JP2006229257A - Method for replenishing gas in excimer laser device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、縮小投影露光用光源、材料の微細加工、材料の表面改質等に用いられるエキシマレーザ装置に関し、特に長期にわたってレーザを安定に発振させるための改良に関する。 The present invention relates to an excimer laser device used for a light source for reduced projection exposure, fine processing of a material, surface modification of a material, and the like, and more particularly to an improvement for stably oscillating a laser for a long period of time.
従来、ハロゲンガスを用いてエキシマレーザ装置を運転する場合、運転にしたがって電極材料の蒸発、レーザチャンバ構成材料との化学反応によりハロゲンガスが消費される。したがって、従来はハロゲンガスの消耗によるレーザ出力の低下を補うために次のような制御を行うようにしていた。 Conventionally, when an excimer laser device is operated using a halogen gas, the halogen gas is consumed by evaporation of the electrode material and chemical reaction with the laser chamber constituent material according to the operation. Therefore, conventionally, the following control is performed in order to compensate for a decrease in laser output due to consumption of the halogen gas.
すなわち、レーザの出力はレーザを励起するためにコンデンサに蓄積しておいた電気エネルギーを放電空間に投入してレーザ媒質ガス中で放電することにより得るが、このコンデンサの充電電圧を大きくするとレーザ出力は増加する。従って、従来においてはレーザ出力を検出し、この検出にしたがって充電電圧値を制御することでレーザ出力を安定化するようにしている。この制御をパワーロック制御といい、この充電電圧を以下パワーロック電圧と呼ぶ。 That is, the laser output is obtained by charging the electric energy stored in the capacitor to excite the laser into the discharge space and discharging it in the laser medium gas. Will increase. Therefore, conventionally, the laser output is detected, and the laser output is stabilized by controlling the charging voltage value according to this detection. This control is called power lock control, and this charging voltage is hereinafter called power lock voltage.
しかしながら、この制御によっても長時間の運転を続けているとハロゲンガスの消耗によって発振効率が低下し、次第に充電電圧(パワーロック電圧)を高くしていかないと所定の出力を維持できなくなる。 However, even if this control is continued for a long time, the oscillation efficiency is lowered due to the exhaustion of the halogen gas, and the predetermined output cannot be maintained unless the charging voltage (power lock voltage) is gradually increased.
そこで、従来は、或る所定の電圧以上に充電電圧が上昇したときに一定量のハロゲンガスを補給するようにして上記ハロゲンガスの消耗に対処するようにしている。 Therefore, conventionally, when a charging voltage rises above a predetermined voltage, a certain amount of halogen gas is replenished to cope with the consumption of the halogen gas.
この従来技術におけるハロゲンガスの補強方法について、図29〜図31にしたがって説明する。 The halogen gas reinforcing method in this prior art will be described with reference to FIGS.
すなわち、図29は一般的なフッ素系エキシマレーザ装置のガス補給にかかる構成部分を示すもので、この場合ガス注入用のボンベとして、バッファガス(Ne,He等)で希釈されたハロゲンガス(F2、Hclなど)が充填されたボンベ41、Krなどの希ガスが充填されたボンベ42、Ne又はHeなどのバッファガスが充填されたボンベ43を備えており、起動前のガス注入の際は開閉弁44、45、46を開閉制御してレーザチャンバ47に対するガス供給を行い、運転後のハロゲンガス補給の際は開閉弁48、49およびサブタンク50を介してガス供給を行う。
That is, FIG. 29 shows a portion related to gas replenishment in a general fluorine-based excimer laser device. In this case, a halogen gas (F2) diluted with a buffer gas (Ne, He, etc.) is used as a gas injection cylinder. , Hcl, etc.), a
すなわち、起動前のレーザチャンバ47への新たなガス注入の際は、まず開閉弁51、真空ポンプ52によってレーザチャンバ47内の旧ガスを排出する。次に開閉弁45を介してボンベ42からKrガスを40torrレーザチャンバ47に導入し、次に開閉弁44を介してボンベ41からNeガスで希釈されているF2ガスを80torr導入し、最後に開閉弁46を介してレーザチャンバ47内の全圧が2500torrになるように、ボンベ43からNeガスを導入する。
That is, when a new gas is injected into the
かかるガス注入制御によって、この装置におけるレーザチャンバ47内のガス組成は、F2:Kr:Ne=4:40:2456(torr)、即ちF2:Kr:Ne=0.16:1.60:98.24(%)の濃度割合となる。
By such gas injection control, the gas composition in the
このようにして、レーザチャンバ47内に新ガスが充填されると、その後のレーザ運転時は図30のフローチャートに示した手順にしたがってガス補給制御が行われる。
When new gas is filled in the
まず、エキシマレーザ装置が運転に先だって、目標レーザ出力Ec、最適制御充電電圧範囲Vm(Vmin〜Vmax)、1回分の制御における増減充電電圧ΔV、1回分の補給ガス量ΔGとが予め設定される(ステップ500)。 First, prior to operation of the excimer laser device, a target laser output Ec, an optimal control charging voltage range Vm (Vmin to Vmax), an increase / decrease charging voltage ΔV in one control, and a supplementary gas amount ΔG for one control are preset. (Step 500).
その後運転が開始されると、レーザ出力モニタ53によって検出されたレーザ出力Eおよび充電電圧検出器54によって検出された充電電圧Vが制御器55に取り込まれる(ステップ510)。制御器55は検出レーザ出力Eを目標レーザ出力Ecと比較し(ステップ520)、E<Ecであれば、検出充電電圧Vを上記微小電圧ΔVだけ上げて指令充電電圧Vaとし(ステップ530)、E=Ecであれば、検出充電電圧Vをそのまま指令充電電圧Vaとし(ステップ540)、E>Ecであれば、検出充電電圧Vを上記微小電圧ΔVだけ下げて指令充電電圧Vaとする(ステップ550)。
Thereafter, when the operation is started, the laser output E detected by the
さらに、制御器55は前記指令充電電圧Vaを最適制御充電電圧範囲Vmの最大値Vmaxと比較し(ステップ560)、Va≦Vmaxであれば再度上記ステップ510に戻って指令電圧Vaの制御を行う。しかし、Va>Vmaxのときはボンベ41からNeガスを含むF2ガスを所定量ΔGだけレーザチャンバ47に補給するとともに(ステップ570)、レーザチャンバ47内の全圧が所定の圧力を維持するように、ガスを一部排気するようにする(ステップ580)。
Further, the
図31(a)〜(d)はそれぞれ、上記制御による、レーザ出力E、指令充電電圧Va、ハロゲンガス(F2)濃度、希ガス(Kr)濃度についてのタイムチャートを示すもので、時間軸にはレーザのショット数をとっている。同図(b)において、コンデンサへの充電電圧指令Vaが急に降下する各時点t1〜t6がハロゲンガスの補給時期に対応する。 FIGS. 31A to 31D show time charts for the laser output E, the command charging voltage Va, the halogen gas (F2) concentration, and the rare gas (Kr) concentration by the above control. Takes the number of laser shots. In FIG. 5B, each time point t1 to t6 at which the charging voltage command Va to the capacitor suddenly falls corresponds to the replenishment time of the halogen gas.
ところが、上記従来手法によれば、ハロゲンガス補給用のガスボンベ41には希ガス成分が含まれてはいない。しかも、この従来手法によれば、ガス補給の都度、レーザチャンバ47内のガスの一部を排気して全圧を一定にするような制御(図30R>0のステップ580)を行っているので、ガス補給が何度も行われるに伴い、図31(d)に示すように希ガス(Kr)が徐々に減少し、単純計算によっても10回のガス補給で20%のKrガスがなくなる。別言すれば、図31(c)に示すように、ハロゲンガス(F2)がガス補給に伴って徐々に過補給となることを意味する。また、過補給しないように1回の補給量ΔGを小さく設定しても同図(c)に示すように次第に補給間隔が詰まってくるために最終的にはガスのバランスが崩れてしまう。すなわち、上記従来手法によれば、ハロゲンガスを補給する毎に、レーザチャンバ47内の混合ガスの最適組成バランスが崩れてゆき、コンデンサへの充電電圧をいくら制御してもレーザ出力を一定に維持する事ができなくなる。
However, according to the conventional method, the
また、従来技術によれば、ハロゲンガスはガスの最適組成バランスとは無関係な充電電圧比較に基づいて一定量ずつ補給するようにしているので、最適組成バランスを維持しづらく、外乱によってガスバランスを崩し易いという問題があった。 In addition, according to the prior art, the halogen gas is replenished by a certain amount based on the charge voltage comparison unrelated to the optimum composition balance of the gas. Therefore, it is difficult to maintain the optimum composition balance, and the gas balance is caused by disturbance. There was a problem that it was easy to break.
