JPH04120782A - Halogen gas injection type stable output excimer laser device - Google Patents
Halogen gas injection type stable output excimer laser deviceInfo
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Abstract
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装置の出力安定化のために、あ
らかじめレーザ装置のレーザ発振時間に依存して減少す
るハロゲンガス量に関するデータを求め、レーザ装置運
転時、該データに従ってハロゲンガスをレーザ装置に注
入するハロゲンガス注入型出力安定エキシマレーザに関
する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] In order to stabilize the output of an excimer laser device, the present invention obtains in advance data regarding the amount of halogen gas that decreases depending on the laser oscillation time of the laser device, and The present invention relates to a halogen gas injection type output stable excimer laser that injects halogen gas into a laser device according to the data during device operation.
従来の装置は、特願昭６０−９２６２７号公報に記載の
ようにレーザ管内のハロゲンガス濃度を測定し、その測
定信号によりハロゲンガスの注入等を行う方式を採用し
ている。しかし、実際にはエキシマレーザの発振による
電気的雑音により測定器が誤動作の可能性があり、信頼
性の高いハロゲンガス濃度制御が困難となる問題点があ
る上、ハロゲンガス濃度の測定機器を別途用意しなけれ
ばならないという経済上の問題もある。The conventional apparatus employs a method of measuring the halogen gas concentration in the laser tube and injecting the halogen gas based on the measurement signal, as described in Japanese Patent Application No. 60-92627. However, in reality, the electrical noise caused by excimer laser oscillation may cause the measuring device to malfunction, making it difficult to control the halogen gas concentration with high reliability. There is also the economic issue of having to prepare.
上記従来技術は、ハロゲンガス濃度をオンラインで測定
しハロゲンガスの濃度にフィードバックさせる閉ループ
制御であるめ、レーザ発振中にレーザ出力を頻繁に変更
しその結果ハロゲンガスの減少率が大きく変化するよう
な使用法には優れている。しかし、一般にエキシマレー
ザ装置はレーザ出力を一定にして使用する場合が多い。The above conventional technology is a closed loop control in which the halogen gas concentration is measured online and fed back to the halogen gas concentration, so the laser output may be changed frequently during laser oscillation, resulting in a large change in the reduction rate of the halogen gas. Excellent usage. However, in general, excimer laser devices are often used with a constant laser output.
従って、所定の圧力で予めハロゲンガスの減少量を測定
しておけば開ループ制御でも同様の効果が期待でき、必
ずしも閉ループ制御が必要とは限らない。さらに、ハロ
ゲンガス濃度をオンラインで測定するにはガス濃度測定
用センサーをレーザ管へ接続するため、エキシマレーザ
発振に伴う放電による電気的雑音の影響を受けやすくな
り、信頼性のあるハロゲンガス濃度の測定および制御が
行えるとは限らない問題点も考えられる。Therefore, if the amount of reduction in halogen gas is measured in advance at a predetermined pressure, a similar effect can be expected with open loop control, and closed loop control is not necessarily necessary. Furthermore, in order to measure the halogen gas concentration online, the gas concentration measurement sensor is connected to the laser tube, which makes it susceptible to electrical noise caused by the discharge accompanying excimer laser oscillation. There may also be problems that cannot be measured and controlled.
本発明の目的は、特にハロゲンガス濃度測定器を設けな
くともレーザ発振時間に依存して減少するハロゲンガス
をレーザ管に注入することによりエキシマレーザの出力
安定化をはかろうとするものである。An object of the present invention is to stabilize the output of an excimer laser by injecting a halogen gas, which decreases depending on the laser oscillation time, into a laser tube without particularly providing a halogen gas concentration measuring device.
上記目的を達成するために１本発明ではハロゲンガス濃
度検出器を用いることなく、エキシマレ−ザで使用する
所定のレーザ出力におけるハロゲンガスの減少量を、レ
ーザ出力の低下特性とハロゲンガス注入量・レーザ出力
特性とを予め測定しておくことにより、制御的には開ル
ープ制御でエキシマレーザの出力安定化をはかるもので
ある。In order to achieve the above object, the present invention does not use a halogen gas concentration detector, but rather calculates the amount of decrease in halogen gas at a predetermined laser output used in an excimer laser based on the decrease characteristics of the laser output and the amount of halogen gas injected. By measuring the laser output characteristics in advance, the output of the excimer laser can be stabilized through open loop control.
また、ハロゲンガスの注入量が多すぎる場合にはレーザ
出力が低下するので、ハロゲンガス注入の際に注入過多
を防ぐ目的で、ハロゲンガスの減少量を上回らないよう
にハロゲンガス注入の量的規制を実施することで従来技
術に対向できると考えている。さらに、ハロゲンガス注
入時におけるレーザ管内のレーザガスの圧力変動を避け
る目的でハロゲンガスの注入量を零から徐々に立上げ、
注入終了時には徐々に零にして終了する方式を取入れ、
レーザ出力の安定化をはかっている。In addition, if the amount of halogen gas injected is too large, the laser output will decrease, so in order to prevent excessive injection when halogen gas is injected, the amount of halogen gas injection is regulated so as not to exceed the reduction amount of halogen gas. We believe that by implementing this, we can compete with conventional technology. Furthermore, in order to avoid pressure fluctuations in the laser gas inside the laser tube when halogen gas is injected, the amount of halogen gas injected is gradually increased from zero.
At the end of the injection, we adopt a method that gradually reduces the amount to zero and ends the injection.
