JP2005340363A - ArF EXCIMER LASER APPARATUS - Google Patents

ArF EXCIMER LASER APPARATUS Download PDF

Info

Publication number
JP2005340363A
JP2005340363A JP2004154858A JP2004154858A JP2005340363A JP 2005340363 A JP2005340363 A JP 2005340363A JP 2004154858 A JP2004154858 A JP 2004154858A JP 2004154858 A JP2004154858 A JP 2004154858A JP 2005340363 A JP2005340363 A JP 2005340363A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
arf excimer
discharge space
gas
excimer laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2004154858A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiichiro Uchino
喜一郎 内野
Takanobu Ishihara
孝信 石原
Akira Sumiya
明 住谷
Osamu Wakabayashi
理 若林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyushu University NUC
Komatsu Ltd
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Kyushu University NUC
Komatsu Ltd
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyushu University NUC, Komatsu Ltd, Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Kyushu University NUC
Priority to JP2004154858A priority Critical patent/JP2005340363A/en
Publication of JP2005340363A publication Critical patent/JP2005340363A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Lasers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To ensure stabilized pulse energy by restraining the lowering of the pulse energy at high repetition frequency (e.g., 4,000 Hz) in an ArF excimer laser apparatus. <P>SOLUTION: Ozone O<SB>3</SB>, HO<SB>2</SB>, H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>produced in a discharge space 120 and in the vicinity of the same go along a circulation flow passage 200 and again returns to the discharge space 120. Either of ozone O<SB>3</SB>, HO<SB>2</SB>, H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>produced during that time is thermally decomposed. Further, ultraviolet light is irradiated to either of ozone O<SB>3</SB>, HO<SB>2</SB>, H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>produced in the discharge space 120 and in the vicinity of the same, during the time ozone O<SB>3</SB>, HO<SB>2</SB>, H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>go along the circulation flow passage 200 and again return to the discharge space 120. Consequently, either of ozone O<SB>3</SB>, HO<SB>2</SB>, H<SB>2</SB>O<SB>2</SB>is decomposed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ArFエキシマレーザ装置に関する。   The present invention relates to an ArF excimer laser device.

アルゴンArおよびフッ素Fを含む紫外線レーザ用ガスをレーザチャンバ内に封入し、レーザチャンバ内でパルス放電を行わせることにより、紫外線レーザ用ガスを励起してレーザ発振を行わせる紫外線レーザ装置として、ArFエキシマレーザ装置が広く知られている。 As an ultraviolet laser device for energizing an ultraviolet laser gas to perform laser oscillation by enclosing an ultraviolet laser gas containing argon Ar and fluorine F 2 in a laser chamber and performing pulse discharge in the laser chamber, ArF excimer laser devices are widely known.

このArFエキシマレーザ装置では、レーザガスとして、アルゴンAr、ネオンNeおよびフッ素Fを含むガスが使用される。 In this ArF excimer laser device, a gas containing argon Ar, neon Ne, and fluorine F 2 is used as a laser gas.

エキシマレーザ装置は、レーザガス内で、HF、CF 等のフッ化物またはN、O等の大気成分といった不純物が増加するとパルスエネルギーが大きく低下する。ArFエキシマレーザの場合には、上記不純物によるパルスエネルギー低下の影響は、KrFエキシマレーザの5倍以上となる。なお、F レーザについてもArFエキシマレーザと同等の影響がある。 In the excimer laser device, the pulse energy greatly decreases when impurities such as fluorides such as HF and CF 4 or atmospheric components such as N 2 and O 2 increase in the laser gas. In the case of an ArF excimer laser, the effect of the pulse energy reduction due to the impurities is five times or more that of the KrF excimer laser. The F 2 laser has the same effect as the ArF excimer laser.

上記不純物のうちSiF は、レーザ装置を構成する絶縁材の材料となるアルミナセラミックから発生する。このことに着目し、下記特許文献1、2では、高純度のアルミナセラミックを使用することで、不純物SiF の発生を抑制するようにしている。 Of the impurities, SiF 4 is generated from an alumina ceramic which is a material of an insulating material constituting the laser device. Focusing on this, in Patent Documents 1 and 2 below, generation of impurities SiF 4 is suppressed by using high-purity alumina ceramic.

また、下記特許文献3、4では、セラミックスを高純度の絶縁材でコーティングすることで、不純物SiF の発生を抑制するようにしている。 In Patent Documents 3 and 4 below, the generation of impurities SiF 4 is suppressed by coating ceramics with a high-purity insulating material.

また、下記特許文献5は、セラミックス以外のフッ化物発生源に着目したものであり、レーザチャンバの内面、環流ファンと熱交換器等の表面にアルミナ膜またはフッ化不動態膜を形成することで、フッ素と反応して増加する不純物を抑制するようにしている。   Patent Document 5 below focuses on fluoride generation sources other than ceramics, and by forming an alumina film or a fluorinated passive film on the inner surface of a laser chamber, the surface of a circulating fan, a heat exchanger, and the like. Impurities that increase by reacting with fluorine are suppressed.

ArFエキシマレーザ装置では、高繰り返し周波数のパルス放電を所定回数連続して行わせてから、放電を一旦所定時間休止し、再度、高繰り返し周波数のパルス放電を繰り返し行うというバーストモードで、運転が行われる。   The ArF excimer laser device is operated in a burst mode in which pulse discharge at a high repetition frequency is continuously performed a predetermined number of times, then the discharge is temporarily stopped for a predetermined time, and pulse discharge at a high repetition frequency is repeated again. Is called.

従来より、こうしたバーストモード運転時のパルスエネルギーの変化を抑制するために、レーザガス中に微量のキセノンガスあるいは微量の酸素ガスを添加するという試みがなされている。   Conventionally, attempts have been made to add a trace amount of xenon gas or a trace amount of oxygen gas to the laser gas in order to suppress the change in pulse energy during the burst mode operation.

下記特許文献6では、ArFエキシマレーザ装置に用いられるレーザガス内にキセノンXeガスを10ppmの濃度で添加することで、パルスエネルギーレベルを数倍にすると共にパルスエネルギーを安定させるようにしている。
特開平6−169119号公報 特開平5−75182号公報 特開平4−287986号公報 特開2000−40846号公報 特開平9−298329号公報 特開2000−294856号公報
In Patent Document 6 below, xenon Xe gas is added to a laser gas used in an ArF excimer laser device at a concentration of 10 ppm so that the pulse energy level is increased several times and the pulse energy is stabilized.
JP-A-6-169119 Japanese Patent Laid-Open No. 5-75182 JP-A-4-287986 JP 2000-40846 A JP-A-9-298329 JP 2000-294856 A

近年、ArFエキシマレーザでは、高出力化の要請のために高繰り返し化が進んでいる。   In recent years, in ArF excimer lasers, the repetition rate has been increasing due to the demand for higher output.

図4は、ArFエキシマレーザ装置で、繰り返し周波数2000Hz、4000Hzそれぞれでバーストモード運転を行ったときのパルスエネルギーの変化を示す。図4は、発振を開始してから500パルスが経過するまでのエネルギー変化を示している。なお、図4は、レーザガスの組成(分圧比)を、アルゴン3.5%、フッ素0.1%、キセノン10ppm、残りをネオンとし、全圧を300kPaとした条件で発振を行ったときの結果を示している。なお、また、発振開始時のパルスエネルギを1[a.u.]とした(図4の縦軸参照)。   FIG. 4 shows changes in pulse energy when an ArF excimer laser apparatus is operated in burst mode at repetition frequencies of 2000 Hz and 4000 Hz. FIG. 4 shows the energy change from the start of oscillation until 500 pulses elapse. FIG. 4 shows the results when oscillation was performed under the conditions that the composition (partial pressure ratio) of the laser gas was argon 3.5%, fluorine 0.1%, xenon 10 ppm, the rest was neon, and the total pressure was 300 kPa. Is shown. The pulse energy at the start of oscillation is 1 [a. u. (See the vertical axis in FIG. 4).

図4からわかるように、2000Hz運転時には、パルスエネルギーがほぼ一定である。しかし、4000Hz運転時には、120パルス付近からわずかであるがパルスエネルギーの低下が見られる。   As can be seen from FIG. 4, the pulse energy is substantially constant during the 2000 Hz operation. However, during 4000 Hz operation, a slight decrease in pulse energy is seen from around 120 pulses.

このように、4000Hz程度の高繰り返し周波数になると、たとえレーザガスにキセノンを添加したとしても、パルスエネルギーの低下が起きる。   Thus, at a high repetition frequency of about 4000 Hz, even if xenon is added to the laser gas, the pulse energy decreases.

ここで、ArFエキシマレーザ装置は、主として露光装置の光源として用いられることから、高いエネルギー安定性が要求される。したがって、高繰り返し周波数運転時でのパルスエネルギーの低下は、レーザ装置本体の発振効率低下という問題のみならず、露光装置で製造されるウェーハの品質に影響を及ぼす重要な問題である。   Here, since the ArF excimer laser apparatus is mainly used as a light source of an exposure apparatus, high energy stability is required. Therefore, a decrease in pulse energy during high repetition frequency operation is an important problem that affects not only the problem of lowering the oscillation efficiency of the laser apparatus body but also the quality of the wafer manufactured by the exposure apparatus.

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、ArFエキシマレーザ装置において、図4にみられるような高繰り返し周波数(たとえば4000Hz)でのパルスエネルギー低下を抑制して、安定したパルスエネルギーが得られるようにすることを、解決課題とするものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and in an ArF excimer laser device, a reduction in pulse energy at a high repetition frequency (for example, 4000 Hz) as shown in FIG. It is a problem to be solved.

第1発明は、
アルゴンArおよびフッ素Fを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、
レーザチャンバ内に設置され、陰極及び陽極の間の放電空間内で放電を生成する一対の電極と、
一対の電極間に所定の繰り返し周波数の電圧を印加してパルス放電を行わせる電源と、
レーザチャンバ内に設置され、レーザチャンバ内でレーザガスを循環させて、放電空間を通過する循環流路を形成するファンと、
放電空間及びその近傍で生成したオゾンO、HO、Hが循環流路を一巡して再び放電空間に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO 、HO、H のうち、少なくともいずれかを熱分解する熱分解手段と
が備えられていることを特徴とする。
The first invention is
A laser chamber filled with a laser gas containing argon Ar and fluorine F 2 ;
A pair of electrodes installed in the laser chamber and generating a discharge in a discharge space between the cathode and the anode;
A power source that applies a voltage of a predetermined repetition frequency between a pair of electrodes to perform pulse discharge;
A fan installed in the laser chamber and circulating a laser gas in the laser chamber to form a circulation channel passing through the discharge space;
Until ozone O 3 generated in the discharge space and the vicinity thereof, HO 2, H 2 O 2 is returned again to the discharge space by round the circulation flow path, the generated ozone O 3, HO 2, H 2 And pyrolysis means for pyrolyzing at least one of O 2 .

第2発明は、第1発明において、
レーザチャンバ内には、レーザガスの循環流路上に、レーザガスを冷却する熱交換器が設置されており、
前記熱分解手段は、
熱交換器の冷却能力を低下させる手段であること
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
In the laser chamber, a heat exchanger for cooling the laser gas is installed on the circulation path of the laser gas,
The thermal decomposition means is
It is a means for reducing the cooling capacity of the heat exchanger.

