JP3831796B2 - Gas control device for laser equipment - Google Patents

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JP3831796B2
JP3831796B2 JP8649398A JP8649398A JP3831796B2 JP 3831796 B2 JP3831796 B2 JP 3831796B2 JP 8649398 A JP8649398 A JP 8649398A JP 8649398 A JP8649398 A JP 8649398A JP 3831796 B2 JP3831796 B2 JP 3831796B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ発振に伴い、レーザガスを構成する一部のガスのガス濃度が減少すること等によってレーザ出力が低下するエキシマレーザ等のレーザ装置のガス制御装置に関し、特に一定の安定出力制御に影響を与えることなく継続的なレーザ発振中にレーザガスの注入と排気とを適正に制御を行うことができるレーザ装置のガス制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、エキシマレーザが用いるレーザガスは、ハロゲンガス、希ガス、およびバッファガスの混合ガスであり、例えばKrFエキシマレーザの場合は、F2、Kr、およびNeの混合ガスを用い、ArFエキシマレーザの場合は、F2、Ar、およびNeの混合ガスを用いている。
【0003】
このエキシマレーザにおいて、レーザ発振を続けると、主として電極材料とハロゲンガスとの化合及びその化合物の生成によって、ハロゲンガスの減少とレーザガス内のダスト(不純物ガス)の増加とによってレーザ出力が減少する。一方、ハロゲンガス濃度を高くすると、レーザ出力が増加する。また、レーザ励起用電源電圧の上昇、下降によってレーザ出力もそれぞれ上昇、下降する。
【0004】
そこで、例えば米国特許4977573号にはエキシマレーザの出力制御装置が記載され、これには、レーザ発振に伴って低下するレーザ出力を電源電圧の上昇を行うことによって一定のレーザ出力を得、電源電圧の上昇限界に達した時点で、ハロゲンガスをレーザチャンバ内に注入し、この注入によってレーザ出力が増大するため、電源電圧を下降させる制御を行って一定のレーザ出力を得られるようにしている。また、必要なとき、ハロゲンの注入前後にレーザチャンバ内のレーザガスを排気し、上述したダストを除去し、リフレッシュするようにし、これにより、一定の安定出力を比較的長く維持することができる。
【0005】
すなわち、図6は従来のレーザ装置のガス制御装置でのガス制御に基づく時間と電源電圧との関係を示すものであり、図6において、レーザ発振による時間の経過に伴い、ハロゲンガスが減少し、レーザ出力が低下するため、電源電圧を上昇させて一定のレーザ出力が得られるように制御を行うが、一定のレーザ出力に制御できる電源電圧の範囲E10内で、電源電圧が制御範囲内の上限に達したタイミングT1〜T4の時点でハロゲンガスの注入が行われる。このハロゲンガスの注入によって、レーザ出力が増大するため、電源電圧を減少する制御がなされる。また、タイミングT4の近傍のように、ハロゲンガスの注入によってもレーザ出力が大きく増大しない場合には、このタイミングT4の前後においてレーザチャンバ内のレーザガスの排気を行い、レーザガスのリフレッシュを行うようにしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のガス制御装置では、レーザチャンバ内にハロゲンガスが急激に注入されるため、レーザチャンバ内のガス流が乱れ、レーザ出力が過渡的に不安定になるという問題点があった。特に、図6のタイミングT1〜T4においてハロゲンガスが注入された直後は、急激に電源電圧を減少させる制御を行うため、たとえレーザ出力を一定に保つことができたとしても、レーザ波長の制御が追随できない場合が生ずるという問題点があった。
【0007】
また、レーザガスの排気は、ハロゲンガスが注入されるタイミングT4の直前あるいは直後に行われるため、電源電圧上限近傍で電源電圧が上昇傾向にある場合、この排気処理によって電源電圧をさらに高くする制御が行われるため、電源電圧が制御範囲を超えて制御不能になる事態が生じるという問題点もあった。
【0008】
さらに、レーザガスの排気処理は、ハロゲンガスの注入に引き続いて行われるため、注入されたハロゲンガスがそのまま排気される可能性が高く、ハロゲンガスの有効利用がなされず、効率的なレーザガスの交換を行うことができないという問題点があった。
【0009】
一方、エキシマレーザのようなレーザ装置では、レーザ発振の停止あるいは不安定なレーザ発振を余儀なくされるガス交換なしに、長期間にわたって継続的なレーザ発振が可能となることが要望されている。
【0010】
そこで、本発明は、かかる問題点を除去し、レーザ発振の停止あるいは不安定なレーザ発振をすることなくレーザガスの交換処理を行い、かつ長期間にわたって継続的なレーザ発振を可能とするレーザ装置のガス制御装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段および効果】
第1の発明は、ハロゲンガスの濃度を全混合ガスの濃度に対して略一定に保つべく該ハロゲンガスをレーザチャンバ内に注入する第1の注入手段と、希ガス及びバッファガスの混合ガスを前記レーザチャンバ内に注入する第2の注入手段と、レーザ励起用電源からのレーザへの供給電圧を検出する検出手段と、前記レーザチャンバ内のガスを排気する排気手段と、を有し、レーザ出力を検知し、このレーザ出力をフィードバックすることによって該レーザ出力をほぼ一定に保つ制御を行うレーザ装置のガス制御装置において、注入モードと排気モードとを交互に行い、前記注入モードでは、レーザ出力が前記一定の安定出力とする制御及び波長制御に追随可能な範囲内で、レーザチャンバ内のハロゲンガスの補給をすべく前記第1の注入手段からの前記ハロゲンガスの注入量及びレーザチャンバ内の全ガス圧を上昇させるべく前記第2の注入手段からの前記希ガス及びバッファガスの混合ガスの注入量を制御し、これらのガスの注入によって上昇するレーザ出力を一定の安定出力に保つべく前記検出手段によって検出された供給電圧を該注入量に対応させて低下させる制御を行い、前記排気モードでは、レーザ出力が前記一定の安定出力とする制御及び波長制御に追随可能な範囲内で前記排気手段による前記レーザチャンバ内のガスの排気量を制御し、このガスの排気によって下降するレーザ出力を一定の安定出力に保つべく前記検出手段によって検出された供給電圧を該排気量に対応させて上昇させる制御を行い、供給電圧が低下して第1の電圧に達したときに前記注入モードから前記排気モードに切り換え、供給電圧が上昇して前記第1の電圧より高い第2の電圧に達したときに前記排気モードから前記注入モードに切り換えることを特徴とする。
【0012】
第1の発明では、ハロゲンガス、希ガス、およびバッファガスの注入及びレーザチャンバ内のガスの排気を、一定のレーザ出力の制御及び波長制御に影響を与えることなく行うことができ、レーザチャンバ内のガスの一部のガス交換を行うことができるので、一定のレーザ出力を長時間にわたって得ることができる。しかも、注入モードと排気モードとに分離して制御されるため、注入されたハロゲンガス等が直ちに排気されることがないので、レーザチャンバ内のガス交換が効率的に行われる。
【0013】
