JPS61292842A - プラズマｘ線源 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はプラズマＸ線源に係り、特にプラズマＸ線源の
放電管内部の構造に関する。

〔発明の背景〕

近年、集積回路関係の技術的進歩はきわめて急速であり
、リソグラフィ装置の加エバターンの最小幅はサブミク
ロンの領域に入ろうとしている。

このサブミクロンの領域ではもはや光による露光では鮮
明な加工を施すことが困難となり、軟Ｘ線を使用、した
りソグラフイ装置が必要になってきている。そこで、強
力な軟Ｘ線発生源が求められてきている。

このような軟Ｘ線発生源としては電子衝撃形Ｘ線管、シ
ンクロトロン放射光ならびに高温プラズマからのＸ線を
利用するものなどが存在する。しかし、電子衝撃形は輝
度が弱く、シンクロトロン形はあまりにも設備価格が高
価“格となるため、従来からプラズマＸ線源が有望視さ
れてきている。

プラズマＸ線源としては、特開昭５７−１９１９４８号
で開示されているように、液体金属を用いた真空ギャッ
プ式のものが存在している。

この従来技術は、第３図に示すように、端板１゜２なら
びに絶縁円筒３から形成される真空容器１５の中に、端
板１，２をおのおの貫通した電極４．５が間隙をもって
真空容器１５内で対向されて配置されている。電極４，
５は通常融点の高いタングステンなどで構成されている
。

電極４の外周側には、電極４の先端部と細隙を介して配
置された先端部３１と、電極４を同軸状に囲む基底部を
有する円筒部６からなる電極外套が設けられている。そ
の電極外套と電極４の間には、Ｇａなどの液体金属７が
充電されている。

電極４，５には充電装置（図示せず）ならびにコンデン
サ１０、抵抗１１、スイッチ１２、スイッチ１３からな
るパルス大電流電源１６が接続されている。

Ｘ線発生にあたっては、まずスイッチ１２を閉鎖してコ
ンデンサ１０を充電し、このコンデンサ１０の充電完了
後スイッチ１２を開放して、引き続いてスイッチ１３を
閉鎖する。この際、電極４の先端部には液体金属のＧａ
が細隙よりにじみ出し、表面張力により液滴状８となっ
て電極４の先端に付いている。スイッチ１３の閉合によ
り高電圧がこの液滴状の液体金属と電極５とに間に実質
に印加されることになる。この放電回路はコンデンサの
直接短絡を形成するので、電極の立上がり時間が１μｓ
程度のオーダーと非常に短かく、得られる電流値も数１
００ｋＡのオーダーである。そのため、電極４，５間の
放電アークにはＺピンチ現象が生じることになる。この
Ｚピンチ現象によりアークプラズマは非常に高温に加熱
され、Ｇａ金属が蒸発しアークプラズマ中のＧａ原子よ
り特性Ｘ線が放出されるようになる。この特性Ｘ線９は
電極５の軸中心部に設けられた開口部２０に連通したＸ
線出口１４に設けられたＢｅ窓２１を介して、マスク１
７で被われたシリコンウェーハ１８に導びかれ、これを
露光することになる。

２ピンチ発生に必要なコンデンサの放電電流は、第４図
に示すように正弦波状減衰振動となる。このうちで、特
性Ｘ線が発生するのに必要な電流部分は、Ｚピンチ現象
が生じる高電流部分である時刻ｔ１〜ｔ３までの短かい
時間の電流である。ｔ２以降の電流によるエネルギーは
、電極間の放電が持続するのに使用され、エネルギーが
電極４側に入り、電極４の温度が上昇することにより電
極物質が蒸発し、電極４の消耗をきたすことになる。

その結果、電極４と外套６とに充填されたＧａが電極４
の先端部から漏れ出し、放電により必要以上のＧａが蒸
発することになる。その結果Ｇａの補給や電極先端部の
メインテナンスを頻繁に行わなければならないという問
題点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電極の消耗が少ないことにより放電金
属の消耗が少ないプラズマＸ線源を提供することにある
。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明＄は真空容器内に配置
される対向電極の一方を中空電極とし、この中空内に他
の対向電極を配設させ、この中空電極に中空内に突出し
かつ中空内の対向電極に対向するような電極先端部をも
つようにした対向電極を有するプラズマＸ線源である。

上記本発明の構成において、電極先端部でのＺピンチに
より発生した放電金属の荷電粒子は、電極間の磁界の向
きに応じてそれぞれ中空内を移動する。したがって、２
ピンチ発生以降の放電が先端部から電極の円筒部に移る
ことにより、電極先端部での電極の消耗を防ぐことがで
きる。

上記本発明に適用できる電極としては、電極そのものが
Ｇａのような放電金属で構成されているような場合や、
電極外套で取囲み、この間に放電金属を充電させたよう
なものを使用することができる。どちらの電極において
も、電極先端部の消耗を防ぐことができるために、Ｘ線
発生位置の安定化や放電金属の必要以上の蒸発を防ぐこ
とができる。

〔発明の実施例〕 次に本発明に係るプラズマＸ線源！源の好ましい実施例
を添付図面に従って詳説する。なお従来技術の所におい
て説明した部分に対応する部分については、同一の符号
を付しその説明を省略する。

第１図はプラズマＸ線源の一実施例を示す断面構成図で
ある。

第１図において、真空容器１５はカップ状の金属容器２
３と、この金属容器の上部を閉塞する絶縁円板２２とか
ら構成されている。

電極２４および電極４は、絶縁円板２２を貫通するよう
にして、絶縁円板２２に固定配設されている。

電極２４は内部が中空状となっており、この内部に電極
４が同軸状になるように配設されている。

電極２４と円筒部６との間は、放電可能なギャップ値（
６例えば１１程度になるように調整されている。電極２
４には、電極６の先端部に対向するように中空部に向っ
た突起状の電極先端部３２が電極２４と一体形成されて
いる。軸中心部に位置する電極４は電極先端部３２と対
峙してギャップ２７を形成している。

