JP2018110265A - ガスレーザ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ガスの消費量を低減することが可能なガス精製システム又はレーザ装置を提供する。【解決手段】ガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、レーザチャンバから排出されたガスの1部を除去する精製カラムと、第3の制御バルブを介してレーザチャンバに接続され、精製カラムを通過したガスをレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、昇圧ポンプから第3の制御バルブを介してレーザチャンバに供給されたガスの第1の量に基づいて、レーザチャンバに供給すべき第1のレーザガスの第2の量を計算し、第2の量の計算結果に基づいて、第1の制御バルブを制御する制御部とを備える。【選択図】図3

Description

本開示は、ガスレーザ装置に関する。
近年、半導体露光装置(以下、「露光装置」という)においては、半導体集積回路の微細化および高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。一般的に、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられる。たとえば、露光用のガスレーザ装置としては、波長248nmの紫外線のレーザ光を出力するKrFエキシマレーザ装置、ならびに波長193nmの紫外線のレーザ光を出力するArFエキシマレーザ装置が用いられる。
次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウエハとの間が液体で満たされる液浸露光が実用化されている。この液浸露光では、露光用レンズとウエハとの間の屈折率が変化するため、露光用光源の見かけの波長が短波長化する。ArFエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光が行われた場合、ウエハには水中における波長134nmの紫外光が照射される。この技術をArF液浸露光(又はArF液浸リソグラフィー)という。
KrFエキシマレーザ装置およびArFエキシマレーザ装置の自然発振幅は、約350〜400pmと広い。そのため、KrF及びArFレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、ガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子(エタロン、グレーティング等)を有する狭帯域化モジュール(Line Narrow Module:LNM)が設けられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
特許第4891969号公報 米国特許出願公開第2001/0086459号
概要
本開示の1つの観点に係るガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、精製カラムを通過したガスをレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプであって、第3の制御バルブを介してレーザチャンバに接続された昇圧ポンプと、昇圧ポンプから第3の制御バルブを介してレーザチャンバに供給されたガスの第1の量に基づいて、レーザチャンバに供給すべき第1のレーザガスの第2の量を計算し、第2の量の計算結果に基づいて、第1の制御バルブを制御する制御部と、を備えてもよい。
本開示の他の1つの観点に係るガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、前記第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、前記レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、第3の制御バルブを介して前記レーザチャンバに接続され、前記精製カラムを通過したガスを前記レーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、前記精製カラムと前記昇圧ポンプとの間に配置された第1のタンクと、前記第1のタンクの内部の第1の圧力を計測する第1の圧力センサと、前記昇圧ポンプと前記第3の制御バルブとの間に配置された第2のタンクと、前記第2のタンクの内部の第2の圧力を計測する第2の圧力センサと、前記第1の圧力に基づいて、前記昇圧ポンプを制御し、且つ、前記第2の圧力に基づいて、前記第3の制御バルブを制御する制御部と、を備えてもよい。
本開示の他の1つの観点に係るガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブとの間に配置された第4の制御バルブと、レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、第3の制御バルブを介して第4の制御バルブと第2の制御バルブとの間の配管に接続され、精製カラムを通過したガスをレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、第3のバルブを閉め、第4のバルブを開ける第1の制御モードと、第4のバルブを閉め、第3のバルブを開ける第2の制御モードと、を選択的に実行する制御部と、を備えてもよい。
本開示のさらに他の観点に係るガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、第1のレーザチャンバと、第1のレーザガス供給源と第6の制御バルブを介して接続され、且つ、第2のレーザガス供給源と第7の制御バルブを介して接続された、第2のレーザチャンバと、第2のレーザガス供給源に接続され、第2の制御バルブが配置された第1の分岐配管と第7の制御バルブが配置された第2の分岐配管とに分岐する共通配管と、共通配管に配置された第4の制御バルブと、第1のレーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部及び第2のレーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、第3の制御バルブを介して、第4の制御バルブから第1の分岐配管及び第2の分岐配管への分岐位置までの間の共通配管に接続され、精製カラムを通過したガスを第1のレーザチャンバの運転ガス圧及び第2のレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、を備えてもよい。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図において、点線の矢印は、信号の入力及び出力の少なくとも一つを意味する。図において、実線の矢印は、物質の移動又は光の進行を意味する。
図1は、エキシマレーザ装置の構成を例示する図である。 図2は、エキシマレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。 図3は、本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。 図4は、本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。 図5は、本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。 図6は、本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。 図7は、本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。 図8は、本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。 図9は、本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。 図10は、本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。 図11は、本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。 図12は、本開示の第四の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。 図13は、本開示の第四の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。 図14は、本開示の第五の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。 図15は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。 図16Aは、バースト運転中のパルス光のエネルギEの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図16Bは、バースト運転中のパルス光のエネルギEの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図16Cは、バースト運転中のパルス光のエネルギEの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図16Dは、バースト運転中のパルス光のエネルギEの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図17Aは、バースト運転中の充電器による充電電圧Vの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図17Bは、バースト運転中の充電器による充電電圧Vの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図17Cは、バースト運転中の充電器による充電電圧Vの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図17Dは、バースト運転中の充電器による充電電圧Vの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。 図18は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたレーザ制御部の動作を例示する図である。 図19は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。 図20は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたレーザ制御部がキセノン濃度Cxeを見積もる動作を例示する図である。 図21は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたレーザ制御部がキセノン濃度Cxeを見積もる動作を例示する図である。 図22は、本開示の実施形態における制御部を例示する図である。
実施形態
内容
1.概要
2.エキシマレーザ装置
3.本開示の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
3.1 本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
3.2 本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
3.3 本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
3.4 本開示の第四の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
3.5 本開示の第五の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
3.6 本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
4.本開示の実施形態における制御部
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
1.概要
本開示の実施形態は、ガス精製システムに関するものであってもよい。本開示の実施形態は、レーザ装置に関するものであってもよい。本開示の実施形態は、ガス精製システムを含むレーザ装置に関するものであってもよい。
本開示の実施形態に係るレーザ装置は、放電励起式ガスレーザ装置であってもよい。放電励起式ガスレーザ装置は、レーザ発振のために、チャンバの中に配置された一対の電極に所定の電圧を印加することによってチャンバに供給されるレーザガスを放電及び励起するように構成された装置であってもよい。放電励起式ガスレーザ装置は、エキシマレーザ装置であってもよい。本開示の実施形態に係るレーザ装置は、半導体露光装置用のレーザ装置であってもよい。
半導体露光装置用の放電励起式ガスレーザ装置は、より長い時間に安定して所望のエネルギを備えたパルスレーザ光を出力する装置であってもよい。半導体露光装置用の放電励起式ガスレーザ装置において長い時間の間レーザ発振をすると、レーザ装置のチャンバに供給されたガス中に不純物が生成し得る。ガス中に生成した不純物は、パルスレーザ光を吸収し、又は、ガスの放電の状態を劣化させ得る。ガス中に生成した不純物によって、所望のエネルギを備えたパルスレーザ光の出力が困難又は不可能となることがあり得る。
所望のエネルギを備えたパルスレーザ光を出力するために、不純物を含むガスの少なくとも一部分を、不純物の少ない新しいガスと交換してもよい。不純物を含むガスの少なくとも一部分を、不純物の少ない新しいガスと交換する場合には、レーザ装置のチャンバに供給するガスの消費量が増加し得る。
本開示の実施形態に係るガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、精製カラムを通過したガスをレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプであって、第3の制御バルブを介してレーザチャンバに接続された昇圧ポンプと、昇圧ポンプから第3の制御バルブを介してレーザチャンバに供給されたガスの第1の量に基づいて、レーザチャンバに供給すべき第1のレーザガスの第2の量を計算し、第2の量の計算結果に基づいて、第1の制御バルブを制御する制御部と、を備えてもよい。
本開示の実施形態に係るガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブとの間に配置された第4の制御バルブと、レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、精製カラムを通過したガスをレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプであって、第3の制御バルブを介して第4の制御バルブと第2の制御バルブとの間の配管に接続された昇圧ポンプと、第3のバルブを閉め、第4のバルブを開ける第1の制御モードと、第4のバルブを閉め、第3のバルブを開ける第2の制御モードと、を選択的に実行する制御部と、を備えてもよい。
本開示の実施形態に係るガスレーザ装置は、ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、第1のレーザチャンバと、第1のレーザガス供給源と第6の制御バルブを介して接続され、且つ、第2のレーザガス供給源と第7の制御バルブを介して接続された、第2のレーザチャンバと、第2のレーザガス供給源に接続された共通配管であって、第2の制御バルブが配置された第1の分岐配管と、第7の制御バルブが配置された第2の分岐配管と、に分岐する共通配管と、共通配管に配置された第4の制御バルブと、第1のレーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部及び第2のレーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、精製カラムを通過したガスを第1のレーザチャンバの運転ガス圧及び第2のレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプであって、第3の制御バルブを介して、第4の制御バルブから第1の分岐配管及び第2の分岐配管への分岐位置までの間の共通配管に接続された昇圧ポンプと、を備えてもよい。
