JPH0278199A

JPH0278199A - パルスｘ線源駆動装置

Info

Publication number: JPH0278199A
Application number: JP22738088A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yasuoka; 康一安岡; Toru Tamagawa; 徹玉川; Hiromichi Kono; 広道河野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-13
Filing date: 1988-09-13
Publication date: 1990-03-19

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、Ｘ線リソグラフィーのＸ線源などとして使用
するのに適したパルスＸ線源駆動装置に関する。

（従来の技術）一般にＸ線リソグラフィーなどに使用されるＸ線源には
、シンクロトロン放射光源やガスプラズマＸ線源などが
ある。このうち、シンクロトロン放射光源は得られるＸ
線の指向性が高く、リングラフイーの光源などとして適
しているが、装置が大型となることや、連続運転上の難
点があることから、実用には至っていない。一方、ガス
プラズマＸ線源は、装置も小型で連続運転の可能性も高
いことから期待され、その開発が進められている。

このガスプラズマＸ線源は、従来、動作電圧が高く大電
流を必要とする難点を有していたが、近年、真空中でパ
ルス放電させてプラズマを発生させると効率良くＸ線を
発生できることが確認され、この結果、実用化に向けて
の研究がざらに活発化している。（参考文献：　Ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇｓ　ＩＥＥＥ　：Ｘｌ１ｔｈ。

Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ　ｏ
ｎ　Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ　ａｎｄ　ＥＩｅｃｔｒｉｃ
ａｌ　Ｉｎ５ｕｌａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｖａｃｕｕｍ　（
１９８６）　ｐ１５２．）第５図は、上記の様な真空中
の放電を用いｔｃＸ線発生装置の真空チャンバーの断面
と、この装置をパルス電流駆動するパルスＸ線源駆動装
置の回路を示す図である。第５図のパルス発生装置は、
真空チャンバー１内に、先端を鋭角に加工した棒状の陰
極２と、円筒状の陽極３とが中心軸を同一にして対向配
置されて構成されている。このＸ線発生装置の陰極２及
び陽極３は真空チャンバー１の外部に設置したパルスＸ
線源駆動装置に接続されている。ここで、パルスＸ線源
駆動装置は高電圧充電源ＨＶ、充電用抵抗Ｒ１及びコン
デンサ４、スイッチ５より成り、高速のパルス電流を陰
極２と陽極３の間に供給するものでおる。なお、Ｘ線発
生装置の真空チＶンバー１の一部にはＸ線放射窓７が取
付けられ、ここからＸ線が放射されるようになっている
。

このように構成されたＸ線発生装置とそのパルスＸ線源
駆動装置の動作を、第５図を用いて説明する。まず、ス
イッチ５を開いた状態で、高電圧充電源Ｈｖにより、充
電用抵抗Ｒを介してコンデンサ４を高電圧に充電してお
く。この後にスイッチ５を閉じると、陰極２と陽極３の
間にコンデンサ４に充電された高電圧が印加される。こ
の場合、陰極２と陽極３との間の放電開始電圧は数１０
ｋＶ程度の低電圧であるため、両極２，３間で放電が開
始され、電流が流れ始め、回部にプラズマが形成される
。

（発明が解決しようとする課題）ところで、以上のようなＸ線発生装置とそのパルスＸ線
源駆動装置においては、コンデンサ４、スイッチ５、及
び陰極２、陽極３がら形成される電流路（＝放電回路）
の長さを極力短縮するように構成しているため、この放
電回路の残留インダクタンスＬｏは低く、放電回路を流
れる電流の最大値及び周波数は非常に大きい。このｉ合
、放電電流の周期は、はぼ以下の式で与えられる。

周期＝２ｙｒ　（Ｃ＊Ｌ　ｏ）　　” しかしながら、実際には、放電プラズマの特性により、
第６図に示すように、複雑なｊ騒動電流波形となる。第
６図に示す波形中、Ｘ線は、電流が最大になった直後、
即ち時刻ｔ１近傍で発生する。

