JPH0714084B2 - エキシマレーザ装置 - Google Patents

エキシマレーザ装置

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JPH0714084B2
JPH0714084B2 JP34201189A JP34201189A JPH0714084B2 JP H0714084 B2 JPH0714084 B2 JP H0714084B2 JP 34201189 A JP34201189 A JP 34201189A JP 34201189 A JP34201189 A JP 34201189A JP H0714084 B2 JPH0714084 B2 JP H0714084B2
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圭一郎 山中
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/02Constructional details
    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/036Means for obtaining or maintaining the desired gas pressure within the tube, e.g. by gettering, replenishing; Means for circulating the gas, e.g. for equalising the pressure within the tube
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01S3/0346Protection of windows or mirrors against deleterious effects

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、希ガスハライド放電励起を利用したエキシマ
レーザ装置に関するものである。
従来の技術 最近、希ガスハライド放電励起を利用したエキシマレー
ザが紫外線領域における高効率、高出力レーザとして、
半導体産業、光化学分野、あるいは医療分野において注
目されている。中でも高出力が期待することができるXe
Cl(308nm)、KrF(248nm)エキシマレーザ装置は最も
注目されている。
エキシマレーザは希ガスとハロゲンガスを封入し、放電
励起により必要な光を放出する。そして、上記封入され
るレーザガスは、ハロゲンガスであるF2、HCl等を0.2〜
0.3重量%程度含有するため、レーザ発振器の主電極、
予備電離電極およびその他の構造物と反応して化学的に
分解される。これによりハロゲンガスが消耗して濃度低
下をもたらす一方、固体状反応不純物が増大してレーザ
光出射用の光学部材に沈着し、レーザ光を散乱、あるい
は吸収するなど、妨害作用を生じ、レーザ出力を低下さ
せる。
従来、上記問題を解消するため、種々提案されている。
例えば、特開昭58−186985号公報には、レーザガスを電
気集塵器に導き、レーザガス中の塵芥分を除去して精製
し、この精製されたガスを透過窓領域に流入させて新た
に発生する塵芥の透過窓部材への付着を防止するように
した構成が記載されている。
しかし、電気集塵器は固形塵芥の除去には効果的ではあ
るが、ガス状不純物を除去することはできず、このガス
状不純物の透過窓部材への付着を防止することはできな
い。また、透過窓部材へ除塵ガスを吹き付ければ、新た
な生成不純物の透過窓部材への接触の機会を阻止する上
で効果はあるが、この除塵ガス中には上記のように残留
ガス、特に、希ガスハライドエキシマレーザでは、レー
ザガス主成分の活性ガス、例えばF2ガスがあり、このF2
ガスが高エネルギーのレーザ光により活性化され、光化
学反応による透過窓部材への沈着を生じやすい。
そこで、これらの問題を解決するため、本出願人等は先
に特願昭63−190024号として、レーザ光を出射する光学
部材に対する反応不純物の沈着を抑制するようにしたエ
キシマレーザ装置を提案した。以下、上記従来技術につ
いて図面を参照しながら説明する。
第4図および第5図は従来のエキシマレーザ装置を示
し、第4図は全体の概略構成図、第5図は第4図のV−
V矢視断面図である。
第4図に示すように、エキシマレーザ装置本体1は金属
製で筒状の圧力容器2の両端に光学部材である透過窓
(若しくは反射鏡)3、4が設けられ、圧力容器2内に
放電励起に必要な電極ユニット等の部品(図示省略)が
設けられている。そして、圧力容器2内にレーザガスが
封入され、電極ユニット等により放電励起され、透過窓
3、4からレーザ光が出射されるように構成されてい
る。圧力容器2の両端部には透過窓3、4の領域に新鮮
なレーザガスを導入する導入孔5が形成され、中間部に
も新鮮なレーザガスを導入する導入孔6、7が形成さ
れ、各導入孔5、6、7は制御弁8を介し、例えば、レ
ーザガスであるHe、F2、Krガスの供給部9、10、11に接
