多层膜反射镜、多层膜反射镜的制造方法及曝光系统

摘要

一种旨在降低反射率对入射角的依从性的多层膜反射镜。基底(1)由被抛光至表面(图中的顶表面)粗糙度为0.2nm RMS的低热膨胀玻璃制成。在基底(1)的表面上形成具有大的峰值反射率半宽度的Ru/Si多层膜(3)，在该Ru/Si多层膜(3)上形成具有高峰值反射率的Mo/Si多层膜(5)。因此，可以获得比只有Ru/Si时更高的反射率，和比只有Mo/Si多层膜(5)时具有更宽的半宽度的反射率峰。由于Ru提供比Mo更多的EUV射线吸收性，与在Mo/Si多层膜(5)上形成Ru/Si多层膜(3)的结构相比，能获得更高的反射率。因为具有宽的光谱反射率半宽度的多层膜具有小的反射率对入射角依从性，本发明在投影光学系统中可以保持高的成像性能。

说明书

技术领域

本发明涉及在EUV光刻技术中使用的多层膜反射镜等，更具体地，涉及降低反射镜表面上的反射率对入射角的依从关系的技术。

背景技术

目前，作为制造半导体集成电路的方法，能够获得高处理速度的缩小的投影曝光得到了广泛的应用。在该缩小的投影技术中，随着半导体集成电路装置变得更为精细，人们开发了使用具有约11～14nm波长的软X射线代替紫外线的投影光刻技术(参见非专利文献1)。近来，该技术也被称作EUV(远紫外线、软X射线)光刻技术。人们期望该EUV光刻技术为具有45nm或以下的分辨率的技术，这用传统的光刻技术是不可能实现的(波长约为190nm或以上)。

与此同时，目前的使用可见光或紫外线的主流缩小投影的光学系统中，可以使用为透射型光学元件的透镜。要求高分辨率的缩小投影的光学系统由若干透镜构成。与此相比，在EUV射线(软X射线)的波长范围内，没有透明材料，且材料的折射率非常接近于1，因此，不能使用利用折射的传统光学元件。取而代之，人们使用利用全反射的掠射镜、通过调整界面处弱反射光的相位来重叠若干反射光线从而能够获得总体上高反射率的多层膜反射镜等。

在使用透镜的投影光学系统中，可以实现光线沿着光轴在一个方向上前进的光学系统，然而，在配置了反射镜的投影光学系统中，光束被多次返回。因此，有必要阻止返回的光束与反射镜基底发生空间干涉，并要限制光学系统中的数值孔径(NA)。

目前，由四至六个反射镜构成的投影光学系统是受到推荐的。为了获得足够的分辨率，投影光学系统的数值孔径最好大些，因此，能够获得大数值孔径的由六个反射镜构成的光学系统被认为是可取的。作为六反射镜光学系统的例子，Takahashi等人推荐了一种结构(参见专利文献1和后面的图21)。

为了使缩小投影的光学系统在缩小的投影曝光中表现出足够的性能，照明光学系统的结构也是很重要的。为了使投影光学系统表现出足够的分辨率，有必要使光瞳中的光照射强度均匀，并且以均匀的强度照射掩膜上形成了待传送的电路构图的曝光区域。此外，为了保证通过量，照射尽可能强的光线也很重要。作为这样的照明光学系统的示例，其在例如专利文献2中已被公开。

在构成EUV光学系统的多层膜反射镜中，适于获得高反射率的材料随着入射光的波长范围的不同而不同。例如，在接近13.5nm的波长范围中，如果使用钼(Mo)层和硅(Si)层依次层叠的钼Mo/Si多层膜，对于垂直入射就能获得67.5％的反射率。另外，在接近11.3nm的波长范围中，如果使用钼(Mo)层和铍(Be)层依次层叠的Mo/Be多层膜，对于垂直入射就能获得70.2％的反射率(参见非专利文献2)。据非专利文献2中的报道，在Mo/Si多层膜的情况下，多层膜的反射率峰值的半宽度(FWHM)为约0.56nm，其周期长度已被调整，以便对于垂直入射在13.5nm的波长处具有峰值。

与此同时，众所周知多层膜反射镜的反射率随着光入射角和波长的不同会有显著的改变。图19示例了传统多层膜反射镜的反射率与入射角之间的关系。该图中，横轴表示被投射到多层膜反射镜的光的入射角(度(°))，而纵轴表示波长(λ)为13.5nm的EUV射线的反射率(％)。如图所示，在传统的多层膜反射镜中，当入射角为约0°至5°时将获得70％或更高的高反射率，然而，当为10°以上时，反射率则显著下降。

图20示例了传统多层膜反射镜的光谱反射性能。该图中，横轴表示入射光的波长(λ)，纵轴表示反射率(％)。注意，其入射角假定为0°(垂直投射到反射表面)。如图可见，传统的多层膜反射镜中，波长13.5nm附近(图的中央部位)获得了70％或以上的高反射率，然而，在其它的波长范围内，反射率显著下降。

对于这样的问题，Kuhlmann等人已经提出了一种通过使反射性多层膜的周期性结构(每层的膜厚)不均匀从而在较宽的波长范围内具有大致均匀的反射率的反射性多层膜(参见非专利文献3)。非专利文献3公开了一种对于反射率角度分布或光谱反射率来说具有宽范围的多层膜结构，其是通过使用商购多层膜优化程序来调整50层的多层膜的每层的膜厚而获得的。

例如，在多层膜的周期性长度恒定的情况下，如果优化该周期性长度以使垂直入射时反射率最大，能够保持高反射率的范围是当入射角为0°至5°时，当入射角为10°或以上时，反射率显著下降。与此相比，非专利文献3公开一种具有不均匀膜厚结构的多层膜，在入射角在0°至20°的范围内，其反射率几乎恒定在约45％。尽管正常的Mo/Si多层膜的光谱反射率峰值的半宽度(FWHM)为约0.56nm，非专利文献3也公开了一种结构，对于垂直入射，波长范围在13nm至15nm时其反射率几乎稳定在30％。

上述的宽波长范围中反射率的一致以及宽入射角范围内的一致不是能够单独控制的性能，在能够在宽的波长范围内获得均匀的反射率的多层膜中，具有这样的趋势，即，即使在宽的入射角范围内反射率的改变也变小了。在这样的宽波长范围内能够获得均匀的反射率的多层膜可以利用宽波长区域中的EUV射线，尽管其反射峰值比一般的多层膜的要低，因此，当入射光的波长范围宽时可以期待获得取决于其应用的大量光照。

另外，Singh等人已经报道了通过使Mo/Si多层膜的Γ值(多层膜的周期性长度与Mo层厚度的比例)在深度方向上不均匀，从而增加反射率(参见非专利文献4)。当Γ值为0.35至0.4时Mo/Si多层膜的EUV反射率达到最大，然而，非专利文献4公开了当将多层膜的基底侧(深层侧)部分处的Mo/Si的Γ值接近于0.5时，可以使反射率获得比当对于整个多层膜来说将其设定在恒定值0.4时能获得更大的增加。

与此同时，作为对接近13nm波长的EUV射线能够获得高反射率的反射性多层膜结构，除了Mo/Si之外，还有Ru/Si(Ru表示钌)。如果假定n为折射率，k为消光系数(复折射率的虚部)，13.5nm波长的硅的光学常数(n，k)为

n(Si)＝0.9993，和

k(Si)＝0.0018。

而钼和钌的光学常数(n，k)分别为

n(Mo)＝0.9211，

k(Mo)＝0.0064，

n(Ru)＝0.8872，和

k(Ru)＝0.0175。

与用于EUV射线的多层膜一样，当多层膜自身吸收光线时，为了获得高的反射率，优选构成多层膜的物质的折射率的差量大且吸收小。从上述光学常数可见，从折射率的角度上看，Ru/Si多层膜合适，而从吸收的角度看，Mo/Si多层膜更适于获得高反射率。在该两种多层膜的情况下，吸收的影响是主导的，且Mo/Si多层膜具有更高的峰值反射率。

多层膜的反射率峰的半宽度是由折射率差量造成的。已知在红外线、可见光和紫外线领域众知的介电多层膜(一种具有不同折射率的两种物质依次层叠的多层膜)的反射率峰的带全宽由下式表示(例如，参见非专利文献5)。

[数学公式1]

$>>2>\Delta g>=>>4>\pi >{}^{}>>(>>>>n>H>>->>n>L>>>>>n>H>>+>>n>L>>>>)>>·>·>·>>(>1>)>>>s>$

这里，n_H是高折射率物质的折射率，而n_L是低折射率物质的折射率。

从上式可见，构成多层膜的两种物质之间的折射率差越大，谱带(band)增加越多，因此，从Ru/Si多层膜比从Mo/Si多层膜可获得更宽的半宽度。在膜层不吸收的情况下，介电多层膜反射率的峰值逐渐达到100％，然而，在EUV区域由于吸收它达不到100％。

由于吸收量取决于波长，如果标绘出反射率相对于波长的改变，峰值波长前后的反射率是不对称的。EUV区域中的多层膜反射率峰值随着形成的膜层的对数增加而增加，然而，在某个层对数处饱和。达到饱和时的层对数对于Mo/Si多层膜来说为约50对膜层，而对于Ru/Si来说为约30对膜层。反射率达到饱和的原因是，当EUV射线通过膜层时每个边界表面的反射和吸收使得几乎没有光线到达更深的部位，并且不再对整个膜层的反射有贡献。Ru/Si多层膜的吸收量大于Mo/Si多层膜，并且其在单个界面的反射率也较高，因此，达到饱和的膜层对数较小。

专利文献1：日本未审查专利申请出版公开号2003-15040

专利文献2：日本未审查专利申请出版公开号11-312638

非专利文献1：Daniel A.Tichenor和其他21个人，“集成EUVL实验工具的发展近况(Recent results in the development of an integratedEUVL laboratory tool)”，SPIE论文集(Proceedings of SPIE)，美国(USA)，[SPIE，光学工程国际学会(The International Society forOptical Engineering)]，1995年5月，第2437卷，第293页

