JPS63136448A - Ｘ線発生装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＬＳＩ製造用Ｘ線リソグラフィ装置用Ｘ線発生
装置に係わり、特に、放電の安定性の向上を図ったＸ線
発生装置に関する。

〔従来の技術ゴ 近年、より高性能な半導体集積回路を製造するために、
線幅が０．５　μｍ以下である微細パターンを、半導体
基板上に形成する要求が高まっている。Ｘ！　（主に４
〜１３人の軟Ｘ線）を使用するパターン転写技術である
Ｘ線露光法は、転写されたパターンの精度が極めて高く
、特にサブミクロンパターン形成において有力な技術と
されている。

ところで、Ｘ線露光法を実施するには、高出力で安定な
Ｘ線発生装置が必要となる。従来Ｘ線発生装置としては
、金属ターゲラ１−を高速の電子ビームで衝撃すること
により、金属ターゲットから主として特性Ｘ線を発生さ
せる方式のものが多用されている６しかし、この方式の
Ｘ線発生装置ではＸｉ変換効率が極めて低いという本質
的な欠点があり、高出力化を図るのが困難である。

そこで最近、放電プラズマをＸ線源とするＸ線発生装置
が開発されている。この装置は第３図に示す如く電源１
により充電されたコンデンサ２の電荷を一対の電極３，
４間で放電させて電極３゜４１１１Ｊｊに放電プラズマ
を生成し、該プラズマ中で起こるエネルギ遷移によって
放射されるＸ線を利用するものであり、極めて大きいＸ
線出力を得ることができる。なお、電極３，４の他にト
リガ電極５が電極３に近接して設けられている。

放電プラズマの生成は、まず主電極３とトリガーｉ￥を
極の間にパルス電圧を加えて、主電極３とトリガー電極
５の間で初期放電を行わせることによりはじまる。この
初期放電により主電極３，４間の主放電が開始され、主
放電により主電極３，４の先端放電面が蒸発し、プラズ
マが生成される。

主電極３に近接して設けられているトリガー電極５は、
通常、ピーク時３００ＫＡに近い主放ｆｆｉ［流にさら
されるため、多数回Ｘ線を発生させると、すなわち主放
電を行わせると、トリガー電極５の先端放電面が消耗し
、その放電特性が変化する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のプラズマＸ線発生装置では、多数回放電によるト
リガー電極の寿命について配慮がされておらず、安定し
たＸ線出力が得られないことに問題があった。すなわち
Ｘ線リソグラフィ用Ｘ線源として実用される場合、１０
”〜１０”回／月の多数回放電が要求されるのに、トリ
ガー電極の先端放電面の消耗のため、不安定なＸ線発生
装置となり、特にＸ線リソグラフィ用の光源のように安
定なＸ線を必要とする場合には好ましくなかった。

本発明の課題は、多数回の放電を行っても安定なＸ線出
力の得られるＸ線発生装置を提供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の課題は、主放電電極間に気体を吹き出す流路を設
けることにより達成される。

〔作用〕

気体中では、それを構成している原子や分子間の平均距
離が固体中の原子間隙に比較してはるかに大きく、かつ
多くの場合構成粒子の大部分は中　　、性であるので気
体は絶縁物である。しかし宇宙線や自然放射能によって
わずかながら電離してイオンと自由電子が存在するので
、特に圧力の低い気体ではわずかな導電性がある。真空
中におかれた電極間に気体を吹きこむと、この導電性に
より絶縁が破壊され、放電がおこる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図により説明する。

放電電極は、電極容器３１の本体を形成する円筒電流路
９の底部に設けた摺動通電子２２に、尖端を上方に向け
て垂直に挿し通され、この摺動通電子２２に接触しなが
ら上下に動く下部電極４と、電極容器３１の蓋を形成す
る平板電流路８の下面に尖頭部を前記の下部電極４の尖
端に対向する位置に懸吊されて接合された中空砲弾型の
上部電極７とから成っている。

前記平板電流路８は、同筒絶縁物１０を介して前記円筒
電流路９の上面に結合されて円筒電流路の蓋を形成して
おり、平板電流路８の下面に接合された上部電極７の中
空部に合致する開孔を有し、前記中空部に開口する気体
導入孔２６を設けた絶縁蓋板１６が前記開孔の上面に取
付けられて該開孔を閉鎖している。上部電極の中空部に
蓋板１６の下面から外部容器１５が懸吊され、上部電極
の内壁と外部容器の外壁の間の空隙を、気体導入孔２６
から導入され、上部電極の尖頭部の開口２５を経て電極
間に吹き出される気体の流路３２としている。

前記円′ＷＪ電流路９の外部を気密に囲んで真空容器１
１が設けられており、該真空容器１１には、図示されて
いない真空ポンプに接続されている排気孔１２と、Ｘ線
透過窓１３と、前記摺動通電子２２の下方にあって前記
下部電極４の下部と係合して該電極を上部電極７の方向
に進退させる電極駆動部２３とを有している。

前記上部電極７は、下部電極４に対向する尖頭部に開口
２５を有し、電極の中空部に絶ｇ′蓋板１６の下面に懸
吊されている外部容器１５を収容しており、該外部容器
１５は、その中段の棚３０）上にｘｔｓ発生物質容器１
４を内装している。該Ｘ線発生物質容器１４は、下端に
前記棚３０の開孔に挿通されこの棚の下方にのびている
バネ性の送り部１８と、上端に前記絶縁蓋板１６の開孔
に挿通され蓋板１６より上方に突出しているノック部２
０とを有し、Ｘ線発生物質１９（アルミニウム捧、銅捧
、タングステン捧、モリブデン捧等）を内蔵し、外部容
器１５の中段の棚３０上にあって容器１４の底面を支持
しているコイルバネ１７により絶縁蓋板１６の下面に押
しつけられている。