本開示の実施形態によれば、不純物を含むガスの少なくとも一部分を精製ガスと交換し得るガス精製システム又はレーザ装置を提供し得る。本開示の実施形態によれば、ガスの消費量を低減することが可能なガス精製システム又はレーザ装置を提供し得る。
2.エキシマレーザ装置
図1は、エキシマレーザ装置の構成を例示する図である。
放電励起式ガスレーザ装置であるエキシマレーザ装置1000は、露光装置2000と共に使用されてもよい。エキシマレーザ装置1000から放出されたレーザ光は、露光装置2000へ入射してもよい。露光装置2000は、露光装置制御部2100を含んでもよい。露光装置制御部2100は、半導体露光装置2000を制御するように構成されてもよい。露光装置制御部2100は、レーザ装置1000に含まれるレーザ制御部100に信号を送信するように構成されてもよい。
エキシマレーザ装置1000は、レーザ制御部100、レーザ発振システム200、及びガス制御システム300を含んでもよい。レーザ制御部100は、レーザ発振システム200及びガス制御システム300を制御するように構成されてもよい。レーザ制御部100は、レーザ発振システム200に含まれるパワーモニタ220及びチャンバ圧力センサ215からの信号を受信すると共に充電器230及びパルスパワーモジュール(PPM)213に含まれるスイッチ214に信号を送信するように構成されてもよい。レーザ制御部100は、露光装置制御部2100からの発光トリガTrを受信するように構成されてもよい。
レーザ発振システム200は、チャンバ210、レーザ共振器、パワーモニタ220、充電器230を含んでもよい。
チャンバ210は、チャンバ210に供給されたガスを放電及び励起することで光を発生させると共に放出するように構成されてもよい。チャンバ210は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。チャンバ210は、一対の放電電極211a,211b、二つのウィンドウ212a,212b、パルスパワーモジュール213、及びチャンバ圧力センサ215を含んでもよい。一対の放電電極211a,211bは、チャンバ210内に供給されたガスに電圧を印加するように構成されてもよい。二つのウィンドウ212a,212bは、チャンバ210において発生した光をチャンバ210の外部へ透過させるように構成されてもよい。パルスパワーモジュール213は、一対の放電電極211a,211bの間にパルス電圧を印加するように構成されてもよい。パルスパワーモジュール213は、スイッチ214を含んでもよい。パルスパワーモジュール213は、スイッチ214をオン/オフに切り替えることによって、一対の放電電極211a,211bの間にパルス電圧を印加するように構成されてもよい。スイッチ214は、レーザ制御部100からの発光トリガTrを受信してもよい。チャンバ圧力センサ215は、チャンバ100内に供給されたガスの圧力(全圧)を測定するように構成されてもよい。チャンバ圧力センサ215は、測定された圧力の信号をレーザ制御部100及びガス制御システム300に含まれるガス制御部310に送信するように構成されてもよい。
レーザ共振器は、チャンバ210によって発生させられ放出された光からレーザ光を得るように構成されてもよい。レーザ共振器は、出力結合(OC)ミラー240及び狭帯域化モジュール(LNM)250を含んでもよい。出力結合ミラー240は、チャンバ210から放出された光の一部を透過させると共にチャンバ210から放出された光の一部を反射させるように構成された部分反射ミラーであってもよい。狭帯域化モジュール250は、チャンバ210から放出された光の波長の範囲を狭くするように構成されてもよい。狭帯域化モジュール250は、プリズム251及びグレーティング252を含んでもよい。プリズム251は、チャンバ210から放出された光のビーム径を拡大するように構成されてもよい。プリズム251は、グレーティング252に入射する光の入射角を変化させるように構成されてもよい。グレーティング252は、チャンバ210から放出された光を回折させると共にチャンバ210から放出された光の波長を選択するように構成されてもよい。グレーティング252の配置は、グレーティング252に入射する光の入射角及びグレーティング252によって回折される光の回折角が完全に又は実質的に等しいものであるように、リトロー配置であってもよい。
パワーモニタ220は、出力結合ミラー240から出力されたレーザ光のパルスエネルギを検出するように構成されてもよい。パワーモニタ220は、ビームスプリッタ221、集光レンズ222、及び光センサ223を含んでもよい。パワーモニタ220に含まれるビームスプリッタ221は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。ビームスプリッタ221は、出力結合ミラー240から出力されたレーザ光の一部を透過させると共に出力結合ミラー240から出力されたレーザ光の一部を反射させるように構成されてもよい。パワーモニタ220に含まれる集光レンズ222及び光センサ223は、ビームスプリッタ221によって反射されたレーザ光の光路上に配置されてもよい。集光レンズ222は、ビームスプリッタ221によって反射されたレーザ光を光センサ223に集束させるように構成されてもよい。光センサ223は、集光レンズ222によって集束させられたレーザ光のパルスエネルギを電気信号に変換すると共に電気信号をレーザ装置100に送信するように構成されてもよい。
充電器230は、パルスパワーモジュール213を充電するように構成されてもよい。充電器230は、レーザ制御部100からの信号を受信すると共にレーザ制御部100によって制御されてもよい。
ガス制御システム300は、ガス制御部310、ガス供給装置320、及び排気装置330を含んでもよい。ガス制御部310は、レーザ制御部100によって制御されてもよい。ガス制御部310は、レーザ制御部100へ信号を送信するように構成されてもよい。ガス制御部310は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ圧力センサ215からの信号を受信してもよい。ガス制御部310は、ガス供給装置320及び排気装置330を制御するように構成されてもよい。ガス制御部310は、ガス供給装置320に含まれるバルブF2−V1及びB−V1並びに排気装置330に含まれるバルブEx−V及び排気ポンプ332を制御するように構成されてもよい。
ガス供給装置320は、フッ素含有ガス供給源3100とレーザ発振システム200に含まれるチャンバ210とに接続された配管を含んでもよい。ガス供給装置320は、フッ素含有ガス供給源3100とレーザ発振システム200に含まれるチャンバ210とに接続された配管に設けられたバルブF2−V1を含んでもよい。フッ素含有ガス供給源3100からレーザ発振システム200に含まれるチャンバ210へのフッ素含有ガスの供給は、バルブF2−V1によって制御されてもよい。バルブF2−V1は、ガス制御部310によって制御されてもよい。
ガス供給装置320は、バッファガス供給源3200とレーザ発振システム200に含まれるチャンバ210とに接続された配管を含んでもよい。ガス供給装置320は、バッファガス供給源3200とレーザ発振システム200に含まれるチャンバ210とに接続された配管に設けられたバルブB−V1を含んでもよい。バッファガス供給源3200からレーザ発振システム200に含まれるチャンバ210へのバッファガスの供給は、バルブB−V1によって制御されてもよい。バルブB−V1は、ガス制御部310によって制御されてもよい。
排気装置330は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210と外部とに接続された配管を含んでもよい。排気装置330は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210と外部とに接続された配管に設けられたバルブEx−Vを含んでもよい。レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210から外部へのガスの排気は、バルブEx−Vによって制御されてもよい。バルブEx−Vは、ガス制御部310によって制御されてもよい。排気装置330は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210及び外部に接続された配管に設けられたフッ素トラップ331及び排気ポンプ332を含んでもよい。フッ素トラップ331は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210から外部へ排気されるガスに含まれるフッ素を捕捉するように構成されてもよい。排気ポンプ332は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210から外部へガスを排気するように構成されてもよい。排気ポンプ332の動作は、ガス制御部310によって制御されてもよい。
フッ素含有ガス供給源3100は、ハロゲンガスであるフッ素ガスを含有するフッ素含有ガスを供給するように構成されたレギュレータを備えたガスボンベであってもよい。フッ素含有ガスは、フッ素、アルゴン、及びネオンの混合ガス、又は、フッ素、クリプトン、及びネオンの混合ガスのような、フッ素及び希ガスの混合ガスであってもよい。
バッファガス供給源3200は、バッファガス(フッ素を含まないガス)を供給するように構成されたレギュレータを備えたガスボンベであってもよい。バッファガスは、アルゴン及びネオンの混合ガス、又は、クリプトン及びネオンの混合ガスのような、希ガスの混合ガスであってもよい。
次に、エキシマレーザ装置1000におけるレーザ光のエネルギを制御する方法を説明する。
まず、レーザ制御部100は、露光装置制御部2100から目標パルスエネルギEtを受信すると、目標パルスエネルギEtを得るための所定の充電電圧Vhvの信号を充電器230に送信してもよい。
次に、レーザ制御部100は、露光装置制御部2100から発光トリガTrを受信すると、パルスパワーモジュール213に含まれたスイッチ214をオンに切り替えることで、一対の放電電極211a,211bの間に電圧を印加してもよい。一対の放電電極211a,211bの間に供給されたガスの放電及び励起によってチャンバ210内に光を発生させてもよい。チャンバ210内に発生した光は、レーザ共振器によってレーザ光として出力されてもよい。レーザ共振器から出力されるレーザ光は、レーザ共振器に含まれるグレーティング252によって狭帯域化されてもよい。狭帯域化されたレーザ光は、出力結合ミラー240から出力されてもよい。出力結合ミラー240から出力されたレーザ光は、パワーモニタ220に入射してもよい。パワーモニタ220によってレーザ光のパルスエネルギErが測定されてもよい。パワーモニタ220によって測定されたパルスエネルギErは、レーザ制御部100に送信されてもよい。出力結合ミラー240から出力されたレーザ光の一部は、露光装置2000に入射してもよい。
次に、レーザ制御部100は、目標パルスエネルギEt及び測定されたパルスエネルギErの間の差ΔEに基づいて、充電器230に送信する充電電圧Vhvをフィードバック制御してもよい。
このように、測定されたパルスエネルギErが目標パルスエネルギEtになるように、充電器230に送信する充電電圧Vhvを制御してもよい。レーザ装置1000は、発光トリガTrに同期して、所定のパルスエネルギを備えたパルスレーザ光を出力し得る。
次に、エキシマレーザ装置1000における全ガス交換の動作を説明する。
まず、レーザ制御部100は、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310へ全ガス交換を開始するための信号を送信してもよい。
次に、ガス制御部310は、排気装置330に含まれる排気ポンプ332を動作させてもよい。
次に、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1が真空に近い圧力になるまで、バルブEx−Vを開けてチャンバ210内のガスを排気してもよい。
次に、ガス制御部310は、バルブEx−Vを閉じると共に排気ポンプ332を停止させてもよい。
次に、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1が所定の圧力になり、かつ、チャンバ210に供給されるガスの組成が所定の組成になるように、バルブF2−V1及びB−V1の開閉を制御してもよい。
このように、エキシマレーザ装置1000における全ガス交換を達成してもよい。
次に、エキシマレーザ装置1000における部分ガス交換の動作を説明する。
エキシマレーザ装置1000におけるレーザ発振を継続すると、チャンバ210に含まれるガス中にフッ素の化合物である不純物が生成し得る。フッ素の化合物である不純物は、フッ化水素(HF)、四フッ化炭素(CF)、四フッ化ケイ素(SiF)、三フッ化窒素(NF)、ヘキサフルオロエタン(C)などであってもよい。チャンバ210に含まれるガス中に生成した不純物は、パルスレーザ光を吸収し、又は、ガスの放電の状態を劣化させ得る。チャンバ210に含まれるガス中に生成した不純物によって、パルスレーザ光のエネルギが低下させられ、又は、パルスレーザ光のエネルギの安定性が劣化させられ得る。チャンバ210に含まれるガスにおける不純物の濃度の増加を抑制するために、不純物の少ない所定の量の新しいガスをチャンバ210に供給すると共に新しいガスの量と同一の量だけチャンバ210内のガスを排気してもよい。このように、エキシマレーザ装置1000における部分ガス交換を行ってもよい。
図2は、エキシマレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。
ステップS101において、ガス制御部310は、部分ガス交換の準備をしてもよい。部分ガス交換の準備において、ガス供給装置320に含まれるバルブF2−V1及びバルブB−V1並びに排気装置330に含まれるバルブEx−Vの全てを閉じてもよい。部分ガス交換の準備において、排気装置330に含まれる排気ポンプ332を動作させてもよい。
ステップS102において、ガス制御部310は、レーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、レーザ発振の所定のショット数、所定の時間間隔などに基づいて、部分ガス交換を開始するための信号をガス制御部310へ送信してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号を受信した場合には、ガス制御部310は、ステップS103へ進んでもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号を受信していない場合には、ガス制御部310は、ステップS102を繰り返してもよい。
ステップS103において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの初期の圧力(部分ガス交換前のチャンバ210内のガスの圧力)P10を受信してもよい。
ステップS104において、ガス制御部310は、チャンバ210へバッファガスを供給した後におけるチャンバ210内のガスの圧力の目標値P1bを計算してもよい。
ステップS105において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が目標値P1bに近づくように、バルブB−V1を制御してもよい。このように、チャンバ210へバッファガスが供給されてもよい。
ステップS106において、ガス制御部310は、チャンバ210へフッ素含有ガスを供給することによるチャンバ210内の圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。ガス制御部310は、チャンバ210内のガスにおけるフッ素ガスの濃度が所定の濃度CF2になるように、圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。たとえば、フッ素含有ガスがフッ素ガスの場合には、圧力上昇の目標値ΔP1F2は、ΔP1b=P1b−P10及びΔP1F2=CF2×ΔP1b/(1−CF2)の式に従って、計算されてもよい。フッ素含有ガスが混合ガスの場合には、さらにフッ素の混合比を考慮して計算されてもよい。
ステップS107において、ガス制御部310は、チャンバ210へフッ素含有ガスを供給した後におけるチャンバ210内のガスの圧力の目標値P1F2を計算してもよい。圧力の目標値P1F2は、P1F2=P1b+ΔP1F2の式に従って、計算されてもよい。
