JPH06169120A - エキシマレーザ装置のガス補給方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、ガス補給を多く重ねていってもガ
スの最適組成バランスが崩れにくく、またガス補給時点
やガス補給量を適格に決定し得るエキシマレーザ装置の
ガス補給方法を提供することを目的とする。 【構成】この発明では、レーザチャンバ内にハロゲンガ
ス、希ガス、バッファガスを注入してレーザ発振を行う
エキシマレーザ装置のガス補給方法において、バッファ
ガスで希釈されたハロゲンガスの補給の際、レーザチャ
ンバ内の全ガス圧を一定に保つためのガス排気工程を省
略するようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、縮小投影露光用光
源、材料加工等に用いられるエキシマレーザ装置のガス
補給方法に関し、特に長期にわたってレーザを安定に発
振させるための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハロゲンガスを用いてエキシマレ
ーザ装置を運転する場合、運転にしたがって電極材料の
蒸発、レーザチャンバ構成材料との化学反応によりハロ
ゲンガスが消費される。したがって、従来はハロゲンガ
スの消耗によるレーザ出力の低下を補うために次のよう
な制御を行うようにしていた。

【０００３】すなわち、レーザの出力はレーザを励起す
るためにコンデンサに蓄積しておいた電気エネルギーを
放電空間に投入してレーザ媒質ガスを活性化することに
より得るが、このコンデンサの充電電圧を大きくすると
レーザ出力は増加する。従って、従来においてはレーザ
出力を検出し、この検出にしたがって充電電圧値を制御
することでレーザ出力を安定化するようにしている。

【０００４】しかしながら、この制御によっても長時間
の運転を続けているとハロゲンガスの消耗によって発振
効率が低下し、次第に充電電圧を大きくしていかないと
所定の出力を維持できなくなる。

【０００５】そこで、従来は、或る所定の電圧以上に充
電電圧が上昇したときに一定量のハロゲンガスを補給す
るようにして上記ハロゲンガスの消耗に対処するように
している。

【０００６】この従来技術におけるハロゲンガスの補強
方法について、図９〜図１１にしたがって説明する。

【０００７】すなわち、図９は一般的なフッ素系エキシ
マレーザ装置のガス補給にかかる構成部分を示すもの
で、この場合ガス注入用のボンベとして、バッファガス
（Ｎｅ等）で希釈されたハロゲンガス（Ｆ2など）が充
填されたボンベ１、Ｋｒなどの希ガスが充填されたボン
ベ２、Ｎｅなどのバッファガスが充填されたボンベ３を
備えており、起動前のガス注入の際は開閉弁４、５、６
を開閉制御してレーザチャンバ７に対するガス供給を行
い、運転後のハロゲンガス補給の際は開閉弁８、９およ
びサブタンク１０を介してガス供給を行う。

【０００８】すなわち、起動前のレーザチャンバ７への
新たなガス注入の際は、まず開閉弁１１、真空ポンプ１
２によってレーザチャンバ７内の旧ガスを排出する。次
に開閉弁５を介してボンベ２からＫｒガスを４０torrレ
ーザチャンバ７に導入し、次に開閉弁４を介してボンベ
１からＮｅガスで希釈されているＦ2ガスを８０torr導
入し、最後に開閉弁６を介してレーザチャンバ７内の全
圧が２５００torrになるように、ボンベ３からＮｅガス
を導入する。

【０００９】かかるガス注入制御によって、この装置に
おけるレーザチャンバ７内のガス組成は、Ｆ2：Ｋｒ：
Ｎｅ＝4：40：2456(torr)、即ちＦ2：Ｋｒ：Ｎｅ＝0.1
6：1.60：98.24(%)の濃度割合となる。

【００１０】このようにして、レーザチャンバ７内に新
ガスが充填されると、その後のレーザ運転時は図１０の
フローチャートに示した手順にしたがってガス補給制御
が行われる。

【００１１】まず、エキシマレーザ装置が運転に先だっ
て、目標レーザ出力Ｅc、最適制御充電電圧範囲Ｖc（Ｖ
min〜Ｖmax）、１回分の制御における増減充電電圧Δ
Ｖ、１回分の補給ガス量ΔＧとが予め設定される（ステ
ップ１００）。

【００１２】その後運転が開始されると、レーザ出力モ
ニタ１３によって検出されたレーザ出力Ｅおよび充電電
圧検出器１４によって検出された充電電圧Ｖが制御器１
５に取り込まれる（ステップ１１０）。制御器１５は検
出レーザ出力Ｅを目標レーザ出力Ｅcと比較し（ステッ
プ１２０）、Ｅ＜Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖを上記
微小電圧ΔＶだけ上げて指令充電電圧Ｖaとし（ステッ
プ１３０）、Ｅ＝Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖをその
まま指令充電電圧Ｖaとし（ステップ１４０）、Ｅ＞Ｅc
であれば、検出充電電圧Ｖを上記微小電圧ΔＶだけ下げ
て指令充電電圧Ｖaとする（ステップ１５０）。

