JPH0732001B2 - Metal vapor discharge lamp - Google Patents

Metal vapor discharge lamp

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JPH0732001B2
JPH0732001B2 JP2641587A JP2641587A JPH0732001B2 JP H0732001 B2 JPH0732001 B2 JP H0732001B2 JP 2641587 A JP2641587 A JP 2641587A JP 2641587 A JP2641587 A JP 2641587A JP H0732001 B2 JPH0732001 B2 JP H0732001B2
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metal vapor
vapor discharge
discharge lamp
lamp
resist
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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のハードニングに用
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 the heat resistance of a resist when manufacturing a semiconductor. The present invention relates to a metal vapor discharge lamp used for hardening.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

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と
されている。
Generally, in the manufacture of semiconductors, after irradiating a resist film applied on a wafer substrate with ultraviolet rays through a predetermined image pattern, the resist film is dissolved with a resist solution or the like to form a resist pattern of a fine image, In order to improve the adhesiveness of the resist, post-baking is performed, but because the heat resistance of the resist is inferior during this post-baking, the resist pattern of the fine image may peel off from the wafer or cause mold deviation. Before or after the 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, it is said to be unfavorable because it causes a bubbling phenomenon depending on the type of resist.

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.

この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、上記のハードニングに有効な波
長域以外、特に330nm以上の有害な長波長のスペクトル
線は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。
The emission of light from this high-pressure mercury lamp consists of a number of emission line spectra, and each spectrum is dispersed over a fairly wide wavelength range. Spectral lines are blocked by a filter and used for resist hardening.

更に最近では発光管内に水銀を添加せずに金属ハロゲン
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。
Furthermore, recently, a metal vapor discharge lamp has been developed in which a metal halide is enclosed as a luminescent substance in the arc tube without adding mercury to obtain light emission of a specific wavelength.

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

しかしながら、発光管の内部に水銀を封入せずに、例え
ば、マグネシウム、ハロゲンおよび希ガスを封入した金
属蒸気放電灯においては、マグネシウム封入による有効
波長域のスペクトルの出力が低く、却って従来の水銀灯
に比べて有効波長域のスペクトルの出力が小さいという
問題点を有している。
However, for example, in a metal vapor discharge lamp in which magnesium, halogen, and a rare gas are enclosed without enclosing mercury in the arc tube, the output of the spectrum in the effective wavelength range due to the encapsulation of magnesium is low, and the conventional mercury lamp is rather used. Compared with this, there is a problem that the output of the spectrum in the effective wavelength region is small.

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づいてされたもの
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 has been made based on the above circumstances, and the object is to highly efficiently treat 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
部にマグネシウムおよびハロゲンを封入した金属蒸気放
電灯において、スズと、5〜300Toorのキセノンガスと
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 magnesium and halogen are enclosed in a mercury-free arc tube, which is characterized in that tin and xenon gas of 5 to 300 Toor are enclosed.

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

本発明の金属蒸気放電灯は、水銀を使用していないの
で、350nm以上の出力が小さくて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。
Since the metal vapor discharge lamp of the present invention does not use mercury, it has a small output of 350 nm or more and can efficiently emit ultraviolet rays in the effective wavelength range of 220 to 330 nm.

水銀は一般に発光物質として水銀灯に封入して使用され
ているが、特に350nm以上のスペクトル出力が高いため
に却ってレジストのハードニングに有害である。この水
銀の代わりにマグネシウムを発光物質となし、ハロゲ
ン、キセノンと一緒に助成分としてスズを発光管に封入
する。
Mercury is generally used as a light-emitting substance enclosed in a mercury lamp, but it is rather harmful to resist hardening due to its high spectral output of 350 nm or more. Magnesium is used as a light emitting material instead of mercury, and tin is enclosed in an arc tube together with halogen and xenon as an auxiliary component.