この時刻ｔ１以後、放電電流は、極性を変えて正極性と
なり、第２の最大値に達した後減少するが、第２の電流
最大時刻ｔ２の直後において、Ｘ線の発生強度は、第１
の電流最大時刻直後（時刻１１）の発生強度と比較して
極めて低い。このため、第２の電流最大時刻ｔ２以降に
流れる電流は、Ｘ線発生にはほとんど寄与しないが、電
流波高値は大きいため、電極の消耗を引起こす原因にな
る。また、Ｘ線を繰返し発生させる場合には、前回の放
電電流が完全になくなった後に新たに放電を行わなけれ
ばならないため、放電電流の持続時間を短くして、繰返
し放電の時間間隔を小さくする必要があるが、第６図に
示すように、放電電流の持続時間が長いと、繰返し放電
の時間間隔が大きくなり、高繰返し動作を行うことがで
きない。

本発明は、以上のような従来技術の課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、長寿命で高繰返
し動作可能なＸ線発生装置を実現し得るようなパルス線
源駆動装置を提供することでおる。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のパルスＸ線源駆動装置は、真空チャンバー内に
一対の陰極と陽極とを対向配置したＸ線発生装置を、真
空チャンバーの外部からパルス電流駆動してＸ線を発生
させるパルスＸ線源駆動装置において、駆動電流の持続
時間を制御可能な回路を設けたことを構成の特徴として
いる。

（作用）以上のような構成を有する本発明によれば、Ｘ線発生装
置の駆動電流の持続時間を制御して、無駄な電流を流さ
ず、Ｘ線発生に必要な短時間のパルス電流のみをＸ線発
生装置に流すことができるため、効率良くＸ線を発生で
きるだけでなく、電極の消耗を防ぎ、高繰返し動作可能
な長寿命のＸ線発生装置を実現することができる。

（実施例）以下に、本発明の一実施例を第１図に基づいて具体的に
説明する。

まず、第１図の実施例の基本的構成は、第５図に示した
従来技術と同様である。即ち、Ｘ線発生装置の真空チャ
ンバー１内には、一対の陰極２と陽極３とが対向配置さ
れ、真空チャンバー１の一部にはＸ線放射窓７が取付け
られている。また、真空チャンバー１の外部には、高電
圧充電源ＨＶ、充電用抵抗Ｒ、コンデンサ４、及びスイ
ッチ５より成るパルスＸ線源駆動装置が設けられ、陰極
２及び陽極３に高速のパルス電流を供給するようになっ
ている。

そして、本実施例においては、陰極２と陽極３と並列に
バイパススイッチ６が設けられ、コンデンサ４、スイッ
チ５、及びバイパススイッチ６で構成される電流路の残
留インダクタンスが、陰極２、陽極３、及びバイパスス
イッチ６で構成される電流路の残留インダクタンスに比
較して充分低く設定されている。

このように構成された本実施例のパルスＸ線源駆動装置
の動作を第１図、第２図を参照して次に説明する。

まず、スイッチ５を開いた状態で、高電圧充電源ＨＶに
より、充電用抵抗Ｒを介してコンデンサ４を高電圧に充
電しておく。この後にスイッチ５を閉じると、陰極２と
陽極３の間にコンデンサ４に充電された高電圧が印加さ
れる。この場合、陰極２と陽極３との間の放電開始電圧
は数１０ｋＶ程度の低電圧でおるため、両極２，３間で
放電が開始され、電流が流れ始め、回部にプラズマが形
成される。この場合、コンデンサ４、スイッチ５、及び
陰極２、陽極３から形成される電流路（＝放電回路）の
長さを極力短縮するように構成しているため、この放電
回路の残留インダクタンス［０は低く、放電回路を流れ
る電流の最大値及び周波数は非常に大きい。これまでの
動作は、第５図に示した従来技術と全く同様である。従
って、本実施例においても、従来技術と同様、Ｘ線は、
第２図（Ａ＞に示すように、電流が最大になった直後の
時刻Ｔ１にて発生する。ここで、第２図（Ａ＞は本実施
例の放電電流波形を示す図である。

