JPH07288350A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、レーザ発振を停止して全レーザガス
を交換しなければならない状態となっても、ガスレーザ
出力を持続する。 【構成】ガスレーザ発振装置の放電部(4) への入力電圧
を高くし、かつ新鮮なレーザガス(3) を注入してもガス
レーザ出力を一定に保持できなくなると、熱交換器(5)
への冷却水の供給を断ってレーザガス(3) の温度を上昇
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電部に供給するレー
ザガス劣化に対するレーザ出力低下を改善したガスレー
ザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスレーザ発振装置は、圧力容器内に、
レーザガス例えばエキシマを封入するとともに各主電極
を対向配置して放電部を形成している。かかる構成によ
り、各主電極間のレーザガスを予備電離し、これと共に
各主電極間に高電圧を印加して主放電を発生させれば、
これによりガスレーザ光が出力される。

【０００３】このようなガスレーザ装置は、半導体ウエ
ハの加工等に使用されるが、この場合にはガスレーザ出
力を一定に保つ必要がある。ところが、半導体ウエハの
加工等の場合、ガスレーザ装置からガスレーザ光を出力
して各半導体ウエハに対する照射を続けると、レーザガ
スが劣化し、ガスレーザ出力が低下してしまう。

【０００４】このようなガスレーザ出力の低下に対する
対策としては、図６のガスレーザ出力保持の流れ図に示
すように、先ず放電部に対する入力電圧を高くしてガス
レーザ出力を一定に保持している。図７はガスレーザ出
力が低下するごとに入力電圧を高くしてガスレーザ出力
を一定に保持する様子を示している。同図の上段でガス
レーザ出力を示し、下段で入力電圧変化を示す。

【０００５】しかし、このように逐次入力電圧をいくら
高くしても、ガスレーザ出力を一定に保持できなくなる
入力電圧の限界値に達する。このように入力電圧の限界
値に達すると、次に新鮮（フレッシュ）なレーザガスを
圧力容器内に注入してガスレーザ出力を一定に保持する
ことが行われる。図８は新鮮なレーザガスを注入してガ
スレーザ出力を一定に保持する様子を示している。

【０００６】一方、圧力容器内には、レーザガスを冷却
するために熱交換器が配置されている。このレーザガス
の冷却は、レーザガスの長寿命化を図るものであり、も
しレーザガスを冷却しなければ、レーザガスの温度上昇
に伴って不純物であるフッ化物がレーザガス中に生成し
易くなり、その結果としてレーザガスの交換時期が早ま
る。

【０００７】このような状態において、ガスレーザ出力
を一定に保持するために入力電圧を高くしたり、新鮮な
レーザガスを注入したりするが、結局のところ主放電に
より生成される不純物が増加し、ついにはガスレーザ出
力を一定に保持できなくなる。

【０００８】このような場合には、ガスレーザ発振を停
止し、全てのレーザガスを新鮮なレーザガスに交換しな
ければならない。しかしながら、ガスレーザ光、例えば
エキシマレーザ光を半導体ウエハの露光に使用する際、
１枚の半導体ウエハに対する露光中にレーザ発振が停止
すると、その半導体ウエハが不良となる可能性が非常に
高くなり、歩留まりを低下させる原因となってしまう。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにガスレー
ザ出力を一定に保持するために、入力電圧を高くした
り、新鮮なレーザガスを注入することが行われるが、結
局のところレーザ発振を停止して全レーザガスを交換し
なければならず、このとき半導体ウエハに対する露光中
であれば、その半導体ウエハを不良としてしまう。

【００１０】そこで本発明は、レーザ発振を停止して全
レーザガスを交換しなければならない状態となっても、
ガスレーザ出力を持続できるガスレーザ発振装置を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、レー
ザガスを封入した圧力容器内の放電部で主放電を発生さ
せてガスレーザ光を出力するガスレーザ発振装置におい
て、レーザガスの温度を上昇させるガス温度制御手段を
備えて上記目的を達成しようとするガスレーザ発振装置
である。

