JPS6348799A - 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；憶、半４体集積回路・視造の７ための政、ｆ）
ｉｉｌパターン転写用露光装置に用いる高出力にして高
安定な欽Ｘ線を発生するプラズマＸ線発生装置７ｉに関
するもので１ちる。

〔従来の技術〕

プラズマＸ線源は、放！ｉ、ｉ：によりプラズマを生成
し、プラズマ：・こ数百ＫＡの大電流を流すことによっ
て、電流・つ作るへ場とプラズマの電磁作用に２すプラ
ズマを自己収束（ピンチ）させて、高温・高密度のプラ
ズマを形成し、その高温・高密度プラズマからＸ線を発
生させる方法である。

プラズマＸ線源は、大電流を流してプラズマを形成する
ため電源荷造が、そのＸ線発生に大きな影響を及ぼし、
行に電流の大きさに発生Ｘ線は強く依存する。

第ｊ図は、プラズマＸ線源の原理図である。コンデンサ
■を充電し、放電スイッチ■を閉じて、プラズマ形成用
放電電極■に電圧を印加し、放電電極間にプラズマ■を
生成し、プラズマからＸ線■を発生させる。この場合、
放電電極に流れる電流は、コンデンサ容量、電流の流れ
る回路のインダクタンス、電流の流れる回路の抵抗によ
って定まる。通常、抵抗は非常に小さいので減衰振動波
形を呈することになる。

コンデンサ容量Ｃ１充電電圧Ｖ１回路のインダクタンス
をＬとすると、電流のピーク値■、は次式で与えられる
。

ここで、Ｋは定数で、一般にｏ、ｇ〜０．９夕の値であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来は、（１）式において電流を大きくするために、電
圧Ｖを高くし容量Ｃを大きくしていたが、このようにす
ると装置が大型となり、装置価格に対するＸ線発生の効
率が低く、また、流れる電気量（電圧×電流）が大きい
ため電極の消耗が大きく、Ｘ線発生が不安定で線源とし
ての寿命が短かかった。

〔問題点を解決するための手段コ 本発明は、コンデンサ放電を用いたプラズマＸ線源）て
おいて、コンデンサならびに放電スイッチからなる回路
を複数個並列にして用いることを特徴とする。

〔作−用〕

放電回路のインダクタンスを小さくして電流ヲ増し、Ｘ
線発生効率を上げ、小型で安定なプラズマＸ線源を実現
できる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の実施例の電気回路図であって、第グ
図と同一機能の部分には同一の符号を用いて説明する。

■はプラズマ形成用放電電極、■はプラズマ、■は発生
Ｘ線、■、　０．０，０は小容量のコンデンサで、■・
Ｑ・［相］・Ｏは小容量の放電スイッチである。■、■
、ＱＩ０のコンデンサ；−１それぞれの低電圧側が電気
的に接続されており、コンデンサ［Ｆ］はスイッチ■の
高圧側に、コンデンサＯはスイッチ＠の高圧側に、コン
デンサ０はスイッチ椰の高圧側に、コンデンサ０はスイ
ッチ■の高圧側にそれぞれ接続されている。■、［相］
。

・幻、のは充電用Ｏ抵抗器であり、抵抗器［相］はコン
デンサ［Ｆ］及びスイッチ０Ｖｃ１抵抗器［相］はコン
デンサ■及びスイッチ［相］に、抵抗器のはコンデンサ
０及びスイッチＩ珍に、抵抗器のはコンデンサ口及びス
イッチ＠に接続されており、抵抗器［相］・■・ω・１
谷は充電電源■の高圧側に接続されている。スイッチ０
・＠・０９・Ｏの低圧側は電気的に結合され高圧側電力
伝送ライン■に接続されている。電力伝送ライン＠はプ
ラズマを形成するところの放電電極■の、：ｉ圧側にＭ
伏されている。［有］は低圧側電力伝送ラインであり、
放電電極■の低圧側とコンデンサ■、（Ｄ、＠、ｕに電
気的に接続されている。

