JPH07106675A - エキシマレーザのレーザ媒質の精製方法および装置 - Google Patents

エキシマレーザのレーザ媒質の精製方法および装置

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JPH07106675A
JPH07106675A JP24957393A JP24957393A JPH07106675A JP H07106675 A JPH07106675 A JP H07106675A JP 24957393 A JP24957393 A JP 24957393A JP 24957393 A JP24957393 A JP 24957393A JP H07106675 A JPH07106675 A JP H07106675A
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JP
Japan
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gas
laser
excimer laser
filling layer
laser medium
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JP24957393A
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English (en)
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Masaki Kimura
正城 木村
Hidenori Awata
秀則 粟田
Masamichi Ipponmatsu
正道 一本松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LIQUID GAS KK
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
LIQUID GAS KK
Osaka Gas Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ出力を安定化して長時間の運転を可能
にし、しかも簡単な構成でメンテナンスを容易にするこ
と。 【構成】 エキシマレーザのレーザ放電管からのフッ素
を含むレーザ媒質ガスを、アルカリ土類金属充填管に導
いてF2、CF4、HF、NF3を除去し、次にZr系金
属充填管に導いてN2、O2、CO、H2O、CO2を除去
し、その後、F2を添加して希ガスを循環再使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フッ素を含むレーザ媒
質ガスを用いるエキシマレーザのレーザ媒質の精製方法
および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】エキシマレーザは、シリコンウエハへの
紫外線リソグラフィ、ポリイミドフィルムへの微細加
工、およびその紫外線レーザ光を利用した精密部品の製
作などのために用いられる。
【0003】エキシマレーザを連続発振させると、レー
ザ媒質ガス中のフッ素F2と電極界壁などとの反応によ
ってCF4などの不純物が精製し、そのクエンチング作
用によってレーザ出力が経時的に低下する。したがって
従来では、ガスを定期的に交換する必要がある。この問
題を解決する先行技術は、特開昭62−74430に開
示されており、その構成は図6および図7に示される。
この先行技術では、エキシマレーザの発振時間を長くす
るために、連続的にガスを精製し、これによって発振の
安定と、ガスの主成分である希ガス、すなわちKr、A
r、Neなどの消費量の削減を図ることができる。この
先行技術の図6では、エキシマレーザ発生装置1からの
レーザ媒質ガスは、固体アルカリ充填管2に送入して、
2、HCl、HF、SiF4など除去し、次にゼオライ
ト充填管3に送入して残余の不純物を吸着し、このガス
に、ガス源4からのF2のガスを添加して循環して使用
する。このような図6に示される先行技術は、性能上、
満足のいくものであるけれども、長時間の性能を維持す
るには、ゼオライト充填管3内のゼオライトを、毎日、
300℃、真空下で脱着して再使用する必要があり、不
便である。
【0004】図7に示される他の先行技術では、エキシ
マレーザ発生装置1からのレーザ媒質ガスは低温トラッ
プ5に導いて、そのガス中の高沸点物質を凝縮して除去
し、低沸点のF2、HCl、He、Neなどの主成分物
質は、再びエキシマレーザ発生装置1に戻して循環し、
凝縮分離された高沸点物質は、固体アルカリ充填管2お
よびゼオライト充填管3にこの順序で送入する。
【0005】このような図7に示される先行技術でもま
た、ゼオライト充填管3を用いるので、前述の図6の先
行技術と同様な問題がある。
【0006】さらにこの図7の先行技術では、低温トラ
ップ5を用いており、この低温トラップ5では、液体窒
素などの冷媒を用いるので、そのような冷媒の補充に労
力が必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡単
