JP2805959B2 - Excimer laser device - Google Patents
Excimer laser deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エキシマレーザ、特に希ガスハライド・エ
キシマレーザのうちレーザガスとしてアルゴン（Ar）と
フッ素（F2）を成分とするArFレーザに関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an excimer laser, and more particularly to an ArF laser containing argon (Ar) and fluorine (F 2 ) as a laser gas among rare gas halide excimer lasers.
［従来技術］ 希ガスハライド・エキシマレーザ装置は、レーザガス
としてクリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、アルゴン
（Ar）などの希ガスと、フッ素（F2）、塩化水素（Hc
l）などのハロゲンと、ヘリウム（He）やネオン（Ne）
を用いた希釈ガスとの混合ガスを用いるものであり、放
電等で励起することにより強力な紫外レーザー光を得る
ことができる。[Prior Art] A rare gas halide excimer laser device is composed of a rare gas such as krypton (Kr), xenon (Xe), or argon (Ar) as a laser gas, fluorine (F 2 ), hydrogen chloride (Hc
l) and other helium (He) and neon (Ne)
A strong ultraviolet laser beam can be obtained by exciting with a discharge gas or the like.
希ガスとハロゲンの組み合わせにより幾通りかの発振
線が得られるが、この中で特にアルゴンとフッ素の組み
合わせによるArFエキシマレーザは、発振波長が193nmと
希ガスハライドエキシマレーザ中、最も短波長であり、
光子エネルギーも大きいことから光リソグラフィーや光
CVDの光源として期待されている。Several kinds of oscillation lines can be obtained by the combination of rare gas and halogen. Among them, the ArF excimer laser with the combination of argon and fluorine has the oscillation wavelength of 193 nm, which is the shortest wavelength among rare gas halide excimer lasers. ,
Photon lithography and light
It is expected as a light source for CVD.
エキシマレーザガスを放電等により励起した場合、レ
ーザ発振効率、即ち、注入した放電エネルギーの何％が
レーザ光エネルギーに変換されるかの比率、は、たかだ
か数％のオーダであり、残りは熱エネルギー、音波など
になる。特に、熱エネルギーの発生は大きく、そのまま
放置すれば、レーザガス温度上昇を招き、レーザ発振の
不安定化をもたらす。そこで、通常、熱交換器をレーザ
チャンバー内に設け、この熱交換器に冷却水を流すこと
により、レーザガスの冷却を行っている。When the excimer laser gas is excited by discharge or the like, the laser oscillation efficiency, that is, the ratio of what percentage of the injected discharge energy is converted to laser light energy, is at most a few percent, and the rest is thermal energy. It becomes sound waves. In particular, the generation of heat energy is large, and if left as it is, the temperature of the laser gas rises, and the laser oscillation becomes unstable. Therefore, usually, a heat exchanger is provided in the laser chamber, and cooling gas is cooled by flowing cooling water through the heat exchanger.
一方、エキシマレーザ用ガスでは、成分として上記の
ようにフッ素等活性ガスを用いるため、この活性ガスが
レーザ共振器を構成するチャンバー、電極等の構造物も
しくは構造物の表面に付着した水分等の不純物と反応す
る。この反応により発生した不純物ガスによって光が吸
収されるため、レーザ出力が徐々に減少するという問題
点があり、従来、レーザチャンバーからのガスを、低温
トラップによって不純物を取り除くガス純化装置に供給
することよりガス不純物を除去している。On the other hand, in the gas for excimer laser, since the active gas such as fluorine is used as a component as described above, the active gas is used to remove water or the like adhering to the structure of the chamber, electrodes and the like constituting the laser resonator or the surface of the structure. Reacts with impurities. There is a problem that the laser output gradually decreases because light is absorbed by the impurity gas generated by this reaction. Conventionally, the gas from the laser chamber has to be supplied to a gas purifier that removes impurities by a low-temperature trap. More gas impurities are removed.
［発明が解決しようとする課題］ 従来のエキシマレーザ装置は、上記のように構成され
ており、ArFレーザ以外のエキシマレーザの場合にはこ
れで十分であるが、ArFエキシマレーザの場合には次の
ような問題点がある。すなわち、ArFエキシマレーザの
場合にはレーザガス温度が30〜40℃より低下すると、著
しく発振効率が低下してパワーが激減し、第３図のよう
にチャンバー温度、発振の繰り返し周波数によってレー
ザ出力は大きく変化する。このため、ArFエキシマレー
ザは発振出力が不安定であり、放電のための注入エネル
ギーが小さいときや、発振の繰り返し周波数が低いとき
には、レーザガスが過冷却されることにより、発振効率
が低下する問題があった。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional excimer laser device is configured as described above, and this is sufficient for excimer lasers other than ArF lasers. There is a problem as follows. In other words, in the case of an ArF excimer laser, when the laser gas temperature falls below 30 to 40 ° C., the oscillation efficiency is remarkably reduced and the power is drastically reduced. As shown in FIG. 3, the laser output is increased by the chamber temperature and the oscillation repetition frequency. Change. For this reason, the oscillation output of the ArF excimer laser is unstable, and when the injection energy for discharge is small or the repetition frequency of oscillation is low, the laser gas is supercooled, and the oscillation efficiency is reduced. there were.
