JPS6384183A - Excimer-laser-gas regenerating apparatus - Google Patents
Excimer-laser-gas regenerating apparatusInfo
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Classifications
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、例えばＸｅＣｌエキシマ−レーザ装置のエキ
シマ−レーザガスを、レーザ出力が低下しないように再
生するためのエキシマ−レーザガスの再生装置に関する
ものである。Detailed Description of the Invention <Industrial Application Field> The present invention relates to an excimer laser gas regeneration device for regenerating the excimer laser gas of, for example, a XeCl excimer laser device so that the laser output does not decrease. be.
〈従来の技術〉
エキシマ−は、励起状態では安定であって基底状態にお
いては不安定な分子であり、このエキシマ−を用いたエ
キシマ−レーザ装置は、成る波長幅にわたって連続光を
レーザ発振し、特に、キセノン、アルゴンまたはクリプ
トン等の希ガス分子を用いた希ガスハライドエキシマ−
レーザ装置は、紫外波長域における高出力レーザとして
光化学分野或いは半導体等の産業部門において近年大き
な注目を集めており、とりわけ、希ガスとしてのキセノ
ン（Ｘｅ）とハロゲンガスとしての塩素（ｃｌ）とを組
合わせたＸｅＣｌエキシマ−レーザ装置は、高効率の発
振が可能でレーザ媒質の取り扱いが比較的容易であるこ
とから、最も信頼性の高いエキシマ−レーザ装置として
有力視されている。<Prior art> Excimer is a molecule that is stable in an excited state and unstable in a ground state. An excimer laser device using this excimer oscillates continuous light over a wavelength range, In particular, noble gas halide excimers using noble gas molecules such as xenon, argon or krypton.
Laser devices have attracted a lot of attention in recent years in the photochemical field and industrial sectors such as semiconductors as high-output lasers in the ultraviolet wavelength region. The combined XeCl excimer laser device is considered to be the most reliable excimer laser device because it is capable of highly efficient oscillation and the laser medium is relatively easy to handle.
ところが、このエキシマ−レーザ装置に用いられるエキ
シマ−レーザガスは、希ガスに若干のハロゲンガスが含
有されているため、このハロゲンガスがレーザ装置にお
けるレーザ発振管部の内装部材と反応して不純物ガスを
発生し、この不純物ガス量が増大すると、それに伴って
レーザ出力が低下していき、やがて発振不能となる。例
えば前述のＸｅＣｌエキシマ−レーザ装置の場合には、
塩酸ガス（ＨＣｌ）から発生する塩素ガス（ＣＺＺ）が
レーザ発振に悪影響を及ぼす。However, since the excimer laser gas used in this excimer laser device contains a small amount of halogen gas in the rare gas, this halogen gas reacts with the interior material of the laser oscillation tube in the laser device and generates impurity gas. When this impurity gas is generated and the amount of impurity gas increases, the laser output decreases accordingly, and eventually it becomes impossible to oscillate. For example, in the case of the aforementioned XeCl excimer laser device,
Chlorine gas (CZZ) generated from hydrochloric acid gas (HCl) has an adverse effect on laser oscillation.
従って、エキシマ−レーザ装置を長期間にわたり連続的
に使用する場合にもレーザ出力が低下しないようにする
ためには、エキシマ−レーザガスの再生を行なう必要が
あり、第４図に示すようなエキシマ−レーザガス再生装
置が用いられている。Therefore, in order to prevent the laser output from decreasing even when the excimer laser device is used continuously for a long period of time, it is necessary to regenerate the excimer laser gas. A laser gas regeneration device is used.
即ち、このエキシマ−レーザガス再生装置は、レーザ発
振部１にこのレーザ発振部１を介してエキシマ−レーザ
ガスの循環路を形成するガス還流路２を設けるとともに
、このガス還流路２に、ガス流動方向に沿ってダストフ
ィルタ３．循環ポンプ４および低温トラップ部５を順次
配設した構成になっている。そして、循環ポンプ４の駆
動によりレーザ発振部１からガス還流路２に導入したエ
キシマ−レーザガスがダストフィルタ３を通過すること
により、放電のスパッタリング等によって生じる微粒子
が除去され、さらに低温トラップ部５を通過することに
よって不純物ガスが除去され、その後にレーザガスは再
びレーザ発振部１に戻される。That is, in this excimer laser gas regeneration device, a laser oscillation section 1 is provided with a gas reflux path 2 that forms a circulation path for excimer laser gas through the laser oscillation section 1, and a gas flow direction is provided in this gas reflux path 2. Along the dust filter 3. It has a configuration in which a circulation pump 4 and a low temperature trap section 5 are sequentially arranged. The excimer laser gas introduced from the laser oscillation section 1 into the gas recirculation path 2 by driving the circulation pump 4 passes through the dust filter 3, thereby removing particulates generated by sputtering of the discharge, etc. Impurity gas is removed by passing through the laser gas, and then the laser gas is returned to the laser oscillation unit 1 again.