非专利文献2：Claude Montcalm和其他5个人，“用于远紫外光刻技术的多层膜反射涂层(Multilayer reflective coatings forextreme-ultraviolet lithography)”，SPIE论文集，美国，(SPIE，光学工程国际学会)，1989年6月，第3331卷，第42页

非专利文献3：Thomas Kuhlmann和其他3个人，“具有特定的光谱反射率的EUV多层膜反射镜(EUV multilayer mirrors with tailoredspectral reflectivity)”，SPIE论文集，美国，(SPIE，光学工程国际学会)，2003年，第4782卷，第196页

非专利文献4：Mandeep Singh和另一个人，“远紫外反射镜的改进的理论反射率(Improved Theoretical Reflectivities of ExtremeUltraviolet Mirrors)”，SPIE论文集，美国，2000年7月，第3997卷，第412页

非专利文献5：H.A.Macleod撰写，Shigetaro Ogura和其他3人翻译，“光学薄膜(Optical Thin Film)”，Nikkan Kogyo Shimbun有限责任公司，1989年11月

发明内容

实际用于EUV光刻技术中的投影光学系统由多层膜反射镜构成，其中Mo/Si多层膜在基底上形成。

图21示例了由6个反射镜构成的投影光学系统。该投影光学系统由CM1至CM6这6个反射镜构成，且由掩膜M反射的光线被投影到晶片W上。该光学系统中的上游侧(靠近掩膜M的一侧)的4个镜CM1至CM4构成第一反射图像成形光学系统G1，用以在掩膜M上形成掩膜构图的中间图像，而下游侧的两个反射镜CM5和CM6(靠近晶片W的一侧)构成第二反射图像成形光学系统G2，用以将掩膜构图的中间图像缩小地投影在晶片W上。

被掩膜M反射的光线被第一凹面镜CM1的反射表面R1反射，并被第二凸面镜CM2的反射表面R2反射。被反射表面R2反射的光线经由穿孔隔膜AS，随后依次被第三凸面镜CM3的反射表面R3和第四凹面镜CM4的反射表面R4反射，形成掩膜构图的中间图像。接着，来自经由第一反射图像成形光学系统G1形成的掩膜构图的中间图像的光线被第五凸面镜CM5的反射表面R5和第六凹面镜CM6的反射表面R6反射，于是在晶片W上形成掩膜构图的缩小的图像。

在反射镜表面形成的Mo/Si多层膜的基底平面中的周期性长度分布直接影响该平面内的反射率分布，且该反射率的平面内分布作为形成的图像表面上平面内照明度变化或光瞳平面中的光量变化来影响图像成形性能，因此，有必要将它们都考虑在内，来建立一种最优的平面内分布。然而，由于很难在基底上形成具有自由膜厚分布的膜层，因此，当设置光学系统时，一般优化围绕光学系统的光轴的轴对称膜厚分布。

即使如上所述优化周期性长度分布，仍然存在下述问题。在图21所示的投影光学系统中，到达图像成形表面上的某点的光线不是仅来自于到达该图像成形表面的一个方向，而是来自于在某种程度上可会聚成一点的立体角度空间。换言之，对图像成形表面上一点处的图像成形做出贡献的一束射线在每个具有有限面积的反射镜基底上的区域、以及在相应于图像成形表面上不太分开的两点的反射镜基底上部分彼此重叠的两个区域中被反射。换言之，反射镜基底上单个点处的反射对图像成形表面上的具有某个范围的区域中的图像成形将做出贡献，且同样点处反射的光线将到达图像成形表面上的不同点。此时，到达图像成形表面上不同点的光线以不同的角度被入射到反射镜上相同的点上，因此，在反射表面上某点处的入射角具有某个范围。

在多层膜反射镜中，对于固定波长的最优周期长度取决于入射角，因此，严格地说，不存在对于所有的入射角来说均为最优的周期长度。如果入射角的范围不是这样大，其影响不大。然而，即使对于构成光学系统的反射镜基底来说优化通常的Mo/Si多层膜的周期性长度面内分布(该周期性长度是恒定的)，例如如图21所示，以使传送的光线的光波表面偏差变得较小，光瞳平面中光线强度也会发生大的变化。这里，在上述膜层成形方法的约束下，在配置光学系统时，在围绕光轴的轴对称分布的范围内优化多层膜周期长度的分布。

光瞳平面中的光强度变化在光学上等同于有效NA不规则地变得更小，因此，图像成形性能显著下降。这是发生在正常的Mo/Si多层膜中的一个问题，因为反射率对入射角的依从性大。因此，人们要求一种减小降低图像成形性能的反射率对入射角的依从性的方法，该方法可获得高的图像成形性能。

另外，为了在投影光学系统中获得高的图像成形性能，有必要使得掩膜上的照射光线强度分布和照明光学系统中光瞳平面中的光线强度分布均匀。这是因为照明光学系统中光瞳平面中的光线强度分布直接反映在投影光学系统中图像成形表面上的强度分布和光瞳平面的强度分布上。

此外，在近来提出的照明光学系统中的多层膜反射镜中，入射角的面内分布大。因此，难于对反射表面上所有的点来严格选配最优周期长度。这是因为面内周期性长度分布中的变化量需要增加，且由于当周期性长度分布在膜层形成时被控制时、或者当照明光学系统进行校准时产生细微的偏移，对应于假定的入射角的膜厚与对应于实际的入射角的膜厚不同，导致反射率显著减小。在这种情况下，存在能被用于照明的光线量减少、且产量下降的问题。因此需要降低反射镜面上的反射率对入射角的依从性的技术。

本发明的一个目的是提供一种降低多层膜反射镜等上的反射率对入射角的依从性的技术。

根据本发明的第一个实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，其中对于EUV射线的高折射率膜层和低折射率膜层依次层叠，其具有以下特征。首先，在光线入射平面侧上的多层膜(表面膜层组)中，低折射率膜层由包括钼(Mo)的物质构成，而高折射率膜层由包括硅(Si)的物质构成。第二，在表面膜层组的光线入射平面对侧上的多层膜(深层膜层组)中，低折射率膜层由包括钌(Ru)的物质构成，而高折射率膜层由包括硅的物质构成。

这里，高折射率膜层或低折射率膜层可以是单个膜层或者是多个膜层重叠的复合膜层。另外，在高折射率膜层和低折射率膜层之间还可能插入另一个的膜层。

根据本发明，包括钼的基底也包括如铑(Rh)、碳(C)、硅(Si)等。换言之，包括钼的基底可能是含有杂质Rh、C和Si的钼，或者可能是这些物质和钼的化合物(这一点同样适用于包括钌的物质和包括硅的物质)。另外，包括钌的物质也包括如铑(Rh)、碳(C)、硅(Si)等。此外，包括硅的物质也包括如碳(C)、四硼化碳(B₄C)、硼(B)等。

根据上述的第一实施例，具有高的反射率峰值的Mo/Si多层膜在具有大的反射率峰值半宽度的Ru/Si多层膜上形成，因此有可能获得比仅仅Ru/Si的情况下要更高的反射率，以及比仅仅Mo/Si多层膜的情况下具有更宽的半宽度的反射率峰值。另外，Ru比Mo吸收更多的EUV射线，因此将获得比Ru/Si多层膜在Mo/Si多层膜上形成的结构中更高的反射率。具有关于光谱反射率的宽的半宽度的多层膜具有较小的反射率对入射角的依从性，这使得根据本发明的投影光学系统能够保持高的图像成形性能。

根据第一实施例，优选表面膜层组中的高折射率膜层和低折射率膜层的层对数为2至10。Mo/Si多层膜的层叠数为10或以下，因此，由于来自在基底侧上形成的Ru/Si的影响，反射率峰的半宽度保持较宽。另外，最表层为具有比Ru/Si多层膜更高的反射率的Mo/Si多层膜，因此，峰值反射率增加。这使得可以获得具有单是Mo/Si多层膜或者单是Ru/Si多层膜不可能得到的高反射率和宽的半宽度的多层膜。

图22(A)为表示Mo/Si多层膜和Ru/Si多层膜的理论反射率的入射波长性能的曲线图。该图中，横轴表示入射光线的波长，纵轴表示理论反射率(反射率的计算值)。图中的实线表示100对膜层的Mo/Si多层膜的理论反射率，虚线表示100对膜层的Ru/Si多层膜的理论反射率。从图22(A)可见，具有100对膜层的足够大的形成膜层对数的Mo/Si多层膜的半宽度为0.6nm，而Ru/Si多层膜的半宽度为0.8nm。

图22(B)的曲线图表示了半宽度和反射率峰值关于通过在Ru/Si多层膜上形成Mo/Si多层膜而形成的多层膜中的Mo/Si多层膜的成形膜对数的变化。图中，横轴表示在100对膜层的Ru/Si多层膜上形成的Mo/Si多层膜的层对数。关于Mo/Si多层膜的层对数的半宽度用白三角(△)表示，反射率峰值用黑圆点(●)表示。

从图22(B)可见，随着Mo/Si多层膜的层对数增加，反射率峰值增加，然而，当该层对数变为15以上时，峰值几乎饱和。另一方面，随着Mo/Si多层膜的层对数减小，半宽度减小。于是，当Mo/Si多层膜的层对数变为15时，半宽度减小到0.7nm以下，并接近Mo/Si多层膜的值(参见图22(A))。

如上所述，为了获得反射率增加的效果并且使得半宽度减小的影响最小，优选Mo/Si多层膜的成形膜层对数为两对以上，更优选为5至10对。第一实施例中的多层膜反射镜由下面的方法制造。换言之，该方法仅仅有必要具有通过在基底上交替沉积包括钌的物质和包括硅的物质来形成深层膜层组的工序，以及在深层膜层组上交替沉积包括钼的物质和包括硅的物质来形成表面膜层组的工序。