【００１３】さらに、制御器１５は前記指令充電電圧Ｖ
aを最適制御充電電圧範囲Ｖcの最大値Ｖmaxと比較し
（ステップ１６０）、Ｖa≦Ｖmaxであれば再度上記ステ
ップ１１０に戻って指令電圧Ｖaの制御を行う。しか
し、Ｖa＞Ｖmaxのときはボンベ１からＮｅガスを含むＦ
2ガスを所定量ΔＧだけレーザチャンバ７に補給すると
ともに（ステップ１７０）、レーザチャンバ７内の全圧
が所定の圧力を維持するように、ガスを一部排気するよ
うにする（ステップ１８０）。

【００１４】図１１（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、上記制
御による、レーザ出力Ｅ、指令充電電圧Ｖa、ハロゲン
ガス（Ｆ2）濃度、希ガス（Ｋｒ）濃度についてのタイ
ムチャートを示すもので、時間軸にはレーザのショット
数をとっている。同図（ｂ）において、コンデンサへの
充電電圧指令Ｖaが急に降下する各時点ｔ1〜ｔ6がハロ
ゲンガスの補給時期に対応する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来手
法によれば、ハロゲンガス補給用のガスボンベ１には希
ガス成分が含まれてはいない。しかも、この従来手法に
よれば、ガス補給の都度、レーザチャンバ７内のガスの
一部を排気して全圧を一定にするような制御（図１０の
ステップ１８０）を行っているので、ガス補給が何度も
行われるに伴い、図１１（ｄ）に示すように希ガス（Ｋ
ｒ）が徐々に減少し、単純計算によっても１０回のガス
補給で２０％のＫｒガスがなくなる。別言すれば、図１
１（ｃ）に示すように、ハロゲンガス（Ｆ2）がガス補
給に伴って徐々に過補給となることを意味する。また、
過補給しないように１回の補給量ΔＧを小さく設定して
も同図（ｃ）に示すように次第に補給間隔が詰まってく
るために最終的にはガスのバランスが崩れてしまう。す
なわち、上記従来手法によれば、ハロゲンガスを補給す
る毎に、レーザチャンバ７内の混合ガスの最適組成バラ
ンスが崩れてゆき、コンデンサへの充電電圧をいくら制
御してもレーザ出力を一定に維持する事ができなくな
る。

【００１６】さらに、この従来手法によれば、ガス補給
時点は、ガスの最適組成バランスとは無関係な充電電圧
比較（ステップ１６０）によって決定するようにしてお
り、しかもこの充電電圧比較時点はこれもガスの最適組
成バランスとは無関係なレーザ出力比較（ステップ１２
０）を基礎としている。特に、レーザ出力比較は、レー
ザチャンバ７内の生成不純物ガスや光学品の汚れなどの
影響も受けているために、前記充電電圧比較に与える影
響が大きい。すなわち、従来のガス補給方法は間接的な
物理量をガス補給時点の決定基準にしたという不自然さ
があり、上記外乱等によってガスバランスを崩してしま
うという問題もあった。

【００１７】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、ガス補給を多く重ねていってもガスの最適組
成バランスが崩れにくく、またガス補給時点やガス補給
量を適格に決定し得るエキシマレーザ装置のガス補給方
法を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明では、
レーザチャンバ内にハロゲンガス、希ガス、バッファガ
スを注入してレーザ発振を行うエキシマレーザ装置のガ
ス補給方法において、バッファガスで希釈されたハロゲ
ンガスの補給の際、レーザチャンバ内の全ガス圧を一定
に保つためのガス排気工程を省略するようにしている。

【００１９】かかる本発明によれば、排気工程をなくす
ことにより全ガス圧は上昇するが、単位体積当たりの希
ガス成分の希釈による数密度は一定に保たれ、レーザ出
力の低下を小さくすることができる。

【００２０】またこの発明では、レーザチャンバ内にハ
ロゲンガス、希ガス、バッファガスを注入してレーザ発
振を行うエキシマレーザ装置のガス補給方法において、
バッファガスで希釈されたハロゲンガスの補給の際レー
ザチャンバ内の全ガス圧を一定に保つためのガス排気工
程を実行すると共に、希ガスを補給する希ガス補給工程
を具えるようにしている。

【００２１】かかる本発明によれば、希釈ハロゲンガス
の補給の際の排気工程によって希釈される希ガス成分を
希ガス補給工程を実行する事で希ガスの補償を行うよう
にしている。