このマグネシウムは単独で使用するとスペクトル出力は
小さいが、スズとキセノンガスとの共存状態で高い効率
で発光し、特に半導体製造用レジストのハードニングに
有効な波長域の220〜330nmの範囲の紫外線範囲で発光量
が高くなる。
Although this magnesium has a small spectral output when used alone, it emits light with high efficiency in the coexistence state of tin and xenon gas, and is particularly effective in the hardening of semiconductor manufacturing resists. The amount of light emission increases.

本発明においては、アーク放電を始動させる希ガスとし
てアルゴンの代わりにキセノンを用い、有効波長域220
〜330nmの紫外線放射エネルギー出力を増加させるもの
であり、その封入量としては常温で5〜300Toorの範囲
が好ましい。キセノンガスが5Toor未満では有効波長域2
20〜330nmの出力を増加させる効果が少なく、300Toorを
超えると、アークが細くなり持ち上がり現象を起こし、
さらに、アークが光電管に接触するに至りアーク失透を
引き起こり好ましくない。
In the present invention, xenon is used instead of argon as the rare gas for starting the arc discharge, and the effective wavelength range 220
It increases the UV radiation energy output of ˜330 nm, and the enclosed amount is preferably in the range of 5 to 300 Toor at room temperature. Effective wavelength range 2 when xenon gas is less than 5Toor
There is little effect of increasing the output of 20 to 330 nm, and when it exceeds 300Toor, the arc becomes thin and a lifting phenomenon occurs,
Further, the arc comes into contact with the photoelectric tube, causing devitrification of the arc, which is not preferable.

助成分のスズとしては、金属単体あるいはそのハロゲン
化物の形で封入するのが好ましい。現時点では、その原
理を解明することはできないが、スズは、後述する実施
例から明らかになるように、マグネシウムの278、280、
285および309nmの出力を増加させのに有効である。この
スズの添加量は極く僅かでよく、例えば発光管の内容積
1cc当たり2〜5×10-8モルの添加量で十分に大きな効
果が得られる。
As the auxiliary component tin, it is preferable to encapsulate in the form of a simple metal or a halide thereof. At present, it is not possible to elucidate the principle, but tin, as can be seen from the examples described later, is
Useful for increasing the output at 285 and 309 nm. The amount of tin added may be extremely small, for example, the internal volume of the arc tube.
A sufficiently large effect can be obtained with an addition amount of 2 to 5 × 10 -8 mol per cc.

〔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、電極管距離は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が封入され、このモリブデン箔を外部リ
ード棒4と電極2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 4KW is shown, in which a pair of electrodes 2 and 2 are positioned opposite 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 an electrode tube distance is 250 mm. Both ends of the arc tube 1 are seal portions 11, and molybdenum foil 3 is sealed in the seal portion 11, and the molybdenum foil is electrically connected to the external lead rod 4 and the electrode 2.

上記のように構成されてなる発光管1内に1×10-5モル
の沃化マグネシウム、5×10-6モルの沃化アンチモン、
5×10-6モルの沃化スズ及び150Toorのキセノンガスを
封入した金属蒸気放電灯(ランプA)を作製した。
1 × 10 −5 mol of magnesium iodide, 5 × 10 −6 mol of antimony iodide in the arc tube 1 having the above-mentioned structure,
A metal vapor discharge lamp (lamp A) filled with 5 × 10 −6 mol of tin iodide and 150 Toor of xenon gas was produced.

第2図は本発明の金属蒸気放電灯(ランプA)の発光ス
ペクトルの分光分布を示するグラフであり、横軸には輝
線スペクトルの波長(nm)を示し、縦軸には相対スペク
トル強度(%)を示してあり、100%における絶対エネ
ルギー値は以下の第3図、第4図及び第5図共に同じで
ある。
FIG. 2 is a graph showing the spectral distribution of the emission spectrum of the metal vapor discharge lamp (lamp A) of the present invention, where the horizontal axis shows the wavelength (nm) of the bright line spectrum and the vertical axis shows the relative spectral intensity ( %), And the absolute energy value at 100% is the same in all of FIGS. 3, 4, and 5 below.

