(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、
上記多層膜の内部応力が５０ＭＰａ以下であることを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項２】
屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、
前記基板の裏面に、前記多層膜の除去によって生じた基板の変形を相殺する変形を生ずる膜を成膜することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項３】
屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、
前記基板の裏面にも反射面とほぼ同様な多層膜が成膜されており、反射面において反射波面の位相の補正のために除去された多層膜量とほぼ同一な厚さの多層膜を裏面の対応した位置において除去することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項４】
屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、
前記多層膜の除去によって生ずる基板の変形の影響を考慮して多層膜の除去量を決定することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項５】
前記多層膜は、モリブデンを含む層とシリコンを含む層からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多層膜反射鏡の製造方法。
【請求項６】
前記多層膜を除去した基板の反射面表面にシリコンを含む物質を成膜することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の多層膜反射鏡の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば軟Ｘ線投影露光装置、その他の軟Ｘ線光学機器等に用いられる多層膜反射鏡の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路素子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、従来の紫外線に代わって、これより波長の短い波長１１〜１４ｎｍ程度の軟Ｘ線を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている（例えば、D. Tichenor, et al., SPIE 2437 (1995) 292参照）。この技術は、最近ではＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ：極紫外線）リソグラフィとも呼ばれているが、その内容は同一である（以下、ＥＵＶリソグラフィと呼ぶ）。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）では実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を有する将来のリソグラフィ技術として期待されている。
【０００３】
この波長域では物質の屈折率が１に非常に近いので、屈折や反射を利用した従来の光学素子は使用できない。屈折率が1よりも僅かに小さいことによる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を位相を合わせて多数重畳させて、全体として高い反射率を得る多層膜反射鏡などが使用される。１３．４ｎｍ付近の波長域では、モリブデン（Ｍｏ）層とシリコン（Ｓｉ）層を交互に積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いると直入射で６７．５％の反射率を得ることができ、波長１１．３ｎｍ付近の波長域では、Ｍｏ層とベリリウム（Ｂｅ）層を交互に積層したＭｏ／Ｂｅ多層膜を用いると直入射で７０．２％の反射率を得ることができる（例えば、C. Montcalm, Proc. SPIE, Vol. 3331 (1998) P. 42参照）。
【０００４】
ＥＵＶリソグラフィ装置は、主として軟Ｘ線光源、照明光学系、マスクステージ、結像光学系、ウェハステージ等により構成される。軟Ｘ線光源には、レーザープラズマ光源、放電プラズマ光源や放射光などが使用される。照明光学系は、反射面に斜め方向から入射した軟Ｘ線を反射させる斜入射ミラー、反射面が多層膜により形成される多層膜反射鏡、および所定の波長の軟Ｘ線のみを透過させるフィルター等により構成され、フォトマスク上を所望の波長の軟Ｘ線で照明する。なお、軟Ｘ線の波長域では透明な物質は存在しないので、フォトマスクには従来の透過型のマスクではなく反射型のマスクが使用される。フォトマスク上に形成された回路パターンは、複数の多層膜反射鏡等で構成された投影結像光学系により、フォトレジストが塗布されたウェハ上に結像して該フォトレジストに転写される。なお、軟Ｘ線は大気に吸収されて減衰するため、その光路は全て所定の真空度（例えば、１×１０-5Ｔｏｒｒ以下）に維持されている。