根据本发明的第二实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中对于EUV射线的高折射率膜层和低折射率膜层交替层叠。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，它具有在光线入射平面侧的多层膜组(表面膜层组)、在表面膜层组中相对入射平面侧上的附加层，以及在附加层的相对入射平面侧的多层膜组(深层膜层组)。第二，由于存在附加层，反射光的相位改变，因此反射镜中反射率峰值整体减小，同时，与不存在附加层的情形相比，围绕峰值波长的反射率增加。

根据本发明的第三实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中对于EUV射线的高折射率膜层和低折射率膜层交替层叠。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，它具有在光线入射平面侧的多层膜组(表面膜层组)、在表面膜层组中相对入射平面侧上的附加层，以及在附加层的相对入射平面侧的多层膜组(深层膜层组)。第二，在表面膜层组中，低折射率膜层由包括钌(Ru)的物质构成，而高折射率膜层由包括硅(Si)的物质构成。第三，在深层膜层组中，低折射率膜层由包括钌(Ru)的物质构成，而高折射率膜层由包括硅(Si)的物质构成。第四，附加层的厚度约为多层膜的周期长度的一半，或者约为周期长度的一半加上周期长度的整数倍。注意，表面膜层组中低折射率膜层可能由包括钼(Mo)的物质而不是上述的包括钌(Ru)的物质构成。另外，深层膜中的低折射率膜层也可由包括钼(Mo)而不是钌的物质哦构成。

在上述第二和第三实施例中的多层膜反射镜中，优选表面膜层组的单位周期结构(层对)数为10至30，而深层膜层组的对数为表面膜层组对数的5～50％。

在第二和第三实施例中的多层膜反射镜中，附加层在从多层膜的顶表面起第十至第三十周期的位置，然而，EUV射线将到达深于附加层的位置。因此，来自附加层的相对入射平面侧(基底侧)上的多层膜组(深层膜层组)的反射光线对整个多层膜的反射率做出贡献。

附加层的厚度使得来自附加层之上及之下的周期性多层膜(入射平面侧和相对入射平面侧)的反射光线的相位在反射峰附近改变，因此反射光线的振幅衰减。因此，由于附加层的存在，在反射率峰的前端部反射率下降。在多层膜对数小于反射率饱和时的膜层对数的多层膜中的反射率峰顶峰处的形状是尖的，然而，随着峰部的反射率下降，峰顶部接近平坦(峰部将可承受较宽的性能)。

另一方面，在除了峰值之外的峰谷部位处情况明显不同。在一般的周期性结构中，当波长偏离最佳波长(获得反射率峰值的波长)时，来自表面附近的界面的反射光线的相位改变小，因此，振幅通过相互重叠而增加，然而，也可能来自离开表面的界面的反射光线的相位变为相反的相位从而减小振幅。在与Mo/Si或Ru/Si多层膜的反射率峰谷相对应的波长处，来自10～30对膜层之后的界面的反射光线的作用将减小反射光线强度。然而，如果添加附加层，来自更深部位处边界的反射光线的相位移动半个波长，因此，反射光线的振幅增加。

如上所述，通过在表面膜层组和深层膜层组之间提供附加层，反射率峰的前端部变平，并且在反射率(峰)的尾部，反射率增加，因此，反射率峰的半宽度增加。在Ru/Si多层膜或Mo/Si多层膜的情况下，在波长为12～15nm的范围内，理论上将获得超过60％的反射率。通过使这些多层膜采用根据本发明的多层膜结构，可能获得反射率的半宽度比没有附加层的Ru/Si和Mo/Si的更宽的多层膜。

图23表示了当附加层(该例中的硅层)的厚度相对于Mo/Si多层膜的周期性长度改变时的反射率峰的形状。图中，横轴表示入射光线的波长，纵轴表示反射率。图中，实线(i)表示当附加层的厚度被设定成约为多层膜的半周期性长度(＝约3.5nm)时的反射率的波长性能，虚线(ii)和点划线(iii)分别表示附加层的厚度(附加层的厚度＝约2.8nm)被设定成比大约多层膜的半周期性长度(＝约3.5nm)更薄时的情形，和该厚度(附加层的厚度＝约4.2nm)被设定成较之更厚的情形。

从图23可见，在虚线(ii)和点划线(iii)的情况下，顶部不很平坦，但是在实线(i)的情况下，反射率峰的顶部相当平坦。很明显，将附加层的厚度设定到约为多层膜的半周期性长度将有效降低峰值附近的反射率变化。

多层膜的半周期性长度是指多层膜中周期性结构部分中一个周期的光学厚度(膜厚×折射率)的一半。优选附加层的厚度为该半光学厚度，然而，没有必要严格地为上述的半光学厚度，仅仅有必要基本上为该厚度。因此，优选附加层厚度和半光学厚度之差在采用的EUV射线的波长的5/100之内，更优选在采用的波长的3/100之内。

多层膜结构中一个周期的光学厚度约为入射光线的半波长，因此，换言之，有必要将附加层的光学厚度设定为采用的波长的约1/4。注意，随着传送的EUV射线与界面法线之间的角度(折射角)增加，单位周期性结构中的光程长度变得比膜厚长(如果假定折射角为θ，光程长度＝膜厚/cosθ)。因此，有必要在使用时根据EUV射线的入射角来调整附加层的厚度。当采用的波长为如13.5nm时，优选附加层的厚度在多层膜的半周期长度±0.68nm的范围内，而在入射角范围为5°至10°时，优选为在3.4±0.68nm的范围内。

此外，根据本发明的多层膜结构是用于红外线、可见光和紫外线的，也可认为其与校准器(Etalon)类似，其中在反射膜之间添加了1/4使用波长厚度的空间。然而，根据本发明的多层膜与校准器在结构、使用目的和下述的特性等方面很不相同。校准器是一种Fabry-Perot类型的共振器，主要用作窄波段过滤器。

图24是一种校准器的结构示意图。校准器300是一种利用多重干涉的装置，其结构中，两个高反射率反射镜301被配置以使得其中间夹着具有一定厚度的隔板302。射入校准器300的大部分光线303(见左侧的箭头)被反射到图的左侧，变成反射光线305。另一方面，两个反射镜301和隔板302起着共振器的作用，只让入射光线303中具有满足共振条件的波长的光线通过，作为透射光线304。

由此产生尖锐的透射峰。由于如上所述校准器300只让具有满足共振条件的波长的光线通过，反射率只在该波长附近处下降，而在其它波长处维持高的反射率。因此，校准器300的光谱反射率性能具有尖锐的谷。注意，校准器300被用作窄波段过滤器，两个反射表面的反射率应该高且几乎相等。

与此相比，在本发明的多层膜的情况下，附加层之上和附加层之下的多层膜的反射率必不相等，且基底侧上的多层膜的反射率有必要低。如果基底侧上的多层膜的反射率与表面侧上的多层膜的相等，由于干涉导致的反射率下降在窄的波长区域中发生，并在接近峰顶处呈现尖锐的谷，因此，不再是宽波段多层膜。

如非专利文献3中公开的那样，具有不同周期长度的膜层层叠结构的多层膜可能在宽的波段中获得相当高的反射率。然而，在该情况下，很难评估该结构。一般地，作为评估多层膜结构的方法，采用的是X射线的小角度散射并从测得的峰值角来评估其周期。

图25是表示当X射线衍射强度角度分布变化时预期的衍射峰形状的曲线图。图25(A)表示周期性构造的多层膜的衍射峰形状，图25(B)表示不均匀周期结构多层膜的衍射峰形状，图25(C)表示包括附加层(在该例中为硅层)的多层膜的衍射峰形状。图中，横轴表示入射光线的入射角，纵轴表示反射率。

如图25(A)所示，在具有周期性结构的多层膜的情况下，对应于入射角的峰尖锐。另一方面，在被报道为宽波段多层膜(参见非专利文献3)的不均匀周期性多层膜的周期性长度不均匀的情况下，如图25(B)所示，呈现出许多不规则形状的峰，且多层膜的周期性长度的评估困难。

与此相比，根据本发明，只向多层膜的周期性结构中添加了附加层，如图25(C)所示产生了尖锐的衍射光峰，这使得多层膜周期长度的评估容易。注意，不可能直接测量附加层的厚度，然而，根据本发明可能控制附加层的厚度。具体地，有可能通过基于膜层形成工作中每单位时间从用于附加层的物质形成的膜厚(膜层形成速率)来调整膜层形成时间从而控制附加层的厚度，从多层膜的周期性结构部分的周期长度评估和膜层形成所需时间可得出膜层形成速率。

同样，本发明中，深层膜层组的层对数是表面膜层组的层对数的一半或以下。如上所述，当多层膜更接近基底侧而不是附加层时，与只存在表面膜层组时相比，反射率峰附近的反射率下降。这里，由于深层膜层组的层对数是表面膜层组的层对数的一半或以下，反射率下降量小，反射率峰的形状为前端部平坦或变得稍微凹陷。反射率峰值附近部分不可能变成尖且深的谷。

图26是表示当深层膜层组的层对数变化时Mo/Si多层膜的反射率峰形状改变的曲线图。图中，横轴表示入射光线的波长，纵轴表示反射率。在图26的示例中，附加层为硅。图中的实线(i)、点划线(ii)和虚线(iii)分别表示当表面膜层组均为20对膜层、而深层膜层组分别为4对膜层、2对膜层和12对膜层时的反射率。

从图26可见，在表面膜层组为20对膜层、深层膜层组为2对膜层的(ii)的情况下，反射率峰不够平坦而有尖头，然而，在深层膜层组的层对数增至4对膜层的(i)的情况下，反射率峰平坦。另外，在深层膜层组的层对数增至12对膜层的(iii)的情况下，在反射率峰的顶部形成深谷而不能得到平坦的形状。因此，优选深层膜层组的层对数为表面膜层组的层对数的至少一半或以下。如上所述，根据本发明，能够获得半宽度宽且峰值处平坦的反射率峰。