【００２２】

【実施例】以下、この発明を添付図面に示す実施例に従
って詳細に説明する。

【００２３】図２は、この発明の実施例構成を示すもの
で、この実施例は本発明をフッ素系エキシマレーザ装置
に適用するようにしたものである。図２において、図９
の各構成要素と重複するものについてはその説明を省略
する。

【００２４】この実施例では、パルスモニタ２０によっ
て出力されるレーザ発振パルスＰを検出し、該検出パル
スＰを制御器１５に入力し、このレーザ発振パルスＰを
用いてガスの補給時期を決定するようにしている。

【００２５】・第１実施例 以下、図１のフローチャートに従ってこの発明の第１実
施例を説明する。

【００２６】この第１実施例では、ガスの補給時点をレ
ーザ発振パルス数Ｐnが所定の閾値Ｐcに達した時点とす
ると共に、ガス補給の際の全ガス圧一定のための排気工
程（図１０のステップ１８０）を故意に省略するように
している。

【００２７】以下、図１のフローチャートに従って説明
する。

【００２８】すなわち、レーザチャンバ７内に新ガスが
充填されると、エキシマレーザ装置の運転に先だって、
目標レーザ出力Ｅc、最適制御充電電圧範囲Ｖc（Ｖmin
〜Ｖmax）、１回分の制御における増減充電電圧ΔＶ、
レーザ発振パルス数比較用の閾値Ｐc、および１回分の
補給ガス量ΔＧを予め設定する（ステップ２００）。

【００２９】その後運転が開始されると、レーザ出力モ
ニタ１３によって検出されたレーザ出力Ｅ、充電電圧検
出器１４によって検出された充電電圧Ｖおよびパルスモ
ニタ２０のレーザ発振パルス数Ｐが制御器１５に取り込
まれる（ステップ２１０）。制御器１５は検出レーザ出
力Ｅを目標レーザ出力Ｅcと比較し（ステップ２２
０）、Ｅ＜Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖを上記微小電
圧ΔＶだけ上げて指令充電電圧Ｖaとし（ステップ２３
０）、Ｅ＝Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖをそのまま指
令充電電圧Ｖaとし（ステップ２４０）、Ｅ＞Ｅcであれ
ば、検出充電電圧Ｖを上記微小電圧ΔＶだけ下げて指令
充電電圧Ｖaとする（ステップ２５０）。

【００３０】これと並行して、制御器１５は、前記入力
されたレーザ発振パルスＰを計数（積算）し（ステップ
２６０）、この計数値Ｐnを前記設定した閾値Ｐcと比較
する（ステップ２７０）。そして、前記計数値Ｐnが閾
値Ｐcを超えると、この時点で開閉弁８を制御してボン
ベ１からＮｅガスを含むＦ2ガスを所定量ΔＧだけレー
ザチャンバ７に補給する（ステップ２８０）。

【００３１】かかる第１実施例では、ガス補給の際の全
ガス圧一定のための排気工程（図１０のステップ１８
０）を故意に省略するようにしているので、全ガス圧は
上昇するが、単位体積当たりの希ガス（Ｋｒ）成分の数
密度は一定に保たれる。したがって、ハロゲンガス補給
に伴う希ガス成分の希釈によるレーザ出力の低下を抑制
することができる。

【００３２】またこの第１実施例では、ガスの補給時点
をレーザ発振パルス数Ｐnが所定の閾値Ｐcに達した時点
とするようにしている。すなわち、実験によれば、レー
ザチャンバ７内でのハロゲンガス（Ｆ2）濃度はレーザ
発振パルス数Ｐn（レーザショット数）の増加にともな
って指数関数的に増加する。すなわち、ハロゲンガス濃
度とレーザ発振パルス数Ｐnとは直接的な一義的な関係
にある。したがって、前記閾値Ｐcをハロゲンガスの初
期濃度に対応して適当な値に設定するとともに、ガス補
給量ΔＧを前記閾値Ｐcに対応して適当な値に設定する
ようにすれば、レーザ運転によって真に減少したハロゲ
ンガス量を適当な時期に補給できるようになる。

【００３３】・第２実施例 本発明の第２実施例を図３のフローチャートに従って説
明する。

【００３４】この第２実施例においても、先の従来技術
における排気工程を省略するようにしているのは、前記
第１実施例と同様である。

【００３５】この第２実施例では、単位時間当たりの運
転パルス数Ｐe（すなわち運転パルス速度）を検出し、
単位時間当たりの前記希釈ハロゲンガスの補給量を前記
演算した発振速度に比例するように制御するようにして
いる。

