專利名稱：水銀燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及作為對在波長248nm附近具有靈敏度的光刻膠進行曝光處理的光源使用的水銀燈。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體元件的制造工序中，進行如下操作通過例如旋轉(zhuǎn)涂膠(spin coat)法在晶片的表面涂布光刻膠，并隔著掩模對得到的光刻膠層等曝光顯影，從而形成圖案。并且，在旋轉(zhuǎn)涂膠法中，光刻膠不僅涂布在晶片的圖案形成區(qū)域，而且涂布在晶片的周邊部，因此在對位于圖案形成區(qū)域的光刻膠層曝光的曝光工序之外，還通過周邊曝光裝置對位于晶片的周邊部的光刻膠層曝光，并在顯影工序中將該光刻膠層除去。這樣的周邊曝光裝置的光源是根據(jù)所采用的光刻膠的靈敏度波長區(qū)域選擇的，例如在采用波長 365nm附近具有靈敏度的光刻膠的情況下，作為周邊曝光裝置的光源，以往采用波長365nm 的光的放射強度較高的短弧型的高壓水銀燈(參考專利文獻I)。另一方面，作為對晶片的圖案形成區(qū)域的光刻膠層進行曝光的圖案形成用曝光裝置，一般采用稱為步進曝光裝置(stepper)的縮小投影型曝光裝置。在這樣的縮小投影型曝光裝置中，由于得到的析像度和用于曝光的光的波長λ與縮小投影透鏡的開口數(shù)NA的比(λ/NA)成比例，因此在形成精細的圖案時，利用波長λ較短的光是有利的。根據(jù)這樣的情況，最近，采用KrF準分子激光器(振蕩波長248nm)作為圖案形成用曝光裝置的光源。在通過這樣的圖案形成用曝光裝置對光刻膠層進行曝光處理的情況下，由于采用在波長248nm附近具有靈敏度的光刻膠，因此作為周邊曝光裝置的光源，重要的是采用在波長248nm附近具有較高的光的放射強度的光源，并且，作為周邊曝光裝置的光源，能夠通過以往使用的高壓水銀燈用的點燈電源進行點燈的話是有利的。而且，已知將氙氣與水銀一起封入發(fā)光管內(nèi)的放電燈在波長248nm附近得到較高的光的放射強度。然而，這樣的放電燈的啟動電壓較高，因此難以通過高壓水銀燈用的點燈電源進行點燈。此外，已知水銀的封入量少的水銀燈在波長248nm附近得到較高的光的放射強度。然而，在通過高壓水銀燈用的點燈電源對這種水銀燈進行點燈的情況下，雖然由于發(fā)光管內(nèi)的水銀蒸汽壓較低而燈電壓降低，但是由于高壓水銀燈是通過通常固定功率控制而點燈的，由此由于燈電流增大，陰極處的電極頭部的損耗劇烈，因此，存在著光的放射強度很快降低，使用壽命縮短的問題。專利文獻I :日本特開平7-192993號公報

實用新型內(nèi)容本實用新型正是基于上述情況而作出的，其目的在于提供一種水銀燈，能夠在波長248nm附近得到較高的光的放射強度，能夠在長時間內(nèi)維持光的放射強度，能夠通過用于高壓水銀燈的點燈的點燈電源進行點燈。[0010]本實用新型的水銀燈作為用于對在波長248nm附近具有靈敏度的光刻膠進行曝光處理的光源使用，其特征在于，該水銀燈具有發(fā)光管和在該發(fā)光管內(nèi)彼此相對配置的陽極和陰極，并且該水銀燈在所述發(fā)光管內(nèi)封入有水銀和氙氣以外的稀有氣體，所述水銀的封入量為20 40mg/cm3，所述陰極具有朝向前端直徑減小的圓錐臺狀的電極頭部，其前端平坦面的直徑為O. 3 O. 5mm。優(yōu)選的是，在本實用新型的水銀燈中，波長248nm±40nm的光的積分強度相對于波長365±40nm的光的積分強度的比率在O. 25以上。此外，優(yōu)選的是，所述稀有氣體為氬氣。