また、従来技術によれば、ガス交換の際は何時も最適と考えられる同じガス組成をもってガス交換を行うようにしている。しかし、レーザを長期間使用していくうちにチャンバ内に不純物やダストが貯まったりしてレーザ出力が段々落ちてくる。このため、ガス交換しても、所定のレーザ出力を得るための充電電圧が次第に高くなってきてしまう。 Further, according to the prior art, gas exchange is performed with the same gas composition that is considered to be optimal at any time. However, as the laser is used for a long time, impurities and dust accumulate in the chamber and the laser output gradually decreases. For this reason, even if the gas is exchanged, the charging voltage for obtaining a predetermined laser output gradually increases.
また、従来技術によれば、希ガスの注入制御を行っているものもあるが、間欠的に一定量の希ガスを注入する程度の制御しか行っていなかったので、レーザ出力の安定性に欠けるという問題があった。 Also, according to the prior art, there are some which control the injection of rare gas, but since only the control of injecting a constant amount of rare gas intermittently has been performed, the stability of the laser output is lacking. There was a problem.
ところで、レーザ発振が停止している場合、レーザチャンバ内のガスはその経過時間にともなって自然劣化していく。しかし、従来技術においては、レーザ停止に対する対策がなされていなかったので、レーザ発振を開始する際、レーザ出力が安定しないという問題があった。これは、長時間のレーザ停止の場合に特に顕著に現れる。 By the way, when the laser oscillation is stopped, the gas in the laser chamber naturally deteriorates with the elapsed time. However, in the prior art, there has been a problem that the laser output is not stable when laser oscillation is started because no countermeasure is taken against the laser stop. This is particularly noticeable when the laser is stopped for a long time.
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、ガス補給を多く重ねていってもガスの最適組成バランスが崩れにくく、またガス補給時点やガス補給量を的確に決定し得るとともに、レーザを長期間停止させた場合も安定なレーザ出力を得ることができ、さらにガス交換時期やメンテナンス時期を自動的にかつ適格にオペレータに報知し得るエキシマレーザ装置のガス補給方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even if gas replenishment is repeated many times, the optimal composition balance of gas is not easily lost, and the gas replenishment time point and gas replenishment amount can be determined accurately, and laser An object of the present invention is to provide a gas replenishing method for an excimer laser device that can obtain a stable laser output even when the operation is stopped for a long period of time, and can automatically and properly notify the operator of the gas replacement time and maintenance time. And
第1発明では、レーザ発振後、充電電圧が所定の閾値を超えた場合に、前回の希ガス及びバッファガスの混合ガスを注入した後に充電電圧が前記閾値以上で発振した時間が所定の時間間隔を超えた時点で前記混合ガスを所定量注入するようにしている(Kr・Ne混合ガス注入サブルーチン1)。 In the first invention, after the laser oscillation, when the charging voltage exceeds a predetermined threshold, the time when the charging voltage oscillates above the threshold after injecting the previous mixed gas of the rare gas and the buffer gas is a predetermined time interval. A predetermined amount of the mixed gas is injected at a time exceeding (Kr / Ne mixed gas injection subroutine 1).
係る発明によれば、充電電圧が所定の閾値を超えた場合に、充電電圧が前記時間間隔の間前記閾値以上となっている状態に対応する所定量だけ前記混合ガスを注入するようにしているので、一定量のガス供給制御においても希ガス、バッファガス注入による正確且つ高精度のレーザ出力一定制御をなし得る。 According to the invention, when the charging voltage exceeds a predetermined threshold, the mixed gas is injected by a predetermined amount corresponding to a state where the charging voltage is equal to or higher than the threshold during the time interval. Therefore, even in a constant amount of gas supply control, accurate and high-precision laser output constant control by injection of rare gas and buffer gas can be achieved.
第2発明では、希ガス及びバッファガスの混合ガスの注入を質量流量制御器によって行うとともに、レーザ発振後充電電圧を検出し、該検出した充電電圧と充電電圧の上限値の差に応じて前記混合ガスの注入流量を変更するようにしたことを特徴とする(Kr・Ne混合ガス注入サブルーチン3)。 In the second aspect of the invention, the mixed gas of the rare gas and the buffer gas is injected by the mass flow controller, the charging voltage after laser oscillation is detected, and the charging voltage and the upper limit value of the charging voltage are detected in accordance with the detected charging voltage. The mixed gas injection flow rate is changed (Kr / Ne mixed gas injection subroutine 3).
かかる発明によれば、質量流量制御器によって微量でも正確な注入を可能にすると共に、充電電圧と該充電電圧の上限値との差に応じて前記質量流量制御器の流量制御を行なうことにより希ガス、バッファガス注入による正確且つ高精度のレーザ出力一定制御をなし得るようにする。 According to this invention, the mass flow controller enables accurate injection even in a minute amount, and the mass flow controller performs flow control according to the difference between the charging voltage and the upper limit value of the charging voltage. The laser output can be controlled accurately and accurately by gas and buffer gas injection.
第3発明では、希ガス及びバッファガスの混合ガスを前回注入してからのレーザショット数を演算し、該ショット数が所定の閾値を超えると前記混合ガスを注入するようにしている(Kr・Ne混合ガス注入サブルーチン2)。 In the third invention, the number of laser shots since the previous injection of the mixed gas of the rare gas and the buffer gas is calculated, and the mixed gas is injected when the number of shots exceeds a predetermined threshold (Kr · Ne mixed gas injection subroutine 2).
係る発明によれば、レーザ発振速度に直接関係のあるレーザショット数に基づき希ガスの注入を行うようにしている。 According to this invention, the rare gas is injected based on the number of laser shots directly related to the laser oscillation speed.
以下この発明を添付図面に示す実施例に従って詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail according to embodiments shown in the accompanying drawings.
エキシマレーザ装置の運転を継続していくと、運転の経過にともなって、ハロゲンガスの消費、不純物の生成を原因としてレーザ出力が低下する。レーザ出力は、レーザガスを励起するためにコンデンサに充電した電気エネルギーを放電空間に投入してレーザ媒質ガスの中で放電させることにより得られる。 When the operation of the excimer laser device is continued, the laser output decreases due to the consumption of halogen gas and the generation of impurities as the operation progresses. The laser output is obtained by charging the electric energy charged in the capacitor to excite the laser gas into the discharge space and discharging it in the laser medium gas.
ここで、レーザ出力の低下を補う一般的な手段として、次のような3つの手法がある。 (1)コンデンサへの充電電圧Vを上げる。
(2)Kr・Ne混合ガスを注入して全圧を上げる。
(3)F2・Ne混合ガスを注入することによってF2ガスの減少分を補償する。
Here, there are the following three methods as general means for compensating for the decrease in laser output. (1) Increase the charging voltage V to the capacitor.
(2) Inject Kr / Ne mixed gas to increase the total pressure.
(3) The F2 / Ne mixture gas is injected to compensate for the decrease in F2 gas.