【０００５】
投影結像光学系は複数の多層膜反射鏡により構成される。多層膜反射鏡の反射率は１００％ではないので、光量の損失を抑えるためにミラーの枚数はできるだけ少なくすることが好ましい。これまでに、４枚の多層膜反射鏡からなる光学系（例えば、T. Jewell and K. Thompson, USP 5,315,629、T. Jewell, USP 5,063,586参照）や、６枚の多層膜反射鏡からなる光学系（例えば、D. Williamson, 特開平9-211332、USP 5,815,310参照）等が報告されている。光束が一方向に進行する屈折光学系と異なり、反射光学系では光学系の中で光束が往復することになるので、反射鏡による光束のけられを避けるという制限ために、開口数（ＮＡ）を大きくすることが難しい。４枚光学系ではＮＡを０．１５程度までにしかできないが、６枚光学系では更にＮＡの大きい光学系の設計が可能になる。マスクステージとウェハステージが投影結像光学系の両側に配置できるように、反射鏡の枚数は通常は偶数になっている。このような投影結像光学系は、限られた面数で光学系の収差を補正しなければならないので、各反射鏡には非球面形状が適用され、また、所定の像高の近傍でのみ収差の補正されたリングフィールド光学系になっている。フォトマスク上のパターン全体をウェハ上に転写するためには、マスクステージとウェハステージとを、光学系の倍率分だけ異なる速度でスキャンさせながら露光を行う。
【０００６】
上記のような露光装置の投影結像光学系は、いわゆる回折限界の光学系であり、波面収差を十分に小さくしないと設計通りの性能を得ることはできない。回折限界の光学系における波面収差の許容値の目安としては、Marechalによる、二乗平均値（ＲＭＳ）で使用波長の１／１４以内という基準がある（M. Born and E. Wolf, Principles of Optics, 4th edition, Pergamon Press 1970, p. 469参照）。これはＳｔｒｅｈｌ強度（収差のある光学系と無収差光学系との間の点像強度の最大値の比）が８０％以上になるための条件である。実際の露光装置の投影結像光学系は、これよりも更に低い収差になるように製造されている。
【０００７】
現在盛んに研究開発が行われているＥＵＶリソグラフィ技術においては、露光波長は主として１３ｎｍあるいは１１ｎｍ付近の波長が使われている。光学系の波面収差（ＷＦＥ）に対して、個々の反射鏡に許容される形状誤差（ＦＥ）は次式で与えられる。
【０００８】
ＦＥ＝ＷＦＥ／２／√ｎ  （ＲＭＳ）
ｎは光学系を構成する反射鏡の数であり、更に２で割るのは、反射光学系では入射光と反射光の両方がそれぞれ形状誤差の影響を受けるので、波面収差には形状誤差の２倍の誤差が乗るからである。結局、回折限界の光学系において、個々の反射鏡に許容される形状誤差（ＦＥ）は  波長λと反射鏡の枚数ｎに対して次式で与えられる。
【０００９】
ＦＥ＝λ／２８／√ｎ  （ＲＭＳ）
この値は、波長１３ｎｍでは４枚の反射鏡で構成された光学系の場合０．２３ｎｍＲＭＳとなり、６枚の反射鏡で構成された光学系の場合０．１９ｎｍＲＭＳとなる。
【００１０】
しかしながら、このような高精度の非球面形状の反射鏡を製造することは非常に困難であり、ＥＵＶリソグラフィがなかなか実用化できない第一の原因となっている。現在までに達成されている非球面の加工精度は０．４〜０．５ｎｍＲＭＳの程度であり（C. Gwyn, Extreme Ultraviolet Lithography White Paper, EUV LLC, 1998, p17参照）、ＥＵＶリソグラフィを実現するためには非球面の加工技術および計測技術の大幅な向上が必要とされている。
【００１１】
最近、山本によって多層膜反射鏡の表面を一層ずつ削り取ることによって、実質的にサブｎｍの形状誤差を補正することのできる画期的な技術が報告された（M. Yamamoto, 7th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation, Berlin Germany, August 21-25, 2000, POS2-189参照）。図８を用いて、その原理を説明する。図８（ａ）に示すようにＡ、Ｂ二種類の物質を一定の周期長ｄで交互に積層した多層膜の表面から、図８（ｂ）に示すように一層対を除去する場合を考える。図８（ａ）で、多層膜表面に対して垂直方向に進行する光線に対する、厚さｄの多層膜一層対の光路長は、ＯＰ＝ｎAｄA＋ｎBｄBで与えられる。ここでｄA、ｄBは各層の厚さを表し、ｄA＋ｄB＝ｄである。ｎA、ｎBは物質Ａ、Ｂそれぞれの屈折率である。図８（ｂ）で、最表面の多層膜一層対を除去した厚さｄの部分の光路長は、ＯＰ’＝ｎｄで与えられる。ｎは真空の屈折率を表し、ｎ＝１である。多層膜の最上層を除去することによって、そこを通過する光線が進む光学的距離が変化することになる。これは、実質的にその変化分だけ面形状を修正したことと光学的に等価である。光路長の変化（即ち、面形状の変化）は、Δ＝ＯＰ’−ＯＰで与えられる。