ステップS108において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が目標値P1F2に近づくように、バルブF2−V1を制御してもよい。このように、チャンバ210へフッ素含有ガスが供給されてもよい。
ステップS109において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が初期の圧力P10に近づくように、バルブEx−Vを制御してもよい。このように、チャンバ210におけるガスの一部が外部へ排気されてもよい。
ステップS110において、ガス制御部310は、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1などに基づいて、部分ガス交換を中止するための信号をガス制御部310へ送信してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信した場合には、ガス制御部310は、部分ガス交換の動作を終了してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信していない場合には、ガス制御部310は、ステップS102に戻ってもよい。
一回の部分ガス交換によって交換されるガスの量Qは、Vがチャンバ210の容積であると共にPが1気圧(1013hPa)である場合において、Q=(ΔP1b+ΔP1F2)×V/Pの式に従って、計算されてもよい。
このように、レーザ発振の所定のショット数又は所定の時間間隔でチャンバ210における所定の量Qのガスを交換することによって、チャンバ210内のガス中に生成し得る不純物の濃度の増加を抑制し得る。
チャンバ210内のガスにおける不純物の濃度の増加を抑制するために、不純物の少ない新しいガスをチャンバ210に供給すると共に新しいガスの量と同一の量だけチャンバ210内のガスを排気する場合には、ガスの消費量が増加し得る。
3.本開示の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
3.1 本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
図3は、本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。図3に示すレーザ装置は、図1に例示するレーザ装置と同様の構成を含んでもよい。図1に例示するレーザ装置の構成要素と同一の図3に例示するレーザ装置の構成要素には同一の参照符号を付与すると共にその構成要素についての記述を省略することにする。
本開示の第一の実施形態に係るエキシマレーザ装置1000は、さらに、ガス精製システム400を含んでもよい。
ガス精製システム400は、ガス精製装置410及びガス精製制御部420を含んでもよい。ガス精製制御部420は、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310から信号を受信すると共にガス制御部310へ信号を送信するように構成されてもよい。ガス精製制御部420は、ガス精製装置410を制御するように構成されてもよい。
ガス精製装置410は、精製カラム411、フィルタ412、循環ポンプ413、マスフローコントローラ(MFC)414、バルブC−V1、バルブC−V2、及びバルブC−V3を含んでもよい。ガス精製装置410は、バルブC−V1、精製カラム411、フィルタ412、循環ポンプ413、マスフローコントローラ414、及びバルブC−V3を接続する循環ガス配管を含んでもよい。ガス精製装置410は、バルブC−V1及び精製カラム411の間の配管と、循環ポンプ413及びマスフローコントローラ414の間の配管と、を接続するバイパス配管を含んでもよい。バイパス配管には、バルブC−V2が設けられていてもよい。
循環ガス配管の一方の端は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210及びガス制御システム300に含まれる排気装置330に接続する配管に接続されてもよい。循環ガス配管の他方の端は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210及びガス制御システム300に含まれるガス供給装置320に接続する配管に接続されてもよい。
精製カラム411、循環ポンプ413、マスフローコントローラ414、バルブC−V1、バルブC−V2、及びバルブC−V3は、ガス精製制御部420からの信号を受信するように構成されてもよい。精製カラム411、循環ポンプ413、マスフローコントローラ414、バルブC−V1、バルブC−V2、及びバルブC−V3は、ガス精製制御部420によって制御されるように構成されてもよい。
精製カラム411は、不図示の第一の処理塔及び不図示の第二の処理塔を含んでもよい。第一の処理塔は、フッ素ガス及びフッ素の化合物である不純物を処理する処理剤で充填されてもよい。フッ素ガス及びフッ素の化合物である不純物を処理する処理剤は、ゼオライト及び酸化カルシウムの少なくとも一つを含む処理剤であってもよい。第二の処理塔は、第一の処理塔に充填された処理剤によるフッ素ガス及びフッ素の化合物である不純物の処理によって生成される水分及び酸素の少なくとも一つを処理する処理剤で充填されてもよい。水分及び酸素の少なくとも一つを処理する処理剤は、ニッケル(Ni)系触媒、銅(Cu)系触媒、及びそれらの複合物の少なくとも一つを含む処理剤であってもよい。精製カラム411は、第一の処理塔及び第二の処理塔を常温より高い温度で動作させるための不図示の加熱装置(及び温度調節装置)を含んでもよい。
フィルタ412は、チャンバ210において一対の放電電極211a,211bの間に供給されたガスの放電によって生成された粒子を捕捉するためのフィルタであってもよい。フィルタ412は、フッ素と反応しにくい材料で作られたフィルタであってもよい。フッ素と反応しにくい材料は、金属又はセラミックの材料であってもよい。
循環ポンプ413は、循環ガス配管を通じてガスを流動させるように構成されたポンプであってもよい。
マスフローコントローラ414は、循環ガス配管を流動するガスの質量流量を制御するように構成されたバルブであってもよい。
次に、本開示の第一の実施形態に係るエキシマレーザ装置1000における全ガス交換の動作を説明する。
まず、レーザ制御部100は、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310へ全ガス交換を開始するための信号を送信してもよい。
次に、ガス制御部310は、排気装置330に含まれる排気ポンプ332を動作させてもよい。
次に、ガス制御部310及びガス精製制御部420は、バルブEx−V、バルブCV−1、バルブC−V2、及びバルブC−V3を開けてチャンバ210内のガス及びガス精製装置410に含まれる配管内のガスを排気してもよい。ガス制御部310及びガス精製制御部420は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1が真空に近い圧力になるまで、チャンバ210内のガス及びガス精製装置410に含まれる配管内のガスを排気してもよい。
次に、ガス制御部310は、バルブEx−Vを閉じると共に排気ポンプ332を停止させてもよい。
次に、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1が所定の圧力になり、かつ、チャンバ210に供給されるガスの組成が所定の組成になるように、バルブF2−V1及びB−V1の開閉を制御してもよい。
次に、ガス精製制御部420は、バルブC−V1、バルブC−V2、及びバルブC−V3を閉じてもよい。
このように、チャンバ210及びガス精製装置420は、ガスで充填されてもよい。このように、エキシマレーザ装置1000における全ガス交換を達成してもよい。
さらに、ガス精製制御部420は、精製カラム411を加熱(及び精製カラム411の温度を制御)してもよい。
図4は、本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。
ステップS201において、ガス精製制御部420は、ガスの精製の準備をしてもよい。ガスの精製の準備において、ガス精製装置410に含まれる循環ガス配管及びバイパス配管がガスで充填されてもよい。ガスの精製の準備において、精製カラム411が加熱されてもよい。ガスの精製の準備において、バルブC−V1、バルブC−V2、及びバルブC−V3が閉じられてもよい。
ステップS202において、ガス精製制御部420は、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、レーザ発振の所定のショット数、所定の時間間隔などに基づいて、ガス制御部310を通じてガス精製制御部420へガスの精製を開始するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部420が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部420は、ステップS203へ進んでもよい。ガス精製制御部420が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部420は、ステップS202を繰り返してもよい。
ステップS203において、ガス精製制御部420は、ガス精製装置410に含まれる循環ポンプ413を動作させてもよい。
ステップS204において、ガス精製制御部420は、ガス精製装置410に含まれるマスフローコントローラ414によって制御されるガスの流量Lを設定してもよい。マスフローコントローラ414によって制御されるガスの流量Lの設定は、ガス精製制御部420からマスフローコントローラ414への流量Lを送信することによって行われてもよい。
ステップS205において、ガス精製制御部420は、ガス精製装置410に含まれるバルブC−V1を開けてもよい。
ステップS206において、ガス精製制御部420は、所定の時間T1の間待機してもよい。ガス精製制御部420が所定の時間T1の間待機することで、ガス精製装置410に含まれる循環ガス配管内のガスの圧力が、チャンバ210内のガスの圧力と略同一になってもよい。
ステップS207において、ガス精製制御部420は、ガス精製装置410に含まれるバルブC−V2を開けると共にバルブC−V1を閉じてもよい。
ステップS208において、ガス精製制御部420は、所定の時間T2の間待機してもよい。ガス精製制御部420が所定の時間T2の間待機することで、ガス精製装置410に含まれるガスは、循環ガス配管及びバイパス配管を循環すると共に精製カラム411及びフィルタ412によってより有効に精製されてもよい。
ステップS209において、ガス精製制御部420は、ガス精製装置410に含まれるバルブC−V2を閉じると共に、ガス精製装置410に含まれるバルブC−V1及びバルブC−V3を開けてもよい。
ステップS210において、ガス精製制御部420は、所定の時間T3の間待機してもよい。ガス精製制御部420が所定の時間T3の間待機する間に、循環ポンプ413及びマスフローコントローラ414は、精製カラム411及びフィルタ412によって精製されたガスを、循環ガス配管を通じて流量Lでチャンバ210へ供給してもよい。
ステップS211において、ガス精製制御部420は、ガス精製装置410に含まれるバルブC−V1及びバルブC−V3を閉じてもよい。
ステップS212において、ガス精製制御部420は、チャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbを計算してもよい。チャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbは、Qb=L×T3の式に従って、計算されてもよい。ガス精製制御部420は、ガス制御部310を通じてレーザ制御部100へ、チャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbを送信してもよい。
ステップS213において、ガス精製制御部420は、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1などに基づいて、ガス制御部310を通じてガス精製制御部420へガスの精製を中止するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部420が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部420は、ガス精製装置410に含まれるステップS214において循環ポンプ413を停止させてもよい。そして、ガスの精製の動作を終了してもよい。ガス精製制御部420が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部420は、ステップS205に戻ってもよい。
図5は、本開示の第一の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。
ステップS301において、ガス制御部310は、部分ガス交換の準備をしてもよい。部分ガス交換の準備において、ガス供給装置320に含まれるバルブF2−V1及びバルブB−V1並びに排気装置330に含まれるバルブEx−Vの全てを閉じてもよい。部分ガス交換の準備において、排気装置330に含まれる排気ポンプ332を動作させてもよい。
ステップS302において、ガス制御部310は、チャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbのデータをレーザ制御部100から受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、ガス精製制御部420から受信したチャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbをガス制御部310へ送信してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100からチャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbのデータを受信した場合には、ガス制御部310は、ステップS303へ進んでもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100からチャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbのデータを受信していない場合には、ガス制御部310は、ステップS302を繰り返してもよい。
ステップS303において、ガス制御部310は、レーザ制御部100から受信したチャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbを読み出してもよい。完全に又は実質的にフッ素ガスを含まない精製されたガスがチャンバ210へ供給された場合には、チャンバ210内のガスにおけるフッ素の濃度は、低減され得る。チャンバ210内のガスにおけるフッ素の濃度の低減を抑制するために、チャンバ210へ供給された精製されたガスの量Qbに依存して、フッ素含有ガス供給源3100からチャンバ210内にフッ素含有ガスを供給(補充)してもよい。
ステップS304において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの初期の圧力(部分ガス交換前のチャンバ210内のガスの圧力)P10を受信してもよい。
ステップS305において、ガス制御部310は、チャンバ210へフッ素含有ガスを供給することによるチャンバ210内の圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。ガス制御部310は、チャンバ210内のガスにおけるフッ素ガスの濃度が所定の濃度CF2になるように、圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。たとえば、フッ素含有ガスがフッ素ガスの場合には、圧力上昇の目標値ΔP1F2は、Vがチャンバ210の容積として、ΔP1F2=CF2×(Qb/V)/(1−CF2)の式に従って、計算されてもよい。フッ素含有ガスが混合ガスの場合には、さらにフッ素の混合比を考慮して計算されてもよい。
