JP2001242077A - ガス分析装置、ガスレーザの診断装置及び診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスをサンプ
リングすることなく、該レーザ媒質ガス中の不純物ガス
を分析できるようにすること。 【解決手段】２つのウインドウ１１０、１２０は、レー
ザ発振用に用いられる２つのウインドウ１３、１４とは
別途に、ＦＴＩＲ２００によってガス分析を行うために
設けられている。ＦＴＩＲ２００は、赤外光の吸収スペ
クトルを測定するものであり、ウインドウ１２０側に配
置される投光系としての光源２１０と、ウインドウ１１
０側に配置される受光系としての検出器２２０と、光源
２１０から出射された赤外光を受光した検出器２２０か
らの検出信号を受信し、この検出信号を基にデータ処理
（赤外光の吸収スペクトル分布の算出）や制御を行う分
析器コントローラ２３０とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ媒質ガス中
の不純物ガスを分析するガス分析装置、前記レーザ媒質
ガスの励起に起因して発生するガスレーザの状態を診断
するガスレーザの診断装置および診断方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスレーザ装置としての例えばエキシマ
レーザ装置では、エキシマレーザをレーザ発振させるレ
ーザ媒質としてのレーザガスとして、希ガスとハロゲン
ガスからなる混合ガスを用いている。例えば、アルゴン
フッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザでは、アルゴン（Ａ
ｒ）及びネオン（Ｎｅ）の希ガスとフッ素（Ｆ２）のハ
ロゲンガスとを、それぞれ所定の比率で混合した混合ガ
スが用いられる。

【０００３】上記エキシマレーザ装置においては、レー
ザチャンバに封入されているレーザガスの濃度の低下
や、該レーザガス中の不純物が要因で、エキシマレーザ
のレーザ出力等のレーザ特性が低下することが知られて
いる。

【０００４】そこで、レーザガス中に不純物が混入して
いるか否かを判定するために、レーザガスを分析する必
要がある。

【０００５】図１４は、ガス分析の実施を可能にした従
来のエキシマレーザ装置の構成図を示している。

【０００６】エキシマレーザ装置では、希ガスとハロゲ
ンガスからなる混合ガス（レーザガス）が充填される容
器を有して構成されるレーザチャンバ１の長手方向の両
側に、レーザ発振されたレーザ光を共振させる光共振器
を構成するフロントミラー２とリアミラー３が配置され
ている。

【０００７】レーザチャンバ１の容器内部には、レーザ
光の光軸を挟んで対向して配置され、レーザガスを励起
させる主放電電極１１、１２が設けられている。また、
レーザチャンバ１の容器における長手方向の両側には、
前記レーザ光を透過させるウインドウ１３、１４が取り
付けられている。

【０００８】コントローラ１５は、パワーモニタ１６か
らのモニタ結果（レーザ光の光量）に基づいて、パルス
パワーモジュール１７、給気モジュール１８および排気
モジュール１９を制御する。

【０００９】なお、パワーモニタ１６は、レーザ発振さ
れたレーザ光をビームスプリッタ１６ａで反射させてセ
ンサ１６ｂによってレーザ光の光量を受光し、この受光
した光量に応じた信号をコントローラに送信する。ま
た、パルスパワーモジュール１７は主放電電極への印加
電圧を制御する。給気モジュール１８はフッ素Ｆ２、ア
ルゴンＡｒ、ネオンＮｅなどのレーザガスをレーザチャ
ンバ１内へ供給する。排気モジュール１９はレーザチャ
ンバ１内のガスを排気する。

【００１０】なお、レーザチャンバ１には、レーザガス
をサンプリングできるようにバルブＶが配置されてい
る。また、レーザチャンバ１と給気モジュール１８、排
気モジュール１９およびバルブＶとは配管で接続されて
いる。

【００１１】上述したようなエキシマレーザ装置におい
て、レーザチャンバ１内のガスを分析する場合は、レー
ザ発振動作を停止させた後、閉じた状態のバルブＶとサ
ンプルボトル２１とをパージが可能な配管で接続すると
共に、その接続部分にパージユニット２２を接続する。

【００１２】そして、パージユニット２２によって上記
バルブＶとサンプルボトル２１との接続部分（配管）を
十分にパージした後に、バルブＶを開放してレーザチャ
ンバ１内のレーザガスを抜き取る。すなわち、レーザガ
スをサンプリングボトルにサンプリングする。

【００１３】その後、図１５に示すように、サンプリン
グボトル２１と分析器２３とを上記同様にしてパージユ
ニット２２を接続して、十分にパージを行う。その後、
分析器２３によってガス分析を行う。

【００１４】上記ガス分析方法とは異なる方法として、
図１６に示すように、レーザチャンバ１をレーザ装置本
体から取り外し、分析器２３に直接取り付けて、ガス分
析を行う。この場合も、上記同様に、レーザチャンバ１
と分析器２３との接続部分（配管）をパージユニット２
２によってパージする。

【００１５】ところで、レーザガスをサンプリングする
装置としては、本願出願人が先に出願した特願平１０−
３３３１０３号（以下、文献１という。）に記載された
ものが知られている。

【００１６】この文献１の装置では、レーザガスの不純
物の合否を判定するためのガス分析に必要なレーザガス
を直接サンプリングするようにしている。

【００１７】このサンプリングガスをガス分析する方法
としては、フーリエ変換赤外分光光度計（以下、ＦＴＩ
Ｒという。）を用いてガス成分を測定する方法が知られ
ている。

【００１８】このＦＴＩＲを用いたガス分析を行うもの
としては、特開平７−５４１５３号公報（以下、文献２
という。）、「ＳＰＩＥ Ｖｏｌ １４１２ Ｇａｓ
ａｎｄ Ｍｅｔａｌ Ｖａｐｏｒ Ｌａｓｅｒｓ ａｎ
ｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（１９９１） ｐｐ１１５
−１２２」（以下、文献３という。）、特開平６−１３
２５８２号公報（以下、文献４という。）に記載された
ものが知られている。

【００１９】上記文献２に記載されたＣＶＤ装置は、薄
膜形成方法としての化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用い
てウエハー表面に薄膜を形成する際に、チャンバ内の反
応ガスの組成および分布をＦＴＩＲによってモニタし、
このモニタ結果に基づいてＣＶＤ膜の膜質を管理してい
る。この文献２の装置では、投光系、受光系および操作
部／データ処理部から構成されるＦＴＩＲを使用したも
のであり、投光系と受光系はチャンバの外壁の外側に対
向するように配置している。

【００２０】また、上記文献３のものは、エキシマレー
ザのレーザガス（ＸｅＣｌ）をサンプリングし、このサ
ンプリングガスをＦＴＩＲを用いてガス分析している。

【００２１】また、上記文献４に記載されたエキシマレ
ーザ装置では、レーザガス中に浮遊する粉塵を除去し、
かつフッ素ガスに反応しない除塵手段（フィルタ）を備
えたものである。

【００２２】図１７は、文献４に装置の除塵手段を説明
するための図を示している。

【００２３】この装置においては、チャンバ３１には、
フッ化不働態形成処理が施された２つのステンレスメッ
シュフィルタ３２、３３が収容されているダストフィル
タケース３４が連結され、光軸方向のほぼ中央に設けら
れたダストフィルタ入口３５から流入するレーザチャン
バ３１からのレーザガスを、前記２つのフィルタ３２、
３３によって濾過するようにしている。

【００２４】一方、レーザガスの濃度の低下に起因する
レーザ特性の低下に対処するためには、レーザチャンバ
内のレーザガスの濃度を検出し、この検出結果に応じて
レーザガスを補給すれば良い。