この後、陰極２と陽極３間に流れる電流を制御しなけれ
ば、放電電流の持続時間が従来と同様長くなってしまう
が、本実施例においては、陰極２と陽極３と並列にバイ
パススイッチ６を設け、コンデンサ４、スイッチ５、及
びバイパススイッチ６で構成される電流路の残留インダ
クタンスを、陰極２、陽極３、及びバイパススイッチ６
で構成される電流路の残留インダクタンスに比較して充
分低く設定しているため、時刻Ｔ１の後、放電電流がほ
ぼＯになる最初の時刻Ｔ２でバイパススイッチ６を閉じ
れば、陰極２と陽極３間を流れる放電電流を、第２図（
Ａ＞に示すように、はぼ零とできる。ここで、第２図（
Ａ＞に示す破線は、バイパススイッチ６を閉じない場合
の電流波形（従来の電流波形）を示しており、本実施例
の放電電流の持続時間（Ｔ２−Ｔｔ　＞が従来の放電電
流の持続時間に対して大幅に短縮されていることが分る
。また、第２図（Ｂ）は本実施例のＸ線波形を示す図で
あり、第２図（Ｂ）のＸ線発生時刻Ｔｔは、第２図（Ａ
＞の時刻Ｔｔに相当している。この場合、Ｘ線の強度は
、従来技術とほとんど差がないことが確認されている。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、パルス電流の持続時間を制御するための回路と
して、バイパススイッチ６を使用する代りに、第３図及
び第４図に示すように、パルス整形線路８やインピーダ
ンス整合素子９を使用する構成が考えられる。ここで、
第３図及び第４図の実施例は、パルス整形線路８或いは
インピーダンス整合素子９を、陰極２、陽極３、コンデ
ンサ４、及びスイッチ５から成る直列に挿入した実施例
でおる。他の構成は、第１図の実施例と同様である。こ
れらの実施例において、パルス整形線路８及びインピー
ダンス整合素子９は、陰極２と陽極３の間の放電インピ
ーダンスと、コンデンサ４、スイッチ５を電源側インピ
ーダンスとを整合するようにしている。

このように構成された第３図及び第４図に示すような実
施例のパルスＸ線源駆動装置の動作を次に説明する。回
路の基本動作は従来例とほぼ同一である。但し陰極２と
陽極３間を流れる放電電流は第６図に示すような撮動電
流波形と゛はならず、単発電流パルスとｈる。このため
、放電電流による電極の消耗は撮動電流が流れる従来例
と比較して格段に小さく、また、放電電流の持続時間も
格段に短い。なお、Ｘ線の強度は第６図に示す従来例と
ほとんど差がない。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のパルスＸ線源駆動装置に
よれば、駆動電流を制御して、無駄な電流を流さず、Ｘ
線発生に必要なパルス電流のみＸ線発生装置に流れるよ
うにしためで、従来に比べて、電極の消耗を抑制でき、
また放電電流の持続時間を短縮できることから高繰返し
運転が可能となるため、長寿命で信頼性の高いＸ線発生
装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパルスＸ線源駆動装置の一実施例を示
す回路図、第２図は第１図の実施例によるＸ線発生装置
の動作を示す図であり、第２図（Ａ）は放電電流波形図
、第２図（Ｂ）はＸ線波形図、第３図及び第４図は本発
明の異なる実施例を示す回路図、第５図は従来のパルス
Ｘ線源駆動装置を示す回路図、第６図は第５図のパルス
Ｘ線源駆動装置によるＸ線発生装置の放電電流波形図で
ある。１・・・真空チャンバー、２・・・陰極、３・・・陽極
、４・・・コンデンサ、５・・・スイッチ、６・・・バ
イパススイッチ、７・・・Ｘ線放射窓、８・・・パルス
整形線路、９・・・インピーダンス整合素子。

Claims

【特許請求の範囲】真空チャンバー内に一対の陰極と陽極と対向配置したＸ
線発生装置を、真空チャンバーの外部からパルス電流駆
動してＸ線を発生させるパルスＸ線源駆動装置において
、前記駆動電流の持続時間を制御可能な回路が設けられた
ことを特徴とするパルスＸ線源駆動装置。