此外，優(yōu)選的是，通過200 300W的固定功率控制進行點燈。根據(jù)本實用新型的水銀燈，由于發(fā)光管內(nèi)的水銀的封入量為20 40mg/cm3，能夠在波長248nm附近得到較高的光的放射強度，而且陰極的電極頭部形成為朝向前端直徑減小的圓錐臺狀，并且其前端平坦面的直徑為O. 3 O. 5mm,由此，即使燈電流升高，也抑制了陰極的電極頭部的損耗，能夠在長時間內(nèi)維持光的放射強度。此外，通過在發(fā)光管內(nèi)封入氙氣以外的稀有氣體，啟動電壓不會升高，因此能夠通過用于高壓水銀燈的點燈的點燈電源進行點燈。

圖I是將發(fā)光管剖開來表示本實用新型的水銀燈的一個例子的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖2是放大示出圖I所示的水銀燈的陽極的說明用剖視圖。圖3是放大示出圖I所示的水銀燈的陰極的說明用剖視圖。圖4是由實施例I和比較例I涉及的水銀燈放射的光的分光分布曲線圖。圖5是示出實施例I 實施例4和比較例I涉及的水銀燈的水銀封入量與積分強度比率的關(guān)系的圖。圖6是示出實施例I、實施例4、比較例2和比較例3涉及的水銀燈的陰極的電極頭部的前端平坦面的直徑與壽命時間的關(guān)系的圖。
具體實施方式
下面，詳細地說明本實用新型的實施方式。圖I是將發(fā)光管剖開示出本實用新型的水銀燈的一個例子的結(jié)構(gòu)的說明圖。圖I所示的水銀燈I作為周邊曝光裝置的光源使用，其對例如形成于晶片上的在波長248nm附近具有靈敏度的光刻膠層將位于該晶片的周邊部的部分曝光。該水銀燈I的發(fā)光管10具有外形呈大致橢圓球狀的發(fā)光部11，其在內(nèi)部形成放電空間；以及桿狀的一方的封固部12和另一方的封固部13，它們分別一體地連續(xù)設(shè)置在所述發(fā)光部11的兩端，并且沿管軸向外側(cè)伸出。在該發(fā)光管10的發(fā)光部11內(nèi)，以彼此相對的方式配置有陽極20和陰極30，所述陽極20具有剖面呈圓形的棒狀的電極軸部23，該電極軸部23的基端部分埋設(shè)并保持在一方的封固部12，并且該電極軸部23在發(fā)光管10的軸向延伸，所述陰極30具有剖面呈圓形的棒狀的電極軸部33，該電極軸部33的基端部分埋設(shè)并保持在另一方的封固部13，并且該電極軸部33在發(fā)光管10的軸向延伸。在發(fā)光管10的一方的封固部12的內(nèi)部氣密地埋設(shè)有由鑰構(gòu)成的一方的金屬箔14。陽極20的電極軸部23的基端23A焊接并電連接于一方的金屬箔14的一端,從封固部 12的外端向外側(cè)突出的陽極用外部引線16焊接并電連接于該一方的金屬箔14的另一端。在發(fā)光管10的另一方的封固部13的內(nèi)部氣密地埋設(shè)有由鑰構(gòu)成的另一方的金屬箔15。陰極30的電極軸部33的基端33A焊接并電連接于另一方的金屬箔15的一端，從另一方的封固部13的外端向外側(cè)突出的陰極用外部引線17焊接并電連接于該另一方的金屬箔15的另一端。發(fā)光管10由石英玻璃構(gòu)成,在該發(fā)光管10的發(fā)光部11內(nèi)封入有水銀和氣氣以外的稀有氣體。封入到發(fā)光部11內(nèi)的水銀的封入量為20 40mg/cm3，更為優(yōu)選的是28 32mg/ cm3，在水銀的封入量不足20mg/cm3的情況下，燈電壓降低，輸入規(guī)定值的功率的話，燈電流升高，因此很快在發(fā)光管10發(fā)生黑化，水銀燈I的使用壽命縮短。另一方面，在水銀的封入量超過40mg/cm3的情況下,難以高強度地放射波長248nm附近的光。此外，封入到封固部11內(nèi)的稀有氣體是用于改善點燈啟動性的，其封入壓力的靜壓例如為20 35kPa。此外，作為稀有氣體，優(yōu)選采用氬氣。示出發(fā)光管10的具體尺寸的一個例子全長為Ilcm，發(fā)光部11的軸向的長度為