ステップS306において、ガス制御部310は、チャンバ210へフッ素含有ガスを供給した後におけるチャンバ210内のガスの圧力の目標値P1F2を計算してもよい。圧力の目標値P1F2は、P1F2=P10+Qb/V+ΔP1F2の式に従って、計算されてもよい。
ステップS307において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が目標値P1F2に近づくように、バルブF2−V1を制御してもよい。このように、チャンバ210へフッ素含有ガスが供給されてもよい。
ステップS308において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が初期の圧力P10に近づくように、バルブEx−Vを制御してもよい。このように、チャンバ210におけるガスの一部が外部へ排気されてもよい。
ステップS309において、ガス制御部310は、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1などに基づいて、部分ガス交換を中止するための信号をガス制御部310へ送信してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信した場合には、ガス制御部310は、部分ガス交換の動作を終了してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信していない場合には、ガス制御部310は、ステップS302に戻ってもよい。
本開示の第一の実施形態に係るエキシマレーザ装置1000においては、チャンバ210へ供給される精製されたガスの量を得るために、マスフローコントローラ414を用いたが、マスフローコントローラ414の代わりに、流量計を設けてもよい。
このように、本開示の第一の実施形態に係るレーザ装置1000によれば、チャンバ210内のガスの一部を精製すると共にチャンバ210へ精製されたガスを供給し得る。このように、本開示の第一の実施形態に係るレーザ装置1000によれば、バッファガス供給源3200からチャンバ210へ送られるガスの量を低減し得る。
3.2 本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
図6は、本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。図6に示すレーザ装置は、図1に例示するレーザ装置と同様の構成を含んでもよい。図1に例示するレーザ装置の構成要素と同一の図6に例示するレーザ装置の構成要素には同一の参照符号を付与すると共にその構成要素についての記述を省略することにする。 本開示の第二の実施形態に係るエキシマレーザ装置1000は、さらに、ガス精製システム500を含んでもよい。
ガス精製システム500は、ガス精製装置510及びガス精製制御部520を含んでもよい。ガス精製制御部520は、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310から信号を受信すると共にガス制御部310へ信号を送信するように構成されてもよい。ガス精製制御部520は、ガス精製装置510から信号を受信すると共にガス精製装置510へ信号を送信するように構成されてもよい。
ガス精製装置510は、精製カラム511、第一のフィルタ512、第一のタンク513、第一の圧力センサ514、昇圧ポンプ515、第二のフィルタ516、第二のタンク517、第二の圧力センサ518、及びピュリファイヤ519、バルブC−V1、及びバルブC−V3を含んでもよい。ガス精製装置510は、バルブC−V1、精製カラム511、第一のフィルタ512、第一のタンク513、昇圧ポンプ515、第二のフィルタ516、第二のタンク517、ピュリファイヤ519、及びバルブC−V3を接続する循環ガス配管を含んでもよい。
循環ガス配管の一方の端は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210及びガス制御システム300に含まれる排気装置330に接続する配管に接続されてもよい。循環ガス配管の他方の端は、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210及びガス制御システム300に含まれるガス供給装置320に接続する配管に接続されてもよい。
精製カラム511及び昇圧ポンプ515は、ガス精製制御部520からの信号を受信するように構成されてもよい。精製カラム511及び昇圧ポンプ515は、ガス精製制御部520によって制御されるように構成されてもよい。
第一の圧力センサ514及び第二の圧力センサ518は、ガス精製制御部520へ測定された圧力の信号を送信するように構成されてもよい。
バルブC−V1及びバルブC−V3は、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310からの信号を受信するように構成されてもよい。バルブC−V1及びバルブC−V3は、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310によって制御されるように構成されてもよい。
精製カラム511は、不図示の第一の処理塔及び不図示の第二の処理塔を含んでもよい。第一の処理塔は、フッ素ガス及びフッ素の化合物である不純物を処理する処理剤で充填されてもよい。フッ素ガス及びフッ素の化合物である不純物を処理する処理剤は、ゼオライト及び酸化カルシウムの少なくとも一つを含む処理剤であってもよい。第二の処理塔は、第一の処理塔に充填された処理剤によるフッ素ガス及びフッ素の化合物である不純物の処理によって生成される水分及び酸素の少なくとも一つを処理する処理剤で充填されてもよい。水分及び酸素の少なくとも一つを処理する処理剤は、ニッケル(Ni)系触媒、銅(Cu)系触媒、及びそれらの複合物の少なくとも一つを含む処理剤であってもよい。精製カラム511は、第一の処理塔及び第二の処理塔を常温より高い温度で動作させるための不図示の加熱装置(及び温度調節装置)を含んでもよい。
第一のフィルタ512及び第二のフィルタ516の各々は、チャンバ210において一対の放電電極211a,211bの間に供給されたガスの放電によって生成された粒子を捕捉するためのフィルタであってもよい。第一のフィルタ512及び第二のフィルタ516の各々は、フッ素と反応しにくい材料で作られたフィルタであってもよい。フッ素と反応しにくい材料は、金属又はセラミックの材料であってもよい。
第一のタンク513は、精製カラム511及び第一のフィルタによって精製されたガスを収容するように構成された容器であってもよい。第一のタンク513の容積は、5リットル以上15リットル以下であってもよい。
第一の圧力センサ514は、第一のタンク513に収容された精製されたガスの圧力を測定するように構成されてもよい。第一の圧力センサ514は、第一のタンク513に設けられてもよい。第一の圧力センサ514は、測定されたガスの圧力の信号をガス精製制御部520へ送信するように構成されてもよい。
第二のタンク517は、第一のタンク513から昇圧ポンプ515によって送られる精製されたガスを収容するように構成された容器であってもよい。第二のタンク517の容積は、5リットル以上15リットル以下であってもよい。
第二の圧力センサ518は、第二のタンク517に収容された精製されたガスの圧力を測定するように構成されてもよい。第二の圧力センサ518は、第二のタンク517に設けられてもよい。第二の圧力センサ518は、測定されたガスの圧力の信号をガス精製制御部520へ送信するように構成されてもよい。
昇圧ポンプ515は、循環ガス配管を通じてガスを流動させるように構成されたポンプであってもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513及び第二のタンク517の間に設けられてもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513から第二のタンク517までガスを送るように構成されてもよい。昇圧ポンプ515は、ガス精製制御部520からの信号を受信すると共にガス精製制御部520によって制御されてもよい。
ピュリファイヤ519は、循環ガス配管に含まれたガスの精製剤としてのメタルゲッターを含むメタルフィルタであってもよい。
次に、本開示の第二の実施形態に係るエキシマレーザ装置1000における全ガス交換の動作を説明する。
まず、レーザ制御部100は、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310へ全ガス交換を開始するための信号を送信してもよい。
次に、ガス制御部310は、排気装置330に含まれる排気ポンプ332を動作させてもよい。
次に、ガス制御部310は、バルブEx−V、バルブC−V1、及びバルブC−V3を開けてチャンバ210内のガス及びガス精製装置510に含まれる配管内のガスを排気してもよい。ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1が真空に近い圧力になるまで、チャンバ210内のガス及びガス精製装置510に含まれる配管内のガスを排気してもよい。
次に、ガス制御部310は、バルブEx−Vを閉じると共に排気ポンプ332を停止させてもよい。ガス制御部310は、バルブC−V1及びバルブC−V3を閉じてもよい。
次に、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1が所定の圧力になり、かつ、チャンバ210に供給されるガスの組成が所定の組成になるように、バルブF2−V1及びB−V1の開閉を制御してもよい。
このように、チャンバ210は、ガスで充填されてもよい。ガス精製装置520は、完全に又は実質的に真空の状態にあってもよい。このように、本開示の第二の実施形態に係るエキシマレーザ装置1000における全ガス交換を達成してもよい。
さらに、ガス精製制御部520は、精製カラム511を加熱(及び精製カラム511の温度を制御)してもよい。
図7は、本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。
ステップS401において、ガス精製制御部520は、ガスの精製の準備をしてもよい。ガスの精製の準備において、ガス精製装置510に含まれる循環ガス配管がガスで充填されてもよい。ガスの精製の準備において、精製カラム511が加熱されてもよい。ガスの精製の準備において、バルブC−V1及びバルブC−V3が閉じられてもよい。
ステップS402において、ガス精製制御部520は、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、レーザ発振の所定のショット数、所定の時間間隔などに基づいて、ガス制御部310を通じてガス精製制御部520へガスの精製を開始するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部520が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部520は、ステップS403へ進んでもよい。ガス精製制御部520が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS402を繰り返してもよい。
ステップS403において、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310は、必要に応じて、バルブC−V1の開閉を制御することで、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210内のガスをガス精製装置510に導入してもよい。ガス精製装置510に導入されるチャンバ210内のガスは、ガス精製装置510に含まれる精製カラム511及び第一のフィルタ512によって精製されてもよい。精製されたガスは、ガス精製装置510に含まれる第一のタンク513へ供給されてもよい。
ステップS404において、ガス精製制御部520は、ガス精製装置510に含まれる昇圧ポンプ515を制御してもよい。ガス精製制御部520は、ガス精製装置510に含まれる第一の圧力センサ514によって測定された、ガス精製装置510に含まれる第一のタンク513内のガスの圧力P2を受信してもよい。昇圧ポンプ515は、ガス精製装置510に含まれる第一のタンク513内のガスの圧力P2が所定の圧力の範囲内にあるように、制御されてもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2min≦P2≦P2maxを満たすように、制御されてもよい。P2minは、大気圧(1013hPa)であってもよい。P2maxは、大気圧よりも高い圧力(例えば、1300hPa)であってもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513に収容されたガスを第二のタンク517へ送るように構成されてもよい。第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2min≦P2を満たすことで、昇圧ポンプ515は、第一のタンク513に収容されたガスを第二のタンク517へより効率的に送り得る。第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2≦P2maxを満たすことで、チャンバ210内のガスの一部をガス精製装置510に含まれる第一のタンク513へより効率的に送り得る。
ステップS405において、ガス精製制御部520は、ガス精製装置510に含まれる第二の圧力センサ518によって測定された、ガス精製装置510に含まれる第二のタンク517内のガスの圧力P3を受信してもよい。
ステップS406において、ガス精製制御部520は、第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上であるか否かについて判断してもよい。所定の圧力P3regは、バッファガスを供給する配管に設けられたレギュレータによって示される圧力(例えば、5000hPa以上5700hPa以下)であってもよい。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上である場合には、ガス精製制御部520は、ステップS407に進んでもよい。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上である場合には、第二のタンク517内のガスをチャンバ210へより効率的に送り得る。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上ではない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS403に戻ってもよい。
ステップS407において、ガス精製制御部520は、チャンバ210への精製されたガスの供給を許可する信号をガス制御部310へ送信してもよい。
ステップS408において、ガス制御システム300に含まれるガス制御部310は、必要に応じて、バルブC−V3の開閉を制御することで、レーザ発振システム200に含まれるチャンバ210内にガス精製装置510内の精製されたガスを導入してもよい。
ステップS409において、ガス精製制御部520は、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1などに基づいて、ガス制御部310を通じてガス精製制御部520へガスの精製を中止するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部520が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部520は、ガスの精製の動作を終了してもよい。ガス精製制御部520が、レーザ制御部100からガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS403に戻ってもよい。
図8は、本開示の第二の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。
ステップS501において、ガス制御部310は、部分ガス交換の準備をしてもよい。部分ガス交換の準備において、ガス供給装置320に含まれるバルブF2−V1及びバルブB−V1並びに排気装置330に含まれるバルブEx−Vの全てを閉じてもよい。部分ガス交換の準備において、必要に応じてバルブC−V1を開けることで第二のタンク513内のガスの圧力P3を増加させてもよい。