軟Ｘ線の波長域では、物質の屈折率が1に近いので、Δは小さな量となり、本方法により精密な面形状の補正が可能になる。具体例として、波長１３．４ｎｍでＭｏ／Ｓｉ多層膜を用いた場合を示す。直入射で使用するために、ｄ＝６．８ｎｍ、ｄMo＝２．３ｎｍ、ｄSi＝４．５ｎｍとする。この波長での屈折率は、ｎMo＝０．９２、ｎSi＝０．９９８である。これらの数値を用いて光路長の変化を計算すると、ＯＰ＝６．６ｎｍ、ＯＰ’＝６．８ｎｍ、Δ＝０．２ｎｍとなる。厚さ６．８ｎｍの層を除去する加工によって、０．２ｎｍ相当の面形状の補正を行うことができる。なお、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の場合、Ｓｉ層の屈折率は1に近いので、光路長の変化は主としてＭｏ層の有無によるものであり、Ｓｉ層の有無には殆ど依存しない。従って、多層膜の層を除去する際に、Ｓｉ層の厚さを正確に制御する必要は無い。この例ではＳｉ層の厚さは４．５ｎｍであり、この層の途中で加工が停止すれば良い。即ち、数ｎｍの精度の加工を施すことによって０．２ｎｍ単位の面形状補正を行うことができる。
【００１２】
実際には、多層膜成膜を行った後に反射波面を測定し、その結果に基づいて部分的な多層膜除去加工量を決定し、実際の加工を行う。
なお、多層膜の反射率は積層数とともに増加して一定の層数を越えると飽和して一定になる。予め反射率が飽和するのに充分な層数を積層しておけば、表面から多層膜の一部を除去しても反射率の変化は生じない。
【００１３】
一般的に多層膜は内部応力を有しており、ＥＵＶリソグラフィに用いられるＭｏ／Ｓｉ、Ｍｏ／Ｂｅ多層膜も例外ではない。例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜では−４５０ＭＰａ程度の圧縮応力が報告されており、Ｍｏ／Ｂｅでは＋４００ＭＰａ程度の引っ張り応力が報告されている（P.B. Mirkarini et.al. Proc. SPIE 3331 pp. 133-148 (1998)参照）。ＥＵＶリソグラフィにおいては、この多層膜の内部応力は多層膜が成膜される基板表面の形状に無視できない影響を与える。すでに述べたように、ＥＵＶリソグラフィに用いられる投影光学系用反射鏡に求められる形状精度は０．２３〜０．１９ｎｍＲＭＳ以下であるが、たとえ投影光学系用基板をこの精度で加工できたとしても、この基板に通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜やＭｏ／Ｂｅ多層膜を成膜すると多層膜の内部応力によって基板形状は変化する。その変化量は基板の形状によって違うが、前記求められる形状精度を大きく上回る変形が生ずる。例えば、φ２００ｍｍ、厚さ４０ｍｍの石英基板の片面に、−４００ＭＰａの圧縮応力を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜（周期長７．０ｎｍ、Γ＝０．３５、５０層対）を成膜したとすると、それによる基板の変形量は１０ｎｍを越える。ここで、Γは単位層構造の分割比であり、周期長に占める吸収率の大きい物質の厚さの割合を示している。ここでは、周期長７．０ｎｍに対してＭｏ層の厚さが占める割合である。実際に生ずる変形のうち基板の曲率半径の変化に寄与する成分の影響に対しては、鏡間の距離を調整することによって、結像性能への影響を小さく保ったまま対処することができるが、鏡間距離の調整では対処できない変形の成分も１ｎｍ相当以上存在し、ＥＵＶリソグラフィにおいては重大な影響を与える。よって、多層膜の応力の絶対値は少なくとも５０ＭＰａ以下に抑えることが必要であると言われている。
【００１４】
この問題を解決するために、単位積層構造をＭｏ／ＳｉからＭｏ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｓｉとし各Ｍｏ層成膜後の表面にイオンビーム照射を照射する方法（M. Shiraishi et.al. Proc. SPIE 3997 pp. 620-627 (2000) 参照）、成膜時に基板を加熱する方法等の多層膜の低応力化の手法が提案されている。Shiraishiらが提案した前者の応力低減方法では、多層膜の応力は＋１４ＭＰａ（引っ張り応力）まで低減されたと報告されている。また、圧縮応力のＭｏ／Ｓｉ多層膜による変形を相殺させるために引っ張り応力を有するＭｏ／Ｂｅ多層膜をあらかじめ成膜しておいてＭｏ／Ｓｉ多層膜成膜後に全体として応力を相殺する方法（P.B. Mirkarini et.al. Proc. SPIE 3331 pp. 133-148 (1998)参照）、基板の裏面にも多層膜を成膜することによって変形を相殺する方法、さらには、多層膜の応力によって生ずる変形を考慮して、多層膜成膜によって変形した後に目標とした形状となるような形状基板の加工を行う方法などが提案されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上記山本らの提案した反射波面の制御方法は非常に有効であるが、この手法では多層膜を部分的に除去するため、多層膜全体の厚さは基板面内で不均一となる。すでに述べたように多層膜は一般に数百ＭＰａ程度の内部応力を有しているため、多層膜が部分的に除去されると除去加工の前後で面内における多層膜全体の全応力（応力×厚さ）が均一ではなくなり、これによって基板の形状が変化する。