・第1の実施例
図1〜図7に従ってこの発明の第1の実施例について説明する。
First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1はKrFエキシマレーザのガス注入系の構成を示すもので、レーザチャンバ1に対するガスの注入は、バッファガスとしてのNeで希釈されたハロゲンガス(この場合はフッ素)F2が充填されたボンベ2と、バッファガスNeと希ガス(この場合はクリプトン)Krとが任意の混合比で充填されたボンベ3と、各ボンベからレーザチャンバ1までの各ガスの供給路上に配設されたガス注入開閉弁4、5から成る構成によって行われる。
FIG. 1 shows the configuration of a gas injection system of a KrF excimer laser. Gas injection into the
また、レーザチャンバ1からのガスの排気は、ガス排気開閉弁6、および真空ポンプ7から成る構成によって行われる。
Further, gas is exhausted from the
ボンベ2には、F2とNeとがF2:Ne=5:95(%)の濃度割合で充填されており、またボンベ3にはKrとNeとがKr:Ne=1.5:98.5(%)の濃度割合で充填されているものとする。
The
発振機8は、パルス発振を行うための内部トリガ用の発振機であり、この発振機8からパルス信号としての発振指示信号が放電電源9に出力されると共に、この発振指示パルス信号に同期した信号Sが制御器10に出力される。
The
放電電源9は、発振機8から入力される発振指示パルス信号に対応する周期でレーザチャンバ1内の2つの電極間で放電を行わせるものであり、制御器10から入力される指令充電電圧Vに応じた電圧で充電回路において一旦充電をし、サイラトロン等のスイッチ素子の動作によって放電を行う。レーザチャンバ1内で放電が行われ、レーザガスが励起されると、図示しない光共振器によってレーザ発振が行われ、レーザ光が出力される。なお、放電はパルス発振として実行される。
The
出力モニタ11は、出力されたレーザ光のエネルギーE(以下レーザ出力という)を検出すると共に、レーザ光が出力されたことも検出するもので、検出値Eは制御器10に入力される。
The output monitor 11 detects the energy E (hereinafter referred to as laser output) of the output laser light and also detects that the laser light has been output, and the detection value E is input to the
フッ素濃度モニタ12は、レーザチャンバ1内のフッ素濃度Fを検出するものであり、検出値Fは制御器10に入力される。
The fluorine concentration monitor 12 detects the fluorine concentration F in the
圧力モニタ13は、レーザチャンバ1内のガスの全圧Pを検出するものであり、検出値Pは制御器10に入力される。
The pressure monitor 13 detects the total pressure P of the gas in the
制御器10は、出力モニタ11の出力Eに基づいて後述するように指令充電電圧Vを演算し、これを放電電源9に出力し、放電電圧を制御する。また、制御器10はレーザ運転前や運転中におけるガス交換やガス注入の際に、弁4乃至6の開閉を制御してレーザチャンバ1内のガス注入量が所定量になるように制御する。また、制御器10は、フッ素濃度Fとガス全圧Pからフッ素分圧Fpを演算する。また、制御器10は、パワーロック充電電圧(レーザ出力Eが規定値に達した時の充電電圧)Vpなどをモニタしており、これらのモニタ値を記憶する記憶テーブルを有している。
The
以下、図2〜図7のフローチャートに従って主に制御器10が行なう第1の実施例の作用について説明する。
The operation of the first embodiment mainly performed by the
まず、以下に列記する各種パラメータ値を各所定の値に設定する(ステップ100a)。 First, various parameter values listed below are set to predetermined values (step 100a).
・Tt:出力補正下限時間…発振を停止して出力補正できる下限時間
発振停止時間が長いとレーザ出力が低下してくるので、発振停止時間がTt時間を超えると、Kr・Ne混合ガスを注入してレーザ出力の低下を補う
・Pa:注入終了全圧…ガス注入時の上限全圧
全圧がPaを超えると、Kr・Ne混合ガスの注入を停止する
・Vc:Kr・Ne混合ガス注入充電電圧…Kr・Ne混合ガスを注入すべき充電電圧の閾値
Kr・Ne混合ガスを前回注入後、充電電圧がVc以上になった時からレーザ発振した時間がTgを超えると、所定量のKr・Ne混合ガスを注入する
・Tg:Kr・Ne混合ガス注入間隔時間
Kr・Ne混合ガスを前回注入後、充電電圧がVc以上になった時からレーザ発振した時間がTgを超えると、所定量のKr・Ne混合ガスを注入する
・Fc:目標フッ素分圧
・ΔFc:目標フッ素分圧の許容幅(±ΔFc)
・Ec:定格レーザ出力
・ΔVc:充電電圧最小増減量
・Va:充電電圧上限値
・Sc:1充填ガスの目標発振ショット数
・Dc:1充填ガスの目標充填時間
・Gn:Kr・Ne混合ガス注入量
また、下記に列記する各変数は、上記ステップ100aで初期設定されるものではなく後述の処理で用いられるものであるが、各変数の定義をここで示しておく。
・ Tt: Output correction lower limit time ... Lower limit time that can be corrected by stopping oscillation
Since the laser output decreases when the oscillation stop time is long, if the oscillation stop time exceeds the Tt time, a Kr / Ne mixed gas is injected to compensate for the laser output decrease.
-Pa: Total pressure at the end of injection ... Upper limit total pressure during gas injection
When the total pressure exceeds Pa, the injection of the Kr / Ne mixed gas is stopped.
Vc: charging voltage for injecting Kr / Ne mixed gas: threshold voltage for charging voltage for injecting Kr / Ne mixed gas
After the previous injection of the Kr / Ne mixed gas, when the laser oscillation time exceeds Tg from when the charging voltage becomes Vc or higher, a predetermined amount of the Kr / Ne mixed gas is injected.
・ Tg: Kr / Ne mixed gas injection interval time
After the previous injection of the Kr / Ne mixed gas, when the laser oscillation time exceeds Tg from when the charging voltage becomes Vc or higher, a predetermined amount of the Kr / Ne mixed gas is injected.
・ Fc: Target fluorine partial pressure
・ ΔFc: Allowable width of the target fluorine partial pressure (± ΔFc)
・ Ec: Rated laser output
ΔVc: Minimum increase / decrease amount of charging voltage
・ Va: Charging voltage upper limit
・ Sc: Number of target oscillation shots of the charged gas
・ Dc: Target filling time of 1 filling gas
・ Gn: Kr / Ne mixed gas injection amount
Each variable listed below is not initially set in step 100a, but is used in the processing described later. The definition of each variable is shown here.
・ΔVm:充電電圧の許容幅(±ΔVm)
・St:Kr・Ne混合ガスの注入間隔ショット数
・Sn:F2注入間隔ショット数
・λc:目標スペクトル線幅
・Δλc:目標スペクトル線幅の許容幅(±Δλc)
・Dt:前回の全ガス交換をしてからの経過時間
・St:現充填ガスの発振ショット数
・Vp:パワーロック充電電圧
・Sn:前回のKr・Ne混合ガス注入後からのショット数
・Fp:F2分圧
・ΔFp:Fp−Fc
・Pb:メンテナンス要求のためのガス全圧に対する閾値
上記各種パラメータ値の設定が終了すると、手順は図3に示すパワー補正サブルーチン1に移行される(ステップ101a)。
・ ΔVm: Allowable width of charging voltage (± ΔVm)
・ St: Number of shots of injection interval of Kr / Ne mixed gas
・ Sn: Number of F2 injection interval shots
・ Λc: Target spectral line width
・ Δλc: Allowable width of target spectral line width (± Δλc)
・ Dt: Elapsed time since last gas exchange
・ St: Number of oscillation shots of the current filling gas
・ Vp: Power lock charging voltage
・ Sn: Number of shots since the previous Kr / Ne mixed gas injection
・ Fp: F2 partial pressure
・ ΔFp : Fp−Fc
・ Pb: Threshold for total gas pressure for maintenance request
When the setting of the various parameter values is completed, the procedure proceeds to the
このパワー補正サブルーチン1は、ガス交換および長時間停止によるレーザ出力の低下を補うためのルーチンである。
This
制御器10は、まずガス交換要求信号の有無を調べ(ステップ120)、交換要求がある場合は、現在の充填ガスの最初のパワーロック電圧Vpを記憶テーブルから読み出し(ステップ129)、このパワーロック充電電圧VpをKr・Ne混合ガス注入充電電圧Vcと比較する(ステップ130)。この比較の結果、Vp≦Vcであれば、前回のガス交換時と同じガス組成でガス交換を行う(ステップ133)。しかし、Vp>Vcの場合は、ΔV(=Vp−Vc)に応じてKr・Ne混合ガスの充填圧を変更したガス組成をもってガス交換を行う(ステップ132、133)。すなわちΔVの値が大きくなればなるほどKr・Ne混合ガスの充填圧を大きくしてガス交換を行う。
The
すなわち上記制御によれば、前回のレーザ発振時のVpがVcより高いとき、ΔVに応じた量だけKr・Ne混合ガスを追加してガス交換を行うようにしたので、ガス交換後のレーザ発振においては低いパワーロック充電電圧により所定のレーザ出力を得ることができる。 That is, according to the above control, when Vp at the time of the previous laser oscillation is higher than Vc, Kr / Ne mixed gas is added by an amount corresponding to ΔV to perform gas exchange. In, a predetermined laser output can be obtained with a low power lock charging voltage.
