JPH0732000B2 - Metal vapor discharge lamp - Google Patents

Metal vapor discharge lamp

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JPH0732000B2
JPH0732000B2 JP2641487A JP2641487A JPH0732000B2 JP H0732000 B2 JPH0732000 B2 JP H0732000B2 JP 2641487 A JP2641487 A JP 2641487A JP 2641487 A JP2641487 A JP 2641487A JP H0732000 B2 JPH0732000 B2 JP H0732000B2
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discharge lamp
metal vapor
vapor discharge
resist
tin
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将允 大山
光男 成田
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Ushio Denki KK
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光化学反応を生じさせる紫外線光源として用
いられる金属蒸気放電灯に関し、特に半導体を製造する
際に、レジストの耐熱性向上のために行なわれるハード
ニングに好適に用いられる金属蒸気放電灯に関するもの
である。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal vapor discharge lamp used as an ultraviolet light source for causing a photochemical reaction, and particularly for improving heat resistance of a resist when manufacturing a semiconductor. The present invention relates to a metal vapor discharge lamp preferably used for hardening performed.

〔発明の背景〕 一般に、半導体の製造においては、ウエハー基板上に塗
布されたレジスト膜に所定の画像パターンを介して紫外
線を照射した後、レジスト溶解液等にて溶解して微細像
のレジストパターンを形成させ、次にレジストの密着性
を改善するためにポストベークがなされるが、このポス
トベークの時にレジストの耐熱性が劣るために、微細像
のレジストパターンがウエハーから剥離したり、型ずれ
を起こしたりするため、ポストベークの前にあるいは同
時にウエハー基板上に残存するレジストに更に紫外線を
照射して硬化させ(以下、「ハードニング」という)、
その後、露出するウエハーに不純物イオン注入等の処理
がなされる。このレジストのハードニングは、光吸収に
よる高分子化合物の光化学反応によるもので、最も有効
な光の波長域としては、約220〜330nmの範囲である紫外
線の領域であり、330〜450nmの出力が強いと、レジスト
の種類によっては発泡現象を起こすので好ましくない。
BACKGROUND OF THE INVENTION In general, in the manufacture of semiconductors, a resist film coated on a wafer substrate is irradiated with ultraviolet rays through a predetermined image pattern and then dissolved in a resist solution or the like to form a fine image resist pattern. Then, post-baking is performed to improve the adhesiveness of the resist, but because the heat resistance of the resist is poor during this post-baking, the resist pattern of the fine image may peel off from the wafer or be misaligned. Before or after post-baking, the resist remaining on the wafer substrate is further irradiated with ultraviolet rays to be cured (hereinafter referred to as "hardening").
Then, the exposed wafer is subjected to a process such as impurity ion implantation. The hardening of this resist is due to the photochemical reaction of the polymer compound by light absorption, and the most effective wavelength range of light is the ultraviolet range of about 220 to 330 nm and the output of 330 to 450 nm. If it is strong, a foaming phenomenon may occur depending on the type of resist, which is not preferable.

従来、この紫外線を照射する光源ランプとしては、一般
に低圧水銀灯や高圧水銀灯が使用されているが、前者は
アーク長が長くなると共に大きな出力が得られないの
で、後者の高圧水銀灯が主に使用されている。
Conventionally, a low-pressure mercury lamp or a high-pressure mercury lamp has been generally used as a light source lamp for irradiating this ultraviolet ray, but the former high-pressure mercury lamp is mainly used because the arc length becomes long and a large output cannot be obtained. ing.

〔発明が解決しょうとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、高圧水銀灯における発光は多数の輝線ス
ペクトルからなっており、各スペクトルが相当の広い波
長域にわたって分散しているため、前記したハードニン
グに有効な波長域以外も強く放射する。特に330nm以上
の長波長のスペクトル線は有害であるためフィルターで
遮断してレジストのハードニングに使用されているが、
フィルターは有効波長域をも減衰させてしまうという問
題点を有している。
However, the light emitted from the high-pressure mercury lamp is composed of a large number of emission line spectra, and each spectrum is dispersed over a considerably wide wavelength range, so that it strongly radiates other than the wavelength range effective for the above-mentioned hardening. Especially, since the long-wavelength spectrum line of 330 nm or more is harmful, it is blocked by a filter and used for resist hardening.
The filter has a problem that it also attenuates the effective wavelength range.