〈発明が解決しようとする問題点〉
ところで、前述の低温トラップ部５は、キセノン等の希
ガスや塩酸ガス等のハロゲンガスと云った本来のレーザ
ガスに対してはこれをトラップせず、且つ塩素ガス等の
不純物ガスのみをトラップするように適当なトラップ温
度に保たれている。<Problems to be Solved by the Invention> By the way, the aforementioned low-temperature trap section 5 does not trap original laser gases such as rare gases such as xenon or halogen gases such as hydrochloric acid gas, and does not trap chlorine gases. The trapping temperature is maintained at an appropriate trapping temperature so that only impurity gases such as gases are trapped.
ところが、例えばＸｅＣ１エキシマ−レーザ装置の場合
、放電励起時に塩酸ガスが化学反応により塩素ガスに変
化しており、この塩素ガスが不純物ガスとして低温トラ
ップ部５にトラップされてしまう。このために、レーザ
活性ガスである塩酸ガスが長期間にわたって徐々に減少
していき、それに伴ってレーザ出力も低下していく。従
って、定期的に塩酸ガスを補充してレーザ出力の回復を
図る必要があるが、この塩酸ガスの補充量は、装置や使
用方法に応じて異なるために一概に決定することができ
ない。そのため、塩酸ガスの補充に際しては非常に煩雑
な操作を必要とする。However, in the case of a XeC1 excimer laser device, for example, hydrochloric acid gas is changed into chlorine gas by a chemical reaction during discharge excitation, and this chlorine gas is trapped in the low temperature trap section 5 as an impurity gas. For this reason, hydrochloric acid gas, which is a laser active gas, gradually decreases over a long period of time, and the laser output also decreases accordingly. Therefore, it is necessary to periodically replenish hydrochloric acid gas to recover the laser output, but the amount of replenishment of hydrochloric acid gas cannot be determined unconditionally because it varies depending on the device and the method of use. Therefore, very complicated operations are required when replenishing hydrochloric acid gas.
〈発明の目的〉
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、塩酸ガス等の補充を何ら必要とせず、長期間にわた
ってレーザ出力を高出力に維持することのできるエキシ
マ−レーザガス再生装置の提供を目的とするものである
。<Object of the Invention> The present invention has been made in view of the above conventional problems, and provides an excimer that can maintain high laser output over a long period of time without requiring any replenishment of hydrochloric acid gas or the like. The purpose is to provide a laser gas regeneration device.
く問題点を解決するための手段〉
本発明のエキシマ−レーザガス再生装置は、前記目的を
達成するために、循環ポンプによりレーザ発振部から導
入したエキシマ−レーザガスを、ダストフィルタを通す
ことによって微粒子を除去し、さらに低温トラップ部に
よって不純物ガスを除去した後に再び前記レーザ発振部
に戻すレーザガス還流系を備えたエキシマ−レーザガス
の再生装置において、前記レーザガス還流系に、紫外光
照射部を前記ダストフィルタと低温トラップ部との間に
介在して設け、この紫外光照射部を、楕円筒反射鏡と、
これの内部の各焦点位置にそれぞれ配置したレーザガス
の通過するガス通過パイプおよび紫外光発生ランプとに
より構成したことを特徴としている。In order to achieve the above object, the excimer laser gas regeneration device of the present invention removes fine particles by passing the excimer laser gas introduced from the laser oscillation section by a circulation pump through a dust filter. In the excimer laser gas regeneration device, the excimer laser gas is equipped with a laser gas reflux system that removes impurity gas using a low-temperature trap section and then returns the impurity gas to the laser oscillation section. This ultraviolet light irradiation part is provided between an elliptical cylindrical reflecting mirror and a low temperature trap part.
It is characterized by comprising a gas passage pipe through which the laser gas passes, and an ultraviolet light generating lamp, which are arranged at each focal position inside the laser.
〈作用〉
循環ポンプの駆動によりレーザ発振部からレーザガス還
流系に導入されたエキシマ−レーザガスは、ダストフィ
ルタを通過することにより微粒子が除去され、次に紫外
光照射部において紫外光を照射されることにより、不純
物ガスである塩素ガスが化学反応を起こしてレーザ活性
ガスである塩酸ガスに還元され、その後に低温トラップ
部で不純物ガスが除去され、再びレーザ発振部に戻され
る。このエキシマ−レーザガスの循環過程において、紫
外光の照射によって不純物ガスである塩素ガスがレーザ
活性ガスである塩酸ガスに還元されるため、この後段工
程においてトラップされる不純物ガスが減少し、結果と
してレーザ活性ガスが殆んど減少しないためにエキシマ
−レーザガスの寿命がのび、長期間にわたって高いレー
ザ出力を維持することができる。<Operation> The excimer laser gas introduced from the laser oscillation unit into the laser gas reflux system by driving the circulation pump passes through a dust filter to remove particulates, and then is irradiated with ultraviolet light in the ultraviolet light irradiation unit. As a result, chlorine gas, which is an impurity gas, undergoes a chemical reaction and is reduced to hydrochloric acid gas, which is a laser active gas, and then the impurity gas is removed in the low temperature trap section and returned to the laser oscillation section. In this circulation process of excimer laser gas, chlorine gas, which is an impurity gas, is reduced to hydrochloric acid gas, which is a laser active gas, by irradiation with ultraviolet light, so the amount of impurity gas trapped in this latter step is reduced, and as a result, the laser Since the active gas hardly decreases, the life of the excimer laser gas is extended, and high laser output can be maintained for a long period of time.