同样，在上述第二和第三种形式的多层膜反射镜中，可用硅(Si)、硼(B)或包含它们的物质来制造附加层。在波长为13.5nm时硅(Si)和硼(B)的消光系数k相当小，为

k(Si)＝0.0018，和

k(B)＝0.0041。

附加层的作用是将深层膜层组和表面膜层组中反射光线的相位改变1/2波长，因此，优选通过使用这些物质或含有这些物质的物质(如B₄C)能使吸收尽可能地小，并获得较高的反射率。

根据本发明的第四实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中对于EUV射线的高折射率膜层和低折射率膜层交替层叠。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，它具有在光线入射平面侧的多层膜组(表面膜层组)、在表面膜层组中相对入射平面侧上的附加层，以及在附加层的相对入射平面侧的多层膜组(深层膜层组)。第二，在表面膜层组的入射平面侧上的多层膜组(第一表面膜层组)中，低折射率膜层由包括钼(Mo)的物质构成，而高折射率膜层由包括硅(Si)的物质构成。第三，在表面膜层组的附加层侧上的多层膜组(第二表面膜层组)中，低折射率膜层由包括钌(Ru)的物质构成，而高折射率膜层由包括硅(Si)的物质构成。第四，在深层膜层组中，低折射率膜层由包括钌(Ru)的物质构成，而高折射率膜层由包括硅(Si)的物质构成。

根据上述第四实施例，由钼和硅构成的多层膜在具有这样的结构的多层膜上形成，该结构中，在由钌和硅构成的实质上周期性多层膜中添加了附加层。即使是周期性结构的Ru/Si多层膜也能具有比Mo/Si多层膜的更宽的半宽度，并且即使是添加了附加层的多层膜也能具有比Mo/Si多层膜的更宽的半宽度。通过在其上形成Mo/Si膜层，能增加反射率峰值，并获得更宽的半宽度。

根据本发明的第五实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中，在布拉格反射条件保持以下情况的条件下高折射率膜层和低折射率膜层在基底上交替层叠：对于EUV射线的来自高折射率膜层和低折射率膜层的多个界面的反射光线被变得同相。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，它包括厚度为EUV射线的中心波长的一半或以上的插入层。第二，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长范围或入射角范围被增宽。

根据上述的第五实施例，一对高折射率膜层和低折射率膜层(膜层对)的一部分由两种物质构成，另一部分可能由三种或以上的物质构成。

另外，在第五实施例中，反射性多层膜可以包括多个膜层块，该膜层块中高折射率膜层H和不同结构的低折射率膜层L1和L2对重复层叠。例如，可能包括L1/L2/L1/H膜层对反复层叠的膜层块和L1/H膜层对反复层叠的膜层块，且每个膜层块中膜层对层叠反复数可以是1-50。在该情况下，每个膜层对中包括的膜层的厚度可能都不相同。注意，假定L1和L2的膜层构成物质彼此不同(这也适用于下文)。另外，在该第五实施例中，也可以在进行层叠的同时自主改变每个膜层的厚度，并将对波长为13.1nm至13.9nm的光线的反射率设定为45％或以上。

根据本发明的第六实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中，在布拉格反射条件保持以下情况的条件下高折射率膜层和低折射率膜层在基底上交替层叠：对于EUV射线的来自高折射率膜层和低折射率膜层的多个界面的反射光线被变得同相。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，该反射性多层膜包括多个膜层块，该膜层块中高折射率膜层H和不同结构的低折射率膜层L1和L2对(层对)重复层叠。第二，在多层膜反射镜的基底侧上的膜层块由L2/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第二膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第三膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第四膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第五膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第六膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第七膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，以及从基底开始的第八膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成。第三，每个膜层块中膜层对层叠反复数为1-50。第四，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长范围或入射角范围被增宽。

这里，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长是指该波长位于曲线图中包括反射率的最大值和平坦部分(反射率几乎恒定)的范围之内，该曲线图中的横轴表示波长，纵轴表示反射率。例如，在上述图26中实线(i)的情况下，该范围是波长约为13.2-13.6nm。优选包括理想波长(如13.5nm)的波长范围为0.5nm以内，更优选为0.60nm以内，其中反射率为50％或以上，且反射率峰的形状平坦(反射率波动在±5％之内)。

这里，具有相当高的EUV射线反射率的入射角是指该角度位于曲线图中包括反射率的最大值和平坦部分(反射率几乎恒定)的范围之内，该曲线图中的横轴表示入射角，纵轴表示反射率。注意，在第六实施例中，优选对于以至少18度至25度范围的入射角入射的掠射光线的反射率为50％或以上。优选包括在0-25度的入射角范围中的理想角度(如20度)的入射角范围为5度之内，更优选为入射角范围的7度之内，其中反射率为50％或以上，并且反射率峰的形状平坦(反射率波动在±5％之内)。

根据本发明的第七实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中，在布拉格反射条件保持以下情况的条件下高折射率膜层和低折射率膜层在基底上交替层叠：对于EUV射线的来自高折射率膜层和低折射率膜层的多个界面的反射光线被变得同相。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，该反射性多层膜包括多个膜层块，该膜层块中高折射率膜层H和不同结构的低折射率膜层L1和L2对重复层叠。第二，在多层膜反射镜的基底侧上的膜层块由L2/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第二膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第三膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第四膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第五膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第六膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第七膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，以及从基底开始的第八膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成。第三，每个膜层块中膜层对层叠反复数为1-50。第四，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长范围或入射角范围被增宽。

根据本发明的第七实施例，有可能根据反射表面上每个部位处光线的入射角度、通过自主改变反射性多层膜的总膜厚来使整个反射表面上的反射率一致。另外，在第七实施例中，有可能通过在维持反射性多层膜中每层的膜厚比例的同时改变反射性多层膜的总膜厚来设定对于以至少0-20度范围的入射角入射的掠射光线的反射率为50％或以上。

根据本发明的第八实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中，在布拉格反射条件保持以下情况的条件下高折射率膜层和低折射率膜层在基底上交替层叠：对于EUV射线的来自高折射率膜层和低折射率膜层的多个界面的反射光线被变得同相。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，该反射性多层膜包括多个膜层块，该膜层块中高折射率膜层H和不同结构的低折射率膜层L1和L2对重复层叠。第二，在多层膜反射镜的基底侧上的膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第二膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第三膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第四膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第五膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第六膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第七膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第八膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第九膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第十膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第十一膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第十二膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，以及从基底开始的第十三膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成。第三，每个膜层块中膜层对层叠反复数为1-50。第四，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长范围或入射角范围被增宽。根据本发明的第八实施例，优选对于以至少0-20度范围的入射角入射的掠射光线的反射率为45％或以上。

根据本发明的第九实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中，在布拉格反射条件保持以下情况的条件下高折射率膜层和低折射率膜层在基底上交替层叠：对于EUV射线的来自高折射率膜层和低折射率膜层的多个界面的反射光线被变得同相。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，该反射性多层膜包括多个膜层块，该膜层块中高折射率膜层H和不同结构的低折射率膜层L1和L2对(层对)重复层叠。第二，在多层膜反射镜的基底侧上的膜层块由L2/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第二膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第三膜层块由L2/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第四膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第五膜层块由L2/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第六膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第七膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第八膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第九膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第十膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第十一膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第十二膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成，从基底开始的第十三膜层块由L1/L2/L1/H膜层对反复层叠形成，以及从基底开始的第十四膜层块由L1/H膜层对反复层叠形成。第三，每个膜层块中膜层对层叠反复数为1-50。第四，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长范围或入射角范围被增宽。根据该第九实施例，优选对于波长为13.1-13.9nm的光线的反射率为45％或以上。

根据本发明的第十实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中，在布拉格反射条件保持以下情况的条件下高折射率膜层和低折射率膜层在基底上交替层叠：对于EUV射线的来自高折射率膜层和低折射率膜层的多个界面的反射光线被变得同相。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，该反射性多层膜包括多个膜层块，该膜层块中高折射率膜层H和不同结构的低折射率膜层L1和L2对(层对)重复层叠。第二，在多层膜反射镜的基底侧上的膜层块由H膜层反复层叠形成，从基底开始的第二膜层块由L2/H膜层对反复层叠形成，以及从基底开始的第三膜层块由L2/L1/H膜层对反复层叠形成。第三，每个膜层块中膜层对层叠反复数为1-50。第四，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长范围或入射角范围被增宽。

根据本发明的第十一实施例，多层膜反射镜具有反射性多层膜，该反射性多层膜中，在布拉格反射条件保持以下情况的条件下高折射率膜层和低折射率膜层在基底上交替层叠：对于EUV射线的来自高折射率膜层和低折射率膜层的多个界面的反射光线被变得同相。该多层膜反射镜具有下面的特征。首先，高折射率膜层中的至少一层具有EUV射线的中心波长的一半或以上的厚度。第二，具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线波长范围或入射角范围被增宽。

本发明的曝光设备是用于通过EUV射线选择性地照射敏感基底来形成构图、并在光学系统中布置上述多层膜反射镜的曝光设备。根据本发明的曝光设备，具有宽波段的多层膜至少在投影光学系统和照明光学系统中的一部分处形成，因此，可以使得图像成形表面上的照明和光瞳内光线量一致，并保持高的图像成形性能。另外，可以防止投影光学系统中具有大的周期长度平面内分布的反射镜的校准错误造成光线量下降。

用本发明的多层膜反射镜，可以获得反射率相当高并具有宽的半宽度的反射率峰性能。由于具有宽的光谱反射率半宽度的多层膜具有小的反射率对入射角的依从性，根据本发明，因此可以在投影光学系统中保持高的图像成形性能。