【００１６】
図９を用いて従来の多層膜除去による反射波面制御方法を説明する。図９（ａ）に示すように平面基板９３の両面にＭｏ／Ｓｉ多層膜９１、９５が成膜されている。両面に多層膜が成膜されているため、多層膜の応力による基板の変形は相殺され、基板の形状は平面に保たれている。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜９１は、周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．３５の多層膜を５０層対成膜し、その上に周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．１の多層膜を１０層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによって行った。Γは単位層構造の分割比であり、周期長に占める吸収率の大きい物質の厚さの割合を示している。ここでは、周期長６．８ｎｍに対してＭｏ層の厚さが占める割合である。最上層にΓ＝０．１の多層膜が１０層対成膜されているのは、多層膜の除去加工によって行う波面制御の精度を上げるためである。この膜を1層対除去することによって光路長は０．０５ｎｍ延び、反射波面は往復で０．１ｎｍ遅れる。この原理については既に説明した。よって、図９（ｂ）に示すように、この多層膜の一部９７を除去すれば、反射面内での除去量を制御することによって高い精度で反射波面の形状精度を制御することができる。しかし、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は−４５０Ｍｐａの圧縮応力を有しているため、多層膜が部分的に除去されると多層膜の厚さが部分的に違う状態となり、基板の表裏両面の全応力（応力×厚さ）のバランスが崩れ、図９（ｃ）に示すように基板は平面でなくなる。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜を除去した場合、圧縮応力を有する膜が除去されることで除去を行った部分の基板が凹むように変形し、多層膜を除去した効果だけから予想されるよりも大きく波面は遅れてしまい、所望の精度での波面制御ができない。
【００１７】
このように多層膜の部分的除去によって生じる波面形状は、すでに説明した多層膜除去による反射光の光学的距離の変化だけではなく、多層膜の全応力の不均一性による基板変形によっても変化する。よって、部分的な多層膜除去によって目標とする反射波面の形状精度を達成するためには、多層膜除去による反射光の光学的距離の変化を考慮して除去加工量を決定するだけでは不十分であるという問題があった。
【００１８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、部分的な多層膜除去加工後に目標とする反射波面の形状精度を達成することができる多層膜反射鏡の製造方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は第一に「屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、  上記多層膜の内部応力が５０ＭＰａ以下であることを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法（請求項１）」を提供する。
【００２０】
本発明によれば、反射波面の位相補正のために部分的に加工される多層膜の内部応力が５０ＭＰａ以下であるために、多層膜の除去による多層膜の全応力（応力×膜厚）の変化を小さくすることができる。よって多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。
【００２１】
また本発明は第二に「屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、  前記基板の裏面に、前記多層膜の除去によって生じた基板の変形を相殺する変形を生ずる膜を成膜することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法（請求項２）」を提供する。
【００２２】
本発明によれば、多層膜の除去を行ったことにより生ずる基板形状の変化を相殺するように基板の裏面に薄膜あるいは多層膜が成膜されるため、基板形状は多層膜の除去加工を行う前の形状を保つことができる。よって多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。
【００２３】
また本発明は第三に「屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、  前記基板の裏面にも反射面とほぼ同様な多層膜が成膜されており、反射面において反射波面の位相の補正のために除去された多層膜量とほぼ同一な厚さの多層膜を裏面の対応した位置において除去することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法（請求項３）」を提供する。
