JPS63195944A - 金属蒸気放電灯 - 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、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。

〔発明の背景〕

一般に、半導体の製造においては、ウェハー基板上に塗
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ェ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
時にウェハー基板上に残存するレジストに更に紫外線を
照射して硬化さセ（以下、「ハードニング」という）、
その後、露出するウェ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２２０〜３３０　ｎ＠の範囲
である紫外線の領域であり、３３０〜４５０　ｎｍの出
力が強いと、レジストのｆａｉ類によっては発泡現象を
起こすので好ましくない。

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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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ｍ１ｔｌｒ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。

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。

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２２０〜３３０　ｎｍ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
のが実情である。

〔発明の目的〕

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。

〔問題点を解決するための手段〕

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〜
３００　Ｔｏｏｒのキセノンガスを封入してなることを
特徴としている。

〔発明の作用効果〕

本発明の金属蒸気放電灯は、水銀を使用せずに、３３０
　ｎｍ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
〜３３０　ｒｖ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２２０〜３３０
　ｎｍ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５〜３００　Ｔｏｏｒの範囲が好ましい＊５Ｔｏ
ｏｒ未満では有効波長域の出力を増大させる効果が少な
く、３００　Ｔｏｏｒ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アーク失透が起こり
好ましくない。

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、２２０〜３３０　ｒｖ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、パフファーガスとして
５〜３００　Ｔｏｏｒ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。

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ｌｅｅ当たり３〜５ＸｌＯ−’モルの
添加量で十分に大きな効果が得られる。

なお、マンガン、鉛を封入すると、２２０〜３３０ｎ’
ｓ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３３０〜４５０　ｎｍ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。

〔発明の具体的構成〕

以下、本発明を具体的に説明する。

〔実施例〕

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１００　ｃｃのオゾンレス石英管からなる発光
管ｌ内に一対の電極２．２が対向位置され、ｔｉ間距離
は２５０ｍｍである０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ｔｔ３３が封着され、
このモリブデン箔３を介して外部リード捧４と電極２と
が電気的に接続されている。

上記のように構成されてなる発光管１内に沃化スズ２．
６■、スズ０．２５■および沃化ビスマス０．７■の混
合物、１５０　Ｔｏｏｒ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。

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。

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
〜３３０　ＩＩｍ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２２０〜３３０
　ｎ＋ｅの出力相対値を１００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。

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。

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。

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５〜３００　Ｔｏｏｒ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２２０〜３３０　ｎｍ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。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係る金属蒸気放電好球の一実施例を示
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・・・外感線１１・・・シール部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   。