The laser output is stabilized.
本発明は、レーザ発振により減少するハロゲンガスの量
を予め測定しておき、その値を基準にしてレーザ発振中
にハロゲンガス注入を行い、エキシマレーザの出力安定
化を自相するものである。In the present invention, the amount of halogen gas that decreases due to laser oscillation is measured in advance, and the halogen gas is injected during laser oscillation based on the measured value, thereby stabilizing the output of the excimer laser.
まず、エキシマレーザにおけるハロゲンガスの減少量を
計測する方法について述べる。以下の３方法が考えられ
る。First, a method for measuring the amount of reduction in halogen gas in an excimer laser will be described. The following three methods are possible.
（１） エキシマレーザを目標のレーザ出力が得られ
る所定の電源条件およびレーザガス条件で発振させ、第
２Ａ図のような出力低下特性を測定する。次に前記出力
低下特性測定を終了したレーザガスに第２Ｃ図に示すよ
うに一定の速度でハロゲンガスを注入しながら同じ電源
条件で発振させ、もとのレーザ出力に戻るまで注入を続
は第２Ｂ図のようなハロゲンガス注入量・レーザ出力特
性を測定する。この時、ハロゲンガスの注入量は注入に
注入速度が制御できるマスフローコントローラ等を用い
れば定量的に把握できる。(1) The excimer laser is oscillated under predetermined power supply conditions and laser gas conditions that allow a target laser output to be obtained, and the output drop characteristics as shown in FIG. 2A are measured. Next, as shown in Fig. 2C, halogen gas is injected into the laser gas for which the output reduction characteristic measurement has been completed, and the halogen gas is caused to oscillate under the same power supply conditions, as shown in Fig. 2B. Measure the halogen gas injection amount and laser output characteristics as shown in the figure. At this time, the amount of halogen gas to be injected can be quantitatively determined by using a mass flow controller or the like that can control the injection speed.
（２）第２の方法としては、初めに希ガスおよびバッフ
ァガスをレーザ管内に所定の圧力で充填しておき、放電
を開始した後第３Ｂ図に示すように一定の速度でハロゲ
ンガスの注入を行う。(2) The second method is to first fill the laser tube with rare gas and buffer gas at a predetermined pressure, and after starting discharge, halogen gas is injected at a constant rate as shown in Figure 3B. I do.
ハロゲンガスの注入量が多くなるに従い、レーザ出力が
得られ、第３Ａ図のようなハロゲンガス注入量・レーザ
出力特性が得られる。第３Ａ図と第２Ａ図とを比較する
ことでエキシマレーザにおけるハロゲンガスの減少量が
求められる。As the amount of halogen gas injected increases, the laser output is obtained, and the halogen gas injection amount/laser output characteristics as shown in FIG. 3A are obtained. By comparing FIG. 3A and FIG. 2A, the amount of reduction in halogen gas in the excimer laser can be determined.
（３） 第３の方法として、エキシマレーザを目標の
レーザ出力が得られる所定の電圧条件、レーザガス条件
で発振させ、第４Ａ図のような出力低下特性を測定する
。この方法では、エキシマレーザの出力に低下が見られ
たならばレーザ発振を続けたままハロゲンガスの注入を
行い、もとのレーザ出力に回復した時点で注入を停止す
る。レーザ発振はそのまま継続し、再びレーザ出力が低
下を見せた時に第４Ｂ図に示すようにハロゲンガスをレ
ーザ出力が回復するまで行う。(3) As a third method, the excimer laser is oscillated under predetermined voltage conditions and laser gas conditions that allow the target laser output to be obtained, and the output drop characteristics as shown in FIG. 4A are measured. In this method, if a decrease is observed in the output of the excimer laser, halogen gas is injected while laser oscillation continues, and the injection is stopped when the laser output returns to the original level. Laser oscillation continues as it is, and when the laser output shows a decrease again, halogen gas is applied as shown in FIG. 4B until the laser output is restored.
以下この手順を繰返し、ハロゲンガスの減少量を求める
。This procedure is then repeated to determine the amount of reduction in halogen gas.
以上の３種類の手順により、所定のレーザ出力における
時間当たりのハロゲンガス減少量（言い替えれば時間当
たりに注入すべきハロゲンガス量）が予め分かる。以後
この時間当たりのハロゲンガス減少量を基準としてハロ
ゲンガス注入量の算出に用いる。Through the above three types of procedures, the amount of halogen gas reduction per hour at a predetermined laser output (in other words, the amount of halogen gas to be injected per hour) can be known in advance. Thereafter, this amount of halogen gas reduction per hour is used as a reference to calculate the amount of halogen gas to be injected.
次にハロゲンガスの注入方法についで述へる。Next, a method of injecting halogen gas will be described.