由于本发明的曝光设备使用这样的多层膜反射镜，因此可以使图像成形表面上的照明和光瞳内光线量一致，并保持高的图像成形性能。

附图说明

图1是表示根据本发明第一实施例的多层膜反射镜的横截面视图；

图2是表示根据本发明第一实施例的多层膜反射镜的反射率计算值与入射光线的波长之间的关系的曲线图；

图3是表示根据本发明第一实施例的多层膜反射镜的反射率计算值与入射光线的入射角之间的关系的曲线图；

图4是表示根据本发明第二实施例的多层膜反射镜的横截面视图；

图5是表示根据本发明第二实施例的多层膜反射镜的反射率计算值的曲线图，其中(A)表示对入射光线波长的依从关系，(B)表示对入射光线的入射角的依从关系；

图6是表示根据本发明第三实施例的多层膜反射镜的横截面视图；

图7是表示根据本发明第三实施例的多层膜反射镜的反射率计算值的曲线图，其中(A)表示对入射光线波长的依从关系，(B)表示对入射光线的入射角的依从关系；

图8是表示根据本发明第四实施例的多层膜反射镜的横截面视图；

图9是表示根据本发明第四实施例的多层膜反射镜的反射率计算值的曲线图，其中(A)表示对入射光线波长的依从关系，(B)表示对入射光线的入射角的依从关系；

图10是表示根据本发明第五实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图；

图11是表示根据本发明第六实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图；

图12是表示根据本发明第六实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图；

图13是表示根据本发明第七实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图；

图14是表示根据本发明第八实施例的多层膜反射镜的光谱反射率性能的曲线图；

图15是表示根据本发明第九实施例的多层膜反射镜的光谱反射率性能的曲线图；

图16是表示根据本发明第十实施例的多层膜反射镜的光谱反射率性能的曲线图；

图17是表示根据本发明第七实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图；

图18是表示根据本发明的实施例的曝光设备的示意图；

图19是示例传统的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图；

图20是示例传统的多层膜反射镜的光谱反射率性能的曲线图；

图21表示了配置有六个反射镜的光学系统的视图；

图22(A)是表示Mo/Si多层膜和Ru/Si多层膜的理论反射率的入射波长性能的曲线图，(B)是表示半宽度和反射率峰对于在Ru/Si多层膜上形成Mo/Si多层膜从而形成的多层膜中的Mo/Si多层膜的形成膜层对数的变化的曲线图；

图23表示了当附加层(硅层)的厚度随着Mo/Si多层膜的周期长度变化时反射率峰的形状；

图24是校准器结构示意图；

图25是表示当X射线衍射强度角度分布改变时预期衍射峰形状的曲线图，其中(A)表示周期性结构多层膜的情况，(B)表示不均匀周期性结构的情况，(C)表示包括附加层的多层膜的情况；

图26是表示当深层膜层组的膜层对数变化时Mo/Si多层膜的反射率峰形状的变化的曲线图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本发明的实施例。

实施例1

图1是根据本发明第一实施例的多层膜反射镜的横截面视图。基底1由被抛光到表面粗糙度为0.2nm RMS或以下的低热膨胀玻璃制成。在基底1的表面形成20对Ru/Si多层膜3，并在Ru/Si多层膜3上形成5对Mo/Si多层膜5。Ru/Si多层膜3的周期长度(Ru/Si的单位周期性结构(膜层对)的厚度，在图中以d₁₁表示)为6.86nm，而Mo/Si多层膜5的周期长度(Mo/Si的膜层对的厚度，在图中以d₁₂表示)为6.9nm。在每个单位周期性结构中这些多层膜的Γ值为0.4。注意，Γ值是Ru层或Mo层的厚度(d_Ru或d_Mo)对多层膜的周期长度(d)的比例(Γ＝d_Ru/d或Γ＝d_Mo/d)。

这里，将说明本实施例中制造多层膜的方法。首先，抛光由低热膨胀玻璃制得的基底1的表面直到粗糙度为0.2nm RMS或以下。其次，在基底1的表面上用磁控溅射法形成20对Ru/Si多层膜3。然后，在Ru/Si多层膜3的表面上用磁控溅射法形成5对Mo/Si多层膜5。

图2和图3是表示根据本实施例的多层膜反射镜的反射率计算值的曲线图。图2(A)和图2(B)表示与入射光线的波长的关系，图3(A)和图3(B)表示与入射光线的入射角的关系。图2中的横轴表示入射光线的波长。图3中的横轴表示入射角(下文中，入射角是指入射光线与反射表面的法线所成的夹角)。两个图中，纵轴均表示多层膜的反射率，实线(i)表示多层膜(深层膜层侧：20对Ru/Si膜层，表面膜层侧：5对Mo/Si膜层)的反射率。图2(A)和图3(A)中的虚线(ii)以及图2(B)和图3(B)中的虚线(iii)为比较例。比较例(ii)表示26对Ru/Si多层膜的反射率，比较例(iii)表示27对Mo/Si多层膜的反射率。

如图2(A)所示，本实施例中的多层膜(i)的反射率峰值为69.7％，半宽度为0.86nm。与此相比，在比较例(ii)中(26对Ru/Si多层膜)，与本实施例(i)一样，半宽度宽为0.86nm，然而，反射率峰值低至67.4％，低了2％或以上。另外，如图2(B)所示，在比较例(iii)(27对Mo/Si多层膜)中，峰值约为70.0％，其基本上与本实施例(i)的相同，然而，半宽度为0.72nm，窄了0.1nm或以上。如上所述，通过在Ru/Si多层膜上形成Mo/Si多层膜，可以获得高的反射率峰值和宽的半宽度。

如图3(A)所示，本实施例中的多层膜(i)与比较例(ii)的相似在于在0°-10°的入射角范围内反射率最大并几乎恒定，然而峰值反射率比比较例(ii)中的更高。另外，如图3(B)所示，本实施例中多层膜(i)的峰值反射率比比较例(iii)中的更高，并且峰值反射率在其中恒定的入射角范围比比较例(iii)中的更宽。如上所述，在本实施例中，能够获得在宽的入射角范围内几乎恒定的反射率。

注意，本实施例中提及的周期长度只是示例，该周期长度可以根据要使用的目标波长来作调整。另外，本实施例中，多层膜是通过磁控溅射法形成的，然而，该膜层的形成方法并不限于此，膜层可用离子束溅射法或真空沉积法来形成。本实施例中，多层膜的Γ值被设为0.4，然而，该Γ值并不限于此，如果该周期性结构可控，基底上的Γ值可以增加到如约0.5。在该情况下，能够获得较高的反射率(参见上述非专利文献4)。

实施例2

图4是根据本发明的第二实施例的多层膜反射镜的横截面示意图。基底10由被抛光到表面(图中的顶表面)粗糙度为0.2nm RMS或以下的低热膨胀玻璃制成。在基底10的表面形成4对Mo/Si多层膜(深层膜层组)11。Mo/Si多层膜11的周期长度(Mo/Si膜层对的厚度)为6.9nm，且Γ值为0.5。

在Mo/Si多层膜11的表面上形成附加层12(在本实施例中为硅层)。调整附加层12的厚度以便具有约为入射光线波长的1/4的光学厚度。本实施例中，附加层12的厚度约为3.5nm。另外，在附加层12的表面上，形成周期长度为6.9nm、Γ值为0.4的20对Mo/Si多层膜(表面膜层组)13。此外，图中进一步简化表示了表面膜层组13和深层膜层组11。

图5是表示根据本实施例的多层膜反射镜的反射率计算值的曲线图。图5(A)表示与入射光线的波长的关系，图5(B)表示与入射光线的入射角的关系。图5(A)中的横轴表示入射光线的波长，图5(B)中的横轴表示入射角。两图中的纵轴均表示反射率的计算值。图中的实线(w1)表示本实施例中多层膜反射镜的反射率，虚线(C)表示比较例。比较例(C)表示40对Mo/Si多层膜的反射率。

如图5(A)所示，本实施例中的多层膜反射率峰(w1)的半宽度为0.9nm或以上。另外，本实施例中的反射率峰(w1)的形状为顶部平坦，在13.2-13.7nm的波长范围内反射率几乎恒定，约为52％。当与比较例(C)相比时，本实施例中的多层膜反射率的峰值(w1)与简单周期性结构多层膜的比较例(C)中的不一致，然而，已知在宽的波长范围内反射率一致是非常有优势的。

如图5(B)所示，本实施例中的多层膜的反射率(w1)在入射角为0°至约13°的宽范围内几乎恒定。与此相比，在比较例(C)中，反射率几乎恒定的入射角范围为0°至约7°。本实施例中，反射率恒定的入射角范围明显比比较例(C)中的宽。因此，根据本实施例，反射率对入射角的依从性显著降低，并且已知在宽入射角范围内可以获得高反射率。

下面将说明实施例2的补充情况。本实施例中，多层膜的Γ值在附加层12的顶部和底部之间变化，然而，本发明并不限于此，例如，Γ值可以相同。另外，本实施例中，硅被用作附加层12的材料，然而，附加层的材料也不限于硅。作为附加层材料，除了硅之外，还优选其吸收性在EUV区域中小的硼(B)、Mo和Ru，或者包含这些物质的四硼化碳(B₄C)、碳化硅(SiC)等。如果反射率略微下降没有带来严重的问题，其它物质也可以使用。然而，即使在使用这些物质中的任何一种的情况下，也有必要使附加层12的光学厚度约为入射光线波长的1/4(约多层膜周期长度的一半)或者为该厚度加上周期长度的整数倍。上述补充情况也适用于实施例3和4。

本实施例中，附加层12夹在其中，在基底侧上形成4对膜层，在入射侧上形成20对膜层，然而，膜层对数并不限于此。根据使用目的可以改变膜层对数，以获得足够的反射率或者均匀的反射率。

实施例3

图6是根据本发明的第三实施例的多层膜反射镜的横截面示意图。基底20由被抛光到表面(图中的顶表面)的粗糙度为0.2nm RMS或以下的低热膨胀玻璃制成。在基底20的表面上形成5对Ru/Si多层膜(深层膜层组)21。Ru/Si多层膜21的周期长度(Ru/Si膜层对的厚度)为6.9nm，且Γ值为0.5。

