JP2001244532A - Measuring apparatus of impurities concentration for laser device - Google Patents

Measuring apparatus of impurities concentration for laser device

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JP2001244532A
JP2001244532A JP2000053841A JP2000053841A JP2001244532A JP 2001244532 A JP2001244532 A JP 2001244532A JP 2000053841 A JP2000053841 A JP 2000053841A JP 2000053841 A JP2000053841 A JP 2000053841A JP 2001244532 A JP2001244532 A JP 2001244532A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure the concentration of impurities in laser gas without requiring a large-scale device and complicated operation, and without deteriorating efficiency of laser operation. SOLUTION: During continuous pulse oscillation operation for making a discharge applied voltage between discharge electrodes fixed, if impurities are mixed inside a laser chamber, an output energy (a) of laser beam lowers to a prescribed level (a2) to a reference level (a1) as of pulse oscillation of a prescribed pulse number (n2) after continuous pulse oscillation operation is started. A lowering amount (a2-a1) of output energy to the reference level (a1) is obtained. Meanwhile, corresponding relation C between a concentration S of impurities exception laser gas and output energy lowering amount (Δa) is prepared in advance. Impurities concentration X1 corresponding to the obtained output energy lowering amount (a2-a1) is obtained from the corresponding relation C.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザチャンバ内の
不純物の濃度を計測する装置に関する。
The present invention relates to an apparatus for measuring the concentration of impurities in a laser chamber.

【0002】[0002]

【従来の技術】エキシマレーザ装置やフッ素レーザ装置
など紫外線レーザ装置は半導体露光装置の光源として使
用される。紫外線レーザ装置は、露光とステージ移動を
交互に繰り返して半導体ウエハ上のICチップの露光を
行う。このICチップの露光の際に紫外線レーザ装置
は、レーザ光を所定回数連続してパルス発振する連続パ
ルス発振運転と所定時間パルス発振を休止する発振休止
とを繰り返すバースト運転で運転されている。すなわち
バースト運転時には、たとえばレーザ光を500パルス
連続発振させた後に0.2秒の発振休止を行う運転が繰
り返される。
2. Description of the Related Art An ultraviolet laser device such as an excimer laser device or a fluorine laser device is used as a light source of a semiconductor exposure apparatus. The ultraviolet laser device performs exposure of an IC chip on a semiconductor wafer by repeating exposure and stage movement alternately. When exposing the IC chip, the ultraviolet laser device is operated in a burst operation in which a continuous pulse oscillation operation for continuously oscillating a laser beam for a predetermined number of times and an oscillation halt for halting the pulse oscillation for a predetermined time are repeated. That is, at the time of the burst operation, for example, an operation of stopping the oscillation for 0.2 seconds after continuously oscillating 500 pulses of the laser light is repeated.

【0003】しかしバースト運転時には、連続パルス発
振開始の当初は比較的高いエネルギーが得られるが、そ
の後徐々にパルスエネルギーが低下するという現象(以
下「スパイク現象」という)が生じる。このスパイク現
象が発生すると露光の精度が低下する。
[0003] In the burst operation, however, a relatively high energy is obtained at the beginning of the continuous pulse oscillation, but thereafter, a phenomenon that the pulse energy gradually decreases (hereinafter referred to as "spike phenomenon") occurs. When this spike phenomenon occurs, the accuracy of exposure decreases.

【0004】そこで、このスパイク現象を解消するため
に本発明の出願人は、レーザチャンバ内のレーザガスに
キセノンXeを所定濃度(たとえば10ppm)添加す
るという発明を既に特許出願(特願平11−23709
号)している。この発明によればレーザガスにキセノン
を所定濃度添加することによってスパイク現象は解消さ
れる。さらにレーザガスにキセノンを添加すると、キセ
ノンを添加しない場合よりも全体としてレーザ光の出力
エネルギーが増加するという効果も得られる。
In order to solve this spike phenomenon, the applicant of the present invention has already filed a patent application (Japanese Patent Application No. 11-23709) in which xenon Xe is added to a laser gas in a laser chamber at a predetermined concentration (for example, 10 ppm).
No.) According to the present invention, the spike phenomenon is eliminated by adding a predetermined concentration of xenon to the laser gas. Further, when xenon is added to the laser gas, the effect of increasing the output energy of the laser light as a whole can be obtained as compared with the case where xenon is not added.

【0005】しかしレーザガスにキセノンが添加された
としても、レーザチャンバ内に本来のレーザガス以外の
不純物(たとえば酸素O2)が混入されると、キセノン
添加によるスパイク現象解消や出力エネルギー増加の効
果は得られなくなる。このようにレーザチャンバ内への
不純物混入は望ましくなく、レーザチャンバ内に不純物
が混入した場合には、混入の有無を判別し混入した濃度
を求め、混入原因を突き止め対策を策定する必要があ
る。
However, even if xenon is added to the laser gas, if impurities (for example, oxygen O2) other than the original laser gas are mixed into the laser chamber, the effect of eliminating the spike phenomenon and increasing the output energy by the addition of xenon can be obtained. Disappears. As described above, it is not desirable to mix impurities into the laser chamber. When impurities are mixed into the laser chamber, it is necessary to determine the presence or absence of the impurities, obtain the mixed concentration, determine the cause of the mixing, and take measures against the contamination.

【0006】そこで従来より不純物の混入の有無を判別
し混入濃度を求めるにあたって、レーザチャンバ内のガ
スを直接分析するという方法が採用されている。
Therefore, conventionally, a method of directly analyzing the gas in the laser chamber has been adopted for determining the presence or absence of impurities and determining the concentration of impurities.

【0007】従来のガスの分析方法について説明する。A conventional gas analysis method will be described.

【0008】図8(a)は紫外線レーザ装置20を示
す。レーザチャンバ2の配管にはバルブ23を介してサ
ンプリングボトル21およびパージユニット22が接続
されている。この装置における分析の手順は以下の通り
である。
FIG. 8A shows an ultraviolet laser device 20. A sampling bottle 21 and a purge unit 22 are connected to a pipe of the laser chamber 2 via a valve 23. The analysis procedure in this device is as follows.

【0009】1)レーザ発振動作を停止させた状態で、
閉じた状態のバルブ23とサンプリングボトル21とを
パージが可能な配管で接続し、さらにこの接続部分にパ
ージユニット22を接続する。
1) With the laser oscillation operation stopped,
The closed valve 23 and the sampling bottle 21 are connected by a purgeable pipe, and a purge unit 22 is connected to this connection.

【0010】2)パージユニット22でバルブ23とサ
ンプリングボトル21との接続部分を十分にパージした
後にバルブ23を開放してレーザチャンバ2内のレーザ
ガスを抜き取る。すなわちレーザガスのサンプリングを
行う。
2) After the connection between the valve 23 and the sampling bottle 21 is sufficiently purged by the purge unit 22, the valve 23 is opened to extract the laser gas from the laser chamber 2. That is, sampling of the laser gas is performed.

【0011】3)図8(b)に示すように上記サンプリ
ングボトル21とガス分析器24とをパージが可能な配
管で接続し、さらにこの接続部分にパージユニット22
を接続する。
3) As shown in FIG. 8 (b), the sampling bottle 21 and the gas analyzer 24 are connected by a pipe capable of purging.
Connect.

【0012】4)パージユニット22でガス分析器24
とサンプリングボトル21との接続部分を十分にパージ
した後にガス分析器24でガス分析を行う。
4) The gas analyzer 24 in the purge unit 22
After the connection between the sample and the sampling bottle 21 is sufficiently purged, gas analysis is performed by the gas analyzer 24.

【0013】また図9は別のガス分析方法を説明する図
である。図9の装置における分析の手順は以下の通りで
ある。
FIG. 9 is a view for explaining another gas analysis method. The procedure of the analysis in the apparatus of FIG. 9 is as follows.

【0014】1)紫外線レーザ装置20からレーザチャ
ンバ2を取り外す。
1) The laser chamber 2 is removed from the ultraviolet laser device 20.

【0015】2)レーザチャンバ2にパージユニット2
2およびガス分析器24に取り付ける。
2) Purge unit 2 in laser chamber 2
2 and gas analyzer 24.

【0016】3)パージユニット22により配管部分を
パージ後、レーザチャンバ2内のガスをガス分析器24
に導入し、ガスの分析を行う。つまりガスのサンプリン
グと分析を行う。
3) After purging the pipe portion by the purge unit 22, the gas in the laser chamber 2 is purged by the gas analyzer 24.
And analyze the gas. That is, gas sampling and analysis are performed.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来技術
にあっては、紫外線レーザ装置20とは別に、パージユ
ニット22とガス分析器24を用意し、ガスのサンプリ
ングと分析を行う必要がある。このためガスのサンプリ
ングと分析を行う装置が新たに必要となり装置が大がか
りなものとなる。またガスのサンプリングと分析の作業
に手間がかかり作業が煩雑なものとなる。またサンプリ
ングボトル21やレーザチャンバ2を取り外したり再度
取り付ける作業は、手間がかかるのみならずこの作業の
際に本来のレーザ運転を一旦中止しなければならない。
このためレーザ運転の効率が著しく低下する。
As described above, in the prior art, it is necessary to prepare a purge unit 22 and a gas analyzer 24 separately from the ultraviolet laser device 20 to perform gas sampling and analysis. . For this reason, a new apparatus for sampling and analyzing gas is required, and the apparatus becomes large. In addition, the work of sampling and analyzing the gas is troublesome, and the work is complicated. In addition, the work of removing and reattaching the sampling bottle 21 and the laser chamber 2 is not only time-consuming but also requires that the original laser operation be temporarily stopped during this work.
Therefore, the efficiency of the laser operation is significantly reduced.

【0018】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、装置が大がかりなものとならず、煩雑な作業
を要せずに、レーザ運転の効率を損なうことなく、レー
ザガス中の不純物の濃度を計測することを解決課題とす
るものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and does not require a large-scale apparatus, does not require complicated work, does not impair the efficiency of laser operation, and reduces the concentration of impurities in the laser gas. It is an object of the present invention to measure the temperature.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段及び作用、効果】本発明の
第1発明は、レーザチャンバ内にレーザガスを満たし、
前記レーザチャンバ内の放電電極間で放電を行うことに
より、レーザ光を所定回数連続してパルス発振する連続
パルス発振運転と所定時間パルス発振を休止する発振休
止とを繰り返し行うとともに、前記連続パルス発振運転
時に前記放電電極間への放電印加電圧が一定となるよう
に放電印加電圧を制御するレーザ装置において、前記連
続パルス発振運転が開始されてから所定パルス数のパル
ス発振がなされた時点で前記レーザ光の出力エネルギー
が基準レベルに対して所定レベルに低下した場合に、前
記基準レベルに対する出力エネルギーの低下量を求める
出力エネルギー低下量計測手段と、前記レーザガス以外
の不純物の濃度と前記出力エネルギー低下量との対応関
係を予め用意し、前記求めた出力エネルギー低下量に対
応する不純物濃度を、前記対応関係から求める不純物濃
度計測手段とを具えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a laser chamber is filled with a laser gas.
By performing discharge between the discharge electrodes in the laser chamber, a continuous pulse oscillation operation of continuously oscillating laser light for a predetermined number of times and an oscillation halt of suspending pulse oscillation for a predetermined time are repeatedly performed. In a laser device that controls a discharge applied voltage so that a discharge applied voltage between the discharge electrodes is constant during operation, the laser device is configured to perform a predetermined number of pulse oscillations after the continuous pulse oscillation operation is started. When the output energy of the light is reduced to a predetermined level with respect to a reference level, an output energy reduction amount measuring means for obtaining a reduction amount of the output energy with respect to the reference level; and a concentration of impurities other than the laser gas and the output energy reduction amount Is prepared in advance, and the impurity concentration corresponding to the obtained output energy reduction amount is obtained. , Characterized in that comprises an impurity concentration measuring unit for determining from said relationship.

