JPS6086743A - ガスプラズマ型エツクス線発生装置 - Google Patents
ガスプラズマ型エツクス線発生装置Info
- Publication number
- JPS6086743A JPS6086743A JP58194786A JP19478683A JPS6086743A JP S6086743 A JPS6086743 A JP S6086743A JP 58194786 A JP58194786 A JP 58194786A JP 19478683 A JP19478683 A JP 19478683A JP S6086743 A JPS6086743 A JP S6086743A
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- JP
- Japan
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- discharge
- gas
- annular
- discharge electrode
- plasma type
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05G—X-RAY TECHNIQUE
- H05G2/00—Apparatus or processes specially adapted for producing X-rays, not involving X-ray tubes, e.g. involving generation of a plasma
- H05G2/001—Production of X-ray radiation generated from plasma
- H05G2/002—Supply of the plasma generating material
- H05G2/0027—Arrangements for controlling the supply; Arrangements for measurements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- X-Ray Techniques (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）発明の技術分野
本発明は、放電によって生成された高温・高密度のガス
プラズマからエックス線を発生させるガスプラズマ型の
エックス線装置に係り、とくにこのためのガス中におけ
る放電を安定化するための放電電極の改良に関する。
プラズマからエックス線を発生させるガスプラズマ型の
エックス線装置に係り、とくにこのためのガス中におけ
る放電を安定化するための放電電極の改良に関する。
ｆｂ）技術の背景
ガスプラズマ型のエックス線発生装置は、従来の電子衝
撃型のエックス線発生装置に比べ、エックス線発生効率
が１０倍以上高く、高能率のエックス線発生装置として
注目されている。とくに、大規模集積回路（ＬＳＩ ）
等に要求される高密度の微細パターンの形成における、
露光用の軟エックス線源として適しているために、その
実用化が期待されている。
撃型のエックス線発生装置に比べ、エックス線発生効率
が１０倍以上高く、高能率のエックス線発生装置として
注目されている。とくに、大規模集積回路（ＬＳＩ ）
等に要求される高密度の微細パターンの形成における、
露光用の軟エックス線源として適しているために、その
実用化が期待されている。
ガスプラズマ型エックス線発生装置は、プラズマ生成物
質として外部からガスを供給するので、他のプラズマ型
エックス線発生装置、すなわち真空スパーク型あるいは
スライディングスパーク型等におけるような電極あるい
は絶縁材料がプラズマ生成物質として消費されることが
ないために、これらの方式に比して長寿命であり、また
生成されるプラズマが安定であること、制御が容易であ
ること等の特徴がある。
質として外部からガスを供給するので、他のプラズマ型
エックス線発生装置、すなわち真空スパーク型あるいは
スライディングスパーク型等におけるような電極あるい
は絶縁材料がプラズマ生成物質として消費されることが
ないために、これらの方式に比して長寿命であり、また
生成されるプラズマが安定であること、制御が容易であ
ること等の特徴がある。
ＦＣ＋従来技術と問題点
ガスプラズマ型エックス線発生装置においては、り・ｊ
向する放電電極の一方を成すノズルから高圧ガスを真空
槽内に噴出してガス柱を形成し〜該ガス柱が拡散によっ
て失われる前に、該ノズルとこれに対向する他方の放電
電極との間に高電圧を印加して放電を生じさせることに
より、ガスプラズマを生成させる。該ガスプラズマは、
放電電流によって生じる磁場によりピンチされ、高温度
・高密度となる。その結果、該ガスプラズマから数人程
度の軟エックス線が発生される。
向する放電電極の一方を成すノズルから高圧ガスを真空
槽内に噴出してガス柱を形成し〜該ガス柱が拡散によっ