続されている。圧力容器2の一側に形成された排出口12
は排気ポンプ13に接続されている。
以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
まず、レーザ準備動作として、排気ポンプ13の動作によ
り圧力容器2内の排出孔12から先に消耗劣化しているレ
ーザガスを排出する。次に、排気ポンプ13を停止し、新
鮮なレーザガスを圧力容器2内に注入する。すなわち、
制御弁8の制御により供給部9内の希ガスであるHeガス
を導入孔5から透過窓3、4の領域に注入し、供給部10
と11内の極めて活性なハロゲンガスであるF2ガスとKrガ
スを導入孔6と7から注入し、最適なレーザ動作圧力に
なるように封入する。例えば、圧力容器2にF2ガスが0.
1〜0.3重量%、Krガスが5〜10重量%、Heガスが残余と
なるように充満する。そして、上記のように放電励起に
よりレーザ光を発生させ、発生したレーザ光を圧力容器
2の透過窓3および4より出射することができる。
上記放電に際し、F2ガスが分解して際めて高い活性状態
となり、KrFを生成する一方、圧力容器2等とも反応し
て各種の不純ガスや塵芥、例えば、CF4、SiF4、HF、CrF
n等を生じる。これらの不純物は上記劣化ガスの排出、
清浄ガスの導入を連続的に行うことにより大部分を除去
することができるが、なお一部が残留し、更に、レーザ
光との光化学反応により透過窓3、4に沈着する。この
繰り返し堆積により、レーザ光の透過を阻害する膜が生
じる。したがって、この弊害を排除するため、上記のよ
うに制御弁8の制御により供給部9内の新鮮な希ガス、
例えば、Heガスを導入孔5から透過窓3、4の内側表面
に沿って導入し、第5図に点線で示すように希ガスカー
テンを形成することにより、不純物の透過窓3、4に対
する接触を阻止する。
発明が解決しようとする課題 上記従来例のように光学部材への反応不純物の沈着を抑
制するようにしたエキシマレーザ装置では、目的とする
効果を得ることはできるが、塵芥については十分な集塵
を行っても完全に除去することは不可能であり、光学部
材への影響は避けられない。完全な除塵を行うには、定
期的に容器を開放し、清掃する必要があり、レーザ出力
を長期間安定に維持することができない。
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するもの
であり、レーザガスを封入する圧力容器に塵芥が含まれ
ていても、レーザ光を出射させる光学部材の劣化を防止
することができると共に、レーザ出力を長期間安定に維
持することができ、信頼性を向上させることができるよ
うにしたエキシマレーザ装置を提供することを目的とす
るものである。
課題を解決するための手段 上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、レー
ザガスを封入する圧力容器の内側でレーザ光と同軸上に
ノズルが設けられ、このノズルの先端面が上記圧力容器
の端部のレーザ光出射用の光学部材の内側表面に近接し
て配置され、上記圧力容器の導入孔から注入されたレー
ザガスが光学部材の内側表面のほぼ全域に亘って均一に
吹き付けられるように上記ノズルの先端面と上記光学部
材の内側表面とに隙間が形成されたものである。
そして、上記ノズルが内側にレーザ光よりも大きいレー
ザ光用アパーチャが形成された1段以上の狭さく部を有
するのが好ましい。
作用 したがって、本発明によれば、導入孔より注入したレー
ザガスを圧力容器とノズルの間に流入し、続いてノズル
の先端面とレーザ光出射用の光学部材との隙間に流し、
このとき、光学部材外周より表面のほぼ全域に亘って均
一に吹き付けることができる。
また、圧力容器内で発生する塵芥はノズルの内側を飛散
するが、ノズルの内側に1段以上設けられた狭さく部に
より光学部材への侵入を防止することができる。
実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
第1図ないし第3図は本発明の一実施例におけるエキシ
マレーザ装置を示し、第1図は全体の概略構成図、第2
図は第1図のII部の拡大図、第3図は第2図のIII−III
矢視断面図である。
本実施例においては、第1図に示す上記従来例と同一部
分については同一符号を付してその説明を省略し、異な
る構成について説明する。本実施例の特徴とするところ
は、レーザ光を出射させる光学部材である透過窓3、4
領域の構成にある。第1図ないし第3図に示すように、
金属製の圧力容器2はその筒状本体部14の両側内周に環
状の端板15が連設され、各端板15の中間部周囲に筒状の
窓ホルダ16の基部が連設され、各窓ホルダ16の先端に透
過窓3、4が固定されている。各窓ホルダ16の内側にお
いて、レーザ光軸lと同軸になるように円筒状のノズル
17の基部が端板15の内周に連設され、各ノズル17の先端
面は透過窓3、4の内側表面とに隙間18を有するように
配置されている。各ノズル17の内側には透過窓3、4側
寄り位置において、1段、若しくは複数段に狭さく部19
が設けられ、狭さく部19の内側にはレーザ光の外形より