また、制御器10は、ステップ120の判断でガス交換の要求がない場合は、まず発振停止時間Tを算出する。そして、この発振停止時間Tを出力補正下限時間Ttと比較し(ステップ123)、T≦Ttであれば元のメインルーチンに戻り、T>Ttであれば発振停止時間Tに応じてKr・Ne混合ガス注入量Gnを算出する(ステップ124)。
Further, when there is no request for gas replacement in the determination of
次に、制御器10は発振停止前の全圧Ppを記憶テーブルから読み出し(ステップ125)、前記算出したKr・Ne混合ガス注入量Gnと発振停止前の全圧Ppより注入後の全圧Ptを計算し(ステップ126)、該計算値Ptを注入終了全圧Paと比較する。そして、計算値Ptが注入終了全圧Paを超えている場合は、何もしないでメインルーチンに戻り、計算値Ptが注入終了全圧Paを超えていなければ、KrNe混合ガスをGnだけ注入する(ステップ127、128)。
Next, the
すなわち上記制御によれば、発振停止時間Tに応じた量のKr・Ne混合ガスをレーザ発振前に注入するようにしているので、発振停止中のガスの自然劣化によるレーザ出力の低下を未然に防ぐことができる。 That is, according to the above control, an amount of the Kr / Ne mixed gas corresponding to the oscillation stop time T is injected before the laser oscillation, so that the laser output is not lowered due to the natural deterioration of the gas during the oscillation stop. Can be prevented.
なお、ステップ133で行なうガス交換、およびステップ128で行うKr・Ne混合ガスの注入は、弁4または5を開く時間を制御することにより所望量のガス注入が行われるようになっている。このガス注入の際には、レーザチャンバ1内の全圧Pは圧力モニタ13でモニタされ、この検出値Pに基づきレーザチャンバ1内の圧力が所定値になるよう弁4または5の開閉が制御される。また、ガス交換時のガス排気は、真空ポンプ7を起動し、弁6を開くことにより実行される。
The gas exchange performed in
以上のようにしてパワー補正サブルーチン1が終了すると、メインルーチンにおいて、レーザ発振を開始する(図2ステップ102)。このレーザ発振中、出力モニタ11、放電電源9、圧力モニタ13、フッ素濃度モニタ12によってそれぞれ検出されたレーザ出力E、充電電圧V、全圧P、フッ素濃度Fが制御器10に入力される(ステップ103)。
When the
次に手順は図4に示すKr・Ne混合ガス注入サブルーチン1に移行される(ステップ104a)。このKr・Ne混合ガス注入サブルーチン1は、レーザ発振時間の経過に伴い低下する出力を補うためのルーチンである。
Next, the procedure proceeds to the Kr / Ne mixed
まず、充電電圧VがKr・Ne混合ガス注入充電電圧Vcと比較され(ステップ140)、V>Vcであれば、前回のKr・Ne混合ガス注入後から充電電圧がVc以上でレーザ発振した時間Tvを算出する(ステップ141)。そしてこの時間TvをKr・Ne混合ガス注入間隔時間Tgと比較し(ステップ142)、Tv>Tgであれば、次に全圧Pと注入終了全圧Paとを比較する(ステップ143)。そしてこの比較の結果、P<PaであればKr・Ne混合ガスを一定量注入した後(ステップ144)、メインルーチンに戻る。なお、ステップ140の比較でV≦Vcであるか、ステップ142の比較でTv≦Tgであるか、ステップ143の比較でP≧Paである場合は、何もしないでメインルーチンに戻る。
First, the charging voltage V is compared with the Kr / Ne mixed gas injection charging voltage Vc (step 140), and if V> Vc, the time when the laser oscillates with the charging voltage Vc or higher after the previous Kr / Ne mixed gas injection. Tv is calculated (step 141). Then, the time Tv is compared with the Kr / Ne mixed gas injection interval time Tg (step 142). If Tv> Tg, the total pressure P and the injection end total pressure Pa are then compared (step 143). As a result of the comparison, if P <Pa, a fixed amount of Kr / Ne mixed gas is injected (step 144), and the process returns to the main routine. If V ≦ Vc in the comparison in
なお、上記ステップ144においては、弁5を一定時間開くことにより一定量のKr・Ne混合ガスを注入するようにしている。
In
このように上記Kr・Ne混合ガス注入サブルーチンにおいては、充電電圧Vが所定の閾値Vcを超えた場合に、充電電圧が所定の時間間隔(Tg)の間前記閾値以上となっている状態に対応する所定量だけKr・Ne混合ガスを注入するようにしているので、一定量のガス供給制御においても希ガス、バッファガス注入による正確且つ高精度のレーザ出力一定制御をなし得る。 As described above, in the Kr / Ne mixed gas injection subroutine, when the charging voltage V exceeds the predetermined threshold value Vc, the charging voltage is equal to or higher than the threshold value for a predetermined time interval (Tg). Since a predetermined amount of the Kr / Ne mixed gas is injected, accurate and high-precision laser output constant control by rare gas and buffer gas injection can be achieved even in a constant amount of gas supply control.
以上のようにしてKr・Ne混合ガス注入サブルーチン1の処理が終了すると、次にF2濃度Fと全圧Pからフッ素分圧Fpを算出し(図1ステップ105)、このF2分圧Fpと目標F2分圧Fcとの差ΔFpを算出し(ステップ106)、この差ΔFpを目標F2分圧の許容幅ΔFcと比較し(ステップ107)、|ΔFp|≧ΔFcであれば図5に示すF2注入サブルーチン1に進み(ステップ108a)、|ΔFp|<ΔFcであれば図6R>6に示す充電電圧指令サブルーチンに進む(ステップ109)。
When the process of the Kr / Ne mixed
図5のF2注入サブルーチン1では、全圧Pと注入終了全圧Paとを比較し(ステップ150)、P≧Paであればメインルーチンに戻り、P<Paであれば先に計算したΔFpに応じて注入量Gtを算出し(ステップ151)、該計算した注入量GtだけF2ガスを注入してメインルーチンに戻る(ステップ152)。
In the
このように、F2ガス注入サブルーチン1においては、F2ガス分圧Fpを検出し、該検出した分圧値Fpに応じてハロゲンガスの補給量を決定するようにしているので、実際のハロゲンガスの減少分だけ正確にハロゲンガスを供給することができる。
Thus, in the F2
なお、この場合はΔFpに応じた量だけF2ガスを注入するようにしたが、ΔFpにかかわらず、常に所定量のF2ガスを注入してもよい。また、この実施例ではF2分圧を定値制御するようにしているが、F2濃度を定値制御するようにしても良い。 In this case, the F2 gas is injected by an amount corresponding to ΔFp, but a predetermined amount of F2 gas may always be injected regardless of ΔFp. In this embodiment, the F2 partial pressure is controlled to a constant value, but the F2 concentration may be controlled to a constant value.
以上のようにして、F2注入サブルーチン1が終了すると、手順は充電電圧指令サブルーチンに移行される。
As described above, when the
図6に示す充電電圧指令サブルーチンは、レーザ出力Eに応じた充電電圧Vを設定するためのルーチンである。この充電電圧指令サブルーチンにおいては、検出されたレーザ出力Eを定格レーザ出力Ecと比較し(ステップ160)、E<Ecであればレーザ出力を定格出力まで上昇させるべく充電電圧Vに増減量ΔVcを加え(ステップ161)、該加算結果(V+ΔVc)を指令充電電圧Vとして放電電源3に出力する(ステップ163)。また、前記ステップ160の比較結果がE=Ecであれば、検出された充電電圧Vが指令充電電圧として放電電源3に出力される(ステップ163)。さらに、前記ステップ160の比較結果がE>Ecであれば、レーザ出力を定格出力まで下降させるべく充電電圧Vから増減量ΔVcが減算され(ステップ161)、該減算結果(V−ΔVc)が指令充電電圧Vとして放電電源3に出力される(ステップ163)。
The charging voltage command subroutine shown in FIG. 6 is a routine for setting the charging voltage V corresponding to the laser output E. In this charging voltage command subroutine, the detected laser output E is compared with the rated laser output Ec (step 160), and if E <Ec, an increase / decrease amount ΔVc is set to the charging voltage V to increase the laser output to the rated output. In addition (step 161), the addition result (V + ΔVc) is output to the
以上のようにして充電電圧指令サブルーチンが終了すると、充電電圧Vが充電電圧上限値Vaと比較され(ステップ110)、この結果V≦Vaであれば手順は再びステップ103に移行されて前記と同様な処理が行われるが、前記比較結果がV>Vaであればレーザ発振を停止して図7に示すガス交換要求信号出力サブルーチンに進む。 When the charging voltage command subroutine is completed as described above, the charging voltage V is compared with the charging voltage upper limit value Va (step 110). If this result V ≦ Va, the procedure is again transferred to step 103 and the same as described above. If the comparison result is V> Va, the laser oscillation is stopped and the routine proceeds to a gas exchange request signal output subroutine shown in FIG.
