層より小さく、該下地層が前記反射多層膜に完全に覆われておらず、露出した該下地層が、酸によって除去可能な物質からなる下地層保護膜によって覆われている。
【０００７】
本発明による多層膜反射鏡においては、下地層が、銅、あるいは、銅合金であることが好ましい。また、下地層保護膜がモリブデン、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、ニッケル、クロムであることが好ましい。
【０００８】
本発明による多層膜反射鏡の再生方法は、上記いずれかの多層膜反射鏡の下地層保護膜を溶解して除去するステップと、下地層を溶解して基板から反射多層膜を除去するステップと、基板表面に再度下地層を成膜するステップと、下地層の上に下地層より小さい成膜面積で反射多層膜を成膜するステップと、露出した下地層に下地層保護膜を成膜するステップとを含む。
【０００９】
本発明による露光装置は、上記いずれかの多層膜反射鏡を使用している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、表面粗さが比較的小さい銅あるいは銅合金の薄膜を下地層として使用しているため、多層膜の反射率低下への影響が小さく、また、銅あるいは銅合金は酸によって短時間に溶かすことができるので、多層膜剥離を短時間で行なうことができる。半導体回路の製造プロセスにおいてシリコンウェハ表面に銅が基板表面に存在すると、拡散により絶縁を破壊してしまう銅汚染の問題を生じることから、ウェハ上へのパターン転写の際、露光装置内壁の表面に露出した状態で銅が露出していることは好ましくないが、その表面はモリブデン、アルミニウム、クロム、鉄、ニッケル、亜鉛、錫等の下地層保護膜によって覆われているため、銅汚染の危険も小さい。多層膜剥離の際には下地層保護膜、下地層ともに酸によって溶かすことにより、容易に多層膜を剥離できる。これにより、反射鏡基板を再利用することが可能になり、ＥＵＶリソグラフィにおける多層膜反射鏡の交換を容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡が、ＥＵＶ露光装置の光源部に設置された状態を示す斜視図である。
本実施例の多層膜反射鏡１０は、ＥＵＶリソグラフィにおいて光源部に使用され、レーザープラズマから放射されたＥＵＶ光を反射して、平行光束を形成する集光鏡として用いられる。
【００１３】
図２は、図１の多層膜反射鏡を示す図である。図２（Ａ）は、多層膜反射鏡の反射面側の平面図であり、図２（Ｂ）は、多層膜反射鏡の斜視図である。
この反射鏡１０のシリコン基板２の表面は、回転放物面形状に高精度で加工されている。図１及び図２に示すように、シリコン基板２の表面には、銅の薄膜１が成膜されており、銅薄膜１の上にＭｏ／Ｓｉ多層膜３が成膜されている。銅薄膜１は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３の下地層としての役割を果たす。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３の周期長は、一例で７ｎｍである。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３の成膜されている領域の面積は、銅薄膜１の成膜領域よりも狭くなっており、銅薄膜１の一部がＭｏ／Ｓｉ多層膜３から露出している。
【００１４】
図３は、図１の多層膜反射鏡の模式的な断面図である。
銅薄膜１は、基板２上にイオンビームスパッタによって成膜されており、銅薄膜１の厚さは、一例で１０ｎｍである。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３は、銅薄膜１の上にイオンビームスパッタにより成膜されている。
【００１５】
図３に示すように、ＥＵＶ露光装置の内部において銅の表面が露出することを防ぐために、銅薄膜１の露出している部分に、モリブデン膜４（図１及び図２（Ｂ）には一部のみが示されており、図２（Ａ）では省略されている）が成膜されている。モリブデン膜４は、銅薄膜１（下地層）の下地層保護膜としての役割を果たす。
【００１６】
銅薄膜１の厚さは、約１０ｎｍと薄いため、銅薄膜１成膜後の表面粗さは、０．５ｎｍＲＭＳ以下に抑えられている。これにより、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜３の形状精度の劣化による反射率の低下を抑えている。
【００１７】
ここで、多層膜反射鏡１０の機能について、図１を参照しながら説明する。