【００２４】
本発明によれば、基板の両面で多層膜の張力は釣り合い、基板形状は多層膜の除去加工を行う前の形状を保つことができ、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。
【００２５】
また本発明は第四に「屈折率の異なる二種類の物質を、交互に一定の周期長で積層してなる多層膜を表面に成膜した基板に対し、部分的に基板表面から前記多層膜の一部を除去することによって、反射面内の反射波面の位相の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、  前記多層膜の除去によって生ずる基板の変形の影響を考慮して多層膜の除去量を決定することを特徴とする多層膜反射鏡の製造方法（請求項４）」を提供する。
【００２６】
本発明によれば、多層膜の除去加工量が基板形状に与える影響を考慮して多層膜の除去量を決定するため、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。
【００２７】
また本発明は第五に「前記多層膜は、モリブデンを含む層とシリコンを含む層からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の多層膜反射鏡の製造方法（請求項５）」を提供する。
【００２８】
本発明によれば、波長１２．５ｎｍ〜１４ｎｍの領域で高い反射率を有する反射鏡の反射波面の位相制御を精度良く行うことができる。
また本発明は第六に「前記多層膜を除去した基板の反射面表面にシリコンを含む物質を成膜することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の多層膜反射鏡の製造方法（請求項６）」を提供する。
【００２９】
本発明によれば、シリコン層以外の層の酸化を防ぐことができる。よって、酸化による反射鏡の特性変化を防止しながら、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。なお、以下に説明する図は、本発明の作用を説明するための模式図であり、多層膜の周期長と基板の厚さの比、多層膜の除去加工量等は正確ではない。
【００３１】
図１は、本発明による多層膜反射鏡の製造方法の工程例を示す図である。図１（ａ）に示すように、平面基板１３上にはＭｏ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｓｉ多層膜１１が成膜されている。この多層膜の成膜時には、Ｍｏ層の成膜後にイオンビームの照射を行っており、多層膜の応力は＋１４Ｍｐａである。この多層膜の応力は、通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜の−４５０Ｍｐａ（圧縮）に比べて１／３０程度であり、多層膜の成膜により生ずる基板形状の変化は非常に小さいので多層膜の成膜後も平面基板とみなすことができる。多層膜は、周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．３５の多層膜を５０層対成膜し、その上に周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．１の多層膜を１０層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによって行った。Γは単位層構造の分割比であり、周期長に占める吸収率の大きい物質の厚さの割合、ここでは周期長に対するＭｏ層とＲｕ層を合わせた厚さの割合である。最上層にΓ＝０．１の多層膜が１０層対成膜されているのは、図９に示した従来例と同様に、多層膜の除去加工によって行う波面制御の精度を上げるためである。波長１３ｎｍ付近におけるＭｏとＲｕの光学定数は似通っているため、多層膜の除去加工による波面制御の効果は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜と同等である。この膜を1層対除去することによって光路長は０．０５ｎｍ変化し、反射波面は往復で０．１ｎｍ遅れる。よって、図１（ｂ）に示すように、この多層膜の一部１７を除去すれば、反射面内での除去量を制御することによって高い精度で反射波面の形状精度を制御することができる。しかも、Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は応力が非常に小さいため、多層膜が部分的に除去されても全応力の不均一化によって基板形状は変化せず、基板形状は平面のまま変化しない。したがって、多層膜の除去加工によって反射波面を高い精度で制御することができる。
【００３２】
次に、図２〜図４を用いて、本発明による多層膜反射鏡の製造方法の他の例を説明する。