【００３６】以下、図３のフローチャートに従って説明
する。

【００３７】すなわち、レーザチャンバ７内に新ガスが
充填されると、エキシマレーザ装置の運転に先だって、
目標レーザ出力Ｅc、最適制御充電電圧範囲Ｖc（Ｖmin
〜Ｖmax）、１回分の制御における増減充電電圧ΔＶを
予め設定する（ステップ３００）。

【００３８】その後運転が開始されると、レーザ出力モ
ニタ１３によって検出されたレーザ出力Ｅ、充電電圧検
出器１４によって検出された充電電圧Ｖ、および発振器
１７のレーザ発振パルス数Ｐが制御器１５に取り込まれ
る（ステップ３１０）。

【００３９】制御器１５は、先の第１実施例同様、検出
レーザ出力Ｅを目標レーザ出力Ｅcと比較し（ステップ
３２０）、Ｅ＜Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖを上記微
小電圧ΔＶだけ上げて指令充電電圧Ｖaとし（ステップ
３３０）、Ｅ＝Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖをそのま
ま指令充電電圧Ｖaとし（ステップ３４０）、Ｅ＞Ｅcで
あれば、検出充電電圧Ｖを上記微小電圧ΔＶだけ下げて
指令充電電圧Ｖaとする（ステップ３５０）。

【００４０】これと並行して、制御器１５は、前記入力
されたレーザ発振パルスＰの速度を計算し（ステップ３
６０）、開閉弁８を制御して単位時間当たりの希釈ハロ
ゲンガスＦ2の補給量Ｇ´を前記演算した発振速度に比
例するように制御する（ステップ３７０）。

【００４１】前記ガス補給は、常時行うようにしてもよ
く、また間欠的に行うようにしても良い。すなわち、結
果的に、単位時間当たりの希釈ハロゲンガスＦ2の補給
量Ｇ´がレーザ発振速度ｆ´（Ｐ）に比例するように制
御すればよい。

【００４２】・第３実施例 本発明の第３実施例を図４のフローチャートに従って説
明する。

【００４３】この第３実施例では、希釈ハロゲンガスＦ
2のみならず希ガスＫｒも補給するようにしている。希
ガスが補給されるので、ガス補給の際の全ガス圧一定の
ための排気工程を従来通り設けるようにしている（ステ
ップ４９０）。

【００４４】また、希釈ハロゲンガスの補給時点は、レ
ーザ発振パルス数Ｐnが所定の閾値Ｐc1を超えた時点と
し、希ガスの補給時点はレーザ発振パルス数Ｐnが所定
の閾値Ｐc2を超えた時点とする。

【００４５】以下、図４のフローチャートに従って説明
する。

【００４６】すなわち、レーザチャンバ７内に新ガスが
充填されると、エキシマレーザ装置の運転に先だって、
目標レーザ出力Ｅc、最適制御充電電圧範囲Ｖc（Ｖmin
〜Ｖmax）、１回分の制御における増減充電電圧ΔＶ、
ハロゲンガス用閾値Ｐc1、希ガス用閾値Ｐc2、１回分の
ハロゲンガスの補給量ΔＧH、１回分の希ガスの補給量
ΔＧRを予め設定する（ステップ４００）。

【００４７】その後運転が開始されると、レーザ出力モ
ニタ１３によって検出されたレーザ出力Ｅ、充電電圧検
出器１４によって検出された充電電圧Ｖ、およびパルス
モニタ２０で検出されたレーザ発振パルス数Ｐが制御器
１５に取り込まれる（ステップ４１０）。

【００４８】制御器１５は、先の実施例同様、検出レー
ザ出力Ｅを目標レーザ出力Ｅcと比較し（ステップ４２
０）、Ｅ＜Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖを上記微小電
圧ΔＶだけ上げて指令充電電圧Ｖaとし（ステップ４３
０）、Ｅ＝Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖをそのまま指
令充電電圧Ｖaとし（ステップ４４０）、Ｅ＞Ｅcであれ
ば、検出充電電圧Ｖを上記微小電圧ΔＶだけ下げて指令
充電電圧Ｖaとする（ステップ４５０）。

【００４９】これと並行して、制御器１５は、前記入力
されたレーザ発振パルスＰを計数（積算）し（ステップ
４６０）、この計数値Ｐnを前記設定したハロゲンガス
用閾値Ｐc1、および希ガス用閾値Ｐc2と比較する（ステ
ップ４７０）。そして、前記計数値Ｐnが閾値Ｐc1を超
えると、この時点で開閉弁８を制御して介してボンベ１
からＮｅガスを含むＦ2ガスを所定量ΔＧHだけレーザチ
ャンバ７に補給するとともに（ステップ４８０）、レー
ザチャンバ７内の全圧が所定の圧力を維持するよう圧力
モニタ１６の検出値を参照しながら、ガスを一部排気す
るようにする（ステップ４９０）。