【００１２】請求項２によれば、ガス温度制御手段は、
圧力容器内の熱交換器に供給する冷却水の流量を減少、
又は断って熱交換器による熱交換を停止するものであ
る。請求項３によれば、ガス温度制御手段は、圧力容器
内の熱交換器に温水を供給するものである。請求項４に
よれば、ガス温度制御手段は、圧力容器の内側又は外側
にヒータを組み込むものである。

【００１３】

【作用】請求項１によれば、レーザガスを封入した圧力
容器内の放電部で主放電を発生させてガスレーザ光を出
力するガスレーザ発振装置において、入力電圧を高く
し、かつ新鮮なレーザガスを注入してもガスレーザ出力
を一定に保持できなくなると、ガス温度制御手段により
レーザガスの温度を上昇させる。これにより、ガスレー
ザ出力は一時的に増大して一定に保持される。

【００１４】請求項２によれば、レーザガス温度は、圧
力容器内の熱交換器に供給する冷却水の流量を減少、又
は断って熱交換器による熱交換を停止させ、ガス温度を
上昇させる。

【００１５】請求項３によれば、レーザガス温度は、圧
力容器内の熱交換器に温水を供給して上昇させる。請求
項４によれば、レーザガス温度は、圧力容器の内側又は
外側にヒータを組み込んで加熱し、ガス温度を上昇させ
る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１はガスレーザ発振装置の構成図であ
る。ガスレーザ発振装置本体１には、圧力容器２が備え
られ、この圧力容器２内にレーザガス３が封入されてい
る。

【００１７】又、この圧力容器２内には、放電部４が設
けられると共に熱交換器５が配置されている。このうち
放電部４は、各主電極を対向配置し、かつこれら主電極
に充放電回路を接続して構成されている。なお、充放電
回路は、主コンデンサに電荷を蓄積し、これをサイラト
ロン等のスイッチング素子のオン・オフにより充放電し
て各主電極間に印加するものとなっている。

【００１８】この放電部４には、ガスレーザ出力をモニ
タする出力モニタ６が設けられると共に放電部４に供給
する入力電圧を測定する電圧計７が設けられ、この電圧
計７の電圧測定値が電圧モニタ８に送られている。

【００１９】熱交換器５には、冷却水供給装置９が水用
電磁弁１０を介して接続され、かつ熱交換に使用された
水はガスレーザ発振装置本体１の外に排水されるように
なっている。

【００２０】又、圧力容器２には、ガスボンベ１１がガ
ス用電磁弁１２を介して接続されている。このガスボン
ベ１１には、新鮮なレーザガスが封入されている。そし
て、圧力容器２には、圧力容器内のガス圧を測定するガ
ス圧計１３が設けられ、このガス圧計１３のガス圧測定
値がガス圧モニタ１４に送られている。

【００２１】コンピュータ１５は、放電部４を動作制御
してガスレーザ光を出力するもので、出力モニタ６によ
りガスレーザ出力のモニタ値が所定値に低下すると、電
圧モニタ８の入力電圧値を監視しながら放電部４に対す
る入力電圧を逐次高め、この後に入力電圧の限界値に達
したならば、ガス用電磁弁１２を開閉制御して新鮮なレ
ーサガスを圧力容器２内に逐次注入する機能を有してい
る。

【００２２】又、このコンピュータ１５は、入力電圧の
制御及びレーザガスの注入によりガスレーザ出力を一定
に保持することが不可能と判断すると、先ず、全レーザ
ガスを交換可能か、又は数分間だけガスレーザ出力を持
続しなければならないかを判断し、この結果、ガスレー
ザ出力の持続と判断した場合に、水のインタロックを解
除し、水用電磁弁１０を閉じて熱交換器５に供給する冷
却水を断つ機能を有している。

【００２３】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。コンピュータ１５は、出力モニタ６の出
力モニタ値に基づいて放電部４への入力電圧を制御し、
かつ放電部４の充放電回路の主コンデンサに電荷を蓄積
し、これをスイッチング素子のオン・オフにより放電し
て各主電極間に印加する。