【0020】第1発明は、放電印加電圧が一定となるよ
うに制御しているときにレーザチャンバ内に不純物が混
入すると基準レベルに対するエネルギー低下が生じ、こ
のエネルギー低下量が不純物の濃度に対応している点に
基づきなされたものである。
According to the first aspect of the invention, when impurities are mixed in the laser chamber while the discharge application voltage is controlled to be constant, an energy decrease with respect to a reference level occurs. The amount of the energy decrease corresponds to the impurity concentration. It was made based on the points

【0021】第1発明を図5を参照して説明する。The first invention will be described with reference to FIG.

【0022】図5(a)に示すように放電電極間への放
電印加電圧が一定となるように連続パルス発振運転をし
た場合には、レーザチャンバ内に不純物が混入すると、
連続パルス発振運転が開始されてから所定パルス数n2
のパルス発振がなされた時点でレーザ光の出力エネルギ
ーaが基準レベルa1に対して所定レベルa2に低下す
る。そして基準レベルa1に対する出力エネルギーの低
下量a2−a1が求められる。
As shown in FIG. 5A, when the continuous pulse oscillation operation is performed so that the applied voltage between the discharge electrodes is constant, when impurities are mixed in the laser chamber,
The predetermined number of pulses n2 since the start of the continuous pulse oscillation operation
When the pulse oscillation is performed, the output energy a of the laser light is reduced to the predetermined level a2 with respect to the reference level a1. Then, a reduction amount a2-a1 of the output energy with respect to the reference level a1 is obtained.

【0023】一方図5(b)に示すようにレーザガス以
外の不純物の濃度Xと出力エネルギー低下量Δaとの対
応関係Cが予め用意されている。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, a correspondence C between the concentration X of the impurities other than the laser gas and the output energy reduction amount Δa is prepared in advance.

【0024】そこで求めた出力エネルギー低下量a2−
a1に対応する不純物濃度X1が、上記対応関係Cから求
められる。
The output energy reduction amount a2-
The impurity concentration X1 corresponding to a1 is obtained from the above-mentioned correspondence C.

【0025】第1発明によれば、従来技術のようにガス
のサンプリングと分析を行う装置を新たに設ける必要が
なく演算処理のみで簡易に不純物濃度を計測することが
できる。また従来技術のようにサンプリングボトル21
やレーザチャンバ2を取り外したり再度取り付ける作業
は不要である。このため本発明によれば、装置が大がか
りなものとならず、煩雑な作業を要せずに、レーザ運転
の効率を損なうことなく、レーザガス中の不純物の濃度
を計測することができる。
According to the first aspect of the present invention, it is not necessary to newly provide a gas sampling and analysis device as in the prior art, and the impurity concentration can be easily measured only by arithmetic processing. Also, as in the prior art, the sampling bottle 21
There is no need to remove or reattach the laser chamber 2 or reattach it. Therefore, according to the present invention, it is possible to measure the concentration of impurities in the laser gas without reducing the size of the apparatus, requiring a complicated operation, and without impairing the efficiency of the laser operation.

【0026】また第2発明は、第1発明において、前記
エネルギー低下量計測手段は、前記連続パルス発振運転
が開始されてから第1の所定パルス数のパルス発振がな
された時点で前記レーザ光の出力エネルギーが第1の所
定レベルに低下し、さらに前記連続パルス発振運転が開
始されてから第2の所定パルス数のパルス発振がなされ
た時点で前記レーザ光の出力エネルギーが第2の所定レ
ベルに低下した場合に、前記第1の所定レベルに低下し
た時点の出力エネルギーと、前記第2の所定レベルに低
下した時点の出力エネルギーとの差を、前記基準レベル
に対する出力エネルギーの低下量として計測するもので
あることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the energy reduction amount measuring means is configured to perform the first predetermined number of pulse oscillations after the continuous pulse oscillation operation is started. The output energy of the laser light falls to the second predetermined level when the output energy decreases to the first predetermined level and the pulse oscillation of the second predetermined pulse number is performed after the continuous pulse oscillation operation is started. If the output energy has decreased, the difference between the output energy at the time when the output energy has decreased to the first predetermined level and the output energy at the time when the energy has decreased to the second predetermined level is measured as the amount of decrease in the output energy with respect to the reference level. Characterized in that:

【0027】第2発明によれば、図5(a)に示すよう
に連続パルス発振運転が開始されてから第1の所定パル
ス数n1のパルス発振がなされた時点でレーザ光の出力
エネルギーaが第1の所定レベルa1に低下し、さらに
連続パルス発振運転が開始されてから第2の所定パルス
数n2のパルス発振がなされた時点でレーザ光の出力エ
ネルギーaが第2の所定レベルa2に低下する。そして
第1の所定レベルa1に低下した時点の出力エネルギー
a1と、第2の所定レベルa2に低下した時点の出力エネ
ルギーa2との差a2−a1が、基準レベルに対する出力
エネルギーの低下量a2−a1として計測される。
According to the second invention, as shown in FIG. 5 (a), the output energy a of the laser beam is changed at the point of time when the first predetermined pulse number n1 has been pulsed since the start of the continuous pulse oscillation operation. The output energy a of the laser beam decreases to the second predetermined level a2 at the time when the pulse oscillation of the second predetermined pulse number n2 is performed after the continuous pulse oscillation operation is started and the continuous pulse oscillation operation is started. I do. Then, the difference a2-a1 between the output energy a1 at the time when the output energy has dropped to the first predetermined level a1 and the output energy a2 at the time when the output energy a2 has dropped to the second predetermined level a2 is the reduction amount a2-a1 of the output energy with respect to the reference level. It is measured as

【0028】また第3発明は、レーザチャンバ内にレー
ザガスを満たし、前記レーザチャンバ内の放電電極間で
放電を行うことにより、レーザ光を所定回数連続してパ
ルス発振する連続パルス発振運転と所定時間パルス発振
を休止する発振休止とを繰り返し行うとともに、前記連
続パルス発振運転時に前記レーザ光の出力エネルギーが
一定となるように前記放電電極間への放電印加電圧を制
御するレーザ装置において、前記連続パルス発振運転が
開始されてから所定パルス数のパルス発振がなされた時
点で前記放電電極への放電印加電圧が基準レベルに対し
て所定レベルに上昇した場合に、前記基準レベルに対す
る放電印加電圧の上昇量を求める放電印加電圧上昇量計
測手段と、前記レーザガス以外の不純物の濃度と前記放
電印加電圧上昇量との対応関係を予め用意し、前記求め
た放電印加電圧上昇量に対応する不純物濃度を、前記対
応関係から求める不純物濃度計測手段とを具えたことを
特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a continuous pulse oscillation operation for continuously pulsating a laser beam a predetermined number of times by filling a laser chamber with a laser gas and performing discharge between discharge electrodes in the laser chamber. And a laser device for repeatedly performing the oscillation suspension for suspending the pulse oscillation and controlling a discharge application voltage between the discharge electrodes so that the output energy of the laser light becomes constant during the continuous pulse oscillation operation. If the discharge applied voltage to the discharge electrode rises to a predetermined level with respect to a reference level at the time when a predetermined number of pulse oscillations have been performed since the start of the oscillation operation, the amount of increase in the discharge applied voltage with respect to the reference level Means for measuring the applied voltage rise amount, and the concentration of impurities other than the laser gas and the applied voltage rise amount Correspondence prepared in advance, the impurity concentration corresponding to the determined discharge voltage applied increase amount, characterized in that comprises an impurity concentration measuring unit for determining from said relationship.

【0029】第3発明は、出力エネルギーが一定となる
ように制御しているときにレーザチャンバ内に不純物が
混入すると基準レベルに対する放電印加電圧上昇が生
じ、この放電印加電圧上昇量が不純物の濃度に対応して
いる点に基づきなされたものである。
According to a third aspect of the present invention, when impurities are mixed in the laser chamber while the output energy is controlled to be constant, a discharge applied voltage rises with respect to a reference level, and the amount of the discharge applied voltage rises with respect to the impurity concentration. It is based on the point corresponding to.

【0030】第3発明を図6を参照して説明する。The third invention will be described with reference to FIG.

【0031】図6(a)に示すようにレーザ光の出力エ
ネルギーが一定となるように連続パルス発振運転をした
場合には、レーザチャンバ内に不純物が混入すると、連
続パルス発振運転が開始されてから所定パルス数n2の
パルス発振がなされた時点で放電電極間への放電印加電
圧bが基準レベルb1に対して所定レベルb2に上昇す
る。そして基準レベルb1に対する放電印加電圧の上昇
量b2−b1が求められる。
As shown in FIG. 6A, in the case where the continuous pulse oscillation operation is performed so that the output energy of the laser beam becomes constant, when impurities are mixed in the laser chamber, the continuous pulse oscillation operation is started. When the pulse oscillation of the predetermined number of pulses n2 starts, the discharge applied voltage b between the discharge electrodes rises to the predetermined level b2 with respect to the reference level b1. Then, the amount of increase b2-b1 of the discharge applied voltage with respect to the reference level b1 is obtained.

【0032】一方図6(b)に示すようにレーザガス以
外の不純物の濃度Yと放電印加電圧上昇量Δbとの対応
関係Dが予め用意されている。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, a correspondence D between the concentration Y of the impurity other than the laser gas and the amount of increase in the applied voltage Δb is prepared in advance.

【0033】そこで求めた放電印加電圧上昇b2−b1に
対応する不純物濃度Y1が、上記対応関係Dから求めら
れる。
Then, the impurity concentration Y1 corresponding to the discharge applied voltage rise b2-b1 is obtained from the correspondence D.

【0034】第3発明によれば、従来技術のようにガス
のサンプリングと分析を行う装置を新たに設ける必要が
なく演算処理のみで簡易に不純物濃度を計測することが
できる。また従来技術のようにサンプリングボトル21
やレーザチャンバ2を取り外したり再度取り付ける作業
は不要である。このため本発明によれば、装置が大がか
りなものとならず、煩雑な作業を要せずに、レーザ運転
の効率を損なうことなく、レーザガス中の不純物の濃度
を計測することができる。
According to the third aspect of the present invention, it is not necessary to newly provide a gas sampling and analysis device unlike the prior art, and the impurity concentration can be easily measured only by the arithmetic processing. Also, as in the prior art, the sampling bottle 21
There is no need to remove or reattach the laser chamber 2 or reattach it. Therefore, according to the present invention, it is possible to measure the concentration of impurities in the laser gas without reducing the size of the apparatus, requiring a complicated operation, and without impairing the efficiency of the laser operation.