【００５０】また、前記ステップ４７０の比較処理で、
前記計数値Ｐnが閾値Ｐc2を超えると、この時点で開閉
弁５を制御して介してボンベ２からＫｒガスを所定量Δ
ＧRだけレーザチャンバ７に補給するとともに（ステッ
プ４９５）、レーザチャンバ７内の全圧が所定の圧力を
維持するよう圧力モニタ１６の検出値を参照しながら、
ガスを一部排気するようにする（ステップ４９０）。

【００５１】なお、希ガスの補給は、ハロゲンガスの補
給による希釈を補償する量だけ行うようにするが、希ガ
ス成分の補給量はごく少量であるため、１０％以下の希
釈希ガスを用いた方が精度よく補給することができる。
かかる第３実施例によれば、ハロゲンガスのみならず希
ガスの補給も行い、かつ排気工程により全圧を所定のガ
ス圧に制御するようにしているので、単位体積当たりの
希ガス成分の濃度が一定に保たれ、ハロゲンガス補給に
ともなう希ガス成分の希釈によるレーザ出力低下を完全
に補償することができる。

【００５２】なお、図８に示すように、希ガス（Ｋｒ）
はハロゲンガス（Ｆ2）とは違って、その濃度が増える
に従ってレーザ出力を増加させる出力増加効果がある。
従って、希ガスの補償量を若干多めにして過補給気味に
すると、希ガスの出力増加効果により更にガス寿命を延
長することができる。

【００５３】・第４実施例 本発明の第４実施例を図５のフローチャートに従って説
明する。

【００５４】この第４実施例では、先の第３実施例同
様、希釈ハロゲンガスＦ2のみならず希ガスＫｒも補給
するようにしている。希ガスが補給されるので、ガス補
給の際の全ガス圧一定のための排気工程を従来通り設け
るようにしている（ステップ５８０）。

【００５５】また、希釈ハロゲンガスの補給速度ＧH´
および希ガスの補給速度ＧR´を、先の第２実施例同
様、レーザ発振パルスＰの速度ｆ´（Ｐ）に比例するよ
うに制御する。

【００５６】以下、図５のフローチャートに従って説明
する。

【００５７】すなわち、レーザチャンバ７内に新ガスが
充填されると、エキシマレーザ装置の運転に先だって、
目標レーザ出力Ｅc、最適制御充電電圧範囲Ｖc（Ｖmin
〜Ｖmax）、１回分の制御における増減充電電圧ΔＶを
予め設定する（ステップ５００）。

【００５８】その後運転が開始されると、レーザ出力モ
ニタ１３によって検出されたレーザ出力Ｅ、充電電圧検
出器１４によって検出された充電電圧Ｖ、およびパルス
モニタ２０で検出されたレーザ発振パルス数Ｐが制御器
１５に取り込まれる（ステップ５１０）。

【００５９】制御器１５は、先の実施例同様、検出レー
ザ出力Ｅを目標レーザ出力Ｅcと比較し（ステップ５２
０）、Ｅ＜Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖを上記微小電
圧ΔＶだけ上げて指令充電電圧Ｖaとし（ステップ５３
０）、Ｅ＝Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖをそのまま指
令充電電圧Ｖaとし（ステップ５４０）、Ｅ＞Ｅcであれ
ば、検出充電電圧Ｖを上記微小電圧ΔＶだけ下げて指令
充電電圧Ｖaとする（ステップ５５０）。

【００６０】これと並行して、制御器１５は、前記入力
されたレーザ発振パルスＰの速度を計算し（ステップ５
６０）、開閉弁８を制御して単位時間当たりの希釈ハロ
ゲンガスＦ2の補給量ＧH´を前記演算したレーザ発振速
度に比例するように制御するとともに（ステップ５７
０）、開閉弁５を制御して単位時間当たりの希ガスＫｒ
の補給量ＧR´を前記演算したレーザ発振速度に比例す
るように制御し（ステップ５９）、さらにレーザチャン
バ７内の全圧が所定の圧力を維持するよう圧力モニタ１
６の検出値を参照しながら、ガスを一部排気するように
する（ステップ５８０）。

【００６１】前記ハロゲンガス及び希ガスの補給は、常
時行うようにしてもよく、また間欠的に行うようにして
も良い。すなわち、結果的に、単位時間当たりの希釈ハ
ロゲンガスＦ2の補給量ＧH´および単位時間当たりの希
ガスＫｒの補給量ＧR´がレーザ発振速度ｆ´（Ｐ）に
比例するように制御すればよい。