このガス交換要求信号出力サブルーチンは、ガス交換要求信号、レーザチャンバ1のウィンドウ交換要求信号、メンテナンス要求信号を出力するためのサブルーチンである。
This gas exchange request signal output subroutine is a subroutine for outputting a gas exchange request signal, a window exchange request signal of the
図7に示すガス交換要求信号出力サブルーチンにおいては、まず制御器10からガス交換要求信号が出力され(ステップ170)、これにより指令充電電圧Vが許容範囲外となったことがオペレータに警告されるとともに、ガス交換を促す表示や警告音が発せられる。 In the gas exchange request signal output subroutine shown in FIG. 7, a gas exchange request signal is first output from the controller 10 (step 170), thereby warning the operator that the command charge voltage V is outside the allowable range. At the same time, a display and a warning sound for prompting gas exchange are generated.
つぎに、制御器10は、現充填ガスの発振ショット数St、ガス充填時間(日数)Dtを算出する(ステップ171)。そして、これら発振ショット数Stをー充填ガスの発振ショット数の下限値Scと比較し(ステップ172)、St≧Scであればメインルーチンに戻り、St<Scであれば先に求めたガス充填時間Dtをー充填ガスの充填時間の下限値と比較する(ステップ173)。この比較の結果、Dt≧Dcであればメインルーチンに戻り、Dt<Dcであれば次に、ガス全圧Pを閾値Pbと比較する(ステップ174)。そして、P<Pbである場合はメインルーチンに戻り、P≧Pbであれば今回のガス交換がウィンドウ交換後の最初のガス交換であるか否か(別言すれば現在のガスがウィンドウ交換後に最初に充填したガスであるか否か)を確認する(ステップ175)。そして、最初のガス交換でない場合は、ウィンドウ交換要求信号を出力してその旨の報知動作を行うことによって、ウィンドウ交換を行わせてメインルーチンに戻る(ステップ177)。また、最初のガス交換である場合は、メンテナンス要求信号を出力してその旨をオペレータに報知して保守点検を行わせてからメインルーチンに戻る(ステップ176)。
Next, the
このようにこの第1の実施例においては、レーザ発振前は、発振停止時間Tに応じてKr・Ne混合ガスを注入することにより長時間停止によるレーザ出力低下を補う。また、レーザ発振後は、充電電圧に基づいてKr・Ne混合ガスの注入を行うと共にF2ガスの分圧値に基づきF2ガスを補償し、さらに充電電圧が所定の上限値まで上昇するまではレーザ出力と定格レーザ出力の比較に応じて充電電圧を増減させるというレーザ出力補償制御を行っている。 As described above, in the first embodiment, before the laser oscillation, the Kr / Ne mixed gas is injected according to the oscillation stop time T to compensate for the laser output decrease due to the long-time stop. After the laser oscillation, the Kr / Ne mixed gas is injected based on the charging voltage, the F2 gas is compensated based on the partial pressure value of the F2 gas, and the laser is further increased until the charging voltage rises to a predetermined upper limit value. Laser output compensation control is performed in which the charging voltage is increased or decreased according to the comparison between the output and the rated laser output.
・第2の実施例
つぎに、第1の実施例の変形である第2の実施例について図8〜図10のフローチャートを参照して説明する。
-2nd Example Next, 2nd Example which is a modification of 1st Example is described with reference to the flowchart of FIGS. 8-10.
この第2の実施例は、先の第1の実施例の図2のメインルーチンのパワー補正サブルーチン1をパワー補正サブルーチン2(図8ステップ101b)に変更すると共に、レーザ発振後のパワー補正としてパワー補正サブルーチン3(ステップ101c)を追加したものでありその他は第1の実施例と同様である。重複する説明は省略する。
In the second embodiment, the
図9に示すパワー補正サブルーチン2は、先の第1の実施例のパワー補正サブルーチン1のステップ121〜ステップ128を省略したものである。
The
すなわち、制御器10は、まずガス交換要求信号の有無を調べ(図9ステップ120)、交換要求がある場合は、現在の充填ガスの最初のパワーロック電圧Vpを記憶テーブルから読み出し(ステップ129)、このパワーロック充電電圧VpをKr・Ne混合ガス注入充電電圧Vcと比較する(ステップ130)。この比較の結果、Vp≦Vcであれば、前回のガス交換時と同じガス組成でガス交換を行う(ステップ133)。しかし、Vp>Vcの場合は、ΔV(=Vp−Vc)に応じてKr・Ne混合ガスの充填圧を変更してガス交換を行う(ステップ132、133)。
That is, the
また、制御器10は、ステップ120でガス交換の要求がない場合は、メインルーチンに復帰する。
Further, when there is no gas exchange request in
図10に示すパワー補正サブルーチン3はレーザ発振後に行われる手順であり、レーザの長時間停止によるレーザ出力の低下を補うためのものであり、先のパワー補正サブルーチン2で省略した前記第1の実施例のパワー補正サブルーチン1のステップ121〜ステップ128の代用手順である。
The
このパワー補正サブルーチン3においては、レーザ出力Eが定格レーザ出力Ecに達したときの充電電圧Vを検出し(ステップ180〜182)、V>Vcの場合にこの充電電圧に応じてKr・Ne混合ガスの注入量Gnを算出し(ステップ183)、該算出した量GnだけKr・Ne混合ガスを注入し、その後メインルーチンに復帰する。
In this
すなわち、この第2の実施例においては、レーザが長時間停止した場合においても、Kr・Neを注入せずにレーザ発振を開始し、その後のレーザ発振後充電電圧値に応じた量だけKr・Ne混合ガスを一気に注入するようにしている。したがって、レーザの長時間停止によって充電電圧Vが最初から高いような状態にあったとしても、該大きな充電電圧値に応じた多量の希ガス及びバッファガスを一気に注入することができ、一定量ガス注入する従来方式に比べ充電電圧値を一気に下げることができる。 That is, in the second embodiment, even when the laser is stopped for a long time, laser oscillation is started without injecting Kr · Ne, and Kr · Ne mixture gas is injected at a stretch. Therefore, even if the charging voltage V is initially high due to the laser being stopped for a long time, a large amount of noble gas and buffer gas corresponding to the large charging voltage value can be injected all at once. Compared with the conventional method of injecting, the charging voltage value can be lowered at a stretch.
なお、この第2の実施例において、Kr・Ne混合ガス注入量Gnを先の第1の実施例同様、発振停止時間Tから算出するようにしてもよい。また、レーザ発振中に数TorrのKr・Ne混合ガスを1回で注入すると、レーザ出力の変動が大きくなるため、Kr・Ne混合ガス注入量Gnが3Torr以上の場合は数回に分けて注入するようにしたほうがよい。 In the second embodiment, the Kr / Ne mixed gas injection amount Gn may be calculated from the oscillation stop time T as in the first embodiment. In addition, if a Kr / Ne mixed gas of several Torr is injected at a time during laser oscillation, the fluctuation of the laser output becomes large. Therefore, when the Kr / Ne mixed gas injection amount Gn is 3 Torr or more, the injection is divided into several times. It is better to do so.