【0035】また第4発明は、第3発明において、前記
放電印加電圧上昇量計測手段は、前記連続パルス発振運
転が開始されてから第1の所定パルス数のパルス発振が
なされた時点で前記放電電極間への放電印加電圧が第1
の所定レベルに上昇し、さらに前記連続パルス発振運転
が開始されてから第2の所定パルス数のパルス発振がな
された時点で前記放電電極間への放電印加電圧が第2の
所定レベルに上昇した場合に、前記第2の所定レベルに
上昇した時点の放電印加電圧と、前記第1の所定レベル
に上昇した時点の放電印加電圧との差を、前記基準レベ
ルに対する放電印加電圧の上昇量として計測するもので
あることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the discharge applied voltage rise amount measuring means is configured to generate the first predetermined number of pulses after the start of the continuous pulse oscillation operation. The discharge applied voltage between the electrodes is the first
And the voltage applied between the discharge electrodes has increased to the second predetermined level at the time when the pulse oscillation of the second predetermined number of pulses has been performed since the continuous pulse oscillation operation was started. In this case, a difference between the discharge applied voltage at the time of rising to the second predetermined level and the discharge applied voltage at the time of rising to the first predetermined level is measured as an amount of increase of the discharge applied voltage with respect to the reference level. It is characterized by that.

【0036】第4発明によれば、図6(a)に示すよう
に連続パルス発振運転が開始されてから第1の所定パル
ス数n1のパルス発振がなされた時点で放電電極間への
放電印加電圧bが第1の所定レベルb1に上昇し、さら
に連続パルス発振運転が開始されてから第2の所定パル
ス数n2のパルス発振がなされた時点で放電電極間への
放電印加電圧bが第2の所定レベルb2に上昇する。そ
して第2の所定レベルb2に上昇した時点の放電印加電
圧b2と、第1の所定レベルb1に上昇した時点の放電印
加電極b1との差b2−b1が、基準レベルに対する放電
印加電圧の上昇量b2−b1として計測される。
According to the fourth invention, as shown in FIG. 6 (a), the discharge is applied between the discharge electrodes at the time when the first predetermined pulse number n1 has been pulsed since the start of the continuous pulse oscillation operation. When the voltage b rises to the first predetermined level b1, and the pulse oscillation of the second predetermined pulse number n2 is performed after the continuous pulse oscillation operation is started, the discharge applied voltage b between the discharge electrodes becomes the second level. Rises to a predetermined level b2. The difference b2−b1 between the discharge application voltage b2 at the time when the voltage rises to the second predetermined level b2 and the discharge application electrode b1 at the time when the voltage rises to the first predetermined level b1 is the increase amount of the discharge application voltage with respect to the reference level. It is measured as b2-b1.

【0037】また第5発明は、第1発明乃至第4発明に
おいて、前記不純物は酸素元素を含むことを特徴とす
る。
In a fifth aspect based on the first to fourth aspects, the impurity contains an oxygen element.

【0038】第5発明ではレーザガス以外の不純物がO
2、CO2などであり酸素元素を含むものを対象としてい
る。なお酸素元素を含む不純物の混入は、1)大気中の
酸素の混入、2)レーザガス中のフッ素とレーザチャン
バ内の水分との化学反応、3)配管内のパージ不足、
4)純度不良の供給ガスボンベなどの原因が考えられ
る。
In the fifth invention, impurities other than the laser gas are O
2. It is intended for those containing CO2 and other oxygen elements. In addition, impurities including oxygen element include: 1) mixing of oxygen in the atmosphere, 2) chemical reaction between fluorine in the laser gas and water in the laser chamber, 3) insufficient purging in the piping,
4) The cause may be a supply gas cylinder of poor purity.

【0039】また第6発明は、第1発明乃至第5発明に
おいて、レーザガスに所定濃度のキセノンを添加したこ
とを特徴とする。
According to a sixth aspect, in the first to fifth aspects, xenon of a predetermined concentration is added to the laser gas.

【0040】第6発明ではレーザガスにたとえば濃度1
0ppmのキセノンXeを添加し、図5(b)に示すよ
うに不純物の濃度Xが0ppmのときのエネルギー低下
量Δaが0の場合あるいは図6(b)に示すように不純
物の濃度Yが0ppmのときの放電印加電圧上昇量Δb
が0の場合を対象としている。
According to the sixth aspect, the laser gas has a concentration of 1 for example.
When xenon Xe of 0 ppm is added, the energy reduction amount Δa is 0 when the impurity concentration X is 0 ppm as shown in FIG. 5B, or the impurity concentration Y is 0 ppm as shown in FIG. Discharge applied voltage rise amount Δb
Is 0.

【0041】[0041]

【発明の実施の形態】以下本発明に係るレーザ装置の不
純物濃度計測装置の実施の形態について図面を参照して
説明する。なお以下に示す実施形態では、ArF(アル
ゴンフッ素)エキシマレーザ装置に適用した場合を想定
している。ArFエキシマレーザ装置ではバースト運転
時にスパイク現象が発生する。またレーザチャンバ内の
レーザガスにはたとえば10ppmのキセノンXeが添
加されているものとする。レーザガスにキセノンXeが
10ppm程度添加されていると、ArFエキシマレー
ザ装置のバースト運転時に発生するスパイク現象をなく
すことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an impurity concentration measuring device for a laser device according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiment, it is assumed that the present invention is applied to an ArF (argon fluorine) excimer laser device. In the ArF excimer laser device, a spike phenomenon occurs during the burst operation. It is also assumed that, for example, xenon Xe of 10 ppm is added to the laser gas in the laser chamber. When about 10 ppm of xenon Xe is added to the laser gas, the spike phenomenon that occurs during the burst operation of the ArF excimer laser device can be eliminated.

【0042】しかし本発明はArFエキシマレーザ装置
以外のレーザ装置であってもスパイク現象が発生するよ
うなレーザ装置であれば適用可能である。またキセノン
Xe以外の添加物であってもバースト運転時に発生する
スパイク現象をなくすことができる添加物であれば、こ
れを添加する実施も可能である。
However, the present invention can be applied to a laser device other than the ArF excimer laser device, as long as a spike phenomenon occurs. It is also possible to add additives other than xenon Xe as long as they can eliminate the spike phenomenon that occurs during the burst operation.

【0043】図1は第1の実施形態のArFエキシマレ
ーザ装置の構成を示すブロック図である。第1の実施形
態では、レーザチャンバ2内の放電電極11、11間へ
の放電印加電圧値が一定となるように放電印加電圧が制
御される場合を想定している。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the ArF excimer laser device of the first embodiment. In the first embodiment, it is assumed that the applied discharge voltage is controlled so that the applied voltage between the discharge electrodes 11 in the laser chamber 2 is constant.

【0044】同図1に示すArFエキシマレーザ装置1
は、大きくは、レーザチャンバ2と、リアミラー3と、
フロントミラー4と、給気モジュール5と、排気モジュ
ール6と、コントローラ7と、パワーモニタ8と、パル
スパワーモジュール9とから構成されている。
An ArF excimer laser device 1 shown in FIG.
Is roughly divided into a laser chamber 2, a rear mirror 3,
It comprises a front mirror 4, an air supply module 5, an exhaust module 6, a controller 7, a power monitor 8, and a pulse power module 9.

【0045】レーザチャンバ2内には放電電極11、1
1が対向して設けられている。レーザチャンバ2内には
フッ素F2、アルゴンAr2、ネオンNeからなるレーザガ
スが封入されている。またレーザガスには約10ppm
の濃度のキセノンXeが添加されている。
In the laser chamber 2, the discharge electrodes 11, 1
1 are provided to face each other. The laser chamber 2 is filled with a laser gas made of fluorine F2, argon Ar2, and neon Ne. About 10 ppm in laser gas
Of xenon Xe is added.

【0046】放電電極11、11間でパルス放電が行わ
れるとレーザガスが励起され、パルスレーザ光L1が発
振される。レーザチャンバ2内には図示しないファン、
ラジエタが設けられている。上記ファンによってレーザ
ガスはレーザチャンバ2内を所定周期で循環し放電電極
11、11間に供給される。また上記ファンによってレ
ーザガスが循環されるとレーザガスの持つ熱はラジエタ
によって熱交換される。
When pulse discharge is performed between the discharge electrodes 11 and 11, the laser gas is excited, and pulse laser light L1 is oscillated. A fan (not shown) in the laser chamber 2;
A radiator is provided. The laser gas is circulated in the laser chamber 2 at a predetermined cycle by the fan and supplied between the discharge electrodes 11. When the laser gas is circulated by the fan, the heat of the laser gas is exchanged by the radiator.

【0047】レーザチャンバ2のレーザ光L1の光軸上
にはウィンドウ2a、2bが対向して設けられている。
ウインドウ2a、2bを介してレーザ光L1がレーザチ
ャンバ2外に出力される。レーザチャンバ2を挟むよう
にリアミラー3とフロントミラー4が設けられている。
リアミラー3とフロントミラー4とで共振器が構成され
ている。リアミラー3は光を全反射するミラーである。
フロントミラー4は光の一部のみを透過出力する部分透
過ミラーである。リアミラー3とフロントミラー4との
間をレーザ光L1が往復することによってエネルギーが
増幅されレーザ発振が行われる。リアミラー3とフロン
トミラー4とで構成される共振器には狭帯域化ユニット
を設けることができる。この狭帯域化ユニットはプリズ
ムなどのビームエキスパンダ、グレーティングなどの波
長選択素子などから構成されている。
On the optical axis of the laser beam L1 in the laser chamber 2, windows 2a and 2b are provided to face each other.
The laser light L1 is output to the outside of the laser chamber 2 through the windows 2a and 2b. A rear mirror 3 and a front mirror 4 are provided so as to sandwich the laser chamber 2.
A resonator is constituted by the rear mirror 3 and the front mirror 4. The rear mirror 3 is a mirror that totally reflects light.
The front mirror 4 is a partially transmitting mirror that transmits and outputs only a part of light. As the laser beam L1 reciprocates between the rear mirror 3 and the front mirror 4, the energy is amplified and laser oscillation is performed. A resonator constituted by the rear mirror 3 and the front mirror 4 can be provided with a band narrowing unit. This band narrowing unit includes a beam expander such as a prism, a wavelength selection element such as a grating, and the like.

【0048】給気モジュール5はレーザチャンバ2内に
キセノンXeが添加されたレーザガスを供給するモジュ
ールである。排気モジュール6はレーザチャンバ2内の
レーザガスを排気するモジュールである。
The gas supply module 5 is a module for supplying a laser gas to which xenon Xe is added into the laser chamber 2. The exhaust module 6 is a module that exhausts the laser gas in the laser chamber 2.