在Ru/Si多层膜21的表面上形成附加层22(在本实施例中为硅层)。调整附加层22的厚度以便具有约为入射光线波长的1/4的光学厚度。本实施例中，附加层22的厚度约为3.85nm。另外，在附加层22的表面上，形成周期长度为6.96nm、Γ值为0.4的20对Ru/Si多层膜(表面膜层组)23。

图7是表示根据本实施例的多层膜反射镜的反射率计算值的曲线图。图7(A)表示与入射光线的波长的关系，图7(B)表示与入射光线的入射角的关系。图7(A)中的横轴表示入射光线的波长，图7(B)中的横轴表示入射角。两图中的纵轴均表示反射率的计算值。图中的实线(w2)表示本实施例中多层膜反射镜的反射率，虚线(C)表示比较例。比较例(C)表示40对Mo/Si多层膜的反射率。

如图7(A)所示，本实施例中的多层膜反射率峰(w2)的半宽度为1.0nm或以上。另外，本实施例中的反射率峰(w2)的形状为顶部平坦，在13.2-13.7nm的波长范围内反射率几乎恒定，约为60％。当与比较例(C)相比时，本实施例中的多层膜反射率的峰值(w2)与简单周期性结构多层膜的比较例(C)中的不一致，然而，已知在宽的波长范围内反射率一致是非常有优势的。

如图7(B)所示，本实施例中的多层膜的反射率(w2)在入射角为0°至约13°的宽范围内几乎恒定。与此相比，在比较例(C)中，反射率几乎恒定的入射角范围为0°至约7°。因此，本实施例中，反射率恒定的入射角范围明显比比较例(C)中的宽。由此，根据本实施例，反射率对入射角的依从性显著降低，并且已知在宽入射角范围内可以获得高反射率。

注意：本实施例中，附加层22夹在其中，在基底侧上形成5对膜层，在入射侧上形成20对膜层，然而，膜层对数并不限于此。根据使用目的可以改变膜层对数，以获得足够的反射率或者均匀的反射率。

实施例4

图8是根据本发明的第四实施例的多层膜反射镜的横截面示意图。基底30由被抛光到表面(图中的顶表面)的粗糙度为0.2nm RMS或以下的低热膨胀玻璃制成。在基底30的表面上形成5对Ru/Si多层膜(深层膜层组)31。Ru/Si多层膜31的周期长度(Ru/Si膜层对的厚度)为6.96nm，且Γ值为0.5。

在Ru/Si多层膜31的表面上形成附加层32(在本实施例中为硅层)。调整附加层32的厚度以便具有约为入射光线波长的1/4的光学厚度。本实施例中，附加层32的厚度约为3.75nm。另外，在附加层32的表面上，形成周期长度为6.96nm、Γ值为0.4的16对Ru/Si多层膜(第二表面膜层组)33，并且在Ru/Si层33的表面上形成周期长度为6.9nm、Γ值为0.4的16对Mo/Si多层膜(第一表面膜层组)34。

图9是表示根据本实施例的多层膜反射镜的反射率计算值的曲线图。图9(A)表示与入射光线的波长的关系，图9(B)表示与入射光线的入射角的关系。图9(A)中的横轴表示入射光线的波长，图9(B)中的横轴表示入射角。两图中的纵轴均表示反射率的计算值，实线(w3)表示本实施例中多层膜反射镜的反射率，虚线(C)表示比较例。比较例(C)表示40对Mo/Si多层膜的反射率。

如图9(A)所示，本实施例中的多层膜反射率峰(w3)的半宽度为1.0nm或以上。另外，本实施例中的反射率峰(w3)的形状为顶部平坦，在13.2-13.7nm的波长范围内反射率几乎恒定，约为62％。当与比较例(C)相比时，本实施例中的多层膜反射率的峰值(w3)与简单周期性结构多层膜的比较例(C)中的不一致，然而，已知在宽的波长范围内反射率一致是非常有优势的。

如图9(B)所示，本实施例中的多层膜的反射率(w3)在入射角为0°至约10°的宽范围内几乎恒定，且直到入射角约为15°反射率也没有显著下降。与此相比，在比较例(C)中，反射率几乎恒定的入射角范围为0°至约7°，且在入射角为约10°附近处反射率急剧下降。因此，本实施例中，反射率恒定的入射角范围明显比比较例(C)中的宽。由此，本实施例中，反射率对入射角的依从性显著降低，并且已知在宽入射角范围内可以获得高反射率。

注意：本实施例中，附加层32夹在其中，在基底侧上形成5对膜层，在入射侧上形成21(＝16+5)对膜层，然而，膜层对数并不限于此。根据使用目的可以改变膜层对数，以获得足够的反射率或者均匀的反射率。

实施例5

接着，将说明根据本发明的第五实施例的多层膜反射镜。在本实施例的多层膜中，通过使用Needle法来优化每个膜层的材料结构和膜厚，以便对于波长为13.5nm并且以15°至25°的入射角入射的EUV射线(远紫外射线)能够获得均匀一致的高反射率。

本实施例中的多层膜是在精细抛光的合成二氧化硅玻璃基底上形成的，其包括多个膜层块，该膜层块中不同结构的膜层对(单位周期性结构)重复层叠。这里，膜层对(单位周期性结构)是由对EUV具有低折射率的物质制成的低折射率膜层和由对EUV具有高折射率的物质制成的高折射率膜层层叠成多层膜的一种膜层结构。本实施例中，钼(Mo)和钌(Ru)被用作低折射率膜层，硅(Si)被用作高折射率膜层。

此外，在下面的说明中，多层膜的结构由每个膜层块(单位周期性结构)中的一对膜层的结构和层叠膜层的对数(重复数)来表示，且每个膜层块由从基底开始的计数表示(第A膜层块)。

本实施例中多层膜的结构如表1所示。本实施例中多层膜的总厚度为约450nm。另外，优选多层膜的每层膜的厚度不恒定，并根据每层膜在多层膜上的位置来调整膜厚，从而获得理想的反射率。

表1

  A  单位周期性结构  重复数  1  Ru/Si  3  2  Ru/Mo/Si  4  3  Mo/Si  6  4  Mo/Ru/Mo/Si  1  5  Ru/Mo/Si  4  6  Mo/Si  20  7  Mo/Ru/Mo/Si  14  8  Mo/Si  4  9  Mo  1

在下面的表2、表3和表4中，表示了本实施例的多层膜中每层膜的厚度。这些表中，多层膜的每层膜用从基底侧起的计数表示，并表示了每层膜的优选膜厚范围(nm)和更优选的膜厚(nm)。注意，由于多层膜的膜层数大，该表以多个分开的表来表示。

表2

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  1  2  Ru  Si  6～2  6～2  4  4  3  4  Ru  Si  6～2  6～2  4  4  5  6  Ru  Si  6～2  6～2  4  4  7  8  9  Ru  Mo  Si  5～2  2～0  6～2  3  1  4  10  11  12  Ru  Mo  Si  4～1  2～0  6～2  2  1  4  13  14  15  Ru  Mo  Si  4～1  2～0  6～2  2  1  4  16  17  18  Ru  Mo  Si  3～1  3～1  6～2  2  2  4  19  20  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  21  22  Mo  Si  4～1  6～2  2  4  23  24  Mo  Si  2～0  6～2  1  4  25  26  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  27  28  Mo  Si  5～2  6～2  4  4  29  30  Mo  Si  5～2  6～2  4  4  31  32  33  34  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  35  36  37  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  2  4  38  39  40  Ru  Mo  Si  3～1  3～1  6～2  2  2  4  41  42  43  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  2  2  4  44  45  46  Ru  Mo  Si  2～0  4～1  6～2  1  2  4  47  48  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  49  50  Mo  Si  5～2  7～2  3  4  51  52  Mo  Si  4～1  7～2  3  5  53  54  Mo  Si  3～1  25～8  2  17  55  56  Mo  Si  3～1  7～2  2  5  57  58  Mo  Si  4～1  7～2  3  4  59  60  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  61  62  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  63  64  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  65  66  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  67  68  Mo  Si  5～2  6～2  3  4

表3

  单位  周期  性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  69  70  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  71  72  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  73  74  Mo  Si  5～2  7～2  3  4  75  76  Mo  Si  5～2  7～2  3  5  77  78  Mo  Si  4～1  8～3  3  5  79  80  Mo  Si  3～1  35～12  2  23  81  82  Mo  Si  4～1  7～2  3  5  83  84  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  85  86  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  87  88  89  90  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  91  92  93  94  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  95  96  97  98  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  99  100  101  102  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  103  104  105  106  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  107  108  109  110  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  111  112  113  114  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  115  116  117  118  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  119  120  121  122  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  123  124  125  126  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  2  4

表4

  单位周期性结构  优选的膜层厚度范围  (nm)  更优选的膜层厚度  (nm)  127  128  129  130  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  2～0  6～2  1  2  2  4  131  132  133  134  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  135  136  137  138  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  139  140  141  142  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  143  144  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  145  146  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  147  148  Mo  Si  5～2  7～2  3  4  149  150  Mo  Si  5～2  7～2  3  4  151  Mo  4～1  3

根据该表，从基底侧数起第54层和第80层的硅膜层比其它膜层厚(在下面的说明中，这些被称做极厚硅膜层)。该极厚硅膜层的厚度为EUV射线中心波长的一半或以上，并作为插入层通过调整从每个膜层的界面反射的EUV射线的相差来使具有相当高的EUV射线反射率的EUV射线的波长范围或入射角变宽。

图10是表示根据本实施例的多层膜反射镜反射率对入射角的依从关系的曲线图。图中，横轴表示射入多层膜反射镜的光线的入射角(度(°))，纵轴表示对波长(λ)为13.5nm的EUV射线的反射率(％)。由图可见，在本实施例的多层膜中，在宽的入射范围(入射角至少为18°至25°)内，对于EUV射线能够获得50％或以上的高反射率。特别地，在图中的A1区域(入射角范围为θ1(18.4°)至θ2(24.8°))中，反射率几乎恒定在60％附近，反射率对入射角几乎没有依从关系，因此，能获得高的分辨率。