第3発明は、第1発明において、
レーザチャンバ内には、レーザガスの循環流路上に、レーザガスを冷却する熱交換器が設置されており、
前記熱分解手段は、
熱交換器が、レーザガスの循環流路のうちで放電空間の上流に近い側に設置されている構造であること
を特徴とする。
The third invention is the first invention,
In the laser chamber, a heat exchanger for cooling the laser gas is installed on the circulation path of the laser gas,
The thermal decomposition means is
The heat exchanger is characterized in that it is installed on the side near the upstream of the discharge space in the laser gas circulation flow path.

第4発明は、第1発明において、
レーザチャンバ内には、レーザガスの循環流路上に、レーザガスを冷却する熱交換器が設置されており、
前記熱分解手段は、
レーザガスの循環流路のうち、放電空間から熱交換器までの流路を長くする構造であること
を特徴とする。
A fourth invention is the first invention,
In the laser chamber, a heat exchanger for cooling the laser gas is installed on the circulation path of the laser gas,
The thermal decomposition means is
Of the laser gas circulation flow path, the flow path from the discharge space to the heat exchanger is lengthened.

第5発明は、第1発明において、
前記熱分解手段は、
レーザガスを加熱する加熱手段であること
を特徴とする。
A fifth invention is the first invention,
The thermal decomposition means is
It is a heating means for heating the laser gas.

第6発明は、第5発明において、
加熱手段は、
ハロゲンランプであること
を特徴とする。
A sixth invention is the fifth invention,
The heating means
It is a halogen lamp.

第7発明は、第5発明において、
加熱手段は、
ヒータであること
を特徴とする。
A seventh invention is the fifth invention,
The heating means
It is a heater.

第8発明は、第5発明において、
加熱手段は、
ヒートパイプであること
を特徴とする。
In an eighth aspect based on the fifth aspect,
The heating means
It is a heat pipe.

第9発明は、
アルゴンArおよびフッ素Fを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、
レーザチャンバ内に設置され、陰極及び陽極の間の放電空間内で放電を生成する一対の電極と、
一対の電極間に所定の繰り返し周波数の電圧を印加してパルス放電を行わせる電源と、
レーザチャンバ内に設置され、レーザチャンバ内でレーザガスを循環させて、放電空間を通過する循環流路を形成するファンと、
放電空間及びその近傍で生成したオゾンO、HO、H が循環流路を一巡して再び放電空間に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO、HO、H のうち少なくともいずれかに、紫外線を照射してオゾンO、HO、H のうち少なくともいずれかを分解する紫外線照射手段と
が備えられていることを特徴とする。
The ninth invention
A laser chamber filled with a laser gas containing argon Ar and fluorine F 2 ;
A pair of electrodes installed in the laser chamber and generating a discharge in a discharge space between the cathode and the anode;
A power source that applies a voltage of a predetermined repetition frequency between a pair of electrodes to perform pulse discharge;
A fan installed in the laser chamber and circulating a laser gas in the laser chamber to form a circulation channel passing through the discharge space;
Until ozone O 3 generated in the discharge space and the vicinity thereof, HO 2, H 2 O 2 is returned again to the discharge space by round the circulation flow path, the generated ozone O 3, HO 2, H 2 O in at least one of 2, characterized in that is provided with an ultraviolet radiation means for decomposing at least one of ultraviolet irradiated ozone O 3, HO 2, H 2 O 2.

第10発明は、第9発明において、
前記紫外線照射手段には、
波長240nm以下の光をカットして紫外線を照射させるフィルタ手段が設けられていること
を特徴とする。
The tenth invention is the ninth invention,
In the ultraviolet irradiation means,
Filter means for cutting light having a wavelength of 240 nm or less and irradiating it with ultraviolet rays is provided.

第11発明は、第9発明において、
前記紫外線照射手段は、
低圧水銀ランプであること
を特徴とする。
In an eleventh aspect based on the ninth aspect,
The ultraviolet irradiation means includes
It is a low-pressure mercury lamp.

上記本発明を、上述した図4に加えて、図2を併せ参照して説明する。   The present invention will be described with reference to FIG. 2 in addition to FIG. 4 described above.

本発明は、つぎのような知見によって本発明をなし得た。   The present invention has been achieved by the following findings.

まず、図4に示すパルスエネルギーの低下は、運転時間が長くなるほど大きくなる。このことから、パルスエネルギー低下の原因は、運転時間が長くなるにつれて増加する不純物の影響と考えた。   First, the decrease in pulse energy shown in FIG. 4 becomes larger as the operation time becomes longer. From this, it was considered that the cause of the pulse energy decrease was the influence of impurities that increased as the operation time became longer.

参考文献1(A.Sumitani,S.Andou, T.Watanabe,M.Konishi,S.Egawa,I.Uchino,T.Ohta,K.Terashima,N.Suzuki,T.Enami,H.Mizoguchi:Proc.SPIE,4000,1424()2000))には、レーザガス中にO、COが存在すると、図4に示すパルスエネルギー低下が起こり、その低下の度合いは、それらの濃度、繰り返し周波数が高くなるつれ、大きくなることが記載されている。 Reference 1 (A. Sumitani, S. Andou, T. Watanabe, M. Konishi, S. Egawa, I. Uchino, T. Ohta, K. Terashima, N. Suzuki, T. Enami, H. Mizoguchi: Proc. In SPIE, 4000, 1424 () 2000)), when O 2 and CO 2 are present in the laser gas, the pulse energy decrease shown in FIG. 4 occurs, and the degree of the decrease increases their concentration and repetition frequency. It is described that it grows larger.

そこで、図4に示すデータを取得した後に、ガスクロマト質量分析装置(GC−MS)でO濃度を分析したところ、1ppm程度が検出された。この分析結果からO濃度が微量でも繰り返し周波数が高くなると(2000Hzよりも高くなると)、図4に示すようなパルスエネルギーの低下が発生するものと考えられる。 Therefore, after obtaining the data shown in FIG. 4, analysis of the O 2 concentration in the gas chromatograph mass spectrometer (GC-MS), about 1ppm it was detected. From this analysis result, it is considered that when the repetition frequency becomes high (higher than 2000 Hz) even if the O 2 concentration is very small, a decrease in pulse energy as shown in FIG. 4 occurs.

しかし、O は、レーザチャンバへレーザガスを注入するためのFガス用ボンベ中に不純物として含まれており、これ自体を除去することは難しい。また、レーザチャンバのシール部に使用されているフッ素ゴムシール材中をO、HO等が透過し、レーザチャンバ内に混入する。透過混入したHOはレーザチャンバ内のフッ素ガスと反応し、下記式に示すようにOを生成する。 However, O 2 is contained as an impurity in an F 2 gas cylinder for injecting laser gas into the laser chamber, and it is difficult to remove itself. Further, O 2 , H 2 O, and the like permeate through the fluororubber seal material used for the seal portion of the laser chamber and enter the laser chamber. The permeated H 2 O reacts with the fluorine gas in the laser chamber to generate O 2 as shown in the following formula.

+HO→2HF+1/2O
したがって、レーザチャンバ内からOを、完全に除去することは難しい。
F 2 + H 2 O → 2HF + 1 / 2O 2
Therefore, it is difficult to completely remove O 2 from the laser chamber.

一方で、ArFエキシマレーザでは、Oをパルスエネルギーレベルを向上させる目的で添加することがある。このことから、パルスエネルギーレベル向上のあめにレーザチャンバ内へ微量のOを添加したときは、その本来の作用のみ奏させ、図4に見られるようなパルスエネルギー低下を起こさせないようにする必要がある。 On the other hand, in an ArF excimer laser, O 2 may be added for the purpose of improving the pulse energy level. Therefore, when a small amount of O 2 is added to the laser chamber to improve the pulse energy level, it is necessary to cause only the original action and not to cause the pulse energy decrease as shown in FIG. There is.

そこで、ArFエキシマレーザ装置のチャンバ内のレーザガスにOを5ppm添加して、図4と同様にして発振を始めてから500パルス経過するまでのパルスエネルギー変化を計測して、Oがパルスエネルギー変化に及ぼす影響を調べた。 Therefore, the O 2 in the laser gas in the chamber was added 5ppm of ArF excimer laser device, to measure the pulse energy change from the start of oscillation in the same way as in FIG. 4 until 500 pulses elapses, O 2 pulse energy change The effects on the

図5(a)、(b)は、横軸、縦軸が図4と同様のグラフであり、図5(a)は、Oを5ppm添加して2000Hz運転を行ったときのパルスエネルギー変化を示しており、図5(b)は、Oを5ppm添加して4000Hz運転を行ったときのパルスエネルギー変化を示している。 5 (a) and 5 (b) are graphs in which the horizontal axis and the vertical axis are the same as those in FIG. 4, and FIG. 5 (a) shows the change in pulse energy when operating at 2000 Hz with 5 ppm of O 2 added. FIG. 5B shows a change in pulse energy when the operation is performed at 4000 Hz with 5 ppm of O 2 added.

そこで、図5(a)、(b)を図4と比較すると、Oを濃度5ppmにすることで、2000Hz運転時であっても、パルスエネルギーの低下が確認された。また、4000Hz運転の場合には、Oを濃度5ppmにすることで、パルスエネルギー低下がより顕著なものとなった。そして、パルスエネルギー低下が始まるパルス数は、2000Hz運転で60パルス程度、4000Hz運転で120パルス程度であった。 Therefore, comparing FIGS. 5A and 5B with FIG. 4, it was confirmed that the pulse energy was reduced even when the operation was performed at 2000 Hz by setting O 2 to a concentration of 5 ppm. Further, in the case of 4000 Hz operation, the pulse energy decrease became more remarkable by setting the O 2 concentration to 5 ppm. The number of pulses at which the pulse energy starts to drop was about 60 pulses at 2000 Hz operation and about 120 pulses at 4000 Hz operation.

上記パルスエネルギー低下が始めるパルス数を時間に換算したところ、両方とも30msecと算出された。   When the number of pulses at which the pulse energy reduction started was converted to time, both were calculated to be 30 msec.

つぎに、このパルスエネルギー低下開始時間30msecと、レーザガスの流れとの関係について考察した。   Next, the relationship between the pulse energy decrease start time 30 msec and the laser gas flow was considered.

図2は、ArFエキシマレーザ装置のチャンバの横断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view of the chamber of the ArF excimer laser device.

同図2に示すように、レーザチャンバ102には、レーザガスが封入されている。   As shown in FIG. 2, the laser gas is sealed in the laser chamber 102.

レーザチャンバ102内には、一対の電極111a、111bが設置されており、一対の電極111a、111b間、つまり放電空間120で放電が行われる(陰極及び陽極の間の放電空間120内で放電が生成される)。図示しない電源から一対の電極111a、111b間に所定の繰り返し周波数の電圧が印加されてパルス放電が行われる。   A pair of electrodes 111a and 111b is installed in the laser chamber 102, and discharge is performed between the pair of electrodes 111a and 111b, that is, in the discharge space 120 (discharge is generated in the discharge space 120 between the cathode and the anode). Generated). A voltage of a predetermined repetition frequency is applied between a pair of electrodes 111a and 111b from a power source (not shown) to perform pulse discharge.

レーザチャンバ102内には、ファン119が設置されており、このファン119は、レーザチャンバ102内でレーザガスを循環させて、放電空間120を通過する循環流路200を形成する。   A fan 119 is installed in the laser chamber 102, and the fan 119 circulates a laser gas in the laser chamber 102 to form a circulation channel 200 that passes through the discharge space 120.