【0049】コントローラ7はパワーモニタ8から出力
されるデータを入力し、給気モジュール5によるレーザ
チャンバ2内へのレーザガスの供給と、排気モジュール
6によるレーザチャンバ2内からのレーザガスの排気と
を制御する。またコントローラ7はパルスパワーモジュ
ール9に対する電力供給を制御する。さらにコントロー
ラ7はパワーモニタ8から出力されるデータを入力し、
レーザチャンバ2内のレーザガス以外の不純物たとえば
O2の混入の有無を判定し不純物濃度を計測する。
The controller 7 receives the data output from the power monitor 8 and controls the supply of the laser gas into the laser chamber 2 by the air supply module 5 and the exhaust of the laser gas from the laser chamber 2 by the exhaust module 6. I do. The controller 7 controls power supply to the pulse power module 9. Further, the controller 7 inputs data output from the power monitor 8 and
The presence or absence of impurities other than the laser gas in the laser chamber 2, such as O2, is determined, and the impurity concentration is measured.

【0050】パワーモニタ8はレーザ光L1の出力エネ
ルギーaつまり1パルス当たりのパルスエネルギーaを
検出する装置であり、ビームスプリッタ8aとセンサ8
bとから構成されている。ビームスプリッタ8aは入射
する光の一部を透過し一部を反射する。センサ8bはレ
ーザ光L1のパルスエネルギーaを検出する。
The power monitor 8 is a device for detecting the output energy a of the laser beam L 1, that is, the pulse energy a per pulse, and includes a beam splitter 8 a and a sensor 8.
b. The beam splitter 8a transmits part of incident light and reflects part of the light. The sensor 8b detects the pulse energy a of the laser light L1.

【0051】すなわちフロントミラー4から出射された
レーザ光L1は、パワーモニタ8のビームスプリッタ8
aに入射される。ビームスプリッタ8aに入射されたレ
ーザ光L1の一部はビームスプリッタ8aを透過してエ
キシマレーザ装置1の外部の露光装置に出力される。ビ
ームスプリッタ8aに入射されたレーザ光L1の他の一
部はセンサ8bに入射される。センサ8bではレーザ光
L1のパルスエネルギーaが検出されコントローラ7に
出力される。
That is, the laser beam L 1 emitted from the front mirror 4 is transmitted to the beam splitter 8 of the power monitor 8.
a. Part of the laser light L1 incident on the beam splitter 8a passes through the beam splitter 8a and is output to an exposure device external to the excimer laser device 1. Another part of the laser light L1 incident on the beam splitter 8a is incident on the sensor 8b. The sensor 8b detects the pulse energy a of the laser beam L1 and outputs it to the controller 7.

【0052】パルスパワーモジュール9は放電電極1
1、11に放電印加電圧bつまり1パルス当たりのパル
ス放電印加電圧bを印加する。このパルス放電印加電圧
bはコントローラ7によって制御される。
The pulse power module 9 includes the discharge electrode 1
A discharge application voltage b, that is, a pulse discharge application voltage b per pulse is applied to 1 and 11. The pulse discharge application voltage b is controlled by the controller 7.

【0053】以上が実施形態のArFエキシマレーザ装
置1の構成である。
The above is the configuration of the ArF excimer laser device 1 of the embodiment.

【0054】つぎにレーザチャンバ2内に各種の不純物
が混入した場合のパルスエネルギーaの変化について説
明する。
Next, the change of the pulse energy a when various impurities are mixed in the laser chamber 2 will be described.

【0055】図2は連続パルス発振運転時のパルスエネ
ルギーaの変化を示すグラフである。図2(a)は不純
物としてO2が混入していない場合(0ppm)、10
ppmの濃度で混入した場合、30ppmの濃度で混入
した場合をそれぞれ示している。
FIG. 2 is a graph showing a change in pulse energy a during the continuous pulse oscillation operation. FIG. 2A shows a case where O2 is not mixed as an impurity (0 ppm), and FIG.
It shows the case of mixing at a concentration of ppm and the case of mixing at a concentration of 30 ppm, respectively.

【0056】また図2(b)は不純物としてCO2が混
入していない場合(0ppm)、10ppmの濃度で混
入した場合、20ppmの濃度で混入した場合をそれぞ
れ示している。
FIG. 2B shows a case where CO2 is not mixed as an impurity (0 ppm), a case where CO2 is mixed at a concentration of 10 ppm, and a case where CO2 is mixed at a concentration of 20 ppm.

【0057】また図2(c)は不純物としてSiF4が
混入していない場合(0ppm)、20ppmの濃度で
混入した場合、50ppmの濃度で混入した場合をそれ
ぞれ示している。
FIG. 2C shows a case where SiF4 is not mixed as an impurity (0 ppm), a case where SiF4 is mixed at a concentration of 20 ppm, and a case where SiF4 is mixed at a concentration of 50 ppm.

【0058】また図2(d)は不純物としてHFが混入
していない場合(0ppm)、10ppmの濃度で混入
した場合、30ppmの濃度で混入した場合をそれぞれ
示している。
FIG. 2D shows a case where HF is not mixed as an impurity (0 ppm), a case where HF is mixed at a concentration of 10 ppm, and a case where HF is mixed at a concentration of 30 ppm, respectively.

【0059】また図2(e)は不純物としてN2が混入
していない場合(0ppm)、20ppmの濃度で混入
した場合、100ppmの濃度で混入した場合をそれぞ
れ示している。
FIG. 2E shows a case where N2 is not mixed as an impurity (0 ppm), a case where N2 is mixed at a concentration of 20 ppm, and a case where N2 is mixed at a concentration of 100 ppm, respectively.

【0060】また図2(f)は不純物としてCF4が混
入していない場合(0ppm)、50ppmの濃度で混
入した場合、100ppmの濃度で混入した場合をそれ
ぞれ示している。
FIG. 2F shows a case where CF4 is not mixed as an impurity (0 ppm), a case where CF4 is mixed at a concentration of 50 ppm, and a case where CF4 is mixed at a concentration of 100 ppm, respectively.

【0061】同図2(a)〜(f)の縦軸はパルスエネ
ルギーaを示しており、不純物が混入していない場合
(0ppm)のパルスエネルギーaを“1”と規格化し
ている。横軸は連続パルス発振運転を開始してからの発
振パルス数nを示している。
The vertical axis in FIGS. 2A to 2F shows the pulse energy a, and the pulse energy a when no impurity is mixed (0 ppm) is normalized to “1”. The horizontal axis indicates the number n of oscillation pulses since the start of the continuous pulse oscillation operation.

【0062】ここで図2(a)を参照して不純物がO2
である場合について説明する。
Here, referring to FIG.
Is described.

【0063】同図2(a)に示すようにレーザチャンバ
2内にO2が混入していない場合(0ppm)には、パ
ルスエネルギーaは連続パルス発振運転開始直後から約
1.0にほぼ安定する。
As shown in FIG. 2A, when O 2 is not mixed in the laser chamber 2 (0 ppm), the pulse energy a is almost stabilized at about 1.0 immediately after the start of the continuous pulse oscillation operation. .

【0064】またレーザチャンバ2内にO2が10pp
mの濃度で混入している場合には、パルスエネルギーa
は連続パルス発振運転開始直後の10パルス以内のパル
ス数n′1で約1.0弱のレベルa1に低下して、このレ
ベルa1に一旦安定する。安定したときのパルス数をn1
で示す。つづいてパルスエネルギーaは連続パルス発振
運転開始から40〜60パルス程度のパルス数n′2が
経過すると低下を始め、連続パルス発振運転開始から2
00〜300パルス程度経過すると約0.8のレベルa
2に安定する。安定したときのパルス数をn2で示す。ま
たO2が10ppmの濃度で混入している場合は、混入
していない場合(0ppm)と比較して全体的にパルス
エネルギーaが低下する。
In the laser chamber 2, O 2 is 10 pp.
m, the pulse energy a
Drops to a level a1 of about less than 1.0 with the number of pulses n'1 within 10 pulses immediately after the start of the continuous pulse oscillation operation, and is once stabilized at this level a1. Let n1 be the number of pulses when stable
Indicated by Subsequently, the pulse energy a starts to decrease when the pulse number n'2 of about 40 to 60 pulses has elapsed since the start of the continuous pulse oscillation operation, and the pulse energy a becomes 2 after the start of the continuous pulse oscillation operation.
About a level of about 0.8 after about 300 to 300 pulses elapses
Stabilizes at 2. The number of pulses when stabilized is indicated by n2. Further, when O2 is mixed at a concentration of 10 ppm, the pulse energy a is reduced as a whole as compared with the case where O2 is not mixed (0 ppm).

【0065】レーザチャンバ2内にO2が30ppmの
濃度で混入している場合も、10ppmの濃度で混入し
ている場合と同様の傾向を示す。またO2が30ppm
の濃度で混入している場合は、10ppmの濃度で混入
している場合と比較して更に全体的にパルスエネルギー
aが低下する。つまりa1のレベルに対するa2のレベル
のエネルギー低下量は、O2の濃度が大きくなるにつれ
て大きくなる。
The case where O2 is mixed in the laser chamber 2 at a concentration of 30 ppm shows the same tendency as the case where O2 is mixed at a concentration of 10 ppm. O2 is 30 ppm
In this case, the pulse energy a is further reduced as a whole as compared with the case where the impurity is mixed at a concentration of 10 ppm. That is, the amount of energy reduction at the level of a2 with respect to the level of a1 increases as the O2 concentration increases.

【0066】なお連続パルス発振運転開始からレベルa
1に低下する時点のパルス数n′1は、レーザ繰り返し周
波数、レーザチャンバ2内のファンによる循環流速など
によって変化する。
The level a from the start of the continuous pulse oscillation operation
The pulse number n'1 at the time when the pulse number decreases to 1 changes depending on the laser repetition frequency, the circulation flow rate of the fan in the laser chamber 2, and the like.

【0067】図2(b)に示すように不純物がCO2の
場合にも不純物がO2の場合(図2(a))と同様な傾
向を示し、10ppmないし20ppmの濃度で不純物
CO2が混入しているとa1のレベルとa2のレベルの2
段階でエネルギーが低下し、a1のレベルに対するa2の
レベルのエネルギー低下量は、CO2の濃度が大きくな
るにつれて大きくなる。
As shown in FIG. 2B, when the impurity is CO2, the same tendency as in the case where the impurity is O2 (FIG. 2A) is shown, and the impurity CO2 is mixed at a concentration of 10 ppm to 20 ppm. If you have two levels, a1 level and a2 level
The energy decreases in stages, and the amount of energy reduction at the level of a2 relative to the level of a1 increases as the concentration of CO2 increases.

【0068】すなわち不純物に酸素元素が含まれている
場合には、こうしたa1のレベルとa2のレベルの2段階
でエネルギーが低下するという現象がみられる。
That is, in the case where the impurity contains oxygen element, the phenomenon that the energy is reduced in two stages of the level of a1 and the level of a2 is observed.

【0069】これに対して酸素元素を含まない不純物S
iF4、HF、N2、CF4の場合(図2(c)〜
(f))には、a1のレベルとa2のレベルの2段階でエ
ネルギーが低下するという現象がみられない。
On the other hand, the impurity S containing no oxygen element
In the case of iF4, HF, N2, CF4 (Fig. 2 (c) ~
(F)) does not show a phenomenon in which the energy is reduced in two stages of the level of a1 and the level of a2.