レーザ発振によりレーザ管内で時々刻々減少するハロゲ
ンガスの時間当たりの減少分をレーザ管内に注入する方
法としては、第５Ａ図及び第５Ｂ図により示した連続的
に注入する方法と第５Ｃ図及び第５Ｄ図により示した断
続的に注入する方法との２種類が考えられる。しかし、
上記の手順で得たハロゲンガスの減少量は、あくまでも
ある時間平均で見かけの減少量（実際にはレーザ発振で
発生する化合物によるレーザ光の吸収等の影響を含めて
いる）であるため、実用の際に幾分かの違いを生じるこ
とが考えられる。Methods for injecting into the laser tube the amount of halogen gas that decreases moment by moment within the laser tube due to laser oscillation include a continuous injection method as shown in FIGS. 5A and 5B, and a continuous injection method as shown in FIGS. 5C and 5B. Two methods are possible: the method of intermittently injecting as shown in the 5D diagram. but,
The amount of reduction in halogen gas obtained by the above procedure is only the apparent reduction amount based on a certain time average (actually, it includes the effects of absorption of laser light by compounds generated during laser oscillation), so it cannot be used for practical purposes. It is conceivable that some differences may occur when
その場合には第６図に示すようにハロゲンガスの注入速
度の変更により、レーザ出力の微調整を実施する。この
時注意しなければならないのは、ハロゲンガスの注入量
が多過すぎるとレーザ出力が第３Ａ図で示したように逆
に減少するので、注入量は先に求めた時間当たりの減少
量に発振経過時間を掛けた値を上回らないようにしなけ
ればならない。さらに、ハロゲンガス注入時には、レー
ザ管内のレーザガス圧力の変動を抑えるため、第７Ａ図
または第７Ｂ図に示すように注入開始時は注入速度を零
から徐々に立上げ、立下げ時には第７Ｃ図または第７Ｄ
図に示すように注入速度を徐々に下げて行き零で終了す
るような注入法を採用することが必要である。In that case, as shown in FIG. 6, the laser output is finely adjusted by changing the injection speed of the halogen gas. At this time, it is important to note that if the amount of halogen gas injected is too large, the laser output will decrease as shown in Figure 3A, so the amount of halogen gas injected must be equal to the amount of decrease per hour determined earlier. It must not exceed the value multiplied by the elapsed oscillation time. Furthermore, when injecting halogen gas, in order to suppress fluctuations in the laser gas pressure inside the laser tube, the injection speed is gradually increased from zero at the start of injection as shown in Figures 7A or 7B, and when stopped, as shown in Figures 7C or 7B. 7th D
As shown in the figure, it is necessary to adopt an injection method in which the injection rate is gradually lowered until it reaches zero.
また、ハロゲンガスの注入には一般にレーザ管側のレー
ザガス圧力とハロゲンガス供給側のガス圧力の差を利用
する従って、何らかの原因でレーザ管側の圧力が高い場
合にはレーザ管のレーザガスがハロゲンガス供給側に流
れ込み、レーザ出力安定化の妨げとなる。この対策とし
て、レーザ管側とハロゲンガス供給側のガス圧力を常時
モニターしておき、ハロゲンガス供給側の圧力がレーザ
管側の圧力に対して一定値以上なければブザー等の警報
でエキシマレーザ装置のオペレータに知らせ、ハロゲン
ガスの注入を行わないようにしておく。In addition, when injecting halogen gas, the difference between the laser gas pressure on the laser tube side and the gas pressure on the halogen gas supply side is generally used. Therefore, if the pressure on the laser tube side is high for some reason, the laser gas in the laser tube will become halogen gas. It flows into the supply side and interferes with stabilizing the laser output. As a countermeasure for this, the gas pressure on the laser tube side and the halogen gas supply side is constantly monitored, and if the pressure on the halogen gas supply side exceeds a certain value compared to the pressure on the laser tube side, an alarm such as a buzzer will sound to the excimer laser device. Inform the operator and make sure not to inject halogen gas.
さらに、レーザ発振中に上記の圧力差の問題が発生した
場合に対処するため、ハロゲンガス供給側にポンプ等の
圧力増加機構を備えておけばエキシマレーザの連続長時
間発振の場合には非常に有効であると考えられる。また
、ハロゲンガス供給側にポンプ等の圧力増加機構を備え
た場合には、ポンプ動作による圧力変動（脈動）を防ぐ
目的でハロゲンガスのバッファタンクを持てば、ハロゲ
ンガスの連続注入時にレーザガスの圧力変動を小さく、
断続注入時には圧力変動を防ぐことができる。Furthermore, in order to deal with the above pressure difference problem that occurs during laser oscillation, if a pressure increasing mechanism such as a pump is provided on the halogen gas supply side, it will be extremely effective in the case of continuous long-time oscillation of the excimer laser. It is considered to be effective. In addition, if the halogen gas supply side is equipped with a pressure increasing mechanism such as a pump, it is possible to have a halogen gas buffer tank to prevent pressure fluctuations (pulsation) caused by pump operation, and the laser gas pressure increases during continuous injection of halogen gas. Reduce fluctuations,
Pressure fluctuations can be prevented during intermittent injection.
以下、本発明の実施例を第１図〜第９図により説明する
。第１図は本発明による第１の実施例のハロゲンガス注
入型高力安定エキシマレーザ装置の全体構成図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a halogen gas injection type high-power stable excimer laser device according to a first embodiment of the present invention.
レーザ管１にはガス配管２を介してレーザガス排気系３
、希ガス・バッファガス充填系４およびハロゲンガス注
入系５が接続されており、レーザ管１内のレーザガス６
の充填・排気を実行する。レーザガス６が封入されたレ
ーザ管１内で発生したレーザビーム７は出力窓８を透過
して全反射ミラー９と出力ミラー１０との間を往復して
増幅され出力ミラー１ｏ側から出射される。出射された
レーザビーム７はその一部をビームスプリッタ−１１で
レーザ出力モニタ用として分離されパワーメータ１２に
入り、残りはビームスプリッタ−１１を通過して加工・
計測用となる。パワーメータ１２からはエキシマレーザ
出力制御装置ｉ１３にレーザ出力信号ライン１４が出て
おり、エキシマレーザ出力制御装置１３にエキシマレー
ザの出力制御を行う際の相棒となる信号を伝える。また
、エキシマレーザ出力制御装置１３には、レーザ電源１
５がレーザ電源制御用ライン１６を介して接続されてお
り、レーザ電源１５はレーザ管１とレーザ出力制御用ラ
イン１７で接続されている。A laser gas exhaust system 3 is connected to the laser tube 1 via a gas pipe 2.