て失われる前に、該ノズルとこれに対向する他方の放電
電極との間に高電圧を印加して放電を生じさせることに
より、ガスプラズマを生成させる。該ガスプラズマは、
放電電流によって生じる磁場によりピンチされ、高温度
・高密度となる。その結果、該ガスプラズマから数人程
度の軟エックス線が発生される。
」二記においては、放電開始初期の放電電流は、ガス柱
表面に沿った円柱状に流れることが望ましい。しかしな
がら、従来のガスプラズマ型エックス線発生装置におい
ては、放電開始初期の放電が必すしもガス柱表面に沿っ
た円柱状になり難い。
表面に沿った円柱状に流れることが望ましい。しかしな
がら、従来のガスプラズマ型エックス線発生装置におい
ては、放電開始初期の放電が必すしもガス柱表面に沿っ
た円柱状になり難い。
これは、従来の装置においては、ガス噴出ノズルが設け
られた比較的小直径の放電電極面およびこれに対向する
比較的大直径の放電電極面が、単に平面どうしが向き合
った構造となっているためで、これらの対向面の比較的
放電を起こし易い不特定の個所から放電路が形成される
と、このような放電路はガス柱の周囲に容易に均一に拡
がらず、また、放電ごとに放電路の位置が変動する。
られた比較的小直径の放電電極面およびこれに対向する
比較的大直径の放電電極面が、単に平面どうしが向き合
った構造となっているためで、これらの対向面の比較的
放電を起こし易い不特定の個所から放電路が形成される
と、このような放電路はガス柱の周囲に容易に均一に拡
がらず、また、放電ごとに放電路の位置が変動する。
従来のガスプラズマ型エックス線発生装置における上記
のような放電の不安定性は、プラズマのピンチ効果を不
安定にし、発生されるエックス線の強度および放射分布
に変動を生じる原因となるために、放電の安定化に対す
る対策が要望されていた。
のような放電の不安定性は、プラズマのピンチ効果を不
安定にし、発生されるエックス線の強度および放射分布
に変動を生じる原因となるために、放電の安定化に対す
る対策が要望されていた。
（ｄ＋発明の目的
本発明は、常に一定形状の放電を生しさせ、とくにガス
柱を均一に取り巻く放電路を形成させることによって、
強度ならびに放射分布の安定したエックス線を発生可能
とすることを目的とする。
柱を均一に取り巻く放電路を形成させることによって、
強度ならびに放射分布の安定したエックス線を発生可能
とすることを目的とする。
ｔｅ＋発明の構成
本発明は、ノズルから真空槽中にガスを噴出させて形成
されたガス柱に沿って高電圧を印加し、該高電圧による
放電によって生成されたプラズマからエックス線を発生
させるガスプラズマ型エックス線発生装置において、放
電電極の対向面上に、該ガス柱の軸を中心とする環状易
放電領域を設けたことを基本的な特徴とし、その実施態
様の−として、該環状易放電領域が対向面の双方に設け
られた場合、その実施態様の他の−として、該環状易放
電領域が対向面間の空間に向がって突起状である場合、
その実施態様のさらに他の−として、該環状易放電領域
が放電電極基体部よりも低仕事関数の物質から成る場合
を含む。
されたガス柱に沿って高電圧を印加し、該高電圧による
放電によって生成されたプラズマからエックス線を発生
させるガスプラズマ型エックス線発生装置において、放
電電極の対向面上に、該ガス柱の軸を中心とする環状易
放電領域を設けたことを基本的な特徴とし、その実施態
様の−として、該環状易放電領域が対向面の双方に設け
られた場合、その実施態様の他の−として、該環状易放
電領域が対向面間の空間に向がって突起状である場合、
その実施態様のさらに他の−として、該環状易放電領域
が放電電極基体部よりも低仕事関数の物質から成る場合
を含む。
（ｆ１発明の実施例
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第り図は、ガスプラズマ型エックス線発生装置の構成概
要を示し、ノズル１ （通常、円環状を成し、同図にお
いては、その断面が示されている）が設けられている放
電電極２は、高速バルブ３を介して、例えばクリプトン
（Ｋｒ）等の高圧ガス源４に接続されている。該放電電
極２に対向して、放電電極５が設けられている。該放電
電極５は、通常、放電電極２を取り囲むような円筒状を
成し、その中心軸が放電電極２のそれと一致するように
して、絶縁性支持体６によって固定支持されている。こ
れらの放電電極２および５は真空槽７の内部に設置され
ている。
要を示し、ノズル１ （通常、円環状を成し、同図にお
いては、その断面が示されている）が設けられている放
電電極２は、高速バルブ３を介して、例えばクリプトン
（Ｋｒ）等の高圧ガス源４に接続されている。該放電電
極２に対向して、放電電極５が設けられている。該放電
電極５は、通常、放電電極２を取り囲むような円筒状を
成し、その中心軸が放電電極２のそれと一致するように
して、絶縁性支持体６によって固定支持されている。こ
れらの放電電極２および５は真空槽７の内部に設置され