【0070】ただし不純物が所定濃度で混入している場
合は、混入しない場合(0ppm)と比較して全体的に
パルスエネルギーaが低下し、0ppmのときのレベル
に対するエネルギー低下量は、不純物の濃度が大きくな
るにつれて大きくなる。
However, when the impurity is mixed at a predetermined concentration, the pulse energy a is reduced as a whole as compared with the case where the impurity is not mixed (0 ppm). Becomes larger as becomes larger.

【0071】たとえば図2(c)のSiF4を例にとる
と、SiF4が20ppmの濃度で混入している場合は、
混入していない場合(0ppm)と比較してパルスエネ
ルギーaはa0のレベルからa2のレベルに低下する。そ
してこの0ppmのときのレベルa0に対するエネルギ
ー低下量a2−a0は、SiF4の濃度が20ppmから5
0ppmへと大きくなるにつれて大きくなる。
For example, taking SiF4 of FIG. 2C as an example, if SiF4 is mixed at a concentration of 20 ppm,
The pulse energy a is reduced from the level of a0 to the level of a2 as compared with the case where it is not mixed (0 ppm). The energy reduction amount a2-a0 with respect to the level a0 at the time of 0 ppm is as follows.
It increases as it increases to 0 ppm.

【0072】図3は各不純物ごとに不純物濃度Xとパル
スエネルギーaとの関係を示したものである。図3の縦
軸はパルスエネルギーaを示しており、不純物が混入し
ていない場合のパルスエネルギーを“1”と規格化して
いる。横軸は不純物の濃度Xを示している。同図3から
明らかなようにパルスエネルギーaの低下に最も寄与す
る不純物はCO2とO2であることがわかる。以下HF、
SiF4、HF、N2、CF4の順序でパルスエネルギー
aの低下に対する寄与度が小さくなる。
FIG. 3 shows the relationship between the impurity concentration X and the pulse energy a for each impurity. The vertical axis in FIG. 3 shows the pulse energy a, and the pulse energy when no impurity is mixed is normalized to “1”. The horizontal axis indicates the impurity concentration X. As can be seen from FIG. 3, the impurities most contributing to the reduction of the pulse energy a are CO2 and O2. HF,
In the order of SiF4, HF, N2, and CF4, the contribution to the reduction of the pulse energy a decreases.

【0073】図4は各不純物ごとに、パルスエネルギー
aを10%低下させるに必要な不純物の濃度を示してい
る。図4ではArFエキシマレーザとKrFエキシマレ
ーザとを対比して示している。
FIG. 4 shows the impurity concentration required to reduce the pulse energy a by 10% for each impurity. FIG. 4 shows an ArF excimer laser and a KrF excimer laser in comparison.

【0074】同図4に示すようにパルスエネルギーaを
10%低下させるに必要な不純物の濃度の数値は全体的
にKrFエキシマレーザよりもArFエキシマレーザの
方が低い。これより不純物混入がエネルギー低下に与え
る影響はKrFエキシマレーザよりもArFエキシマレ
ーザの方が大きいことがわかる。
As shown in FIG. 4, the numerical value of the impurity concentration required to reduce the pulse energy a by 10% is generally lower in the ArF excimer laser than in the KrF excimer laser. From this, it can be seen that the influence of the impurity mixing on the energy reduction is greater in the ArF excimer laser than in the KrF excimer laser.

【0075】またArFエキシマレーザに関してみれ
ば、O2、CO2といった酸素元素を含む不純物が僅か5
ppm混入するのみでパルスエネルギーaが10%低下
してしまうのに対して、酸素元素を含まない不純物は1
0ppm以上混入しないとパルスエネルギーaが10%
低下しない。これより不純物混入がエネルギー低下に与
える影響は酸素元素を含まない不純物よりも酸素元素を
含む不純物の方が大きいことがわかる。
As for the ArF excimer laser, impurities containing oxygen elements such as O 2 and CO 2 are only 5%.
Although the pulse energy a is reduced by 10% only by mixing in ppm, the impurity containing no oxygen element is 1%.
Pulse energy a is 10% if not more than 0ppm
Does not drop. From this, it can be seen that the effect of impurity contamination on energy reduction is greater for impurities containing oxygen element than for impurities not containing oxygen element.

【0076】以上のように酸素元素を含む不純物O2ま
たはCO2が混入すると、a1のレベルとa2のレベルの
2段階でエネルギーが低下し、a1のレベルに対するa2
のレベルのエネルギー低下量は、不純物濃度が大きくな
るにつれて大きくなる。また酸素元素を含む不純物O2
またはCO2の混入がエネルギー低下に与える影響は、
他の酸素元素を含まない不純物を混入したときよりも大
きい。しかもArFエキシマレーザ装置でその影響はよ
り大きくなる。
As described above, when the impurity O2 or CO2 containing the oxygen element is mixed, the energy is reduced in two stages, that is, the level of a1 and the level of a2.
The level of energy decrease at the level of increases as the impurity concentration increases. In addition, impurity O2 containing oxygen element
Or the effect of CO2 on energy reduction
It is larger than when other impurities containing no oxygen element are mixed. In addition, the influence becomes larger in the ArF excimer laser device.

【0077】以下図1のArFエキシマレーザ装置1の
レーザチャンバ2内に酸素O2が混入したときに、その
混入の有無を判定し不純物O2の濃度を計測する処理に
ついて図5を参照して説明する。なお不純物O2の混入
は、1)大気中の酸素の混入、2)レーザガス中のフッ
素とレーザチャンバ2内の水分との化学反応、3)配管
内のパージ不足、4)純度不良の供給ガスボンベなどの
原因によって生じる。
Referring now to FIG. 5, a description will be given, with reference to FIG. 5, of a process of determining whether oxygen O2 has entered the laser chamber 2 of the ArF excimer laser apparatus 1 of FIG. 1 and measuring the concentration of the impurity O2. . The contamination of the impurity O2 is caused by 1) contamination of oxygen in the atmosphere, 2) chemical reaction between fluorine in the laser gas and moisture in the laser chamber 2, 3) insufficient purge in the piping, 4) supply gas cylinder of poor purity, etc. Caused by the cause.

【0078】図5(a)は図2(a)に相当するグラフ
であり図2(a)のグラフを簡略化したものである。図
5(a)に示すラインE2はレーザチャンバ2内に不純
物O2が混入していないときのパルスエネルギーaのパ
ルス数n増加に伴う変化を示し、ラインE1はレーザチ
ャンバ2内に不純物O2が混入しているときのパルスエ
ネルギーaのパルス数n増加に伴う変化を示している。
FIG. 5 (a) is a graph corresponding to FIG. 2 (a), which is a simplified version of the graph of FIG. 2 (a). A line E2 shown in FIG. 5A shows a change in the pulse energy a with an increase in the pulse number n when the impurity O2 is not mixed in the laser chamber 2, and a line E1 shows the impurity O2 mixed in the laser chamber 2. This shows the change in the pulse energy a with the increase in the pulse number n when the pulse energy a is increased.

【0079】一方図5(b)はレーザチャンバ2内に混
入しているO2の濃度Xとパルスエネルギー変化量つま
りパルスエネルギー低下量Δaとの対応関係Cを示すグ
ラフである。この対応関係Cはパルスエネルギー低下量
Δaが大きくなるにつれてO2の濃度Xが大きくなると
いう上述した傾向に相当するものである。この対応関係
Cはコントローラ7のメモリに予めΔaとXの対応関係
のデータテーブル形式で、あるいはΔaからXを求める
演算式の形式で記憶されている。レーザガスに濃度10
ppm程度のキセノンXeを添加している場合には同図
5(b)に示すように不純物濃度Xが0ppmのときの
エネルギー低下量Δaは0になる。
FIG. 5B is a graph showing the correspondence C between the concentration X of O2 mixed in the laser chamber 2 and the amount of change in pulse energy, that is, the amount of decrease in pulse energy Δa. This correspondence C corresponds to the above-described tendency that the concentration X of O2 increases as the pulse energy reduction amount Δa increases. The correspondence C is stored in advance in the memory of the controller 7 in the form of a data table of the correspondence between Δa and X, or in the form of an arithmetic expression for obtaining X from Δa. Concentration 10 in laser gas
When xenon Xe of about ppm is added, as shown in FIG. 5B, when the impurity concentration X is 0 ppm, the energy reduction amount Δa becomes zero.

【0080】コントローラ7では以下の演算処理が実行
される。
The following arithmetic processing is executed in the controller 7.

【0081】コントローラ7ではセンサ8bで検出され
る1パルス当たりのパルスエネルギーaを入力するとと
もにパルスモジュール9に対して1パルスごとに与える
パルス放電印加電圧bを指令している。これより連続パ
ルス発振運転の開始からの発振パルス数nとパルスエネ
ルギーaとの関係を計測することができる。
The controller 7 inputs the pulse energy a per pulse detected by the sensor 8b and instructs the pulse module 9 on the pulse discharge applied voltage b to be given for each pulse. This makes it possible to measure the relationship between the number of oscillation pulses n from the start of the continuous pulse oscillation operation and the pulse energy a.

【0082】レーザチャンバ2内にO2が所定濃度で混
入している場合には、図5(a)のラインE1のように
変化する。すなわちパルスエネルギーaは連続パルス発
振運転開始直後の10パルス以内のパルス数n′1でレ
ベルa1に低下して、このレベルa1に一旦安定する。安
定したときのパルス数をn1で示す。つづいてパルスエ
ネルギーaは連続パルス発振運転開始から40〜60パ
ルス程度のパルス数n′2が経過すると低下を始め、連
続パルス発振運転開始から200〜300パルス程度経
過するとレベルa2に安定する。安定したときのパルス
数をn2で示す。
When O2 is mixed in the laser chamber 2 at a predetermined concentration, it changes as shown by the line E1 in FIG. That is, the pulse energy a drops to the level a1 within the pulse number n'1 within 10 pulses immediately after the start of the continuous pulse oscillation operation, and is once stabilized at this level a1. The number of pulses at the time of stabilization is indicated by n1. Subsequently, the pulse energy a starts decreasing when the number of pulses n'2 of about 40 to 60 pulses has elapsed since the start of the continuous pulse oscillation operation, and stabilizes at the level a2 when about 200 to 300 pulses have elapsed since the start of the continuous pulse oscillation operation. The number of pulses when stabilized is indicated by n2.

【0083】一方レーザチャンバ2内にO2が混入して
いない場合には、図5(a)のラインE2のように変化
する。不純物O2が混入していない場合には図5(b)
のラインE1に示すようなa1のレベルとa2のレベルの
2段階でパルスエネルギーaが低下するという傾向はみ
られない。
On the other hand, when O2 is not mixed in the laser chamber 2, the state changes as indicated by a line E2 in FIG. FIG. 5B shows a case where the impurity O2 is not mixed.
There is no tendency for the pulse energy a to decrease in two stages of the level of a1 and the level of a2 as shown in the line E1 of FIG.

【0084】よって図5(a)のラインE1に示すよう
にa1のレベルとa2のレベルの2段階でパルスエネルギ
ーaが低下したことが計測されると、不純物O2が混入
したと判定し、ラインE2に示すようにa1のレベルとa
2のレベルの2段階でパルスエネルギーaが低下したこ
とが計測されないと、不純物O2が混入していないと判
定する。
Therefore, when it is measured that the pulse energy a has decreased in two stages of the level of a1 and the level of a2 as shown by the line E1 in FIG. 5A, it is determined that the impurity O2 has entered, and the line As shown in E2, the level of a1 and a
If it is not measured that the pulse energy a has decreased in two stages of the level 2, it is determined that the impurity O2 is not mixed.