ステップS502において、ガス制御部310は、レーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号を受信したか否か、及び、ガス精製制御部520からチャンバ210への精製されたガスの供給を許可する信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、レーザ発振の所定のショット数、所定の時間間隔などに基づいて、部分ガス交換を開始するための信号をガス制御部310へ送信してもよい。ガス精製制御部520は、第二の圧力センサ518によって測定された圧力P3の値に基づいて、チャンバ210への精製されたガスの供給を許可する信号をガス制御部310へ送信してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号及びガス精製制御部520からチャンバ210への精製されたガスの供給を許可する信号の両方を受信した場合には、ガス制御部310は、ステップS503へ進んでもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号及びガス精製制御部520からチャンバ210への精製されたガスの供給を許可する信号の少なくとも一方を受信していない場合には、ガス制御部310は、ステップS502を繰り返してもよい。
ステップS503において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの初期の圧力(部分ガス交換前のチャンバ210内のガスの圧力)P10を受信してもよい。
ステップS504において、ガス制御部310は、チャンバ210へ精製されたガスを供給した後におけるチャンバ210内のガスの圧力の目標値P1bを計算してもよい。
ステップS505において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が目標値P1bに近づくように、バルブC−V3を制御してもよい。このように、ガス精製装置510からチャンバ210へ精製されたガスが供給されてもよい。
ステップS506において、ガス制御部310は、チャンバ210へフッ素含有ガスを供給することによるチャンバ210内の圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。ガス制御部310は、チャンバ210内のガスにおけるフッ素ガスの濃度が所定の濃度CF2になるように、圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。たとえば、フッ素含有ガスがフッ素ガスの場合には、圧力上昇の目標値ΔP1F2は、ΔP1b=P1b−P10及びΔP1F2=CF2×ΔP1b/(1−CF2)の式に従って、計算されてもよい。フッ素含有ガスが混合ガスの場合には、さらにフッ素の混合比を考慮して計算されてもよい。
ステップS507において、ガス制御部310は、チャンバ210へフッ素含有ガスを供給した後におけるチャンバ210内のガスの圧力の目標値P1F2を計算してもよい。圧力の目標値P1F2は、P1F2=P1b+ΔP1F2の式に従って、計算されてもよい。
ステップS508において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が目標値P1F2に近づくように、バルブF2−V1を制御してもよい。このように、チャンバ210へフッ素含有ガスが供給されてもよい。
ステップS509において、ガス制御部310は、チャンバ圧力センサ215からチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が初期の圧力P10に近づくように、バルブC−V1を制御してもよい。このように、チャンバ210におけるガスの一部がガス精製装置510へ導入されてもよい。
ステップS510において、ガス制御部310は、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。レーザ制御部100は、チャンバ圧力センサ215によって測定された圧力P1などに基づいて、部分ガス交換を中止するための信号をガス制御部310へ送信してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信した場合には、ガス制御部310は、部分ガス交換の動作を終了してもよい。ガス制御部310が、レーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信していない場合には、ガス制御部310は、ステップS502に戻ってもよい。
このように、本開示の第二の実施形態に係るレーザ装置1000によれば、チャンバ210内のガスの一部を精製すると共にチャンバ210へ精製されたガスを供給し得る。このように、本開示の第二の実施形態に係るレーザ装置1000によれば、バッファガス供給源3200からチャンバ210へ送られるガスの量を低減し得る。
3.3 本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
図9は、本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。図9に示すレーザ装置は、図6に例示するレーザ装置と同様の構成を含んでもよい。図6に例示するレーザ装置の構成要素と同一の図9に例示するレーザ装置の構成要素には同一の参照符号を付与すると共にその構成要素についての記述を省略することにする。
本開示の第三の実施形態に係るレーザ装置は、第一のエキシマレーザ装置1001及び第二のエキシマレーザ装置1002のような複数のエキシマレーザ装置を含んでもよい。
ガス精製システム500の循環ガス配管の一方の端は、複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のバルブC−V1を通じて、複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のチャンバ210及び複数の排気装置330を接続する複数の配管に接続されてもよい。
ガス精製システム500の循環ガス配管の他方の端は、バッファガス供給源3200と複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のガス供給装置320とを接続する配管に接続されてもよい。バッファガス供給源3200と複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のガス供給装置320とを接続する配管は、本開示における共通配管に相当し得る。ガス精製装置510によって精製されたガスは、バッファガス供給源3200についてのレギュレータの圧力と完全に又は実質的に同一の圧力でガス精製装置510から供給されてもよい。それによって、一つのガス精製装置510によって複数のエキシマレーザ装置に精製されたガスを供給し得る。
フッ素含有ガス供給源3100及びバッファガス供給源3200は、複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のガス供給装置320に接続されてもよい。
本開示の第三の実施形態に係るレーザ装置においては、ガス精製システム500は、さらに酸素濃度計600を含んでもよい。酸素濃度計600は、ガス精製システム500の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素の濃度を測定するように構成されたものであってもよい。酸素濃度計600は、ガス精製システム500の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素の濃度のデータをガス精製制御部520へ送信するように構成されてもよい。
本開示の第三の実施形態に係るレーザ装置においては、複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のガス供給装置320に接続されたガス精製システム500の循環ガス配管とバッファガス供給源3200に設けられたレギュレータとの間における配管にバルブB−V2を設けてもよい。
複数のエキシマレーザ装置における複数のバルブC−V1は、複数のエキシマレーザ装置における複数のガス制御部310によって制御されてもよい。
ガス精製制御部520は、複数のエキシマレーザ装置に含まれるレーザ制御部100を通じて、複数のガス制御部310と信号の送信及び受信の少なくとも一方を行ってもよい。
次に、本開示の第三の実施形態に係るエキシマレーザ装置1000におけるガス精製装置510の循環ガス配管についての排気の動作を説明する。
まず、ガス精製制御部520は、バルブC−V3を閉めると共に複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のレーザ制御部100及び複数のガス制御部310を通じて、複数のエキシマレーザ装置に含まれる複数のバルブC−V1を閉めてもよい。
次に、ガス精製装置510の循環ガス配管に接続された不図示の排気ポンプを動作させることで、第一の圧力センサ514及び第二の圧力センサ518によって測定された圧力が真空に近い圧力になるまで、ガス精製装置510の循環ガス配管を排気してもよい。このように、ガス精製装置の循環ガス配管は、真空に近い状態になり得る。
図10は、本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。
ステップS601において、ガス精製制御部520は、ガスの精製の準備をしてもよい。ガスの精製の準備において、ガス精製装置510に含まれる循環ガス配管がガスで充填されてもよい。ガスの精製の準備において、精製カラム511が加熱されてもよい。ガスの精製の準備において、バルブC−V1及びバルブC−V3が閉じられてもよい。
ステップS602において、ガス精製制御部520は、各々のエキシマレーザ装置に含まれるレーザ制御部100から各々のエキシマレーザ装置に含まれるガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。各々のレーザ制御部100は、レーザ発振の所定のショット数、所定の時間間隔などに基づいて、各々のガス制御部310を通じてガス精製制御部520へガスの精製を開始するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部520は、ステップS603へ進んでもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS602を繰り返してもよい。
ステップS603において、ガス精製制御部520は、バルブB−V2を開くと共にバルブC−V3を閉じてもよい。すなわち、複数のガス制御部310のいずれかが部分ガス交換を行う場合に、バッファガス供給源3200から各々のチャンバ210へバッファガスが供給されるように準備をしてもよい。
ステップS604において、各々のガス制御部310は、必要に応じて、各々のバルブC−V1の開閉を制御することで、各々のチャンバ210内のガスをガス精製装置510に導入してもよい。ガス精製装置510に導入される各々のチャンバ210内のガスは、ガス精製装置510に含まれる精製カラム511及び第一のフィルタ512によって精製されてもよい。精製されたガスは、ガス精製装置510に含まれる第一のタンク513へ供給されてもよい。
ステップS605において、ガス精製制御部520は、昇圧ポンプ515を制御してもよい。ガス精製制御部520は、第一の圧力センサ514によって測定された、第一のタンク513内のガスの圧力P2を受信してもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513内のガスの圧力P2が所定の圧力の範囲内にあるように、制御されてもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2min≦P2≦P2maxを満たすように、制御されてもよい。P2minは、大気圧(1013hPa)であってもよい。P2maxは、大気圧よりも高い圧力(例えば、1300hPa)であってもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513に収容されたガスを第二のタンク517へ送るように構成されてもよい。第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2min≦P2を満たすことで、昇圧ポンプ515は、第一のタンク513に収容されたガスを第二のタンク517へより効率的に送り得る。第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2≦P2maxを満たすことで、各々のチャンバ210内のガスの一部をガス精製装置510に含まれる第一のタンク513へより効率的に送り得る。
ステップS606において、ガス精製制御部520は、第二の圧力センサ518によって測定された、第二のタンク517内のガスの圧力P3を受信してもよい。
ステップS607において、ガス精製制御部520は、第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上であるか否かについて判断してもよい。所定の圧力P3regは、バッファガスを供給する配管に設けられたレギュレータによって示される圧力(例えば、5000hPa以上5700hPa以下)であってもよい。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上である場合には、ガス精製制御部520は、ステップS608に進んでもよい。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上である場合には、第二のタンク517内のガスを各々のチャンバ210へより効率的に送り得る。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上ではない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS603に戻ってもよい。
ステップS608において、ガス精製制御部520は、ガス精製制御部520に含まれる酸素濃度計600によって測定された、ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cを酸素濃度計600から受信してもよい。
ステップS609において、ガス精製制御部520は、ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下であるか否かについて判断してもよい。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下である場合には、ガス精製制御部520は、ステップS610に進んでもよい。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下である場合には、精製カラム511が正常に機能し得る。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下ではない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS611に進んでもよい。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下ではない場合には、精製カラム511が必ずしも正常に機能し得ない。
ステップS610において、ガス精製制御部520は、バルブB−V2を閉じると共にバルブC−V3を開けてもよい。すなわち、複数のガス制御部310のいずれかが部分ガス交換を行う場合に、ガス精製装置510から各々のチャンバ210へ、ガス精製装置510によって精製されたガスが供給されるように準備をしてもよい。ステップS610の後、ガス精製制御部520は、ステップS612に進んでもよい。
ステップS611において、ガス精製制御部520は、各々のレーザ制御部100へ、精製カラム511の再生又は交換のための信号又は精製カラム511によるガスの精製が困難又は不可能であることを示すための信号を出力してもよい。ステップS611において、精製カラム511の再生又は交換を行ってもよい。
ステップS612において、各々のガス制御部310は、必要に応じて、各々のバルブB−V1の開閉を制御することで、ガス精製装置510によって精製されたガスを各々のチャンバ210に導入してもよい。