一方、比較のために、ランプAから沃化スズを除いた金
属蒸気放電灯(ランプB)と沃化マグネシウムのみを封
入した金属蒸気放電灯(ランプC)を作製して発光スペ
クトルの出力相対値を第3図及び第4図に示した。
On the other hand, for comparison, a metal vapor discharge lamp excluding tin iodide from Lamp A (Lamp B) and a metal vapor discharge lamp containing only magnesium iodide (Lamp C) were prepared and the output relative value of the emission spectrum was measured. Is shown in FIGS. 3 and 4.

これらの図から明らかなように、本発明の金属蒸気放電
灯(ランプA)は、スズを添加しない金属蒸気放電灯
(ランプB)および(ランプC)に比べてマグネシウム
の輝線スペクトル、特に有効波長域220〜330nmの出力相
対値が増大していることが分かる。第2図と第3図およ
び第4図とを比較してスズの影響を見てみると、マグネ
シウムを封入したものにさらにスズを封入すると、第2
図から明らかなように、マグネシウムの輝線スペクトル
が増大し、マグネシウムに対してスズが発光助成分とし
て寄与することがわかる。
As is clear from these figures, the metal vapor discharge lamp of the present invention (Lamp A) has a bright line spectrum of magnesium, particularly an effective wavelength, as compared with the metal vapor discharge lamps without addition of tin (Lamp B) and (Lamp C). It can be seen that the output relative value in the region 220 to 330 nm is increasing. Looking at the effect of tin by comparing FIG. 2 with FIG. 3 and FIG. 4, it can be seen that
As is clear from the figure, the emission line spectrum of magnesium increases, and it is understood that tin contributes to magnesium as a light emission auxiliary component.

更に、本発明は、従来の水銀灯(第5図参照)に比べ35
0nm以上の有害なスペクトル領域の出力相対値を激減で
きるので、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 present invention is 35% more efficient than conventional mercury lamps (see FIG. 5).
Since the output relative value in the harmful spectral region of 0 nm or more can be drastically reduced, a metal vapor discharge lamp suitable for resist hardening can be provided.

また、スズ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。
In addition, the addition of tin has almost no effect on electrical characteristics such as starting voltage and 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マグネシウムおよびハロゲン
を封入した金属蒸気放電灯において、スズと、5〜300T
oorのキセノンガスとを封入したので、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の紫
外線を高い効率で発光する光源を提供することができ
る。
As described above, the metal vapor discharge lamp of the present invention is a metal vapor discharge lamp in which magnesium and halogen are enclosed in a mercury-free arc tube, and tin and 5-300T
By enclosing oor xenon gas, it is possible to provide a light source that efficiently emits ultraviolet light in the wavelength range of 220 to 330 nm, which is effective for photochemical reaction, particularly for resist hardening.

【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との関係を示すグラフ、
第3図および第4図は従来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5図は従来の
高圧水銀灯における発光スペクトル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, and FIG. 2 is a graph showing a relationship with a spectral distribution of an emission spectrum in the metal vapor discharge lamp of the present invention.
3 and 4 are graphs showing the spectral distribution of the emission spectrum of a conventional metal vapor discharge lamp, and FIG. 5 is a graph showing the spectral distribution of the emission spectrum of a conventional high pressure mercury lamp. 1 ... Arc tube, 2 ... Electrode 3 ... Molybdenum foil, 4 ... Outer conductor wire 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マグネシ
ウムおよびハロゲンを封入した金属蒸気放電灯におい
て、 スズと、5〜300Toorのキセノンガスとを封入してなる
ことを特徴とする金属蒸気放電灯。
1. A metal vapor discharge lamp in which a mercury-free arc tube is filled with magnesium and a halogen, wherein tin and xenon gas of 5 to 300 Toor are filled. .
JP2641587A 1987-02-09 1987-02-09 Metal vapor discharge lamp Expired - Lifetime JPH0732001B2 (en)

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