【0085】つぎに不純物O2が混入したとしてその不
純物濃度Xを計測する処理について説明する。
Next, a process for measuring the impurity concentration X assuming that the impurity O2 has been mixed will be described.

【0086】図5(a)に示すようにパルス数n1のと
きのパルスエネルギーa1と、パルス数n2のときのパル
スエネルギーa2とがそれぞれ計測される。そしてこれ
らパルスエネルギーa1と、パルスエネルギーa2との差
a2−a1が、エネルギー低下量a2−a1として演算され
る。
As shown in FIG. 5A, the pulse energy a1 when the number of pulses is n1 and the pulse energy a2 when the number of pulses is n2 are measured. Then, a difference a2-a1 between the pulse energy a1 and the pulse energy a2 is calculated as an energy reduction amount a2-a1.

【0087】つぎに図5(b)に示すように、上記演算
されたパルスエネルギー低下量a2−a1に対応する不純
物濃度X1を、対応関係Cから求める。
Next, as shown in FIG. 5B, the impurity concentration X1 corresponding to the calculated pulse energy reduction amount a2-a1 is obtained from the correspondence C.

【0088】以上のようにしてコントローラ7における
演算処理のみで、レーザチャンバ2内の酸素O2の混入
の有無が判定され不純物O2の濃度X1が計測される。
As described above, the presence / absence of oxygen O2 in the laser chamber 2 is determined only by the arithmetic processing in the controller 7, and the concentration X1 of the impurity O2 is measured.

【0089】なお本実施形態ではコントローラ7の演算
処理によって不純物混入の有無を判定し不純物濃度を計
測しているが、図5(a)の結果を人間が判断し手計算
することにより同様の計測を行うようにしてもよい。
In this embodiment, the presence / absence of impurities is determined by the arithmetic processing of the controller 7 and the impurity concentration is measured. However, the same measurement is carried out by manually determining the result of FIG. May be performed.

【0090】以上のように本実施形態によれば、コント
ローラ7の演算処理のみによって不純物混入の有無を判
定でき不純物濃度を計測できるので、従来技術のように
ガスのサンプリングと分析を行う装置を新たに設ける必
要がなく演算処理のみで簡易に不純物濃度を計測するこ
とができる。また従来技術のようにサンプリングボトル
21やレーザチャンバ2を取り外したり再度取り付ける
作業は不要である。このため本実施形態によれば、装置
が大がかりなものとならず、煩雑な作業を要せずに、レ
ーザ運転の効率を損なうことなく、レーザガス中の不純
物の濃度を計測することができる。
As described above, according to the present embodiment, the presence or absence of impurities can be determined only by the arithmetic processing of the controller 7, and the impurity concentration can be measured. Therefore, a gas sampling and analysis apparatus as in the prior art is newly provided. And the impurity concentration can be easily measured only by the arithmetic processing. Further, there is no need to remove or reattach the sampling bottle 21 and the laser chamber 2 as in the conventional technique. For this reason, according to the present embodiment, the concentration of impurities in the laser gas can be measured without a large-scale apparatus, without requiring complicated work, and without impairing the efficiency of laser operation.

【0091】また上述した第1の実施形態は不純物がC
O2の場合にも同様に適用することができる。
In the first embodiment, the impurity is C
The same applies to the case of O2.

【0092】以上第1の実施形態ではパルス放電印加電
圧値bが一定となるようにパルス放電印加電圧bを制御
する場合について説明した。
In the first embodiment, the case where the pulse discharge applied voltage b is controlled so that the pulse discharge applied voltage value b is constant has been described.

【0093】つぎにパルスエネルギーaが一定となるよ
うにパルス放電印加電圧bを制御する第2の実施形態に
ついて説明する。第2の実施形態においても第1の実施
形態と同様に図1のArFエキシマレーザ装置1のレー
ザチャンバ2内に酸素O2が混入したときに、その混入
の有無を判定し不純物O2の濃度を計測する処理につい
て説明する。
Next, a second embodiment in which the pulse discharge applied voltage b is controlled so that the pulse energy a becomes constant will be described. In the second embodiment, similarly to the first embodiment, when oxygen O2 is mixed in the laser chamber 2 of the ArF excimer laser apparatus 1 of FIG. 1, it is determined whether or not oxygen O2 is mixed and the concentration of the impurity O2 is measured. Will be described.

【0094】図6(a)は図5(a)に相当するグラフ
である。図6(a)に示すラインV2はレーザチャンバ
2内に不純物O2が混入していないときのパルス放電印
加電圧bのパルス数n増加に伴う変化を示し、ラインV
1はレーザチャンバ2内に不純物O2が混入しているとき
のパルス放電印加電圧bのパルス数n増加に伴う変化を
示している。
FIG. 6A is a graph corresponding to FIG. 5A. A line V2 shown in FIG. 6A shows a change with an increase in the pulse number n of the pulse discharge application voltage b when the impurity O2 is not mixed into the laser chamber 2, and the line V2
Numeral 1 indicates a change in the pulse discharge applied voltage b with an increase in the pulse number n when the impurity O2 is mixed in the laser chamber 2.

【0095】一方図6(b)は図5(b)に相当するグ
ラフである。図6(b)はレーザチャンバ2内に混入し
ているO2の濃度Yとパルス放電印加電圧変化量つまり
パルス放電印加電圧上昇量Δbとの対応関係Dを示すグ
ラフである。この対応関係Dは、図5(b)に示すパル
スエネルギー低下量Δaが大きくなるにつれてO2の濃
度Xが大きくなるという傾向に相当するものであり、パ
ルス放電印加電圧上昇量Δbが大きくなるにつれてO2
の濃度Yが大きくなる傾向を示している。この対応関係
Dはコントローラ7のメモリに予めΔbとYの対応関係
のデータテーブル形式で、あるいはΔbからYを求める
演算式の形式で記憶されている。レーザガスに濃度10
ppm程度のキセノンXeを添加している場合には同図
6(b)に示すように不純物濃度Yが0ppmのときの
放電印加電圧上昇量Δbは0になる。
FIG. 6B is a graph corresponding to FIG. 5B. FIG. 6B is a graph showing the correspondence D between the concentration Y of O2 mixed in the laser chamber 2 and the amount of change in the pulse discharge applied voltage, that is, the amount of increase in the pulse discharge applied voltage Δb. This correspondence D corresponds to the tendency that the concentration X of O2 increases as the pulse energy decrease amount Δa shown in FIG. 5B increases, and the O2 concentration increases as the pulse discharge applied voltage increase amount Δb increases.
Shows a tendency that the density Y of. This correspondence D is stored in advance in the memory of the controller 7 in the form of a data table of the correspondence between Δb and Y, or in the form of an arithmetic expression for obtaining Y from Δb. Concentration 10 in laser gas
When xenon Xe of about ppm is added, as shown in FIG. 6B, when the impurity concentration Y is 0 ppm, the discharge applied voltage rise Δb becomes zero.

【0096】コントローラ7では以下の演算処理が実行
される。
The controller 7 executes the following arithmetic processing.

【0097】コントローラ7ではセンサ8bで検出され
る1パルス当たりのパルスエネルギーaを入力しパルス
エネルギーaが一定となるようにパルスモジュール9に
対して1パルスごとに与えるパルス放電印加電圧bを指
令している。これより連続パルス発振運転の開始からの
発振パルス数nとパルス放電印加電圧bとの関係を計測
することができる。
The controller 7 inputs the pulse energy a per pulse detected by the sensor 8b, and instructs the pulse module 9 to apply a pulse discharge applied voltage b applied to each pulse so that the pulse energy a is constant. ing. This makes it possible to measure the relationship between the number n of oscillation pulses from the start of the continuous pulse oscillation operation and the pulse discharge applied voltage b.

【0098】レーザチャンバ2内にO2が所定濃度で混
入している場合には、図6(a)のラインV1のように
変化する。すなわちパルス放電印加電圧bは連続パルス
発振運転開始直後の10パルス以内のパルス数n′1で
レベルb1に上昇して、このレベルb1に一旦安定する。
安定したときのパルス数をn1で示す。つづいてパルス
放電印加電圧bは連続パルス発振運転開始から40〜6
0パルス程度のパルス数n′2が経過すると上昇を始
め、連続パルス発振運転開始から200〜300パルス
程度経過するとレベルb2に安定する。安定したときの
パルス数をn2で示す。
When O2 is mixed in the laser chamber 2 at a predetermined concentration, it changes as shown by the line V1 in FIG. That is, the pulse discharge applied voltage b rises to the level b1 with the pulse number n'1 within 10 pulses immediately after the start of the continuous pulse oscillation operation, and is once stabilized at this level b1.
The number of pulses at the time of stabilization is indicated by n1. Subsequently, the pulse discharge applied voltage b is 40 to 6 from the start of the continuous pulse oscillation operation.
When the number of pulses n'2 of about 0 has elapsed, it starts rising, and when about 200 to 300 pulses have elapsed since the start of the continuous pulse oscillation operation, the level stabilizes at level b2. The number of pulses when stabilized is indicated by n2.

【0099】一方レーザチャンバ2内にO2が混入して
いない場合には、図6(a)のラインV2のように変化
する。不純物O2が混入していない場合には図6(b)
のラインV1に示すようなb1のレベルとb2のレベルの
2段階でパルス放電印加電圧bが上昇するという傾向は
みられない。
On the other hand, when O2 is not mixed in the laser chamber 2, the voltage changes as indicated by the line V2 in FIG. FIG. 6B shows the case where the impurity O2 is not mixed.
There is no tendency that the pulse discharge applied voltage b increases in two stages of the level of b1 and the level of b2 as shown in the line V1 of FIG.

【0100】よって図6(a)のラインV1に示すよう
にb1のレベルとb2のレベルの2段階でパルス放電印加
電圧bが上昇したことが計測されると、不純物O2が混
入したと判定し、ラインV2に示すようにb1のレベルと
b2のレベルの2段階でパルス放電印加電圧bが上昇し
たことが計測されないと、不純物O2が混入していない
と判定する。
Therefore, when it is measured that the pulse discharge application voltage b has increased in two stages of the level of b1 and the level of b2 as shown by the line V1 in FIG. 6A, it is determined that the impurity O2 has been mixed. If it is not measured that the pulse discharge applied voltage b has increased in two steps of the level of b1 and the level of b2 as shown in the line V2, it is determined that the impurity O2 is not mixed.

【0101】つぎに不純物O2が混入したとしてその不
純物濃度Xを計測する処理について説明する。
Next, the process of measuring the impurity concentration X assuming that the impurity O2 has been mixed will be described.