ステップS613において、ガス精製制御部520は、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。各々のレーザ制御部100は、不図示のチャンバ圧力センサによって測定された圧力P1などに基づいて、各々のガス制御部310を通じてガス精製制御部520へガスの精製を中止するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部520は、ガスの精製の動作を終了してもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS604に戻ってもよい。
図11は、本開示の第三の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。
ステップS701において、各々のガス制御部310は、部分ガス交換の準備をしてもよい。部分ガス交換の準備において、各々のガス供給装置320に含まれるバルブF2−V1及びバルブB−V1、各々の排気装置330に含まれるバルブEx−V、並びに、各々のバルブC−V1の全てを閉じてもよい。部分ガス交換の準備において、各々の排気装置330に含まれる各々の排気ポンプ332を動作させてもよい。
ステップS702において、各々のガス制御部310は、各々のレーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。各々のレーザ制御部100は、レーザ発振の所定のショット数、所定の時間間隔などに基づいて、部分ガス交換を開始するための信号を各々のガス制御部310へ送信してもよい。各々のガス制御部310が、各々のレーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号を受信した場合には、各々のガス制御部310は、ステップS703へ進んでもよい。各々のガス制御部310が、各々のレーザ制御部100から部分ガス交換を開始するための信号を受信していない場合には、各々のガス制御部310は、ステップS702を繰り返してもよい。
ステップS703において、各々のガス制御部310は、各々の圧力センサから各々のチャンバ210内のガスの初期の圧力(部分ガス交換前の各々のチャンバ210内のガスの圧力)P10を受信してもよい。
ステップS704において、各々のガス制御部310は、各々のチャンバ210へバッファガス又は精製されたガスを供給した後における各々のチャンバ210内のガスの圧力の目標値P1bを計算してもよい。
ステップS705において、各々のガス制御部310は、各々の圧力センサから各々のチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が目標値P1bに近づくように、各々のバルブB−V1を制御してもよい。このとき、上述のステップS603において説明されたようにバルブB−V2が開かれバルブC−V3が閉じられている場合は、バッファガス供給源3200から各々のチャンバ210へバッファガスが供給されてもよい。あるいは、上述のステップS610において説明されたようにバルブB−V2が閉じられバルブC−V3が開かれている場合は、ガス精製装置510から各々のチャンバ210へ精製されたガスが供給されてもよい。このように、各々のガス制御部310は、各々のチャンバ210へバッファガス又は精製されたガスが供給されるようにしてもよい。
ステップS706において、各々のガス制御部310は、各々のチャンバ210へフッ素含有ガスを供給することによる各々のチャンバ210内の圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。各々のガス制御部310は、各々のチャンバ210内のガスにおけるフッ素ガスの濃度が所定の濃度CF2になるように、圧力上昇の目標値ΔP1F2を計算してもよい。たとえば、フッ素含有ガスがフッ素ガスの場合には、圧力上昇の目標値ΔP1F2は、ΔP1b=P1b−P10及びΔP1F2=CF2×ΔP1b/(1−CF2)の式に従って、計算されてもよい。フッ素含有ガスが混合ガスの場合には、さらにフッ素の混合比を考慮して計算されてもよい。
ステップS707において、各々のガス制御部310は、各々のチャンバ210へフッ素含有ガスを供給した後における各々のチャンバ210内のガスの圧力の目標値P1F2を計算してもよい。圧力の目標値P1F2は、P1F2=P1b+ΔP1F2の式に従って、計算されてもよい。
ステップS708において、各々のガス制御部310は、各々の圧力センサから各々のチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が目標値P1F2に近づくように、各々のバルブF2−V1を制御してもよい。このように、各々のガス制御部310は、各々のチャンバ210へフッ素含有ガスが供給されるようにしてもよい。
ステップS709において、各々のガス制御部310は、各々のチャンバ圧力センサ215から各々のチャンバ210内のガスの圧力P1を受信すると共に、圧力P1が初期の圧力P10に近づくように、各々のバルブC−V1を制御してもよい。このように、各々のガス制御部310は、各々のチャンバ210におけるガスの一部をガス精製装置510へ導入してもよい。
ステップS710において、各々のガス制御部310は、各々のレーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。各々のレーザ制御部100は、各々の圧力センサによって測定された圧力P1などに基づいて、部分ガス交換を中止するための信号を各々のガス制御部310へ送信してもよい。各々のガス制御部310が、各々のレーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信した場合には、各々のガス制御部310は、部分ガス交換の動作を終了してもよい。各々のガス制御部310が、各々のレーザ制御部100から部分ガス交換を中止するための信号を受信していない場合には、各々のガス制御部310は、ステップS702に戻ってもよい。
3.4 本開示の第四の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
図12は、本開示の第四の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。図12に示すレーザ装置は、図9に例示するレーザ装置と同様の構成を含んでもよい。図9に例示するレーザ装置の構成要素と同一の図12に例示するレーザ装置の構成要素には同一の参照符号を付与すると共にその構成要素についての記述を省略することにする。
本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置においては、フッ素含有ガス供給源の代わりにフッ素及び少量のキセノンを含有するガス供給源3300が使用されてもよい。ガス供給源3300は、各々のガス供給装置320を通じて各々のチャンバ210へ、フッ素及び少量のキセノンを含有するガスを供給してもよい。フッ素及び少量のキセノンを含有するガスは、フッ素、アルゴン、ネオン、及びキセノンの混合ガスであってもよい。フッ素及び少量のキセノンを含有するガスは、フッ素、クリプトン、ネオン、及びキセノンの混合ガスであってもよい。
本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置においては、バッファガス供給源の代わりに少量のキセノンを含有するバッファガス供給源3400が使用されてもよい。バッファガス供給源3400は、各々のガス供給装置320を通じて各々のチャンバ210へ、少量のキセノンを含有するバッファガスを供給してもよい。少量のキセノンを含有するバッファガスは、アルゴン、ネオン、及びキセノンの混合ガスであってもよい。少量のキセノンを含有するバッファガスは、クリプトン、ネオン、及びキセノンの混合ガスであってもよい。
フッ素及び少量のキセノンを含有するガス及び少量のキセノンを含有するバッファガスのような少量のキセノンを含有するガスを使用すると、各々のチャンバ210における一対の放電電極の間に供給されたガスの放電が安定化され得る。少量のキセノンを含有するガスにおけるキセノンの濃度は、約10ppmであってもよい。
一方、キセノンは、Xe+F→XeFの式に従って、フッ素と反応することでXeFを生成し得る。キセノン及びフッ素の反応によって生成されたXeFは、金属の表面に吸着されて各々のチャンバ210に供給されたガスにおけるキセノンの濃度を低減し得る。ガス精製システム500に含まれる精製カラム511、第一のフィルタ512、及び第二のフィルタ516は、より多い表面積を備えた金属の表面を含むので、XeFは、精製カラム511、第一のフィルタ512、及び第二のフィルタ516に吸着され得る。このように、各々のチャンバ210に供給されたガスの一部をガス精製システム500によって精製すると、各々のチャンバ210に供給されるガスにおけるキセノンの濃度が低減され得る。各々のチャンバ210に供給されるガスにおけるキセノンの濃度が低減されると、レーザ装置のバースト運転の時に初期のパルスレーザ光のエネルギが低減され得る。レーザ装置のバースト運転は、所定の繰り返し周波数でレーザ発振を実行すると共に所定の時間間隔でレーザ発振を中止することを繰り返すようなものであってもよい。
本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置には、さらに、多量のキセノンを含有するバッファガス供給源3500が使用されてもよい。バッファガス供給源3500は、各々のガス供給装置320を通じて各々のチャンバ210へ、多量のキセノンを含有するバッファガスを供給してもよい。多量のキセノンを含有するバッファガスは、アルゴン、ネオン、及びキセノンの混合ガスであってもよい。多量のキセノンを含有するバッファガスは、クリプトン、ネオン、及びキセノンの混合ガスであってもよい。
本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置におけるガス精製システム500は、さらに、バルブXe−V1を含んでもよい。バルブXe−V1は、ガス精製システム500から各々のガス供給装置320に精製されたガスを供給する配管に、多量のキセノンを含有するバッファガス供給源3500からの多量のキセノンを含有するバッファガスを供給するように設けられてもよい。ガス精製制御部520は、バルブXe−V1に信号を送信すると共に、バルブXe−V1は、ガス精製制御部520からの信号を受信すると共にガス精製制御部520によって制御されてもよい。
本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置におけるガス精製装置510は、さらに、キセノン濃度計700を含んでもよい。キセノン濃度計700は、ガス精製システム500によって精製されたガスにおけるキセノンの濃度を測定するように構成されてもよい。キセノン濃度計700は、ガスクロマトグラフ質量分析装置(GS−MS)であってもよい。キセノン濃度計700は、精製されたガスにおけるキセノンの濃度をガス精製制御部520へ送信するように構成されてもよい。
本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置において、ガス精製制御部520は、キセノン濃度計700によって測定された、精製されたガスにおけるキセノンの濃度をキセノン濃度計700から受信してもよい。ガス精製制御部520は、キセノン濃度計700によって測定された、精製されたガスにおけるキセノンの濃度に依存して、バルブXe−V1の開閉を制御してもよい。例えば、精製されたガスにおけるキセノンの濃度が所定の濃度よりも低い場合には、精製されたガスにおけるキセノンの濃度が所定の濃度になるように、バルブXe−V1を開いて多量のキセノンを含有するバッファガスが供給されてもよい。このように、精製されたガスにおけるキセノンの濃度の低減を抑制し得る。本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置から出力されるパルスレーザ光のエネルギは、安定化され得る。
本開示の第四の実施形態に係るレーザ装置においては、精製されたガスにおけるキセノンの濃度をキセノン濃度計700によって測定してもよい。しかしながら、バースト運転中の各々のエキシマレーザ装置から出力されるパルス光のエネルギ変化又は各々の充電器から与えられる充電電圧Vhvの変化をモニタしてもよい。バースト運転中の各々のエキシマレーザ装置から出力されるパルス光の初期のエネルギ及び充電器から印加される充電電圧の関係から精製されたガスにおけるキセノンの濃度の低減を予測してもよい。キセノンの濃度の低減の予測に基づいて、精製されたガスへのキセノンを含むガスが供給されてもよい。
図13は、本開示の第四の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス精製制御部の動作を例示する図である。
ステップS801において、ガス精製制御部520は、ガスの精製の準備をしてもよい。ガスの精製の準備において、ガス精製装置510に含まれる循環ガス配管がガスで充填されてもよい。ガスの精製の準備において、精製カラム511が加熱されてもよい。ガスの精製の準備において、バルブC−V1及びバルブC−V3が閉じられてもよい。
ステップS802において、ガス精製制御部520は、各々のエキシマレーザ装置に含まれるレーザ制御部100から各々のエキシマレーザ装置に含まれるガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。各々のレーザ制御部100は、レーザ発振の所定のショット数、所定の時間間隔などに基づいて、各々のガス制御部310を通じてガス精製制御部520へガスの精製を開始するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部520は、ステップS803へ進んでもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を開始するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS802を繰り返してもよい。
ステップS803において、ガス精製制御部520は、バルブB−V2を開くと共にバルブC−V3を閉じてもよい。このように、ガス精製制御部520は、少量のキセノンを含有するバッファガス供給源3400から各々のチャンバ210へ少量のキセノンを含有するバッファガスが供給されるようにしてもよい。
ステップS804において、各々のガス制御部310は、必要に応じて、各々のバルブC−V1の開閉を制御することで、各々のチャンバ210内のガスをガス精製装置510に導入してもよい。ガス精製装置510に導入される各々のチャンバ210内のガスは、ガス精製装置510に含まれる精製カラム511及び第一のフィルタ512によって精製されてもよい。精製されたガスは、ガス精製装置510に含まれる第一のタンク513へ供給されてもよい。
ステップS805において、ガス精製制御部520は、昇圧ポンプ515を制御してもよい。ガス精製制御部520は、第一の圧力センサ514によって測定された、第一のタンク513内のガスの圧力P2を受信してもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513内のガスの圧力P2が所定の圧力の範囲内にあるように、制御されてもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2min≦P2≦P2maxを満たすように、制御されてもよい。P2minは、大気圧(1013hPa)であってもよい。P2maxは、大気圧よりも高い圧力(例えば、1300hPa)であってもよい。昇圧ポンプ515は、第一のタンク513に収容されたガスを第二のタンク517へ送るように構成されてもよい。第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2min≦P2を満たすことで、昇圧ポンプ515は、第一のタンク513に収容されたガスを第二のタンク517へより効率的に送り得る。第一のタンク513内のガスの圧力P2が、P2≦P2maxを満たすことで、各々のチャンバ210内のガスの一部をガス精製装置510に含まれる第一のタンク513へより効率的に送り得る。
ステップS806において、ガス精製制御部520は、第二の圧力センサ518によって測定された、第二のタンク517内のガスの圧力P3を受信してもよい。