2.5cm,最大外徑為2cm,最大內(nèi)徑為I. 5cm,發(fā)光部11的內(nèi)容積為3. 3cm3。如圖2放大示出地，在陽極20，在電極軸部23的前端隔著直徑比該電極軸部23的直徑大的圓柱狀的電極主體部22 —體地形成有電極頭部21。該電極頭部21由朝向前端直徑減小的大致圓錐臺狀的基臺部分21B和一體地形成于該基臺部分21B的前端且朝向前端直徑減小的大致圓錐臺狀的突起部分21A構(gòu)成。電極頭部21的基臺部分21B的后端形成為與電極頭主體部22具有相同的直徑，電極頭部21的突起部分21A的后端與基座部分 21B的前端具有相同的直徑。此外，在電極主體部22設(shè)有線圈25，該線圈25由金屬細線卷繞而成。構(gòu)成陽極20的電極頭部21、電極主體部22、電極軸部23和線圈25的材料可以采用鶴。以下示出陽極20的具體尺寸的一個例子電極頭部21的長度為16mm，電極頭部 21的突起部分21的前端平坦面21a的直徑為0. 5_，突起部分21A的后端(突起部分21A 與基臺部分21B的交界)的直徑為2. 2mm,突起部分21A的錐形角度P為120°，電極主體部22的長度為8mm，電極主體部22的直徑為3. 5mm,電極軸部23的長度為9mm，電極軸部 23的直徑為2. 5mm，構(gòu)成為線圈25的金屬細線的直徑為0. 4m。如圖3放大示出地，在陰極30，在電極軸部33的前端隔著直徑比該電極軸部23的直徑小的圓柱狀的電極主體部32 —體地形成有電極頭部31，該電極頭部31為朝向前端直徑減小的大致圓錐臺狀。電極頭部31的后端形成為與電極主體部32具有相同的直徑。此外，在電極主體部32設(shè)有線圈35，該線圈35由金屬細線卷繞而成。構(gòu)成陰極30的電極頭部31、電極主體部32、電極軸部33和線圈35的材料可以采用敷釷鎢。并且，在本實用新型中，陰極30的電極頭部31的前端平坦面31a的直徑為0. 3
0.5mm。該前端平坦面31a的直徑不足0. 3mm的話，陰極30的電極頭部31的前端的損耗變大，因而水銀燈I的使用壽命縮短。另一方面，該前端平坦面31a的直徑超過0. 5mm的話，得到的水銀燈I的初期的光量低，無法期待得到預(yù)期的放射強度的效果。此外，優(yōu)選陰極30的電極頭部31的錐形角度α為50 90°。以下示出陰極30的具體的尺寸的一個例子電極頭部31的長度為I. 3mm,電極頭部31的前端平坦面31a的直徑為O. 3mm,電極頭部31的錐形角度α為55°，電極主體部 32的長度為4mm，電極主體部32的直徑為I. 5mm,電極軸部33的長度為18. 5mm,電極軸部 33的直徑為2. 5mm，構(gòu)成線圈35的金屬細線的直徑為O. 4mm。上述水銀燈I通過用于一般的高壓水銀燈的點燈的點燈電源以例如200 300W 的固定功率控制點燈。在這樣的水銀燈I中，波長248±40nm的光的積分強度相對于波長365±40nm的光的積分強度的比率優(yōu)選在O. 25以上，更為優(yōu)選在O. 3以上。根據(jù)本實用新型的水銀燈I，通過使發(fā)光管10內(nèi)的水銀的封入量為20 40mg/ cm3，在波長248nm附近能夠得到較高的光的放射強度，而且陰極30的電極頭部31為朝向前端直徑減小的圓錐臺狀，其前端平坦面31a的直徑為O. 3 O. 5mm,因此即使燈電流升高， 也抑制了陰極30的電極頭部31的損耗，因此能夠長時間地維持光的放射強度。此外，通過將氙以外的稀有氣體封入發(fā)光管10內(nèi)，啟動電壓不會升高，因此能夠通過用于高壓水銀燈的點燈的點燈電源進行點燈。