【００２５】この種の装置としては、特開平５−３４７
４４８号公報（以下、文献５という。）に記載されたエ
キシマレーザ発振装置が知られている。

【００２６】この文献５の装置では、発光素子と受光素
子とをレーザガス外部循環回路中に設けられたガスセル
の両側に配置し、発光素子からの光を受光素子で受光
し、この受光した結果を基にハロゲンガスの濃度を求め
るようにしている。なお、この文献５には、レーザガス
外部循環回路を備えていない装置にあっては、発光素子
と受光素子をレーザチャンバに直接取り付けても良い旨
が記載されている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１４および図１５に示した従来の装置におけるガス分析
方法では、レーザチャンバ１内のレーザガスを分析する
ためには、ガスをサンプリングしなければならないの
で、当該レーザチャンバ１内のレーザガスが減少し、サ
ンプリングした後では、ガス補給しない限りレーザ発振
することができないという問題点がある。

【００２８】また、レーザガスには反応性の高いフッ素
（Ｆ２）を使用しているため、サンプリングボトル２１
の接続部および分析器２３の接続部を十分にパージ（大
気成分の除去）、パッシベーション（フッ化不働態処
理）を実施しなければ、それらの接続部で不純物が発生
し、正確な分析値を得ることができないという問題点が
ある。換言すれば、正確な分析値を得るためには、十分
なパージ、パッシベーションを実施しなければならず、
多くの時間を要する。

【００２９】また、上記図１６に示したガス分析の方法
にあっても、上記同様に、レーザチャンバ１内のレーザ
ガスを分析器２３に取り入れなければならないので、ガ
ス分析した後には、当該レーザチャンバ内のレーザガス
が減少し、その後は、ガス補給しない限りレーザ発振す
ることができないという問題点がある。この場合も、分
析器２３の接続部を十分にパージ、パッシベーションを
実施しなければ、その接続部で不純物が発生し、正確な
分析値を得ることができない。

【００３０】また、上記文献１では、レーザガスを直接
サンプリングするようにしているものの、サンプリング
した後にはレーザチャンバ内のレーザガスが減少してい
るので、ガス補給しない限りレーザ発振することができ
ないという問題点がある。

【００３１】また、上記文献３においても、ガスをサン
プリングして、このサンプリングガスをＦＴＩＲを用い
てガス分析しているので、ガス分析した後は、ガス補給
しない限りレーザ発振することができないという問題点
がある。

【００３２】また、上記文献２に記載されたＣＶＤ装置
では、チャンバ内の反応ガスの組成および分布をＦＴＩ
Ｒによってモニタしている。これは、チャンバ内の反応
ガスをサンプリングする必要がないことを意味する。そ
こで、このＦＴＩＲによってガスレーザ装置におけるレ
ーザチャンバ内のレーザガス中の不純物ガスの分析が可
能であれば、上述した図１５や文献１および文献３のよ
うにガスをサンプリングする必要がないことになる。

【００３３】しかし、この文献２には、常時レーザ発振
動作しているガスレーザ装置において、上記ＦＴＩＲを
どのように適用すれば実現できるかということは記載も
示唆もされていない。このため、ガスレーザ装置に上記
ＦＴＩＲを用いてガス分析するようにした装置または方
法は実現されていないのが実状である。

【００３４】また、上記文献５の装置では、ハロゲンガ
ス濃度を求めることは可能でも、レーザ媒質ガス（希ガ
スとハロゲンガスからなる混合ガス）中の不純物ガスの
分析を行うことはできない。

【００３５】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスをサンプ
リングすることなく、該レーザ媒質ガス中の不純物ガス
を分析できるようにすることを第１の解決課題とするも
のである。

【００３６】また、本発明は、レーザ発振中において
も、レーザチャンバ内のレーザ媒質ガス中の不純物ガス
を分析することができ、しかも当該レーザ発振されてい
るガスレーザの状態を診断できるようにすることを第２
の解決課題とする。

【００３７】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記第
１の解決課題を達成するため、第１の発明では、ガスレ
ーザ装置に設けられたレーザチャンバ（１）に封入され
ているレーザ媒質ガス中の不純物ガスを分析するガス分
析装置において、所望の光路長が形成されるべく所定の
距離をもって前記レーザチャンバに設けられ、光を透過
させるガス分析用の少なくとも２つのウインドウ（１１
０、１２０）と、前記レーザチャンバに設けられた前記
２つのウインドウを介して光の吸収スペクトルを測定す
るフーリエ変換赤外分光光度計（２００）とを具備し、
前記フーリエ変換赤外分光光度計による光の吸収スペク
トルの測定結果をガスの分析結果とする。

【００３８】次に、第１の発明について図１を参照して
説明する。

【００３９】２つのウインドウ１１０、１２０は、レー
ザ発振用に用いられる２つのウインドウ１３、１４とは
別途に、ＦＴＩＲ２００によってガス分析を行うために
設けられている。

【００４０】ＦＴＩＲ２００は、赤外光の吸収スペクト
ルを測定するものであり、ウインドウ１２０側に配置さ
れる投光系としての光源２１０と、ウインドウ１１０側
に配置される受光系としての検出器２２０と、光源２１
０から出射された赤外光を受光した検出器２２０からの
検出信号を受信し、この検出信号を基にデータ処理（赤
外光の吸収スペクトル分布の算出）や制御を行う分析器
コントローラ２３０とから構成されている。分析器コン
トローラ２３０はデータ処理時に必要なワークメモリ等
の図示しない記憶領域を備えている。

【００４１】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスをサンプリング
することなく、該レーザ媒質ガス中の不純物ガスを分析
することができる。

【００４２】また、上記第１の解決課題を達成するた
め、第２の発明では、レーザ媒質ガスが封入されたレー
ザチャンバ（１）と、前記レーザ媒質ガス中に浮遊する
粉塵を除去する除塵手段（３００）とを有するガスレー
ザ装置の前記レーザチャンバに封入されているレーザ媒
質ガス中の不純物ガスを分析するガス分析装置におい
て、所望の光路長が形成されるべく所定の距離をもって
前記除塵手段に設けられ、光を透過させるガス分析用の
少なくとも２つのウインドウ（１１０、１２０）と、前
記除塵手段に設けられた前記２つのウインドウを介して
光の吸収スペクトルを測定するフーリエ変換赤外分光光
度計（２００）とを具備し、前記フーリエ変換赤外分光
光度計による光の吸収スペクトルの測定結果をガスの分
析結果とすることを特徴とする。

【００４３】次に、第２の発明について図３を参照して
説明する。

【００４４】上述したウインドウ１１０、１２０は、そ
れぞれダストフィルタケース７０の長手方向における両
端部の開口部に対向して取り付けしている。

【００４５】ＦＴＩＲ２００において、光源２１０はウ
インドウ１２０側に配置し、一方、検出器２２０はウイ
ンドウ１１０側に配置している。

【００４６】ＦＴＩＲ２００においては、分析器コント
ローラ２３０の指示に従って光源２１０が検出器２２０
へ向けて赤外光を出射すると、この赤外光は、ウインド
ウ１２０を通過した後、ダストフィルタ３００の中空部
分を通過し、さらに、ウインドウ１１０を通過して検出
器２２０によって受光される。

【００４７】検出器２２０では受光した光を検出し、こ
の検出結果を示す信号を分析器コントローラ２３０へ送
信する。分析器コントローラ２３０は、検出器２２０か
らの検出信号を基に赤外光の吸収スペクトル分布を算出
する。

【００４８】以上説明したように、第２の発明によれ
ば、第１の発明の効果と同様に、レーザチャンバ内のレ
ーザ媒質ガスをサンプリングすることなく、該レーザ媒
質ガス中の不純物ガスを分析することができる。