ている。
上記の構成において、いま高速バルブ３を瞬間的に開く
と、放電電極２と放電電極５間にノズル１からＫｒ等の
高圧ガスが噴出され、ガス柱８が形成される。該ガス柱
８は拡散によって失われるが、噴出後にその形状を保持
しているある時間内に、放電用スイッチ１０を閉じて、
放電用コンデンサ１１に充電されている高電圧を印加し
て、放電電極２と放電電極５の間に放電を生じさせる。
と、放電電極２と放電電極５間にノズル１からＫｒ等の
高圧ガスが噴出され、ガス柱８が形成される。該ガス柱
８は拡散によって失われるが、噴出後にその形状を保持
しているある時間内に、放電用スイッチ１０を閉じて、
放電用コンデンサ１１に充電されている高電圧を印加し
て、放電電極２と放電電極５の間に放電を生じさせる。
その結果、ガス柱８のガスが電離してプラズマ１２を生
成する。
成する。
この放電によって流れる大電流により強磁場が発生し、
プラズマ１２はピンチされ、高温・高密度となる。その
結果、プラズマ１２から７人程度の軟エンクス線を発生
されるのである。
プラズマ１２はピンチされ、高温・高密度となる。その
結果、プラズマ１２から７人程度の軟エンクス線を発生
されるのである。
このようにして発生されたエックス線は、前記開口９を
通じて取り出され、例えば半導体集積回路基板に塗布さ
れたレジスト膜等に対するバクーン転写等に用いられる
。この際に、真空槽７にエックス線透過窓（図示省略）
を設けて、エックス線を真空槽７の外部へ取り出す場合
もある。
通じて取り出され、例えば半導体集積回路基板に塗布さ
れたレジスト膜等に対するバクーン転写等に用いられる
。この際に、真空槽７にエックス線透過窓（図示省略）
を設けて、エックス線を真空槽７の外部へ取り出す場合
もある。
第２図は本発明の第一の実施例を示し、部分的に示した
前記放電電極２と放電電極５のそれぞれの対向面上には
、易放電領域として環状の突起１３および１４が形成さ
れている。該環状の突起１３および１４は、ガス柱８の
軸を中心とし、その径がガス柱８の径ととほぼ等しくさ
れている。ノズル１からガス噴出が行われ、所定時間後
に放電電極２と放電電極５間に高電圧が印加された場合
、電界が該環状の突起１３および１４に集中するために
、放電は該環状の突起１３と１４の間で、かつガス柱８
の表面に沿って生し易くなる。すなわち、初期放電はガ
ス柱８を取り巻くようにして、常に一定形状で生じ、次
第にガス柱８の中心におよぶ。したがって、従来の装置
におけるような、不安定かつ偏った放電路の形成がなく
、プラズマはガス柱８の軸上に生成され、かつ効率よく
ピンチされる結果、安定した強力なエックス線が発生さ
れることになる。
前記放電電極２と放電電極５のそれぞれの対向面上には
、易放電領域として環状の突起１３および１４が形成さ
れている。該環状の突起１３および１４は、ガス柱８の
軸を中心とし、その径がガス柱８の径ととほぼ等しくさ
れている。ノズル１からガス噴出が行われ、所定時間後
に放電電極２と放電電極５間に高電圧が印加された場合
、電界が該環状の突起１３および１４に集中するために
、放電は該環状の突起１３と１４の間で、かつガス柱８
の表面に沿って生し易くなる。すなわち、初期放電はガ
ス柱８を取り巻くようにして、常に一定形状で生じ、次
第にガス柱８の中心におよぶ。したがって、従来の装置
におけるような、不安定かつ偏った放電路の形成がなく
、プラズマはガス柱８の軸上に生成され、かつ効率よく
ピンチされる結果、安定した強力なエックス線が発生さ
れることになる。
第３図は本発明の第二の実施例を示し、上記第一の実施
例と異なるところは、易放電領域として、複数の環状の
突起２３および２４が同心円状に形成されていることで
ある。この場合には、初期放電がガス柱８の表面に最も
近い複数の環状の突起２３および２４間で生じるために
、該環状の突起の径をあらかじめガス柱８の径と一致さ
せておく必要がない。すなわち、ガス柱の径は、ガス噴
出の条件（ノズル径、ガス圧等）および噴出後の経過時
間によって変化するので、第一の実施例の場合には、ガ
ス柱８の径と環状の突起１３および１４の径とをほぼ等
しくするように、ガス噴出条件および放電電極間への高
電圧印加タイミングを設定しなければならないと言う制
約があるが、本実施例の場合には、異なる径のガス柱８
に対しても、咳径にほぼ等しい径の環状の突起間で自律
的に放電が開始されるので、ガス噴出条件や放電開始タ
イミングを変化させた場合でも、常に望ましい状態で放
電を行わせることが可能となるのである。本実施例にお
いて、複数の環状の突起２３と２４とは、対応するもの
が厳密に同径である必要はなく、また必ずしも同数のも
のがそれぞれに形成されている必要もない。
例と異なるところは、易放電領域として、複数の環状の
突起２３および２４が同心円状に形成されていることで
ある。この場合には、初期放電がガス柱８の表面に最も
近い複数の環状の突起２３および２４間で生じるために
、該環状の突起の径をあらかじめガス柱８の径と一致さ