【００２４】このとき放電部４の各主電極間には、予備
電離が発生するので、これにより主放電が発生し、ガス
レーザ光が出力される。一方、熱交換器５は、冷却水供
給装置９から供給される冷却水により圧力容器２内のレ
ーザガスを冷却する。

【００２５】このようにガスレーザ光を出力し続け、ガ
スレーザ光のモニタ出力値が所定値に低下すると、コン
ピュータ１５は、図２に示すように電圧モニタ８の入力
電圧モニタ値を監視しながら放電部４に対する入力電圧
を高く制御する（電圧上昇操作）。この入力電圧の電圧
上昇操作により、ガスレーザ出力は一定に保持される。
なお、同図の上段でガスレーザ出力を示し、下段で入力
電圧変化を示す。

【００２６】ところが、入力電圧を逐次高くしてもガス
レーザ出力を一定に保持できなくなる入力電圧の限界値
に達する。このような状態になると、コンピュータ１５
は、ガス用電磁弁１２を開いて新鮮なレーザガスを圧力
容器２内に注入し、ガスレーザ出力を一定に保持する
（ガス操作）。

【００２７】このようにしてガスレーザ出力は一定に保
持されるが、結局のところ主放電により生成される不純
物が増加し、ついにはガスレーザ出力が一定に保持でき
なくなる。

【００２８】この状態に、コンピュータ１５は、先ず、
全レーザガスを交換可能か、又は数分間だけガスレーザ
出力を持続しなければならないかを判断する。ここで、
例えばガスレーザ光を半導体ウエハの露光に用いている
際、１枚の半導体ウエハに対する露光が終了した際には
全レーザガスが交換可能と判断する。

【００２９】ところが、１枚の半導体ウエハに対する露
光中で、レーザ発振が停止すると、その半導体ウエハが
不良となる場合には、数分間だけガスレーザ出力を持続
すると判断する。

【００３０】しかるに、ガスレーザ出力を持続すると判
断した場合、コンピュータ１５は、水のインタロックを
解除し、水用電磁弁１０を閉じて熱交換器５に供給する
冷却水をしゃ断する（ガス温上昇操作）。

【００３１】この水用電磁弁１０の閉状態により熱交換
器５に供給される冷却水は断たれ、これによりレーザガ
ス３の温度は上昇する。このようにレーザガス３の温度
が上昇すると、図３に示すようにレーザガス３の温度に
応じてガスレーザ出力は一時的に増大する。

【００３２】従って、１枚の半導体ウエハに対する露光
中であってもレーザ発振を停止せずに、数分間、例えば
５分間だけガスレーザ出力を持続して露光を継続でき
る。この後、レーザガス３の温度を上昇させても、ガス
レーザ出力が低下すれば、コンピュータ１５は、全レー
ザガスの交換と判断し、ガスレーザ発振を停止し、ガス
用電磁弁１２を開閉制御して圧力容器２内の全レーザガ
ス３を交換する。

【００３３】このように上記一実施例においては、放電
部４への入力電圧を高くし、かつ新鮮なレーザガス３を
注入してもガスレーザ出力を一定に保持できなくなる
と、熱交換器５への冷却水の供給を断ってレーザガス３
の温度を上昇させるので、ガスレーザ光を数分間だけ持
続して出力することができ、例えば１枚の半導体ウエハ
に対する露光中であってもレーザ発振を停止せずに露光
を継続できる。

【００３４】この場合、通常１枚の半導体ウエハに対す
る露光は１〜２分で終了するので、５分間だけガスレー
ザ出力を持続できれば、露光中にガスレーザ出力が低下
することなく露光ができ、全てのレーザガスの交換は露
光終了後にできる。

