JPH01243349A

JPH01243349A - プラズマ極端紫外光発生装置

Info

Publication number: JPH01243349A
Application number: JP63069386A
Authority: JP
Inventors: Yukio Okamoto; 幸雄岡本; Isao Ochiai; 落合　勲; Toshihiko Sato; 俊彦佐藤; Yasuo Kato; 加藤　靖夫; Seiichi Murayama; 村山　精一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1989-09-28

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、極端紫外光を発生する装置に係り、特にバタ
ン形成（露光）、薄膜形成、酸化、エツチングをはじめ
顕微鏡等に好適な高温高密度プラズマを用いた極端紫外
光発生装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の極端紫外光の一種のＸ線発生装置は、特開昭６２
−２０６７５３号に記載のように、第２図のようになっ
ていた。すなわち、内側円筒電極（負極性）１と外側円
筒電極（正極性）２とは前記内側円筒電極１の表面に設
けた円筒状絶縁物３で分離されていた。ここで、４は放
電容器、５はコンデンサ、６はスイッチ、７は放電空間
、８は磁極、９はベリリウム窓、１０はコイル、１１は
シールド、１２は露光室、１３はウェハを示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、初期プラズマの立上り時間、密度、エ
ネルギーなどの物理量については十分配慮されておらず
、各パルス放電のバラツキに起因したＸ線強度のバラツ
キやその絶対値の不足などの問題があった。

本発明の目的は、上記問題点を解決した、優れたプラズ
マ極端紫外光（波長＝１〜３０００人程度）発生装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、第１図に示すように、ファインセラミック
スなどから成る円筒状絶縁体３ｏを外側円筒電極２０の
内面に設けることにより達成される。

〔作用〕

前記円筒状絶縁体３０を前記外側円筒電極（正極性）２
０の内面に設けると、前記内側円筒電極（負極性）１０
の端面１Ｏ−１（仕事関数の小さい材料で形成するとよ
い）と前記外側円筒電極２０との間に前記円筒状絶縁体
３０を介して形成される沿面放電は順方向（第１図の中
方向、従来技術は逆方向）となり、しかも、前記円筒状
絶縁体３０の表面積が大きくなる（半径比が大きくなる
ため）ように動作する。

これによって、放電の立上り時間も速く、シかもそのバ
ラツキを低減され、さらに発生した電子は前記両電極間
の電位により前記円筒状絶縁体３０に向は加速され、よ
り多量の２次電子を放出し、前記円筒状絶縁体３０表面
上には、非常に高密度の電子層が均一に形成される。こ
のように形成された電子層は加速空間１４０の開放端に
向け（第２図の中方向）加速され、より高温・高密度の
初期プラズマを発生する。

前記初期プラズマの成長とともに、プラズマ電流は増大
し、この電流により自己磁場も増大するので、前記プラ
ズマは自己圧縮加熱（ピンチ）され、しかも実効的な圧
縮も従来より大きくなることから、より超高温・高密度
のプラズマが放電空間７に生成される。このとき、使用
したガスの種類（質量）に応じた極端紫外光がより多量
に（高輝度）再現性よく放射される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図および第３図により説明
する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す、１０はＷ−Ｃｕ
合金などの導体から成る内側円筒電極（通常負極性）、
１０−１は前記内側円筒電極に取付けたＬａＢｅ等から
成る低仕事関数導体（なくても可）、２０はＣｕなどの
導体から成る外側円筒電極（通常正極性）、３０はアル
ミナやファインセラミックスなどから成る円筒状絶縁体
で、前記両電極間を絶縁するとともに、良好な２次電子
放出源として作用する。４０はステンレスなどから成る
真空容器、５０はコンデンサ（１〜１０μＦ）で１０〜
１００ＫＶの耐圧を有するエネルギー源、６は低インダ
クタンスのスイッチ（主放電エアギャップスイッチ）、
６−１はクローバ（短絡）スイッチ、７は放電空間、８
は高速電子がベリリウム窓９を衝撃するのを低減する磁
極である。１００は前記磁極８を磁化させるための電磁
コイル１１はシールドケース、１２０は反応室、１３０
は試料、１４０は加速空間を示す。

動作は、前記内側円筒電極１０と前記外側円筒電極２０
との間に前記円筒状絶縁体３０を介して、前記コンデン
サ５０から高電圧を印加し、コンデンサパルス放電を発
生させる。（必要に応じて、６−１のクローバスイッチ
を動作させ、回路を短絡してもよい、）なお、このとき
、前記真空容器４０の内部はＮｅ（軟Ｘ線発生のとき）
など使用目的にに応じた波長の極端紫外光を得るための
希ガスなどを０．１〜１００Ｔｏｒｒ封入しである。