■は保護抵抗でプラズマ形成用放電電極■に並列に接続
されている。■は接地抵抗で低圧側電力伝送ライン・線
を接地している。

尚、コンデンサ充電用の抵抗器μｓ、■、す、■はコン
デンザ各々（で接続されているが、これらＶヶの抵抗を
まとめて７つの抵抗としても良い。

これを動作するには、゛充電電源■より抵抗器＠、Ｏ，
＠、■を介してコンデンサ■ｌ　ＱＩ　０３＋◎を充電
する。コンデンサが充電されたら、放電スイッチ０．［
相］、［相］、■を同時（で閉じる。放電スイッチ東、
０．［相］、［相］の低電圧側は、保護抵抗■と接地抵
抗＠によシ、始動時は接地電位であり、一定で安定な電
位となる構造なので、放電スイッチリ１，０．αＤｒ　
（Ｄの始動は安定し、ジニソターは小さく、諺、［相］
、［相］＋　ＱＺ＋の各スイッチは数ｎｓ以内のバラツ
キで同時に始動する。

放電スイッチが閉じると、放電スイッチＱ３＋　４１５
＋０．０の高電圧の電位は電力伝送う・イン・９を過つ
て放電電極（■に高電圧が印加され、プラズマ形成用放
電電極■で放電が生ずる。放電電極０間では、放電によ
るプラズマ■の生成により電極間のインピーダンスか、
急激に減少し、コンデンサυ、０゜（Ｄ、’Ｊ３より大
電流がプラズマ■に流れ、プラズマに流れる電流のつく
る磁場とプラズマの相互作用によりプラズマが自己収束
（ピンチ）し、高温・高密度プラズマとなりＸ線■２；
発生する。

コンデンサは、７台当り通常３０ｎＨ程度の内部インダ
クタンスを有し、また、放電スイッチも７台当り、２０
　ｎＨ程度のインダクタンスを有する。そのため、コン
デンサ及び放電スイッチからなる放電回路の総合インダ
クタンスは、単／コンデンサ、単／放電スイッチの組合
せでは電力伝送ラインのおよび（沖のインダクタンスも
含めると、乙０１１Ｈ以下とすることは困難であっ念。

第１図のように、コンデンサを複数個（ここでは４個）
並列にするとコンデンサのインダクタンスは−Ｆになり
、同様に放電スイッチのインダクタンスも十になる。例
えば、電力伝送ラインのと［相］に百本程度の同軸ケー
ブルや干行牙′板伝送仮等Ｏ低インダクタンス電力伝送
ラインを用いると、第１図のコンデンサと放電スイッチ
からなるＥ路を複数個有する放電回路のインターフタン
スは、２Ｍ電力伝送ラインインダクタンスを含めて、２
Ｑ　ｎｌ−１以下とすることが可能である。

次に、放電回路のインダクタンスを小さくしブーときの
効果を示す。プラズマがピンチしたときのプラズマのイ
ンダクタンスをり９、放電回路の・インダクタンスをＬ
ｏとするとき、コンデンサに蓄えたエネルギがプラズマ
に注入される割合ｊ−寸、電流ンがピーク時に、プラズ
マがピンチするとプラズマのインダクタンスと総合イン
ダクタンスの比、１．ｐ、／（Ｌｏ＋Ｌｐ）で与えられ
る。放電５１］路ｖ−ｓ＞−タ゛クタンスが小さくなる
と、効率よくコンデンサに蓄えたエネルギがヒ゛ン′チ
したフ゛ラズマに入るよう：でなる４つ また、（１）式から、流れ６主流値も太きぐなり、プラ
ズマが強くピンチする。このような作用をするから、そ
の効果としてピンチしたプラズマの温度・密度が高くな
う、発生するＸ線量も増加しＸ線発生効率が向上する。

Ｘ線発生効率が高くなるので、その分コンデンサ容量、
充電電圧を低くしても大量にｘ　ｌＪが発生するので、
小型で高出力のプラズマＸ線源が実現できる。この場合
、電憔に流れる電気量（電圧〕〈電流）も少なくて済む
ので、電極のｒＨ）％が減少し、Ｘ線が安定ＱＣ発生し
、電極の寿命も長くなる。