そこで、最近では発光管内に水銀を添加せずに他の金属
ハロゲン化物を発光物質として封入し、特定波長の光の
発光を得る金属蒸気放電灯が開発されているが、有効波
長域のスペクトルの出力は水銀に比べて低いという問題
点を有している。
Therefore, recently, a metal vapor discharge lamp that emits light of a specific wavelength by encapsulating another metal halide as a light emitting substance without adding mercury in the arc tube has been developed. The output is lower than that of mercury.

このような現状において、水銀を使用せずに所期の光化
学反応を十分に起こさせる、特に半導体製造用レジスト
が硬化される220〜330nmの範囲の紫外線を高い効率で発
光する金属蒸気放電灯は、未だ得られていないのが実情
である。
Under such circumstances, a metal vapor discharge lamp that sufficiently causes a desired photochemical reaction without using mercury, particularly a semiconductor manufacturing resist that is cured, emits ultraviolet rays in a range of 220 to 330 nm with high efficiency is a metal vapor discharge lamp. However, the fact is that it has not been obtained yet.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、以上の如き事情に基いてされたもので
あって、その目的は、光化学反応、特に半導体のレジス
トの耐熱性を向上させるハードニングにおいて有効な波
長域の紫外線を高い効率で放射する水銀を添加しない金
属蒸気放電灯を提供することにある。
The object of the present invention is based on the above-mentioned circumstances, and the object thereof is to achieve high efficiency of ultraviolet rays in a wavelength range effective in photochemical reaction, particularly in hardening for improving the heat resistance of a semiconductor resist. It is to provide a metal vapor discharge lamp that does not add radiating mercury.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の金属蒸気放電灯は、水銀を含有しない発光管の
内部にハロゲンとバッファーガスと発光物質としてスズ
およびビスマスの少なくとも一種以上を封入してなる金
属蒸気放電灯において、前記バッファーガスとして5〜
300Toorのキセノンガスを封入してなることを特徴とし
ている。
The metal vapor discharge lamp of the present invention is a metal vapor discharge lamp in which a halogen, a buffer gas, and at least one or more of tin and bismuth as a luminescent material are enclosed in a mercury-free arc tube.
It is characterized by enclosing 300 Toor of xenon gas.

〔発明の作用効果〕[Advantageous effects of the invention]

本発明の金属蒸気放電灯は、水銀を使用せずに、330nm
以下に主な輝線スペクトルを有するスズおよびビスマス
の少なくとも一種以上を封入しているので220〜330nmの
有効波長域の紫外線を効率良く発光させることができ
る。しかも、封入ガスとしてキセノンガスを用いるの
で、アルゴンガスに比べて220〜330nmの有効波長域の出
力を激しく増大させることができる。キセノンガスは封
入量(キセノンガスの分圧)に比例してスズおよびビス
マスのスペクトル強度を増加させる傾向にあるが、この
キセノンガスの封入量としては常温で5〜300Toorの範
囲が好ましい。5Toor未満では有効波長域の出力を増大
させる効果が少なく、300Toorを超える場合には、発光
管の電極間のアークが細くなり持ち上がり現象を越し始
め、さらにアークが発光管に接触するに至り失透が起こ
り好ましくない。
The metal vapor discharge lamp of the present invention is 330 nm without using mercury.
Since at least one of tin and bismuth having the main emission line spectrum is encapsulated below, it is possible to efficiently emit ultraviolet rays in the effective wavelength range of 220 to 330 nm. Moreover, since xenon gas is used as the filling gas, the output in the effective wavelength range of 220 to 330 nm can be significantly increased as compared with the argon gas. The xenon gas tends to increase the spectral intensities of tin and bismuth in proportion to the enclosed amount (partial pressure of the xenon gas), but the enclosed amount of the xenon gas is preferably in the range of 5 to 300 Toor at room temperature. If it is less than 5Toor, the effect of increasing the output in the effective wavelength range is small, and if it exceeds 300Toor, the arc between the electrodes of the arc tube becomes thin and begins to rise, and further the arc contacts the arc tube and devitrification occurs. Is not preferred.