【００４９】また、第３の発明では、上記第２の発明に
おいて、前記除塵手段（３００）は、前記レーザチャン
バの長手方向に沿って配置され、かつ前記フーリエ変換
赤外分光光度計から出射される光を前記２つのウインド
ウ間の光路上に通過させる中空構造で形成されており、
前記２つのウインドウ（１１０、１２０）は、前記除塵
手段の長手方向の両端部における中空構造の開口部に対
向して配置されていることを特徴とする。

【００５０】次に、第３の発明について図４を参照して
説明する。

【００５１】ダストフィルタ３００は、例えばニッケル
やＳＵＳ（ステンレス鋼）などの材質の金属で形成され
たメッシュ構造で、且つ、上記ＦＴＩＲ２００の光源２
１０から出射される赤外光が検出器２２０によって受光
されるように中空構造になっている。なお、図中の符号
３１０、３２０で示される部分でレーザガスを濾過する
ようになっている。

【００５２】上述したウインドウ１１０、１２０は上記
ダストフィルタ３００の中空構造の開口部に対向して配
置されている。

【００５３】以上説明したように、第３の発明によれ
ば、第１の発明の効果と同様に、レーザチャンバ内のレ
ーザ媒質ガスをサンプリングすることなく、該レーザ媒
質ガス中の不純物ガスを分析することができる。

【００５４】また、上記第２の解決課題を達成するた
め、第４の発明に係るガスレーザの診断装置では、前記
請求項１乃至３のうちの何れかの請求項のガス分析装置
（１１０、１２０、２００、３００）と、前記ガス分析
装置が分析対象としているレーザチャンバに封入されて
いるレーザ媒質ガスが励起されレーザ発振されているガ
スレーザの出力を検出する検出手段（図示しない出力検
出部）と、前記ガス分析装置により測定された光の吸収
スペクトルの吸光度と予め設定される吸光度とを比較す
る比較手段（４００）と、前記検出手段により検出され
たガスレーザの出力と前記比較手段による吸光度の比較
結果とに基づいて、前記レーザ発振されているガスレー
ザが正常であるかを診断する診断手段（４００）とを具
備したことを特徴とする。

【００５５】次に、第４の発明について図９を参照して
説明する。

【００５６】レーザコントローラ４００は、受信したガ
ス分析結果（不純物量）と予め設定された閾値とを比較
し（ステップＳ２０３）、この不純物の量が前記閾値よ
り大きい場合には、レーザチャンバ１内のガス中に不純
物が混入されているとして（ステップＳ２０４）、ガス
が異常である旨を報知する（ステップＳ２０５）。

【００５７】上記ステップＳ２０３において不純物の量
が閾値以下であり、ガスは正常であると判断した場合、
レーザコントローラ４００は、レーザ発振制御を行い
（ステップＳ２０６）、図示しない出力検出部によって
検出されたガスレーザのレーザ出力は正常か否かを判断
し（ステップＳ２０７）、そのレーザ出力が所定値以下
の場合や出力が出なかった場合には、レーザチャンバが
異常である旨を報知し（ステップＳ２０８）、一方、正
常の場合は上記ステップＳ２０１に戻る。

【００５８】以上説明したように、第４の発明によれ
ば、レーザ発振中においても、レーザチャンバ内のレー
ザ媒質ガス中の不純物ガスを分析することができ、しか
も当該レーザ発振されているガスレーザの状態を診断す
ることができる。

【００５９】さらに、上記第２の解決課題を達成するた
め、第５の発明に係るガスレーザの診断方法では、レー
ザ媒質ガスが封入されているレーザチャンバを有するガ
スレーザ装置によってレーザ発振されているガスレーザ
のレーザ出力を検出する検出工程と、ガスセルとして用
いる前記レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスについてフ
ーリエ変換赤外分光光度計によって光の吸収スペクトル
を測定する測定工程と、前記測定工程により測定された
光の吸収スペクトルの吸光度と予め設定される吸光度と
を比較する比較工程と、前記検出工程により検出された
レーザ出力と前記比較工程による吸光度の比較結果とに
基づいて、前記レーザ発振されているガスレーザが正常
であるかを診断する診断工程とを含むことを特徴とす
る。

【００６０】この第５の発明は第４の発明を方法クレー
ムにしたものである。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。

【００６２】図１は、本発明に係るガス分析装置を有す
るガスレーザ装置の原理図を示している。

【００６３】ガスレーザ装置は、図１４に示した従来の
装置のレーザチャンバ１、フロントミラー２およびリア
ミラー３と、レーザチャンバ１の長手方向の両側に対向
して配置されたウインドウ１１０、１２０と、これらウ
インドウ１１０、１２０を介してレーザチャンバ１内に
封入されているガス成分を分析するためのフーリエ変換
赤外分光光度計（以下、ＦＴＩＲという。）２００とを
備えている。

【００６４】２つのウインドウ１１０、１２０は、レー
ザ発振用に用いられる２つのウインドウ１３、１４とは
別途に、ＦＴＩＲ２００によってガス分析を行うために
設けられている。ウインドウ１１０、１２０は、ウイン
ドウ１３、１４と同様の光学部材や同等の機能（光学特
性）を有する光学部材でも良いし、あるいは所望の感度
でガス分析を実施可能な光学特性を有する程度の光学部
材でも良い。

【００６５】なお、一般的にＦＴＩＲを用いてガス分析
する場合、光路長と感度とが比例することが知られてい
る。従って、ＦＴＩＲ２００を用いてレーザガスの不純
物ガスを分析する場合には、光源２１０と検出器２２０
との間の光路長を長く設定する必要があるので、本実施
形態では、レーザチャンバ１の長手方向の両端部にウイ
ンドウ１１０、１２０を設けている。さらに長い光路長
を得るためには、例えばダブルパス（光が光源２１０と
検出器２２０間を１往復）にすれば良い。この詳細につ
いては、後述する第３の実施形態で述べている。

【００６６】このように本発明では、所望の感度を得る
ために所定の光路長（長い程よい）が形成されるべく、
例えばレーザチャンバ１の長手方向の両端部に分析用の
ウインドウ１１０、１２０を設ければ良いということに
着目したものである。

【００６７】これに対し、上述した文献５（従来技術）
においては、ハロゲンガス濃度を求めるために、レーザ
ガス外部循環回路を備えていない装置にあっては、発光
素子と受光素子をレーザチャンバに直接取り付けても良
い旨が記載されているものの、上述した本発明の技術思
想は何ら記載されておらず示唆もされていない。例えば
文献５に示すようにハロゲンガス濃度を求めるための光
路長はレーザチャンバの約１／２しかない。このため、
文献５のものは、発光素子と受光素子間の光路長を長く
すれば良いという着想は全くない。

【００６８】ＦＴＩＲ２００は、赤外光の吸収スペクト
ルを測定するものであり、ウインドウ１２０側に配置さ
れる投光系としての光源２１０と、ウインドウ１１０側
に配置される受光系としての検出器２２０と、光源２１
０から出射された赤外光を受光した検出器２２０からの
検出信号を受信し、この検出信号を基にデータ処理（赤
外光の吸収スペクトル分布の算出）や制御を行う分析器
コントローラ２３０とから構成されている。分析器コン
トローラ２３０はデータ処理時に必要なワークメモリ等
の図示しない記憶領域を備えている。

【００６９】このＦＴＩＲ２００は、基本的な動作及び
原理は従来のＦＴＩＲと同様であるものの、レーザチャ
ンバ１をガスセルとして使用している点で従来のＦＴＩ
Ｒと異なっている。