【0102】図6(a)に示すようにパルス数n1のと
きのパルス放電印加電圧b1と、パルス数n2のときのパ
ルス放電印加電圧b2とがそれぞれ計測される。そして
これらパルス放電印加電圧b2と、パルス放電印加電圧
b1との差b2−b1が、放電印加電圧上昇量b2−b1と
して演算される。
As shown in FIG. 6A, the pulse discharge applied voltage b1 when the number of pulses is n1 and the pulse discharge applied voltage b2 when the number of pulses is n2 are measured. Then, a difference b2-b1 between the pulse discharge applied voltage b2 and the pulse discharge applied voltage b1 is calculated as a discharge applied voltage rise amount b2-b1.

【0103】つぎに図6(b)に示すように、上記演算
されたパルス放電印加電圧上昇量b2−b1に対応する不
純物濃度Y1を、対応関係Dから求める。
Next, as shown in FIG. 6B, an impurity concentration Y1 corresponding to the calculated pulse discharge applied voltage rise amount b2-b1 is obtained from the correspondence D.

【0104】以上のようにしてコントローラ7における
演算処理のみで、レーザチャンバ2内の酸素O2の混入
の有無が判定され不純物O2の濃度Y1が計測される。
As described above, the presence or absence of oxygen O2 in the laser chamber 2 is determined only by the arithmetic processing in the controller 7, and the concentration Y1 of the impurity O2 is measured.

【0105】なお本実施形態ではコントローラ7の演算
処理によって不純物混入の有無を判定し不純物濃度を計
測しているが、図6(a)の結果を人間が判断し手計算
することにより同様の計測を行うようにしてもよい。
In this embodiment, the presence / absence of impurities is determined by the arithmetic processing of the controller 7 to measure the impurity concentration. However, the same measurement is performed by the result of FIG. May be performed.

【0106】また上述した第2の実施形態は不純物がC
O2の場合にも同様に適用することができる。
In the second embodiment, the impurity is C.
The same applies to the case of O2.

【0107】以上のように第2の実施形態においても第
1の実施形態と同様に、装置が大がかりなものとなら
ず、煩雑な作業を要せずに、レーザ運転の効率を損なう
ことなく、レーザガス中の不純物の濃度を計測できると
いう効果が得られる。
As described above, in the second embodiment, as in the first embodiment, the apparatus does not become large-scale, does not require complicated work, and does not impair the efficiency of laser operation. The effect of being able to measure the concentration of impurities in the laser gas is obtained.

【0108】さて第1の実施形態では、図5(a)に示
すように、連続パルス発振運転時に最初に低下したエネ
ルギーレベルa1を基準レベルとしてエネルギー低下量
a2−a1を演算している。
In the first embodiment, as shown in FIG. 5 (a), the energy reduction amount a2-a1 is calculated using the energy level a1 which is first reduced during the continuous pulse oscillation operation as a reference level.

【0109】しかしエネルギー低下の基準となる基準レ
ベルは連続パルス発振運転時に最初に低下したエネルギ
ーレベルa1に限定されるものではない。本発明として
は、レーザ装置の出荷時におけるエネルギーレベルを基
準レベルとしてもよく、またレーザチャンバ2内のガス
を交換した時点のエネルギーレベルを基準レベルとして
もよい。
However, the reference level serving as a reference for the energy reduction is not limited to the energy level a1 which was first reduced during the continuous pulse oscillation operation. In the present invention, the energy level at the time of shipment of the laser device may be set as the reference level, or the energy level at the time when the gas in the laser chamber 2 is replaced may be set as the reference level.

【0110】たとえば図5(a)のラインE2に示すよ
うに、不純物O2が混入していないときのエネルギーレ
ベルa0(たとえばパルス数n2時点のレベル)を予め求
めておき、このレベルa0を基準レベルとしてエネルギ
ー低下量a2−a0を演算してもよい。
For example, as shown by a line E2 in FIG. 5A, an energy level a0 when the impurity O2 is not mixed (for example, a level at the time of the pulse number n2) is obtained in advance, and this level a0 is set as a reference level. May be used to calculate the energy reduction amount a2-a0.

【0111】これを図2(a)に適用すると、不純物O
2が混入していないとき(0ppm)のエネルギーレベ
ルa0(たとえばパルス数n2時点のレベル)を予め求め
ておき、このレベルa0を基準レベルとしてエネルギー
低下量a2−a0を演算することに相当する。
When this is applied to FIG. 2A, the impurity O
This corresponds to calculating an energy level a0 (for example, the level at the time of the pulse number n2) in advance when 2 is not mixed (0 ppm), and calculating the energy reduction amount a2-a0 using this level a0 as a reference level.

【0112】よって本発明は酸素元素を含まないSiF
4、HF、N2、CF4の不純物の濃度を計測する場合に
も適用することができる。
Therefore, the present invention relates to SiF containing no oxygen element.
4. It can also be applied to the case of measuring the concentration of impurities of HF, N2 and CF4.

【0113】たとえば図2(c)のSiF4を例にとる
と、不純物O2が混入していないとき(0ppm)のエ
ネルギーレベルa0(たとえばパルス数n2時点のレベ
ル)を予め求めておき、このレベルa0を基準レベルと
してエネルギー低下量a2−a0を演算する。そして図5
(a)と同様にSiF4の濃度Zとエネルギー低下量Δa
との対応関係C′を予め用意しておき、上記演算された
エネルギー低下量a2−a0に対応するSiF4の濃度Z1
を、対応関係C′から求めればよい。
For example, taking SiF4 in FIG. 2C as an example, the energy level a0 (for example, the level at the time of the pulse number n2) when the impurity O2 is not mixed (0 ppm) is obtained in advance. Is used as a reference level to calculate the energy reduction amount a2-a0. And FIG.
As in (a), the concentration Z of SiF4 and the amount of energy decrease Δa
Is prepared in advance, and the concentration Z1 of SiF4 corresponding to the calculated energy reduction amount a2-a0 is prepared.
May be obtained from the correspondence C ′.

【0114】第2の実施形態で放電印加電圧上昇量を求
める場合も同様である。レーザ装置の出荷時における放
電印加電圧レベルを基準レベルとしてもよく、またレー
ザチャンバ2内のガスを交換した時点の放電印加電圧レ
ベルを基準レベルとしてもよい。また酸素元素を含まな
い不純物SiF4、HF、N2、CF4の濃度も同様にし
て計測することができる。
The same applies to the case of obtaining the discharge applied voltage rise amount in the second embodiment. The discharge applied voltage level at the time of shipment of the laser device may be set as the reference level, or the discharge applied voltage level when the gas in the laser chamber 2 is replaced may be set as the reference level. In addition, the concentrations of impurities SiF4, HF, N2, and CF4 containing no oxygen element can be measured in the same manner.

【0115】つぎに第3の実施形態について説明する。Next, a third embodiment will be described.

【0116】さてArFエキシマレーザ装置1のバース
ト運転時には、少量のレーザガスの供給と排気が行われ
ている。このようにしてレーザチャンバ2内の劣化した
レーザガスが排気され、新たなレーザガスが供給され
る。しかしレーザチャンバ2内のレーザガスは徐々にで
はあるが時間の経過とともに劣化する。このため定期的
にレーザチャンバ2内のレーザガスを交換する作業が必
要とされる。
In the burst operation of the ArF excimer laser device 1, a small amount of laser gas is supplied and exhausted. Thus, the deteriorated laser gas in the laser chamber 2 is exhausted, and a new laser gas is supplied. However, the laser gas in the laser chamber 2 gradually but gradually deteriorates. Therefore, it is necessary to periodically exchange the laser gas in the laser chamber 2.

【0117】このレーザガス交換作業のときに誤ってレ
ーザチャンバ2内に酸素O2が混入することが考えられ
る。そこでレーザガス交換時に酸素混入チェックを行う
第3の実施形態について説明する。
It is conceivable that oxygen O2 may accidentally enter the laser chamber 2 during the laser gas exchange operation. Therefore, a third embodiment in which an oxygen contamination check is performed at the time of laser gas exchange will be described.

【0118】図7は酸素混入チェック処理の手順を示す
フローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing the procedure of the oxygen mixing check process.

【0119】すなわちレーザチャンバ2内のレーザガス
が交換される(ステップ501)と、レーザガス交換作
業後にArFエキシマレーザ装置1ではパルスエネルギ
ーaが一定となるように放電印加電圧bを制御しつつバ
ースト運転が開始される。ここでレーザチャンバ2内に
O2が混入している場合には図6(a)のラインV1に示
すような変化をする。
That is, when the laser gas in the laser chamber 2 is exchanged (step 501), after the laser gas exchange operation, the ArF excimer laser device 1 performs the burst operation while controlling the discharge applied voltage b so that the pulse energy a becomes constant. Be started. Here, when O2 is mixed in the laser chamber 2, a change as shown by a line V1 in FIG.

【0120】そこで連続パルス発振運転の開始から数十
パルス後のパルス数n1のパルス放電印加電圧値がb1
が求められ、連続パルス発振運転開始から数百パルス後
のパルス数n2でパルス放電印加電圧値b2が求められ
る。そしてこれらパルス放電印加電圧値の変化量b2−
b1が求められる(ステップ502)。
Therefore, the pulse discharge applied voltage value of pulse number n1 several tens of pulses after the start of the continuous pulse oscillation operation is b1
Is obtained, and the pulse discharge applied voltage value b2 is obtained with the number of pulses n2 several hundred pulses after the start of the continuous pulse oscillation operation. Then, the amount of change b2−
b1 is determined (step 502).

【0121】つぎに上記求めたパルス放電印加電圧値の
変化量b2−b1と予め設定した規定値Δbcとが比較さ
れ、パルス放電印加電圧値の変化量b2−b1が規定値Δ
bc以内であるか否かが判断される(ステップ50
3)。パルス放電印加電圧値の変化量b2−b1が規定値
Δbc以内であれば、酸素の混入がないものと判断し、
ArFエキシマレーザ装置1はそのまま通常のバースト
運転を継続する(ステップ503の判断Yes、ステッ
プ504)。
Next, the variation b2-b1 of the pulse discharge applied voltage value obtained above is compared with a predetermined specified value Δbc, and the variation b2-b1 of the pulse discharge applied voltage value is determined to be the specified value Δ
It is determined whether it is within bc (step 50).
3). If the change amount b2-b1 of the pulse discharge applied voltage value is within the specified value Δbc, it is determined that oxygen is not mixed,
The ArF excimer laser device 1 continues the normal burst operation as it is (Yes in step 503, step 504).

【0122】一方パルス放電印加電圧値の変化量b2−
b1が規定値Δbcを超えている場合には、酸素の混入が
あったものと判断し、「酸素混入エラー」のエラーメッ
セージが表示される(ステップ503の判断No、ステ
ップ505)。オペレータがエラーメッセージを見るこ
とにより、ArFエキシマレーザ装置1に対し適切な異
常処置が施される。なおエラーメッセージを表示するだ
けでなくバースト運転を自動的に中止してもよい。
On the other hand, the amount of change b2-
If b1 exceeds the specified value Δbc, it is determined that oxygen has been mixed, and an error message of “oxygen mixed error” is displayed (No in step 503, step 505). When the operator sees the error message, appropriate abnormal treatment is performed on the ArF excimer laser device 1. The burst operation may be automatically stopped in addition to displaying the error message.