すなわち、前述したように、半導体用レジストのハード
ニングに有効な波長域は、220〜330nmの範囲の紫外線で
あって、この範囲の発光量を強くするためには、水銀の
代わりにスズ、ビスマスの少なくとも一種以上を光電管
に圧封入すると共に、バッファーガスとして5〜300Too
rにキセノンガスを封入した本発明の金属蒸気放電灯
は、レジストのハードニングに有効な紫外線出力を発光
する光源とすることができる。
That is, as described above, the wavelength range effective for hardening the semiconductor resist is ultraviolet rays in the range of 220 to 330 nm, and in order to increase the emission amount in this range, tin or bismuth is used instead of mercury. At least one of the above is pressure-sealed in the photoelectric tube, and 5-300 Too as a buffer gas.
The metal vapor discharge lamp of the present invention in which xenon gas is sealed in r can be used as a light source that emits an ultraviolet ray output effective for resist hardening.

スズまたはビスマスは、発光管に封入するにあたって、
金属単体とハロゲンあるいはそのハロゲン化物が用いら
れる。スズ、ビスマスの封入量は極く僅かでよく、例え
ば発光管の内容積1cc当たり3〜5×10-8モルの添加量
で十分に大きな効果が得られる。
When tin or bismuth is sealed in the arc tube,
A simple metal and a halogen or a halide thereof are used. Tin and bismuth may be enclosed in a very small amount, and for example, a sufficiently large effect can be obtained by adding 3 to 5 × 10 -8 mol per 1 cc of internal volume of the arc tube.

なお、マンガン、鉛を封入すると、220〜330nmの出力を
増加させることはできるものの、レジストの発泡現象を
起こす330〜450nmの出力をも増加させることなりレジス
トのハードニングには好ましくない。
When manganese and lead are enclosed, the output of 220 to 330 nm can be increased, but the output of 330 to 450 nm that causes the phenomenon of bubbling of the resist is also increased, which is not preferable for hardening the resist.

〔発明の具体的構成〕[Specific configuration of the invention]

以下、本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は光化学反応における光源として使用される定格
4KWの金属蒸気放電灯を示すが、内径が22mm、内容積が
約100ccのオゾンレス石英管からなる発光管1内に一対
の電極2、2が対向位置され、電極間距離は250mmであ
る。発光管1の両端がシール部11であり、シール部11に
モリブデン箔3が封着され、このモリブデン箔3を介し
て外部リード棒4と電極2とが電気的に接続されてい
る。
Figure 1 shows the rating used as a light source in photochemical reactions.
A metal vapor discharge lamp of 4 KW is shown, in which a pair of electrodes 2 and 2 are opposed to each other in an arc tube 1 made of an ozoneless quartz tube having an inner diameter of 22 mm and an internal volume of about 100 cc, and the distance between the electrodes is 250 mm. Both ends of the arc tube 1 are seal portions 11, and molybdenum foil 3 is sealed on the seal portions 11, and the external lead rods 4 and the electrodes 2 are electrically connected via the molybdenum foil 3.

上記のように構成されてなる発光管1内に沃化スズ2.6m
g、スズ0.25mgおよび沃化ビスマス0.7mgの混合物、150T
oorのキセノンガスを封入されて金属蒸気放電灯を作製
した。さらに、比較のために、スズ、ビスマスそのハロ
ゲン化物は同量として、バッファーガスとしてアルゴン
ガスを150Toorの圧力で封入したものを他に製作して比
較に供した。
2.6 m of tin iodide is placed in the arc tube 1 constructed as described above.
g, a mixture of 0.25 mg tin and 0.7 mg bismuth iodide, 150 T
A metal vapor discharge lamp was produced by enclosing oor xenon gas. Further, for comparison, another one was prepared in which argon, a buffer gas, and argon gas were enclosed at a pressure of 150 Toor, with the same amounts of tin, bismuth, and halides, for comparison.

第2図および第3図は本発明の金属蒸気放電灯の発光ス
ペクトルの分光分布を示すグラフおよび比較例の金属蒸
気放電灯の発光スペクトルの分光分布を示すグラフであ
り、横軸に輝線スペクトルの波長(nm)を示し、縦軸に
出力相対値(%)を示してあり、100%における絶対エ
ネルギー値は両図とも同じである。
FIG. 2 and FIG. 3 are graphs showing the spectral distribution of the emission spectrum of the metal vapor discharge lamp of the present invention and the spectral distribution of the emission spectrum of the metal vapor discharge lamp of the comparative example, with the horizontal line representing the emission line spectrum. The wavelength (nm) is shown and the output relative value (%) is shown on the vertical axis. The absolute energy value at 100% is the same in both figures.