實施例下面，說明本實用新型的水銀燈的具體的實施例，不過本發(fā)明并不限定于這些實施例。(實施例I)按照圖I 圖3所示的結(jié)構(gòu)，制作具有下述規(guī)格的水銀燈。發(fā)光管(10)為石英玻璃制,全長為Ilcm,發(fā)光部(11)的軸向的長度為2. 5cm,最大外徑為2cm,最大內(nèi)徑為I. 6cm,發(fā)光部(11)的內(nèi)容積為3.3cm3。此外，在發(fā)光管(10)的發(fā)光部(11)內(nèi)，封入有30mg/cm3的水銀和靜壓力為 26. 7kP(200torr)的氬氣。陽極(20)為鎢制，電極頭部(21)的長度為1.6mm，電極頭部(21)的突起部分 (21A)的前端平坦面(21a)的直徑為O. 5mm，突起部分(21A)的后端(突起部分(21A)與基座部分(21B)的交界)的直徑為2. 2mm，突起部分(21A)的錐形角度β為120°，電極主體部(22)的長度為8mm，電極主體部(22)的直徑為3. 5mm,電極軸部(23)的長度為9mm，電極軸部(23)的直徑為2. 5_，構(gòu)成線圈(25)的金屬細線的直徑為O. 4_。陰極(30)為敷釷鎢制，電極頭部(31)的長度為I. Imm,電極頭部(31)的前端平坦面(31a)的直徑為O. 3mm，電極頭部(31)的錐形角度α為55°，電極主體部(32)的長度為4. 2mm,電極主體部(32)的直徑為I. 5mm,電極軸部(33)的長度為18. 5mm,電極軸部
(33)的直徑為2. 5mm，構(gòu)成線圈(35)的金屬細線的直徑為O. 4_。陽極(20)與陰極(30)的間隔距離為2. 3mm，燈輸入功率為250W。實施例2制作了除水銀的封入量改為20mg/cm3以外，與實施例I相同的規(guī)格的水銀燈。(實施例3)[0055]制作了除水銀的封入量改為40mg/cm3以外與實施例I相同的規(guī)格的水銀燈。(實施例4)制作了除將陰極(30)改為以下規(guī)格以外與實施例I相同的規(guī)格的水銀燈。陰極(30)為敷釷鎢制，電極頭部(31)的長度為I. Omm,電極頭部(31)的前端平坦面(31a)的直徑為0. 5mm，電極頭部(31)的錐形角度a為55°，電極主體部(32)的長度為4. 4mm,電極主體部(32)的直徑為I. 5mm,電極軸部(33)的長度為18. 5mm,電極軸部
(33)的直徑為2. 5_，構(gòu)成線圈(35)的金屬細線的直徑為0.4_。(比較例I)制作了除將陰極改為以下規(guī)格并將水銀的封入量改為47mg/cm3以外與實施例I 相同的規(guī)格的水銀燈。陰極為敷娃鶴制，在長度為18. 5mm、直徑為2. 5mm的電極軸部隔著長度為4. 3mm、 直徑為I. 5mm的圓柱狀的電極主體部一體地形成長度為1_、錐形角度為70°的圓錐狀的電極頭部，在電極主體部設(shè)有卷繞了 0. 4mm的金屬細線的線圈。(比較例2)制作了除將陰極改為與比較例I相同的規(guī)格以外與實施例I相同的規(guī)格的水銀燈。(比較例3)制作了除將陰極改為下述的規(guī)格以外與實施例I相同的規(guī)格的水銀燈。陰極為敷釷鎢制，電極頭部的長度為I. 3mm,電極頭部的前端平坦面的直徑為