この放電により発生する大電流によって、プラズマは自
己圧縮加熱され、軟Ｘ線などの極端紫外光を発生する。

この光は、例えば前記ベリリウム窓９番通して反応室１
２０に導き、試料（ウェハなと）１３０と反応させ、バ
タンなどを形成させる。

また、前記反応室１２０内を排気装置により高真空に排
気した後、エツチングやデポジションなど、目的に応じ
た反応ガスや超微粒子などを導入し、前記極端紫外光と
の光反応作用を用いて試料を加工または表面処理、さら
に新しい材料などを創製することもできる。なお、光の
波長の選定は前記反応室１２０の入口に、前記ベリリウ
ム窓９に代ってフィルタを設ける。ことのとき、第２図
には示してないが、前記試料１３０を加熱または冷却す
る手段が設けである。

第３図は別の実施例を示す１本第２の実施例は、前記真
空容器４０の外側（内側でも可）にマルチカスプ磁場を
重畳したことを特徴とする。このマルチカスプ磁場は１
例えば第３図（ロ）に示す様に棒状永久磁石１５０を極
性が異なるように偶数本交互に配置（定常）し、上記偶
数本の導体に交互に電流の向きが逆になるように電流を
流して形成する。この時パルス電流を流してパルス磁場
を形成するとよい、このようにして、マルチカスプ磁場
を重畳すると、プラズマを安定に生成かつ保持できるの
で、極端紫外光の線量を増すことができる。その他の部
分は第２図と同じである。

なお、前記円筒状絶縁体３０は第３図（イ）に示すよう
に、その内面が前記外側円筒電極２０の内面と同一面上
にあるように埋め込んでもよく、また、形状は特に限定
するものではない。

また、これら実施例において、あらかじめＣＨ４などを
放電させて、前記真空容器４０の内壁などをカーボン膜
でコーティングしておくと、前記真空容器４０などの損
傷による不純物の混入を低減でき、極端紫外光の線量の
増大やそのバラツキを低減できる。

さらに、上記実施例において、内側と外側画電極の極性
を反転させても極端紫外光発生装置として用いることが
できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば１円筒状絶縁体３ｏを外側円筒電極２０
の内面に設けることにより、放電の立上り時間の低減（
数１０％以上）、電子密度の高密度化（３０％以上）な
ど、初期プラズマの諸特性を向上させることができ、バ
ラツキの少ない高輝度（従来比５０％以上増加）の極端
紫外光を得ることができる。

また、マルチカスプ磁場を重畳することによって一層安
定した高輝度極端紫外光を得ることができる。

さらに、高輝度化にともない、フィルタと反応室を設け
、反応ガスなどと前記極端紫外光の光反応作用を用いて
、エツチングやデポジションなどによる微細加工や表面
処理はをはじめ、新しい材料の創製もできる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のプラズマ極端紫外光発生装置
の縦断面図、第２図は従来のプラズマ軟Ｘ線発生装置の
縦断面図、第３図は本発明の別の実施例のプラズマ極端
紫外光発生装置の（イ）部分縦断面図と（ロ）横断面図
である。１．１０・・・内側円筒電極、２．２０川外側円筒電極
、３・・・絶縁物、３ｏ・・・円筒状絶縁体、４・・・
放電容器、４ｏ・・・真空容器、５，５ｏ・・・コンデ
ンサ、６・・・スイッチ、６−１・・・クローバスイッ
チ、７・・・放電空間、９・・・ベリリウム窓、１２０
・・・反応室、１３０・・・試料、１４０・・・加速空
間、１５０・・・マル二１１１　　ノ　　Ｃ戸（１第　２　Σ 第　３　図（イ２

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも同軸形内側円筒電極と外側円筒電極とか
ら成るプラズマフォーカス型Ｘ線発生装置において、円
筒形絶縁体を前記外側円筒電極の内面の一端の少なくと
も一部に設け、前記内側円筒電極と前記外側円筒電極と
の間にパルス電圧を印加してプラズマを発生させて、前
記プラズマを流れる電流による自己磁場によつて前記プ
ラズマをピンチさせる手段を具え、前記ピンチプラズマ
から極端紫外光を発生させることを特徴とするプラズマ
極端紫外光発生装置。２、第１項記載のプラズマ極端紫外光発生装置において
、マルチカスプ磁場を重畳することを特徴とする請求項
第１項記載のプラズマ極端紫外光発生装置。