Ｘ線発生物質容器１４内の棒状のＸ線発生物質１９は、
バネ性の送り部１８によってその軸を上下方向にした状
態で挟持されているが、ノック部２０を下に押すことに
より、コイルバネ１７が圧縮されて容器１４が下方にさ
がり、送り部１８が外方に広がってＸ線発生物質１９は
下方に送り出される。容器１５の下端部２１には開孔が
設けられ、Ｘ線発生物質１９は、この開孔および上部電
極尖頭部の開孔２５を通過可能であり、この開孔２５を
通して、下部電極４の尖端と対向している。

平板電流路８および円筒電流路９にはコンデンサ２が接
続され、該コンデンサ２には電源１が接続されて充電可
能となっている。

通常電極４はＸ線発生物質１９と同一の材質とする。

Ｘ線発生にあたっては、まずノック部２０を図示してい
ない操作部で操作して、Ｘａ発生物質１９の先端部２４
を上部電極７の開孔２５より若干下方に突出させる。次
いでコンデンサ２を充電した後、ガス導入口２６に気体
を送給すると、開孔２５からこの気体が噴出し、上部電
極７および下部電極４の間に広がる。電極間の気体濃度
がある限度に達すると、気体の有する自由電子やイオン
の為、コンデンサ２によって電極４，７間に印加されて
いる電圧により絶縁が破壊され、電極４゜７間で放電が
はじまる。放電がはじまると、Ｘ線発生物質１９の先端
部２４および下部電極４の尖端部が、放電による高熱の
ため蒸気化して高温高密度のプラズマが生成され、該プ
ラズマ中のエネルギ遷移により、特性Ｘ線２７が発生す
る。

こうしてトリガー電極を用いることなく安定に放電が開
始され、多数回の放電を要求される露光用Ｘ線源を提供
することができる。

第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、第１図に
示す実施例に更に放電スイッチ２８を設けたものである
。第１図に示す実施例の場合は電極間に吹き出された気
体密度がある限界値に達すると、自動的に放電が開始さ
れるが、この場合気体の送給が開始されてから放電が開
始されるまでの時間は、気体の流れの状態が毎回同一で
はないので、厳密には毎回具なっている。

第２の実施例では、コンデンサ２と平板電流路８の間に
放電スイッチ２８を設け、気体導入孔２６に気体送給を
開始しである一定時間を経た後に、前記スイッチ２８を
閉じることにより、放電開始時間を制御するものである
。これにより、放電時間間隔すなわち露光時間間隔を一
定とすることが可能となる。

なお１本発明で用いる気体は、Ｘ線の吸収が少ない水素
又はヘリウム又は水素とヘリウムの混合気体を用いるこ
とが望ましく、更に気体が発生する特性ｘＢも露光に用
いると、相対的にＸＭＩ！１度が向上するので、Ｘ線発
生物質の特性Ｘ線波長とほぼ同波長の特性Ｘ線を発する
気体を用いてもよい１例えば、銅−ネオン（特性ｘｍ波
長約１２人）、アルミニウムークリプトン（同約８人）
、モリブデン−アルゴン（同約５人）の組合せがあげら
れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、真空容器内の電極間に気体を吹き出す
ことにより、吹き出された気体の持っ自由電子やイオン
による導電性によって電極間の絶縁を破壊して放電を開
始させてＸ線を発生させるのでトリガー電極を設ける必
要がなく、従ってトリガー電極の消耗と無関係に、安定
に多数回のＸ線を発生できるので、Ｌ　Ｓ　Ｉの製造工
程を安定化する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す図、第２図は本発明の第
２の実施例を示す図であり、第３図は従来技術の例を示
す図である。 ２・・・パルス電流源（コンデンサ）、４・・・放電電
極（下部電極）、７・・・放電電極（上部電極）、１１
・・・真空容器、１９・・・Ｘ線発生物質、２５・・・
電極に設けられた開孔、３２・・・気体流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空容器と、該真空容器内に先端を対向させて設け
   た一対の放電電極と、前記一対の放電電極の内の一方の
   電極に設けられた開孔にさし通され前記電極間の放電に
   さらされる位置に配置されたＸ線発生物質と、前記放電
   電極に接続されたパルス電流源とを有する真空スパーク
   式Ｘ線発生装置において、前記放電電極間に気体を吹き
   出す流路を設けたことを特徴とするＸ線発生装置。 ２、電圧が印加されている放電電極間に気体を吹き出し
   、吹き出された気体をトリガーとして前記放電電極間に
   放電が開始されることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のＸ線発生装置。 ３、電圧が印加されていない放電電極間に気体を吹き出
   し、一定の遅延時間後に前記電極間に電圧を印加して放
   電を開始させる放電スイッチを設けたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のＸ線発生装置。 ４、放電電極間に吹き出される気体は、該気体の発生特
   性Ｘ線波長が、Ｘ線発生物質の発生特性Ｘ線波長に近い
   気体であることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項
   のいずれかの項に記載のＸ線発生装置。 ５、放電電極間の吹き出される気体が、水素とヘリウム
   と水素とヘリウムの混合気体とから成る群の内のいずれ
   か一つであることを特徴とする特許請求の範囲第１〜３
   項のいずれかの項に記載のＸ線発生装置。