JPH01120742A - Ｘ線発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 、本発明は、Ｘ線リソグラフィまたはＸ線顕微鏡等の光
源に用いる高寿命なＸ線発生装置に関するものである。

〔従来の技術〕

サブミクロン半導体の製造に用いるプラズマＸ線発生装
置は、一般に、Ｘ線を発生させるためのレーザ照射や放
電などによる高温高密度プラズマ発生機構と、上記高温
高密度プラズマ発生機構の電極部を収納する真空容器と
、該真空容器の一部に取付けられ、上記プラズマから発
生するＸ線を外部に取出すためのＸ線取出し窓とを備え
ており、上記Ｘ線取出し窓の材料としては軟Ｘ線を透過
しやすいベリリウム箔が使われている。

なお、この種の装置として関連するものに１例えば特開
昭６０−４２８３０号、特開昭６０−１５０５４７号等
が挙げられるが、いずれも上記のような構成を有してい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

Ｘ線を発生させるための高温高密度プラズマからは、Ｘ
線とともに、電子、イオン、中性粒子が発生しＸ線取出
し窓に飛来する。上記ｘｌ取出し窓は、Ｘ線を効率よく
取出すために非常に薄いベリリウム等で形成されていて
、上記粒子の衝突により破損しやすい。Ｘ線取出し窓が
破損すると、プラズマ形成部の真空容器内に大気が混入
し、電気放電を用いた方法では大気圧放電となり、電極
の消耗や電流供給部の電気破壊を招く。また、復帰後に
おいても、真空容器内が大気にさらされたために、高出
力で安定性がよいＸ線を得るためには、放電洗浄やベー
キング等のコンディショニングが再び必要になる。上記
Ｘ線取出し窓が破損しない場合でも、プラズマから飛来
する粒子の堆積が上記取出し窓に生じ、Ｘ線の透過率を
悪くする。

このため、定期的に上記Ｘ線取出し窓を交換する必要が
ある。

上記従来技術はこれらの点に関して配慮されておらず、
大気圧放電を生じたり窓を交換する際に、上記のように
コンディショニングが必要になるという問題があった。

本発明の目的は、Ｘ線取出し窓が破損したり、上記取出
し窓を交換する際に、プラズマ形成部に対する大気の混
入を少なくシ、長期にわたり再現性がよいＸ線強度が得
られ、また、Ｘ線取出し窓の交換が容易なＸ線発生装置
を得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、プラズマ発生部とＸ線取出し窓との間を仕
切るリモートコントロール可能な真空バルブを設け、上
記真空バルブで仕切られたＸ線取出し窓側の空間を給排
気できる装置と、圧力上昇を検知するセンサを設け、セ
ンサの信号により上記真空バルブの開閉およびプラズマ
発生機構の運転を制御することにより達成される。

〔作用〕

本発明では、プラズマ発生部とＸ線取出し窓との間に設
けたゲートバルブを、Ｘ線取出し窓側の空間またはプラ
ズマ発生部の空間に配置した圧力上昇センサによって制
御する。したがって、Ｘ線取出し窓が破損した場合は、
すぐに圧力上昇センサの信号を受けてゲートバルブが閉
じられるため、大気の流入を制限することができる。ま
た、同時に上記センサの信号はプラズマ発生機構を停止
して、大気中放電が発生するのを防止する。このため、
プラズマ発生部の大気汚染や電極消耗などを防止できる
ので、再現性がよく寿命が長いＸ線発生装置を実現させ
ることができる。

さらに、本発明では、ゲートバルブで仕切られたＸ線取
出し窓側の空間を給排気する装置を設けている。上記給
排気装置により、Ｘ線取出し窓の破損や汚染により上記
取出し窓の交換が必要になった場合に、プラズマ発生部
を真空状態にしたままで、上記Ｘ線取出し窓の交換がで
きるので、Ｘ線発生装置の保守が容易である。

〔実施例〕

つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。

第１図は本発明によるＸｍ発生装置の一実施例を示す構
成図、第２図は上記実施例におけるＸ線取出し窓の正面
断面図、第３図は上記取出し窓の下面図、第４図はＸ線
取出し窓の他の例を示す断面図である。第１図、に示す
実施例は、放電を利用したＸ線発生方式であるプラズマ
フォーカス装置に本発明を実施した場合の例を示す。Ｘ
線を発生させるための放電管は、同軸円筒状に配置した
内側電極１と外側電極２、および画電極を絶縁し沿面放
電による初期プラズマを作る絶縁体３と、放電空間１４
を取囲む真空容器１３とにより構成されている。上記電
極１および２には、あらかじめ充電装置２０により充電
されたコンデンサ４から、制御系９によって制御される
ギャップスイッチ５を経て電圧が印加されるようになっ
ている。放電空間１４をゲートバルブ１９と真空ポンプ
１８とによりあらかじめ真空に排気し、ネオン、アルゴ
ン、クリプトン等の希ガスが充填されたボンベ１７から
数１０Ｔ　ｏｒｒ充填し、上記電極１，２に電圧を印加
すると、絶縁体３が放電空間１４に接している表面に沿
面放電が起り、リング状のプラズマが形成される。