【００６２】この実施例においても、希ガスの補給は、
ハロゲンガスの補給による希釈を補償する量だけ行うよ
うにするが、希ガス成分の補給量はごく少量であるた
め、１０％以下の希釈希ガスを用いた方が精度よく補給
することができる。 ・第５実施例 本発明の第５実施例を図６のフローチャートに従って説
明する。

【００６３】この第５実施例では、希釈ハロゲンガスＦ
2のみならず希ガスＫｒも補給するようにしている。希
ガスが補給されるので、ガス補給の際の全ガス圧一定の
ための排気工程を従来通り設けるようにしている（ステ
ップ６９５）。

【００６４】また、希釈ハロゲンガスの補給時点は、レ
ーザ発振パルス数Ｐnが所定の閾値Ｐc1を超えた時点と
する。一方、希ガスの補給時点は指令充電電圧Ｖaが希
ガス注入用の閾値Ｖrを超えた時点とする（Ｖmin≦Ｖa
≦Ｖr≦Ｖmax）。

【００６５】以下、図６のフローチャートに従って説明
する。

【００６６】レーザチャンバ７内に新ガスが充填される
と、エキシマレーザ装置の運転に先だって、目標レーザ
出力Ｅc、最適制御充電電圧範囲Ｖc（Ｖmin〜Ｖmax）、
１回分の制御における増減充電電圧ΔＶ、パルス数比較
用の閾値Ｐc、１回分のハロゲンガスの補給量ΔＧH、１
回分の希ガスの補給量ΔＧR、および希ガス注入用閾値
電圧Ｖrを予め設定する（ステップ６００）。

【００６７】その後運転が開始されると、レーザ出力モ
ニタ１３によって検出されたレーザ出力Ｅ、充電電圧検
出器１４によって検出された充電電圧Ｖ、およびパルス
モニタ２０で検出されたレーザ発振パルス数Ｐが制御器
１５に取り込まれる（ステップ６１０）。

【００６８】制御器１５は、先の実施例同様、検出レー
ザ出力Ｅを目標レーザ出力Ｅcと比較し（ステップ６２
０）、Ｅ＜Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖを上記微小電
圧ΔＶだけ上げて指令充電電圧Ｖaとし（ステップ６３
０）、Ｅ＝Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖをそのまま指
令充電電圧Ｖaとし（ステップ６４０）、Ｅ＞Ｅcであれ
ば、検出充電電圧Ｖを上記微小電圧ΔＶだけ下げて指令
充電電圧Ｖaとする（ステップ６５０）。

【００６９】さらに、制御器１５は、前記指令充電電圧
Ｖaを前記希ガス注入用閾値電圧Ｖrと比較し（ステップ
６６０）、指令充電電圧Ｖaが希ガス注入用閾値電圧Ｖr
を超えると、この時点で開閉弁５を制御して介してボン
ベ２からＫｒガスを所定量ΔＧRだけレーザチャンバ７
に補給するようにする（ステップ６７０）。

【００７０】これと並行して、制御器１５は、前記入力
されたレーザ発振パルスＰを計数（積算）し（ステップ
６８０）、この計数値Ｐnを前記設定したハロゲンガス
用閾値Ｐcと比較する（ステップ６８５）。そして、前
記計数値Ｐnが閾値Ｐcを超えると、この時点で開閉弁８
を制御して介してボンベ１からＮｅガスを含むＦ2ガス
を所定量ΔＧHだけレーザチャンバ７に補給するととも
に（ステップ６９０）、レーザチャンバ７内の全圧が所
定の圧力を維持するよう圧力モニタ１６の検出値を参照
しながら、ガスを一部排気するようにする（ステップ６
９５）。

【００７１】かかる第５実施例では、希ガスの補給は、
ハロゲンガスの補給による希釈をほぼ補償する量だけ行
うようにするが、充電電圧の上昇は常に一定ではないた
め希釈分が完全には補償されてはいない。しかし、希ガ
スを全く注入しない従来制御に比べればレーザ出力の安
定化の面で格段の向上がある。

【００７２】なお、希ガス成分の補給量はごく少量であ
るため、この実施例においても１０％以下の希釈希ガス
を用いた方が精度よく補給することができる。また、希
ガスの補償量を若干多めにして過補給気味にすると、希
ガスの出力増加効果により更にガス寿命を延長すること
ができる。

【００７３】・第６実施例 本発明の第６実施例を図７のフローチャートに従って説
明する。

【００７４】この第６実施例では、希釈ハロゲンガスＦ
2のみならず希ガスＫｒも補給するようにしている。希
ガスが補給されるので、ガス補給の際の全ガス圧一定の
ための排気工程を従来通り設けるようにしている（ステ
ップ７９５）。