も大きいレーザ光用アパーチャ20が形成されている。新
鮮なレーザガスの導入孔5は各窓ホルダ16の中間部に連
通されている。
以上の構成において、以下、その動作について説明す
る。
まず、レーザ準備動作して、排気ポンプ13の動作により
圧力容器2内の排気孔12から先に消耗劣化しているレー
ザガスを排出する。次に排気ポンプ13を停止し、新鮮な
レーザガスを圧力容器2内に注入する。すなわち、制御
弁8の制御により供給部9内の希ガスであるHeガスを導
入孔5から透過窓3、4の領域に注入し、供給部10と11
内の極めて活性なハロゲンガスであるF2とKrガスを導入
孔6と7から注入し、最適なレーザ動作圧力になるよう
に封入する。そして、上記のように導入孔5から注入さ
れたレーザガス(Heガス)21は、窓ホルダ16と円筒状の
ノズル17の間を流れ、続いてノズル17の先端面と透過窓
3、4の内側表面との隙間18を流れ、続いてレーザ光導
入口20を通ってノズル17の内側へ流れ、隙間18を流れる
間に透過窓3、4の内側表面のほぼ全域に亘って均一に
吹き付けられ、塵芥の透過窓3、4の付着が防止され
る。そして、上記のように放電励起によりレーザ光を発
生させ、発生したレーザ光を透過窓3、4より出射する
ことができる。この連続発振により塵芥が発生しても、
円筒状のノズル17の先端面が光学部材である透過窓3、
4の内側表面に近接するように配置すると共に、ノズル
17の内側に狭さく部19を設けることにより透過窓3、4
への塵芥の侵入を防止することができる。したがって、
上記レーザガス20の透過窓3、4への吹き付けによる塵
芥の付着防止効果と相まって透過窓3、4の劣化を効果
的に防止し、レーザ出力を長期に亘って効果的に安定に
維持することができる。
発明の効果 以上述べたように本発明によれば、導入孔より注入した
レーザガスを圧力容器とノズルの間に流し、続いてノズ
ルの先端面とレーザ光出射用の光学部材との隙間に流
し、このとき、光学部材外周より表面のほぼ全域に亘っ
て均一に吹き付けることができる。したがって、レーザ
光出射用の光学部材の劣化を防止すると共に、レーザ出
力を長期に亘って安定に維持することができ、信頼性を
向上させることができる。
また、圧力容器内で発生する塵芥はノズルの内側を飛散
するが、ノズルの内側に1段以上設けられた狭さく部に
より光学部材への侵入を防止することができるので、上
記レーザガスの光学部材に対する吹き付け作用と相まっ
て更に一層、光学部材の劣化防止、レーザ出力の長期安
定出力、信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第3図は本発明の一実施例におけるエキシ
マレーザ装置を示し、第1図は全体の概略構成図、第2
図は第1図のII部の拡大図、第3図は第2図のIII−III
矢視断面図、第4図および第5図は従来のエキシマレー
ザ装置を示し、第4図は全体の概略構成図、第5図は第
4図のV−V矢視断面図である。 1…エキシマレーザ装置本体、2…圧力容器、3、4…
透過窓、5、6、7…導入孔、8…制御弁、9、10、11
…供給部、12…排出孔、13…排気ポンプ、16…窓ホル
ダ、17…円筒状のノズル、18…隙間、19…狭さく部、20
…レーザ光導入口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 圭一郎 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 宮田 威男 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】レーザガスを封入する圧力容器の内側でレ
    ーザ光と同軸上にノズルが設けられ、このノズルの先端
    面が上記圧力容器の端部のレーザ光出射用の光学部材の
    内側表面に近接して配置され、上記圧力容器の導入孔か
    ら注入されたレーザガスが光学部材の内側表面のほぼ全
    域に亘って均一に吹き付けられるように上記ノズルの先
    端面と上記光学部材の内側表面とに隙間が形成されたエ
    キシマレーザ装置。
  2. 【請求項2】ノズルが内側にレーザ光よりも大きいレー
    ザ光用アパーチャが形成された1段以上の狭さく部を有
    する請求項1記載のエキシマレーザ装置。
JP34201189A 1989-12-27 1989-12-27 エキシマレーザ装置 Expired - Fee Related JPH0714084B2 (ja)

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JP2784706B2 (ja) * 1992-11-05 1998-08-06 株式会社小松製作所 ガスレーザ装置
JP2023519552A (ja) * 2020-04-06 2023-05-11 サイマー リミテッド ライアビリティ カンパニー 導管システム、放射源、リソグラフィ装置、及びそれらの方法

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