多層膜反射鏡１０は、上述のようにＥＵＶ光源となるレーザープラズマの近傍に配置される。多層膜反射鏡１０の反射面側には、錫の微粒子６が供給されている。多層膜反射鏡１０の中央部には、開孔２ａが形成されており、開孔２ａを通じて励起パルスレーザー光５が導入される。そして、錫の微粒子６をターゲットとして、励起パルスレーザー光５を集光放射することにより、レーザープラズマ７が生成される。レーザープラズマ７から照射されたＥＵＶ光９ａは、多層膜反射鏡１０で反射されて平行光束９ｂとなる。
【００１８】
露光装置の真空チャンバ（図示されていない）内には、ヘリウムガス（圧力は１Ｐａ程度）が導入されており、プラズマ７から粒子（錫の原子、イオン等）が飛散するのを阻止する。また、多層膜反射鏡１０の反射面近傍には、散乱粒子捕獲板８が配置されており、ガス分子によって散乱された飛散微粒子が多層膜反射鏡１０に到達するのを効率よく阻止する。
【００１９】
上述のようなヘリウムガスと散乱粒子捕獲板８により、多層膜反射鏡１０の表面に到達する飛散微粒子の数は大幅に低減されているが、完全にゼロにすることはできない。このため、長時間使用すると、多層膜反射鏡１０の表面の多層膜３上に錫が徐々に堆積することにより、多層膜３の反射率は大幅に低下する。多層膜３の表面に堆積した錫の一部は酸化しており、除去することは非常に難しい。
【００２０】
次に、本実施例の多層膜反射鏡を再生する方法について、図４及び図５を参照しながら説明する。
図４は、本発明の一実施例にかかる多層膜反射鏡の再生方法を示す図である。
【００２１】
上述のような長時間の使用による反射率の低下が許容できなくなった段階で、多層膜反射鏡１０は、露光装置から取り外される。そして、銅薄膜１を保護するためのモリブデン膜４を混合酸溶液で溶解する。混合酸溶液は、たとえば、リン酸７０乃至８０％、硝酸１乃至１０％および酢酸２乃至１２％を混合したものである。次に、図４に示すように、銅薄膜１を露出させた状態で、多層膜反射鏡１０を硝酸３０ａが張られた容器（基板洗浄槽）３０に浸ける。すると、銅薄膜１は、露出している部分から徐々に硝酸３０ａに溶解して除去され、基板２から多層膜３を完全に剥がしとることができる。最後に、銅薄膜、多層膜及び下地層保護膜を再成膜し、多層膜反射鏡を再生する。
【００２２】
ここで、基板材である石英は、混合酸溶液や硝酸によって侵食されることがないので、基板２の表面形状、粗さは、多層膜３を成膜する前と比べて変化することはない。したがって、基板２をそのまま再利用することができる。
【００２３】
本実施例によれば、反射率が低下した多層膜を基板上から除去し、新たに基板表面の加工を行うことなく、多層膜及び銅薄膜を再成膜するだけで、多層膜反射鏡として再生することができる。したがって、反射率の低下した多層膜反射鏡の交換の都度、反射鏡基板を新たに製作する必要がないので、光学素子の交換を迅速且つ安価に行うことができる。
【００２４】
なお、本実施例では、銅薄膜１の厚さを１０ｎｍとしているが、表面の粗さを０．５ｎｍＲＭＳ以下のレベルに抑えることができれば、特に厚さを制限する必要はない。また、銅薄膜１の表面粗さが大きい場合でも、成膜後に銅薄膜１にイオンビームを照射する等の方法で、銅薄膜１の表面粗さを低減してもよいし、銅薄膜１と多層膜３の間にＳｉＯ2膜を成膜したりポリイミド樹脂等を塗布してもよい。ポリイミド樹脂を付加する場合には、ポリイミド樹脂を適当な溶媒に溶かして、銅薄膜１上にスピンコート等で薄く塗布することにより、ポリイミド溶液の表面張力で平滑化される。
【００２５】
また、銅薄膜と多層膜の間にシリコン膜を成膜してもよい。
図５は、銅薄膜と多層膜の間にシリコン膜を成膜した多層膜反射鏡の一部を示す断面図である。
【００２６】
図５に示す多層膜反射鏡２０は、基板２２の表面に銅薄膜２５が成膜されており、銅薄膜２５の上にシリコン膜２１が、イオンビームスパッタにより成膜されている。このシリコン膜２１により表面粗さが低減され、その上に成膜されたＭｏ／Ｓｉ多層膜２３は高い反射率を達成できる。
【００２７】
図５に示すように、銅薄膜２５の成膜面積は、シリコン膜２１及びＭｏ／Ｓｉ多層膜２３よりも広くなっており、銅薄膜２５の露出した部分はモリブデン膜２４で覆われている。したがって、多層膜反射鏡２０も上述の多層膜反射鏡１０と同様の方法で再生することができる。
【００２８】
本実施例では、多層膜の下地層として、銅薄膜（符号１、２５）を成膜しているが、下地層の材質はこれに限らない。例えば、前掲の銅のほか、銅合金（銅−銀合金等）等を下地層として成膜すれば、基板反射面を再研磨加工することなく多層膜の除去が可能となり、なおかつ多層膜部分の表面粗さが小さく、結像性能に問題を生じない多層膜反射鏡とすることができる。
【００２９】