レーザチャンバ102内には、レーザガスを冷却する熱交換器118が、レーザガスの循環流路200上に設置されている。   In the laser chamber 102, a heat exchanger 118 for cooling the laser gas is installed on the laser gas circulation channel 200.

上記パルスエネルギー低下開始時間30msecは、放電空間120で放電したレーザガスが循環流路200を一巡して再び放電空間120に戻ってくる時間と、ほぼ一致する。このことから、Oが放電によってパルスエネルギーを低下させる物質に変化したものと考えた。 The pulse energy lowering start time 30 msec substantially coincides with the time for the laser gas discharged in the discharge space 120 to return to the discharge space 120 once again through the circulation channel 200. From this, it was considered that O 2 changed to a substance that reduces pulse energy by discharge.

さらに、パルスエネルギー低下の原因が、レーザ利得の減少であるか、あるいはレーザ光吸収の増加であるかを、実験で確認した。その結果、レーザ光吸収の増加が主原因であることが確認された。   Furthermore, it was confirmed by experiments whether the cause of the decrease in pulse energy was a decrease in laser gain or an increase in laser light absorption. As a result, it was confirmed that the increase in laser light absorption was the main cause.

ArFエキシマレーザの発振波長である193nm付近でのOの吸収は、シューマンルンゲバンド吸収帯であり、吸収断面積で1×10−21cmのオーダーである。これより大きい吸収断面積をもつ酸素化合物としては、オゾンOが考えられる。オゾンOの吸収断面積は、4.2×10−19cmであり、Oの吸収断面積よりも2桁大きい。その他に吸収断面積が大きい物質としては、Hとの化合物HO(吸収断面積:3.9×10−19cm)、H(吸収断面積:6.1×10−19cm)が考えられる。 Absorption of O 2 at around 193 nm, which is the oscillation wavelength of the ArF excimer laser, is a Schumann-Lunge band absorption band, which is on the order of 1 × 10 −21 cm 2 in absorption cross section. As an oxygen compound having an absorption cross section larger than this, ozone O 3 can be considered. The absorption cross section of ozone O 3 is 4.2 × 10 −19 cm 2 , which is two orders of magnitude larger than the absorption cross section of O 2 . The absorption cross section is large substances other compounds of H 2 HO 2 (absorption sectional area: 3.9 × 10 -19 cm 2) , H 2 O 2 ( absorption cross-section: 6.1 × 10 -19 cm 2 ).

を添加したレーザガスにレーザチャンバ内で増加するHを含む化合物HFを添加しても、図4に見られる120パルスからのエネルギー低下に顕著な変化が見られなかった。このことから、レーザ光を吸収しているのは、主として、オゾンOであると考えた。 Even when the compound gas HF containing H 2 increasing in the laser chamber was added to the O 2 -added laser gas, no significant change was observed in the energy decrease from the 120 pulses seen in FIG. From this, it was considered that it was mainly ozone O 3 that absorbed the laser beam.

そこで、本発明者は、ArFエキシマレーザ装置のチャンバ102内の放電空間120及びその近傍で生成したOを、循環流路200を一巡して再び放電空間120に戻ってくる前に分解すれば、レーザ光の吸収が抑制されて、パルスエネルギー低下が抑制されるとの技術的思想を得るに至った。また、上述したように、オゾンO以外の吸収断面積の大きいHO、H についても同様にして分解すれば、パルスエネルギー低下抑制の効果が得られると考えられる。 Therefore, the present inventor can decompose the discharge space 120 in the chamber 102 of the ArF excimer laser device and the O 3 generated in the vicinity thereof before returning to the discharge space 120 once again through the circulation channel 200. As a result, the technical idea that the absorption of laser light is suppressed and the decrease in pulse energy is suppressed is obtained. Further, as described above, if HO 2 and H 2 O 2 having a large absorption cross-section other than ozone O 3 are also decomposed in the same manner, it is considered that the effect of suppressing the pulse energy decrease can be obtained.

第1発明〜第8発明は、放電空間120及びその近傍で生成したオゾンO
HO、H が循環流路200を一巡して再び放電空間120に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO、HO、H のうちいずれかを熱分解するというものである。以下、オゾンO を代表させて説明する。
The first invention to eighth invention, the discharge space 120 and ozone O 3 generated in the vicinity thereof,
Until HO 2, H 2 O 2 is returned again to the discharge space 120 after searching the circulation passage 200, pyrolyzing one of ozone O 3, HO 2, H 2 O 2 which produced the That's it. Hereinafter, ozone O 3 will be described as a representative.

すなわち、次式に示すように、たとえばガス温度を上昇させて、Oの熱分解反応を促進させることによりOの濃度が減少する。 That is, as shown in the following equation, for example by increasing the gas temperature, the concentration of O 3 is reduced by promoting thermal decomposition of O 3.

→O+O
+O→2O …(1)
この(1)式の反応でオゾンOが完全に分解するには、350゜C〜450゜Cの温度を1〜2秒間保持することが必要である。レーザチャンバ102内の放電空間120で放電されたレーザガスが循環流路200を一巡して放電空間120に戻っているまでの時間は、30msec程度であるので、熱分解のみで完全に分解することは難しい。しかし、レーザチャンバ102内には、ハロゲンガスであるフッ素が充填されているため、フッ素が触媒となり、以下の反応で分解が促進される。
O 3 → O 2 + O
O 3 + O → 2O 2 (1)
In order for ozone O 3 to be completely decomposed by the reaction of the formula (1), it is necessary to maintain a temperature of 350 ° C. to 450 ° C. for 1 to 2 seconds. Since the time until the laser gas discharged in the discharge space 120 in the laser chamber 102 returns to the discharge space 120 through the circulation channel 200 is about 30 msec, it cannot be completely decomposed only by thermal decomposition. difficult. However, since the laser chamber 102 is filled with fluorine, which is a halogen gas, fluorine serves as a catalyst, and decomposition is promoted by the following reaction.

+F→O+OF …(2)
OF+O→O+F …(3)
第1発明は、上述した本発明の技術思想(熱分解手段)を示したものである。
O 3 + F → O 2 + OF (2)
OF + O → O 2 + F (3)
The first invention shows the technical idea (pyrolysis means) of the present invention described above.

第2発明は、第1発明の熱分解手段に技術的限定を加えたものであり、図2に示す熱交換器118へ供給される冷却水量を絞る等して冷却能力を低下させて、ガス温度を上昇させて、熱分解を行わせるというものである。   The second invention is obtained by adding a technical limitation to the thermal decomposition means of the first invention, reducing the cooling capacity by reducing the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 118 shown in FIG. The temperature is raised and thermal decomposition is performed.

第3発明は、第1発明の熱分解手段に技術的限定を加えたものであり、図6に示すように、熱交換器118が、循環流路200のうちで放電空間120の上流に近い側に設置された構造としたものである。   The third invention is obtained by adding technical limitations to the thermal decomposition means of the first invention. As shown in FIG. 6, the heat exchanger 118 is close to the upstream of the discharge space 120 in the circulation channel 200. It is a structure installed on the side.

第4発明は、第1発明の熱分解手段に技術的限定を加えたものであり、図7に示すように、レーザチャンバ102の内部空間を広げる等して、レーザガスの循環流路200のうち、放電空間120から熱交換器118までの流路200aを長くする構造としたものである。   The fourth invention is obtained by adding a technical limitation to the thermal decomposition means of the first invention. As shown in FIG. 7, by expanding the internal space of the laser chamber 102 or the like, The flow path 200a from the discharge space 120 to the heat exchanger 118 is lengthened.

第5発明は、第1発明の熱分解手段に技術的限定を加えたものであり、図8に示すように、レーザガスを加熱する加熱手段131を設けるようにしたものである。   The fifth invention is obtained by adding a technical limitation to the thermal decomposition means of the first invention, and is provided with a heating means 131 for heating the laser gas as shown in FIG.

第6発明は、第5発明の加熱手段に技術的限定を加えたものであり、図8に示すように、ハロゲンランプ131を用いて加熱するようにしたものである。   In the sixth invention, the heating means of the fifth invention is technically limited. As shown in FIG. 8, the halogen lamp 131 is used for heating.

第7発明は、第5発明の加熱手段に技術的限定を加えたものであり、図10に示すように、ヒータ123を用いて加熱するようにしたものである。   In the seventh invention, technical limitation is added to the heating means of the fifth invention, and heating is performed using a heater 123 as shown in FIG.

第8発明は、第5発明の加熱手段に技術的限定を加えたものであり、図11に示すように、ヒートパイプ129を用いて加熱するようにしたものである。   In the eighth invention, the heating means of the fifth invention is technically limited. As shown in FIG. 11, the heating means 129 is used for heating.

第9発明〜第12発明は、放電空間120及びその近傍で生成したオゾンO が循環流路200を一巡して再び放電空間120に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO に、紫外線を照射してオゾンO を分解するというものである(オゾンO 以外にもHO、H を分解してもよい)。 Ninth aspect to twelfth invention, until ozone O 3 generated in the discharge space 120 and the vicinity thereof is returned to the discharge space 120 again cycled through the circulation flow path 200, the generated ozone O 3, This is to decompose ozone O 3 by irradiating with ultraviolet rays (in addition to ozone O 3 , HO 2 and H 2 O 2 may be decomposed).

すなわち、下記反応式に示すように、紫外線を照射してOの分解を促進させる。 That is, as shown in the following reaction formula, ultraviolet rays are irradiated to promote decomposition of O 3 .

+hν→O+O …(4)
ただし、紫外線の波長が短いと、以下の反応でOが生成する。
O 3 + hν → O 2 + O (4)
However, when the wavelength of ultraviolet rays is short, O 3 is generated by the following reaction.

+hν→O+O …(5)
+O→O …(6)
上記(5)式にみられるOの解離は、シューマンルンゲ連続吸収帯(125〜175nm)の光を吸収すると、直ちに起こる。シューマンルンゲバンド領域(175〜203nm)では、解離量が少なくなり、ヘルツベルグ吸収帯(205〜240nm)の光では、殆ど起こらない。よって、Oの生成を抑制しつつO
の分解を促進するには、203nm以下の光はカットする必要があり、240nm以下の光をカットすることが望ましい。
O 2 + hν → O + O (5)
O 2 + O → O 3 (6)
The dissociation of O 2 seen in the above equation (5) occurs immediately when light in the Schumann-Runge continuous absorption band (125 to 175 nm) is absorbed. In the Schumann-Lunge band region (175 to 203 nm), the amount of dissociation decreases, and hardly occurs with light in the Herzberg absorption band (205 to 240 nm). Therefore, while suppressing the generation of O 3 , O 3
In order to promote decomposition, it is necessary to cut light of 203 nm or less, and it is desirable to cut light of 240 nm or less.

第9発明は、上記(4)式で説明した本発明の技術思想(紫外線照射手段)を示したものである。   The ninth invention shows the technical idea (ultraviolet irradiation means) of the present invention described in the above formula (4).