本発明は、上記のような従来技術の欠点を解消するた
めに創案されたものであり、気温変化や設定発振繰返し
数の影響を受けることなく、レーザの出力及び発振効率
の増大及び安定化を図ることができるエキシマレーザ装
置を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the related art, and is intended to increase and stabilize the output and oscillation efficiency of a laser without being affected by a temperature change or a set oscillation repetition rate. An object of the present invention is to provide an excimer laser device that can be achieved.
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明におけるエキシマ
レーザ装置は、レーザチャンバーと、このレーザチャン
バーからのガスが供給され、低温トラップによって不純
物を取り除くガス純化装置と、このガス純化装置からの
ガスを適温にしてチャンバ内に送り込むヒータと、レー
ザガスの温度に応じて上記ヒータを制御する制御回路と
を有する。[Means for Solving the Problems] To achieve the above object, an excimer laser device according to the present invention includes a laser chamber, a gas purification device to which gas from the laser chamber is supplied, and which removes impurities by a low-temperature trap; The heater includes a heater for adjusting the temperature of the gas from the gas purifier to an appropriate temperature and sending the gas into the chamber, and a control circuit for controlling the heater in accordance with the temperature of the laser gas.
［作用］ 上記のように構成されたエキシマレーザ装置は、ガス
純化装置によりレーザチャンバ内のガスを取り出して低
温トラップによって不純物を除去するとともに、レーザ
ガスの温度を温度センサー等により検出し、この検出出
力が入力される制御回路によってヒータを制御すること
により、ガス純化装置によって冷却されたガスを適温に
してチャンバ内に送り込む。[Operation] In the excimer laser device configured as described above, the gas in the laser chamber is taken out by the gas purification device, impurities are removed by the low-temperature trap, and the temperature of the laser gas is detected by a temperature sensor or the like. By controlling the heater by a control circuit to which the gas is input, the gas cooled by the gas purification device is sent to the chamber at an appropriate temperature.
［実施例］ 実施例について図面を参照して説明すると、第１図、
第２図において、１はレーザチャンバー、２は放電電
極、３はレーザ反射ミラー、４はレーザ光取出し窓、５
はレーザ光、６、７はガス流バルブ、８は液体窒素トラ
ップ、９は加熱用ヒータ、10は温度センサ、11は制御回
路であり、液体窒素トラップ８はレーザガスが流通する
パイプを液体窒素によって冷却することにより不純物を
除去するものである。Embodiment An embodiment will be described with reference to the drawings.
In FIG. 2, 1 is a laser chamber, 2 is a discharge electrode, 3 is a laser reflecting mirror, 4 is a laser light extraction window, 5
Is a laser beam, 6 and 7 are gas flow valves, 8 is a liquid nitrogen trap, 9 is a heater for heating, 10 is a temperature sensor, 11 is a control circuit, and the liquid nitrogen trap 8 is a pipe through which the laser gas flows by liquid nitrogen. The impurities are removed by cooling.
このエキシマレーザ装置の使用方法を説明すると、レ
ーザチャンバー１にレーザガスを封入し、放電電極２に
電圧を印加して放電によりレーザガスを励起し、発生し
た放射光をレーザ反射ミラー３（全反射ミラー）とレー
ザ光取出し窓４（部分反射ミラー）からなる共振器で閉
じ込めることにより、レーザ光５を得る。注入する励起
エネルギーのうち光エネルギーに変換される割合は、わ
ずか数％であり、他の大部分は熱エネルギーとして放出
される。このため、放電を続ければレーザガスの温度上
昇を招き、レーザ発振の不安定性をもたらす。そこで、
熱交換器（図示せず）をレーザチャンバー１内に設け、
この熱交換器に冷却水を流すことにより、レーザガスの
冷却を行っている。Explaining how to use this excimer laser device, a laser gas is sealed in a laser chamber 1, a voltage is applied to a discharge electrode 2 to excite the laser gas by electric discharge, and the generated radiation is reflected by a laser reflection mirror 3 (total reflection mirror). And a laser light extraction window 4 (partial reflection mirror) to confine the laser light, thereby obtaining a laser light 5. Only a few percent of the injected excitation energy is converted to light energy, most of which is emitted as thermal energy. Therefore, if the discharge is continued, the temperature of the laser gas rises, and the laser oscillation becomes unstable. Therefore,
A heat exchanger (not shown) is provided in the laser chamber 1,
By flowing cooling water through the heat exchanger, the laser gas is cooled.