ステップS807において、ガス精製制御部520は、第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上であるか否かについて判断してもよい。所定の圧力P3regは、バッファガスを供給する配管に設けられたレギュレータによって示される圧力(例えば、5000hPa以上5700hPa以下)であってもよい。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上である場合には、ガス精製制御部520は、ステップS808に進んでもよい。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上である場合には、第二のタンク517内のガスを各々のチャンバ210へより効率的に送り得る。第二のタンク517内のガスの圧力P3が所定の圧力P3reg以上ではない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS803に戻ってもよい。
ステップS808において、ガス精製制御部520は、ガス精製制御部520に含まれる酸素濃度計600によって測定された、ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cを酸素濃度計600から受信してもよい。
ステップS809において、ガス精製制御部520は、ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下であるか否かについて判断してもよい。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下である場合には、ガス精製制御部520は、ステップS810に進んでもよい。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下である場合には、精製カラム511が正常に機能し得る。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下ではない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS811に進んでもよい。ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおける酸素濃度Cが所定の濃度Cmax以下ではない場合には、精製カラム511が必ずしも正常に機能し得ない。
ステップS810において、ガス精製制御部520は、ガス精製制御部520に含まれるキセノン濃度計700によって測定された、ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおけるキセノン濃度Cxeをキセノン濃度計700から受信してもよい。ガス精製制御部520は、ステップS812に進んでもよい。
ステップS811において、ガス精製制御部520は、各々のレーザ制御部100へ、精製カラム511の再生又は交換のための信号又は精製カラム511によるガスの精製が困難又は不可能であることを示すための信号を出力してもよい。ステップS611において、精製カラム511の再生又は交換を行ってもよい。
ステップS812において、ガス精製制御部520は、バルブXe−V1を制御してもよい。バルブXe−V1は、ガス精製装置510の循環ガス配管を流動するガスにおけるキセノン濃度Cxeが所定の範囲内にあるように、制御されてもよい。
ステップS813において、ガス精製制御部520は、バルブB−V2を閉じると共にバルブC−V3を開けてもよい。このように、ガス精製制御部520は、ガス精製装置510から各々のチャンバ210へ、ガス精製装置510によって精製されたガスを供給する準備をしてもよい。
ステップS814において、各々のガス制御部310は、必要に応じて、各々のバルブB−V1の開閉を制御することで、ガス精製装置510によって精製されたガスを各々のチャンバ210に導入してもよい。
ステップS815において、ガス精製制御部520は、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信したか否かについて判断してもよい。各々のレーザ制御部100は、不図示のチャンバ圧力センサによって測定された圧力P1などに基づいて、各々のガス制御部310を通じてガス精製制御部520へガスの精製を中止するための信号を送信してもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信した場合には、ガス精製制御部520は、ガスの精製の動作を終了してもよい。ガス精製制御部520が、各々のレーザ制御部100から各々のガス制御部310を通じてガスの精製を中止するための信号を受信していない場合には、ガス精製制御部520は、ステップS804に戻ってもよい。
3.5 本開示の第五の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
図14は、本開示の第五の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。図14に示すレーザ装置は、図9に例示するレーザ装置と同様の構成を含んでもよい。図9に例示するレーザ装置の構成要素と同一の図14に例示するレーザ装置の構成要素には同一の参照符号を付与すると共にその構成要素についての記述を省略することにする。
本開示の第五の実施形態に係るレーザ装置においては、ガス精製装置510ではなく各々のエキシマレーザ装置に精製カラム511及び第一のフィルタ512を設けてもよい。各々のエキシマレーザ装置に精製カラム511及び第一のフィルタ512を設けることで、各々のエキシマレーザ装置及びガス精製装置510の間における配管に精製されたガスを流動させ得る。
3.6 本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置
図15は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置の構成を例示する図である。図15に示すレーザ装置は、図12に例示するレーザ装置と同様の構成を含んでもよい。図12に例示するレーザ装置の構成要素と同一の図15に例示するレーザ装置の構成要素には同一の参照符号を付与すると共にその構成要素についての記述を省略することにする。
本開示の第六の実施形態に係るレーザ装置においては、多量のキセノンを含有するバッファガス供給源の代わりに、各々のガス供給装置320に、多量のキセノンを含有するバッファガスボンベ350が含まれてもよい。バッファガスボンベ350は、各々のチャンバ210へ、多量のキセノンを含有するバッファガスを供給してもよい。バッファガスボンベ350は小型のものでもよく、例えば1リットル程度のボンベでもよい。
本開示の第六の実施形態に係るレーザ装置においては、ガス精製システム500に含まれるバルブXe−V1の代わりに、各々のガス供給装置320に、バルブXe−V1が含まれてもよい。バルブXe−V1は、バッファガスボンベ350と各々のチャンバ210とを接続する配管に設けられてもよい。バルブXe−V1は、各々のガス制御部310によって制御されてもよい。
図16A〜図16Dは、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置において、バースト運転中のパルス光のエネルギEの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。
図16Aは、キセノン濃度が最適値に近い濃度Ctであり、充電電圧Vが一定である場合の、バースト運転初期におけるパルスエネルギEの変化を示す。キセノン濃度が最適値に近い場合、パルスエネルギEの安定性が高く、パルスエネルギEの最大値Emaxと最小値Eminとの差は小さくなり得る。
図16Bは、キセノン濃度が最適値より低い濃度C1であり、充電電圧Vが一定である場合の、バースト運転初期におけるパルスエネルギEの変化を示す。キセノン濃度が低くなると、パルスエネルギEの安定性が低下し、パルスエネルギEの最大値Emaxと最小値Eminとの差は大きくなり得る。
図16Cは、キセノン濃度が上記C1よりさらに低い濃度C2であり、充電電圧Vが一定である場合の、バースト運転初期におけるパルスエネルギEの変化を示す。キセノン濃度がさらに低くなると、パルスエネルギEの安定性がさらに低下し、パルスエネルギEの最大値Emaxと最小値Eminとの差はさらに大きくなり得る。
このように、充電電圧Vが一定である場合の、バースト運転初期におけるパルスエネルギEの安定性は、キセノン濃度と相関があり得る。
図16Dは、充電電圧Vが一定である場合の、バースト運転初期におけるパルスエネルギEの安定性と、キセノン濃度Cxeとの関係を示す。パルスエネルギの安定性は、以下の式で示される最大値Emaxと最小値Eminとの比Erで示されてもよい。
Er=Emin/Emax
図16Dに示されるように、キセノン濃度Cxeを、比Erの関数f(Er)で表し、この関数を記憶しておいてもよい。比Erとキセノン濃度Cxeとの関係を用いれば、キセノン濃度計を用いなくても、比Erからキセノン濃度Cxeを見積もることができる。
図17A〜図17Dは、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置において、バースト運転中の充電器による充電電圧Vの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる原理を説明するための図である。
図17Aは、キセノン濃度が最適値に近い濃度Ctであり、パルスエネルギEが一定である場合の、バースト運転初期における充電電圧Vの変化を示す。キセノン濃度が最適値に近い場合、充電電圧Vの安定性が高く、充電電圧Vの最大値Vmaxと最小値Vminとの差は小さくなり得る。
図17Bは、キセノン濃度が最適値より低い濃度C1であり、パルスエネルギEが一定である場合の、バースト運転初期における充電電圧Vの変化を示す。キセノン濃度が低くなると、充電電圧Vの安定性が低下し、充電電圧Vの最大値Vmaxと最小値Vminとの差は大きくなり得る。
図17Cは、キセノン濃度が上記C1よりさらに低い濃度C2であり、パルスエネルギEが一定である場合の、バースト運転初期における充電電圧Vの変化を示す。キセノン濃度がさらに低くなると、充電電圧Vの安定性がさらに低下し、充電電圧Vの最大値Vmaxと最小値Vminとの差はさらに大きくなり得る。
このように、パルスエネルギEが一定である場合の、バースト運転初期における充電電圧Vの安定性は、キセノン濃度と相関があり得る。
図17Dは、パルスエネルギEが一定である場合の、バースト運転初期における充電電圧Vの安定性と、キセノン濃度Cxeとの関係を示す。充電電圧Vの安定性は、以下の式で示される最大値Vmaxと最小値Vminとの比Vrで示されてもよい。
Vr=Vmin/Vmax
図17Dに示されるように、キセノン濃度Cxeを、比Vrの関数g(Vr)で表し、この関数を記憶しておいてもよい。比Vrとキセノン濃度Cxeとの関係を用いれば、キセノン濃度計を用いなくても、比Vrからキセノン濃度Cxeを見積もることができる。
図18は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたレーザ制御部の動作を例示する図である。レーザ制御部100は、以下の処理により、キセノン濃度Cxeを見積もってもよい。なお、図18と同様の処理が、第四の実施形態において行われてもよい。
ステップS910において、レーザ制御部100は、キセノン濃度をチェックするか否かを判断してもよい。たとえば、前回のキセノン濃度のチェックから所定時間経過したときに、レーザ制御部100は、キセノン濃度をチェックすると判断してもよい。キセノン濃度をチェックする場合には、レーザ制御部100は、ステップS920へ進んでもよい。キセノン濃度をチェックしない場合には、レーザ制御部100は、ステップS910を繰り返してもよい。
ステップS920において、レーザ制御部100は、露光装置2000の露光装置制御部2100に、露光NGを示す信号を出力してもよい。これにより、キセノン濃度の低下による影響が表れるようなバーストパターンでの運転が可能となり得る。
ステップS930において、レーザ制御部100は、バースト特性を計測し、キセノン濃度Cxeを見積もってもよい。この処理の詳細については、図20及び図21を参照しながら後述する。
ステップS950において、レーザ制御部100は、ステップS930において見積もられたキセノン濃度Cxeが所定の閾値Cxet以下であるか否かを判定してもよい。キセノン濃度Cxeが所定の閾値Cxet以下でない場合は、露光処理を再開するために、レーザ制御部100は、ステップS960へ進んでもよい。キセノン濃度Cxeが所定の閾値Cxet以下である場合は、レーザ制御部100は、ガス制御部310にキセノン注入を実行させるために、ステップS970へ進んでもよい。
ステップS960において、レーザ制御部100は、露光装置2000の露光装置制御部2100に、露光OKを示す信号を出力してもよい。ステップS960の後、レーザ制御部100は、ステップS910に戻ってもよい。
ステップS970において、レーザ制御部100は、ガス制御部310にキセノン濃度Cxeのデータを送信してもよい。これにより、ガス制御部310がキセノン注入のための処理を実行可能となってもよい。
ステップS980において、レーザ制御部100は、ガス制御部310からキセノン注入信号を受信したか否かを判定してもよい。キセノン注入信号を受信していない場合、レーザ制御部100は、ステップS980を繰り返してもよい。キセノン注入信号を受信した場合、レーザ制御部100は、新たにキセノン濃度を見積もるために、S930に戻ってもよい。
図19は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたガス制御部の動作を例示する図である。ガス制御部310は、以下の処理により、バルブXe−V1を制御してもよい。なお、図19と同様の処理が、第四の実施形態において、ガス精製制御部により行われてもよい。
ステップS991において、ガス制御部310は、レーザ制御部100からキセノン濃度Cxeのデータを受信したか否かを判定してもよい。キセノン濃度Cxeのデータは、図18を参照しながら説明したステップS970においてレーザ制御部100から送信されるデータであってもよい。キセノン濃度Cxeのデータを受信していない場合、ガス制御部310は、ステップS991を繰り返してもよい。キセノン濃度Cxeのデータを受信した場合、ガス制御部310は、ステップS992に進んでもよい。
ステップS992において、ガス制御部310は、キセノン濃度Cxeと目標の濃度Ctとの差ΔCxeを、以下の式により計算してもよい。
ΔCxe=Cxe−Ct
目標の濃度Ctは、図16A又は図17Aを参照しながら説明した最適値に近い濃度であってもよい。目標の濃度Ctは、図18を参照しながら説明した閾値Cxetより高い濃度であってもよい。
ステップS993において、ガス制御部310は、差ΔCxeが0に近づくように、バルブXe−V1を制御してもよい。バルブXe−V1を制御することにより、チャンバ内に少量のキセノンガスが供給されてもよい。
ステップS994において、ガス制御部310は、所定時間待機してもよい。この所定時間は、キセノンの注入効果が出るまでの時間として想定される時間であってもよい。
ステップS995において、ガス制御部310は、レーザ制御部100にキセノン注入信号を送信してもよい。キセノン注入信号は、図18を参照しながら説明したステップS980においてレーザ制御部100が受信する信号であってもよい。ステップS995の後、ガス制御部310は、ステップS991に戻ってもよい。
図20及び図21は、本開示の第六の実施形態に係るガス精製システムを含むレーザ装置に含まれたレーザ制御部がキセノン濃度Cxeを見積もる動作を例示する図である。
図20は、パルスエネルギEの安定性に基づいてキセノン濃度Cxeを見積もる第1の動作例を示す。図20に示される動作は、図18に示されるステップS930のサブルーチンとして、レーザ制御部100によって行われてもよい。
ステップS931において、レーザ制御部100は、充電器による充電電圧Vを一定値に設定してもよい。
ステップS932において、レーザ制御部100は、所定パターンのバースト運転を開始してもよい。バースト運転は、たとえば、キセノン濃度の低下による影響が表れやすいように、1秒間、繰り返し周波数6kHzで発振し、その後1秒休止する、というパターンを複数回行ってもよい。
ステップS933において、レーザ制御部100は、バースト運転中のパルスエネルギEのデータを、パワーモニタ220から取得してもよい。