第10発明は、第9発明の紫外線照射手段に技術的限定を加えたものであり、上記(5)、(6)式で示す反応によるOの生成を抑制すべく、図13に示すように、フィルタ手段125aによって、波長240nm以下の光をカットして紫外線を照射させるようにしたものである。 The tenth invention is obtained by adding technical limitations to the ultraviolet irradiation means of the ninth invention, as shown in FIG. 13 in order to suppress the production of O 3 by the reactions shown in the above formulas (5) and (6). In addition, light having a wavelength of 240 nm or less is cut by the filter means 125a and irradiated with ultraviolet rays.

第11発明は、第9発明の紫外線照射手段に技術的限定を加えたものであり。図13に示すように、低圧水銀ランプ125によって紫外線を照射するようにしたものである。   The eleventh invention is obtained by adding technical limitations to the ultraviolet irradiation means of the ninth invention. As shown in FIG. 13, the low-pressure mercury lamp 125 irradiates ultraviolet rays.

以下、図面を参照して本発明に係るArFエキシマレーザ装置の実施の形態について説明する。   Embodiments of an ArF excimer laser device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1実施例)
図1は第1実施例に用いられるArFエキシマレーザ装置の全体構成を示している。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the overall configuration of an ArF excimer laser device used in the first embodiment.

また、図2は図1に示すレーザチャンバ102を横断面で示している。   FIG. 2 shows the laser chamber 102 shown in FIG. 1 in cross section.

図1に示すように、ArFエキシマレーザ装置101は、大きくは、レーザチャンバ102、電源103、狭帯域ボックス104、モニタモジュール105、ガス吸排気モジュール107、コントローラ108で構成される。   As shown in FIG. 1, the ArF excimer laser device 101 mainly includes a laser chamber 102, a power source 103, a narrow band box 104, a monitor module 105, a gas intake / exhaust module 107, and a controller 108.

コントローラ108は、モニタモジュール105内に設けられた波長検出器等のセンサに基づいて電源103、狭帯域ボックス104、ガス吸排気モジュール107を駆動制御する。   The controller 108 drives and controls the power source 103, the narrow band box 104, and the gas intake / exhaust module 107 based on a sensor such as a wavelength detector provided in the monitor module 105.

レーザチャンバ102には、アルゴンAr、フッ素Fを含むレーザガスが封入されている。レーザチャンバ107へのレーザガスの供給、排気は、ガス吸排気モジュール107によって行われる。 A laser gas containing argon Ar and fluorine F 2 is sealed in the laser chamber 102. The gas supply / exhaust module 107 supplies and exhausts the laser gas to the laser chamber 107.

レーザチャンバ102内には、一対の放電電極111a(アノード)、111b(カソード)が対向して設置されており、一対の電極111a、111b間、つまり放電空間120で放電が行われる(陰極及び陽極間の放電空間120で放電が生成される)ことにより、レーザガスが励起される。   In the laser chamber 102, a pair of discharge electrodes 111a (anode) and 111b (cathode) are disposed facing each other, and discharge is performed between the pair of electrodes 111a and 111b, that is, in the discharge space 120 (cathode and anode). The laser gas is excited by generating a discharge in the discharge space 120 in between.

電源103から一対の電極111a、111b間に所定の繰り返し周波数の電圧が印加されることで、パルス放電が行われる。なお、本明細書では、電源103を、励起回路、トリガパルス回路などの、一対の電極111a、111b間でパルス放電を行わせるに必要な回路を含んだ装置とする。コントローラ108から電源103のトリガパルス回路にパルス指令が与えられることで、パルス放電が行われる。   When a voltage having a predetermined repetition frequency is applied between the power supply 103 between the pair of electrodes 111a and 111b, pulse discharge is performed. Note that in this specification, the power source 103 is a device including a circuit necessary for causing pulse discharge between the pair of electrodes 111a and 111b, such as an excitation circuit and a trigger pulse circuit. When a pulse command is given from the controller 108 to the trigger pulse circuit of the power supply 103, pulse discharge is performed.

放電電極111a、111bの長手方向の一方側(図1中、右側)をレーザチャンバ102の前側、同長手方向の他方側(図1中、左側)をレーザチャンバ102の後側とする。   One side of the discharge electrodes 111a and 111b in the longitudinal direction (right side in FIG. 1) is the front side of the laser chamber 102, and the other side in the longitudinal direction (left side in FIG. 1) is the rear side of the laser chamber 102.

放電電極111a、111bの長手方向の延長上にあって、レーザチャンバ102の前側には、フロント側ウインドホルダ109Fが突出して設けられている。同様に、同延長上、レーザチャンバ102の後側には、リア側ウインドホルダ109Rが突出して設けられている。   A front window holder 109F is provided on the front side of the laser chamber 102 so as to protrude from the longitudinal extension of the discharge electrodes 111a and 111b. Similarly, on the extension, a rear side window holder 109 </ b> R protrudes from the rear side of the laser chamber 102.

フロント側ウインドホルダ109Fの先端部には、フロントウインド109aが設けられている。同様に、リア側ウインドホルダ109Rの先端部には、リアウインド109bが設けられている。   A front window 109a is provided at the tip of the front window holder 109F. Similarly, a rear window 109b is provided at the tip of the rear side window holder 109R.

フロント側ウインドホルダ109Fの前方には、フロントミラー110が配置されている。またリア側ウインドホルダ109Rの後方には、狭帯域ボックス104が配置されている。   A front mirror 110 is disposed in front of the front side window holder 109F. A narrow band box 104 is arranged behind the rear side window holder 109R.

狭帯域ボックス104内には、プリズム、グレーティングなどのレーザ光を狭帯域化するための光学素子が配置されている。なお狭帯域ボックス104の代わりに、高反射のミラーを用いてもよい。本発明は、狭帯域化されないレーザ装置に適用してもよい。   In the narrow band box 104, optical elements such as a prism and a grating for narrowing the laser beam are arranged. Instead of the narrow band box 104, a highly reflective mirror may be used. The present invention may be applied to a laser device that is not narrowed.

レーザチャンバ102内でレーザガスが励起されると、レーザ発振が行われる。レーザ光は、狭帯域ボックス104によって狭帯域化された後、フロントミラー110、モニタモジュール105を介して出射される。   When the laser gas is excited in the laser chamber 102, laser oscillation is performed. The laser beam is narrowed by the narrow band box 104 and then emitted through the front mirror 110 and the monitor module 105.

レーザ光はモニタモジュール105でモニタリングされ、コントローラ108はモニタリングされた結果に基づいてドライバを介して狭帯域ボックス104内の光学素子の姿勢を変化させる等して、レーザ光の選択波長等を制御する。   The laser light is monitored by the monitor module 105, and the controller 108 controls the selected wavelength of the laser light by changing the posture of the optical element in the narrow band box 104 via the driver based on the monitored result. .

コントローラ108は、ガス吸排気モジュール107の制御弁等を駆動制御して、レーザチャンバ102内のレーザガスの濃度、分圧等を制御する。   The controller 108 drives and controls the control valve and the like of the gas intake / exhaust module 107 to control the concentration, partial pressure, and the like of the laser gas in the laser chamber 102.

つぎに、図2を中心に説明する。   Next, a description will be given mainly with reference to FIG.

同図2に示すように、一対の電極111a、111b間、つまり放電空間120で放電が行われる(陰極及び陽極間の放電空間120で放電が生成される)と、この放電空間120でレーザガスが励起される。   As shown in FIG. 2, when a discharge is performed between the pair of electrodes 111a and 111b, that is, in the discharge space 120 (a discharge is generated in the discharge space 120 between the cathode and the anode), the laser gas is generated in the discharge space 120. Excited.

電極111a、111b間で放電が行われると、放電によって電極111a、111bが消耗し、微小なダストが発生する。レーザチャンバ102には、このダストをレーザチャンバ102内から除去するためのダストフィルタ140が設けられている。ダストフィルタ140は、ダストを捕捉するフィルタエレメント116と、このフィルタエレメント116を内蔵し、レーザチャンバ102の外壁に連結されるフィルタケース117とからなる。レーザチャンバ102の内部とフィルタエレメント116とは、レーザチャンバ102の内壁に形成されたフィルタ吸込口141を介して連通されている。フィルタ吸込口141は、電極111a、111bの長手方向の概略中央部に形成されている。フィルタ吸込口141を通りフィルタエレメント116に導入されたダストは捕捉される。ダストの除去されたレーザガスは、レーザチャンバ102の長手方向両端に設けられた図示しないフィルタ吐出口から排出される。   When discharge is performed between the electrodes 111a and 111b, the electrodes 111a and 111b are consumed by the discharge, and minute dust is generated. The laser chamber 102 is provided with a dust filter 140 for removing the dust from the laser chamber 102. The dust filter 140 includes a filter element 116 that traps dust and a filter case 117 that incorporates the filter element 116 and is connected to the outer wall of the laser chamber 102. The inside of the laser chamber 102 and the filter element 116 are communicated with each other via a filter suction port 141 formed on the inner wall of the laser chamber 102. The filter suction port 141 is formed at the approximate center in the longitudinal direction of the electrodes 111a and 111b. Dust introduced into the filter element 116 through the filter suction port 141 is captured. The laser gas from which the dust has been removed is discharged from filter discharge ports (not shown) provided at both ends of the laser chamber 102 in the longitudinal direction.

レーザチャンバ102内には、(環流)ファン119が設置されており、このファン119は、レーザチャンバ102内でレーザガスを循環させて、放電空間120を通過する循環流路200を形成する。ファン119は、放電空間120を通過したレーザガスを循環流路200に沿って再度放電空間120に送り込む作用をなす。   A (circular) fan 119 is installed in the laser chamber 102, and the fan 119 circulates a laser gas in the laser chamber 102 to form a circulation channel 200 that passes through the discharge space 120. The fan 119 acts to send the laser gas that has passed through the discharge space 120 to the discharge space 120 again along the circulation channel 200.

レーザチャンバ102内には、レーザガスを冷却する熱交換器118が、レーザガスの循環流路200上に設置されている。熱交換器118には、冷却水路が形成されており、この冷却水路を通過する冷却水の流量に応じて、レーザガスを冷却する。電極111a、111b間での放電によって熱が発生するとともに、ガス流体の粘性摩擦によってレーザガスの温度が上昇する。熱交換器118は、このように温度上昇したレーザガスを冷却する。   In the laser chamber 102, a heat exchanger 118 for cooling the laser gas is installed on the laser gas circulation channel 200. A cooling water channel is formed in the heat exchanger 118, and the laser gas is cooled according to the flow rate of the cooling water passing through the cooling water channel. Heat is generated by the discharge between the electrodes 111a and 111b, and the temperature of the laser gas rises due to viscous friction of the gas fluid. The heat exchanger 118 cools the laser gas whose temperature has thus increased.

第1実施例では、放電空間120及びその近傍で生成したオゾンO が循環流路200を一巡して再び放電空間120に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO を熱分解する熱分解手段を備えている。 In the first embodiment, the heat that decomposes the generated ozone O 3 until the ozone O 3 generated in and near the discharge space 120 makes a round of the circulation channel 200 and returns to the discharge space 120 again. Disassembling means are provided.

すなわち、次式に示すように、ガス温度を上昇させて、Oの熱分解反応を促進させることによりOの濃度が減少する。 That is, as shown in the following equation, by increasing the gas temperature, the concentration of O 3 is reduced by promoting thermal decomposition of O 3.