また、コンデンサ／台、放電スイッチ／台当り）（流れ
る電気量が小さくなるのでそれらの寿命も長くなるう 第１図な、コンデンサ、放電スイッチをそれぞｎ４を個
用いて４を並列回路としているが、並列の回路数を多く
するほど放電回路の低インダクタンス・　化が図れ、Ｘ
線の発生量も増加する。

第；図：１、第１図の回路を用いてＸ線露光用Ｘ線発生
装置とした実施例の上面図であり、第３図；は第２図の
一部Ａへ断面図及びＢＬ３’断面図を含む側面図である
。・わは高圧側電力伝送板で第２図の伝送う（ｙ、ｐン
ζ対応する。■は、材質さしてアルミ、しんちゅう、ス
テンレス等であり、また、−枚板構造の他に２枚以上の
平板をボルト等により接続した構造でもよい。・参ば、
高圧！Ｊｉｉ！伝送板・；ヒ低圧側伝送仮■間を電気的
に絶縁するｅ　ｆｌ板でちる。絶縁仮りの材質はポリエ
チレン、ナイロン。

テフロン等でるり、板状構造でも、　ンート（父であっ
てもよく、２枚以上；て分断でれ〆こ構造でもよい。優
は、放電スイッチら１と〕）、つ間に設；すた電流阻止
用スリット、Ｏは放電ス１ソチｑ）と［相］の間に設け
た電流阻止用スリット、０は放電スイッチ・〕βと＠の
間に設けた電流阻止用スリットである。ＯばＸ線を照射
するウェハ等を設置ｊ〜位置合せ機詣を有するアライナ
装置である。

第３図において、■は放電スイッチ０の高圧（ｊｉｌｌ
電極でコンデンサ０の高圧側電極と逐続されている。Ｏ
；τＬトリガ電極で、■は放Ｉ３ス□ｆ　Ｔ、チ荘）の
低圧側電極で伝送板■に直結されている。■はｒリガ入
力端子で、トリガ電極［相］：てｊｔ受（Ｉｌｌ’ｊｊ
ζ接ヤモされてｈ・す、放電ス・１ソチ）−ｆ器Ｏとト
リカｌ；、トメＯは、絶縁されている。＠はＦ　’７　
ｈ′バルスイ慴＝ど；ンで、！：）’Ｊ　６放−二スイ
ッチｑ・３）、１．Ｉ′、［株］も同様な構成を有する
。

［相］はプラズマ形成用放電電極（■を構成するところ
の、プラズマ形成用高圧側電子、■はプラズマ形ル父用
低圧側電極である。ここで、プラズマ形成用電極［相］
、＠は各種のプラズマ形成法（・て適する形状とすｎば
よい。たとえば、プラズマフォーカス。

ガス注入型放電、真空放電、等があり、電車材質も各方
式に合せたもととする。［相］はプラズマ形成用の放電
容器であり、真空排気系等が接続される。

◎はプラズマ（でより発生したＸ線を放電容器＠の外部
−＼取り出すだめのＸ線取り出し窓であり、たとえば、
Ｂｅ箔、アルミ箔、ポリプロピレン膜、等からなる。０
は電流が流れる伝送板■と放電容器［相］を絶嫁するだ
めの、絶縁体である。

このように複数個のコンデンサと放電スイッチの徂が並
列に接続されているとき、複数個のスイッチを同時に始
動することが不可欠である。例えば７個の放電スイッチ
だけが放電し、残りの放電スイッチで放電しないと、ス
イッチの低圧電極［相］の電位が上って、トリガ電りＯ
にトリガパルスを入れても始動しないことになる。そこ
で、本発明で：は抵抗■と鏝によシ、各放電スイッチの
低圧側電士を最も安定な接地電位としている。

さらに、各放電スイッチが干渉することを低減化するた
めに各放電スイッチの低圧側電極（Ｏに相当）が接続さ
れている伝送板■に各放電スイッチの間を電流阻止スリ
ットで区切っている。このような構造になると、各放電
スイッチ間の電流経路が長くなるのでナノ秒（１０’−
９秒）オーダのバラツキで各放電スイッチが始動されて
も互いに干渉することなく、各放電スイッチが始動する
。

さらに、平板伝送板を用いることにより、各スイッチの
取り付けが容易となり、まだ放電回路・つインダタンス
も啄小化することができる。そ・つ結果、Ｘ線の発生効
率が高くなり、装置の小型化もメれる。