【0123】なお第3の実施形態ではパルスエネルギー
aが一定となるように制御する場合を想定しているが、
パルス放電印加電圧bが一定となるように制御する場合
にも適用することができる。この場合にはステップ50
3で実際のパルスエネルギー低下量が規定値以内にある
か否かを判断すればよい。
In the third embodiment, it is assumed that the pulse energy a is controlled to be constant.
The present invention can also be applied to a case where the pulse discharge application voltage b is controlled to be constant. In this case, step 50
In step 3, it may be determined whether or not the actual pulse energy reduction amount is within the specified value.

【0124】このように第3の実施形態によれば、レー
ザガスを交換した際にレーザチャンバ2内にO2が混入
したとしてもその混入のチェックを容易に行うことがで
きる。また第3の実施形態は不純物がCO2の場合にも
適用することができる。
As described above, according to the third embodiment, even if O2 is mixed in the laser chamber 2 when the laser gas is exchanged, it is possible to easily check the mixing. The third embodiment can be applied to a case where the impurity is CO2.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は第1の実施形態のエキシマレーザ装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an excimer laser device according to a first embodiment.

【図2】図2はパルス数の増加にともなうパルスエネル
ギーの変化を示すグラフであり、図2(a)はO2、図
2(b)はCO2、図2(c)はSiF4、図2(d)は
HF、図2(e)はN2、図2(f)はCF4がそれぞれ
不純物の場合のグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a change in pulse energy with an increase in the number of pulses. FIG. 2 (a) is O2, FIG. 2 (b) is CO2, FIG. 2 (c) is SiF4, FIG. 2D is a graph when HF is an impurity, FIG. 2E is a graph when N2 is an impurity, and FIG. 2F is a graph when CF4 is an impurity.

【図3】図3は各不純物ごとに混入濃度とその濃度に対
するパルスエネルギーとの関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a mixed concentration for each impurity and a pulse energy with respect to the concentration.

【図4】図4はレーザ装置のパルスエネルギーを10%
低下させるに必要な不純物の濃度を示す表である。
FIG. 4 shows a pulse energy of a laser device of 10%.
4 is a table showing the concentration of impurities necessary for reducing the concentration.

【図5】図5(a)はパルス数の増加にともなうパルス
エネルギーの変化を示すグラフであり、図5(b)はO
2の濃度とパルスエネルギー変化量との対応関係を示す
グラフである。
FIG. 5A is a graph showing a change in pulse energy with an increase in the number of pulses, and FIG.
7 is a graph showing the correspondence between the density of No. 2 and the amount of change in pulse energy.

【図6】図6(a)はパルス数の増加にともなうパルス
放電印加電圧の変化を示すグラフであり、図6(b)は
O2の濃度とパルス電圧変化量との対応関係を示すグラ
フである。
6 (a) is a graph showing a change in pulse discharge applied voltage with an increase in the number of pulses, and FIG. 6 (b) is a graph showing a correspondence relationship between O2 concentration and pulse voltage change amount. is there.

【図7】図7は第3の実施形態の酸素混入チェック処理
の手順を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of an oxygen mixing check process according to the third embodiment;

【図8】図8(a)、(b)は従来技術を説明する図で
ありガス分析器を用いて不純物の濃度を計測する作業を
説明する図である。
8 (a) and 8 (b) are diagrams for explaining the prior art, and for explaining the operation of measuring the concentration of impurities using a gas analyzer.

【図9】図9は従来技術を説明する図でありガス分析器
を用いて不純物の濃度を計測する作業を説明する図であ
る。
FIG. 9 is a diagram illustrating a conventional technique, and is a diagram illustrating an operation of measuring the concentration of an impurity using a gas analyzer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ArFエキシマレーザ装置 2…レーザチャンバ 7…コントローラ 8…パワーモニタ 8b…センサ 9…パルスパワーモジュール 11…放電電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... ArF excimer laser apparatus 2 ... Laser chamber 7 ... Controller 8 ... Power monitor 8b ... Sensor 9 ... Pulse power module 11 ... Discharge electrode

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザチャンバ内にレーザガスを満た
し、前記レーザチャンバ内の放電電極間で放電を行うこ
とにより、レーザ光を所定回数連続してパルス発振する
連続パルス発振運転と所定時間パルス発振を休止する発
振休止とを繰り返し行うとともに、前記連続パルス発振
運転時に前記放電電極間への放電印加電圧が一定となる
ように放電印加電圧を制御するレーザ装置において、 前記連続パルス発振運転が開始されてから所定パルス数
のパルス発振がなされた時点で前記レーザ光の出力エネ
ルギーが基準レベルに対して所定レベルに低下した場合
に、前記基準レベルに対する出力エネルギーの低下量を
求める出力エネルギー低下量計測手段と、 前記レーザガス以外の不純物の濃度と前記出力エネルギ
ー低下量との対応関係を予め用意し、 前記求めた出力エネルギー低下量に対応する不純物濃度
を、前記対応関係から求める不純物濃度計測手段とを具
えたことを特徴とするレーザ装置の不純物濃度計測装
置。
1. A continuous pulse oscillation operation for continuously pulsating a laser beam a predetermined number of times and a pulse oscillation for a predetermined time are suspended by filling a laser chamber with a laser gas and performing discharge between discharge electrodes in the laser chamber. And a laser device that controls a discharge applied voltage so that a discharge applied voltage between the discharge electrodes is constant during the continuous pulse oscillation operation, after the continuous pulse oscillation operation is started. When the output energy of the laser light decreases to a predetermined level with respect to a reference level at the time when the pulse oscillation of a predetermined number of pulses is performed, an output energy reduction amount measuring unit that obtains a reduction amount of the output energy with respect to the reference level, A correspondence relationship between the concentration of impurities other than the laser gas and the output energy reduction amount is prepared in advance. An impurity concentration corresponding to the output energy reducing amount calculated above, the impurity concentration measuring apparatus of a laser device, characterized in that it comprises an impurity concentration measuring unit for determining from said relationship.
【請求項2】 前記エネルギー低下量計測手段は、前記
連続パルス発振運転が開始されてから第1の所定パルス
数のパルス発振がなされた時点で前記レーザ光の出力エ
ネルギーが第1の所定レベルに低下し、さらに前記連続
パルス発振運転が開始されてから第2の所定パルス数の
パルス発振がなされた時点で前記レーザ光の出力エネル
ギーが第2の所定レベルに低下した場合に、前記第1の
所定レベルに低下した時点の出力エネルギーと、前記第
2の所定レベルに低下した時点の出力エネルギーとの差
を、前記基準レベルに対する出力エネルギーの低下量と
して計測するものであることを特徴とする請求項1記載
のレーザ装置の不純物濃度計測装置。
2. The method according to claim 1, wherein the output energy of the laser beam is set to a first predetermined level at a point in time when a first predetermined number of pulses have been oscillated after the continuous pulse oscillation operation was started. The output energy of the laser light decreases to a second predetermined level at the time when the pulse oscillation of the second predetermined number of pulses has been performed since the continuous pulse oscillation operation was started, The method according to claim 1, wherein a difference between the output energy at the time when the output level is reduced to the predetermined level and the output energy at the time when the output energy is lowered to the second predetermined level is measured as a reduction amount of the output energy with respect to the reference level. Item 2. An impurity concentration measuring device for a laser device according to Item 1.
【請求項3】 レーザチャンバ内にレーザガスを満た
し、前記レーザチャンバ内の放電電極間で放電を行うこ
とにより、レーザ光を所定回数連続してパルス発振する
連続パルス発振運転と所定時間パルス発振を休止する発
振休止とを繰り返し行うとともに、前記連続パルス発振
運転時に前記レーザ光の出力エネルギーが一定となるよ
うに前記放電電極間への放電印加電圧を制御するレーザ
装置において、 前記連続パルス発振運転が開始されてから所定パルス数
のパルス発振がなされた時点で前記放電電極への放電印
加電圧が基準レベルに対して所定レベルに上昇した場合
に、前記基準レベルに対する放電印加電圧の上昇量を求
める放電印加電圧上昇量計測手段と、 前記レーザガス以外の不純物の濃度と前記放電印加電圧
上昇量との対応関係を予め用意し、 前記求めた放電印加電圧上昇量に対応する不純物濃度
を、前記対応関係から求める不純物濃度計測手段とを具
えたことを特徴とするレーザ装置の不純物濃度計測装
置。
3. A continuous pulse oscillation operation for continuously pulsating a laser beam a predetermined number of times and a pulse oscillation for a predetermined time are suspended by filling a laser chamber with a laser gas and performing discharge between discharge electrodes in the laser chamber. And a laser device that controls a discharge application voltage between the discharge electrodes so that the output energy of the laser light becomes constant during the continuous pulse oscillation operation, wherein the continuous pulse oscillation operation is started. When the discharge application voltage to the discharge electrode rises to a predetermined level with respect to a reference level at a point in time when a predetermined number of pulse oscillations have been performed, the discharge application for determining the amount of increase in the discharge application voltage with respect to the reference level Voltage rise amount measuring means, and a correspondence relationship between the concentration of impurities other than the laser gas and the discharge applied voltage rise amount. And because prepared, an impurity concentration corresponding to the determined discharge voltage applied increase amount, the impurity concentration measuring apparatus of a laser device, characterized in that it comprises an impurity concentration measuring unit for determining from said relationship.
【請求項4】 前記放電印加電圧上昇量計測手段は、前
記連続パルス発振運転が開始されてから第1の所定パル
ス数のパルス発振がなされた時点で前記放電電極間への
放電印加電圧が第1の所定レベルに上昇し、さらに前記
連続パルス発振運転が開始されてから第2の所定パルス
数のパルス発振がなされた時点で前記放電電極間への放
電印加電圧が第2の所定レベルに上昇した場合に、前記
第2の所定レベルに上昇した時点の放電印加電圧と、前
記第1の所定レベルに上昇した時点の放電印加電圧との
差を、前記基準レベルに対する放電印加電圧の上昇量と
して計測するものであることを特徴とする請求項3記載
のレーザ装置の不純物濃度計測装置。
4. The apparatus according to claim 1, wherein said discharge applied voltage rise amount measuring means is configured to reduce a discharge applied voltage between said discharge electrodes when a first predetermined number of pulses are oscillated after the continuous pulse oscillation operation is started. 1 and the voltage applied to the discharge electrodes between the discharge electrodes rises to a second predetermined level when a second predetermined number of pulses are generated after the continuous pulse oscillation operation is started. In this case, the difference between the discharge applied voltage at the time of rising to the second predetermined level and the discharge applied voltage at the time of rising to the first predetermined level is defined as the amount of increase of the discharge applied voltage with respect to the reference level. The impurity concentration measuring device for a laser device according to claim 3, wherein the impurity concentration is measured.
【請求項5】 前記不純物は酸素元素を含むことを特徴
とする請求項1乃至4記載のレーザ装置の不純物濃度計
測装置。
5. The apparatus according to claim 1, wherein the impurity includes an oxygen element.
【請求項6】 前記レーザガスに所定濃度のキセノンを
添加したことを特徴とする請求項1乃至5記載のレーザ
装置の不純物濃度計測装置。
6. The apparatus according to claim 1, wherein a predetermined concentration of xenon is added to said laser gas.
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