实施例6

接着，将说明本发明的第六实施例。本实施例的多层膜中，在保持每个膜层的膜厚比例的同时优化了每个膜层的材料结构和总膜厚，以便对于波长为13.5nm并且以0°至20°的入射角入射的EUV射线能够获得高的反射率。使用实施例中的多层膜，通过控制光学元件的每部分的总膜厚，例如以对相同反射表面中每个部分的不同的光射线入射角在整个反射表面上均一致地获得高反射率。

本实施例中的多层膜是通过在精细抛光的合成二氧化硅玻璃基底上形成具有下面的表5所示结构的多层膜而形成的。注意，本实施例中多层膜的总膜厚为约420nm-430nm。另外，优选多层膜的每层膜的厚度不恒定，可根据在多层膜上的位置改变厚度来进行调整，从而获得理想的反射率。

表5

  A  单位周期性结构  重复数  1  Ru/Si  4  2  Ru/Mo/Si  6  3  Mo/Si  5  4  Ru/Mo/Si  5  5  Mo/Ru/Mo/Si  2  6  Mo/Si  9  7  Mo/Ru/Mo/Si  19  8  Mo/Si  3  9  Mo  1

在下面的表6、表7和表8中，表示了本实施例的多层膜中每层膜的厚度。注意，由于多层膜的膜层数多，该表以多个分开的表来表示。根据这些表，从基底侧数起，第28和第69个硅层为极厚硅膜层。

表6

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  1  2  Ru  Si  9～3  6～2  6  4  3  4  Ru  Si  6～2  6～2  4  4  5  6  Ru  Si  6～2  6～2  4  4  7  8  Ru  Si  6～2  6～2  4  4  9  10  11  Ru  Mo  Si  5～2  2～0  6～2  3  1  4  12  13  14  Ru  Mo  Si  4～1  2～0  6～2  3  1  4  15  16  17  Ru  Mo  Si  4～1  2～0  6～2  3  1  4  18  19  20  Ru  Mo  Si  4～1  2～0  6～2  3  1  4  21  22  23  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  24  25  26  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  27  28  Mo  Si  5～2  22～7  3  15  29  30  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  31  32  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  33  34  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  35  36  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  37  38  39  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  40  41  42  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  2  2  4  43  44  45  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  46  47  48  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  49  50  51  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  52  53  54  55  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  56  57  58  59  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  4～1  6～2  1  1  2  4  60  61  Mo  Si  5～2  7～2  3  4  62  63  Mo  Si  4～1  7～2  3  5  64  65  Mo  Si  4～1  7～2  3  5  66  67  Mo  Si  3～1  8～3  2  5

表7

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  68  69  Mo  Si  2～0  36～12  1  24  70  71  Mo  Si  3～1  7～2  2  5  72  73  Mo  Si  4～1  6～2  3  4  74  75  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  76  77  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  78  79  80  81  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  82  83  84  85  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  2  4  86  87  88  89  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  90  91  92  93  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  94  95  96  97  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  98  99  100  101  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  102  103  104  105  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  106  107  108  109  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  110  111  112  113  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  114  115  116  117  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  118  119  120  121  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4  122  123  124  125  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  2～0  6～2  1  2  1  4

表8

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  126  127  128  129  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  2～0  6～2  1  2  2  4  130  131  132  133  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  2～0  6～2  1  1  2  4  134  135  136  137  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  138  139  140  141  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  142  143  144  145  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  146  147  148  149  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  150  151  152  153  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  3～1  6～2  1  1  2  4  154  155  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  156  157  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  158  159  Mo  Si  4～1  7～1  3  4  160  Mo  4～1  3

图11和12是表示根据本实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图。图中，横轴表示光线射入多层膜反射镜的入射角(度(°))，纵轴表示对具有13.5nm波长(λ)的EUV射线的反射率(％)。图11和图12中所示的反射率是从多层膜中获得的，在保持多层膜的每层膜膜厚比例的同时，该多层膜的总膜厚变化。每个图中所示的膜厚为当图11(A)中的多层膜的总膜厚假定为1.000、并在1.000(图11(A))至0.9650(图12(G))的范围内以0.0025的间隔变化时的值。

每个图中两个纵向虚线之间的区域A2表示反射率对入射角的依从性小的入射角范围。由图11和图12可见，随着总膜厚增加，区域A2向较大的入射角处移动(移向图的右边)。例如，当区域A2在图12(G)中位于约4°-9°的入射角范围内时，在图11(A)中，该范围为约17°-20°。因此，根据本实施例，通过改变多层膜的总膜厚，在0°-20°的宽的入射角范围内能够获得50％或以上的高反射率。

实施例7

接着将说明本发明的第七实施例。本实施例的多层膜中，每个膜层的材料结构和膜厚被优化，以便对于波长为13.5nm并且经过0°至20°的整个入射光线范围的EUV射线能够获得高的反射率。本实施例中的多层膜是通过在精细抛光的合成二氧化硅玻璃基底上形成具有下面的表9所示结构的多层膜而形成的。注意，本实施例中多层膜的总膜厚为约280nm。另外，优选多层膜的每层膜的厚度不恒定，并根据在多层膜上的位置来改变厚度进行调整，从而获得理想的反射率。

表9

  A  单位周期性结构  重复数  1  Mo/Ru/Mo/Si  3  2  Ru/Mo/Si  2  3  Mo/Ru/Mo/Si  1  4  Ru/Mo/Si  5  5  Mo/Si  3  6  Mo/Ru/Mo/Si  4  7  Ru/Mo/Si  1  8  Mo/Ru/Mo/Si  1  9  Mo/Si  3  10  Mo/Ru/Mo/Si  2  11  Ru/Mo/Si  1  12  Mo/Ru/Mo/Si  10  13  Mo/Si  1  14  Mo  1

图13是表示根据本实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图。图中，横轴表示光线射入多层膜反射镜的入射角(度(°))，纵轴表示对具有13.5nm波长(λ)的EUV射线的反射率(％)。从图中可见，根据本实施例的多层膜反射镜，在0°-20°的整个入射角范围内能够获得45％或以上的高反射率(更详细地，为54％或以上)。

实施例8

接着将说明本发明的第八实施例。本实施例的多层膜中，每个膜层的材料结构和膜厚被优化，以便对于波长为13.1-13.9nm并且垂直入射的EUV射线(远紫外线)能够获得高的反射率。本实施例中的多层膜是通过在精细抛光的合成二氧化硅玻璃基底上形成具有下面的表10所示结构的多层膜而形成的。注意，本实施例中多层膜的总膜厚为约360nm。另外，优选多层膜的每层膜的厚度不恒定，并根据在多层膜上的位置来改变厚度进行调整，从而获得理想的反射率。

 表10

  A  单位周期性结构  重复数  1  Ru/Si  1  2  Ru/Mo/Si  1  3  Ru/Si  1  4  Mo/Si  2  5  Ru/Si  1  6  Ru/Mo/Si  5  7  Mo/Si  3  8  Ru/Mo/Si  5  9  Mo/Si  5  10  Ru/Mo/Si  4  11  Mo/Si  4  12  Ru/Mo/Si  12  13  Mo/Ru/Mo/Si  2  14  Mo/Si  1  15  Mo  1

在下面的表11和表12中，表示了本实施例的多层膜中每层膜的厚度。注意，由于多层膜的膜层数多，该表以多个分开的表来表示。根据这些表，从基底侧数起，第28、第51、第73和第75个硅层为极厚硅膜层。

表11

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选  的膜层  厚度  (nm)  1  2  Ru  Si  6～2  5～2  4  3  3  4  5  Ru  Mo  Si  5～2  2～0  5～2  3  1  3  6  7  Ru  Si  5～2  6～2  4  4  8  9  Mo  Si  8～3  7～2  6  5  10  11  Mo  Si  6～2  5～2  4  3  12  13  Ru  Si  5～2  5～2  3  4  14  15  16  Ru  Mo  Si  4～1  2～0  5～2  3  1  4  17  18  19  Ru  Mo  Si  4～1  2～0  5～2  3  1  4  20  21  22  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  5～2  2  2  4  23  24  25  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  5～2  2  2  4  26  27  28  Ru  Mo  Si  2～0  4～1  12～4  1  2  8  29  30  Mo  Si  2～0  6～2  1  4  31  32  Mo  Si  5～2  5～2  3  4  33  34  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  35  36  37  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  38  39  40  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  2  2  4  41  42  43  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  44  45  46  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  47  48  49  Ru  Mo  Si  2～0  4～1  6～2  1  2  4  50  51  Mo  Si  4～1  24～8  3  16  52  53  Mo  Si  2～0  7～2  1  4  54  55  Mo  Si  5～2  5～2  3  4  56  57  Mo  Ru  5～2  5～2  3  4  58  59  Mo  Si  5～2  6～2  4  4  60  61  62  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  63  64  65  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  66  67  68  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4

表12

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选  的膜层  厚度  (nm)  69  70  71  Ru  Mo  Si  2～0  4～1  6～2  1  2  4  72  73  Mo  Si  4～1  18～6  3  12  74  75  Mo  Si  2～0  15～5  1  10  76  77  Mo  Si  4～1  6～2  3  4  78  79  Mo  Si  5～2  6～2  3  4  80  81  82  Ru  Mo  Si  2～0  3～1  6～2  1  2  4  83  84  85  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  86  87  88  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  89  90  91  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  92  93  94  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  95  96  97  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  98  99  100  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  101  102  103  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  104  105  106  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  107  108  109  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  110  111  112  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  113  114  115  Ru  Mo  Si  3～1  2～0  6～2  2  1  4  116  117  118  119  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  2～0  6～2  1  2  1  4  120  121  122  123  Mo  Ru  Mo  Si  2～0  2～0  2～0  6～2  1  1  1  4  124  125  Mo  Si  4～1  6～2  3  4  126  Mo  4～1  3