, a rare gas/buffer gas filling system 4 and a halogen gas injection system 5 are connected to the laser gas 6 in the laser tube 1.
Perform filling and evacuation. A laser beam 7 generated in a laser tube 1 filled with a laser gas 6 passes through an output window 8, travels back and forth between a total reflection mirror 9 and an output mirror 10, is amplified, and is emitted from the output mirror 1o side. A part of the emitted laser beam 7 is separated by a beam splitter 11 for use in laser output monitoring and enters a power meter 12, and the rest passes through the beam splitter 11 for processing and processing.
It is used for measurement. A laser output signal line 14 is output from the power meter 12 to an excimer laser output control device i13, and transmits a signal to the excimer laser output control device 13 that serves as a companion when controlling the output of the excimer laser. The excimer laser output control device 13 also includes a laser power source 1.
5 is connected via a laser power control line 16, and the laser power source 15 is connected to the laser tube 1 via a laser output control line 17.
また、ハロゲンガス注入系５はガス流量調節器１８、電
磁弁１９およびハロゲンガスボンベ２０で構成されてお
り、それらは直列にガス配管２で接続されている。この
中で、ガス流調節器１８と電磁弁１９はそれぞれガス流
量調節器制御信号ライン２１．電磁弁制御信号ライン
２２でエキシマレーザ出力制御装置１３と接続されてお
り。Further, the halogen gas injection system 5 includes a gas flow rate regulator 18, a solenoid valve 19, and a halogen gas cylinder 20, which are connected in series through a gas pipe 2. In this, the gas flow regulator 18 and the solenoid valve 19 are connected to the gas flow regulator control signal line 21. Solenoid valve control signal line
22, it is connected to the excimer laser output control device 13.
エキシマレーザ発振および出力安定化のためのハロゲン
ガス注入を行う。Halogen gas is injected for excimer laser oscillation and output stabilization.
次に、本発明の主な部分の動作について述へる。Next, the operation of the main parts of the present invention will be described.
レーザ管１にレーザガス６が注入された後、エキシマレ
ーザ出力制御装置１３によりレーザ電源１５における充
電電圧および繰返し周波数等の設定を所定のレーザ出力
に合わせレーザ発振を開始し、時間経過によるレーザ出
力低下特性を所定の時間測定する。レーザ出力の測定は
、パワーメータ１２からレーザ出力信号ライン１４を介
してエキシマレーザ出力制御装置１３が行う。次にレー
ザ発振をそのまま継続してハロゲンガス注入系５により
ハロゲンガスの注入を行い、初期のレーザ出力に戻るま
でのハロゲンガス注入量を測定する。このハロゲンガス
注入量は、ガス流量調節器制御信号ライン２１を通した
ガス流量調節器１８へのエキシマレーザ出力制御装置１
３の流量信号と注入時間から以下のようにして求める。After the laser gas 6 is injected into the laser tube 1, the excimer laser output control device 13 sets the charging voltage, repetition frequency, etc. in the laser power supply 15 to a predetermined laser output, starts laser oscillation, and reduces the laser output over time. The characteristic is measured for a predetermined period of time. The measurement of the laser output is performed by the excimer laser output control device 13 via the laser output signal line 14 from the power meter 12 . Next, while continuing laser oscillation, halogen gas is injected by the halogen gas injection system 5, and the amount of halogen gas injected until the laser output returns to the initial level is measured. The amount of halogen gas injected is determined by the excimer laser output control device 1 to the gas flow rate regulator 18 through the gas flow rate regulator control signal line 21.
It is determined from the flow rate signal and injection time in step 3 as follows.
樫入時喝
ハロゲンガス注入量＝ｆ０〔注入速度〕ｄｔ・・・・−
（１）このハロゲンガス注入量とハロゲンガス注入まで
のレーザ発振時間から、所定出力におけるハロゲンガス
の見かけの減少速度〔ハロゲン〕臘少が求まる。Amount of halogen gas injected during injection = f0 [injection speed] dt...-
(1) From the amount of halogen gas injected and the laser oscillation time until halogen gas injection, the apparent rate of decrease in halogen gas (halogen) at a predetermined output is determined.
このハロゲンガスの見かけの減少速度が以後のハロゲン
ガス注入によるエキシマレーザ出力安定化の際の注入量
の指標となる。ここで説明した指標の求め方は、第２Ａ
〜２０図で示した方法であるが、他にも第３Ａ、３Ｂ図
または第４Ａ、４Ｂ図で示した方法があり、目的による
使い分けができる。The apparent rate of decrease of this halogen gas becomes an index of the injection amount when stabilizing the excimer laser output by subsequent halogen gas injection. The method for calculating the index explained here is as follows from Section 2A.
20, there are other methods shown in FIGS. 3A and 3B or 4A and 4B, which can be used depending on the purpose.
