JPH02256150A - 半導体ウエハー露光用ショートアーク水銀ランプ - Google Patents

半導体ウエハー露光用ショートアーク水銀ランプ

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JPH02256150A
JPH02256150A JP7486189A JP7486189A JPH02256150A JP H02256150 A JPH02256150 A JP H02256150A JP 7486189 A JP7486189 A JP 7486189A JP 7486189 A JP7486189 A JP 7486189A JP H02256150 A JPH02256150 A JP H02256150A
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mercury
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porous layer
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中村 清忠
Osamu Inoue
修 井上
Takehiro Kira
健裕 吉良
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
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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、半導体ウェハー露光用ショートアーク水銀ラ
ンプに関する。
〔技術の背景〕
半導体ウェハー露光用ショートアーク水銀ランプにおい
ては、解像度の向上を図るために436nmの紫外線(
以下「g線」という。)もしくは365nmの紫外線(
以下「i線」という。)を中心とする発光分布幅を狭帯
化することが要求される。
斯かるg線もしくは1線の周辺の水銀発光を抑制し、g
線もしくは1線を中心とする発光分布幅を狭くするため
には、ショートアーク水銀ランプの発光管内の水銀の圧
力を下げることが有効である。すなわち、水銀の圧力が
高い場合には、遷移種が増加しg線もしくは1線の周辺
発光も増加する。水銀の圧力が低いとg線もしくはi線
の発光も減少するが周辺発光を抑制できるのでg線もし
くは1線の狭帯化が可能となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、発光管内の水銀の圧力を下げると、電極間の電
気抵抗が減少するため点灯時のランプ電圧が低くなり、
その結果出力が同一の場合にランプ電流が増加すること
となる。
このようにランプ電流が増加すると、陽極は、増加した
電子流の衝突によって従来より昇温し、しかも発光管内
の水銀の圧力が低いため当該水銀による陽極の蒸発抑制
効果が低く、これらの結果陽極が早期に蒸発して発光管
の内壁が黒化し、使用寿命が短縮する問題がある。
本発明は以上の如き事情に基づいてなされたものであっ
て、その目的は、g線もしくは1線の発光分布幅が狭く
、しかも陽極の早期蒸発を抑制して長期間にわたり安定
に使用できる半導体ウェハーi光用ショートアーク水銀
ランプを提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の半導体ウェハー露光
用ショートアーク水銀ランプは、発光管内に陽極と陰極
とが対向配置されて、当該発光管内に1.15乃至11
.5mg/ccの水銀が封入されてなり、前記陽極の先
端を除く外表面に炭化タンタルとタングステンの混合物
よりなる多孔質層が形成されていることを特徴とする。
〔作用〕
発光管内に1.15乃至11.5mg/ccの水銀が封
入されてなるので、g線もしくは1線の発光分布幅が格
段に狭くなる。そして、陽極の先端を除く外表面に炭化
タンクルとタングステンの混合物よりなる多孔質層が形
成されているので、陽極の実効的な表面積の増大と炭化
タンクルの高放射率とにより点灯時の陽極の温度上昇が
抑制されて陽極の早期蒸発が防止される。
従って、半導体ウェハーの露光において、解像度の高い
露光処理を長期間にわたり安定に行うことができる。
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
〔実施例〕
本実施例においては、第1図に示すように、ガラス製の
発光管10内に、特定の構造の陽極20と陰極30とを
対向配置し、当該発光管10内に1.15乃至11.5
mg/ccの水銀を封入して半導体ウェハー露光用ショ
ートアーク水銀ランプを構成する。11は発光空間を形
成するほぼ楕円球状の膨出部、40は口金である。陽極
20と陰極30との間の電極間距離りは、例えば2乃至
3mm程度である。
陽極20はタングステンよりなり、そしてその先一 端を除く外表面には炭化タンタルとタングステンの混合
物よりなる多孔質層25が形成されている。
この多孔質層25には、さらにタンタルが混合されてい
てもよい。
21は円柱状の胴部、22はこの胴部21に続く先細り
のコーン状の先端部、23は先端部に形成した平坦な先