第2の発明は、第1の発明において前記注入モードでは、前記供給電圧が連続的かつ緩やかに低下するように前記注入量を制御し、前記排気モードでは、前記供給電圧が連続的かつ緩やかに上昇するように前記排気量を制御することを特徴とする。
【0014】
第2の発明では、供給電圧が連続的かつ緩やかに低下するように注入量あるいは排気量が制御されるため、一定のレーザ出力を安定して得ることができる。
【0015】
第3の発明は、第1または第2の発明において前記レーザ出力を一定の安定出力に保つ制御が可能な供給電圧範囲内で制御することを特徴とする。
【0016】
第3の発明では、レーザ出力を一定の安定出力に保つ制御が可能な供給電圧範囲内で制御されるため、制御を確実に行うことができる。
【0017】
第4の発明は、第1から第3の発明において前記レーザ出力を一定の安定出力に保つ制御が可能な範囲内の上限供給電圧で前記排気モードから前記注入モードに切り換え、前記レーザ出力を一定の安定出力に保つ制御が可能な範囲内の下限供給電圧で前記注入モードから前記排気モードに切り換えることを特徴とする。
【0018】
第4の発明では、注入モードと排気モードとが上限供給電圧あるいは下限供給電圧に達した場合に切り換えられるので、注入モードと排気モードとの切換回数を少なくすることができ、これにより、注入されたハロゲンガス等が有効利用される。
【0019】
第5の発明は、第4の発明において、前記上限供給電圧は該上限供給電圧より所定量低い値であり、前記下限供給電圧は該下限供給電圧より所定量高い値であることを特徴とする。
【0020】
これにより、所定のマージンが設けられるため、制御が暴走することなく、確実な制御を行うことができる。
【0021】
第6の発明は、第1から第5の発明においてレーザ発振パルス数に対応して前記注入量及び前記排気量を制御することを特徴とする。
【0022】
第6の発明では、レーザ発振に伴ってハロゲンガスが消費されることに着目し、レーザ発振パルス数に対応して注入量及び排気量を制御するようにしているので、適正な注入量及び排気量として制御することができる。
【0023】
第7の発明は、第1から第6の発明において、前記注入モードから制御を開始し、さらに、前記レーザチャンバには、レーザ発振前に最適の混合比をもつレーザガスが充填される ことを特徴とする。
【0024】
これにより、当初最適な混合比をもつレーザガスを排気することがないので、充填されたレーザガスを有効利用することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0026】
図1は、本発明の実施の形態であるガス制御装置が搭載されたエキシマレーザの構成を示す図である。
【0027】
図1において、エキシマレーザ1のレーザチャンバ2内には、図示しない放電電極等を有し、レーザ電源5からの供給電圧による放電電極間のパルス放電によって、レーザチャンバ2内に充填されたKr,F2,Neの混合ガスからなるレーザガスが励起され、レーザ発振が行われる。発光した光は、狭帯域化ユニット3によって狭帯域化され、再びレーザチャンバ2に戻って増幅され、フロントミラー4を介して発振レーザ光Lとして出力される。
【0028】
レーザ電源5は、制御部9から送られた電圧データをもとに放電電極間に電位差を与えてパルス放電を行わせる。このレーザ電源5は、図示しない充電回路により電荷を一旦蓄えた後、例えばGTOやサイリスタ等のスイッチ素子の動作によってパルス放電を行わせる。
【0029】
フロントミラー4、レーザチャンバ2および狭帯域化ユニット3で構成される共振器から発振されたレーザ光Lは、ビームスプリッタ10によってその一部がサンプリングされ、レンズ11を介して光モニタモジュール12に入射される。また、その残りのレーザ光Lは、図示しない露光装置等に出射され、利用される。
【0030】
光モニタモジュール12は、パルス発振が行われる度に、出力レーザ光Lの1パルス当りのエネルギーを検出し、この検出パルスエネルギー値が制御部9に送られる。また、光モニタモジュール12は、図示しない基準光とモニタされたレーザ光Lとの干渉縞を検出し、この検出結果を制御部9に送出する。なお、光モニタモジュール12は、パルスエネルギーと干渉縞との検出とを同一モジュールで行うようにしているが、別々のモジュールで行うようにしてもよい。
【0031】
制御部9は、光モニタモジュール12から送られた検出パルスエネルギー値をもとに、一定のレーザ出力となるようにレーザ電源5を介して放電電極に供給される電源電圧をフィードバック制御する。また、制御部9内の波長制御部9aは、光モニタモジュール12から送られた干渉縞をもとに波長ずれを算出し、この波長ずれをなくすように狭帯域化モジュール3を介してフィードバック制御する。すなわち、狭帯域化ユニット3内のグレーティング等の波長選択素子を回転等する制御を行って、所望の波長をもつレーザ光Lが発振するように波長制御を行う。
【0032】
レーザチャンバ2内には、当初、レーザ発振に最も適切な混合比をもつKr,F2,Neからなる混合ガスが充填されているが、レーザパルス発振の回数とともに、ハロゲンガス(F2)が減少し、電源電圧一定のもとでは、レーザ出力が低下する現象をもたらすため、注入モードでは、レーザチャンバ2内には栓6aを介してKr,F2,Neからなる3元ガス6が注入され、栓7aを介してKr,Neからなる二元ガス7が注入される。
【0033】
また、排気モードでは、栓8aを介し、排気装置8によって、レーザチャンバ2内のレーザガスが排気される。
【0034】
これらの注入及び排気処理は、制御部9によって制御され、この制御は、ガス注入/排気制御部9bによる栓6a,7a,8aの開閉制御によって行われる。
【0035】
制御部9は、上述したように、一定の波長をもつ一定のレーザ出力が安定して出力されるように制御するが、特に一定のレーザ出力制御は、レーザ出力が、レーザチャンバ2内に充填された全ガス圧、ハロゲンガス圧、電源電圧の3つの要素の関数となっていることに基づいて行われる。ここで、レーザ出力は、全ガス圧が上昇すれば増大し、ハロゲンガス圧が上昇すれば増大し、電源電圧が上昇すれば増大する。従って、一定のレーザ出力に制御する場合、例えば、ハロゲンガス圧が一定の場合に、全ガス圧が増大する場合は、電源電圧を減少させればよく、逆に全ガス圧が減少する場合は、電源電圧を増大させればよい。
【0036】
従って、制御部9は、一定のレーザ出力に保つため、基本的に、光モニタモジュール12からの検出パルスエネルギー値が所望の値よりも減少している場合には、基本的に電源電圧を増大させる制御を行い、検出パルスエネルギー値が所望の値よりも増大している場合には、基本的に電源電圧を減少させる制御を行うが、レーザパルス発振の回数の増大に伴ってレーザ出力が低下するため、周期の大きな制御として、全ガス圧及びハロゲンガス圧とを増大させる制御を行い、この制御によるレーザ出力の増大を補うため、電源電圧を低下させる制御を行うとともに、レーザチャンバ2内のレーザガスの排気を行うことによる全ガス圧及びハロゲンガス圧が減少し、レーザ出力が減少するため、電源電圧を増大させる制御を行う。
【0037】
すなわち、制御部9は、ハロゲンガス、希ガス、およびバッファガスの注入及び排気を大きな周期で制御を行う。
【0038】
例えば、100%ハロゲンガスが使用できるとすれば、注入モードにおけるハロゲンガスの注入量Ghは、
Gh=(ハロゲンガス消費量+目標値×最適ハロゲンガス濃度)×レーザパルス発振数
となり、
希ガス(Kr)とバッファガス(Ne)との混合ガスの注入量Grは、
Gr=目標値×(1−最適ハロゲンガス濃度)×レーザパルス発振数