次に、ハロゲンガス注入によるレーザ出力の安定化につ
いて述べる。第２Ａ図に示したようにレーザの発振経過
時間とともにハロゲンガスの減少が始まり、レーザ出力
の低下をパワーメータ１２テ検出したエキシマレーザ出
力制御装置１３は、第５Ｂ図または第５Ｄ図に示したよ
うな連続または断続の注入法でハロゲンガスの注入を開
始し、所定のレーザ出力に戻るまで注入を続ける。この
時、エキシマレーザ出力制御装置！１３は、ハロゲンガ
スの注入過多がレーザ管１内の放電不安定の原因となリ
レーザ出力の低下を引起こすので、それまでのレーザ発
振経過時間に式（２）式で求めた値を掛けた量を越えな
いように制御する。Next, stabilization of laser output by halogen gas injection will be described. As shown in FIG. 2A, the amount of halogen gas begins to decrease as the laser oscillation time elapses, and the excimer laser output control device 13 detects the decrease in laser output with the power meter 12, as shown in FIG. 5B or 5D. The injection of halogen gas is started using a continuous or intermittent injection method such as that described above, and the injection is continued until the predetermined laser output is returned. At this time, the excimer laser output control device! 13, since excessive injection of halogen gas causes a decrease in the relay laser output which causes unstable discharge in the laser tube 1, the elapsed laser oscillation time up to that point was multiplied by the value obtained by equation (2). Control so as not to exceed the amount.
ハロゲンガス注入量＜ｆＣハロケン〕ＩＩＩ、ｄｔ・・
・（３）ＩＩ餐−麹
連続注入、断続注入、スムーズな立上げ、立下げ等の注
入パターンは予めレーザ出力制御の前に決めておけば良
い。Halogen gas injection amount <fC Haloken] III, dt...
- (3) II Supper - Injection patterns such as continuous injection of koji, intermittent injection, smooth start-up, and stop-down may be determined in advance before laser output control.
第８図に本発明の第２の実施例を示す０本実施例は、第
１図で示した実施例のハロゲンガス供給系５においてレ
ーザ管側、ハロゲンガス供給側にそれぞれレーザ管側ガ
ス圧力計２３、ハロゲンガス供給側ガス圧力計２４をガ
ス圧力モニター用として取付けたものであり、エキシマ
レーザ出力制御装置１３とレーザ管側ガス圧力計信号ラ
イン２５、ハロゲンガス供給側ガス圧力計信号ライン２
６で接続されている。これは、レーザ管側のガス圧力に
比へてハロゲンガス供給側のガス圧力が低い場合に誤っ
てハロゲンガス注入を開始し、レーザ管１内のレーザガ
ス６がハロゲンガス供給側に流入して圧力変動を発生さ
せ、レーザ出力の安定化制御の妨げとなることを防ぐ目
的のものである。FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, in the halogen gas supply system 5 of the embodiment shown in FIG. A total of 23 gas pressure gauges 24 on the halogen gas supply side are installed for gas pressure monitoring.
Connected by 6. This is because when the gas pressure on the halogen gas supply side is lower than the gas pressure on the laser tube side, halogen gas injection is mistakenly started, and the laser gas 6 in the laser tube 1 flows into the halogen gas supply side, causing the pressure to rise. The purpose is to prevent fluctuations from occurring and interfering with stabilizing control of the laser output.
実際にはエキシマレーザ出力制御袋Ｗ１３が両者の圧力
を常時モニターしておき、ハロゲンガス供給側のガス圧
力がレーザ管側の圧力に対して一定値以上でない場合、
エキシマレーザのオペレータにハロゲンガス注入ができ
ない事をブザー等の警報で知らせレーザ出力制御は電源
系で実施するように、自動または手動にて切替える。In reality, the excimer laser output control bag W13 constantly monitors both pressures, and if the gas pressure on the halogen gas supply side is not higher than a certain value with respect to the pressure on the laser tube side,
The excimer laser operator is notified by a buzzer or other alarm that halogen gas cannot be injected, and the laser output control is switched automatically or manually so that it is controlled by the power supply system.
第９図に本発明の第３の実施例を示す。本実施例は、第
８図で示した実施例のハロゲンガス供給系５に、ハロゲ
ンガスボンベ２０の供給ガス圧力がレーザ管側のガス圧
力に比べて低い場合でも確実なハロゲンガス注入を実行
できるようにガスボンベ２０とガス流量調節器１８との
間にハロゲンガス圧縮ポンプ２７とハロゲンガス用バッ
ファタンク２８を設けたものであり、ハロゲンガス圧縮
ポンプ２７はエキシマレーザ出力制御装置１３とハロゲ
ンガス圧縮ポンプ制御信号ライン２９と接続されている
。このような構成にすれば、ハロゲンガスボンベ２０の
ハロゲンガスが無くなるまでハロゲンガスの注入を中断
する事なく行え、エキシマレーザの長時間出力安定化に
効果的である。FIG. 9 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment is designed to ensure that halogen gas can be injected into the halogen gas supply system 5 of the embodiment shown in FIG. 8 even when the supply gas pressure of the halogen gas cylinder 20 is lower than the gas pressure on the laser tube side. A halogen gas compression pump 27 and a halogen gas buffer tank 28 are provided between the gas cylinder 20 and the gas flow rate regulator 18, and the halogen gas compression pump 27 is connected to the excimer laser output control device 13 and the halogen gas compression pump control device. It is connected to the signal line 29. With this configuration, the injection of halogen gas can be carried out without interruption until the halogen gas in the halogen gas cylinder 20 is exhausted, which is effective in stabilizing the output of the excimer laser for a long time.