【００７０】すなわち、従来のＦＴＩＲが、投光系と受
光系とが組み込まれている測定装置にガスセルをセット
して吸収スペクトルを測定するのに対し、ＦＴＩＲ２０
０は、レーザチャンバ１をガスセルとして使用して、吸
収スペクトルを測定する。

【００７１】ＦＴＩＲ２００による赤外光の吸収スペク
トルの測定は、ガス交換時等のガスレーザ装置の動作停
止（レーザ発振停止）中は勿論のこと、レーザ動作（レ
ーザ発振）中に常時実施することができる。

【００７２】なお、本発明においては、レーザ媒質ガス
中の不純物ガス、つまり発生する不純物ガスを検出する
目的でＦＴＩＲを用いている。

【００７３】これに対し、本発明と同様にチャンバにＦ
ＴＩＲを取り付けている上記文献２（ＣＶＤ装置）で
は、成膜するための物質を制御する目的でＦＴＩＲを用
いている。

【００７４】すなわち、上記文献２では生成する必要な
物質（成膜材料）を検出する目的でＦＴＩＲを使用して
いるのに対し、本発明は、不必要な不純物（ガス）を検
出する目的でＦＴＩＲを使用する点で文献２のものと異
なっている。

【００７５】ところで、ＦＴＩＲ２００では、フッ化水
素（ＨＦ）、四フッ化炭素（ＣＦ４）および四フッ化珪
素（ＳｉＦ４）等のフッ化物、水分（Ｈ２Ｏ）および二
酸化炭素（ＣＯ２）等の大気成分、メタン（ＣＨ４）お
よびエタン（Ｃ２Ｈ６）等の有機化合物を測定すること
ができる。これら各ガスは、レーザ発振においては不必
要な不純物ガスである。

【００７６】ここで、ＦＴＩＲ２００による赤外光の吸
収スペクトルの測定結果の一例を図２に示す。

【００７７】図２において、横軸は波数（単位：ｃｍ−
１）を示し、縦軸は吸光度を示している。ここでは、フ
ッ化水素（ＨＦ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、フッ化炭素
（ＣＯＦ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）が測定され、レ
ーザガス中に、これらの不純物が含まれていることが分
かる。

【００７８】この本発明に係るガスレーザ装置は、クリ
プトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザやアルゴンフッ
素（ＡｒＦ）エキシマレーザ等のエキシマレーザ装置、
フッ素（Ｆ２）レーザ装置、アルゴンダイマ（Ａｒ２）
レーザ装置などのガスレーザ装置に適用することができ
る。

【００７９】図３は、図１に示した原理を具現化したガ
スレーザ装置１００の構造を模式的に示す断面図を示し
ている。

【００８０】図３において、図１に示した構成要素と同
様の機能を果たす部分には同一符号を付している。

【００８１】レーザチャンバ１は、その外部に配置され
たモータ６１によって駆動されるクロスフローファン６
２を回転自在に支承している。

【００８２】ウインドウ１３、１４は、それぞれ筒状体
６３、６４の端部に保持され、各筒状体６３、６４を介
してレーザチャンバ１の開口に着脱可能に取り付けられ
ている。なお、図中の符号６５、６６は、筒状体６３、
６４の内周面に設けたラビリンスであり、レーザチャン
バ１とウインドウ１３、１４との間に配置している。

【００８３】レーザチャンバ１にはダストフィルタケー
ス７０が連結され、レーザチャンバ１とダストケースフ
ィルタケース７０とは、光軸方向のほぼ中央に設けられ
たダストフィルタ入口７１と、ダストフィルタケース７
０の両側に設けられたダストフィルタ出口７２と、レー
ザチャンバ１の両側の壁面内に設けられたガス導入路７
３とによって連通している。

【００８４】ダストフィルタケース７０内にはフィルタ
ホルダ７４によって保持されているダストフィルタ３０
０が配置されている。このダストフィルタ３００は本発
明の特徴部分であるので、その詳細については後述す
る。

【００８５】上述したウインドウ１１０、１２０は、そ
れぞれダストフィルタケース７０の長手方向における両
端部の開口部に対向して取り付けしている。

【００８６】ＦＴＩＲ２００において、光源２１０はウ
インドウ１２０側に配置し、一方、検出器２２０はウイ
ンドウ１１０側に配置している。

【００８７】レーザコントローラ４００は、レーザ出力
エネルギーの制御、主放電電極１１、１２への印加電圧
の制御、レーザチャンバ１に対するガス排気及び供給等
のガス制御等のレーザ装置全般の制御を行う。

【００８８】また、レーザコントローラ４００は、分析
器コントローラ２３０との間でデータの送受信を行う。
たとえば、分析器コントローラ２３０からのデータ信号
を受信し、該受信信号に基づいて、上述したレーザ装置
全体の制御に含まれる所定の処理（具体的な処理につい
ては後述する）を実行する。

【００８９】なお、レーザコントローラ４００は、分析
器コントローラ２３０からのデータ信号を記憶する領域
や、ワークメモリや、装置全体を制御するための処理手
順を示すプログラムを格納した領域等の図示しない記憶
領域を備えている。

【００９０】ここで、上記ダストフィルタ３００の構成
を図４に示す。なお、同図４において、白矢印は光の進
行方向を示し、黒矢印はガスの流れを示している。

【００９１】ダストフィルタ３００は、ダストフィルタ
ケース７０とほぼ同程度の長さを有して形成され、ダス
トフィルタ入口７１の位置に対応する部分が凹部になっ
ている。

【００９２】ダストフィルタ３００は、例えばニッケル
やＳＵＳ（ステンレス鋼）などの材質の金属で形成され
たメッシュ構造で、且つ、上記ＦＴＩＲ２００の光源２
１０から出射される赤外光が検出器２２０によって受光
されるように中空構造になっている。なお、図中の符号
３１０、３２０で示される部分でレーザガスを濾過する
ようになっている。

【００９３】上述したウインドウ１１０、１２０は上記
ダストフィルタ３００の中空構造の開口部に対向して配
置されている。従って、ウインドウ１２０に入射した光
は、ダストフィルタ３００の中空構造を経てウインドウ
１１０を通過する。

【００９４】ところで、従来のダストフィルタにおいて
は、図１７に示したように（文献４について）、２つの
フィルタ３２、３３から構成され、しかもこれらフィル
タ３２、３３は中空構造になっていないので、仮に、ダ
ストフィルタケース３４の長手方向における両端部を開
口しても、光はフィルタ３３、３４中を通過することが
できない。

【００９５】これに対し、本実施形態では、１つの中空
構造のダストフィルタ３００を採用しているので、ダス
トフィルタケース７０の長手方向における両端部に開口
部を設けることにより、当該フィルタ３００（中空部
分）を光が通過することができる。

【００９６】次に、係る構成のガスレーザ装置１００の
ガスの流れについて、上述した図３および図４、及び図
５を参照して説明する。

【００９７】なお、図５はレーザチャンバ１内のガスの
流れを模式的に示したものであり、同図５において、熱
交換器６７は、レーザチャンバ１内のレーザガスを冷却
するものである。

【００９８】図３に示したように、モータ６１によって
クロスフローファン６２が駆動されると、レーザ媒質ガ
スは、主放電電極１１、１２間を流れ、熱交換器６７
（図５参照）によって冷却されて再びクロスフローファ
ン６２に戻る。

【００９９】クロスフローファン６２が回転することに
よって生じる圧力差を利用してダストフィルタケース７
０内に流れを発生させると、レーザ媒質ガスの一部はダ
ストフィルタ入口７１を介してダストフィルタケース７
０内に流入し、フィルタ３００によって濾過される。