せておく必要がない。すなわち、ガス柱の径は、ガス噴
出の条件（ノズル径、ガス圧等）および噴出後の経過時
間によって変化するので、第一の実施例の場合には、ガ
ス柱８の径と環状の突起１３および１４の径とをほぼ等
しくするように、ガス噴出条件および放電電極間への高
電圧印加タイミングを設定しなければならないと言う制
約があるが、本実施例の場合には、異なる径のガス柱８
に対しても、咳径にほぼ等しい径の環状の突起間で自律
的に放電が開始されるので、ガス噴出条件や放電開始タ
イミングを変化させた場合でも、常に望ましい状態で放
電を行わせることが可能となるのである。本実施例にお
いて、複数の環状の突起２３と２４とは、対応するもの
が厳密に同径である必要はなく、また必ずしも同数のも
のがそれぞれに形成されている必要もない。
第４図は本発明の第三の実施例を示し、環状易放電領域
を、放電電極２および放電電極５の基体部分よりも仕事
関数の低い物質で形成した場合である。すなわち前記実
施例と同様に放電電極２および放電電極５の対向表面上
に、ガス柱８の軸を中心とする環状の、例えば六個化ラ
ンタン（ＬａＢ６）等から成る低仕事関数部分３３およ
び３４が形成されている。該ＬａＢ６は低仕事関数の物
質として陰極材料として用いられており、放電電極２と
５との間に高電圧が印加されたときの電子放出が大きい
ために、ガス柱８の周囲に均一な放電路を形成し易くす
る。該低仕事関数部分形成物質としては、ＬａＢ６以外
に、例えば酸化トリウム（Ｔｈ０２） 、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ） 、アルカリ土類酸化物およびその混合
物等の陰極材料の、望ましくはその焼結体を用いること
ができる。
を、放電電極２および放電電極５の基体部分よりも仕事
関数の低い物質で形成した場合である。すなわち前記実
施例と同様に放電電極２および放電電極５の対向表面上
に、ガス柱８の軸を中心とする環状の、例えば六個化ラ
ンタン（ＬａＢ６）等から成る低仕事関数部分３３およ
び３４が形成されている。該ＬａＢ６は低仕事関数の物
質として陰極材料として用いられており、放電電極２と
５との間に高電圧が印加されたときの電子放出が大きい
ために、ガス柱８の周囲に均一な放電路を形成し易くす
る。該低仕事関数部分形成物質としては、ＬａＢ６以外
に、例えば酸化トリウム（Ｔｈ０２） 、酸化マグネシ
ウム（ＭｇＯ） 、アルカリ土類酸化物およびその混合
物等の陰極材料の、望ましくはその焼結体を用いること
ができる。
本実施例における低仕事関数部分３３および３４のそれ
ぞれは、放電電極２および放電電極５にその一部を環状
に露出した状態で埋設されていてもよく、また放電電極
２および放電電極５の表面上に突起状に形成されている
場合には、前記実施例における突起状の環状易放電領域
によると同様の効果を併せて得られる。また、該低仕事
関数部分を、同心円状に複数の環状に形成することによ
って、第３図に示した第二の実施例と同様に、ガス柱８
の径が変化した場合に、該径にほぼ等しい径の低仕事関
数部分３３および３４間で自律的に放電が開始される。
ぞれは、放電電極２および放電電極５にその一部を環状
に露出した状態で埋設されていてもよく、また放電電極
２および放電電極５の表面上に突起状に形成されている
場合には、前記実施例における突起状の環状易放電領域
によると同様の効果を併せて得られる。また、該低仕事
関数部分を、同心円状に複数の環状に形成することによ
って、第３図に示した第二の実施例と同様に、ガス柱８
の径が変化した場合に、該径にほぼ等しい径の低仕事関
数部分３３および３４間で自律的に放電が開始される。
この場合においても、複数の低仕事関数部分３３および
３４間で対応するものどうしが、厳密に同し径である必
要はなく、また必ずしも同数であるａ・要もない。
３４間で対応するものどうしが、厳密に同し径である必
要はなく、また必ずしも同数であるａ・要もない。
なお、上記各実施例においては、環状易放電領域を放電
電極２および放電電極５の対向面の双方の上に形成した
場合を示したが、対向面のいずれか一方に形成するのみ
でも有効である。ただし、通常、ガスプラズマエックス
線発生装置における放電においては、放電電極２と放電
電極５間には減衰振動電流が流れ、それぞれの放電電極
の極性が反転するので、環状易放電領域を対向面の双方
に形成した方が、より大きな効果が得られる。
電極２および放電電極５の対向面の双方の上に形成した
場合を示したが、対向面のいずれか一方に形成するのみ
でも有効である。ただし、通常、ガスプラズマエックス
線発生装置における放電においては、放電電極２と放電
電極５間には減衰振動電流が流れ、それぞれの放電電極
の極性が反転するので、環状易放電領域を対向面の双方
に形成した方が、より大きな効果が得られる。
ｆｇ）発明の効果
本発明によれば、ガスプラズマ型エックス線発生装置に
おいて、一定形状の放電を安定して生じさせることがで