となる。ここで、目標値とは、電源電圧を低下させるに十分な量である。このため、電源電圧の低下量を小さくする場合には、目標値が小さくなり、最終的な注入量Gh,Grは少なくなる。また、ここでは、レーザパルス発振数に応じて注入量Gh,Grを制御するようにしている。これは、レーザパルス発振数に伴ってハロゲンガス消費量、すなわちハロゲンガスの減少が増大し、ダストも増大するからである。これにより、レーザチャンバ2内の希ガス及びバッファガスの濃度に対するハロゲンガスの濃度を、最適ハロゲンガス濃度(Gh/Gr=0.15%)に制御することができる。
【0039】
但し、ハロゲンガスのみからなる純度の高いガスとすることは現段階において難しく、保存上からも望ましくないため、Kr,F2,Neからなる三元ガス6とKr,Neからなる二元ガス7とをレーザチャンバ2内に注入することによって、全ガス圧及びハロゲンガス圧を増大させ、レーザチャンバ2内のレーザガスを排気することによって全ガス圧及びハロゲンガス圧を減少させている。
【0040】
実際に、三元ガス6は、混合比が一例をあげればF2:Kr:Ne=1%:1.25%:97.75%であり、二元ガス7は、混合比がKr:Ne=1.25%:98.75%である。この三元ガス6及び二元ガス7を用いても、三元ガス6内の希ガス及びバッファガスの量を修正することにより、上述した注入量を制御することができる。すなわち、三元ガス6の注入量Gh’は、
Gh’=Gh/ハロゲンボンベ濃度
二元ガス7の注入量Gr’は、
Gr’=Gr−Gh’×(1−ハロゲンボンベ濃度)
とすると、レーザチャンバ2内のハロゲンガス濃度は、
Gh’×ハロゲンボンベ濃度/(Gr’+Gh’)=Gh/Grとなり、最適ハロゲンガス濃度となる。
【0041】
従って、三元ガス6及び二元ガス7を用いても、ハロゲンガスのみの注入量と希ガス,バッファガスからなる混合ガスのみの注入量とをそれぞれ制御することができる。つまり、ボンベ濃度が変わっても、設定値を入れるだけで全く同じ制御が可能である。
【0042】
次に、制御部9によるガス注入/排気制御とこれに伴う電源電圧制御について説明する。
【0043】
図2は、制御部9によるレーザ発振パルス数に対する電源電圧及びレーザチャンバ2内のガス圧の変化を示す図である。
【0044】
図2(a)において、レーザ発振当初においては最適なレーザガスがレーザチャンバ2内に充填されており、レーザ発振パルス数の増大に伴い、ハロゲンガスが消費されるため、ハロゲンガス圧及び全ガス圧が減少する。このため、当初、すなわちレーザ発振パルス数N0からN1までの間は、注入モードとなり、上述したハロゲンガス、及び希ガス,バッファガスからなる混合ガスがレーザチャンバ2内に供給される。このガス注入に伴って全ガス圧は徐々に上昇し(図2(b)、レーザ出力は上昇するため、制御部9は、電源電圧を徐々に減少させる処理を行う(図2(a))。これによって、注入モードm1では、一定のレーザ出力が安定して得られる。なお、制御部9は、波長制御部9aによって波長制御も行うが、制御部9は、一定のレーザ出力制御及び波長制御に影響を及ぼさない程度の電源電圧の変動、すなわち目標値を適切に設定することによって、適正な注入量を制御する。
【0045】
一方、注入モードm1において、電源電圧が徐々に減少するが、電源電圧がVminに達すると、制御部9は、排気モードm2に切り換えられる。この切換によって、制御部9は、ハロゲンガス、希ガス、バッファガスの注入を停止し、排気装置8によってレーザチャンバ2内のレーザガスを徐々に排気する。この排気も、注入と同様に、一定のレーザ出力制御及び波長制御に影響を及ぼさない程度に行う必要がある。すなわち、レーザチャンバ2内のレーザガスが不均一な圧力状態が生じたり、脈動が生じないように排気すべく排気量を制御する。また、この排気量は、注入モードm1と同様にレーザ発振パルス数に応じて徐々に排気する。そして、電源電圧が徐々に上昇し、この電源電圧がVmaxに達した時点で、制御部9は注入モードm3に切り換え、注入モードm1と同様な制御を実行する。尚、ガスを徐々に排気する場合は排気動作中のハロゲンガス消費分を補い、ハロゲンガス濃度を一定にするためにレーザ発振パルス数に応じたハロゲンガス注入を行ってもよい。
【0046】
ところで、このようなレーザ出力制御及び波長制御が可能な電源電圧の範囲は、図2(a)に示す最大電源電圧VAと最小電源電圧VBとの間に挟まれる領域であるが、上述したように、制御部9は、最大電源電圧VAよりも所定量小さい上限電源電圧Vmaxで排気モードから注入モードに切り換えるようにし、最小電源電圧VBよりも所定量大きい下限電源電圧Vminで注入モードから排気モードに切り換えるようにしている。これは、例えば、排気モードから注入モードへの切換時に、排気による全ガス圧の減少を補うための電源電圧の上昇によって電源電圧が最大電源電圧VAを超え制御範囲外となって制御不能となることを確実に防止するためである。
【0047】
図3は、図2(a)の注入モードm1における電源電圧の変化を拡大した図である。図3において、ハロゲンガス、希ガス、バッファガスのレーザチャンバ2内への注入時点はP1〜P3で示している。これらの注入間隔は、予め設定されたレーザ発振パルス数ΔNによって決定される。もちろん、このレーザ発振パルス数ΔNは、電源電圧の下降あるいは上昇、さらには、全レーザ発振パルス数との関係で随時決定するようにしてもよい。また、制御部9は、このレーザ発振パルス数ΔNや上述した注入量あるいは排気量を、一度制御した結果をもとに学習するようにしてもよい。なお、図3におけるΔNは、実際約30分間隔で行っており、約2万パルス程度のレーザ発振が少なくとも行われる。
【0048】
ここで、上述した注入/排気制御及び電源電圧制御について図4に示すフローチャートを参照して説明する。
【0049】
図4において、まず、レーザチャンバ2内にハロゲンガス:希ガス:バッファガスの分圧比が適正で、かつ全ガス圧を図2に示すようにガス圧Psに設定する(ステップS1)。さらに、電源電圧の制御範囲であるVmaxからVminを設定し、レーザ発振パルス数ΔN毎のガス注入量ΔGを設定する(ステップS2)。このガス圧Psでは、所望の一定レーザ出力を得るための電源電圧はVmaxとなるように設定される。
【0050】
その後、レーザ発振が開始されると(ステップS3)、制御部9は、当初注入モードで、ガス補給後のレーザ発振回数がΔNになったか否かを判断し(ステップS4)、ΔNに満たない場合は、ステップS3に移行してレーザ発振を継続し、ΔNになった場合は、ΔGのガスを三元ガス6及び二元ガス7からレーザチャンバ2内に補給するとともに、レーザ出力が一定となるように電源電圧を低下させる処理を行う(ステップS5)。その後、さらに電源電圧がVminになったか否かを判断し(ステップS6)、Vminに達しない場合は、ステップS3に移行して上述した処理を繰り返し、Vminに達した場合は、制御部9は注入モードから排気モードに移行する。
【0051】
排気モードでは、レーザチャンバ2内のレーザガスを徐々に排気(必要に応じて消費分のハロゲンガスの注入を)するとともに、レーザ出力が一定となるように電源電圧を上昇させる処理を行う(ステップS7)。その後、電源電圧がVmaxに達したか否かを判断し(ステップS8)、Vmaxに達していない場合は、ステップS7に移行してレーザガスの排気を継続し、Vmaxに達している場合は、ステップS3に移行し、再度注入モードに切り換えられて上述した処理を繰り返す。
【0052】
