JPH0437179A - 気体レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は気体レーザ装置に係り、特＆へ　ガスを封入し
たレーザチャンバ本体にレーザ出力部として設けられた
透明窓を長期に亘って透明に維持できるようにしたもの
に関する。

〔従来の技術〕

近似　各種産業用の光源として気体レーザが注目されて
おり、特に、フッ化りリプトン；−キシマレーザやフン
化アルゴンエキシマレーザは強力な紫ｌＡ線光源として
、半導体リソグラフィ光源等の分野への応用が期待さ蜆
　その実用化に向けて研究が進められている。

この種のエキシマレーザは放電励起型と呼ばれるもので
、クセノン、クリプトン、アルゴンのような希ガスと、
塩素、フッ素のようなハロゲンガスとの混合ガス雰囲気
中に２個の電極を配置し、この電極間で高電圧放電を起
こすことにより光学的に活性な二量体を構成している。

そして、この二量体がレーザ媒質となって、フッ化クリ
プトンエキシマレーザ型では２４８ｎｍ。

フッ化アルゴンエキシマレーザ型では１９３ｎｍの紫外
光レーザ発振が得られるようになっている。

前記した混合ガスはレーザチャンバと呼ばれる圧力容器
内に充填さ札　さらにこの容器にはアルミニラムやニッ
ケル製の放電電極とガス循環装置、及び紫外線透過特性
の良好な硝材で形成された光取り出し用のレーザ窓が設
置されている。また、レーザチャンバ外には高圧電弧　
ガス供給入　各種制御系等が配置されている。

ところで、前記放電電極間には２０〜３０ＫＶの電圧が
印加され高周波で繰り返し放電が行われるカζ　このと
きスパッタ効果により前記放電電極が摩耗することが知
られている。

そして、この摩耗により発生した金属粉は粉塵となって
レーザチャンバ内に浮遊し　その一部が前記レーザ窓に
付着してしまう。そして、この付着部分に紫外線レーザ
光が照射されることによってこの粉塵がレーザ窓表面に
焼き付くこととなる。

このような状態になると、レーザ窓を透過して外部に取
り出されるべきレーザ出力が低下してしまう。

そこで従来ｉＬ　　レーザチャンバ内でガスを還流させ
、レーザ窓内面にガスが吹き付けられるようにしてレー
ザ窓に接近した粉塵を吹き飛ばすようにしていた また、　レーザ窓に粉塵が付着した場合には、第８図に
示すように、レーザチャンバ５０に設けたレーザ窓５１
を一旦取り外した後、新しい部品と定期的に交換して透
明度を維持するようにしてぃへ 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし　前記した従来の装置では単に粉塵を含むガスを
循環させてレーザ窓内面に吹き付けるに過ぎないため粉
塵の付着を防止する効果は薄いという問題がある。

しかも、レーザ窓を交換したとしても、レーザチャンバ
内の粉塵はそのまま残留することとなるから、粉塵はレ
ーザガス中のハロゲンガスと反応を起こし　ハロゲンガ
スの組成比を低下させる。

この結果、レーザ媒質となる希ガスとハロゲンガスとに
よる励起状態二量体の生成量が低下しレーザ出力が低下
するとこととなってぃへ このようにレーザ窓の交換やその後の保守には多くの手
間とコストを必要としていた 本発明は前記事項に鑑みてなされたもので、レーザチャ
ンバ内を長期間清浄に保つことができ、レーザ出力を維
持できるとともに、レーザ窓の交換回数を大幅に低減で
きるようにしたレーザ装置を提供することを技術的課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記技術的課題を解決するために、ガスを封入
したレーザチャンバ本体に透明なレーザ窓を設けた気体
レーザ装置において、 レーザチャンバ本体に吸引口と排出口を介して接続さ汰
　レーザチャンバ本体内のガスを還流する循環手段と、 循環手段の中途に介挿されたろ過半段とを具備して気体
レーザ装置としｔも また、　レーザチャンバ本体の端部にサブチャンバを設
け、前記レーザ窓をこのサブチャンバの先端に設け、前
記排出口を前記サブチャンバに設けた構成を含む。

前記レーザ窓は交換可能な程度に半固定としてもよいし
、わずがな汚染が障害となる用途に実施する場合には容
易に交換できるような手段を介して取り付けてもよい。

〔作用〕

前記した手段によれｉ！、レーザチャンバ本体に封入さ
れたガスは循環手段により吸引口から吸い込まへ　排出
口から排出される。このとき循環手段の中途に介挿され
たろ過半段は前記ガス中に浮遊する粉塵をろ過するから
、排出口からは清浄化されたガスが排出される。