き、エックス線の強度および放射分布の安定化ならびに
高能率化を可能とする効果がある。
おいて、一定形状の放電を安定して生じさせることがで
き、エックス線の強度および放射分布の安定化ならびに
高能率化を可能とする効果がある。
第１図はガスプラズマ型エックス線発生装置の構成概要
を説明するための図、第２図ないし第４図は本発明の実
施例を示す図である。 図において、１はノズル、２と５は放電電極、３は高速
バルブ、４ば高圧ガス源、６は絶縁性支持体、７は真空
槽、８ばガス柱、９は開口、１ｏは放電用スイッチ１０
．１１は放電用コンデンサ、１２はプラズマ１２．１３
と１４は環状の突起、２３と２４は複数の環状の突起、
３３と３４は低仕事関数部分である。 第２閤 第３呂 寥４」
を説明するための図、第２図ないし第４図は本発明の実
施例を示す図である。 図において、１はノズル、２と５は放電電極、３は高速
バルブ、４ば高圧ガス源、６は絶縁性支持体、７は真空
槽、８ばガス柱、９は開口、１ｏは放電用スイッチ１０
．１１は放電用コンデンサ、１２はプラズマ１２．１３
と１４は環状の突起、２３と２４は複数の環状の突起、
３３と３４は低仕事関数部分である。 第２閤 第３呂 寥４」
Claims (4)
- （１）ノズルから真空槽中にガスを噴出して形成された
ガス柱に沿って高電圧を印加し、該高電圧による放電に
よって生成されたプラズマからエックス線を発生させる
ガスプラズマ型エックス線発生装置において、放電電極
の対向面上に、該ガス柱の軸を中心とする環状易放電領
域を設けたことを特徴とするガスプラズマ型エックス線
発生装置。 - （２）該環状易放電領域が対向面の双方に設けられたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスプラズ
マ型エックス線発生装置。 - （３）該環状易放電領域が対向面間の空間に向かって突
起状であることを特徴とする特許請求の範囲第１項およ
び第２項記載のガスプラズマ型エックス線発生装置。 - （４）該環状易放電領域が放電電極基体部よりも低仕事
関数の物質から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
１項ないし第３項記載の該プラズマ型エックス線発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58194786A JPS6086743A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | ガスプラズマ型エツクス線発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58194786A JPS6086743A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | ガスプラズマ型エツクス線発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6086743A true JPS6086743A (ja) | 1985-05-16 |
Family
ID=16330232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58194786A Pending JPS6086743A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | ガスプラズマ型エツクス線発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6086743A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60175351A (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｘ線発生装置およびｘ線露光法 |
| US4841556A (en) * | 1986-03-07 | 1989-06-20 | Hitachi, Ltd. | Plasma X-ray source |
-
1983
- 1983-10-18 JP JP58194786A patent/JPS6086743A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60175351A (ja) * | 1984-02-14 | 1985-09-09 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｘ線発生装置およびｘ線露光法 |
| US4841556A (en) * | 1986-03-07 | 1989-06-20 | Hitachi, Ltd. | Plasma X-ray source |
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