端面である。この平坦な先端面23はアークの揺らぎを
防止してアークの安定化に寄与する。
上記多孔質層25は、例えばタンタルの粉末とタングス
テンの粉末に溶媒を加えたものを胴部21の表面に塗布
し乾燥させた後、高温真空炉中で数時間焼付けて形成す
ることができる。多孔質層25の厚さは特に限定されな
いが、例えば1乃至10μm程度である。
この多孔質層25は、陽極20の先端を除く部分例えば
胴部21の外周に形成されていることが好ましい。陽極
20の先端に多孔質層25を形成すると、陽極20の先
端部は陽極20への電子の衝突を受けること、またその
衝突により胴部21よりも高温となることにより陽極2
0の先端部に形成された多孔質物質が発光管10内に飛
散し、これが発光管10の内壁、に付着してその透過率
が減少し短寿命となるという不都合が生ずる。
斯かる多孔質層25が陽極20の外表面に存在すること
により、陽極20の表面積が実効的に増加するとともに
、タングステンの輻射能は0.42程度であるが炭化タ
ンタルは輻射能が0.68と高く、点灯時において陽極
20の温度上昇を抑制する機能を発揮する。また、多孔
質層25に、さらにクンタルを混合すると、発光管10
内の酸素等の不純物を吸収する作用を発揮するので、さ
らにショートアーク水銀ランプの使用寿命の短縮化を防
止することができる。
発光管10の内部には、上記のように特定量の水銀が封
入されるが、その他の封入物質としては例えばキセノン
ガス、アルゴンガス等を用いることができる。
本実施例の半導体ウェハー露光用ショートアーク水銀ラ
ンプによれば、発光管10への水銀の封入量が1.15
乃至11.5mg/ccの範囲にあルノテ、g線もしく
は1線の発光分布幅が狭い。しかして、水銀の封入中が
1.15乃至11.5mg/ccと従来に比して低いの
で、ランプ電流が増大するが、陽極20の先端を除く外
表面に炭化タンタルとタングステンの混合物からなる多
孔質層25が形成されているので、陽極20の実効的な
表面積の増大と輻射能の増大により温度の上昇が抑制さ
れる。そして、多孔質層25にさらにタンタルを混合す
れば発光管10内の不純物が良好に吸収される。従って
、g線もしくは1線の発光分布幅を狭くしながら使用寿
命の短縮化を招来せずに長期間にわたり安定に使用する
ことができる。その結果、半導体ウェハーの露光におい
て、解像度の高い露光を長期間にわたり安定に達成する
ことができる。
次に、上記ショートアーク水銀ランプを用いて実際に半
導体ウェハーを露光する場合の一例について説明する。
好ましい露光の態様においては、1枚の半導体ウェハー
において、縦横に配列された微小区域の各々を1個ずつ
順次露光せしめてパターンを順次焼付けるステップ露光
方式を採用し、ショートアク水銀ランプを連続して点灯
した状態で、消費電力が低レベルの点灯状態と高レベル
の点灯状態とを交互に繰返して、前記高レベルの点灯状
態のときに半導体ウェハーの微小区域を露光し、前記低
レベルの点灯状態のときに遮光した状態で半導体ウェハ
ーをステップ移動して次の微小区域を露光位置に位置さ
せて、次の露光を行う。
このようなステップ露光方式によれば、以下のメリット
がある。
(1)1回の露光においては微小区域1個分の面積を露
光すればよいことからショートアーク水銀ランプを小型
化できる。
(2)1回の露光面積が小さいので半導体ウェハーの露
光領域の照度の均一化が容易である。
り3)1回の露光面積が小さくて彎曲の影響が少ないた
め投影像の焦点合せを1回の露光の度毎に容易に達成で
きる。
(4)ショートアーク水銀ランプの消費電力を節減する
ことができる。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明の半導体ウェハー露
光用ショートアーク水銀ランプによれば、発光管内に1
.15乃至11.5mg/ccとなる量の水銀が封入さ
れてなるので、g線もしくは1線の発光分布幅が格段に
狭くなり、しかも陽極の先端を除く外表面に炭化タンタ
ルとタングステンの混合物よりなる多孔質層が形成され
ているので、陽極の実効的な表面積の増大と輻射能の増
大により陽極の早期蒸発が防止される。従って、半導体
ウェハーの露光において、解像度の高い露光処理を長期
間にわたり安定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す説明図である。 10・・・発光管      11・・・膨出部20・
・・陽極       21・・・胴部22・・・先端
部      23・・・先端面25・・・多孔質層 
    30・・・陰極40・・・口金

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発光管内に陽極と陰極とが対向配置されて、当該
    発光管内に1.15乃至11.5mg/ccの水銀が封
    入されてなり、 前記陽極の先端を除く外表面に炭化タンタルとタングス
    テンの混合物よりなる多孔質層が形成されていることを
    特徴とする半導体ウェハー露光用ショートアーク水銀ラ
    ンプ。
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