→O+O
+O→2O …(1)
この(1)式の反応でオゾンOが完全に分解するには、350゜C〜450゜Cの温度を1〜2秒間保持することが必要である。レーザチャンバ102内の放電空間120で放電されたレーザガスが循環流路200を一巡して放電空間120に戻っているまでの時間は、30msec程度であるので、熱分解のみで完全に分解することは難しい。しかし、レーザチャンバ102内には、ハロゲンガスであるフッ素が充填されているため、フッ素が触媒となり、以下の反応で分解が促進される。
O 3 → O 2 + O
O 3 + O → 2O 2 (1)
In order for ozone O 3 to be completely decomposed by the reaction of the formula (1), it is necessary to maintain a temperature of 350 ° C. to 450 ° C. for 1 to 2 seconds. Since the time until the laser gas discharged in the discharge space 120 in the laser chamber 102 returns to the discharge space 120 through the circulation channel 200 is about 30 msec, it cannot be completely decomposed only by thermal decomposition. difficult. However, since the laser chamber 102 is filled with fluorine, which is a halogen gas, fluorine serves as a catalyst, and decomposition is promoted by the following reaction.

+F→O+OF …(2)
OF+O→O+F …(3)
第1実施例では、熱交換器118へ供給される冷却水量を絞ることで、上記(1)、(2)、(3)式の反応を促進させている。熱交換器118へ供給される冷却水量を絞ると、ガス流体の粘性摩擦を熱源とするレーザガスの温度が上昇する。レーザガス温度が上昇すると、上述したOの分解反応が促進され、O の濃度が減少する。なお、第1実施例としては、熱交換器118の冷却能力を低下させることができる手法であればよく、冷却水量を絞る以外に熱交換器118の容量を小さくするなどしても同様な作用効果が得られる。
O 3 + F → O 2 + OF (2)
OF + O → O 2 + F (3)
In the first embodiment, the reaction of the above formulas (1), (2), and (3) is promoted by reducing the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 118. When the amount of cooling water supplied to the heat exchanger 118 is reduced, the temperature of the laser gas using the viscous friction of the gas fluid as a heat source increases. When the laser gas temperature rises, the above-described decomposition reaction of O 3 is promoted, and the concentration of O 3 decreases. The first embodiment only needs to be a method that can reduce the cooling capacity of the heat exchanger 118, and the same effect can be obtained by reducing the capacity of the heat exchanger 118 in addition to reducing the amount of cooling water. An effect is obtained.

上記分解反応を促進させる限りにおいては、レーザガス温度は出来るだけ高くすることが望ましい。   As long as the decomposition reaction is promoted, the laser gas temperature is desirably as high as possible.

しかし、レーザチャンバ102内のシール部品等の耐久性等を考慮すると、実際には、上限温度が存在し、一定温度以上にレーザガス温度を上昇させることはできない。   However, considering the durability and the like of the sealing parts in the laser chamber 102, there is actually an upper limit temperature, and the laser gas temperature cannot be raised above a certain temperature.

そこで、レーザチャンバ102に、レーザチャンバ102内のレーザガスの温度を検出する温度センサ122を設け、この温度センサ122で検出された温度をフィードバックすることで、熱交換器118の冷却能力を制御し、レーザガスの温度を一定温度以上に上昇しないように制御してもよい。   Therefore, a temperature sensor 122 for detecting the temperature of the laser gas in the laser chamber 102 is provided in the laser chamber 102, and the cooling capacity of the heat exchanger 118 is controlled by feeding back the temperature detected by the temperature sensor 122. The temperature of the laser gas may be controlled so as not to rise above a certain temperature.

図3は、レーザガスの温度(゜C)とパルスエネルギーの低下量(%)との関係を、パルス放電の繰り返し周波数が2000Hzの場合、4000Hzの場合それぞれについて示したグラフである。図3はレーザガス温度を40゜Cから70゜Cまでの範囲で変化させたときのパルスエネルギー低下量を示している。   FIG. 3 is a graph showing the relationship between the laser gas temperature (° C.) and the pulse energy decrease amount (%) when the pulse discharge repetition frequency is 2000 Hz and 4000 Hz. FIG. 3 shows the amount of pulse energy reduction when the laser gas temperature is changed in the range of 40 ° C. to 70 ° C.

同図3に示すように、2000Hz運転、4000Hz運転共に、レーザガスの温度の上昇につれて、パルスエネルギーの低下量が小さくなっているのがわかる。このように、第1実施例で、熱交換器118の冷却能力を低下させて、レーザガスの温度を上昇させるようにすれば、パルスエネルギーの低下が抑制されるという効果が得られる。したがって、第1実施例を実施すれば、図4に示される4000Hz運転時のパルスエネルギー低下が抑制される。これによって、パルスエネルギーが安定して得られ、ArFエキシマレーザ装置を光源として露光装置で製造されるウェーハの品質が飛躍的に向上する。   As shown in FIG. 3, it can be seen that in both 2000 Hz operation and 4000 Hz operation, the amount of decrease in pulse energy decreases as the temperature of the laser gas increases. As described above, in the first embodiment, if the cooling capacity of the heat exchanger 118 is decreased to increase the temperature of the laser gas, an effect of suppressing the decrease in pulse energy can be obtained. Therefore, if the first embodiment is implemented, the pulse energy drop during the 4000 Hz operation shown in FIG. 4 is suppressed. As a result, pulse energy can be stably obtained, and the quality of a wafer manufactured by an exposure apparatus using the ArF excimer laser apparatus as a light source can be dramatically improved.

(第2実施例)
図6は、第2実施例のレーザチャンバ102の横断面を示している。
(Second embodiment)
FIG. 6 shows a cross section of the laser chamber 102 of the second embodiment.

ArFエキシマレーザ装置の全体構成は、第1実施例で説明した図1のものと同じであるため、説明は省略する。   Since the overall configuration of the ArF excimer laser device is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, description thereof is omitted.

また、図6に示す構成要素についても、図2と同一のものについては同一の符号を付して説明を省略する。   Also, with regard to the components shown in FIG. 6, the same components as those in FIG.

第2実施例では、図6に示すように、熱交換器118が、循環流路200のうちで放電空間120の上流に近い側に設置された構造とすることで、上記(1)、(2)、(3)式のOの分解反応を促進させている。通常、熱交換器118は、図2に示すように、放電時の熱によって上昇したレーザガスの温度を下げるために、循環流路200のうちで放電空間120の下流に近い側に設置されている。これに対して第2実施例では、熱交換器118を循環流路200のうちで放電空間120の上流に近い側に設置しているため、放電によって温度上昇したレーザガスが冷却されるまでの時間が長くなり、ガス温度が高い状態が長く続く。これにより、上述した(1)、(2)、(3)式のO 分解反応が促進されて、O 濃度が減少する。 In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the heat exchanger 118 is installed on the side close to the upstream of the discharge space 120 in the circulation flow path 200, so that the above (1), ( 2) The decomposition reaction of O 3 in the formula (3) is promoted. Normally, as shown in FIG. 2, the heat exchanger 118 is installed in the circulation channel 200 on the side closer to the downstream of the discharge space 120 in order to lower the temperature of the laser gas that has risen due to heat during discharge. . On the other hand, in the second embodiment, since the heat exchanger 118 is installed on the side close to the upstream of the discharge space 120 in the circulation channel 200, the time until the laser gas whose temperature has increased due to the discharge is cooled. Becomes longer and the state where the gas temperature is high continues for a long time. Thereby, the O 3 decomposition reaction of the above-described formulas (1), (2), and (3) is promoted, and the O 3 concentration is reduced.

第2実施例では、第1実施例と同様にセンサ122を設けてレーザガス温度を一定以下になるように制御する。ただし、第2実施例の場合は、局所的にレーザガスの温度が上昇するおそれがあることから、上限温度の低い部品に近接して別の温度センサを設けて、上限温度の低い部品の温度が上限温度に達しないように制御してもよい。   In the second embodiment, as in the first embodiment, a sensor 122 is provided to control the laser gas temperature to be below a certain level. However, in the case of the second embodiment, there is a possibility that the temperature of the laser gas locally rises. Therefore, another temperature sensor is provided in the vicinity of the component having the lower upper limit temperature, and the temperature of the component having the lower upper limit temperature is increased. You may control so that an upper limit temperature may not be reached.

図7は、第2実施例の別形態を示している。第2実施例は、放電によって温度上昇したレーザガスが冷却されるまでの時間を長くするという考え方に基づくものであるが、同図7に破線にて示すように、レーザチャンバ102の内部空間を広げることによって、レーザガスの循環流路200のうち、放電空間120から熱交換器118までの流路200aを長くし、それによって放電によって温度上昇したレーザガスが冷却されるまでの時間を長くしてもよい。具体的には、通常のレーザチャンバ102よりも、レーザチャンバ102の横断面で、放電空間120の下流側のレーザチャンバ内部空間が広がるように改造を施せばよい。   FIG. 7 shows another form of the second embodiment. The second embodiment is based on the idea of lengthening the time until the laser gas whose temperature has risen due to the discharge is cooled. As shown by the broken line in FIG. 7, the internal space of the laser chamber 102 is expanded. Accordingly, the flow path 200a from the discharge space 120 to the heat exchanger 118 in the laser gas circulation flow path 200 may be lengthened, thereby extending the time until the laser gas whose temperature has increased due to the discharge is cooled. . Specifically, modification may be performed so that the laser chamber internal space on the downstream side of the discharge space 120 expands in the cross section of the laser chamber 102 rather than the normal laser chamber 102.

(第3実施例)
図8は、第3実施例のレーザチャンバ102の縦断面を示している。図8は、図1のレーザチャンバ102を上面からみた断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 shows a longitudinal section of the laser chamber 102 of the third embodiment. FIG. 8 is a cross-sectional view of the laser chamber 102 of FIG. 1 as viewed from above.

ArFエキシマレーザ装置の全体構成は、第1実施例で説明した図1のものと同じであるため、説明は省略する。   Since the overall configuration of the ArF excimer laser device is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, description thereof is omitted.

また、図8に示す構成要素についても、図2、図6、図7と同一のものについては同一の符号を付して説明を省略する。   Also, with respect to the components shown in FIG. 8, the same components as those in FIGS. 2, 6, and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第3実施例では、レーザガスを加熱する加熱手段131を設けることで、上記(1)、(2)、(3)式のOの分解反応を促進させている。 In the third embodiment, by providing the heating means 131 for heating the laser gas, the decomposition reaction of O 3 in the above formulas (1), (2), and (3) is promoted.

第3実施例では、加熱手段としてハロゲンランプ131を使用している。   In the third embodiment, a halogen lamp 131 is used as a heating means.