【０１００】この濾過されたレーザ媒質ガスは、ダスト
フィルタ出口７２、ガス導入路７３、筒状体６３、６４
の内部およびラビリンス６５、６６を介してレーザチャ
ンバ１内にクリーンなガスとして戻る。

【０１０１】この場合、ウインドウ１３、１４およびウ
インドウ１１０、１２０におけるレーザチャンバ１の内
部側の内面近傍には、ダストフィルタ３００によって粉
塵等の不純物が除去されたクリーンなガスが流れている
ことになるので、これらのウインドウには粉塵等の汚れ
が付着することは無い。従って、各ウインドウの光学特
性（例えば透過性）は良好となり、前記各ウインドウの
配置によって、レーザ特性およびガス分析結果に影響を
与えることはない。

【０１０２】一方、ＦＴＩＲ２００においては、分析器
コントローラ２３０の指示に従って光源２１０が検出器
２２０へ向けて赤外光を出射すると、この赤外光は、ウ
インドウ１２０を通過した後、ダストフィルタ３００の
中空部分を通過し、さらに、ウインドウ１１０を通過し
て検出器２２０によって受光される。

【０１０３】検出器２２０では受光した光を検出し、こ
の検出結果を示す信号を分析器コントローラ２３０へ送
信する。分析器コントローラ２３０は、検出器２２０か
らの検出信号を基に赤外光の吸収スペクトル分布を算出
して、図２に示したような不純物の吸収スペクトルの分
布を取得する。

【０１０４】この吸収スペクトル分布を示すデータは分
析器コントローラ２３０の図示しない記憶領域に記憶さ
れる。この記憶領域には、最新の吸収スペクトル分布を
示すデータを記憶しても良いし、あるいは、予め設定さ
れた一定期間中の過去の吸収スペクトル分布を示すデー
タを履歴データとして蓄積しても良い。

【０１０５】ここまでの処理で、ＦＴＩＲ２００による
一連のガス分析の測定処理が終了したことになる。

【０１０６】ところで、上述したような吸収スペクトル
の分布を示すデータは、分析器コントローラ２３０を介
してレーザコントローラ４００に入力される。そして、
レーザコントローラ４００では、分析器コントローラ２
３０からのデータ（ガス分析結果＝吸収スペクトル分布
を示すデータ）に基づいて、パッシベーションの終了判
断や、レーザの異常診断を行う。

【０１０７】次に、レーザコントローラ４００による、
ガスレーザ装置１００によるパッシベーションの終了判
断処理とレーザの異常診断処理について説明する。

【０１０８】（Ａ）パッシベーションの判断処理 最初に、パッシベーションの判断処理について説明す
る。本実施形態では、レーザチャンバのリファーブを実
施した後に、パッシベーションの終了判断処理を実行す
る場合を想定している。

【０１０９】すなわち、レーザチャンバにおける劣化部
品（例えば主放電電極）を交換する際には、一般的に、
レーザチャンバの分解工程、清掃工程、レーザチ
ャンバの再組立（リファーブ）工程、ベーキング工
程、パッシベーション工程、出荷テスト工程、出
荷作業工程の各工程が実施される。そこで、本実施形態
では、パッシベーション工程において、上記パッシベ
ーションの終了判断処理を採用している。

【０１１０】なお、レーザチャンバの新規製作の場合
は、上記及びの工程が省略され、また上記のリフ
ァーブ工程に代替してレーザチャンバの新規組立工程が
行われる。

【０１１１】図６は、レーザコントローラ４００による
パッシベーションの終了判断処理の処理手順（フローチ
ャート）を示している。

【０１１２】今現在、レーザ発振は行われていないもの
とする。レーザコントローラ４００の指示に従ってレー
ザガス装置１００のレーザチャンバ１内のレーザガスに
ついて一定量のガス交換（ガスの排気と供給）が行われ
終了すると（ステップＳ１０１）、レーザコントローラ
４００は、ＦＴＩＲ２００に対してガス分析の測定処理
を依頼する。

【０１１３】ＦＴＩＲ２００では、分析器コントローラ
２３０の制御の下に、ガス交換直後のガス分析を行う
（ステップＳ１０２）。すなわち、検出器２２０は、分
析器コントローラ２３０の指示に従って赤外光を出射し
た光源２１０からの光を検出し、該検出結果を示す信号
を分析器コントローラ２３０に送出する。この検出結果
を示す信号は、分析器コントローラ２３０を介してレー
ザコントローラ４００に入力される。

【０１１４】レーザコントローラ４００では、受信した
検出結果を示す信号（初期時のガス分析結果）をＧ１と
して図示しない記憶領域に記憶する共に（ステップＳ１
０３）、一定期間ｔ中レーザ発振させた後（ステップＳ
１０４）、再度、ＦＴＩＲ２００にガス分析の測定処理
を依頼する。

【０１１５】ＦＴＩＲ２００では、上記ステップＳ１０
２と同様にガス分析を行い（ステップＳ１０５）、この
ガス分析結果を示す信号をレーザコントローラ４００へ
送信する。

【０１１６】このガス分析結果を示す信号を受信したレ
ーザコントローラ４００は、当該受信した受信信号（レ
ーザ発振後のガス分析結果）をＧ２として図示しない記
憶領域に記憶した後（ステップＳ１０６）、Ｇ１（初期
時のガス分析結果）とＧ２（レーザ発振後のガス分析結
果）との差の絶対値を求める（ステップＳ１０７）。

【０１１７】そして、レーザコントローラ４００は、こ
の差分量が予め設定された閾値ＴＨ１以下か否かを判断
し（ステップＳ１０８）、閾値ＴＨ１よりも超えている
場合には、パッシベーションの継続が必要であると判断
して上記ステップＳ１０１に戻り、一方、閾値ＴＨ１以
下の場合は、パッシベーションの終了であると判断し
て、パッシベーション処理を終了する（ステップＳ１０
９）。

【０１１８】この場合、図７に示す不純物の量とガス交
換回数との関係を表す特性から明らかなように、ガス交
換回数が少ない程、特性曲線の傾きが急であり、Ｇ１
（初期時のガス分析結果）とＧ２（レーザ発振後のガス
分析結果）との差である差分量が大きいため、閾値ＴＨ
１を超えることになる。一方、パッシベーション終了基
準値≠閾値ＴＨ１の関係の場合、上記特性曲線とパッシ
ベーション終了基準値とが交わる近傍においては、例え
ばＮｎ回目のガス交換時のＧ１とＮｎ回目のガス交換を
終了した時点から一定時間ｔ経過した時点でのＧ２との
差である差分量が小さくなり、閾値ＴＨ１以下となる。
このとき、Ｇ２における不純物の量は、当然、上記パッ
シベーション終了基準値以下になっている。

【０１１９】なお、上記ステップＳ１０５おいては、Ｆ
ＴＩＲ２００はレーザコントローラ４００の指示に従っ
てガス分析を行うようになっているが、これに限定され
ることなく、初期時のガス分析結果を送出した時点か
ら、レーザコントローラ４００によるステップＳ１０
３、Ｓ１０４の処理に要する時間を経過した後（予め設
定される一定時間経過後）に、自主的にガス分析を実行
しても良い。

【０１２０】また、上記ステップＳ１０７でＧ１とＧ２
との差を求め、上記ステップＳ１０９でこの差分量と閾
値ＴＨ１とを比較し、さらにステップＳ１０８におい
て、この比較結果に応じてパッシベーションの終了か否
かを判断するようにしているが、これに限定されること
なく、次のようにしても良い。