【００３５】なお、本発明は上記一実施例に限定される
ものでなく次のように変形してもよい。例えば、放電部
４への入力電圧を高くし、かつ新鮮なレーザガス３を注
入してもガスレーザ出力を一定に保持できなくなった場
合、上記一実施例では熱交換器５への冷却水供給を断っ
ているが、これをコンピュータ１５により水用電磁弁１
０の開度を小さくして熱交換器５への冷却水の供給量を
減少してもよい。

【００３６】又、レーザガス温度を上昇させるために、
図４に示すように温水供給装置２０を温水用電磁弁２１
及び水用電磁弁１０を介して熱交換器５に接続してもよ
い。かかる構成であれば、通常温水用電磁弁２１を閉じ
た状態とし、放電部４への入力電圧を高くし、かつ新鮮
なレーザガス３を注入してもガスレーザ出力を一定に保
持できなくなった場合、コンピュータ１５により温水用
電磁弁２１を開いて熱交換器５に温水を供給するように
する。

【００３７】この場合、水用電磁弁１０は開状態でも閉
状態でもよい。このように熱交換器５に温水を供給する
ことにより、熱交換器５での熱交換作用は低下し、レー
ザガス３の温度は上昇する。

【００３８】又、別のレーザガス温度を上昇させる手段
として、図５に示すように圧力容器２の外側にヒータ２
２を組み込んでもよい。かかる構成であれば、放電部４
への入力電圧を高くし、かつ新鮮なレーザガス３を注入
してもガスレーザ出力を一定に保持できなくなった場
合、コンピュータ１５によりヒータ２２への通電を開始
して、レーザガス温度を上昇させる。

【００３９】なお、このヒータ２２は、圧力容器２の内
側に組み込んでも、レーザガス温度を上昇させることが
できる。さらに、レーザガス温度を上昇させる手段とし
ては、熱交換器５への冷却水を減少又はしゃ断し、これ
と共にヒータ２２により加熱を行ったり、或いは冷却水
に温水を混合してもよい。このようにしてもレーザガス
の温度を上昇させて、ガスレーザ出力を一定に保持でき
る。

【００４０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、レ
ーザ発振を停止して全レーザガスを交換しなければなら
ない状態となっても、ガスレーザ出力を持続できるガス
レーザ発振装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるガスレーザ発振装置の一実施例
を示す構成図。

【図２】ガスレーザ出力の一定保持作用を示す図。

【図３】レーサーガス温度に対するガスレーザ出力の関
係を示す図。

【図４】熱交換器に温水を供給するための構成図。

【図５】圧力容器にヒータを組み込んだ構成図。

【図６】ガスレーザ出力保持を示す流れ図。

【図７】入力電圧制御によるガスレーザ出力保持を示す
図。

【図８】レーザガス注入によるガスレーザ出力保持を示
す図。

【符号の説明】

１…ガスレーザ発振装置本体、２…圧力容器、３…レー
ザガス、４…放電部、５…熱交換器、６…出力モニタ、
７…電圧計、８…電圧モニタ、９…冷却水供給装置、１
０…水用電磁弁、１１…ガスボンベ、１２…ガス用電磁
弁、１３…ガス圧計、１４…ガス圧モニタ、１５…コン
ピュータ、２０…温水供給装置、２１…温水用電磁弁、
２２…ヒータ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザガスを封入した圧力容器内の放電
   部で主放電を発生させてガスレーザ光を出力するガスレ
   ーザ発振装置において、 前記レーザガスの温度を上昇させるガス温度制御手段を
   備えたことを特徴とするガスレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 ガス温度制御手段は、圧力容器内の熱交
   換器に供給する冷却水の流量を減少、又は断って前記熱
   交換器による熱交換を停止することを特徴とする請求項
   １記載のガスレーザ発振装置。
3. 【請求項３】 ガス温度制御手段は、圧力容器内の熱交
   換器に温水を供給することを特徴とする請求項１記載の
   ガスレーザ発振装置。
4. 【請求項４】 ガス温度制御手段は、圧力容器の内側又
   は外側にヒータを組み込むことを特徴とする請求項１記
   載のガスレーザ発振装置。