JPH0453080B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はＸ線発生装置に係り、特にＸ線リソグ
ラフイ用で高温のプラズマを用いたＸ線発生装置
に関する。

〔発明の背景〕

近年、集積回路製造の技術的進歩は極めて急速
であり、リソグラフイ装置の加工パターンの最小
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は困難なので、軟
Ｘ線を用いたリソグラフイ装置が必要になる。そ
こで、強力な軟Ｘ線源が求められている。

軟Ｘ線発生源としては、対陰極型Ｘ線管、シン
クロトロン放射光、高温プラズマからのＸ線を発
生する各種Ｘ線源が存在する。

しかし、Ｘ線源のうち、対陰極型は輝度が小さ
いという欠点があり、シンクロトロン放射光は輝
度は充分にあるが設備が高価格になるので、リソ
グラフイ用のＸ線発生装置としては、プラズマＸ
線源が有望視されている。

このプラズマＸ線源として、例えば真空スパー
ク式のものが存在する（特開昭58−188040号）。

この従来例は第３図に示すように、大気圧より
も低い圧力雰囲気内に一対の電極３，４を対向し
て設け、一方の電極４の軸中心部にはＸ線発生金
属である液体金属Gaよりなる心部１４が設けら
れている。これらの電極３と４の間には、放電用
の大電流を負荷する電源１が接続されている。こ
れらの電極３と４は、外側に設けられた第三電極
５に電圧をかけない状態では放電しないようなギ
ヤツプ長に保たれている。

この従来例でのＸ線の発生にあつては、まず電
極３と４の間に電圧を印加する。次に第三電極５
にパルス状の電圧をかけると、第三電極５と電極
４との間で放電が生じ、このとき発生する電子と
イオンが電極３と４間の空間に拡散することによ
り電極３と４の間で放電が発生する。この放電時
に、電極４の軸中心部のGaが大量に蒸発し、大
電流放電によるＺピンチ現象によりGaを主体と
するプラズマが高温に加熱される。高温状態のプ
ラズマでは、Ga原子のＫ穀やＬ穀の電子が穀外
にたたき出されたり、その空孔に電子が落ち込ん
だりするような現象が生じて、特性Ｘ線を放出す
るようになる。

しかし、上記従来のＸ線発生装置では、ほぼ数
100キロアンペア程度の大電流放電が第三電極５
を介して生じやすいので、第三電極５の摩耗が大
きくなる。したがつて、第三電極５を頻繁に取り
換える必要が出てくる。

また、上記電極３内のGaが放電によつて蒸発
する場合、Ga蒸気の発生位置が均一でないため
に、Ｚピンチの発生位置が異なることによりＸ線
発生点の位置の再現性が悪いという問題がある。
この問題によつて、リソグラフイでは何回も多重
露光する場合には、Ｘ線発生点の位置のずれによ
り像のずれが生じることになる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電極間に放電を開始させるた
めのトリガー電極（第３電極）の消耗が小さいＸ
線発生装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、真空容器内に対向して配置される一
対の対向電極のうち少なくとも一方を中空とし、
この中空部に第三電極とＸ線発生用の物質を配設
し、この第三電極とＸ線発生用の物質の放電によ
り生じた蒸気を対向電極間に供給して、対向電極
間に放電を開始し、プラズマ状態を形成してＸ線
を発生させるＸ線発生装置である。

上記本発明の構成において、中容部に配設され
た第三電極は、真空容器内の対向電極間の大電流
放電に触れないために、その消耗を防げるもので
ある。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の実施例について説明する。な
お、前記の従来例で説明した部分と同一の部分に
ついては、同じ符号を付しその説明を省略する。

第１図は本発明に係るＸ線発生装置の一実施例
を示す構成断面図である。

図において、大気圧より低い圧力雰囲気、例え
ば10^-4Pa程度の圧力で真空容器内に少なくとも
一対の電極３，４が対向して設けられている。そ
して、一方の電極３の軸中心部には中空部が設け
られ、この中空部に第三電極８が電極３の基底部
に設けられた絶縁物よりなる支持体１１によつて
支持されて配置されている。

上記第三電極８の外側には、絶縁物層９が設け
られ、絶縁物層９と電極３との間には、所望の特
性Ｘ線を放出する物質、例えばGaなどの金属１
０が充填されている。この特性Ｘ線を出す物質の
層１０は、前記絶縁物層９によつて直接第三電極
８に接する部分がないようになつている。

電極３と第三電極８は、スイツチ１７を介して
コンデンサ１６に接続され、コンデンサ１６は充
電装置１５によつて数KVに充電されている。

一方、電極３と電極４は、コンデンサ２と大電
圧電源１よりなるパルス大電流電源に接続され、
このコンデンサには電源装置１により数10KVに
充電されている。

上記電極３の電極４側には、第三電極８とＸ線
発生用物質１０との間での放電によつて生じた蒸
気、例えばGaなどの蒸気が発生する空間１２が
設けられ、この空間１２の先端には、金属蒸気を
対向する電極３方向に供給するための供給口１３
が設けられている。