本発明者は、図3に示す実験結果から、部品の耐久性等を考慮したレーザチャンバ102の上限温度である70゜C以上に温度を上げると、さらに効果が大きくなると判断した。レーザガス流の粘性摩擦熱のみでは、ガス温度を高温(100゜C)にすることは難しく、また時間もかかる。このためレーザガス温度をさらに上昇させるためには、別途、熱源が必要である。そこで、放電電極111a(111b)の長手方向の長さよりも長い発光領域をもつハロゲンランプ131を、放電電極111aの長手方向に沿って配列した。ハロゲンランプ131は、赤外線がO 濃度が高いと思われる放電空間120の下流に照射されるように、レーザチャンバ102の外側外壁にあって、放電空間120の下流側に配置した。また、ハロゲンランプ131から放射される赤外線をレーザガスに効率よく照射できる位置に、7個の材質CaF の窓124を、放電電極111a(111b)の長手方向に沿って配置した。また、効率よくレーザチャンバ102内を照射できるように図示しない反射板を設けた。 From the experimental results shown in FIG. 3, the present inventor has determined that the effect is further increased when the temperature is raised to 70 ° C. or more, which is the upper limit temperature of the laser chamber 102 in consideration of the durability of components. With only the viscous frictional heat of the laser gas flow, it is difficult to increase the gas temperature to a high temperature (100 ° C.) and it takes time. For this reason, in order to further raise the laser gas temperature, a separate heat source is required. Therefore, halogen lamps 131 each having a light emitting region longer than the length in the longitudinal direction of the discharge electrode 111a (111b) are arranged along the longitudinal direction of the discharge electrode 111a. The halogen lamp 131 is disposed on the outer outer wall of the laser chamber 102 and on the downstream side of the discharge space 120 so that infrared rays are irradiated downstream of the discharge space 120 that is considered to have a high O 3 concentration. Further, seven windows 124 of the material CaF 2 are arranged along the longitudinal direction of the discharge electrode 111a (111b) at a position where the laser gas can be efficiently irradiated with infrared rays emitted from the halogen lamp 131. Further, a reflection plate (not shown) is provided so that the inside of the laser chamber 102 can be irradiated efficiently.

ハロゲンランプ131から赤外線が放射されると、レーザチャンバ102内のレーザガスに照射され、レーザガス温度が高温となり、上記(1)、(2)、(3)式のOの分解反応が促進され、O濃度が減少する。なお、ランプとしては、ハロゲンランプに限定されるものではなく、赤外線を放射できるランプであれば、使用することができる。 When infrared rays are emitted from the halogen lamp 131, the laser gas in the laser chamber 102 is irradiated, the laser gas temperature becomes high, and the decomposition reaction of O 3 in the above formulas (1), (2), and (3) is promoted, O 3 concentration decreases. Note that the lamp is not limited to a halogen lamp, and any lamp that can emit infrared rays can be used.

図9は、第3実施例の別形態を示している。図8では、容易に入手できる小型のCaF 窓124を7個配置しているが、図9に示すように、一体形成されたCaF 窓128を、その長手方向が、放電電極111a(111b)の長手方向に一致するように配置してもよく、この場合には、図8に示す構造のものよりも、更に効率よくレーザガスに赤外線を照射することができる。 FIG. 9 shows another form of the third embodiment. In FIG. 8, seven small CaF 2 windows 124 that can be easily obtained are arranged, but as shown in FIG. 9, the longitudinal direction of the integrally formed CaF 2 window 128 is the discharge electrode 111a (111b In this case, the laser gas can be irradiated with infrared rays more efficiently than the structure shown in FIG.

(第4実施例)
図10(a)は、第4実施例のレーザチャンバ102の縦断面を示している。図10(a)は、図1のレーザチャンバ102を上面からみた断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 10A shows a longitudinal section of the laser chamber 102 of the fourth embodiment. FIG. 10A is a cross-sectional view of the laser chamber 102 of FIG. 1 as viewed from above.

図10(b)は、図2、図6、図7と同様に、レーザチャンバ102を横断面で示している。   FIG. 10B shows the laser chamber 102 in a cross-sectional view as in FIGS. 2, 6, and 7.

ArFエキシマレーザ装置の全体構成は、第1実施例で説明した図1のものと同じであるため、説明は省略する。   Since the overall configuration of the ArF excimer laser device is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, description thereof is omitted.

また、図10に示す構成要素についても、図2、図6、図7と同一のものについては同一の符号を付して説明を省略する。   Also, for the components shown in FIG. 10, the same components as those in FIGS. 2, 6, and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

第4実施例では、レーザガスを加熱する加熱手段123を設けることで、上記(1)、(2)、(3)式のOの分解反応を促進させている。 In the fourth embodiment, by providing the heating means 123 for heating the laser gas, the decomposition reaction of O 3 in the above formulas (1), (2), and (3) is promoted.

第4実施例では、加熱手段として、ヒータ123を使用している。   In the fourth embodiment, a heater 123 is used as the heating means.

放電したレーザガスの温度を上げるために、放電電極111a(111b)の長手方向の長さとほぼ同じ長さをもつカートリッジヒータ123を、その長手方向が放電電極111aの長手方向と一致するように配置した。また、表面積を増やすために、カートリッジヒータ123を螺旋状に形成した。
カートリッジヒータ123は、レーザチャンバ102内にあって、O 濃度が高いと思われる放電空間120の下流に配置した。
In order to raise the temperature of the discharged laser gas, a cartridge heater 123 having a length substantially the same as the length in the longitudinal direction of the discharge electrode 111a (111b) is arranged so that the longitudinal direction coincides with the longitudinal direction of the discharge electrode 111a. . Further, in order to increase the surface area, the cartridge heater 123 was formed in a spiral shape.
The cartridge heater 123 is disposed in the laser chamber 102 and downstream of the discharge space 120 that seems to have a high O 3 concentration.

カートリッジヒータ123が発熱すると、レーザチャンバ102内のレーザガスに照射され、レーザガス温度が高温となり、上記(1)、(2)、(3)式のOの分解反応が促進され、O濃度が減少する。 When the cartridge heater 123 generates heat, the laser gas in the laser chamber 102 is irradiated, the laser gas temperature becomes high, the decomposition reaction of O 3 in the above formulas (1), (2), and (3) is promoted, and the O 3 concentration is increased. Decrease.

(第5実施例)
図11(a)は、第5実施例のレーザチャンバ102の縦断面を示している。図11(a)は、図1のレーザチャンバ102を上面からみた断面図である。
(5th Example)
FIG. 11A shows a longitudinal section of the laser chamber 102 of the fifth embodiment. FIG. 11A is a cross-sectional view of the laser chamber 102 of FIG. 1 as viewed from above.

図11(b)は、図2、図6、図7、図10(b)と同様に、レーザチャンバ102を横断面で示している。   FIG. 11 (b) shows the laser chamber 102 in a cross-sectional view as in FIGS. 2, 6, 7, and 10 (b).

ArFエキシマレーザ装置の全体構成は、第1実施例で説明した図1のものと同じであるため、説明は省略する。   Since the overall configuration of the ArF excimer laser device is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, description thereof is omitted.

また、図11に示す構成要素についても、図2、図6、図7、図10と同一のものについては同一の符号を付して説明を省略する。   11, the same components as those in FIGS. 2, 6, 7, and 10 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

第5実施例では、レーザガスを加熱する加熱手段129を設けることで、上記(1)、(2)、(3)式のOの分解反応を促進させている。 In the fifth embodiment, by providing the heating means 129 for heating the laser gas, the decomposition reaction of O 3 in the formulas (1), (2), and (3) is promoted.

第5実施例では、加熱手段として、ヒートパイプ129を使用している。   In the fifth embodiment, a heat pipe 129 is used as the heating means.

放電したレーザガスの温度を上げるために、放電電極111a(111b)の長手方向の長さとほぼ同じ長さをもつヒートパイプ129を、その長手方向が、放電電極111aの長手方向に一致するように、配置した。   In order to raise the temperature of the discharged laser gas, a heat pipe 129 having a length substantially the same as the length of the discharge electrode 111a (111b) is adjusted so that the longitudinal direction thereof coincides with the longitudinal direction of the discharge electrode 111a. Arranged.

ヒートパイプ129は、レーザチャンバ102内にあって、O 濃度が高いと思われる放電空間120の下流に、5本、配置した(特に図11(b)参照)。 Five heat pipes 129 are arranged in the laser chamber 102 and downstream of the discharge space 120 that is considered to have a high O 3 concentration (see particularly FIG. 11B).

ヒートパイプ129は、真空脱気した密閉管の内部に、目標とする温度範囲で蒸発、凝縮する流体を作動流体として封入したものを使用した。ヒートパイプ129内の作動流体を蒸発させるために、ヒートパイプ129の一端にヒータ130を接続した。   The heat pipe 129 used was a sealed tube that had been vacuum degassed and sealed with a fluid that evaporated and condensed in a target temperature range as a working fluid. In order to evaporate the working fluid in the heat pipe 129, a heater 130 was connected to one end of the heat pipe 129.

ヒータ130が発熱すると、ヒートパイプ129の一端で作動流体が蒸発し、このとき発生した蒸気は、ヒートパイプ129の内部を高速でヒートパイプ129の他端に移動に凝縮する。このとき、蒸発時に吸収した潜熱が放出される。   When the heater 130 generates heat, the working fluid evaporates at one end of the heat pipe 129, and the vapor generated at this time is condensed to move to the other end of the heat pipe 129 at high speed inside the heat pipe 129. At this time, latent heat absorbed during evaporation is released.

この潜熱の放出により、レーザガス温度が高温となり、上記(1)、(2)、(3)式のOの分解反応が促進され、O濃度が減少する。 Due to the release of the latent heat, the laser gas temperature becomes high, the decomposition reaction of O 3 in the above formulas (1), (2), and (3) is promoted, and the O 3 concentration decreases.

図12は、第5実施例の別形態を示す図で、図11(a)に対応させた図で示している。   FIG. 12 is a diagram showing another form of the fifth embodiment, corresponding to FIG. 11 (a).

図11(a)に示す実施例では、各ヒートパイプ129を、放電電極111a(111b)の長手方向に沿った一体形成の管で構成しているが、図12では、放電電極111a(111b)の長手方向の所定箇所で分割されたヒートパイプを使用し、各ヒートパイプ相互間で、分割箇所を異ならせるようにしている。このように各ヒートパイプ相互間で、分割箇所を異ならせた構成とすることで、図11(a)に示す構成のものよりも、さらに効率的にレーザガスの温度を上昇させることができる。ただし、図12に示す構成のものでは、分割されたヒートパイプの各管毎に、ヒータ130を設ける必要がある。   In the embodiment shown in FIG. 11 (a), each heat pipe 129 is constituted by an integrally formed tube along the longitudinal direction of the discharge electrode 111a (111b), but in FIG. 12, the discharge electrode 111a (111b) is formed. The heat pipes divided at predetermined positions in the longitudinal direction are used, and the divided parts are made different between the heat pipes. Thus, by setting it as the structure which varied the division location between each heat pipe, the temperature of laser gas can be raised more efficiently than the thing of the structure shown to Fig.11 (a). However, in the structure shown in FIG. 12, it is necessary to provide a heater 130 for each pipe of the divided heat pipe.

(第6実施例)
図13(a)は、第6実施例のレーザチャンバ102の縦断面を示している。図13(a)は、図1のレーザチャンバ102を上面からみた断面図である。
(Sixth embodiment)
FIG. 13A shows a longitudinal section of the laser chamber 102 of the sixth embodiment. FIG. 13A is a cross-sectional view of the laser chamber 102 of FIG. 1 as viewed from above.

図13(b)は、図2、図6、図7、図10(b)、図11(b)と同様に、レーザチャンバ102を横断面で示している。   FIG. 13B shows the laser chamber 102 in a cross-sectional view as in FIGS. 2, 6, 7, 10 (b), and 11 (b).

ArFエキシマレーザ装置の全体構成は、第1実施例で説明した図1のものと同じであるため、説明は省略する。   Since the overall configuration of the ArF excimer laser device is the same as that of FIG. 1 described in the first embodiment, description thereof is omitted.