【０１２１】すなわち、図６に示す処理手順において、
上記ステップＳ１０２、Ｓ１０３及びＳ１０７を削除
（省略）する。

【０１２２】そして、ステップＳ１０１が終了（Ｎｎ回
目のガス交換終了）した後、上記ステップＳ１０４〜Ｓ
１０６を実行する。そして、Ｇ２（レーザ発振後のガス
分析）と予め設定された閾値ＴＨ２とを比較し、上記ス
テップＳ１０８において、このＧ２における不純物の量
が、閾値ＴＨ２よりも大きい場合にはパッシベーション
の継続が必要であると判断し、一方、閾値ＴＨ２以下の
場合は、パッシベーションの終了であると判断する。

【０１２３】この場合、図８に示すように、Ｎｎ回目の
ガス交換の終了時点から一定時間ｔ経過後のＧ２（レー
ザ発振後のガス分析結果）での不純物の量が予め設定さ
れたパッシベーション終了基準値（閾値ＴＨ２）に達し
た時点で、パッシベーションが終了することになる。

【０１２４】ところで、従来の上記パッシベーション
工程においては、例えば、ショット数つまりレーザ発振
回数（横軸）に対するエネルギー低下速度（縦軸）が閾
値以下に達した時点で、パッシベーションが終了したと
判断している。これに対し、本実施形態では、レーザチ
ャンバ内の不純物の量に基づいてパッシベーションの終
了を判断している。

【０１２５】（Ｂ）レーザの異常診断処理（ガス交換
後） 次に、レーザコントローラ４００による、ガス交換後の
レーザの異常診断処理について説明する。

【０１２６】図９は、レーザコントローラ４００による
レーザの異常診断処理の処理手順（フローチャート）を
示している。

【０１２７】今現在、レーザ発振は行われていないもの
とする。レーザコントローラ４００の指示に従ってレー
ザガス装置１００のレーザチャンバ１内のレーザガスに
ついて一定量のガス交換（ガスの排気と供給）が行われ
終了すると（ステップＳ２０１）、ＦＴＩＲ２００は、
上述したようにレーザコントローラ４００の指示に従っ
てガス分析を実行し（ステップＳ２０２）、このガス分
析結果をレーザコントローラ４００へ送出する。

【０１２８】レーザコントローラ４００では、受信した
ガス分析結果（不純物量）と予め設定された閾値とを比
較し（ステップＳ２０３）、この不純物の量が前記閾値
より大きい場合には、レーザチャンバ１内のガス中に不
純物が混入されているとして（ステップＳ２０４）、ガ
スが異常である旨を報知する（ステップＳ２０５）。

【０１２９】上記ステップＳ２０３において不純物の量
が閾値以下であり、ガスは正常であると判断した場合、
レーザコントローラ４００は、レーザ発振制御を行い
（ステップＳ２０６）、図示しない出力検出部によって
検出されたガスレーザのレーザ出力は正常か否かを判断
し（ステップＳ２０７）、そのレーザ出力が所定値以下
の場合や出力が出なかった場合には、レーザチャンバが
異常である旨を報知し（ステップＳ２０８）、一方、正
常の場合は上記ステップＳ２０１に戻る。

【０１３０】なお、上記ステップＳ２０５、Ｓ２０８の
異常である旨の報知は、例えばそれぞれの異常内容に応
じて発光色の異なる警報ランプを点灯したり、異常内容
を識別するための標識毎に警報ランプを点灯したり、さ
らには、異常内容をディスプレイ表示することにより実
現される。勿論、音色の異なる音を発生させるようにし
てもよい。要するに、作業者や管理者がガス異常あるい
はレーザチャンバ異常を区別して認識できるものであれ
ば、報知する手段は問わない。

【０１３１】ところで、作業者は、上記ステップＳ２０
５による報知を認識した場合、ガス中に不純物が混入し
た可能性があるものと判定し、配管を確認する（ステッ
プＳ２１１）。その配管に不具合があった場合には、そ
の不具合部分を修正して（ステップＳ２１２）、レーザ
コントローラ４００に対して再度ガス交換すべく操作を
行う（ステップＳ２１３）。一方、ステップＳ２１１に
おいて配管に不具合がなく正常であった場合は、ボンベ
に問題があると考えられるので、ボンベの交換を行う
（ステップＳ２１４）。

【０１３２】また、作業者は、上記ステップＳ２０８に
よる報知を認識した場合、レーザ出力の確認以前に実施
されたガス分析の結果からはガスは正常であるとレーザ
コントローラ４００により診断されたので、レーザ出力
が所定値以下の場合や出力が出なかった場合の原因はレ
ーザチャンバにあるものと判定して、レーザチャンバを
交換する（ステップＳ２１５）。

【０１３３】（Ｃ）レーザの異常診断処理（レーザ発振
中常時＝常時モニタリング） 続いて、レーザコントローラ４００による、レーザ発振
中のレーザの異常診断処理について説明する。

【０１３４】図１０は、ＦＴＩＲ２００により常時モニ
タリングしている場合における、レーザコントローラ４
００によるレーザの異常診断処理の処理手順（フローチ
ャート）を示している。

【０１３５】レーザコントローラ４００は、所定の周期
毎にレーザ発振させるべくレーザ発振制御を行うと共に
（ステップＳ３１１）、ＦＴＩＲ２００に対してガス分
析の開始を指示する。

【０１３６】ＦＴＩＲ２００は、このガス分析の開始指
示を受け取った場合には（ステップＳ３２１）、定期的
にレーザチャンバ１内のレーザガスに対するガス分析を
実行すると共に（ステップＳ３２２）、分析器コントロ
ーラ２３０によって、レーザコントローラ４００からガ
ス分析結果の送信要求があるか否かを判断し（ステップ
Ｓ３２３）、その要求が無い場合には上記ステップＳ３
２２に戻る。

【０１３７】上記ステップＳ３２３においてガス分析結
果の送信要求があると判断した場合、ＦＴＩＲ２００
は、ガス分析を実行した後（ステップＳ３２４）、分析
器コントローラ２３０によって、そのガス分析結果（不
純物の量を示すデータ＝吸収スペクトル分布を示すデー
タ）をレーザコントローラ４００へ送信し（ステップＳ
３２５）、その後、上記ステップＳ３２２へ戻る。

【０１３８】なお、この実施形態では、上記ステップＳ
３２４におけるガス分析処理は、ガス分析結果の送信要
求を受信した時点において、既にガス分析中の場合に
は、当該ガス分析をその送信要求に対するガス分析とす
る。

【０１３９】これに対し、送信要求を受信した時点にお
いて、分析するタイミングに達しないで待機している場
合は、次回のタイミングでガス分析を実行するようにし
ても良いし、あるいは、分析するタイミングに関係無
く、割り込み処理として前記送信要求を受信した時点の
タイミングでガス分析を実行するようにしても良い。

【０１４０】このような処理を実行するＦＴＩＲ２００
の処理と並行して、レーザコントローラ４００は、上記
ステップＳ３１１の処理を実行中に、定期的に、図示し
ない出力検出部によって検出されたガスレーザのレーザ
出力は所定値以上であるか否かを判断し（ステップＳ３
１２）、所定値以上の場合には上記ステップＳ３１１に
戻り、一方、所定値より低い場合はＦＴＩＲ２００に対
してガス分析の結果を送信するよう要求し（ステップＳ
３１３）、この要求に応答したＦＴＩＲ２００からのガ
ス分析結果を受信する（ステップＳ３１４）。

【０１４１】なお、上記ステップＳ３１３におけるガス
分析結果の送信要求は、ＦＴＩＲ２００による上記ステ
ップＳ３２３の処理の実行時に受理される。また、上記
ステップＳ３１４で受信されるガス分析結果は、上記ス
テップＳ３２５でＦＴＩＲ２００によって送信されるも
のである。