このようにして、長時間の連続的レーザ発振中において、注入モードと排気モードとを電源電圧VmaxとVminとの到達によって切り換え、緩やかにハロゲンガス、及び希ガスとバッファガスの補給を行うとともに、排気を行うようにして、レーザチャンバ2内のレーザガスの一部交換を行うようにしている。
【0053】
また、このような制御を行うことによって、ダストの影響を一定以下に抑えることが可能なため、原理的には他部品の寿命までレーザ発振可能であり、現実には、少なくとも7日間連続で1000万パルスの連続的なパルス発振を特別なレーザガス交換なしに、一定の安定したレーザ出力を得ることができる。
【0054】
ところで、上述した実施の形態では、注入モードと排気モードとのレーザ発振パルス数がほぼ同じものであるが、排気モードでの排気によるレーザガス出力の変化に与える影響は少ないと考えられるので、排気モードにおける排気に伴う電源電圧の上昇傾きを注入モードにおける電源電圧の下降傾きに比較して大きくするようにしてもよい。
【0055】
図5は、レーザ発振パルス数に対する排気モードにおける電源電圧の上昇傾きを注入モードにおける下降傾きに比べて大きくした制御を行った場合の電源電圧と全ガス圧との変化を示す図である。図5のように排気モードにおけるレーザ発振パルス数を少なくしても上述した実施の形態と同様な作用効果を得ることができるとともに、レーザガス交換の回数が増えるのでレーザガスのリフレッシュ効果が大きくなり、特にレーザチャンバ2内のダストの減少効果を大きくすることができる。
【0056】
もちろん、それとは逆に注入モードのレーザ発振パルス数を排気モードのレーザ発振パルス数より少なくするようにしても、上述した実施の形態と同様な作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態であるガス制御装置が搭載されたエキシマレーザの構成を示す図である。
【図2】レーザ発振パルス数に対する電源電圧及びレーザチャンバ内のガス圧の変化を示す図である。
【図3】注入モードにおけるレーザ発振パルス数に対する電源電圧の変化を拡大した図である。
【図4】注入/排気制御及び電源電圧制御の手順を示すフローチャートである。
【図5】レーザ発振パルス数に対する排気モードでの電源電圧の上昇傾きを中モードでの下降傾きに比べて大きくした場合の電源電圧と全ガス圧との変化を示す図である。
【図6】従来のレーザ装置のガス制御装置でのガス制御に基づく時間と電源電圧との関係を示す図である。
【符号の説明】
1…エキシマレーザ 2…レーザチャンバ 3…狭帯域化ユニット
4…フロントミラー 5…レーザ電源 6…三元ガス 7…二元ガス
8…排気装置 6a,7a,8a…栓 9…制御部 9a…波長制御部
9b…ガス注入/排気制御部 10…ビームスプリッタ 11…レンズ
12…光モニタモジュール L…レーザ光 m1,m3…注入モード
m2…排気モード N0〜N3…レーザ発振パルス数 Vmax…上限電源電圧
Vmin…下限電源電圧
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas control device for a laser device such as an excimer laser in which the laser output is reduced due to a decrease in the gas concentration of a part of the gas constituting the laser gas accompanying laser oscillation. The present invention relates to a gas control apparatus for a laser apparatus that can appropriately control injection and exhaust of laser gas during continuous laser oscillation without affecting the laser.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a laser gas used by an excimer laser is a mixed gas of a halogen gas, a rare gas, and a buffer gas. For example, in the case of a KrF excimer laser, a mixed gas of F2, Kr, and Ne is used, and in the case of an ArF excimer laser Uses a mixed gas of F2, Ar, and Ne.
[0003]
In this excimer laser, when the laser oscillation is continued, the laser output is decreased mainly by the combination of the electrode material and the halogen gas and the generation of the compound thereof due to the decrease of the halogen gas and the increase of dust (impurity gas) in the laser gas. On the other hand, when the halogen gas concentration is increased, the laser output increases. The laser output also rises and falls as the laser excitation power supply voltage rises and falls.
[0004]
Thus, for example, US Pat. No. 4,977,573 describes an excimer laser output control device, which obtains a constant laser output by increasing the power supply voltage of the laser output that decreases with laser oscillation, and supplies the power supply voltage. When the rise limit is reached, a halogen gas is injected into the laser chamber, and the laser output is increased by this injection. Therefore, a control for lowering the power supply voltage is performed to obtain a constant laser output. Further, when necessary, the laser gas in the laser chamber is exhausted before and after the halogen injection, and the above-mentioned dust is removed and refreshed, so that a constant stable output can be maintained for a relatively long time.