一方、レーザの発振中、ガス流バルブ６、７を開くこ
とによりレーザチャンバー１内のレーザガスを循環さ
せ、まず液体窒素トラップ８でガス不純物を除去する。
この後、加熱用ヒータ９によりレーザガスを適温にして
レーザチャンバー１内に送り込む。このとき、レーザチ
ャンバー１内のガス温度を温度センサー10でモニター
し、この温度センサー10の出力が入力される制御回路11
によって加熱用ヒータ９を制御することにより、レーザ
チャンバー１内に送り込むレーザガスが適温となるよう
に制御する。すなわち、制御回路11はレーザガス温度が
上昇した時には、加熱用ヒータに流す電流を減少させる
ことにより、レーザガス温度を低下させ、レーザガス温
度が低下した場合には、加熱用ヒータ９に流す電流を増
加することにより、レーザガス温度を上昇させる。On the other hand, during laser oscillation, the laser gas in the laser chamber 1 is circulated by opening the gas flow valves 6 and 7, and gas impurities are first removed by the liquid nitrogen trap 8.
Thereafter, the laser gas is heated to an appropriate temperature by the heater 9 and sent into the laser chamber 1. At this time, the temperature of the gas in the laser chamber 1 is monitored by the temperature sensor 10, and the output of the temperature sensor 10 is input to the control circuit 11.
By controlling the heater 9 for heating, the laser gas sent into the laser chamber 1 is controlled to have an appropriate temperature. That is, when the laser gas temperature rises, the control circuit 11 reduces the laser gas temperature by decreasing the current flowing to the heating heater, and increases the current flowing to the heating heater 9 when the laser gas temperature decreases. This raises the laser gas temperature.
上記実施例では、レーザガスの温度を検出するするた
めにレーザチャンバー内に温度センサーを設けたが、レ
ーザチャンバー外のガス循環配管内の適当な場所に温度
センサーを設けることにより、レーザガスの温度を検出
することもできる。In the above embodiment, the temperature sensor is provided in the laser chamber to detect the temperature of the laser gas. However, by providing the temperature sensor at an appropriate place in the gas circulation pipe outside the laser chamber, the temperature of the laser gas is detected. You can also.
［発明の効果］ 本発明は、以上のように、低温トラップによって不純
物を除去するガス純化装置の後に加熱用ヒータを設け、
レーザガス温度を一定に制御しているので、気温変化や
設定発振繰返し数の影響を受けることなく、レーザの出
力、及び、発振効率の増大と安定化を図ることができ
る。[Effects of the Invention] As described above, the present invention provides a heater for heating after a gas purifier for removing impurities by a low-temperature trap,
Since the laser gas temperature is controlled to be constant, it is possible to increase and stabilize the output of the laser and the oscillation efficiency without being affected by the temperature change or the set oscillation repetition number.
第１図は本発明にかかるエキシマレーザ装置を示す図、
第２図は第１図のエキシマレーザ装置の制御回路のブロ
ック図、第３図は従来のエキシマレーザ装置の出力特性
を説明するためのデータ図である。 １……レーザチャンバー、２……放電電極、３……レー
ザ反射ミラー、４……レーザ光取出し窓、５……レーザ
光、６、７……ガス流バルブ、８……液体窒素トラッ
プ、９……加熱用ヒータ、10……温度センサ、11……制
御回路FIG. 1 is a diagram showing an excimer laser device according to the present invention,
FIG. 2 is a block diagram of a control circuit of the excimer laser device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a data diagram for explaining output characteristics of the conventional excimer laser device. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser chamber, 2 ... Discharge electrode, 3 ... Laser reflection mirror, 4 ... Laser light extraction window, 5 ... Laser light, 6, 7 ... Gas flow valve, 8 ... Liquid nitrogen trap, 9 …… Heating heater, 10 …… Temperature sensor, 11 …… Control circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 英樹 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (56)参考文献 特開 昭64−42188（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−20656（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−79665（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/03 - 3/038──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hideki Okamoto 1 Nishinokyo Kuwahara-cho, Nakagyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto, Japan Inside the Sanjo Plant, Shimadzu Corporation (56) References JP-A-64-42188 (JP, A) 59-20656 (JP, U) Actually open 63-79665 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01S 3/03-3/038
Claims (1)
ーからのガスが供給され、低温トラップによって不純物
を取り除くガス純化装置と、このガス純化装置からのガ
スを適温にしてチャンバ内に送り込むヒータと、レーザ
ガスの温度に応じて上記ヒータを制御する制御回路とを
それぞれ有することを特徴とするエキシマレーザ装置。1. A laser chamber, a gas purifying device supplied with gas from the laser chamber and removing impurities by a low-temperature trap, a heater for feeding the gas from the gas purifying device to an appropriate temperature and feeding the gas into the chamber, An excimer laser device comprising: a control circuit for controlling the heater according to the temperature.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4527790A JP2805959B2 (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Excimer laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4527790A JP2805959B2 (en) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | Excimer laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03248490A JPH03248490A (en) | 1991-11-06 |
| JP2805959B2 true JP2805959B2 (en) | 1998-09-30 |
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1990
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