これらの機器は以下のように動作する。レーザ管側ガス
圧力計２３とハロゲンガス供給側ガス圧力計２４とで検
出されたガス圧力はそれぞれレーザ管側ガス圧力計信号
ライン２５、ハロゲンガス供給側ガス圧力計信号ライン
２６を通してエキシマレーザ出力制御装置１３に伝えら
れる。エキシマレーザ出力制御装置１３は、ハロゲンガ
ス供給側ガス圧力がレーザ管側ガス圧力に比べて一定値
以上ないと判断したならば、第９図中の電磁弁１９′を
閉じたまま電磁弁１９を開にしてハロゲンガス圧縮ポン
プ２７を起動させる。これらの信号のやりとりには、そ
れぞれ電磁弁制御信号ライン２２およびハロゲンガス圧
縮制御信号ラインが用いられる。These devices operate as follows. The gas pressure detected by the laser tube side gas pressure gauge 23 and the halogen gas supply side gas pressure gauge 24 is transmitted through the laser tube side gas pressure gauge signal line 25 and the halogen gas supply side gas pressure gauge signal line 26 to control the excimer laser output. The information is transmitted to the device 13. If the excimer laser output control device 13 determines that the gas pressure on the halogen gas supply side is not higher than a certain value compared to the gas pressure on the laser tube side, the excimer laser output control device 13 operates the solenoid valve 19 while keeping the solenoid valve 19' in FIG. 9 closed. Open it to start the halogen gas compression pump 27. For exchanging these signals, a solenoid valve control signal line 22 and a halogen gas compression control signal line are used, respectively.
ハロゲンガス用バッファタンク２８はハロゲンガスの圧
縮蓄積の他に、連続注入の際のハロゲンガス圧縮ポンプ
２７によるガス圧力の変動（脈動）を吸収する働きを持
つ。バッファタンク２８の圧力が所定以上になったなら
ば、電磁弁１９を閉じハロゲンガス圧縮ポンプを停止す
る。この場合も第二の実施例と同様にハロゲンガスの圧
縮蓄積が不可能な事をエキシマレーザ出力制御装置１３
が検出したならば、エキシマレーザのオペレータにハロ
ゲンガスが注入できない事をブザー等の警報で知らせ、
レーザ出力の制御は電源系で実施するように切替える。The halogen gas buffer tank 28 not only compresses and stores halogen gas, but also functions to absorb fluctuations (pulsations) in gas pressure caused by the halogen gas compression pump 27 during continuous injection. When the pressure in the buffer tank 28 reaches a predetermined level or higher, the solenoid valve 19 is closed and the halogen gas compression pump is stopped. In this case, as in the second embodiment, the excimer laser output control device 13 makes sure that the halogen gas cannot be compressed and accumulated.
If detected, a buzzer or other alarm will be used to notify the excimer laser operator that halogen gas cannot be injected.
Control of laser output is switched to be performed by the power supply system.
以上述べた三つの実施例によれば、レーザガス中のハロ
ゲンガス濃度を直接測定する事なく、エキシマレーザの
出力安定化をハロゲンガスの注入のみで達成できる効果
がある。According to the three embodiments described above, it is possible to stabilize the output of the excimer laser only by injecting halogen gas without directly measuring the halogen gas concentration in the laser gas.
本発明によれば、エキシマレーザ管内のハロゲンガス濃
度を直接測定する事なく、ハロゲンガスの注入過多によ
るレーザ出力の低下を防ぎながらハロゲンガスの注入の
みでエキシマレーザの出力安定化を達成できる効果があ
る。According to the present invention, without directly measuring the halogen gas concentration in the excimer laser tube, it is possible to stabilize the excimer laser output only by injecting halogen gas while preventing a decrease in laser output due to excessive injection of halogen gas. be.