【００７５】また、また、希釈ハロゲンガスの補給速度
ＧH´を、先の第２及び第４実施例同様、レーザ発振パ
ルスＰの速度ｆ´（Ｐ）に比例するように制御する。

【００７６】一方、希ガスの場合は、指令充電電圧Ｖa
が希ガス注入用の閾値Ｖrを超えた時点に所定量ΔＧRの
補給を行うようにする（Ｖmin≦Ｖa≦Ｖr≦Ｖmax）。

【００７７】以下、図７のフローチャートに従って説明
する。

【００７８】レーザチャンバ７内に新ガスが充填される
と、エキシマレーザ装置の運転に先だって、目標レーザ
出力Ｅc、最適制御充電電圧範囲Ｖc（Ｖmin〜Ｖmax）、
１回分の制御における増減充電電圧ΔＶ、１回分の希ガ
スの補給量ΔＧR、および希ガス注入用閾値電圧Ｖrを予
め設定する（ステップ７００）。

【００７９】その後運転が開始されると、レーザ出力モ
ニタ１３によって検出されたレーザ出力Ｅ、充電電圧検
出器１４によって検出された充電電圧Ｖ、およびパルス
モニタ２０で検出されたレーザ発振パルス数Ｐが制御器
１５に取り込まれる（ステップ７１０）。

【００８０】制御器１５は、先の実施例同様、検出レー
ザ出力Ｅを目標レーザ出力Ｅcと比較し（ステップ７２
０）、Ｅ＜Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖを上記微小電
圧ΔＶだけ上げて指令充電電圧Ｖaとし（ステップ７３
０）、Ｅ＝Ｅcであれば、検出充電電圧Ｖをそのまま指
令充電電圧Ｖaとし（ステップ７４０）、Ｅ＞Ｅcであれ
ば、検出充電電圧Ｖを上記微小電圧ΔＶだけ下げて指令
充電電圧Ｖaとする（ステップ７５０）。

【００８１】さらに、制御器１５は、前記指令充電電圧
Ｖaを前記希ガス注入用閾値電圧Ｖrと比較し（ステップ
７６０）、指令充電電圧Ｖaが希ガス注入用閾値電圧Ｖr
を超えると、この時点で開閉弁５を制御して介してボン
ベ２からＫｒガスを所定量ΔＧRだけレーザチャンバ７
に補給するようにする（ステップ７７０）。

【００８２】これと並行して、制御器１５は、前記入力
されたレーザ発振パルスＰの速度を計算し（ステップ７
８０）、開閉弁８を制御して単位時間当たりの希釈ハロ
ゲンガスＦ2の補給量ＧH´を前記演算したレーザ発振速
度に比例するように制御するとともに（ステップ７９
０）、レーザチャンバ７内の全圧が所定の圧力を維持す
るよう圧力モニタ１６の検出値を参照しながら、ガスを
一部排気するようにする（ステップ７９５）。

【００８３】前記ハロゲンガス及び希ガスの補給は、常
時行うようにしてもよく、また間欠的に行うようにして
も良い。すなわち、結果的に、単位時間当たりの希釈ハ
ロゲンガスＦ2の補給量ＧH´がレーザ発振速度ｆ´
（Ｐ）に比例するように制御すればよい。

【００８４】かかる第６実施例でも、希ガスの補給は、
ハロゲンガスの補給による希釈をほぼ補償する量だけ行
うようにするが、充電電圧の上昇は常に一定ではないた
め希釈分が完全には補償されてはいない。しかし、希ガ
スを全く注入しない従来制御に比べればレーザ出力の安
定化の面で格段の向上がある。

【００８５】なお、希ガス成分の補給量はごく少量であ
るため、この実施例においても１０％以下の希釈希ガス
を用いた方が精度よく補給することができる。また、希
ガスの補償量を若干多めにして過補給気味にすると、希
ガスの出力増加効果により更にガス寿命を延長すること
ができる。

【００８６】なお、実施例ではフッ素系エキシマレーザ
装置に本発明を適用するようにしたが、本発明は他のＨ
ｃｌ系などのエキシマレーザ装置にも適用可能である。
また、ガス補給のための構成、レーザ発振パルス数検出
のための構成、レーザ出力検出のための構成なども上記
実施例に示したものに限らず、任意の構成を採用すれば
よい。

【００８７】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
レーザチャンバ内の全ガス圧を一定に保つためのガス排
気工程を省略するようにしているので、全ガス圧は上昇
するが、単位体積当たりの希ガス成分の希釈によるレー
ザ出力の低下を小さくすることができ、これによりガス
補給を多く重ねていってもガスの最適組成バランスが崩
れにくくなり、レーザ出力の低下を長期間抑制すること
ができる。