これらの図から明らかなように、第2図に示した本発明
のキセノンガス入り金属蒸気放電灯の有効波長域220〜3
30nmの出力相対値は第3図に示したアルゴンガス入り金
属蒸気放電灯の有効波長域220〜330nmの出力相対値を10
0とすれば189であって約1.9倍まで増大しているが、レ
ジストのハードニングに有害な330〜450nmの領域におけ
る増加割合は出力相対値で1.35倍に止まっており、有効
波長域の増大が著しい。
As is clear from these figures, the effective wavelength range 220 to 3 of the xenon gas-containing metal vapor discharge lamp of the present invention shown in FIG.
The output relative value of 30 nm is 10 relative to the output relative value of the effective wavelength range 220 to 330 nm of the metal vapor discharge lamp containing argon gas shown in FIG.
If it is 0, it is 189, which is up to about 1.9 times, but the increase rate in the region of 330 to 450 nm, which is harmful to resist hardening, is 1.35 times in relative output value, and the effective wavelength range increases. Is remarkable.

更に、従来の水銀灯に比べ有害スペクトル領域の出力相
対値を激減でき、レジストのハードニングに好適な金属
蒸気放電灯を提供することができる。
Furthermore, the output relative value in the harmful spectrum region can be drastically reduced as compared with the conventional mercury lamp, and a metal vapor discharge lamp suitable for resist hardening can be provided.

また、スズ又はビスマスを添加したことによる始動電
圧、再点弧電圧などの電気特性への影響もほとんどな
い。
Further, the addition of tin or bismuth has almost no effect on the electrical characteristics such as the starting voltage and the re-ignition voltage.

以上説明したように、本発明の金属蒸気放電灯は水銀を
含有しない発光管の内部にハロゲンとバッファーガスと
発光物質としてスズおよびビスマスの少なくとも一種以
上を封入してなる金属蒸気放電灯において、前記バッフ
ァーガスとして5〜300Toorのキセノンガスを封入する
ように構成したので、光化学反応特にレジストのハード
ニングに有効な波長域220〜330nmの発光スペクトル出力
を大きく増加させることができる。
As described above, the metal vapor discharge lamp of the present invention is a metal vapor discharge lamp in which at least one or more of tin and bismuth as a luminescent substance is enclosed in an arc tube containing no mercury, Since the xenon gas of 5 to 300 Toor is filled as the buffer gas, the emission spectrum output in the wavelength range 220 to 330 nm, which is effective for the photochemical reaction, particularly the hardening of the resist, can be greatly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係る金属蒸気放電灯球の一実施例を示
す説明用断面図、第2図は本発明の金属蒸気放電灯にお
ける発光スペクトルの分光分布を示すグラフ、第3図は
比較例の金属蒸気放電灯の分光分布を示すグラフであ
る。 1……発光管、2……電極 3……モリブデン箔、4……外導線 11……シール部
FIG. 1 is an explanatory sectional view showing an embodiment of a metal vapor discharge lamp according to the present invention, FIG. 2 is a graph showing a spectral distribution of an emission spectrum in the metal vapor discharge lamp of the present invention, and FIG. 3 is a comparison. It is a graph which shows the spectral distribution of the example metal vapor discharge lamp. 1 ... Arc tube, 2 ... Electrode 3 ... Molybdenum foil, 4 ... Outer conductor 11 ... Seal part

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水銀を含有しない発光管の内部にハロゲン
とバッファーガスと発光物質としてスズおよびビスマス
の少なくとも一種以上を封入してなる金属蒸気放電灯に
おいて、前記バッファーガスとして5〜300Toorのキセ
ノンガスを封入してなることを特徴とする金属蒸気放電
灯。
1. A metal vapor discharge lamp in which a halogen, a buffer gas, and at least one of tin and bismuth as a luminescent material are enclosed in a mercury-free arc tube, wherein the buffer gas is 5 to 300 Toor xenon gas. A metal vapor discharge lamp, characterized in that
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