第１図は本発明の第１の実施例になるハロゲンガス注入
型出力安定エキシマレーザ装置の全体構成図、第２Ａ図
はレーザの出力低下特性を示す図、第２Ｂ図はハロゲン
ガス注入量・レーザ出力回復特性を示す図、第２Ｃ図は
ハロゲンガス注入速度を示す図、第３Ａ図は初期状態と
して存在する希ガスおよびバッファガスへのハロゲンガ
ス注入量・レーザ出力特性を示す図、第３Ｂ図はハロゲ
ンガス注入速度を示す図、第４Ａ図はハロゲンガスを断
続的に注入した時のレーザ出力特性を示す図、第４Ｂ図
はハロゲンガスの断続注入の場合の注入速度を示す図、
第５Ａ図はハロゲンガス連続注入の場合のレーザ出力を
示す図、第５Ｂ図は連続注入の場合のハロゲンガス注入
速度を示す図、第５Ｃ図はハロゲンガス断続注入の場合
のレーザ出力を示す図、第５Ｄ図は断続注入の場合のハ
ロゲンガス注入速度を示す図、第６図はハロゲンガス連
続注入における注入速度制御を示す図、第７Ａ図、第７
Ｂ図はそれぞれハロゲンガス注入開始時の注入速度パタ
ーンを示す図、第７Ｃ図、第７Ｄ図はそれぞれハロゲン
ガス注入終了時の注入速度パターンを示す図、第８図は
第２の実施例の全体構成図、第９図は第３の実施例の全
体構成図である。
１・・・レーザ管、２・・・ガス配管、３・・・レーザ
ガス排気系、４・・・希ガス・バッファガス充填系、５
・ハロゲンガス注入系、６・・・レーザガス、７・・・
レーザビーム、８・・・出力窓、９・・全反射ミラー、
１０・・・出力ミラー、１１・・・ビームスプリッタ−
１１２・・・パワーメータ、１３・・・エキシマレーザ
出力制御装置、１４・・・レーザ出力信号ライン、１５
レーザ電源、１６・・・レーザ電源制御用ライン、１
７・・・レーザ出力制御用ライン、１８・・・ガス流量
調節器、１９・・・電磁弁、２０・・・ハロゲンガスボ
ンベ、２１・・・ガス流量調節器制御信号ライン、２２
・・電磁弁制御信号ライン、２３・・・レーザ管側ガス
圧力計、２４・・・ハロゲンガス供給側ガス圧力計、２
５・・・レーザ管側ガス圧力計信号ライン、２６・・・
ハロゲンガス供給側ガス圧力計信号ライン、２７・・ハ
ロゲンガス圧縮ポンプ、２８・・・ハロゲンガス用バッ
ファタンク、２９・・・ハロゲンガス圧縮ポンプ制御信
号ライン。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a halogen gas injection type output stabilized excimer laser device according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2A is a diagram showing the output reduction characteristics of the laser, and FIG. 2B is a diagram showing the amount of halogen gas injection. Figure 2C is a diagram showing the laser output recovery characteristics, Figure 2C is a diagram showing the halogen gas injection speed, Figure 3A is a diagram showing the amount of halogen gas injected into the rare gas and buffer gas existing as an initial state and the laser output characteristics, and Figure 3B is a diagram showing the laser output characteristics. 4A is a diagram showing the laser output characteristics when halogen gas is intermittently injected, FIG. 4B is a diagram showing the injection speed in the case of intermittent injection of halogen gas,
Fig. 5A is a diagram showing the laser output in the case of continuous halogen gas injection, Fig. 5B is a diagram showing the halogen gas injection speed in the case of continuous injection, and Fig. 5C is a diagram showing the laser output in the case of intermittent halogen gas injection. , FIG. 5D is a diagram showing the halogen gas injection speed in the case of intermittent injection, FIG. 6 is a diagram showing injection speed control in continuous halogen gas injection, FIGS. 7A, 7
Figure B is a diagram showing the injection speed pattern at the start of halogen gas injection, Figures 7C and 7D are diagrams each showing the injection rate pattern at the end of halogen gas injection, and Figure 8 is the entire second embodiment. The configuration diagram, FIG. 9, is an overall configuration diagram of the third embodiment. 1... Laser tube, 2... Gas piping, 3... Laser gas exhaust system, 4... Rare gas/buffer gas filling system, 5
・Halogen gas injection system, 6...laser gas, 7...
Laser beam, 8... Output window, 9... Total reflection mirror,
10... Output mirror, 11... Beam splitter
112... Power meter, 13... Excimer laser output control device, 14... Laser output signal line, 15
Laser power supply, 16...Laser power supply control line, 1
7... Laser output control line, 18... Gas flow rate regulator, 19... Solenoid valve, 20... Halogen gas cylinder, 21... Gas flow rate regulator control signal line, 22
... Solenoid valve control signal line, 23... Laser tube side gas pressure gauge, 24... Halogen gas supply side gas pressure gauge, 2
5... Laser tube side gas pressure gauge signal line, 26...
Halogen gas supply side gas pressure gauge signal line, 27...Halogen gas compression pump, 28...Halogen gas buffer tank, 29...Halogen gas compression pump control signal line.
Claims (1)
ガスからなり、レーザ発振により化合物となり減少する
ハロゲンガスを順次補給してレーザ出力の回復をはかる
エキシマレーザ装置において、ハロゲンガス注入量が発
振経過時間に依存するハロゲンガス減少量を上回らない
ことを特徴とするハロゲンガス注入型出力安定エキシマ
レーザ装置。 ２、請求項１記載のハロゲンガス注入型出力安定エキシ
マレーザ装置において、所定のレーザ発振条件下でのレ
ーザ出力低下特性とハロゲンガス注入量・レーザ出力特
性から、レーザ発振によるハロゲンガスの時間当たりの
減少量を求めることを特徴とするハロゲンガス注入型出
力安定エキシマレーザ装置。 ３、請求項１または２記載のハロゲンガス注入型出力安
定エキシマレーザ装置において、ハロゲンガス注入をレ
ーザ発振に対して連続的に行う事を特徴とするハロゲン
ガス注入型出力安定エキシマレーザ装置。 ４、請求項１または２記載のハロゲンガス注入型出力安
定エキシマレーザ装置において、ハロゲンガス注入をレ
ーザ発振に対して断続的に行うことを特徴とするハロゲ
ンガス注入型出力安定エキシマレーザ装置。 ５、請求項３記載のハロゲンガス注入型出力安定エキシ
マレーザ装置において、レーザ出力低下量に合わせてハ
ロゲンガスの注入速度を可変とすることを特徴とするハ
ロゲンガス注入型出力安定エキシマレーザ装置。 ６、請求項４記載のハロゲンガス注入型出力安定エキシ
マレーザ装置において、レーザ出力低下量に合わせて１
回のハロゲンガスの注入速度、注入時間および時間的注
入間隔を可変とすることを特徴とするハロゲンガス注入
型出力安定エキシマレーザ装置。 ７、請求項３または４記載のハロゲンガス注入型出力安
定エキシマレーザ装置において、ハロゲンガス注入開始
と終了時にレーザ管内のレーザガス圧力の変動を抑える
ため、注入開始時にはハロゲンガスの注入量を零から連
続的に立上げ、終了時には開始時とは逆に注入量を連続
的に下げて行き零で終了することを特徴とするハロゲン
ガス注入型出力安定エキシマレーザ装置。 ８、請求項３または４記載のハロゲンガス注入型出力安
定エキシマレーザ装置において、注入ハロゲンガス量の
制御にガスの圧力差を利用するマスフローコントローラ
等を使用することを特徴とするハロゲンガス注入型出力
安定エキシマレーザ装置。 ９、請求項８記載のハロゲンガス注入型出力安定エキシ
マレーザ装置において、レーザ管側とハロゲンガス供給
側のガス圧力を測定し、ハロゲンガス供給側のガス圧力
がレーザ管側の圧力に対して一定値以上大きくなければ
、ブザー等の警報でレーザ装置のオペレータに知らせ、