[0005]
That is, FIG. 6 shows the relationship between the time based on the gas control in the gas control device of the conventional laser device and the power supply voltage. In FIG. 6, the halogen gas decreases with the passage of time due to laser oscillation. Since the laser output is reduced, the power supply voltage is raised so as to obtain a constant laser output, but the power supply voltage is within the control range within the power supply voltage range E10 that can be controlled to a constant laser output. The halogen gas is injected at timings T1 to T4 when the upper limit is reached. Since the laser output is increased by the halogen gas injection, the power supply voltage is controlled to decrease. Further, when the laser output does not increase greatly even when the halogen gas is injected as in the vicinity of the timing T4, the laser gas in the laser chamber is exhausted before and after the timing T4 to refresh the laser gas. Yes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional gas control apparatus described above has a problem in that the halogen gas is rapidly injected into the laser chamber, so that the gas flow in the laser chamber is disturbed and the laser output becomes transiently unstable. . In particular, immediately after the halogen gas is injected at the timings T1 to T4 in FIG. 6, the control of the power supply voltage is performed rapidly. Therefore, even if the laser output can be kept constant, the laser wavelength can be controlled. There was a problem that there were cases where it was impossible to follow.
[0007]
Further, since the laser gas is exhausted immediately before or after the timing T4 when the halogen gas is injected, if the power supply voltage tends to increase in the vicinity of the upper limit of the power supply voltage, control for further increasing the power supply voltage by this exhaust processing is performed. As a result, there is a problem that the power supply voltage exceeds the control range and becomes uncontrollable.
[0008]
Furthermore, since the laser gas is exhausted after the halogen gas is injected, there is a high possibility that the injected halogen gas is exhausted as it is, and the halogen gas is not effectively used. There was a problem that it could not be done.
[0009]
On the other hand, a laser apparatus such as an excimer laser is desired to be capable of continuous laser oscillation over a long period of time without gas exchange that requires laser oscillation to stop or unstable laser oscillation.
[0010]
Therefore, the present invention eliminates such problems, performs a laser gas exchange process without stopping laser oscillation or causing unstable laser oscillation, and enables a laser apparatus capable of continuous laser oscillation over a long period of time. An object is to provide a gas control device.
[0011]
[Means for solving the problems and effects]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a first injection means for injecting a halogen gas into a laser chamber so as to keep the concentration of the halogen gas substantially constant with respect to the concentration of the total mixed gas, and a mixed gas of a rare gas and a buffer gas. A second injection means for injecting into the laser chamber; a detection means for detecting a supply voltage to the laser from a laser excitation power supply; and an exhaust means for exhausting a gas in the laser chamber. In the gas control device of the laser device that controls the output to detect and feed back the laser output, the injection mode and the exhaust mode are alternately performed. In the injection mode, the laser output is The first injection means for replenishing the halogen gas in the laser chamber within a range capable of following the control to achieve the constant stable output and the wavelength control. In order to increase the injection amount of the halogen gas and the total gas pressure in the laser chamber, the injection amount of the mixed gas of the rare gas and the buffer gas from the second injection means is controlled. the supply voltage detected by said detecting means to keep raised the laser output constant and stable output performs control to reduce in association with the injection quantity, in the exhaust mode, the laser output is to the constant and stable output The amount of gas exhausted from the laser chamber by the exhaust means is controlled within a range that can follow control and wavelength control, and the laser output that is lowered by the exhaust of the gas is detected by the detection means so as to maintain a constant stable output. performs control to increase in correspondence to the exhaust amount supply voltage that is, whether the injection mode when the supply voltage reaches the first voltage drops The switched to exhaust mode, and wherein said switching from the exhaust mode to the injection mode when the supply voltage reaches a second higher voltage than the first voltage rises.
[0012]
In the first invention, the injection of the halogen gas, the rare gas, and the buffer gas and the exhaust of the gas in the laser chamber can be performed without affecting the control of the constant laser output and the wavelength control. Since a part of the gas can be exchanged, a constant laser output can be obtained for a long time. Moreover, since the injection mode and the exhaust mode are controlled separately, the injected halogen gas or the like is not immediately exhausted, so that the gas exchange in the laser chamber is performed efficiently.
[0013]
The second invention according to the first invention, in the injection mode, controls the injection amount so that the supply voltage is continuously and gradually decreased, and in the exhaust mode, the supply voltage is continuously and slowly The exhaust amount is controlled so as to rise to a large value.
[0014]
In the second invention, since the injection amount or the exhaust amount is controlled so that the supply voltage continuously and gradually decreases, a constant laser output can be stably obtained.
[0015]
A third invention is characterized in that, in the first or second invention, the laser output is controlled within a supply voltage range in which control of keeping the laser output at a constant stable output is possible.
[0016]
In the third aspect of the invention, since the control is performed within the supply voltage range in which the laser output can be controlled to be a constant stable output, the control can be reliably performed.
[0017]
According to a fourth invention, in the first to third inventions, the laser output is switched from the exhaust mode to the injection mode at an upper limit supply voltage within a range in which the laser output can be controlled to be a constant stable output. The injection mode is switched to the exhaust mode at a lower limit supply voltage within a range capable of controlling to maintain a constant stable output.
[0018]
In the fourth invention, since the injection mode and the exhaust mode are switched when the upper limit supply voltage or the lower limit supply voltage is reached, the number of times of switching between the injection mode and the exhaust mode can be reduced. Halogen gas is effectively used.
[0019]
According to a fifth invention, in the fourth invention, the upper limit supply voltage is a value lower by a predetermined amount than the upper limit supply voltage, and the lower limit supply voltage is a value higher by a predetermined amount than the lower limit supply voltage. .
[0020]
As a result, a predetermined margin is provided, so that reliable control can be performed without runaway control.
[0021]
According to a sixth invention, in the first to fifth inventions, the injection amount and the exhaust amount are controlled in accordance with the number of laser oscillation pulses.
[0022]
In the sixth invention, attention is paid to the fact that halogen gas is consumed with laser oscillation, and the injection amount and exhaust amount are controlled in accordance with the number of laser oscillation pulses. It can be controlled as a quantity.
[0023]
A seventh aspect of the sixth invention from the first, the starts controlling the injection mode, further, the laser chamber, characterized in that the laser gas having a mixing ratio of the best before laser oscillation is filled And
[0024]
Thereby, since the laser gas having the optimal mixing ratio is not exhausted at the beginning, the filled laser gas can be used effectively.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an excimer laser equipped with a gas control apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0027]
In FIG. 1, the excimer laser 1 has a discharge electrode or the like not shown in the laser chamber 2, and Kr, A laser gas composed of a mixed gas of F2 and Ne is excited and laser oscillation is performed. The emitted light is narrowed by the band narrowing unit 3, is returned to the laser chamber 2 again, is amplified, and is output as the oscillation laser light L through the front mirror 4.
[0028]
The laser power source 5 gives a potential difference between the discharge electrodes based on the voltage data sent from the control unit 9 to cause pulse discharge. The laser power source 5 temporarily stores charges by a charging circuit (not shown), and then performs pulse discharge by the operation of a switching element such as a GTO or a thyristor.
[0029]
A part of the laser light L oscillated from the resonator composed of the front mirror 4, the laser chamber 2, and the band narrowing unit 3 is sampled by the beam splitter 10 and enters the optical monitor module 12 via the lens 11. Is done. The remaining laser light L is emitted to an exposure device (not shown) and used.