また、図13に示す構成要素についても、図2、図6、図7、図10、図11と同一のものについては同一の符号を付して説明を省略する。   13 that are the same as those shown in FIGS. 2, 6, 7, 10, and 11 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

第6実施例では、放電空間120及びその近傍で生成したオゾンO が循環流路200を一巡して再び放電空間120に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO に、紫外線照射手段125によって紫外線を照射してオゾンO を分解するようにしている。 In the sixth embodiment, until ozone O 3 generated in the discharge space 120 and the vicinity thereof is returned to the discharge space 120 again cycled through the circulation flow path 200, the generated ozone O 3, the ultraviolet light irradiation means The ozone O 3 is decomposed by irradiating ultraviolet rays by 125.

すなわち、紫外線照射手段125によって、紫外線を照射して、下記反応式に示すように、Oの分解を促進させる。 That is, ultraviolet rays are irradiated by the ultraviolet irradiation means 125 to promote the decomposition of O 3 as shown in the following reaction formula.

+hν→O+O …(4)
ただし、紫外線の波長が短いと、以下の反応でOが生成する。
O 3 + hν → O 2 + O (4)
However, when the wavelength of ultraviolet rays is short, O 3 is generated by the following reaction.

+hν→O+O …(5)
+O→O …(6)
上記(5)式にみられるOの解離は、シューマンルンゲ連続吸収帯(125〜175nm)の光を吸収すると、直ちに起こる。シューマンルンゲバンド領域(175〜203nm)では、解離量が少なくなり、ヘルツベルグ吸収帯(205〜240nm)の光では、殆ど起こらない。よって、Oの生成を抑制しつつO
の分解を促進するには、203nm以下の光はカットする必要があり、240nm以下の光をフィルタ手段125aによって、カットすることが望ましい。
O 2 + hν → O + O (5)
O 2 + O → O 3 (6)
The dissociation of O 2 seen in the above equation (5) occurs immediately when light in the Schumann-Runge continuous absorption band (125 to 175 nm) is absorbed. In the Schumann-Lunge band region (175 to 203 nm), the amount of dissociation decreases, and hardly occurs with light in the Herzberg absorption band (205 to 240 nm). Therefore, while suppressing the generation of O 3 , O 3
In order to promote decomposition, it is necessary to cut light of 203 nm or less, and it is desirable to cut light of 240 nm or less by the filter means 125a.

図13に示すように、紫外線照射手段として、放電電極111a(111b)の長手方向に沿って、複数個(7個)の紫外線ランプ125を配置した。   As shown in FIG. 13, a plurality (seven) of ultraviolet lamps 125 are arranged along the longitudinal direction of the discharge electrode 111a (111b) as ultraviolet irradiation means.

紫外線ランプ125は、紫外線がO 濃度が高いと思われる放電空間120の下流に照射されるように、レーザチャンバ102の外側外壁にあって、放電空間120の下流側に配置した。また、紫外線ランプ125から放射される紫外線をレーザガスに効率よく照射できる位置に、各紫外線ランプ毎に材質CaF の窓124を、放電電極111a(111b)の長手方向に沿って配置した。 The ultraviolet lamp 125 was disposed on the outer outer wall of the laser chamber 102 and on the downstream side of the discharge space 120 so that the ultraviolet light was irradiated downstream of the discharge space 120 where the O 3 concentration is considered to be high. Further, a window 124 made of a material CaF 2 is arranged along the longitudinal direction of the discharge electrode 111a (111b) for each ultraviolet lamp at a position where the laser gas can be efficiently irradiated with ultraviolet rays emitted from the ultraviolet lamp 125.

紫外線ランプ125としては、O の吸収が大きい254nmの放射が全放射の90%以上を占める低圧水銀ランプを使用することが望ましい。なお、紫外線ランプとして、高圧水銀ランプ、重水素ランプを使用する実施も可能である。 As the ultraviolet lamp 125, it is desirable to use a low-pressure mercury lamp in which radiation of 254 nm having a large absorption of O 3 accounts for 90% or more of the total radiation. Note that a high-pressure mercury lamp or a deuterium lamp can be used as the ultraviolet lamp.

また、Oの生成を抑制しつつOの分解を促進するために、240nm以下の光をフィルタ手段125aとして、特殊ガラスを使用して、紫外線ランプ125から放射される光をカットした。たとえば、ペン型管タイプの低圧水銀ランプ125に、220nm以下の放射をカットする特殊ガラス125aを被せて、構成することができる。なお、フィルタ手段125aとしては、特殊ガラス以外の構成のものを使用してもよい。 In order to accelerate the decomposition of O 3 while suppressing the generation of O 3, the following light 240nm as the filter unit 125a, using the special glass, cut the light emitted from the ultraviolet lamp 125. For example, a pen-type tube type low-pressure mercury lamp 125 may be covered with a special glass 125a that cuts off radiation of 220 nm or less. In addition, you may use the thing of structures other than special glass as the filter means 125a.

紫外線ランプ125から紫外線(254nm)が放射されると、紫外線がレーザガスに照射され、上記(4)式で示すOの分解反応が促進され、O濃度が減少する。 When ultraviolet rays (254 nm) are emitted from the ultraviolet lamp 125, the ultraviolet rays are irradiated to the laser gas, the decomposition reaction of O 3 represented by the above formula (4) is promoted, and the O 3 concentration decreases.

さらに、紫外線は、特殊ガラス125aによって、波長220nm以下の放射がカットされて、レーザガスに照射されるため、上記(5)、(6)式で示すOの生成が抑制される。 Furthermore, since the ultraviolet light is cut off by the special glass 125a and the laser gas is irradiated with a wavelength of 220 nm or less, the generation of O 3 represented by the above equations (5) and (6) is suppressed.

図14は、図13(a)に対応する図で、第6実施例を別形態を示している。   FIG. 14 is a view corresponding to FIG. 13A and shows another embodiment of the sixth embodiment.

図14に示すように、図13(a)に示す複数個の紫外線ランプ125の代わりに、一体形成された直管タイプの紫外線ランプ(低圧水銀ランプ)127を使用し、ランプ127の長手方向が放電電極111a(111b)の長手方向に一致するように、配置してもよい。ただし、この場合には、効率よくレーザチャンバ102内を照射できるように反射板を設ける必要がある。   As shown in FIG. 14, instead of the plurality of ultraviolet lamps 125 shown in FIG. 13A, an integrally formed straight tube type ultraviolet lamp (low pressure mercury lamp) 127 is used, and the longitudinal direction of the lamp 127 is You may arrange | position so that it may correspond with the longitudinal direction of the discharge electrode 111a (111b). However, in this case, it is necessary to provide a reflector so that the inside of the laser chamber 102 can be irradiated efficiently.

また、図15は、図13(a)に対応する図で、第6実施例の別形態を示している。   FIG. 15 is a view corresponding to FIG. 13A and shows another form of the sixth embodiment.

図13(a)に示す構成では、容易に入手できる小型のCaF 窓124を7個配置しているが、図15に示すように、一体形成されたCaF 窓128を、その長手方向が、放電電極111a(111b)の長手方向に一致するように配置してもよく、この場合には、図13(a)に示す構造のものよりも、更に効率よくレーザガスに紫外線を照射することができる。 In the configuration shown in FIG. 13 (a), but are easily arranged seven of CaF 2 windows 124 small available, as shown in FIG. 15, the CaF 2 windows 128 that are integrally formed, its longitudinal direction In this case, the laser gas can be irradiated with ultraviolet rays more efficiently than the structure shown in FIG. 13A. it can.

以上、実施形態では、オゾンO を代表させて、放電空間120及びその近傍で生成されるオゾンO が、循環流路200を一巡して再び放電空間120に戻ってくるまでの間に、熱分解あるいは紫外線照射により、これを分解する場合について説明したが、放電空間120及びその近傍で生成されるHOまたはH を同様にして分解しても、同等なパルスエネルギー低下抑制の効果が得られる。すなわち、本発明としては、オゾンO、HO、H のうち、少なくともいずれかを分解することができればよい。 Above, in the embodiment, ozone O 3 as a representative, until ozone O 3 generated in the discharge space 120 and the vicinity thereof, come back again to the discharge space 120 after searching the circulation passage 200, Although the case where this is decomposed by thermal decomposition or ultraviolet irradiation has been described, even if HO 2 or H 2 O 2 generated in the discharge space 120 and the vicinity thereof is decomposed in the same manner, equivalent reduction in pulse energy can be suppressed. An effect is obtained. That is, in the present invention, it is sufficient that at least one of ozone O 3 , HO 2 , and H 2 O 2 can be decomposed.

なお、本発明において、レーザチャンバ102内のレーザガスに含まれるガスとしては、少なくとも、アルゴンAr、ネオンNe、フッ素Fを含むものであれば、他の物質、混合比率は任意である。たとえば、従来技術と同様に、レーザガス中にキセノンXeをたとえば10ppm程度混合させてパルスエネルギーレベルを向上させてもよい。また、レーザガス中に、酸素O をたとえば5ppm程度混合させてもよい。 In the present invention, the gas contained in the laser gas in the laser chamber 102, at least, as long as it contains argon Ar, neon Ne, fluorine F 2, other materials, the mixing ratio is arbitrary. For example, as in the prior art, the pulse energy level may be improved by mixing, for example, about 10 ppm of xenon Xe in the laser gas. Further, for example, about 5 ppm of oxygen O 2 may be mixed in the laser gas.