0.15mm,電極頭部的錐形角度a為55°，電極主體部的長度為4. Imm,電極主體部的直徑為
1.5mm,電極軸部的長度為18. 5mm,電極軸部的直徑為2. 5mm，構(gòu)成線圈的金屬細線的直徑為 0. 4mmo分光分布和光的積分強度的測定使用高壓水銀燈用的點燈電源以250W的固定功率控制使實施例I 實施例3和比較例I涉及的水銀燈分別點燈，測定放射的光的分光分布，并求得波長248 土 40nm的光的積分強度相對于波長365±40nm的光的積分強度的比率(以下稱作“積分強度比率”。)。圖4示出了由實施例I和比較例I涉及的水銀燈放射的光的分光分布曲線圖，圖 5示出了實施例I 實施例3和比較例I涉及的水銀燈的水銀封入量與積分強度比率的關(guān)系的圖。根據(jù)以上結(jié)果確認了 利用實施例I 實施例3涉及的水銀燈，在波長248nm附近能夠得到較高的光的放射強度。壽命時間的測定使用高壓水銀燈用的點燈電源以250W的固定功率控制使實施例I、實施例4、比較例2和比較例3涉及的水銀燈分別連續(xù)點燈，測定達到初期的光量的40%的光量為止的時間，作為壽命時間。圖6是示出實施例I、實施例4、比較例2和比較例3涉及的水銀燈的陰極的電極頭部的前端平坦面的直徑與壽命時間的關(guān)系的圖。根據(jù)以上結(jié)果確認了 利用實施例I和實施例4涉及的水銀燈，在3000小時以上的長時間內(nèi)維持光的放射強度。
權(quán)利要求1.一種水銀燈，作為用于對在波長248nm附近具有靈敏度的光刻膠進行曝光處理的光源使用，其特征在于，該水銀燈具有發(fā)光管和在該發(fā)光管內(nèi)彼此相對配置的陽極和陰極，并且該水銀燈在所述發(fā)光管內(nèi)封入有水銀和氣氣以外的稀有氣體，所述水銀的封入量為20 40mg/cm3,所述陰極具有朝向前端直徑減小的圓錐臺狀的電極頭部，其前端平坦面的直徑為0.3 0. 5mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水銀燈，其特征在于，波長248nm±40nm的光的積分強度相對于波長365±40nm的光的積分強度的比率在0.25以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水銀燈，其特征在于，所述稀有氣體為IS氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水銀燈，其特征在于，通過200 300W的固定功率控制進行點燈。
專利摘要本實用新型提供一種水銀燈，能夠在波長248nm附近得到較高的光的放射強度，能夠在長時間內(nèi)維持光的放射強度，能夠通過用于高壓水銀燈的點燈的點燈電源點燈。該水銀燈作為用于對在波長248nm附近具有靈敏度的光刻膠進行曝光處理的光源使用，該水銀燈具有發(fā)光管和在該發(fā)光管內(nèi)彼此相對配置的陽極和陰極，并且該水銀燈是在所述發(fā)光管內(nèi)封入水銀和氙氣以外的稀有氣體而成的，所述水銀的封入量為20～40mg/cm3，所述陰極具有朝向前端直徑減小的圓錐臺狀的電極頭部，其前端平坦面的直徑為0.3～0.5mm。
文檔編號H01J61/20GK202352616SQ20112045211
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
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