ステップS934において、レーザ制御部100は、パルスエネルギEの最大値Emaxと最小値Eminとの比Erを、以下の式により計算してもよい。
Er=Emin/Emax
ステップS935において、レーザ制御部100は、パルスエネルギEの最大値Emaxと最小値Eminとの比Erに基づいて、キセノンガス濃度Cxeを計算してもよい。
ステップS935の後、レーザ制御部100は、図18を参照しながら説明したステップS950に進んでもよい。
図21は、充電電圧Vの安定性に基づいてキセノン濃度Cxeを見積もる第2の動作例を示す。図21に示される動作は、図18に示されるステップS930のサブルーチンとして、レーザ制御部100によって行われてもよい。
ステップS936において、レーザ制御部100は、パルスエネルギEの目標値を一定値に設定してもよい。
ステップS937において、レーザ制御部100は、所定パターンのバースト運転を開始してもよい。バースト運転は、たとえば、キセノン濃度の低下による影響が表れやすいように、1秒間、繰り返し周波数6kHzで発振し、その後1秒休止する、というパターンを複数回行ってもよい。
ステップS938において、レーザ制御部100は、バースト運転中の充電電圧Vのデータを取得してもよい。
ステップS939において、レーザ制御部100は、充電電圧Vの最大値Vmaxと最小値Vminとの比Vrを、以下の式により計算してもよい。
Vr=Vmin/Vmax
ステップS940において、レーザ制御部100は、充電電圧Vの最大値Vmaxと最小値Vminとの比Vrに基づいて、キセノンガス濃度Cxeを計算してもよい。
ステップS935の後、レーザ制御部100は、図18を参照しながら説明したステップS950に進んでもよい。
なお、図17A〜図17Bと図21に示したバースト運転中に、所定のパルスエネルギに近づくように、充電電圧Vを制御し、その時の充電電圧のVの変化に基づいてキセノン濃度を見積もる場合には、実際の露光中にキセノン濃度を見積もり得る。したがって、図18のステップS920とステップS960の処理を行わなくてもよい。
また、図16Dと図17Dのグラフで示されるように、キセノン濃度が目標の濃度Ctを超え、それぞれEr値とVr値がそれぞれ最大値を超えた場合は、それぞれ、Er値とVr値の最大値におけるEmax値よりも小さくなり得る。この場合は、ガス制御部は、キセノン濃度が低くなるように、レーザガスを一部排気して、新しいレーザガスを注入してもよい。
4.本開示の実施形態における制御部
図22は、本開示の実施形態における制御部を例示する図である。
上述した実施の形態における各制御部は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。たとえば、以下のように構成されてもよい。
<構成>
制御部は、処理部4000と、処理部4000に接続される、ストレージメモリ4005と、ユーザインターフェイス4010と、パラレルI/Oコントローラ4020と、シリアルI/Oコントローラ4030と、A/D、D/Aコンバータ4040とによって構成されてもよい。また、処理部4000は、CPU4001と、CPU4001に接続された、メモリ4002、タイマ4003、GPU4004とから構成されてもよい。
<動作>
処理部4000は、ストレージメモリ4005に記憶されたプログラムを読み出してもよい。また、処理部4000は、読み出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ4005からデータを読み出したり、ストレージメモリ4005にデータを記憶させたりしてもよい。
パラレルI/Oコントローラ4020は、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器に接続されてもよい。パラレルI/Oコントローラ4020は、処理部4000がプログラムを実行する過程で行うパラレルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
シリアルI/Oコントローラ4030は、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器に接続されてもよい。シリアルI/Oコントローラ4030は、処理部4000がプログラムを実行する過程で行うシリアルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
A/D、D/Aコンバータ4040は、アナログポートを介して通信可能な機器に接続されてもよい。A/D、D/Aコンバータ4040は、処理部4000がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
ユーザインターフェイス4010は、オペレータが処理部4000によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部4000に行わせるよう構成されてもよい。
処理部4000のCPU4001はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ4002は、CPU4001がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマ4003は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってCPU4001に時刻や経過時間を出力してもよい。GPU4004は、処理部4000に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をCPU4001に出力してもよい。
<接続機器>
パラレルI/Oコントローラ4020に接続される、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器は、発光トリガTr、充電器、各制御バルブ等のパラレルI/Oデバイス5010であってもよい。
シリアルI/Oコントローラ4030に接続される、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器は、レーザ制御部、ガス制御部、ガス精製制御部等のシリアルI/Oデバイス5020であってもよい。
A/D、D/Aコンバータ4040に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器は、光センサ223、圧力センサ等のアナログI/Oデバイス5030であってもよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
100 レーザ制御部
200 レーザ発振システム
210 チャンバ
211a,211b 放電電極
212a,212b ウィンドウ
213 パルスパワーモジュール
214 スイッチ
215 チャンバ圧力センサ
220 パワーモニタ
221 ビームスプリッタ
222 集光レンズ
223 光センサ
230 充電器
240 出力結合ミラー
250 狭帯域化モジュール
251 プリズム
252 グレーティング
300 ガス制御システム
310 ガス制御部
320 ガス供給装置
330 排気装置
331 フッ素トラップ
332 排気ポンプ
400 ガス精製システム
410 ガス精製装置
411 精製カラム
412 フィルタ
413 循環ポンプ
414 マスフローコントローラ
420 ガス精製制御部
500 ガス精製システム
510 ガス精製装置
511 精製カラム
512 第一のフィルタ
513 第一のタンク
514 第一の圧力センサ
515 昇圧ポンプ
516 第二のフィルタ
517 第二のタンク
518 第二の圧力センサ
519 ピュリファイヤ
520 ガス精製制御部
600 酸素濃度計
700 キセノン濃度計
1000 エキシマレーザ装置
1001 第一のエキシマレーザ装置
1002 第二のエキシマレーザ装置
2000 露光装置
2100 露光装置制御部
3100 フッ素含有ガス供給源
3200 バッファガス供給源
3300 フッ素及び少量のキセノンを含有するガス供給源
3400 少量のキセノンを含有するバッファガス供給源
3500 多量のキセノンを含有するバッファガス供給源
4000 処理部
4001 CPU
4002 メモリ
4003 タイマ
4004 GPU
4005 ストレージメモリ
4010 ユーザインターフェイス
4020 パラレルI/Oコントローラ
4030 シリアルI/Oコントローラ
4040 A/D又はD/Aコンバータ
5010 パラレルI/Oデバイス
5020 シリアルI/Oデバイス
5030 アナログI/Oデバイス
本開示の1つの観点に係るガス精製システムは、希ガスの混合ガスを使用するレーザ発振システムから排出された排出ガスを精製して、精製されたガスをレーザ発振システムへ供給するガス精製システムであって、排出ガスから酸素を除去する精製部と、精製部を通過した排出ガスをさらに精製するゲッターと、を備えてもよい。
本開示の他の1つの観点に係るガス精製システムは、希ガスの混合ガスを使用するレーザ発振システムから排出された排出ガスを精製して、精製されたガスをレーザ発振システムへ供給するガス精製システムであって、排出ガスから酸素を除去する第1不純物除去部と、第1不純物除去部を通過した排出ガスをさらに精製する第2不純物除去部と、を備えてもよい。
本開示の他の1つの観点に係るガス精製方法は、希ガスの混合ガスを使用するレーザ発振システムから排出された排出ガスを精製して、精製されたガスをレーザ発振システムへ供給するガス精製方法であって、精製部により排出ガスから酸素を除去し、精製部を通過した排出ガスをゲッターによりさらに精製するようにしてもよい。

Claims (11)

  1. ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、前記第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、
    前記レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、
    第3の制御バルブを介して前記レーザチャンバに接続され、前記精製カラムを通過したガスを前記レーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、
    前記昇圧ポンプから前記第3の制御バルブを介して前記レーザチャンバに供給されたガスの第1の量に基づいて、前記レーザチャンバに供給すべき前記第1のレーザガスの第2の量を計算し、前記第2の量の計算結果に基づいて、前記第1の制御バルブを制御する制御部と、
    を備えるガスレーザ装置。
  2. ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、前記第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、
    前記レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、
    第3の制御バルブを介して前記レーザチャンバに接続され、前記精製カラムを通過したガスを前記レーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、
    前記精製カラムと前記昇圧ポンプとの間に配置された第1のタンクと、
    前記第1のタンクの内部の第1の圧力を計測する第1の圧力センサと、
    前記昇圧ポンプと前記第3の制御バルブとの間に配置された第2のタンクと、
    前記第2のタンクの内部の第2の圧力を計測する第2の圧力センサと、
    前記第1の圧力に基づいて、前記昇圧ポンプを制御し、且つ、前記第2の圧力に基づいて、前記第3の制御バルブを制御する制御部と、
    を備えるガスレーザ装置。
  3. 前記制御部は、前記第1の圧力が第1の所定値以上、第2の所定値以下となるように、前記昇圧ポンプを制御し、且つ、前記第2の圧力が第3の所定値以上であれば前記第3の制御バルブを開くことを許容する、
    請求項2記載のガスレーザ装置。
  4. ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、前記第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、レーザチャンバと、
    前記第2のレーザガス供給源と前記第2の制御バルブとの間に配置された第4の制御バルブと、
    前記レーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、
    第3の制御バルブを介して前記第4の制御バルブと前記第2の制御バルブとの間の配管に接続され、前記精製カラムを通過したガスを前記レーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、
    前記第3のバルブを閉め、前記第4のバルブを開ける第1の制御モードと、前記第4のバルブを閉め、前記第3のバルブを開ける第2の制御モードと、を選択的に実行する制御部と、
    を備えるガスレーザ装置。
  5. 前記精製カラムと前記昇圧ポンプとの間に配置された第1のタンクと、
    前記第1のタンクの内部の第1の圧力を計測する第1の圧力センサと、
    前記昇圧ポンプと前記第3の制御バルブとの間に配置された第2のタンクと、
    前記第2のタンクの内部の第2の圧力を計測する第2の圧力センサと、
    をさらに備え、
    前記制御部は、前記第1の圧力に基づいて、前記昇圧ポンプを制御し、且つ、前記第2の圧力に基づいて、前記第3の制御バルブを制御する、
    請求項4記載のガスレーザ装置。
  6. 前記制御部は、前記第1の圧力が第1の所定値以上、第2の所定値以下となるように、前記昇圧ポンプを制御し、且つ、前記第2の圧力が第3の所定値以上であれば前記第3の制御バルブを開くことを許容する、
    請求項5記載のガスレーザ装置。
  7. 前記第1のレーザガスは、フッ素ガスとアルゴンガスとネオンガスとキセノンガスとを含み、前記第2のレーザガスは、アルゴンガスとネオンガスとキセノンガスとを含む、
    請求項1記載のガスレーザ装置。
  8. 前記レーザチャンバは、前記第2のレーザガスよりもキセノンガス濃度の高い第3のレーザガスを供給する第3のレーザガス供給源と第5の制御バルブを介して接続された、
    請求項7記載のガスレーザ装置。
  9. 前記精製カラムを通過したガスのキセノンガス濃度を計測するキセノン濃度計をさらに備え、
    前記制御部は、前記キセノンガス濃度に基づいて、前記第5の制御バルブを制御する、
    請求項8記載のガスレーザ装置。
  10. 前記レーザチャンバから出力されるレーザ光の運転特性を計測する運転特性計測器をさらに備え、
    前記制御部は、前記運転特性に基づいて、前記第5の制御バルブを制御する、
    請求項8記載のガスレーザ装置。
  11. ハロゲンガスを含む第1のレーザガスを供給する第1のレーザガス供給源と第1の制御バルブを介して接続され、且つ、前記第1のレーザガスよりもハロゲンガス濃度の低い第2のレーザガスを供給する第2のレーザガス供給源と第2の制御バルブを介して接続された、第1のレーザチャンバと、
    前記第1のレーザガス供給源と第6の制御バルブを介して接続され、且つ、前記第2のレーザガス供給源と第7の制御バルブを介して接続された、第2のレーザチャンバと、
    前記第2のレーザガス供給源に接続され、前記第2の制御バルブが配置された第1の分岐配管と前記第7の制御バルブが配置された第2の分岐配管とに分岐する共通配管と、
    前記共通配管に配置された第4の制御バルブと、
    前記第1のレーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部及び前記第2のレーザチャンバから排出されたガスの少なくとも1部から、ハロゲンガス及びハロゲン化合物の少なくとも一部を除去する精製カラムと、
    第3の制御バルブを介して、前記第4の制御バルブから前記第1の分岐配管及び前記第2の分岐配管への分岐位置までの間の前記共通配管に接続され、前記精製カラムを通過したガスを前記第1のレーザチャンバの運転ガス圧及び前記第2のレーザチャンバの運転ガス圧よりも高いガス圧に昇圧する昇圧ポンプと、
    を備えるガスレーザ装置。
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