上記プラズマは、プラズマ中を流れる電流とその電流が
形成する磁界によって生じるローレンツ力により、電極
１，２で囲まれる空間を、その開放端に向って進行する
。上記プラズマが内側電極１の先端部に到達すると、電
流自身が形成する磁界によりプラズマは圧縮（ピンチ）
され、内側電極１の先端空間１０に高温、高密度のプラ
ズマ柱が形成される。このプラズマから波長１〜２０人
の軟Ｘ線が放射される。上記軟Ｘ線は軸方向に設けたＸ
線取出し窓７により大気中に取出される。放電管と上記
Ｘ線取出し窓７との間には、本発明の特徴であるゲート
バルブ６を設けている。バルブ１１と真空ポンプ１２と
は、上記ゲートバルブ６とＸ線取出し窓７との間の空間
１５を排気するものであり、上記空間１５の真空度を真
空計８により測定するようにしである。図において、２
１は上記空間１５を大気圧にするためのリークバルブで
あり、２２は荷電粒子を偏向するための磁石である。真
空計８で測定した真空度の情報は制御系９に取込まれ、
この情報をもとにゲートバルブ６の開閉と、放電の停止
を制御できる構成になっている。Ｘ線を取出す場合はゲ
ートバルブ６を開いて放電を行う。波長１〜２０人の軟
Ｘ線を効率よく取出すために、Ｘ線取出し窓７の材料と
しては、厚さ５〜２５μｍのベリリウム箔を用いている
。上記ベリリウム箔は、大気圧をささえているほか、プ
ラズマから飛来する中性ガス、荷電粒子、放電に伴うス
パッタリング等により電極１，２から発生する金属粉末
の衝突にさらされている。このため、長期間使用すると
ベリリウム箔が破損したり、物質が堆積してＸ線の透過
率が低下する。上記ベリリウム窓７が破損した場合には
、ベリリウム箔を通して空気が流入し、上記空間１５の
真空度が悪くなる。上記真空度の低下を真空計８で検知
し、制御系９はゲートバルブ６を閉めると同時に、放電
を停止させる。

また、ゲートバルブ６を閉めリークバルブ２１を開いて
空間１５を大気圧にすることにより、ベリリウム箔を定
期的に交換できるようになっている。

本実施例では、第２図および第３図に示すようなＸ線取
出し窓を用いた。上記第２図、第３図はＸ線取出し窓が
取付けられた状態を示しているが、上記Ｘ線取出し窓は
フランジ２９．ベリリウム箔２６゜○リング２３、ベリ
リウム箔押さえ２５と、それらを固定するねじ２４とか
ら構成されており、フランジ押さえ２８によって真空容
器１３に固定されている。

上記Ｘ線取出し窓は水平に９０度回転することにより、
容易に外れるような構造になっている。

上記のように本実施例では、Ｘ線取出し窓６の破損や交
換の際に、放電管内を大気さらすことがないため、上記
放電管内が清浄に保たれ、放電洗浄やベーキングなどを
再度行うことなく、常に安定したＸ線出力を得ることが
可能になった。また、放電管内部が大気圧放電になるこ
とがないため。

放電管部の損傷が少なくなった。

本実施例では第２図および第３図に示すような構造のＸ
線取出し窓を用いたが、第４図に示すように、荷電粒子
偏向用の磁石２２とフランジ２９の一部に取付けた磁性
体２７との吸引力を利用して、Ｘ線取出しベリリウム窓
２６を固定してもよい。

〔発明の効果〕

上記のように本発明によるＸ線発生装置は、Ｘ線を発生
させるための高温高密度プラズマ発生機構と、該発生機
構の電極部を収納する真空容器と、該真空容器の一部に
設けたＸ線取出し窓とを備えたＸ線発生装置において、
上記プラズマの発生部と上記Ｘ線取出し窓との間を仕切
る、真空バルブを備えたことにより、上記Ｘ線取出し窓
が破損した場合に、上記プラズマの発生部に大気が混入
するのを防止でき、また、大気圧放電を生じることがな
くなるため、Ｘ線発生部の損傷を防止することができる
。さらに、定期的にＸ線取出し窓を交換する場合にも、
Ｘ線発生部に大気を流入させることなく、交換を容易に
行うことが可能になる。

このため、従来必要であった放電洗浄やベーキング等を
再度行うことなく、常に安定したＸ線出力を維持できる
とともに、放電洗浄等に伴うＸ線発生部の損傷がないた
め、Ｘ線発生部が長寿命になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるＸ線発生装置の一実施例を示す構
成図、第２図は上記実施例におけるｘｔ！取出し窓の正
面断面図、第３図は上記取出し窓の下面図、第４図はＸ
線取出し窓の他の例を示す断面図である。 １・・・内側電極　　　　２・・・外側電極３・・・絶
縁体 ６・・・真空バルブ（ゲートバルブ） ７・・・Ｘ線取出し窓　　８・・・圧力センサ９・・・
制御系　　　　　１１・・・バルブ１２・・・真空ポン
プ　　　１３・・・真空容器２１・・・リークバルブ 代理人弁理士　　中　村　純之助 第１図 ６：１宇ハ′°ルブ′（プ：１−トハ′°１シブノ　　
７：×５家耳１とし刈＼８：丘刀セレ寸　　９：陶）Ｇ
Ｐ季　　１１：バ）しデ１２：１い各ボ°レフ０１３．
ブ至そしｇ　　２１：１，１−クハ”ルフ゛。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｘ線を発生させるための高温高密度プラズマ発生機
   構と、該発生機構の電極部を収納する真空容器と、該真
   空容器の一部に設けたＸ線取出し窓とを備えたＸ線発生
   装置において、上記プラズマの発生部と上記Ｘ線取出し
   窓との間を仕切る、真空バルブを備えたことを特徴とす
   るＸ線発生装置。 ２、上記真空バルブで仕切られたＸ線取出し窓側の空間
   は、該空間を給排気する装置を備えたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載したＸ線発生装置。 ３、上記プラズマの発生部または真空バルブで仕切られ
   たＸ線取出し窓側の空間は、圧力上昇を検知する圧力セ
   ンサを備え、上記圧力センサの信号により、プラズマの
   発生および上記真空バルブの開閉を制御する手段を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載したＸ線発生装置。