【０１４２】ところで、ステップＳ３１４においてガス
分析結果を受信したレーザコントローラ４００は、受信
したガス分析結果を基に、当該不純物の量は予め設定さ
れた閾値以上か否かを判断し（ステップＳ３１５）、前
記閾値以上の場合にはガス中に不純物が多く混入し、ガ
スの異常であると判断してその旨を報知し（ステップＳ
３１６）、一方、前記閾値よりも小さい場合はレーザチ
ャンバの異常であると判断して、その旨を報知する（ス
テップＳ３１７）。

【０１４３】次に、本実施形態の応用例について説明す
る。

【０１４４】上記図３に示したガスレーザ装置１００で
は、ガス分析を行う手段としてＦＴＩＲ２００を用てい
るが、このＦＴＩＲ２００に代替して紫外・可視分光光
度計（ＵＶ−ＶＩＳ）を採用しても良い。

【０１４５】この場合、紫外・可視分光光度計（ＵＶ−
ＶＩＳ）は、上記ＦＴＩＲ２００と同様に、投光系とし
ての光源と、受光系としての検出器と、データ処理装置
としての分析器コントローラとから構成される。しか
し、光源は紫外・可視光を出射するものを用いる。この
紫外・可視分光光度計（ＵＶ−ＶＩＳ）を用いることに
より、レーザチャンバ１内のガス中のフッ素（Ｆ２）濃
度を測定することができる。

【０１４６】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、下記のような作用効果を得ることができる。

【０１４７】（１）レーザチャンバをガスセルとして使
用するので、サンプリングガスが不要となり、従来の如
く、レーザガスをサンプリングする手間（ガスの抜き取
り作業）や、サンプリングボトルや分析器の接続部に対
する十分なパージ及びパッシベーションを行う必要がな
いので、作業性を向上させることができる。

【０１４８】（２）また、このようなパージ及びパッシ
ベーションを十分に実施しないことによる接続部での不
純物の発生に起因して正確な分析値（高い検出感度）を
得ることができない従来のガス分析と比較して、ガス分
析の検出感度を向上させることができる。

【０１４９】（３）また、ガスの抜き取り作業が不要と
なるので、レーザ発振させながら常時ガス分析を実行
（吸収スペクトルの連続測定）することが可能となる。

【０１５０】（４）さらに、ガス分析用のウインドウ１
１０、１２０におけるレーザチャンバ側の内部面近傍に
は、ダストフィルタ３００によって粉塵等の不純物が除
去されたクリーンなガスが流れているので、これらのウ
インドウには粉塵等の汚れが付着することは無い。従っ
て、ガス分析結果に影響を与えることはないので、長期
的に安定してガス分析を実施することができる。

【０１５１】［第２の実施の形態］図１１は第２の実施
形態に係るガスレーザ装置５００の構造を模式的に示す
断面図を示している。

【０１５２】図１１に示すガスレーザ装置５００は、図
３に示した第１の実施形態の構成において、ガス導入路
７３を削除し、ウインドウ１１０、１２０の配置を変更
した構成になっている。なお、同図１１において、図３
に示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一符
号を付している。

【０１５３】ウインドウ１１０、１２０は、ガス導入路
７３が存在していた箇所に配置している。ウインドウ１
１０、１２０は、ウインドウ１３、１４と同様に、それ
ぞれ筒状体５１１、５２１の端部に保持され、各筒状体
５１１、５２１を介してレーザチャンバ１の開口に着脱
可能に取り付けられている。

【０１５４】なお、図中の符号５１２、５２２は、筒状
体５１１、５２１の内周面に設けたラビリンスであり、
レーザチャンバ１とウインドウ１１０、１２０との間に
配置している。

【０１５５】ＦＴＩＲ２００において、光源２１０はウ
インドウ１２０側に配置され、検出器２２０はウインド
ウ１１０側に配置されている。

【０１５６】次に、係る構成のガスレーザ装置５００の
ガスの流れについて図１１を参照して説明する。

【０１５７】ガスレーザ装置５００のガスの流れは、基
本的には図３に示したガスレーザ装置１００の場合と同
様であるものの、多少異なっている部分もある。そこ
で、ここでは、その異なる部分の流れについて説明す
る。

【０１５８】すなわち、図１１に示すように、ダストフ
ィルタ入口７１を介してダストフィルタケース７０内に
流入したレーザ媒質ガスは、フィルタ３００によって濾
過された後、ダストフィルタ出口７２を介して、筒状体
５１１、５２１およびラビリンス５１２、５２２を経
て、さらに筒状体６３、６４およびラビリンス６５、６
６を介してレーザチャンバ１内にクリーンなガスとして
戻る。

【０１５９】この場合、ウインドウ１３、１４およびウ
インドウ１１０、１２０におけるレーザチャンバ１の内
部側の内面近傍には、ダストフィルタ３００によって粉
塵等の不純物が除去されたクリーンなガスが流れている
ので、これらのウインドウには粉塵等の汚れが付着する
ことは無い。したがって、各ウインドウの光学特性（例
えば透過性）は良好となり、レーザ特性およびガス分析
結果に影響を与えることはない。

【０１６０】図１２はガスレーザ装置５００におけるレ
ーザチャンバ１内のガスの流れを模式的に示したもので
ある。図１２において、図５に示した構成において、分
析用のウインドウ１１０、１２０を、ダストフィルタ３
００内からレーザチャンバ１内に変更した構成になって
いる。

【０１６１】この第２の実施形態においても、ＦＴＩＲ
２００によるガス分析処理は、上述した第１の実施形態
と同様にして実施することができる。

【０１６２】また、第２の実施形態においても、上記図
６に示した処理手順による（Ａ）パッシベーションの終
了判断処理、上記図９に示した処理手順による（Ｂ）レ
ーザの異常診断処理（ガス交換後）、および上記図１０
に示した処理手順による（Ｃ）レーザの異常診断処理
（レーザ発振中常時）を実施することができる。

【０１６３】さらに、第２の実施形態の応用例として、
第１の実施形態と同様にＦＴＩＲ２００に代替して紫外
・可視分光光度系を用いることができる。

【０１６４】以上説明したように、第２の実施形態によ
れば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【０１６５】［第３の実施の形態］図１３は第３の実施
形態に係るガスレーザ装置６００の構造を模式的に示す
断面図を示している。

【０１６６】図１３に示したガスレーザ装置６００は、
図３に示した第１の実施形態の構成において、３つのミ
ラー６１０、６２０、６３０を追加し、ＦＴＩＲ２００
の配置を変更した構成になっている。なお、同図におい
て、図３に示した構成要素と同様の機能を果たす部分に
は同一符号を付している。

【０１６７】３つのミラー６１０、６２０、６３０は、
ウインドウ１１０、１２０間の光学距離（光路長）を長
くするために、光源１２０からの赤外光をウインドウ１
１０、１２０間で１往復（ダブルパス）させるように配
置されている。

【０１６８】つまり、ミラー６１０は、光源２１０から
の赤外光をウインドウ１２０、中空のダストフィルタ３
００を経てウインドウ１１０へ導くように配置され、ミ
ラー６２０は、ウインドウ１１０からの赤外光を反射さ
せてウインドウ１１０、ダストフィルタ３００を経て、
さらにウインドウ１２０を通過させるように配置され、
ミラー６３０は、ウインドウ１２０を通過してきた赤外
光を検出器２２０へ照射するように配置されている。

【０１６９】ＦＴＩＲ２００においては、光源２１０と
検出器２２０とは、第１の実施形態の場合とは異なり、
ウインドウ１１０、１２０を介して対向して配置されて
いない。