図1は、各実施例のArFエキシマレーザ装置の全体構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an ArF excimer laser device according to each embodiment. 図2は第1実施例のレーザチャンバの横断面を示す図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the laser chamber of the first embodiment. 図3はレーザガス温度とパルスエネルギー低下量との関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the laser gas temperature and the pulse energy reduction amount. 図4は、本発明の知見を説明するために用いた図で、2000Hz運転、4000Hz運転それぞれについてパルス数とパルスエネルギーとの関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram used for explaining the knowledge of the present invention, and is a diagram showing the relationship between the number of pulses and the pulse energy for each of the 2000 Hz operation and the 4000 Hz operation. 図5(a)、(b)は、本発明の知見を説明するために用いた図で、図5(a)は酸素を5ppm添加し2000Hzで運転した時のパルス数とパルスエネルギーとの関係を示す図、図5(b)は酸素を5ppm添加し4000Hzで運転したときのパルス数とパルスエネルギーとの関係を示す図である。FIGS. 5 (a) and 5 (b) are diagrams used to explain the knowledge of the present invention. FIG. 5 (a) shows the relationship between the number of pulses and the pulse energy when operating at 2000 Hz with 5 ppm of oxygen added. FIG. 5B is a diagram showing the relationship between the number of pulses and the pulse energy when operating at 4000 Hz with 5 ppm of oxygen added. 図6は第2実施例のレーザチャンバの横断面を示す図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the laser chamber of the second embodiment. 図7は第2実施例の別形態のレーザチャンバの横断面を示す図である。FIG. 7 is a cross-sectional view of a laser chamber according to another embodiment of the second embodiment. 図8は第3実施例のレーザチャンバの上断面を示す図である。FIG. 8 is a view showing an upper section of the laser chamber of the third embodiment. 図9は第3実施例の別形態のレーザチャンバの上断面を示す図である。FIG. 9 is a view showing a top section of a laser chamber according to another embodiment of the third embodiment. 図10(a)は第4実施例のレーザチャンバの上断面を示す図で、図10(b)は第4実施例のレーザチャンバの横断面を示す図である。FIG. 10A is a diagram showing an upper section of the laser chamber of the fourth embodiment, and FIG. 10B is a diagram showing a transverse section of the laser chamber of the fourth embodiment. 図11(a)は第5実施例のレーザチャンバの上断面を示す図で、図11(b)は第5実施例およびその別形態のレーザチャンバの横断面を示す図である。FIG. 11A is a diagram showing an upper cross section of the laser chamber of the fifth embodiment, and FIG. 11B is a diagram showing a cross section of the laser chamber of the fifth embodiment and another form thereof. 図12は、第5実施例の別形態のレーザチャンバの上断面を示す図である。FIG. 12 is a view showing a top section of a laser chamber of another form of the fifth embodiment. 図13(a)は第6実施例のレーザチャンバの上断面を示す図で、図13(b)は第6実施例のレーザチャンバの横断面を示す図である。FIG. 13A is a view showing an upper cross section of the laser chamber of the sixth embodiment, and FIG. 13B is a view showing a cross section of the laser chamber of the sixth embodiment. 図14は、第6実施例の別形態のレーザチャンバの上断面を示す図である。FIG. 14 is a view showing a top section of a laser chamber according to another embodiment of the sixth embodiment. 図15は、第6実施例の別形態のレーザチャンバの上断面を示す図である。FIG. 15 is a view showing an upper section of a laser chamber according to another embodiment of the sixth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101 ArFエキシマレーザ装置 102 レーザチャンバ 111a、111b 放電電極 118 熱交換器 119 ファン 120 放電空間 123 ヒータ 125、127 紫外線ランプ(低圧水銀ランプ) 125a 特殊ガラス(フィルタ手段) 129 ヒートパイプ 131 ハロゲンランプ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ArF excimer laser apparatus 102 Laser chamber 111a, 111b Discharge electrode 118 Heat exchanger 119 Fan 120 Discharge space 123 Heater 125, 127 Ultraviolet lamp (low pressure mercury lamp) 125a Special glass (filter means) 129 Heat pipe 131 Halogen lamp

Claims (11)

アルゴンArおよびフッ素Fを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、
レーザチャンバ内に設置され、陰極及び陽極の間の放電空間内で放電を生成する一対の電極と、
一対の電極間に所定の繰り返し周波数の電圧を印加してパルス放電を行わせる電源と、
レーザチャンバ内に設置され、レーザチャンバ内でレーザガスを循環させて、放電空間を通過する循環流路を形成するファンと、
放電空間及びその近傍で生成したオゾンO、HO、Hが循環流路を一巡して再び放電空間に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO 、HO、H のうち、少なくともいずれかを熱分解する熱分解手段と
が備えられていることを特徴とするArFエキシマレーザ装置。
A laser chamber filled with a laser gas containing argon Ar and fluorine F 2 ;
A pair of electrodes installed in the laser chamber and generating a discharge in a discharge space between the cathode and the anode;
A power source that applies a voltage of a predetermined repetition frequency between a pair of electrodes to perform pulse discharge;
A fan installed in the laser chamber and circulating a laser gas in the laser chamber to form a circulation channel passing through the discharge space;
Until ozone O 3 generated in the discharge space and the vicinity thereof, HO 2, H 2 O 2 is returned again to the discharge space by round the circulation flow path, the generated ozone O 3, HO 2, H 2 An ArF excimer laser device comprising: a thermal decomposition means that thermally decomposes at least one of O 2 .
レーザチャンバ内には、レーザガスの循環流路上に、レーザガスを冷却する熱交換器が設置されており、
前記熱分解手段は、
熱交換器の冷却能力を低下させる手段であること
を特徴とする請求項1記載のArFエキシマレーザ装置。
In the laser chamber, a heat exchanger for cooling the laser gas is installed on the circulation path of the laser gas,
The thermal decomposition means is
The ArF excimer laser device according to claim 1, wherein the ArF excimer laser device is means for reducing the cooling capacity of the heat exchanger.
レーザチャンバ内には、レーザガスの循環流路上に、レーザガスを冷却する熱交換器が設置されており、
前記熱分解手段は、
熱交換器が、レーザガスの循環流路のうちで放電空間の上流に近い側に設置されている構造であること
を特徴とする請求項1記載のArFエキシマレーザ装置。
In the laser chamber, a heat exchanger for cooling the laser gas is installed on the circulation path of the laser gas,
The thermal decomposition means is
The ArF excimer laser device according to claim 1, wherein the heat exchanger has a structure installed on a side closer to the upstream of the discharge space in the circulation path of the laser gas.
レーザチャンバ内には、レーザガスの循環流路上に、レーザガスを冷却する熱交換器が設置されており、
前記熱分解手段は、
レーザガスの循環流路のうち、放電空間から熱交換器までの流路を長くする構造であること
を特徴とする請求項1記載のArFエキシマレーザ装置。
In the laser chamber, a heat exchanger for cooling the laser gas is installed on the circulation path of the laser gas,
The thermal decomposition means is
2. The ArF excimer laser device according to claim 1, wherein the ArF excimer laser device has a structure in which a flow path from a discharge space to a heat exchanger is made long among circulation paths of laser gas.
前記熱分解手段は、
レーザガスを加熱する加熱手段であること
を特徴とする請求項1記載のArFエキシマレーザ装置。
The thermal decomposition means is
The ArF excimer laser device according to claim 1, wherein the ArF excimer laser device is a heating unit that heats a laser gas.
請求項5の加熱手段は、
ハロゲンランプであること
を特徴とするArFエキシマレーザ装置。
The heating means of claim 5 comprises:
An ArF excimer laser device characterized by being a halogen lamp.
請求項5の加熱手段は、
ヒータであること
を特徴とするArFエキシマレーザ装置。
The heating means of claim 5 comprises:
An ArF excimer laser device characterized by being a heater.
請求項5の加熱手段は、
ヒートパイプであること
を特徴とするArFエキシマレーザ装置。
The heating means of claim 5 comprises:
An ArF excimer laser device characterized by being a heat pipe.
アルゴンArおよびフッ素Fを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、
レーザチャンバ内に設置され、陰極及び陽極の間の放電空間内で放電を生成する一対の電極と、
一対の電極間に所定の繰り返し周波数の電圧を印加してパルス放電を行わせる電源と、
レーザチャンバ内に設置され、レーザチャンバ内でレーザガスを循環させて、放電空間を通過する循環流路を形成するファンと、
放電空間及びその近傍で生成したオゾンO、HO、H が循環流路を一巡して再び放電空間に戻ってくるまでの間に、生成したオゾンO、HO、H のうち少なくともいずれかに、紫外線を照射してオゾンO、HO、H のうち少なくともいずれかを分解する紫外線照射手段と
が備えられていることを特徴とするArFエキシマレーザ装置。
A laser chamber filled with a laser gas containing argon Ar and fluorine F 2 ;
A pair of electrodes installed in the laser chamber and generating a discharge in a discharge space between the cathode and the anode;
A power source that applies a voltage of a predetermined repetition frequency between a pair of electrodes to perform pulse discharge;
A fan installed in the laser chamber and circulating a laser gas in the laser chamber to form a circulation channel passing through the discharge space;
Until ozone O 3 generated in the discharge space and the vicinity thereof, HO 2, H 2 O 2 is returned again to the discharge space by round the circulation flow path, the generated ozone O 3, HO 2, H 2 at least one of O 2, ArF excimer laser, characterized in that by irradiating ultraviolet rays and the ultraviolet irradiating means for decomposing at least one of ozone O 3, HO 2, H 2 O 2 is provided apparatus.
前記紫外線照射手段には、
波長240nm以下の光をカットして紫外線を照射させるフィルタ手段が設けられていること
を特徴とする請求項9記載のArFエキシマレーザ装置。
In the ultraviolet irradiation means,
The ArF excimer laser device according to claim 9, further comprising a filter unit that cuts light having a wavelength of 240 nm or less and emits ultraviolet rays.
前記紫外線照射手段は、
低圧水銀ランプであること
を特徴とする請求項9記載のArFエキシマレーザ装置。
The ultraviolet irradiation means includes
The ArF excimer laser device according to claim 9, wherein the ArF excimer laser device is a low-pressure mercury lamp.
JP2004154858A 2004-05-25 2004-05-25 ArF EXCIMER LASER APPARATUS Withdrawn JP2005340363A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004154858A JP2005340363A (en) 2004-05-25 2004-05-25 ArF EXCIMER LASER APPARATUS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004154858A JP2005340363A (en) 2004-05-25 2004-05-25 ArF EXCIMER LASER APPARATUS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005340363A true JP2005340363A (en) 2005-12-08

Family

ID=35493604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004154858A Withdrawn JP2005340363A (en) 2004-05-25 2004-05-25 ArF EXCIMER LASER APPARATUS

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005340363A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007141941A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Komatsu Ltd Excimer laser device
WO2020231746A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 Cymer, Llc Long life laser chamber electrode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007141941A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Komatsu Ltd Excimer laser device
WO2020231746A1 (en) * 2019-05-10 2020-11-19 Cymer, Llc Long life laser chamber electrode
JP2022533528A (en) * 2019-05-10 2022-07-25 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー Long life laser chamber electrode
JP7369205B2 (en) 2019-05-10 2023-10-25 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー Long life laser chamber electrode

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6188710B1 (en) Narrow band gas discharge laser with gas additive
JP4052155B2 (en) Extreme ultraviolet radiation source and semiconductor exposure apparatus
Eliasson et al. Ozone generation with narrow–band UV radiation
JP2000236131A (en) Fluorine laser containing neon as buffer gas
JP2001024265A (en) Very narrow-band fluorine laser device
JP6457013B2 (en) Excimer laser oscillator with gas recycling function
JP7030998B2 (en) Gas management system
JP2005340363A (en) ArF EXCIMER LASER APPARATUS
US8506342B2 (en) High brightness excimer lamp
Kumar et al. Theoretical estimation and experimental studies on gas dissociation in TEA CO2 laser for long term arc free operation
TW569510B (en) High repetition rate UV excimer laser
Lomaev et al. Excilamp producing up to 130 W of output power and possibility of its applications
JP2007088384A (en) Vacuum ultraviolet laser beam source and method for generating vacuum ultraviolet laser
US3706942A (en) Pulsed hydrogen fluoride laser
JP2007141941A (en) Excimer laser device
JP3564988B2 (en) Light source device
JP3882806B2 (en) Etching method
EP0015682A1 (en) Raman tube
CA1045236A (en) Lasing device and method using mercury and cadmium or ammonia
Boichenko Numerical modelling of an XeCl exciplex lamp (308 nm) with an Xe—NaCl mixture pumped by a hard ioniser
JP2002270935A (en) Gas laser for exposure
KR102284720B1 (en) Method and apparatus for producing high concentration hydrogen peroxide concentrated water by plasma
Shuaibov et al. An electric discharge emitter operating simultaneously in the 308 [XeCl (BX)], 258 [Cl 2 (D′-A′)], 236 [XeCl (DX)], 222 [KrCl (BX)], 175 [ArCl (BX)], and 160 [H 2 (BX)] nm bands
JP5224939B2 (en) High repetitive pulse gas laser equipment
JP2004515903A (en) Energy stabilized gas discharge laser

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20070807