图14是表示根据本实施例的多层膜反射镜的光谱反射率性能的曲线图。图中，横轴表示入射光线的波长(nm)，纵轴表示反射率(％)。注意，其假定光线的入射角为0°(在反射表面上垂直入射)。从图中可见，根据本实施例的多层膜反射镜，在整个上述的宽波长范围内能够获得45％或以上的高反射率(更详细地，为50％或以上)。

实施例9

接着将说明本发明的第九实施例。本实施例的多层膜中，每个膜层的材料结构和膜厚被优化，以便能够对于波长为13.5nm并且垂直入射的EUV射线获得尽可能高的反射率。本实施例中的多层膜是通过在精细抛光的合成二氧化硅玻璃基底上形成具有下面的表13所示结构的多层膜而形成的。注意，本实施例中多层膜的总膜厚为约510nm。另外，优选多层膜的每层膜的厚度不恒定，并根据在多层膜上的位置来改变厚度进行调整，从而获得理想的反射率。

表13

  A  单位周期性结构  重复数  1  Si  1  2  Ru/Si  17  3  Ru/Mo/Si  56  4  Ru/Mo  1

图15是表示根据本实施例的多层膜反射镜的光谱反射率性能的曲线图。图中，横轴表示入射光线的波长(nm)，纵轴表示反射率(％)。注意，其假定入射角为0°(在反射表面上垂直入射)。从图中可见，根据本实施例的多层膜反射镜，对于波长为13.5nm的EUV射线，可以获得比上述图20中更高的70％或以上的高反射率(如约76％)。

实施例10

接着将说明本发明的第十实施例。本实施例的多层膜中，每个膜层的材料结构和膜厚被优化，以便对于波长为13.5-14.2nm的EUV射线(远紫外线)在垂直入射时能够获得高反射率。本实施例中的多层膜是Mo/Si多层膜，其中钼层(低折射率膜层)和硅层(高折射率膜层)在精细抛光的合成二氧化硅玻璃基底上交替层叠。

注意，本实施例中多层膜的总膜厚为约330nm。另外，优选多层膜的每层膜的厚度不恒定，并根据在多层膜上的位置来改变厚度进行调整，从而获得理想的反射率。在下面的表14和表15中，表示了本实施例中多层膜的每层膜的厚度。注意，由于多层膜的膜层数多，该表以多个分开的表来表示。根据这些表，第46个硅层(几乎位于多层膜中间的硅层)为极厚硅膜层。

表14

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选  的膜层  厚度  (nm)  1  2  Mo  Si  20～5  6～2  11  4  3  4  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  5  6  Mo  Si  6～2  6～2  4  3  7  8  Mo  Si  9～3  8～3  6  5  9  10  Mo  Si  7～2  6～2  4  3  11  12  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  13  14  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  15  16  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  17  18  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  19  20  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  21  22  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  23  24  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  25  26  Mo  Si  12～3  6～2  7  4  27  28  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  29  30  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  31  32  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  33  34  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  35  36  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  37  38  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  39  40  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  41  42  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  43  44  Mo  Si  6～2  8～2  3  5

表15

  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选  的膜层  厚度  (nm)  45  46  Mo  Si  2～0  14～6  1  7  47  48  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  49  50  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  51  52  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  53  54  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  55  56  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  57  58  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  59  60  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  61  62  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  63  64  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  65  66  Mo  Si  6～2  6～2  4  4  单位周  期性结  构  优选的膜  层厚度范  围(nm)  更优选的  膜层厚度  (nm)  67  68  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  69  70  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  71  72  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  73  74  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  75  76  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  77  78  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  79  80  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  81  82  Mo  Si  6～2  7～2  3  4  83  84  Mo  Si  6～2  6～2  3  4  85  86  Mo  Si  5～1  6～2  3  3

图16是表示根据本实施例的多层膜反射镜的光谱反射率性能的曲线图。注意，其使用离子束溅射法形成多层膜。图中，横轴表示入射光线的波长(nm)，纵轴表示反射率(％)。假定光线的入射角为0°(在反射表面上垂直入射)。图16中的实线表示当使用溅射气体和氩(Ar)气形成膜层时反射率的波长性能，虚线表示当使用氪(Kr)气作为溅射气体形成膜层时反射率的波长性能。

从图16可见，根据本实施例中的多层膜反射镜，在上述宽波长范围中能够获得45％或以上的高反射率。另外，当如虚线所示用Kr气形成膜层时，与实线表示的用Ar气形成膜层的情况相比，反射率峰更大，光谱反射率的半宽度更宽。

图17是表示根据本实施例的多层膜反射镜的反射率对入射角的依从关系的曲线图。图中，横轴表示光线射入多层膜反射镜的入射角(度(°))，纵轴表示对具有13.5nm波长(λ)的EUV射线的反射率(％)。从图中可见，根据本实施例的多层膜反射镜，在0°-20°的整个宽入射角范围内能够获得45％或以上的高反射率(更优选为50％或以上)。

实施例11

图18为根据本发明的实施例的曝光设备的示意图。如图所示，EUV曝光100具有X射线发生装置(激光等离子体X射线源)101。该X射线发生装置101具有球状真空容器102，用真空泵对真空容器102的内部抽真空。在图中真空容器102内的上侧安置了多层膜抛物面镜104，其反射表面104a在图中面朝下(+Z方向)。

图中真空容器102的右侧安置了透镜106，在透镜106的右侧安置了未图示出的激光源。该激光源在-Y方向放射脉冲激光105。该脉冲激光105通过透镜106在多层膜抛物面镜的焦点上汇聚。该焦点处安置了靶材料[氙(Xe)等]，且当用被汇聚的脉冲激光105照射靶材料103时，产生等离子体107。等离子体107在接近13nm的波长范围内放射软X射线(EUV射线)108。

在真空容器102的下部具有删减可见光的X射线过滤器109。EUV射线108被多层膜抛物面镜104沿+Z方向反射，经过X射线过滤器109被导入曝光室110。此时，EUV射线108的可见光谱段被删减。

注意，本实施例中氙气被用作靶材料，然而，也可以使用氙团(cluster)或氙液滴，并且也可使用如锡(Sn)这样的物质。另外，使用激光等离子体X射线源作为X射线发生装置101，然而，也可采用放电等离子体X射线源。放电等离子体X射线源通过高脉冲电压放电将靶材料转变成等离子体，并致使从该等离子体中放射X射线。

图中X射线发生装置101下面有曝光室110。在曝光室110内安置了照明光学系统113。该照明光学系统113由聚光系统反射镜、蝇眼光学系统反射镜等(图中以简化的形状表示)构成，将从X射线发生装置101射入的EUV射线108形成圆形，并将其射向图的左侧。

在照明光学系统113的左侧安置了反射镜115。反射镜115是圆形凹面镜，被图中未表示出的支撑元件垂直支撑(平行于Z轴)，因此其反射表面115a面向图的右侧(+Y方向)。在图中反射镜115的右手侧安置了光路弯曲镜116。在图中该光路弯曲镜116上面，水平(平行于XY平面)安置了反射型掩膜111，因此反射表面111a面朝下(+Z方向)。从照明光学系统113发射出的EUV射线在被反射镜115反射和汇聚之后，经由光路弯曲镜116，到达反射型掩膜111的反射表面111a。

反射镜115和116由略微热变形且反射表面被高度精细加工过的低热膨胀玻璃基底构成。与多层膜抛物面镜的反射表面一样，在反射镜115的反射表面115a上，高折射率膜层和低折射率膜层交替层叠形成反射性多层膜。注意，当使用波长为10-15nm的X射线时，可以使用物质如钼(Mo)、钌(Ru)和铑(Rh)与物质如硅(Si)、铍(Be)和四硼化碳(B₄C)相结合的反射性多层膜。

同样，在反射型掩膜111的反射表面111a上，形成由多层膜构成的反射膜层。在反射型掩膜111的反射膜层上，根据要被传送到晶片112上的构图形成掩膜构图。反射型掩膜111与图顶部所示的掩膜架117相连接。该掩膜架117至少能在Y方向上移动，并且被光路弯曲镜116反射的EUV射线在反射型掩膜111上被顺序扫描。

图中反射型掩膜111的下面由上至下依次安置了投影光学系统114和晶片(涂抹了感光树脂的基底)112。投影光学系统114由多个反射镜等构成。晶片112被固定在能在XYZ方向上移动的晶片架118上，以便其曝光面112a在图中朝上(-Z方向)。被反射型掩膜111反射的EUV射线被投影光学系统削减了预定的削减系数(如1/4)，并在晶片112上形成图像，将掩膜111上的构图传送到晶片112上。

在本实施例的曝光设备100中使用的反射镜(不包括利用全反射的掠射镜)上，形成具有上述第一至第十个实施例中说明的结构中的任一种的多层膜。注意，多层膜抛物面镜104、照明光学系统113和投影光学系统114中的反射镜等，都具有未图示出的冷却机构，以防止表面温度超过100℃。

由于射向多层膜抛物面镜104的反射表面的EUV射线的入射光线根据其在平面上的位置不同变化相当大，因此平面中周期性长度也变化相当大。如上所述，多层膜抛物面镜104的周期长度分布和基底安装位置发生了略微的偏差，因此，由于控制周期长度时预期的入射角与实际入射角之间有偏差，反射率因而改变。根据本实施例，通过使用具有根据上述实施例的反射率的宽的半宽度的多层膜反射镜，这样的反射率变化几乎不会发生。另外，通过使用具有宽反射率范围的多层膜作为构成照明光学系统113和投影光学系统114的多层膜反射镜，光学系统的图像成形性能可以保持得高，因此，有可能使图像成形表面上的光照和光瞳中的光线量一致，并能获得优异的分辨率。

本实施例中，多层膜抛物面镜104等被冷却，然而，如果冷却进行得不够，也可能象第二至第四实施例中那样，利用即使温度增加反射率也下降很少的膜层结构(Mo/SiC/Si、MoC/Si多层膜等)、向结其构中增加附加层。

如上所述，本发明可被广泛应用于多层膜反射镜和曝光设备领域。