・第3の実施例
この発明の第3の実施例を図11〜図12に従って説明する。
Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
この第3の実施例においては、先の第1の実施例のKr・Ne混合ガス注入サブルーチン1(図2ステップ104a)を図12に示すKr・Ne混合ガス注入サブルーチン2(図11ステップ104b)に入れ替えるようにしている。また、ステップ100bで初期設定するパラメータにKr・Ne混合ガス注入量Gnを追加するようにしている。その他は、先の第1の実施例と全く同じである。
In the third embodiment, the Kr / Ne mixed gas injection subroutine 1 (
すなわち、図12のKr・Ne混合ガス注入サブルーチン2においては、Kr・Ne混合ガス注入後からのレーザショット数Snを算出し(ステップ190)、このショット数SnとKr・Ne混合ガス注入間隔ショット数St(固定値)とを比較し(ステップ191)、Sn≦Stであればメインルーチンに戻り、Sn>Stであれば、Kr・Ne混合を先に初期設定した一定量Gnだけ注入してメインルーチンに戻る(ステップ192)。
That is, in the Kr / Ne mixed
すなわち、このKr・Ne混合ガス注入サブルーチン2においては、Kr・Ne混合ガスを前回注入してからのレーザショット数を演算し、該ショット数が所定の閾値を超えると前記混合ガスを注入するようにしているので、レーザ発振速度に直接関係のあるレーザショット数に基づき希ガスの注入が行われ、正確且つ高精度のレーザ出力一定制御をなし得る。
That is, in this Kr / Ne mixed
・第4の実施例
この発明の第4の実施例を図13〜図15に従って説明する。
Fourth Embodiment A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図13に示す第4の実施例では、先の図1の構成にKr・Ne混合ガス供給用のマスフローコントローラ(質量流量制御装置)14および開閉弁15を追加するようにしている。
In the fourth embodiment shown in FIG. 13, a mass flow controller (mass flow rate controller) 14 and an on-off
すなわち、Kr・Ne混合ガスを1回に数Torr注入すると、レーザ出力が変動する。この変動は1回の注入量が少ないほど少なくなる。開閉弁4による注入では、1Torr程度の注入が最小であるが、マスフローコントローラ14を用いるようにすれば、より微量の注入が可能になりレーザ出力の変動を抑えることができる。これがマスフローコントローラ14を用いる理由である。
That is, when a Kr / Ne mixed gas is injected several Torr at a time, the laser output varies. This variation becomes smaller as the amount of one injection is smaller. The injection by the on-off
図14にこの第4の実施例のメインルーチンを示す。この第4の実施例においては、第1の実施例のKr・Ne混合ガス注入サブルーチン1を図15に示すKr・Ne混合ガス注入サブルーチン3(図14ステップ104c)に入れ替えている。また、ステップ100cで初期設定するパラメータに充電電圧の許容幅ΔVmを追加するようにしている。その他は、先の第1の実施例と同じである。
FIG. 14 shows the main routine of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the Kr / Ne mixed
図15のKr・Ne混合ガス注入サブルーチン3においては、充電電圧VとKr・Ne混合ガス注入充電電圧Vcとの差ΔV(=V−Vc)を求め(ステップ200)、該差ΔVを充電電圧の許容幅ΔVmと比較する(ステップ201)。この比較の結果、|ΔV|>ΔVmであれば、ΔVに応じてKr・Ne混合ガスのマスフローコントローラ流量を変更した後(ステップ202)メインルーチンに戻り、|ΔV|≦ΔVmである場合はなにもしないでメインルーチンに戻る。
In the Kr / Ne mixed
・第5の実施例
この発明の第5の実施例を図16〜図18に従って説明する。
Fifth Embodiment A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図16に示す第5の実施例では、先の図1の構成にF2ガス供給用のマスフローコントローラ16および開閉弁17を追加するようにして、フッ素ガス注入によるレーザ出力の変動を防止するようにしている。
In the fifth embodiment shown in FIG. 16, a
すなわち、この第5の実施例では、マスフローコントローラ16によって供給するハロゲンガスの質量流量が所望の一定値になるようにガス補給路を通過するガス量を制御するようにしている。
That is, in the fifth embodiment, the amount of gas passing through the gas supply path is controlled so that the mass flow rate of the halogen gas supplied by the
図17はこの第5の実施例によるメインルーチンを示すものであり、先の第1の実施例のF2ガス注入サブルーチン1を図18に示すF2ガス注入サブルーチン2(図17ステップ108b)に入れ替えるようにしている。その他は先の第1の実施例と全く同じである。
FIG. 17 shows a main routine according to the fifth embodiment. The F2
図18に示すF2ガス注入サブルーチン2においては、ΔFp(=Fp−Fc)に応じて供給するフッ素ガスのマスフローコントローラ16での流量を変更するようにしている。
In the F2
・第6の実施例
この第6の実施例においては、図1におけるフッ素濃度モニタ12も後の実施例で採用されるスペクトル幅モニタ20も設けてはいない。すなわち、この第6実施例においては、F2の不足をフッ素ガスを注入してからのレーザショット数によって推定し、F2の不足と判定した場合は予め設定した一定量だけフッ素を供給するようにしている。
Sixth Embodiment In the sixth embodiment, neither the fluorine concentration monitor 12 in FIG. 1 nor the spectrum width monitor 20 employed in the later embodiments is provided. That is, in this sixth embodiment, the shortage of F2 is estimated by the number of laser shots after the fluorine gas is injected, and when it is determined that F2 is insufficient, fluorine is supplied by a predetermined amount. Yes.
図20は、この第6の実施例におけるメインルーチンを示すもので、この実施例では第1の実施例のフッ素注入処理手順(ステップ105〜ステップ108a)をステップ220〜ステップ222の処理に置き換えるようにしている。また、ステップ100dのパラメータの初期設定において、F2ガスの注入量Gtを設定するようにしている。その他は第1の実施例と全く同じである。
FIG. 20 shows the main routine in the sixth embodiment. In this embodiment, the fluorine injection processing procedure (step 105 to step 108a) in the first embodiment is replaced with the processing in
すなわち、Kr・Ne混合ガス注入サブルーチン1が終了すると(ステップ104a)、前回フッ素ガスを注入してからのショット数Stを算出し(ステップ220)、この算出値StとF2注入間隔ショット数Shと比較する(ステップ221)。そして、St≧ShであればF2ガスを先に設定した一定量Gtだけ注入し(ステップ222)、St<Shであれば次のステップを実行する。
That is, when the Kr / Ne mixed
・第7の実施例
第7の実施例を図21〜図25に従って説明する。
Seventh Example A seventh example will be described with reference to FIGS.
この第7の実施例においては、フッ素濃度モニタの代わりにスペクトル線幅モニタ20を設置するようにしており、このような実施例は狭帯域化されたレーザに適用される。 In the seventh embodiment, a spectral line width monitor 20 is installed instead of the fluorine concentration monitor, and such an embodiment is applied to a narrow-band laser.
すなわち、狭帯域レーザにおいては、スペクトル線幅を所定の値以下にする必要があるが、スペクトル線幅を狭くしていくとレーザ発振効率が低下してくる。このため、スペクトル線幅は前記所定の値付近になるように制御してレーザ発振すると有効である。 That is, in the narrow-band laser, the spectral line width needs to be equal to or less than a predetermined value, but the laser oscillation efficiency decreases as the spectral line width is reduced. For this reason, it is effective to perform laser oscillation by controlling the spectral line width to be close to the predetermined value.
ここで、本発明者等はスペクトル線幅λはフッ素分圧Fpと相関が大きいことに着目し、ハロゲンガスの分子数と比例関係にあるスペクトル線幅λに応じてハロゲンガス注入量を決定するようにしている。すなわち、スペクトル線幅を所定の目標値になるように制御する場合、ハロゲンガスが消費されるに伴ってスペクトル線幅は狭くなるので、この場合スペクトル線幅が太くなるようハロゲンガス供給量を増加させる。また、スペクトル線幅が太くなった場合は、スペクトル線幅を細くするようハロゲンガス供給量を減少させる。 Here, the present inventors pay attention to the fact that the spectral line width λ has a large correlation with the fluorine partial pressure Fp, and determines the halogen gas injection amount according to the spectral line width λ that is proportional to the number of halogen gas molecules. I am doing so. That is, when the spectral line width is controlled to a predetermined target value, the spectral line width becomes narrower as the halogen gas is consumed. In this case, the halogen gas supply amount is increased so that the spectral line width becomes thicker. Let Further, when the spectral line width is increased, the halogen gas supply amount is decreased so as to narrow the spectral line width.
図22はF2濃度とスペクトル線幅との関係を表す実験結果を示し、図23はF2分圧とスペクトル線幅との関係を表す実験結果を示している。これらのグラフを見ると、図22に示すF2濃度とスペクトル線幅との間には相関は現れてはいないが、図23に示すF2分圧とスペクトル線幅との間には明らかに比例関係が現れている。 FIG. 22 shows the experimental results showing the relationship between the F2 concentration and the spectral line width, and FIG. 23 shows the experimental results showing the relationship between the F2 partial pressure and the spectral line width. From these graphs, there is no correlation between the F2 concentration and the spectral line width shown in FIG. 22, but there is a clear proportional relationship between the F2 partial pressure and the spectral line width shown in FIG. Appears.