[0030]
Each time pulse oscillation is performed, the optical monitor module 12 detects the energy per pulse of the output laser light L, and this detected pulse energy value is sent to the control unit 9. Further, the optical monitor module 12 detects interference fringes between a reference light (not shown) and the monitored laser light L, and sends the detection result to the control unit 9. The optical monitor module 12 performs detection of pulse energy and interference fringes by the same module, but may be performed by separate modules.
[0031]
Based on the detected pulse energy value sent from the optical monitor module 12, the control unit 9 feedback-controls the power supply voltage supplied to the discharge electrode via the laser power supply 5 so that a constant laser output is obtained. The wavelength control unit 9a in the control unit 9 calculates a wavelength shift based on the interference fringes transmitted from the optical monitor module 12, and performs feedback control via the band narrowing module 3 so as to eliminate this wavelength shift. To do. That is, the wavelength control is performed so that the laser light L having a desired wavelength oscillates by performing control such as rotating a wavelength selection element such as a grating in the band narrowing unit 3.
[0032]
The laser chamber 2 is initially filled with a mixed gas composed of Kr, F2, and Ne having the most appropriate mixing ratio for laser oscillation, but the halogen gas (F2) decreases with the number of laser pulse oscillations. In the injection mode, a ternary gas 6 composed of Kr, F2, and Ne is injected into the laser chamber 2 through the plug 6a in order to cause a phenomenon in which the laser output is reduced under a constant power supply voltage. A binary gas 7 made of Kr and Ne is injected through 7a.
[0033]
In the exhaust mode, the laser gas in the laser chamber 2 is exhausted by the exhaust device 8 through the plug 8a.
[0034]
These injection and exhaust processes are controlled by the control unit 9, and this control is performed by opening / closing control of the plugs 6a, 7a, 8a by the gas injection / exhaust control unit 9b.
[0035]
As described above, the control unit 9 performs control so that a constant laser output having a constant wavelength is stably output. In particular, in the constant laser output control, the laser output is filled in the laser chamber 2. This is based on being a function of the three factors of the total gas pressure, the halogen gas pressure, and the power supply voltage. Here, the laser output increases as the total gas pressure increases, increases as the halogen gas pressure increases, and increases as the power supply voltage increases. Therefore, when controlling to a constant laser output, for example, when the halogen gas pressure is constant and the total gas pressure increases, the power supply voltage may be decreased, and conversely when the total gas pressure decreases. The power supply voltage may be increased.
[0036]
Therefore, in order to keep the laser output constant, the control unit 9 basically increases the power supply voltage when the detected pulse energy value from the optical monitor module 12 is lower than the desired value. If the detected pulse energy value is higher than the desired value, the power supply voltage is basically reduced, but the laser output decreases as the number of laser pulse oscillations increases. Therefore, as control with a large period, control for increasing the total gas pressure and the halogen gas pressure is performed, and in order to compensate for the increase in laser output due to this control, control for lowering the power supply voltage is performed, and in the laser chamber 2 Control of increasing the power supply voltage is performed because the total gas pressure and the halogen gas pressure are reduced by evacuating the laser gas, and the laser output is reduced.
[0037]
That is, the control unit 9 controls the injection and exhaust of the halogen gas, the rare gas, and the buffer gas with a large cycle.
[0038]
For example, if 100% halogen gas can be used, the halogen gas injection amount Gh in the injection mode is:
Gh = (halogen gas consumption + target value × optimum halogen gas concentration) × laser pulse oscillation number,
The injection amount Gr of the mixed gas of the rare gas (Kr) and the buffer gas (Ne) is
Gr = target value × (1−optimum halogen gas concentration) × laser pulse oscillation number. Here, the target value is an amount sufficient to reduce the power supply voltage. For this reason, when the amount of decrease in the power supply voltage is reduced, the target value is reduced, and the final injection amounts Gh and Gr are reduced. Here, the injection amounts Gh and Gr are controlled according to the number of laser pulse oscillations. This is because the halogen gas consumption, that is, the decrease in halogen gas increases and the dust increases with the number of laser pulse oscillations. Thereby, the concentration of the halogen gas with respect to the concentration of the rare gas and the buffer gas in the laser chamber 2 can be controlled to the optimum halogen gas concentration (Gh / Gr = 0.15%).
[0039]
However, since it is difficult at this stage to make a high-purity gas consisting only of halogen gas and it is not desirable from the viewpoint of storage, a ternary gas 6 composed of Kr, F2, and Ne and a binary gas 7 composed of Kr, Ne and Is injected into the laser chamber 2 to increase the total gas pressure and the halogen gas pressure, and by exhausting the laser gas in the laser chamber 2, the total gas pressure and the halogen gas pressure are decreased.
[0040]
Actually, the ternary gas 6 has a mixing ratio of F2: Kr: Ne = 1%: 1.25%: 97.75%, and the binary gas 7 has a mixing ratio of Kr: Ne =. 1.25%: 98.75%. Even when the ternary gas 6 and the binary gas 7 are used, the above-described injection amount can be controlled by correcting the amounts of the rare gas and the buffer gas in the ternary gas 6. That is, the injection amount Gh ′ of the ternary gas 6 is
Gh ′ = Gh / halogen cylinder concentration binary gas 7 injection amount Gr ′ is:
Gr ′ = Gr−Gh ′ × (1-halogen cylinder concentration)
Then, the halogen gas concentration in the laser chamber 2 is
Gh ′ × halogen cylinder concentration / (Gr ′ + Gh ′) = Gh / Gr, which is the optimum halogen gas concentration.
[0041]
Therefore, even if the ternary gas 6 and the binary gas 7 are used, the injection amount of only the halogen gas and the injection amount of only the mixed gas composed of the rare gas and the buffer gas can be controlled. In other words, even if the cylinder concentration changes, the same control can be performed simply by entering a set value.
[0042]
Next, gas injection / exhaust control by the control unit 9 and power supply voltage control associated therewith will be described.
[0043]
FIG. 2 is a diagram illustrating changes in the power supply voltage and the gas pressure in the laser chamber 2 with respect to the number of laser oscillation pulses by the control unit 9.
[0044]
In FIG. 2A, an optimum laser gas is initially filled in the laser chamber 2 at the beginning of laser oscillation, and halogen gas is consumed as the number of laser oscillation pulses increases. Decrease. Therefore, at the beginning, that is, from the number of laser oscillation pulses N0 to N1, the injection mode is set, and the above-described mixed gas composed of the halogen gas, the rare gas, and the buffer gas is supplied into the laser chamber 2. With this gas injection, the total gas pressure gradually increases (FIG. 2B, and the laser output increases, so the control unit 9 performs a process of gradually decreasing the power supply voltage (FIG. 2A). As a result, a constant laser output can be stably obtained in the injection mode m 1. Although the control unit 9 also performs wavelength control by the wavelength control unit 9a, the control unit 9 performs constant laser output control and wavelength control. An appropriate injection amount is controlled by appropriately setting a fluctuation of the power supply voltage that does not affect the control, that is, a target value.