また、下地層保護膜として、モリブデン膜（符号４、２４）を成膜しているが、下地層保護膜の材質はこれに限らない。例えば、前掲のモリブデンのほか、アルミニウム、鉄、亜鉛、錫、ニッケル、クロム等の酸に溶ける金属を下地層保護膜として成膜すれば、酸に浸けることにより下地層を簡単に露出することができるので、下地層上の多層膜を基板にダメージを与えることなく除去することができる。
【００３０】
本実施例では、剥離用下地層表面のうちＥＵＶ反射多層膜に覆われずに露出している部分だけにモリブデン膜が成膜されているが、下地層保護膜の粗さが小さければ、剥離用下地層の全面を下地層保護膜で覆ってもよい。モリブデン膜の場合、厚さ２ｎｍ〜５ｎｍであれば粗さは非常に小さいので下地層表面の全面に成膜することも可能である。
【実施例２】
【００３１】
図６は、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６に示す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。このＸ線発生装置１０１は、球状の真空容器１０２を備えており、この真空容器１０２の内部は、図示せぬ真空ポンプで排気されている。
【００３２】
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。このミラー１０４には、上述の実施例の多層膜反射鏡が用いられている。
【００３３】
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。このパルスレーザー光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。
【００３４】
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。
【００３５】
なお、本実施形態においては、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、モリブデン（Ｍｏ）とシリコン（Ｓｉ）が交互に積層されたＭｏ／Ｓｉ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多層膜でもよい。
【００３９】
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。
【００４０】
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上に転写される。
【００４１】
なお、本実施形態においては、ミラー１０４として上述の実施例の多層膜反射鏡が用いられているが、ミラー１１５、１１６及び反射型マスク１１１や、照明光学系１１３や投影光学系１１４に含まれるミラー等にも、露光装置１００に含まれる任意の光学素子に上述の実施例の多層膜反射鏡を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に係る多層膜反射鏡が、ＥＵＶ露光装置の光源部に設置された状態を示す斜視図である。
【図２】図１の多層膜反射鏡を示す図であり、図２（Ａ）は多層膜反射鏡の反射面側の平面図、図２（Ｂ）は多層膜反射鏡の斜視図である。
【図３】図１の多層膜反射鏡の模式的な断面図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる多層膜反射鏡の再生方法を示す図である。
【図５】銅薄膜と多層膜の間にシリコン膜を成膜した多層膜反射鏡の一部を示す断面図である。
【図６】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。
【符号の説明】
【００４３】
１０  多層膜反射鏡
１  下地層（銅薄膜）
２  シリコン基板
２ａ  開孔
３  Ｍｏ／Ｓｉ多層膜
４  下地層保護膜（モリブデン膜）
５  励起パルスレーザー光
６  錫の微粒子
７  レーザープラズマ
８  散乱粒子捕獲板
９ａ  ＥＵＶ光
９ｂ  平行光束
３０  基板洗浄槽
３０ａ  硝酸
１００  露光装置
１０１  Ｘ線発生装置
１０２  真空容器
１０３  標的材料
１０４  多層膜放物面ミラー
１０５  パルスレーザー光
１０６  レンズ
１０７  プラズマ
１０８  軟Ｘ線
１０９  フィルター
１１０  露光チャンバ
１１１  反射型マスク
１１２  ウェハ
１１３  照明光学系
１１４  投影光学系
１１５  多層膜反射鏡
１１６  光路折り曲げ反射鏡
１１７  マスクステージ
１１８  ウェハステージ
【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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