したがって、レーザ窓に粉塵が付着する虞れはなく、レ
ーザ守の透明度が低下してレーザ出力は低下する虞れは
ない。

また、　レーザチャンバ本体の端部にサブチャンバを設
け、前記レーザ窓をこのサブチャンバの先端に設け、前
記排出口を前記サブチャンバに設けたものでは、サブチ
ャンバ内の圧力をレーザチャンバ本体の他の部分よりも
上昇させることができるから、粉塵がレーザ窓に接近す
ること自体を防止でき、長期に亘ってレーザ窓の透明度
を維持することができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第７図に基づいて説明す
る。

く第１実施例〉 第１実施例を第１図ないし第４図により説明する力ζ、
本実施例ではレーザ窓２を容易に交換できる構成も併せ
て述べる。

レーザチャンバ本体１は略円筒形をなしており、両端が
閉塞板１ａ、ｌｂで密閉されている。その内部には放電
電極とガス循環装置が設置されており、前述の混合ガス
で満たされている。前記閉塞板１ａ、ｌｂにはサブチャ
ンバ３４が夫々設けられている。このサブチャンバ３４
はレーザチャンバ本体１よりも径縮な筒状をなしており
、その先端にレーザ窓２が取り付けられている。

前記レーザチャンバ本体１の略中央部には吸弓口３０が
設けられており、この吸引口３０は循環手段３２に接続
されている。この循環手段３２は循環ポンプ３２ａとこ
れに接続されたガス管３２ｂからなり、経路の中途にろ
過手段３３が介挿されている。即ち、前記吸引口３０に
ガス管３２ｂが接続され、　ろ過手段３３を介して循環
ポンプ３２ａが接続されている。この循環ポンプ３２ａ
の排出側にはガス管３２ｂが接続されその先端は前記サ
ブチャンバ３４内に開口している。前記した構成におい
て、循環ポンプ３２ａを動作させるとガスは矢示Ｆに示
すように流れる。ここでガス内の粉塵はろ過手段３３に
よってろ過さ札　前記サブチャンバ３４内に高速で噴呂
する。このためサブチャンバ３４内はレーザチャンバ本
体１内の他の部分に比較して高圧となり、粉塵がレーザ
窓２に近付くことを阻止できる。

なお、本実施例では、レーザ窓２の交換を容易にするた
めに、レーザチャンバ本体１内と外気とを遮断できる遮
断手段３を設けている。

以下、この遮断手段３につき説明する。前記閉塞板１ａ
には接続体３ａが設けられており、この接続体３ａの先
端にレーザ窓２が着脱自在に設けられている。この接続
体３ａは第３図に示すように、その中途にボールバルブ
４が内装されたバルブ部の両端にパイプ３ｂ、３ｂを夫
々設け、一方のパイプ３ｂの先端にフランジ３Ｃを設け
である。

このフランジ３ｃは前記閉塞板１ａに取り付けるための
ものである。

そして、他方のパイプ３ｂの先端にはフランジ３ｄが設
けられている。このフランジ３ｄにはレーザ窓２を挾ん
で取り付けるための取り付はリング３ｅがネジ（２１）
止めされるようになっている。

他方のパイプ３ｂには図示しない排気系へ接続される排
気パイプ２０が設けられている。

前記ボールバルブ４は接続体３ａ内に形成された通路５
内に球体６を回転自在かつ気密的に配置してなり、この
球体６には連通路７が形成されている。また球体６の外
側には外部に延出されたシャフト６ａが設けられている
。そしてこのシャツ１−６ａの先端にはコックつまみ６
ｂが形成され外部から球体６を回転させることができる
ようになっている。

前記した構成において、レーザ装置を稼働させる場合に
１戴　第４図に示すように、連通路７と通路５とを開通
させた状態として使用する。これによりレーザ光は連通
路７と通路５とを通ってレーザ窓２から出力される。

一方、レーザ窓２を交換する場合には、前記の状態から
コックつまみ６ｂを９０度回転させ、通路５を球体６で
閉塞する。この場合、連通路７の方向と通路５の方向と
は９０度の位置関係にある。

この状態ではレーザチャンバ本体１内部とレーザ窓２と
は閉塞状態にあるから、ネジ２１を外して取り付はリン
グ３ｅを外し、レーザ窓２を取り外す。そして、新しい
レーザ窓２を装着する。この後、コックつまみ６ｂを９
０度回転させ、通路５と連通路７とを連通させて交換作
業を完了する。