そこで本発明者等は、これらの実験結果から「線幅はF2分子数(F2分圧に比例)に比例する。しかし、混合気体中での%濃度は他の気体の増減によっても変化するため分子すなわちスペクトル線幅を正確には反映しない」と結論した。 Therefore, the present inventors have found from these experimental results that “the line width is proportional to the number of F2 molecules (proportional to the F2 partial pressure). However, the% concentration in the mixed gas also changes depending on the increase or decrease of other gases. It does not accurately reflect the molecular or spectral linewidth ".
このことは気体の状態方程式からも証明できる。 This can be proved from the gas equation of state.
今、混合気体中の各気体の分圧をPi(i=〜n)、混合気体中の各気体の分子数をNi(i=〜n)、レーザチャンバ内体積をv、気体定数をR、気体温度をtとすれば、下式が成立する。 Now, the partial pressure of each gas in the mixed gas is Pi (i = ˜n), the number of molecules of each gas in the mixed gas is Ni (i = ˜n), the volume in the laser chamber is v, the gas constant is R, If the gas temperature is t, the following equation is established.
ΣPi・v=ΣNi・R・t …(1)
ここで、ある気体を追加して分子数をNj+δNに増加したことを想定すると、上記(1)式より下記(2)式を得ることができる。
.SIGMA.Pi.v = .SIGMA.Ni.R.t (1)
Here, assuming that a certain gas is added to increase the number of molecules to Nj + δN, the following equation (2) can be obtained from the above equation (1).
(P1+P2+…+Pj…+Pi+δP)×v
=(N1+N2+…+Nj…+Ni+δN)×R×t …(2)
(2)式から(1)式を引けば下記(3)式を得ることができる。
(P1 + P2 + ... + Pj ... + Pi + δP) × v
= (N1 + N2 + ... + Nj ... + Ni + .delta.N) .times.R.times.t (2)
The following formula (3) can be obtained by subtracting the formula (1) from the formula (2).
δP×v=δN×R×t
ここで、v,R,tは全て定数であるから混合気体中での各気体に注目したとき、その気体の分子数の増分と分圧の増分が比例することが判り、気体の供給による発振線幅の増加量を定量的に予測可能となる。
δP × v = δN × R × t
Here, since v, R, and t are all constants, when attention is paid to each gas in the mixed gas, it can be seen that the increment of the number of molecules of the gas is proportional to the increment of the partial pressure. The amount of increase in line width can be predicted quantitatively.
図24は、この第7の実施例におけるメインルーチンを示すもので、この実施例では第1の実施例のフッ素注入処理手順(ステップ105〜ステップ108a)をステップ230、ステップ231、ステップ108cの処理に置き換えている。また、ステップ100eのパラメータの初期設定において、目標スペクトル線幅λcおよびスペクトル線幅の許容幅Δλcを設定するようにしている。その他は全く同じである。
FIG. 24 shows the main routine in the seventh embodiment. In this embodiment, the fluorine injection processing procedure (step 105 to step 108a) of the first embodiment is performed in
すなわち、レーザ発振が開始されると(ステップ102)、このレーザ発振中、出力モニタ11、放電電源9、圧力モニタ13、スペクトル線幅モニタ20によってそれぞれ検出されたレーザ出力E、充電電圧V、全圧P、スペクトル線幅λが制御器10に入力される(ステップ103´)。
That is, when laser oscillation is started (step 102), during this laser oscillation, the laser output E, the charging voltage V, the total voltage detected by the
その後、Kr・Ne混合ガス注入サブルーチン1が終了すると(ステップ104)、検出されたスペクトル線幅λと目標スペクトル線幅λcとの差Δλが算出され(ステップ230)、この差Δλが線幅の許容幅Δλcと比較される(ステップ231)。そして、この比較において、|Δλ|≧Δλcであれば図25に示すF2注入サブルーチン3に進み(ステップ108c)、|Δλ|<Δλcであれば次のステップに進んで充電電圧指令サブルーチンを実行する。
Thereafter, when the Kr / Ne mixed
図25のF2注入サブルーチン3においては、全圧Pを注入終了全圧Paと比較し(ステップ240)、P<Paであれば先に計算したΔλに基づきF2ガス注入量を算出し(ステップ241)、該算出した量だけF2ガスを注入する(ステップ242)。すなわち、Δλと注入量Gtは略反比例関係にあり、線幅λが目標値より小さい場合はスペクトル線幅が太くなるようハロゲンガス供給量を増加させ、、スペクトル線幅が目標値より太くなった場合は、スペクトル線幅を細くするようハロゲンガス供給量を減少させる。
In the
なお、先のステップ240の比較で、P≧Paである場合はメインルーチンに戻る。
If P ≧ Pa in the comparison in the
以下の処理は先の第1の実施例と同様である。 The following processing is the same as in the first embodiment.
・第8の実施例
第8の実施例を図26〜図28に従って説明する。
Eighth Example An eighth example will be described with reference to FIGS.
この第8の実施例においては、図26に示すように、先の第7の実施例同様、スペクトル線幅モニタ20を設置するとともに、F2ガスの供給用にマスフローコントローラ16を用いるようにしている。
In the eighth embodiment, as shown in FIG. 26, the spectral line width monitor 20 is installed and the
図27はこの第8の実施例におけるメインルーチンを示すもので、この第8の実施例ではレーザ発振開始後(ステップ102)、線幅比較によるF2ガスの注入制御を行うと共に(ステップ229〜231、108c)、Kr・Ne混合ガス注入サブルーチン1の後に(ステップ104a)、再度線幅比較によるF2ガスの注入制御を行うようにしている。その他は第7の実施例と同様である。
FIG. 27 shows a main routine in the eighth embodiment. In the eighth embodiment, after laser oscillation starts (step 102), F2 gas injection control is performed by comparing line widths (
すなわち、レーザ発振が開始される(ステップ102)、スペクトル線幅λが検出され(ステップ229)、該検出されたスペクトル線幅λと目標スペクトル線幅λcとの差Δλが算出され(ステップ230)、この差Δλが線幅の許容幅Δλcと比較される(ステップ231)。そして、この比較において、|Δλ|≧Δλcであれば先の図25に示したF2注入サブルーチン3に進み(ステップ108c)、|Δλ|<Δλcであれば次のステップ103´に進む。
That is, laser oscillation is started (step 102), the spectral line width λ is detected (step 229), and the difference Δλ between the detected spectral line width λ and the target spectral line width λc is calculated (step 230). The difference Δλ is compared with the line width allowable width Δλc (step 231). In this comparison, if | Δλ | ≧ Δλc, the process proceeds to the
図25のF2注入サブルーチン3においては、全圧Pを注入終了全圧Paと比較し(ステップ240)、P<Paであれば先に計算したΔλに基づきF2ガス注入量を算出し(ステップ241)、該算出した量だけF2ガスを注入する(ステップ242)。
In the
また、Kr・Ne混合ガス注入サブルーチン1が終了すると(ステップ104a)、再度、検出されたスペクトル線幅λと目標スペクトル線幅λcとの差Δλが算出され(ステップ250)、この差Δλが線幅の許容幅Δλcと比較される(ステップ251)。そして、この比較において、|Δλ|≧Δλcであれば図28R>8に示すF2注入サブルーチン4に進み(ステップ108d)、|Δλ|<Δλcであれば次のステップに進んで充電電圧指令サブルーチンを実行する(ステップ109)。
When the Kr / Ne mixed
図28のF2注入サブルーチン4においては、Δλに応じてマスフローコントローラ16を通過するF2ガス流量を変更する(ステップ260)。
In the
なお、本発明においては、バッファガスとしてHeあるいはNeとHeの混合ガス、またハロゲンガスとしてHCl、また希ガスとしてXe、Arを用いるようにしてもよい。 In the present invention, He or a mixed gas of Ne and He may be used as the buffer gas, HCl may be used as the halogen gas, and Xe or Ar may be used as the rare gas.
また、実施例ではKr・Neの混合ガスを1つのボンベに充填するようにしたが、これらをそれぞれ別のボンベに充填し、レーザチャンバ内部において所定の混合比となるように制御するようにしてもよい。 In the embodiment, the Kr / Ne mixed gas is filled in one cylinder. However, these are filled in different cylinders and controlled so as to have a predetermined mixing ratio inside the laser chamber. Also good.
以上説明したようにこの発明によれば、レーザ発振前、発振停止時間に応じた量だけ希ガス及びバッファガスを補給するようにしているので、レーザ停止中に自然劣化するレーザの出力低下を元の適正な状態に戻してからレーザ発振を行うことができ、これによりレーザ発振初期から安定なレーザ出力を得ることができる。 As described above, according to the present invention, the rare gas and the buffer gas are replenished by an amount corresponding to the oscillation stop time before the laser oscillation. Thus, laser oscillation can be performed after returning to the proper state, whereby a stable laser output can be obtained from the initial stage of laser oscillation.