【００８８】またこの発明では、希釈ハロゲンガスの補
給の際の排気工程によって希釈される希ガス成分を希ガ
ス補給工程を実行する事で希ガスの補償を行うようにし
ているので、ガス補給を多く重ねていってもガスの最適
組成バランスが崩れにくくなり、レーザ出力の低下を長
期間抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例の作用を示すフローチャ
ート。

【図２】この発明の実施例構成を示すブロック図。

【図３】この発明の第２実施例の作用を示すフローチャ
ート。

【図４】この発明の第３実施例の作用を示すフローチャ
ート。

【図５】この発明の第４実施例の作用を示すフローチャ
ート。

【図６】この発明の第５実施例の作用を示すフローチャ
ート。

【図７】この発明の第６実施例の作用を示すフローチャ
ート。

【図８】各ガス成分の含有率とレーザ出力パワーの関係
を示すグラフ。

【図９】一般的なフッ素系エキシマレーザ装置のガス補
給にかかる構成部分を示す図。

【図１０】従来のガス補給制御手順を示すフローチャー
ト。

【図１１】従来の不具合を説明する図。

【符号の説明】

１…希釈ハロゲンガスボンベ ２…希ガスボンベ ３…バッファガスボンベ ４、５、６、８、１１…開閉弁 ７…レーザチャンバ １３…出力モニタ １５…制御器 １６…圧力モニタ １７…発振器 １８…放電電極 ２０…パルスモニタ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザチャンバ内にハロゲンガス、希ガ
   ス、バッファガスを注入してレーザ発振を行うエキシマ
   レーザ装置のガス補給方法において、 バッファガスで希釈されたハロゲンガスの補給の際、レ
   ーザチャンバ内の全ガス圧を一定に保つためのガス排気
   工程を省略するようにしたことを特徴とするエキシマレ
   ーザ装置のガス補給方法。
2. 【請求項２】前記希釈ハロゲンガスの補給時点は、積算
   したレーザ発振パルス数が所定の閾値を超えた時点と
   し、この時点に所定量の希釈ハロゲンガスを補給する請
   求項１記載のエキシマレーザ装置のガス補給方法。
3. 【請求項３】レーザ発振パルスの発振速度を演算し、単
   位時間当たりの前記希釈ハロゲンガスの補給量を前記演
   算した発振速度に比例するようにガス補給制御を行うこ
   とを特徴とする請求項１記載のエキシマレーザ装置のガ
   ス補給方法。
4. 【請求項４】レーザチャンバ内にハロゲンガス、希ガ
   ス、バッファガスを注入してレーザ発振を行うエキシマ
   レーザ装置のガス補給方法において、 バッファガスで希釈されたハロゲンガスの補給の際レー
   ザチャンバ内の全ガス圧を一定に保つためのガス排気工
   程を実行すると共に、希ガスを補給する希ガス補給工程
   を具えるようにしたエキシマレーザ装置のガス補給方
   法。
5. 【請求項５】前記希釈ハロゲンガスの補給時点は積算し
   たレーザ発振パルス数が第１の閾値を超えた時点とし、
   かつ前記希ガスの補給時点は積算したレーザ発振パルス
   数が第２の閾値を超えた時点とし、これらの各時点で各
   所定量の希釈ハロゲンガスおよび希ガスを補給する請求
   項４記載のエキシマレーザ装置のガス補給方法。
6. 【請求項６】レーザ発振パルスの発振速度を演算し、単
   位時間当たりの前記希釈ハロゲンガスの補給量および単
   位時間当たりの前記希ガスの補給量を前記演算した発振
   速度に比例するようにガス補給制御を行うことを特徴と
   する請求項４記載のエキシマレーザ装置のガス補給方
   法。
7. 【請求項７】前記希釈ハロゲンガスの補給時点は積算し
   たレーザ発振パルス数が第１の閾値を超えた時点とし、
   前記希ガスの補給時点はレーザ出力を制御する充電電圧
   が所定の閾値を超えた時点とし、これらの各時点で各所
   定量の希釈ハロゲンガスおよび希ガスを補給する請求項
   ４記載のエキシマレーザ装置のガス補給方法。
8. 【請求項８】レーザ発振パルスの発振速度を演算し、単
   位時間当たりの前記希釈ハロゲンガスの補給量を前記演
   算した発振速度に比例するようにガス補給制御を行うと
   ともに、前記希ガスの補給時点はレーザ出力を制御する
   充電電圧が所定の閾値を超えた時点とし、これらの時点
   で所定量の希ガスを補給する請求項４記載のエキシマレ
   ーザ装置のガス補給方法。