な構成で、しかもメンテナンスが容易であるエキシマレ
ーザのレーザ媒質の精製方法および装置を提供すること
である。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、フッ素を含む
レーザ媒質ガスを用いるエキシマレーザの前記ガスを、
アルカリ土類金属に接触させ、次に、Zr系金属に接触
させ、その後、フッ素を添加して循環して使用すること
を特徴とするエキシマレーザのレーザ媒質の精製方法で
ある。
【0009】また本発明は、アルカリ土類金属は、Ca
であり、450〜600℃に加熱することを特徴とす
る。
【0010】また本発明は、Zr系金属を350〜60
0℃に加熱することを特徴とする。
【0011】また本発明は、エキシマレーザのレーザ放
電管からのフッ素を含むレーザ媒質ガスが導かれ、アル
カリ土類金属が充填された第1充填層と、第1充填層か
らのガスが導かれ、Zr系金属が充填された第2充填層
と、第2充填層からのガスに、フッ素を添加してレーザ
放電管に供給して循環する手段とを含むことを特徴とす
るエキシマレーザのレーザ媒質の精製装置である。
【0012】
【作用】本発明に従えば、エキシマレーザのレーザ放電
管からのレーザ媒質ガスを、まず、アルカリ土類金属に
接触させることによってF2、CF4、HF、NF3を除
去することができ、次にZr系金属であるゲッタ触媒に
接触させることによって、H2、N2、O2、CO、H
2O、CO2などの不純物を除去することができる。これ
によってレーザ媒質ガス中の不純物を除去して希ガスで
あるAr、Neおよび/またはKrなどを高純度にし、
その上で、少量のF2、さらにはAr、Krなどの添加
して、希ガスを循環再使用することが可能となる。
【0013】また本発明に従えば、Zr系金属の上流側
にアルカリ土類金属を配置してF2を除去するようにし
たので、Zr系金属がF2によって腐食することを防ぐ
ことができる。
【0014】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の全体の構成を示
すブロック図である。エキシマレーザ発生装置11は、
レーザ放電管内でレーザを発生する構成を有し、レーザ
媒質ガスは、希ガス−ハライド系であり、希ガス、たと
えばKr、Arおよび/またはNeと、ハロゲンガスで
あるフッ素F2とを含み、レーザ放電管内にファンが配
置されてガスが循環される。レーザ出力を低下させる要
因として挙げられるものに、レーザ媒質ガス中に含まれ
る不純物CF4、H2O、O2、N2、HF、NF3、C
2、COなどがある。とりわけ、CF4、HF、N
3、H2O、O2などはレーザ出力の低下を著しくす
る。これらの不純物を除去するために、先ず、第1充填
層12が設けられる。この第1充填層12は、充填管内
にアルカリ土類金属、たとえばCaが充填されて構成さ
れ、レーザ媒質ガスが導かれる。この第1充填層12
は、たとえば450〜600℃の操作温度に加熱され
る。アルカリ土類金属としてCaを用いるとき、不純物
との反応は次のように達成される。
【0015】 Ca+F2 → CaF2 …(1) 2Ca+CF4 → 2CaF2+C …(2) Ca+2HF → CaF2+H2 …(3)
【0016】
【数1】
【0017】こうして第1充填層12によって、ガス中
のF2、CF4、HF、NF3などのガスを除去すること
ができる。
【0018】この第1充填層12の下流に第2充填層1
3が配置される。この第2充填層13は、充填管内にZ
r系金属ゲッタ触媒が充填されており、操作温度350
〜500℃に加熱される。この第2充填層13によっ
て、次のように不純物が反応して除去される。
【0019】 2Zr+N2 → 2ZrN …(5) 2Zr+O2 → 2ZrO …(6) 2Zr+CO → ZrC+ZrO …(7) 2Zr+H2O → Zr(H2)+ZrO …(8) 3Zr+CO2 → ZrC+2ZrO …(9) 2Zr+H2 → 2ZrH …(10) こうして第2充填層13によって、H2、N2、O2、C
O、H2O、CO2などの不純物が除去される。第2充填
層12においてF2ガスが除去されているので、第2充
填層13では、そのF2ガスによってZr系金属が腐食
して劣化するおそれはない。
【0020】第2充填層13からの管路14を経るガス
は、希ガス、たとえば前述のようにKr、Ar、Neで
あって、高純度である。この管路14からのガスに、ガ
ス源15から管路16を経て、少量のF2が添加され、
さらにまたKr、および/またはArなどの希ガスが添
加され、エキシマレーザ発生装置11に導かれて循環再
使用される。こうしてレーザ出力を長時間にわたり高く
安定化することが可能になる。
【0021】本件発明者の実験結果を述べる。図1にお
いてエキシマレーザ発生装置11として、ラムダ・フィ
ジックス社製商品名LPX315I形を用い、レーザ繰
返し数100Hz、レーザ媒質ガスの分圧組成は、F2
が75mbar、Krが100mbar、Neが312
5mbarであり、そのガスの精製循環量2リットル/
分の条件で、9×105ショット連続発振させたとき、
レーザ出力は約10%低下した。また1.8×106
ョット連続発振させたときには、15%のレーザ出力の