次に、本実施例においてＸ線を発生するには、
まずスイツチ１７を閉極することによつて、第三
電極８とＸ線発生用物質１０との間で放電を開始
させる。この放電は、Ｘ線発生用物質１０の前記
空間１２との端部で行われ、この放電によつてＸ
線発生用物質の蒸気が発生する。この放電によつ
て、大量に発生した特性Ｘ線を放出する物質の蒸
気が供給口１３を通つて電極３と４との間に一部
イオン化されて供給される。このとき、電極３と
４の間には、パルス大電流電源によつて高電荷が
蓄積されているために、特性Ｘ線を放出する物質
の蒸気によつて電極３と４との間に大電流パルス
放電が生じる。これによりＺピンチ現象が生じ
て、高温プラズマが発生し、特性Ｘ線が放射され
る。

上記本実施例においては、第三電極８とＸ線発
生用物質１０との間に絶縁層が存在するために、
第三電極８とＸ線発生用物質１０との間の通電が
防がれ、両者の間で放電が十分行われることにな
る。また上記ガス供給口１３は、電極４の中空部
に比べて径の大きさが絞られているために、この
開口部から供給されるＸ線発生用物質の蒸気が均
一に電極３と４の間に供給されることになる。し
たがつて、Ｘ線の発生位置は安定し、リソグラフ
イの露光の際も例えば多重露光をしたとしても十
分鮮明な画像を得られることになる。この開口部
１３は、通常数mmぐらいまでのものが望ましく、
特に望ましいのは１mm〜２mmぐらいのものであ
る。

本実施例の電極の寿命をある程度保とうとする
と、電極３内に設けたＸ線発生用物質１０の量を
多くする必要がある。この際、量を多くすること
によつて電極３の径は大きくなるので、供給口１
３の大きさを中空部に対して絞ることはより有効
である。しかし、あまり絞りの程度を大きくする
と、Ｘ線発生用物質の蒸気が対向する電極３に供
給されないことになるため、通常は１mm〜２mmが
好ましい。

上記本実施例では、第三電極を一方の電極に設
ける構成としたが、両方の電極に第三電極を設け
ることもできる。両方の電極に設けたときには、
Ｘ線発生用物質の量が多くなるために、Ｘ線発生
の寿命が向上する。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第２図は本発明に係るＸ線発生装置の一実施例
を示す電極部の断面図である。

図において、前記実施例と異なる点は、Ｘ線を
放出する物質１０が絶縁物であるイオウであり、
第三電極８との間に絶縁物質層９が設けられてい
ない点である。

イオウは絶縁物であるために、第三電極８を直
接囲むように配置しても、第三電極との間で通電
が生じない。したがつて、第三電極に電圧をかけ
ればＸ線発生物質における沿面放電が起こる。こ
の放電によつて、イオウが蒸発し、電極３と４の
間に供給口１３から供給され、大電流放電が生じ
る。

上記本実施例によれば、絶縁物層９がないこと
から製造が簡単となる効果を有する。また絶縁物
層９がない分、Ｘ線発生用物質であるイオウ１０
の量を多くすることができるため、寿命が向上す
る。また絶縁物層９がないことにより、供給口１
３を絞ることが容易となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るＸ線発生装
置によれば、真空容器内に対向配置された電極内
に放電を開始するための第三電極が、直接この電
極間の大電流アークに接触しない。したがつて、
第三電極の損耗が十分防がれるために、第三電極
の交換頻度を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＸ線発生装置の一実施例
を示す断面構成図、第２図は第三電極が設けられ
た中空の電極の他の実施例を示す断面構成図、第
３図は従来のＸ線発生装置の構成図である。 １……大電流電源、３，４……対向電極、８…
…第三電極、９……絶縁物質層、１０……Ｘ線発
生用物質層、１３……金属蒸気供給口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 真空中に対向する１対の対向電極と、少なく
   とも一方の対向電極内部に設けた中空部と、該中
   空部を設けた電極の対向面と反対側の端面に固着
   した絶縁支持材と、該絶縁支持材を介して前記中
   空部内に設けた第３電極と、該第３電極と前記中
   空部内壁との間に充填するＸ線発生物質と、前記
   第３電極と前記中空部を設けた電極との間に電圧
   を印加し前記中空部内で放電させる電源と、前記
   中空部を設けた電極の先端に設け前記放電により
   生じたＸ線発生物質の蒸気を前記対向電極間に供
   給する供給口とを備えたことを特徴とするＸ線発
   生装置。 ２ 前記第３電極の先端を残して被覆する絶縁被
   覆材を設け、前記Ｘ線発生物質が金属でなること
   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 前記第３電極が無被覆で、前記Ｘ線発生物質
   が絶縁物でな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。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記供給口
   が、前記第３電極およびＸ線発生物質とからなる
   領域より狭小にされていることを特徴とするＸ線
   発生装置。