【０１７０】ところで、上述したようにガス分析を実施
するに際し、ダブルパスにして光路長を長くする理由と
しては、光路長の長さに比例してガス分析の検出感度を
向上させることができるからである。従って、第３の実
施形態ではダブルパス（１往復）としているが、トリプ
ルパス（１往復半）や２往復以上の光路長とすることも
可能である。この第３の実施形態では、ガス分析におけ
る所望の分析感度を得るために、ダブルパスでの光路長
は例えば約１．６ｍに設定されている。

【０１７１】この第３の実施形態においても、ＦＴＩＲ
２００によるガス分析処理は、上述した第１の実施形態
と同様にして実施することができる。

【０１７２】また、第３の実施形態においても、上記図
６に示した処理手順による（Ａ）パッシベーションの終
了判断処理、上記図９に示した処理手順による（Ｂ）レ
ーザの異常診断処理（ガス交換後）、および上記図１０
に示した処理手順による（Ｃ）レーザの異常診断処理
（レーザ発振中常時）を実施することができる。

【０１７３】さらに、第３の実施形態の応用例として、
第１の実施形態と同様にＦＴＩＲ２００に代替して紫外
・可視分光光度計を用いることができる。

【０１７４】以上説明したように、第３の実施形態によ
れば、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることがで
きる。

【０１７５】さらに、第３の実施形態によれば、ガス分
析するに際し、光路長を長くしているので、上記第１お
よび第２の実施形態の場合と比較してよりガス分析の検
出感度を向上させることができる。このことは、より正
確に吸収スペクトルを測定（不純物の量を測定）して、
当該不純物を除去することにより、レーザガス中に不純
物が混入することによるレーザ特性の低下を抑制（つま
りレーザ特性を向上）させることができることを意味す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るガスレーザ装置の原理を示
す原理図である。

【図２】図２はフーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩ
Ｒ）２００によるガス分析結果である吸収スペクトルの
分布の一例を示す図である。

【図３】図３は第１の実施形態に係るガスレーザ装置１
００の構成を模式的に示した断面図である。

【図４】図４は第１の実施形態で用いられるダストフィ
ルタ３００を説明するための説明図である。

【図５】図５は図３に示したガスレーザ装置１００にお
けるレーザチャンバ１内のガスの流れを模式的に示した
断面図である。

【図６】図６は第１の実施形態でのパッシベーションの
終了判断処理手順を示すフローチャートである。

【図７】図７は第１の実施形態にけるパッシベーション
の終了判断処理を説明するための図である。

【図８】図８は第１の実施形態にけるパッシベーション
の終了判断処理を説明するための図である。

【図９】図９は第１の実施形態にけるガス交換時のレー
ザの異常診断手順を示すフローチャートである。

【図１０】図１０は第１の実施形態にけるレーザ発振中
のレーザの異常診断手順を示すフローチャートである。

【図１１】図１１は第２の実施形態に係るガスレーザ装
置５００の構成を模式的に示した断面図である。

【図１２】図１２は図１１に示したガスレーザ装置５０
０におけるレーザチャンバ１内のガスの流れを模式的に
示した断面図である。

【図１３】図１３は第３の実施形態に係るガスレーザ装
置６００の構成を模式的に示した断面図である。

【図１４】図１４は従来のガスレーザ装置の構成を模式
的に示す構成図である。

【図１５】図１５は従来のガス分析を説明するための図
である。

【図１６】図１６は従来のガス分析を説明するための図
である。

【図１７】図１７は従来のレーザ装置におけるフィルタ
を示す断面図である。

【符号の説明】

１ レーザチャンバ １１０、１２０ ウインドウ（分析用のウインドウ） ２００ フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ） ２１０ 光源 ２２０ 検出器 ２３０ 分析器コントローラ ３００ ダストフィルタ ４００ レーザコントローラ ６１０、６２０、６３０ ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内野 郁夫 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 江川 圭司 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 住谷 明 神奈川県平塚市万田1200 株式会社小松製 作所研究所内 (72)発明者 鈴木 夏志 栃木県小山市横倉新田400 株式会社小松 製作所エレクトロニクス事業本部エキシマ レーザ事業部内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 AA05 BB01 CC09 CC12 CC13 CC20 EE01 EE12 FF06 GG00 HH01 HH02 HH03 KK01 KK10 LL03 MM01 MM05 MM10 5F072 AA06 HH02 JJ09 YY20

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスレーザ装置に設けられたレーザチャ
   ンバに封入されているレーザ媒質ガス中の不純物ガスを
   分析するガス分析装置において、 所望の光路長が形成されるべく所定の距離をもって前記
   レーザチャンバに設けられ、光を透過させるガス分析用
   の少なくとも２つのウインドウと、 前記レーザチャンバに設けられた前記２つのウインドウ
   を介して光の吸収スペクトルを測定するフーリエ変換赤
   外分光光度計とを具備し、前記フーリエ変換赤外分光光
   度計による光の吸収スペクトルの測定結果をガスの分析
   結果とすることを特徴とするガス分析装置。
2. 【請求項２】 レーザ媒質ガスが封入されたレーザチャ
   ンバと、前記レーザ媒質ガス中に浮遊する粉塵を除去す
   る除塵手段とを有するガスレーザ装置の前記レーザチャ
   ンバに封入されているレーザ媒質ガス中の不純物ガスを
   分析するガス分析装置において、 所望の光路長が形成されるべく所定の距離をもって前記
   除塵手段に設けられ、光を透過させるガス分析用の少な
   くとも２つのウインドウと、 前記除塵手段に設けられた前記２つのウインドウを介し
   て光の吸収スペクトルを測定するフーリエ変換赤外分光
   光度計とを具備し、前記フーリエ変換赤外分光光度計に
   よる光の吸収スペクトルの測定結果をガスの分析結果と
   することを特徴とするガス分析装置。
3. 【請求項３】 前記除塵手段は、前記レーザチャンバの
   長手方向に沿って配置され、かつ前記フーリエ変換赤外
   分光光度計から出射される光を前記２つのウインドウ間
   の光路上に通過させる中空構造で形成されており、 前記２つのウインドウは、前記除塵手段の長手方向の両
   端部における中空構造の開口部に対向して配置されてい
   ることを特徴とする請求項２記載のガスレーザ装置。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至３のうちの何れかの請
   求項のガス分析装置と、 前記ガス分析装置が分析対象としているレーザチャンバ
   に封入されているレーザ媒質ガスが励起されレーザ発振
   されているガスレーザの出力を検出する検出手段と、 前記ガス分析装置により測定された光の吸収スペクトル
   の吸光度と予め設定される吸光度とを比較する比較手段
   と、 前記検出手段により検出されたガスレーザの出力と前記
   比較手段による吸光度の比較結果とに基づいて、前記レ
   ーザ発振されているガスレーザが正常であるかを診断す
   る診断手段とを具備したことを特徴とするガスレーザの
   診断装置。
5. 【請求項５】 レーザ媒質ガスが封入されているレーザ
   チャンバを有するガスレーザ装置によってレーザ発振さ
   れているガスレーザのレーザ出力を検出する検出工程
   と、 ガスセルとして用いる前記レーザチャンバ内のレーザ媒
   質ガスについてフーリエ変換赤外分光光度計によって光
   の吸収スペクトルを測定する測定工程と、 前記測定工程により測定された光の吸収スペクトルの吸
   光度と予め設定される吸光度とを比較する比較工程と、 前記検出工程により検出されたレーザ出力と前記比較工
   程による吸光度の比較結果とに基づいて、前記レーザ発
   振されているガスレーザが正常であるかを診断する診断
   工程とを含むことを特徴とするガスレーザの診断方法。