図２では、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜２１が成膜されている基板２３（図２（ａ））から、波面制御のために多層膜２１の一部２７を除去する（図２（ｂ））。この状態では、圧縮応力を有する膜が除去されることで除去を行った部分の基板が凹むように変形してしまうので、この変形を相殺する変形を生ずる多層膜２５を基板の裏面に成膜する（図２（ｃ））。これにより、基板形状は多層膜の除去加工を行う前の形状を保つことができる。上記例では、基板の片面に多層膜が成膜されていたが、基板の両面に多層膜が成膜されている場合にも本発明は適用できる。また、本実施例では反射面の裏面に多層膜を成膜しているが、全応力の面内分布が表面とほぼ同じであれば、裏面に単層膜を成膜してもよい。
【００３３】
図３では、基板３３の両面にはＭｏ／Ｓｉ多層膜３１、３５が成膜されている（図３（ａ））。波面制御のために多層膜３１の一部３７を除去し（図３（ｂ））、さらに、多層膜３１と同様な分布で裏面の多層膜３５の一部３９を除去する（図３（ｃ））。これにより、多層膜の全応力の分布が多層膜除去加工後も表と裏で釣り合うため基板形状は変化せず、高い精度で反射波面を制御することができる。
【００３４】
図４では、基板４３の両面にはＭｏ／Ｓｉ多層膜４１、４５が成膜されている（図４（ａ））。この例では、多層膜４１の一部４７の除去により生ずる全応力の面内分布により生ずる基板変形を考慮して多層膜４１の除去量を決定している（図４（ｂ））。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜の場合、多層膜を除去した部分が凹む方向の変形が進むため（図４（ｃ））、基板の変形がまったくない場合に比べて多層膜の除去は小さくなっている。
【００３５】
また、上記多層膜反射鏡の製造方法において、波面制御のための多層膜除去後に、基板の反射面表面にシリコンを含む物質を成膜することが好ましい。これにより、シリコン層以外の層の酸化を防ぐことができる。よって、酸化による反射鏡の特性変化を防止しながら、多層膜の除去による反射波面の制御を高い精度で行うことができる。
【００３６】
【実施例】
本発明における第一の実施例を図５を用いて説明する。低熱膨張ガラスを非球面形状に加工した基板５３にはＭｏ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｓｉ多層膜５１が成膜されている。この多層膜の成膜時にはＭｏ層の成膜後にイオンビームの照射を行っており、多層膜の応力は＋１４ＭＰａ以下である。この多層膜の応力は、通常のＭｏ／Ｓｉ多層膜の−４５０ＭＰａ（圧縮）に比べて１／３０程度であり、多層膜の成膜により生ずる基板形状の変化のうち、曲率半径の変化に相当する成分以外は非常に小さい。多層膜成膜後の基板の非球面形状の形状精度は０．５ｎｍＲＭＳである。多層膜は、周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．３５の多層膜を５０層対成膜し、その上に周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．１の多層膜を１０層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによって行った。波面の測定の結果、図中右側の面の一部で反射波面を遅らせる必要があったため、最上層のΓ＝０．１の多層膜を、除去量を制御しながら部分的に除去した。多層膜の一部５７を除去することによって、反射波面の形状精度を０．１５ｎｍＲＭＳに低減することができた。しかも、Ｍｏ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は応力が非常に小さいため、多層膜が部分的に除去されても全応力の不均一化によって基板形状の変化は生じなかった。よって、多層膜の除去加工によって反射波面を高い精度で制御することができた。なお、本実施例では、イオンビーム照射によって多層膜の除去を行った。
【００３７】
本実施例では低応力の多層膜としてＭｏ成膜後にイオンビーム照射を行ったＭｏ／Ｒｕ／Ｍｏ／Ｓｉ多層膜を用いたが、多層膜の種類はこれに限るものではなく、波長１１〜１４ｎｍで高い反射率を有し、応力の小さな多層膜であればよい。多層膜の応力は、それが圧縮応力であるか引っ張り応力であるかにかかわり無く、その大きさが５０ＭＰａ以下であることが望ましい。また、本実施例ではイオンビームを照射することによって多層膜を除去しているが、多層膜の除去方法はこれに限るものではない。
【００３８】
本発明における第二の実施例を図６を用いて説明する。低熱膨張ガラスを非球面形状に加工した基板６３の表裏両面にＭｏ／Ｓｉ多層膜６１、６５が成膜されている。基板の非球面形状の形状精度は０．５ｎｍＲＭＳであるが、両面に多層膜が成膜されているため、多層膜の応力による基板の変形は相殺され、基板の形状精度は保たれている。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は、周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．３５の多層膜を５０層対成膜し、その上に周期長６．８ｎｍ、Γ＝０．１の多層膜を１０層対成膜した。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによって行った。