第２図、第３図においてはＸ線発生部とアライナ装置を
コンデンサ及び放電ス・ｆノチの側方に設置したが、Ｘ
線を発生部の周囲にコンデンサ及び放電スイッチ等を設
置することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、放電回路のインダクタンスが小さ
くなることにより、コンデンサに蓄えたエネルギが効率
よくプラズマシこ入り、さらにピンチ時の電流も大きく
なるのであるから、放電で発生するＸ線量が増加するよ
うな利点がちる。まだコンデンサの容雀、充電、電圧を
小ζくしても大量のＸ＠が発生するので、装置の小型化
が可能であり、また電極に流れる電気量も小さくなるの
で、電極の消耗が小さくなり、線源としての寿命も長く
なる。

４Ｌ図（＋＋：　）ｌｆｉ　単ｉ　２　門弟１図は、本
発明の一実■例の回路図、第２図は本発明の一実力在し
リの十ｍｊ図、４３３し」は、第二図の一部、・〜Ａ′
所−ｊ区及び［３１３電析１百図をかむ側面図、第グ図
ンよ、従来ＤプラズマＸ線量の［回路図である。

／　・犬５量コンデンザ、２　・犬谷ｉ−辻放１ｔスイ
ッチ、３　・プラズマ形成用枚Ｌ３電（メ、グ・・・プ
ラズー、！・・・発生Ｘ線、１０　・小ン≠′Ｉ（・）
コンデンサ、／／・・・小容量のコンデンサ、／コ・・
・小容量のコンデンサ、／３・・・小容量のコンデンサ
、／≠・・・小容量の放電スイッチ、／Ｊ−・・・小容
量の放電ス・ｆノチ、／２・・・小容量の放電スイッチ
、／７・・・小容量の放電スイッチ、／ど・・・抵抗器
、／！；′・・・抵抗器１．？０・・・抵抗器１．２／
・・・抵抗器、２．２・・・充電型○１．２３・・・高
圧側電力伝送ライン、２≠・・・低圧１１：１πＬカ伝
送ライン１．２よ・・・保護抵抗１．２乙・・・接地抵
抗１．２７・・・高圧側電力伝送板１．２ｇ・・・絶縁
板１．２９・・・低圧側電力伝送板１．３０．３／、　
３．！・・・電流阻止用スリ。

ト、３３・・・アライナ装置、３≠・・、牧電スイ２・
チの高圧側電極、３！・・・トリガ電極１．３　Ａ・・
・放電スイッチの低圧側電極、３７・・・トリガ入力端
子、３ｇ・・・放電スイッチ容器、３り・・・トリガパ
ルス発生器、４１０・・・プラズマ形成用高圧側電極、
グ／・・・プラズマ形成用低圧側電極、グ２・・・放電
容器、弘３・・・Ｘ線取り出し窓、グ弘・・・放電容器
の絶縁体。

′］ ”−１１ して 第４図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）コンデンサに蓄えた電気エネルギーを放電スイッ
   チを介してプラズマ形成用放電電極に電力伝送し、前記
   プラズマ形成用放電電極間で放電させてプラズマを形成
   し、そのプラズマよりＸ線を発生させるＸ線発生装置に
   おいて、前記コンデンサならびに前記放電スイッチから
   なる回路を複数個並列にして構成することを特徴とする
   Ｘ線発生装置。
2. （２）複数の前記放電スイッチと、前記プラズマ形成用
   放電電極とを結ぶ電力伝送ライン及び複数の前記コンデ
   ンサと前記プラズマ形成用放電電極とを結ぶ電力伝送ラ
   インとして、平面状の絶縁体をはさんだ２枚の板状導体
   を用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   Ｘ線発生装置。
3. （３）複数の前記放電スイッチを前記板状の導体に接続
   し、各前記放電スイッチ間の前記板状の導体に電流阻止
   用スリットを設けることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のＸ線発生装置。
4. （４）前記２枚の板状導体間に抵抗を接続し、さらに、
   前記２枚の板状導体のいずれかを抵抗を介して接地する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＸ線発生
   装置。