電極４の外周部には、Ｇａ清めの円筒部６が配設され、
この円筒部６と電極４の間では前記従来技術で説明した
ようにＧａの液体金属が充填されている。

電極２４の電極先端部３２の軸中心部には、開口部２０
が設けられ、電極４と電極先端部３２との間で発生した
プラズマからのＸ線の取出しが行われる。Ｘ線はＢｅ窓
２１を通して真空容器外へと取出され、マスクホルダー
２６に支持されたマスク１７に密接して配置されたシリ
コンウェハ１８を露光する。？７″リコンウェハ１８は
、載置台２５の上に固定、支持されている。

電極４および電極２４間にはコンデンサ１ｏが接続され
、スイッチ１３の投入により、ギャップ２７において電
極４および電極先端部３２間で放電が生じ、２ピンチ現
象が発生してＸ線が放出される。

次にこのＺピンチにおけるＸ線の発生の動作について説
明する。

電極４の先端部と電極先端部３２との放電ギャップ２７
における放電アークより、中空内に拡散しているＧａの
荷電粒子は、電極４を流れる電流３３によって生ずる円
周方向を向いた磁界により。

円筒部６と電極２４で挾まれた空間へドリフトにより拡
散してくる。すなわち、磁界が時計方向の向きをもつた
めにマイナスの荷電粒子は絶縁円板２２の方に向って接
動し、プラスの荷電粒子はそれと反対方向の中空部へ移
動するようになる。

このような荷電粒子の移動が生じているときに、ギャッ
プ部２７で２ピンチが発生すると２ピンチ部のインダク
タンスが急激に大きくなるので、電極５と電極２４との
間の電圧が急激に大きくなる。

その結果、円筒部６と電極２４の間の電圧も急激に大き
くなる。したがって１円筒部６の方向に移動した荷電粒
子自身の働きや、この荷電粒子が電極２４または円筒部
６に衝突する際に生じる他の荷電粒子の働きにより１円
筒部６と電極２４の間に放電が移ることになる。よって
、第４図で示したＺピンチ以降の時刻ｔ２付近以後の放
電は、円筒部６と電極２４の筒状部での同軸状でなされ
ることにより、ギャップ２７におけるＧａや、電極４お
よび電極先端部２４の不必要な消耗を押さえることが可
能となる。電［２４の基底部である同軸状部での電極消
耗は、先端部３２に比べ著しく面積が広いために非常に
ゆっくりとしたものになる。その結果、電極の寿命が大
幅にのびる。さらに電極の変形を防ぐことができるため
に、放電金属の漏れによる蒸発を防ぐことが可能となる
。

なお、上記実施例では、電極４の回りに放電金属を充填
する例について示したが、電極自身が放電金属で構成さ
れているものについても本発明を適用することができる
。すなわち、このような電極では、同じように先端部で
の電極の消耗を防ぐことができ、その結果Ｘ線発生位置
を安定させることができる。

次に他の実施例について説明する。

第２図はＸ線取出し用の開口部を、第１１！Ｉのように
電極先端部３２に設ける代わりに、電極２４に設けたプ
ラズマＸ線源の他の実施例を示す断面構成図である。

図において、電極４は、ＡＱなどの所望の特性Ｘ線を発
生する材料で構成されている。ギャップ２７に対応する
電極２４の一部には、Ｘ線取呂し用の開口部３０が設け
られ、これに対応した真空容器の壁にＢｅ窓２１が設け
られている。この開口部３０およびＢｅ窓２１を通して
露光用のＸ線が外部に取出される。

２ピンチにより生ずるアーク２８により開口部３ｏに向
って直線的に飛んでくる荷電粒子は、工ネルギーの弱い
中性金属蒸気だけである。これは、荷電粒子が電極４の
軸中合部電流の磁界で軌道を曲げられることによるもの
である。したがって、Ｂｓ窓２１に与えるダメージは非
常に少なくなり、窓が長持ちするという効果がある。な
お、Ｚピンチにより放電アークが電極の同軸状部に移る
という動作は前記第１図の実施例で示した場合と同様で
ある。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係るプラズマＸ線源によれ
ば、Ｚピンチ発生以降の放電が電極の先端部から同軸状
部に移るために、先端部における電極の消耗を防ぐこと
ができる。したがって、電極先端部に放電金属の必要以
上の漏洩を防ぐことができ、蒸発による放電金属の消耗
を防止することができる。よって、電極や放電金属の補
給ないし取替えを少なくすることができる。

また、電極先端部における変形を防止することができる
ために、Ｘ線発生位置の精度を長期に渡って安定させる
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は本発明に係るプラズマＸ線源の実
施例を示す断面構成図、第３図は従来のプラズマＸ線源
を示す断面構成図、第４図は電極に印加される電流の正
弦波状減衰振動を示すグラフである。 ４・・・内部電極、６・・・電極外套、７・・・放電金
属、１５・・・真空容器、２４・・・外部電極、３２・
・・外部電極先端部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、中空状の筒状部を有する外部電極と、該中空内に配
   設された内部電極と、該内部電極の先端部に対向するよ
   うに前記中空内に向つて前記筒状部と連設する前記外部
   電極の先端部と、当該外部電極と内部電極を収納する真
   空容器と、前記外部電極と内部電極間にパルス状の大電
   流を印加する大電流電源と、前記電極の先端部間の放電
   により発生したＸ線を外部に取り出す透過窓とを備えて
   なることを特徴とするプラズマＸ線源。