多層膜の成膜はイオンビームスパッタによって行った。波面の測定の結果、図中右側の面の一部で反射波面を遅らせる必要があったため、最上層のΓ＝０．１の多層膜を、除去量を制御しながら部分的に除去した。多層膜の一部６７を除去することによって、反射波面の形状精度を０．１５ｎｍＲＭＳに低減することができる。しかし、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は−４５０ＭＰａの圧縮応力を有しているため、多層膜の一部６７が部分的に除去されると多層膜６１の全応力が部分的に違う状態となり、基板形状が除去加工前と変化する。この影響を相殺するために、除去された多層膜の一部６７に対応する、基板の裏面のＭｏ／Ｓｉ多層膜の一部６９も除去した。その厚さの分布は反射面の多層膜６１の全厚さの分布に対応しており、これにより基板の反射面及びその裏面に生ずる全応力は打ち消しあい、基板６３は変形することなく、反射波面を高い精度で制御することができた。
【００３９】
本実施例では反射面の裏面に圧縮応力を有するＭｏ／Ｓｉ多層膜を成膜しているが、全応力の面内分布が表面とほぼ同じであれば裏面の多層膜はＭｏ／Ｓｉ多層膜に限るものではなく、また単層膜でもよい。また、本実施例では圧縮応力を有する膜を裏面に成膜しているが、膜厚分布を圧縮応力を有する膜の場合とは逆に制御すれば引っ張り応力を有する膜、例えばＭｏ／Ｂｅ多層膜などでも良い。また、表裏両面の多層膜の除去加工の順序はどちらが先でもよい。また、本実施例では、多層膜はイオンビームスパッタによって成膜されているが、成膜法はこれに限るものではなく、マグネトロンスパッタ、蒸着などによって成膜しても良い。
【００４０】
本発明における第三の実施例を図７を用いて説明する。低熱膨張ガラス基板７３の反射面に成膜されているＭｏ／Ｓｉ多層膜７１は第二の実施例と同様であるので、詳細は省略する。この基板の反射波面を測定したところ基板上の図中右側の一部で波面を最大で０．６ｎｍ遅らせる必要があった。このために基板の図中右側の部分で多層膜の一部７７を最大４層対除去した。これにより、除去された多層膜の一部７７をＥＵＶ光が通過する際の光路長は、除去前に比べて０．２ｎｍ長くなり、反射光は入射時と反射時にこの領域を２度通過するため、波面は０．４ｎｍ遅れる。一方、多層膜の部分的な除去により、多層膜の全応力には面内分布が生ずる。Ｍｏ／Ｓｉ多層膜は圧縮応力を有するため、多層膜が除去された部分が図中下側へ凹むように基板は変形し、その変位量は本実施例では０．１ｎｍであった。この変形によっても、多層膜を除去した領域では波面は遅れ、その遅れの量は０．２ｎｍであった。よって、本実施例において最大４層対の多層膜の除去を行い、多層膜の除去による光路長の変化と、多層膜の部分的な除去による基板形状の変化による効果を合わせて目標とした０．６ｎｍの波面の遅れを達成することができ、目的とする反射波面の精度を得ることができた。
【００４１】
以上、本発明の実施の形態に係る多層膜反射鏡の製造方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な変更を加えることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、多層膜の表面を一層ずつ除去して反射波面形状の補正を行う多層膜反射鏡の製造方法において、多層膜の内部応力に由来し、多層膜の除去により生ずる基板形状の変化の影響を小さく抑えることができる。その結果、より精度の高い波面補正が可能になり、光学系の波面収差を低減することができ、それによって結像特性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多層膜反射鏡の製造方法の工程例を示す図である。
【図２】本発明による多層膜反射鏡の製造方法の他の工程例を示す図である。
【図３】本発明による多層膜反射鏡の製造方法の他の工程例を示す図である。
【図４】本発明による多層膜反射鏡の製造方法の他の工程例を示す図である。
【図５】本発明の第一の実施例を説明する図である。
【図６】本発明の第二の実施例を説明する図である。
【図７】本発明の第三の実施例を説明する図である。
【図８】多層膜の除去により波面を制御する原理を説明する図である。
【図９】従来の多層膜除去による反射波面制御方法を説明するである。
【符号の説明】
１１、２１、３１、４１・・・多層膜
１３、２３、３３、４３・・・基板
１７、２７、３７、４７・・・除去された多層膜の一部
２５、３５、４５・・・多層膜
３９・・・除去された多層膜の一部
５１、６１、７１・・・多層膜
５３、６３、７３・・・基板
５７、６７、７７・・・除去された多層膜の一部
６５・・・多層膜
６９・・・除去された多層膜の一部
９１・・・多層膜
９３・・・基板
９５・・・多層膜
９７・・・除去された多層膜の一部
Ａ・・・多層膜を構成する物質
Ｂ・・・多層膜を構成する物質
ｄ・・・周期長
【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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