ハロゲンガスの供給を停止することを特徴とするハロゲ
ンガス注入型出力安定エキシマレーザ装置。 １０、請求項８記載のハロゲンガス注入型出力安定エキ
シマレーザ装置において、レーザ管側のガス圧力に対し
てハロゲンガス供給側のガス圧力を一定値以上に保つた
めにポンプ等の圧力増加機構をハロゲンガス供給側に付
加したことを特徴とするハロゲンガス注入型出力安定エ
キシマレーザ装置。 １１、請求項１０記載のハロゲンガス注入型出力安定エ
キシマレーザ装置において、ポンプ等の圧力増加機構に
起因する圧力変動（脈動）による影響を除去するため、
ハロゲンガス用のバッファタンクをハロゲンガス供給側
に設けたことを特徴とするハロゲンガス注入型出力安定
エキシマレーザ装置。[Claims] 1. In an excimer laser device in which the laser medium is composed of a rare gas, a halogen gas, and a buffer gas, and the halogen gas, which becomes a compound and decreases due to laser oscillation, is sequentially replenished to recover the laser output, halogen gas injection is used. A stable output excimer laser device injected with halogen gas, characterized in that the amount of halogen gas decrease does not exceed the amount of halogen gas decrease which depends on the elapsed oscillation time. 2. In the halogen gas injection type output stabilized excimer laser device according to claim 1, the amount of halogen gas per hour due to laser oscillation is determined from the laser output reduction characteristics and the halogen gas injection amount/laser output characteristics under predetermined laser oscillation conditions. A halogen gas injection type output stable excimer laser device characterized by determining the amount of decrease. 3. The halogen gas injection type stable output excimer laser device according to claim 1 or 2, wherein the halogen gas injection is performed continuously with respect to laser oscillation. 4. The halogen gas injection type stable output excimer laser device according to claim 1 or 2, wherein the halogen gas injection is performed intermittently with respect to laser oscillation. 5. The halogen gas injection type stable output excimer laser device according to claim 3, wherein the injection speed of the halogen gas is made variable in accordance with the amount of decrease in laser output. 6. In the halogen gas injection type output stable excimer laser device according to claim 4, 1.
A stable output excimer laser device injected with halogen gas, characterized in that the injection speed, injection time, and temporal injection interval of halogen gas are made variable. 7. In the halogen gas injection type stable output excimer laser device according to claim 3 or 4, in order to suppress fluctuations in laser gas pressure in the laser tube at the start and end of halogen gas injection, the injection amount of halogen gas is continuously increased from zero at the start of injection. A stable output excimer laser device injected with halogen gas, which is characterized in that the injection amount is continuously lowered to zero at the time of startup and termination, contrary to the initial amount. 8. The halogen gas injection type output stable excimer laser device according to claim 3 or 4, characterized in that a mass flow controller or the like that utilizes a gas pressure difference is used to control the amount of halogen gas injected. Stable excimer laser device. 9. In the halogen gas injection type stable output excimer laser device according to claim 8, the gas pressures on the laser tube side and the halogen gas supply side are measured, and the gas pressure on the halogen gas supply side is constant with respect to the pressure on the laser tube side. If the value is not greater than the value, an alarm such as a buzzer will notify the laser equipment operator.
A halogen gas injection type output stable excimer laser device characterized by stopping the supply of halogen gas. 10. In the halogen gas injection type stable output excimer laser device according to claim 8, the pressure increasing mechanism such as a pump is injected with halogen gas in order to maintain the gas pressure on the halogen gas supply side to a certain value or more with respect to the gas pressure on the laser tube side. A halogen gas injection type output stable excimer laser device characterized by being added to the gas supply side. 11. In the halogen gas injection type stable output excimer laser device according to claim 10, in order to eliminate the influence of pressure fluctuations (pulsation) caused by a pressure increasing mechanism such as a pump,
A halogen gas injection type stable output excimer laser device, characterized in that a buffer tank for halogen gas is provided on the halogen gas supply side.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2241642A JPH0756902B2 (en) | 1990-09-12 | 1990-09-12 | Halogen gas injection method for halogen gas injection type excimer laser device |
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| JPH04120782A true JPH04120782A (en) | 1992-04-21 |
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| JPH0756902B2 (en) | 1995-06-14 |
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