[0045]
On the other hand, in the injection mode m1, the power supply voltage gradually decreases, but when the power supply voltage reaches Vmin, the control unit 9 is switched to the exhaust mode m2. By this switching, the control unit 9 stops the injection of the halogen gas, the rare gas, and the buffer gas, and gradually exhausts the laser gas in the laser chamber 2 by the exhaust device 8. This evacuation needs to be performed to the extent that it does not affect the constant laser output control and wavelength control, similar to the injection. That is, the exhaust amount is controlled so that the laser gas in the laser chamber 2 is exhausted so as not to cause a non-uniform pressure state or pulsation. This exhaust amount is gradually exhausted according to the number of laser oscillation pulses as in the injection mode m1. Then, when the power supply voltage gradually rises and this power supply voltage reaches Vmax, the control unit 9 switches to the injection mode m3 and executes the same control as in the injection mode m1. When the gas is gradually exhausted, halogen gas injection according to the number of laser oscillation pulses may be performed in order to compensate for the halogen gas consumption during the exhaust operation and to make the halogen gas concentration constant.
[0046]
By the way, the range of the power supply voltage capable of such laser output control and wavelength control is a region sandwiched between the maximum power supply voltage VA and the minimum power supply voltage VB shown in FIG. Further, the control unit 9 switches from the exhaust mode to the injection mode at the upper limit power supply voltage Vmax that is a predetermined amount smaller than the maximum power supply voltage VA, and switches from the injection mode to the exhaust mode at the lower limit power supply voltage Vmin that is a predetermined amount larger than the minimum power supply voltage VB. To switch to. For example, when switching from the exhaust mode to the injection mode, the power supply voltage exceeds the maximum power supply voltage VA and becomes uncontrollable due to an increase in the power supply voltage to compensate for the decrease in the total gas pressure due to exhaust. This is to reliably prevent this.
[0047]
FIG. 3 is an enlarged view of a change in power supply voltage in the injection mode m1 of FIG. In FIG. 3, the time points at which the halogen gas, rare gas, and buffer gas are injected into the laser chamber 2 are indicated by P1 to P3. These injection intervals are determined by a preset number of laser oscillation pulses ΔN. Of course, this laser oscillation pulse number ΔN may be determined at any time in accordance with the decrease or increase of the power supply voltage and further in relation to the total number of laser oscillation pulses. Further, the control unit 9 may learn the laser oscillation pulse number ΔN and the above-described injection amount or exhaust amount based on the result of once controlling. Note that ΔN in FIG. 3 is actually performed at intervals of about 30 minutes, and at least laser oscillation of about 20,000 pulses is performed.
[0048]
Here, the above-described injection / exhaust control and power supply voltage control will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
[0049]
In FIG. 4, first, the partial pressure ratio of halogen gas: rare gas: buffer gas is appropriate in the laser chamber 2 and the total gas pressure is set to the gas pressure Ps as shown in FIG. 2 (step S1). Further, Vmin is set from Vmax, which is the control range of the power supply voltage, and a gas injection amount ΔG for each laser oscillation pulse number ΔN is set (step S2). At this gas pressure Ps, the power supply voltage for obtaining a desired constant laser output is set to Vmax.
[0050]
Thereafter, when laser oscillation is started (step S3), the controller 9 determines whether or not the number of times of laser oscillation after gas replenishment has reached ΔN in the initial injection mode (step S4), and does not satisfy ΔN. In this case, the process proceeds to step S3 and laser oscillation is continued. When ΔN is reached, the gas of ΔG is supplied from the ternary gas 6 and the binary gas 7 into the laser chamber 2 and the laser output is constant. A process for reducing the power supply voltage is performed (step S5). Thereafter, it is further determined whether or not the power supply voltage has reached Vmin (step S6). If Vmin has not been reached, the process proceeds to step S3 and the above processing is repeated. Transition from injection mode to exhaust mode.
[0051]
In the exhaust mode, the laser gas in the laser chamber 2 is gradually exhausted (injection of the consumed halogen gas as necessary), and the power supply voltage is increased so that the laser output becomes constant (step S7). ). Thereafter, it is determined whether or not the power supply voltage has reached Vmax (step S8). If it has not reached Vmax, the process proceeds to step S7, and the exhaust of the laser gas is continued. The process proceeds to S3, the mode is again switched to the injection mode, and the above-described processing is repeated.
[0052]
In this way, during continuous laser oscillation for a long time, the injection mode and the exhaust mode are switched by the arrival of the power supply voltages Vmax and Vmin, and the halogen gas, the rare gas, and the buffer gas are gradually replenished. The laser gas in the laser chamber 2 is partially exchanged by exhausting.
[0053]
Further, by performing such control, it is possible to suppress the influence of dust to a certain level or less, so in principle, laser oscillation is possible until the life of other parts. A constant and stable laser output can be obtained by continuous pulse oscillation of 10,000 pulses without special laser gas exchange.
[0054]
By the way, in the above-described embodiment, the number of laser oscillation pulses in the injection mode and the exhaust mode is substantially the same, but it is considered that the influence on the change in the laser gas output due to the exhaust in the exhaust mode is small. The rising slope of the power supply voltage due to the exhaust in may be made larger than the falling slope of the power supply voltage in the injection mode.
[0055]
FIG. 5 is a diagram showing changes in the power supply voltage and the total gas pressure when control is performed in which the rising slope of the power supply voltage in the exhaust mode with respect to the number of laser oscillation pulses is made larger than the downward slope in the injection mode. Even if the number of laser oscillation pulses in the exhaust mode is reduced as shown in FIG. 5, the same effect as the above-described embodiment can be obtained, and the number of times of laser gas exchange is increased, so that the refreshing effect of the laser gas is increased. The dust reducing effect in the laser chamber 2 can be increased.
[0056]
Of course, if the number of laser oscillation pulses in the injection mode is made smaller than the number of laser oscillation pulses in the exhaust mode, the same effect as that of the above-described embodiment can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an excimer laser equipped with a gas control apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing changes in a power supply voltage and a gas pressure in a laser chamber with respect to the number of laser oscillation pulses.
FIG. 3 is an enlarged view of a change in power supply voltage with respect to the number of laser oscillation pulses in an injection mode.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of injection / exhaust control and power supply voltage control.
FIG. 5 is a diagram showing changes in the power supply voltage and the total gas pressure when the rising slope of the power supply voltage in the exhaust mode with respect to the number of laser oscillation pulses is made larger than the falling slope in the medium mode.
FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a time based on gas control in a gas control device of a conventional laser apparatus and a power supply voltage.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Excimer laser 2 ... Laser chamber 3 ... Band narrowing unit 4 ... Front mirror 5 ... Laser power supply 6 ... Three-way gas 7 ... Two-way gas 8 ... Exhaust device 6a, 7a, 8a ... Plug 9 ... Control part 9a ... Wavelength Control unit 9b ... Gas injection / exhaust control unit 10 ... Beam splitter 11 ... Lens 12 ... Optical monitor module L ... Laser light m1, m3 ... Injection mode m2 ... Exhaust mode N0-N3 ... Number of laser oscillation pulses Vmax ... Upper limit power supply voltage Vmin ... Lower limit power supply voltage

Claims (7)

ハロゲンガスの濃度を全混合ガスの濃度に対して略一定に保つべく該ハロゲンガスをレーザチャンバ内に注入する第1の注入手段と、
希ガス及びバッファガスの混合ガスを前記レーザチャンバ内に注入する第2の注入手段と、
レーザ励起用電源からのレーザへの供給電圧を検出する検出手段と、
前記レーザチャンバ内のガスを排気する排気手段と、を有し、
レーザ出力を検知し、このレーザ出力をフィードバックすることによって該レーザ出力をほぼ一定に保つ制御を行うレーザ装置のガス制御装置において、
注入モードと排気モードとを交互に行い、
前記注入モードでは、レーザ出力が前記一定の安定出力とする制御及び波長制御に追随可能な範囲内で、レーザチャンバ内のハロゲンガスの補給をすべく前記第1の注入手段からの前記ハロゲンガスの注入量及びレーザチャンバ内の全ガス圧を上昇させるべく前記第2の注入手段からの前記希ガス及びバッファガスの混合ガスの注入量を制御し、これらのガスの注入によって上昇するレーザ出力を一定の安定出力に保つべく前記検出手段によって検出された供給電圧を該注入量に対応させて低下させる制御を行い、
前記排気モードでは、レーザ出力が前記一定の安定出力とする制御及び波長制御に追随可能な範囲内で前記排気手段による前記レーザチャンバ内のガスの排気量を制御し、このガスの排気によって下降するレーザ出力を一定の安定出力に保つべく前記検出手段によって検出された供給電圧を該排気量に対応させて上昇させる制御を行い、
供給電圧が低下して第1の電圧に達したときに前記注入モードから前記排気モードに切り換え、
供給電圧が上昇して前記第1の電圧より高い第2の電圧に達したときに前記排気モードから前記注入モードに切り換える
ことを特徴とするレーザ装置のガス制御装置。
First injecting means for injecting the halogen gas into the laser chamber in order to keep the concentration of the halogen gas substantially constant with respect to the concentration of the total mixed gas;
Second injection means for injecting a mixed gas of a rare gas and a buffer gas into the laser chamber;
Detection means for detecting the supply voltage to the laser from the laser excitation power supply;
Exhaust means for exhausting the gas in the laser chamber,
In a gas control device of a laser device that performs control to detect laser output and keep the laser output substantially constant by feeding back the laser output,
Alternate between injection mode and exhaust mode ,
In the injection mode, the halogen gas is supplied from the first injection means so as to replenish the halogen gas in the laser chamber within a range in which the laser output can follow the control to make the constant stable output and the wavelength control. In order to increase the injection amount and the total gas pressure in the laser chamber, the injection amount of the mixed gas of the rare gas and the buffer gas from the second injection means is controlled, and the laser output rising by the injection of these gases is kept constant. In order to keep the stable output of the control means, the supply voltage detected by the detection means is controlled to decrease corresponding to the injection amount,
In the exhaust mode, the exhaust amount of the gas in the laser chamber is controlled by the exhaust means within a range in which the laser output can follow the control to make the constant stable output and the wavelength control, and the laser output is lowered by the exhaust of the gas. In order to keep the laser output at a constant stable output, the supply voltage detected by the detection means is controlled to increase corresponding to the displacement ,
Switching from the injection mode to the exhaust mode when the supply voltage drops to reach the first voltage;
A gas control device for a laser device , wherein the exhaust mode is switched to the injection mode when a supply voltage rises to reach a second voltage higher than the first voltage .
前記注入モードでは、前記供給電圧が連続的かつ緩やかに低下するように前記注入量を制御し、
前記排気モードでは、前記供給電圧が連続的かつ緩やかに上昇するように前記排気量を制御する
ことを特徴とする請求項1に記載のレーザ装置のガス制御装置。
In the injection mode, the injection amount is controlled so that the supply voltage continuously and gradually decreases,
2. The gas control device of a laser device according to claim 1, wherein in the exhaust mode, the exhaust amount is controlled so that the supply voltage continuously and gradually increases. 3.
前記レーザ出力を一定の安定出力に保つ制御が可能な供給電圧範囲内で制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーザ装置のガス制御装置。
The gas control apparatus for a laser apparatus according to claim 1, wherein the laser output is controlled within a supply voltage range in which control for maintaining the laser output at a constant stable output is possible.
前記レーザ出力を一定の安定出力に保つ制御が可能な範囲内の上限供給電圧で前記排気モードから前記注入モードに切り換え、前記レーザ出力を一定の安定出力に保つ制御が可能な範囲内の下限供給電圧で前記注入モードから前記排気モードに切り換える
ことを特徴とする請求項1〜3のうちのいずれか1項に記載のレーザ装置のガス制御装置。
Switching from the exhaust mode to the injection mode at an upper limit supply voltage within a range where control capable of maintaining the laser output at a constant stable output is performed, and lower limit supply within a range capable of control maintaining the laser output at a constant stable output. The gas control device for a laser device according to any one of claims 1 to 3, wherein the injection mode is switched to the exhaust mode by voltage.
前記上限供給電圧は該上限供給電圧より所定量低い値であり、
前記下限供給電圧は該下限供給電圧より所定量高い値である
ことを特徴とする請求項4に記載のレーザ装置のガス制御装置。
The upper limit supply voltage is a value lower than the upper limit supply voltage by a predetermined amount,
The gas control device for a laser device according to claim 4, wherein the lower limit supply voltage is a value higher by a predetermined amount than the lower limit supply voltage.
レーザ発振パルス数に対応して前記注入量及び前記排気量を制御する
ことを特徴とする請求項1〜5のうちのいずれか1項に記載のレーザ装置のガス制御装置。
The gas control device for a laser device according to any one of claims 1 to 5, wherein the injection amount and the exhaust amount are controlled in accordance with the number of laser oscillation pulses.
前記注入モードから制御を開始し、
さらに、前記レーザチャンバには、レーザ発振前に最適の混合比をもつレーザガスが充填される
ことを特徴とする請求項1〜6のうちのいずれか1項に記載のレーザ装置のガス制御装置。
Start control from the injection mode,
Further, the laser chamber, the gas control device for a laser device according to any one of claims 1 to 6, the laser gas with optimum mixing ratio of before laser oscillation, characterized in that it is filled.
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