またこの発明によれば、レーザ発振直後に所望のレーザ出力となるよう充電電圧を制御し、所望のレーザ出力となった時の充電電圧を検出し、検出した充電電圧に応じて算出した量だけ希ガスまたはバッファガスを注入するようにしているので、充電電圧が最初から高いような状態においても該大きな充電電圧値に応じた多量の希ガスまたはバッファガスを一気に注入することができ、一定量ガス注入する従来方式に比べ充電電圧値を一気に下げることができる。 Further, according to the present invention, the charging voltage is controlled so that the desired laser output is obtained immediately after the laser oscillation, the charging voltage when the desired laser output is obtained is detected, and only the amount calculated according to the detected charging voltage is obtained. Since the rare gas or the buffer gas is injected, a large amount of the rare gas or the buffer gas corresponding to the large charge voltage value can be injected all at once even in a state where the charge voltage is high from the beginning. Compared with the conventional method of gas injection, the charging voltage value can be lowered at once.
またこの発明によれば、レーザチャンバ内のハロゲンガス分圧を検出し、該検出した分圧値に応じてハロゲンガスの補給量を決定するようにしているので、ハロゲンガスの減少分だけ正確にハロゲンガスを供給することができる。 Further, according to the present invention, the halogen gas partial pressure in the laser chamber is detected, and the replenishment amount of the halogen gas is determined according to the detected partial pressure value. Halogen gas can be supplied.
またこの発明によれば、前記ハロゲンガス分圧と比例関係にある発振スペクトル線幅を検出し、該検出した線幅値と目標スペクトル線幅の差に応じてハロゲンガスの注入量を決定するようにしたので、目標スペクトル線幅を維持しつつ正確な量のハロゲンガスを供給することができる。 According to the invention, the oscillation spectral line width proportional to the halogen gas partial pressure is detected, and the halogen gas injection amount is determined according to the difference between the detected line width value and the target spectral line width. Therefore, an accurate amount of halogen gas can be supplied while maintaining the target spectral line width.
またこの発明によれば、レーザ発振前にガス交換要求信号が出力されている場合、現在の充填ガスにおける最初のパワーロック電圧に応じて希ガス、バッファガスに関するガス組成を変更するようにしているので、たとえば最初のパワーロック電圧が高いとき、前回のガス組成に対し希ガス、バッファガスが追加されたガス組成によるガス交換が行われるので、レーザ発振開始時、比較的低い充電電圧から所定のレーザ出力を得ることができる。 Further, according to the present invention, when the gas exchange request signal is output before the laser oscillation, the gas composition relating to the rare gas and the buffer gas is changed according to the first power lock voltage in the current filling gas. Therefore, for example, when the initial power lock voltage is high, gas exchange is performed with a gas composition in which a rare gas and a buffer gas are added to the previous gas composition. Laser output can be obtained.
またこの発明によれば、レーザ発振後、充電電圧が所定の閾値を超えた場合に、前回の希ガス及びバッファガスの混合ガスを注入した後に充電電圧が前記閾値以上で発振した時間が所定の時間間隔を超えた時点で前記混合ガスを所定量注入するようにしているので、一定量のガス供給制御においても希ガス、バッファガス注入による正確且つ高精度のレーザ出力一定制御をなし得る。 Further, according to the present invention, when the charging voltage exceeds a predetermined threshold after laser oscillation, the time when the charging voltage oscillates above the threshold after injecting the previous mixed gas of rare gas and buffer gas is predetermined. Since a predetermined amount of the mixed gas is injected when the time interval is exceeded, accurate and highly accurate laser output constant control by rare gas and buffer gas injection can be performed even in a constant amount of gas supply control.
またこの発明によれば、希ガス及びバッファガスの混合ガスの注入を質量流量制御器によって行うとともに、レーザ発振後パワーロックするための充電電圧を検出し、該検出した充電電圧と充電電圧の閾値の差に応じて前記混合ガスの注入流量を変更するようにしているので、希ガス、バッファガス注入による正確且つ高精度のレーザ出力一定制御をなし得る。 Further, according to the present invention, the mixed gas of the rare gas and the buffer gas is injected by the mass flow controller, the charging voltage for power-locking after the laser oscillation is detected, and the detected charging voltage and the threshold of the charging voltage are detected. Since the injection flow rate of the mixed gas is changed in accordance with the difference between them, accurate and highly accurate laser output constant control by rare gas and buffer gas injection can be achieved.
またこの発明によれば、希ガス及びバッファガスの混合ガスを前回注入してからのレーザショット数を演算し、該ショット数が所定の閾値を超えると前記混合ガスを注入するようにしているので、レーザ発振速度に直接関係のあるレーザショット数に基づき希ガスの注入が行われ、正確且つ高精度のレーザ出力一定制御をなし得る。 According to the present invention, the number of laser shots since the previous injection of the mixed gas of the rare gas and the buffer gas is calculated, and the mixed gas is injected when the number of shots exceeds a predetermined threshold value. The rare gas is injected based on the number of laser shots directly related to the laser oscillation speed, and the laser output constant control can be performed accurately and accurately.
またこの発明によれば、現充填ガスの発振ショット数または現充填ガスの充填時間またはレーザチャンバ内ガス圧またはレーザチャンバのウィンドウ交換後のガス充填回数に応じてウィンドウ交換信号又はメンテナンス要求信号が自動的に出力されるようにしているので、メンテナンスやウィンドウ交換の適正な時期をオペレータが認知することができる。 Further, according to the present invention, the window replacement signal or the maintenance request signal is automatically generated according to the number of oscillation shots of the current filling gas, the filling time of the current filling gas, the gas pressure in the laser chamber, or the number of gas filling after the window replacement of the laser chamber. Since the output is performed automatically, the operator can recognize an appropriate time for maintenance and window replacement.
1…レーザチャンバ
2…F2ボンベ
3…Kr・Neボンベ
4…開閉弁
5…開閉弁
6…開閉弁
7…真空ポンプ
8…発振機
9…放電電源
10…制御器
11…出力モニタ
12…フッ素濃度モニタ
13…圧力モニタ
14…マスフローコントローラ
16…マスフローコントローラ
20…スペクトル線幅モニタ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
レーザ発振後、充電電圧が所定の閾値を超えた場合に、前回の希ガス及びバッファガスの混合ガスを注入した後に充電電圧が前記閾値以上で発振した時間が所定の時間間隔を超えた時点で前記混合ガスを所定量注入するようにしたことを特徴とするエキシマレーザ装置のガス補給方法。 In an excimer laser device that performs laser oscillation by injecting a halogen gas, a rare gas, or a buffer gas into a laser chamber,
After the laser oscillation, when the charging voltage exceeds a predetermined threshold, the time when the charging voltage oscillates above the threshold exceeds the predetermined time interval after the previous mixed gas of rare gas and buffer gas is injected. A gas replenishing method for an excimer laser device, wherein a predetermined amount of the mixed gas is injected.
前記希ガス及びバッファガスの混合ガスの注入を質量流量制御器によって行うとともに、
レーザ発振後充電電圧を検出し、該検出した充電電圧と充電電圧の上限値の差に応じて前記混合ガスの注入流量を変更するようにしたことを特徴とするエキシマレーザ装置のガス補給方法。 In an excimer laser device that performs laser oscillation by injecting a halogen gas, a rare gas, or a buffer gas into a laser chamber,
Injecting the mixed gas of the rare gas and the buffer gas by a mass flow controller,
A gas replenishing method for an excimer laser device, characterized in that a charging voltage is detected after laser oscillation and an injection flow rate of the mixed gas is changed in accordance with a difference between the detected charging voltage and an upper limit value of the charging voltage.
希ガス及びバッファガスの混合ガスを前回注入してからのレーザショット数を演算し、該ショット数が所定の閾値を超えると前記混合ガスを注入するようにしたことを特徴とするエキシマレーザ装置のガス補給方法。 In an excimer laser device that performs laser oscillation by injecting a halogen gas, a rare gas, or a buffer gas into a laser chamber,
An excimer laser device characterized by calculating the number of laser shots since the previous injection of a mixed gas of a rare gas and a buffer gas and injecting the mixed gas when the number of shots exceeds a predetermined threshold Gas supply method.
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