く第２実施例〉 第５図及び第６図は遮断手段３の第２実施例を示す。な
お、前記従来例で説明した部分と実質的に同一な部分に
は同一符号を付してその説明を省略する。レーザチャン
バ本体１内と外気とを遮断できる遮断手段３はその一端
に設けられたフランジ３Ｃによって閉塞板１ａに取り付
けられている。

前記遮断手段３（戴　通路８を形成したバルブホルダ９
内に球体６を回転自在かつ気密的に配置してなり、この
球体６には連通路７が形成されている。この連通路７の
内面には輪状突起１０を設けられており、この輪状突起
１０の両側面に夫々レーザ窓２．２が着脱自在に設けら
れている。このレーザ窓２．２は前記した第１実施例と
同様に取り付はリング３ｅとネジ２１で着脱自在に固定
されている。

前記球体６は第６図に示す位置では連通路７と通路８と
が同軸上に位置してレーザ窓２．２を介して光が透過す
る７５ｔ１　　この位置から９０度回転させると通路８
に球体６の側面が位置して通路８が閉塞され、　さらに
９０度回転させるとレーザ窓２．２の位置が逆転するよ
うになっている。

前記した構成において、レーザ装置を稼働させる場合に
は第６図に示すようく　コックつまみ６ｂを、連通路７
と通路８とが同軸上に位置するようセット獣　レーザ窓
２．２を介してレーザ光を外部に取り出す。

一方、レーザ窓２を交換する場合には、前記の状態から
コックつまみ６ｂを１８０度回転させ、レーザ窓２．２
の位置を逆転させる。すると、レーザ発振で汚染された
方のレーザ窓が外部に向き、いままで外部にあった汚染
されていないレーザ窓２がレーザチャンバ本体ｌ内部に
向くこととなる。

この状態にあってもレーザチャンバ本体１は外気に対し
て密閉されていることに変わりはない。ここで、ネジｚ
１を外して取り付はリング３ｅを外し、汚染されたレー
ザ窓２を交換する。

再度レーザチャンバ本体１内部に向いたレーザ窓２を交
換する場合にはコックつまみ６ｂを１８０度回転させ（
初期の状態）ネジ２１を外して取り付はリング３ｅを外
し、汚染されたレーザ窓２を交換する。これで当初装着
されていた２枚のレーザ窓２．２はいずれも新しいもの
と交換されたこととなる。

以上、第１及び第２実施例ではレーザ窓２のわずかな汚
染が障害となる用途に使用する場合には特に有効である
。その他の作用については前記第１実施例と同様のため
省略する。

く第３実施例〉 第７図は第３実施例を示し　排出口３１をレーザチャン
バ本体ｌに直接設け、その吹出ノズルをレーザ窓２の内
面に向けたものである。これによリレーザ窓２の内面に
は常に清浄なガスが吹き付けられることとなり粉塵の付
着が防止できるようになっている。

〔発明の効果〕

本発明によれ１！、レーザチャンバ内のレーザガスが常
に清浄に維持されるため、レーザ窓に粉塵が付着するこ
とがなく、レーザ出力が低下することはない。

しかも、粉塵によってレーザガスが変質する虞れもなく
長期に亘り安定したレーザ出力を維持することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の実施例を示獣第１図ない
し第４図は第１実施例を示し　第１図は一部切欠した側
面Ａ　第２図は部分的斜視は第３図は部分的側面図、第
４図は部分的断面ｌ第５図及び第６図は第２実施例を示
し、第５図は側面図、第６図は部分的の断面は　第７図
は第３実施例の一部切欠した側面図、第８図は従来の気
体レーザ装置を示す斜視図である。 １−　レーザチャンバ木本　　２　レーザ東３０、吸引
口、　　　　　　　３１　排出口、３２　循環手段、　
　　　　　３３ ３４　サブチャンバ。 ろ過手段、 特許出願人　三井石油化学工業株式会社代理人　弁理士
　佐　藤　宗　徳 同 遠出 勉 同 松倉秀実 （つ　、６ｂ 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガスを封入したレーザチャンバ本体に透明なレー
   ザ窓を設けた気体レーザ装置において、レーザチャンバ
   本体に吸引口と排出口を介して接続され、レーザチャン
   バ本体内のガスを還流する循環手段と、循環手段の中途
   に介挿されたろ過手段を備えていることを特徴とする気
   体レーザ装置。
2. （２）レーザチャンバ本体の端部にサブチャンバを設け
   、前記レーザ窓をこのサブチャンバの先端に設け、前記
   排出口を前記サブチャンバに設けたことを特徴とする請
   求項１記載の気体レーザ装置。