低下があった。その後、連続発振を約5時間、休止させ
ておくと、レーザ出力は元の状態に100%復帰する。
このようにして本発明によれば、連続発振時におけるレ
ーザ出力の低下が低減されることが確認された。この実
験結果は図2のラインL1で示されている。
【0022】これに対して第1の比較例として、図3に
示されるようにエキシマレーザ発生装置11だけを用
い、その他の条件を前述の実施例と同一としたとき、
7.2×105ショット連続発振させると、レーザ出力
が約30%低下し、このときの実験結果は図2のライン
L2で示されるとおりである。
【0023】また第2の比較例として図4に示されるよ
うに第1充填層12だけを設け、第2充填層13を省略
した構成では、F2との反応による不純物H2O、O2
2などが生じ、またF2は、レーザ電極などを劣化促進
させ、これによってレーザ出力が大きく低下することが
確認された。
【0024】第3比較例として図5に示されるように第
2充填層13だけを設け、第1充填層12を省略した構
成では、F2を除去することができず、また不純物CF4
を除去することができず、したがって第2充填層13に
おけるZr系ゲッタ触媒が腐食して吸着力が直ちに劣化
することが確認された。
【0025】このことから、図1に示される実施例によ
れば、レーザの連続発振時におけるレーザ出力の低下が
僅かであり、安定したレーザ出力を長時間にわたって得
ることができることがわかる。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エキシマ
レーザのフッ素を含むレーザ媒質ガスを、アルカリ土類
金属およびZr系金属にこの順序で接触させることによ
って、多種類の不純物を除去することが可能となり、こ
うして精製されたガスにフッ素を添加して、希ガスを循
環再使用することが可能となる。こうしてエキシマレー
ザを長時間、レーザ出力の低下を防いで運転することが
可能になる。
【0027】さらに本発明によれば、アルカリ土類金属
およびZr系金属を設けるだけで、上述のように多種類
の不純物を除去することができ、構成が簡単であり、し
かもメンテナンスが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の全体の系統図である。
【図2】図1に示される実施例の実験結果を、比較例と
ともに示すグラフである。
【図3】第1比較例の構成を示す図である。
【図4】第2比較例の構成を示す図である。
【図5】第3比較例の構成を示す図である。
【図6】先行技術の全体の構成を示す図である。
【図7】他の先行技術の全体の構成を示す図である。
【符号の説明】
11 エキシマレーザ発生装置 12 第1充填層 13 第2充填層 15 ガス供給手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一本松 正道 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フッ素を含むレーザ媒質ガスを用いるエ
    キシマレーザの前記ガスを、アルカリ土類金属に接触さ
    せ、 次に、Zr系金属に接触させ、 その後、フッ素を添加して循環して使用することを特徴
    とするエキシマレーザのレーザ媒質の精製方法。
  2. 【請求項2】 アルカリ土類金属は、Caであり、 450〜600℃に加熱することを特徴とする請求項1
    記載のエキシマレーザのレーザ媒質の精製方法。
  3. 【請求項3】 Zr系金属を350〜600℃に加熱す
    ることを特徴とする請求項1または2記載のエキシマレ
    ーザのレーザ媒質の精製方法。
  4. 【請求項4】 エキシマレーザのレーザ放電管からのフ
    ッ素を含むレーザ媒質ガスが導かれ、アルカリ土類金属
    が充填された第1充填層と、 第1充填層からのガスが導かれ、Zr系金属が充填され
    た第2充填層と、 第2充填層からのガスに、フッ素を添加してレーザ放電
    管に供給して循環する手段とを含むことを特徴とするエ
    キシマレーザのレーザ媒質の精製装置。
JP24957393A 1993-10-05 1993-10-05 エキシマレーザのレーザ媒質の精製方法および装置 Pending JPH07106675A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092920A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Ebara Corp 不純物を除去する不純物除去装置およびその運転方法
JP2018195713A (ja) * 2017-05-17 2018-12-06 日本エア・リキード株式会社 ガスリサイクル機能を有するエキシマレーザ発振装置
US10892592B2 (en) 2015-11-13 2021-01-12 Gigaphoton Inc. Laser gas purifying system and laser system

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Effective date: 20020611