〈実施例〉
以下、本発明の好適な実施例を図面に基いて詳細に説明
する。<Embodiments> Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.
一実施例を示した第１図において、第４図と同−若しく
は同等のものには同一の符号を付してあり、ガス還流路
２における循環ポンプ４と低温トラップ部５との間に紫
外光照射部６を介設した構成において第４図のものと相
違する。In FIG. 1 showing one embodiment, the same reference numerals are given to the same or equivalent parts as in FIG. The structure differs from that shown in FIG. 4 in that a light irradiation section 6 is provided.
そして、前記紫外光照射部６は第２図に示すような構成
になっている。即ち、楕円筒反射鏡６ａの内部に、エキ
シマ−レーザガスを通すガス通過バイブロｂと紫外光発
生ランプ６ｃとが、楕円筒反射鏡６ａの各焦点位置にそ
れぞれ合致させて配置され、ガス通過バイブロｂは、紫
外光を透過させる材質の素材、例えば石英等により形成
されている。電源６ｄから電力供給されて紫外光発生ラ
ンプ６ｃから放射される紫外光が、楕円筒反射鏡６ａで
反射されて他の焦点位置に配置されたガス通過バイブロ
ｂに集光されるようになっている。The ultraviolet light irradiation section 6 has a configuration as shown in FIG. 2. That is, inside the elliptical cylindrical reflecting mirror 6a, a gas passing vibro b for passing excimer laser gas and an ultraviolet light generating lamp 6c are arranged to match each focal position of the elliptical cylindrical reflecting mirror 6a, and the gas passing vibro b is made of a material that transmits ultraviolet light, such as quartz. The ultraviolet light emitted from the ultraviolet light generating lamp 6c while being supplied with power from the power source 6d is reflected by the elliptical cylindrical reflector 6a and focused on the gas passing vibro b arranged at another focal position. There is.
次に、前記実施例の作用を第３図を参照しながら説明す
ると、循環ポンプ４の駆動によりレーザ発振部１からガ
ス還流路２に導入されたエキシマ−レーザガスが、ダス
トフィルタ３を通過することにより、放電のスパッタリ
ング等によって生じた微粒子が除去される。Next, the operation of the above embodiment will be explained with reference to FIG. 3. The excimer laser gas introduced from the laser oscillation unit 1 into the gas recirculation path 2 by driving the circulation pump 4 passes through the dust filter 3. As a result, fine particles generated by discharge sputtering or the like are removed.
次に、紫外光照射部６において、紫外光発生ランプ６Ｃ
から放射された紫外光が、前述のように楕円筒反射鏡６
ａで反射してこれの焦点位置に配置されているガス通過
バイブロｂに集光し、このガス通過バイブロ内を流動す
るエキシマ−レーザガス中の塩素ガスが、紫外光の照射
により励起されて後述のような光化学反応を起こし、塩
酸ガスに還元される。この光化学反応について詳述する
と、塩素ガスは、紫外光が照射されることによって塩素
原子に分離される。これを化学式で表わすＣ１２ｚ
ＣＩｔ ＋ ＣＩｔとなる。この塩素原子は、
レーザ発振部１において塩酸ガスが塩素ガスと水素ガス
とに分解した時に発生する水素ガスと反応を起こし、塩
酸ガスと水素原子が発生する。これを化学式で表わすと
、Ｈ２＋（１！−一→ＨＣｌ１＋Ｈ
となる。この水素原子が塩素ガスと反応を起こし、塩酸
ガスと塩素原子が発生する。これを化学式で表わすと、
Ｈ＋ ＣＩｔ ２− ＨＣＩｔ ＋ Ｃ１となる。この
ようにしてエキシマ−レーザガス中の塩素ガスが塩酸ガ
スに還元される。Next, in the ultraviolet light irradiation section 6, the ultraviolet light generating lamp 6C
As mentioned above, the ultraviolet light emitted from the elliptical cylindrical reflecting mirror 6
The light is reflected by a and focused on the gas passing vibro b placed at the focal position of the gas passing vibro, and the chlorine gas in the excimer laser gas flowing inside this gas passing vibro is excited by the ultraviolet light irradiation and causes the It undergoes a photochemical reaction and is reduced to hydrochloric acid gas. To explain this photochemical reaction in detail, chlorine gas is separated into chlorine atoms by being irradiated with ultraviolet light. The chemical formula for this is C12z
It becomes CIt + CIt. This chlorine atom is
When hydrochloric acid gas is decomposed into chlorine gas and hydrogen gas in the laser oscillation section 1, a reaction occurs with hydrogen gas generated, and hydrochloric acid gas and hydrogen atoms are generated. Expressing this in chemical formula, it becomes H2+ (1!-1 → HCl1+H. This hydrogen atom reacts with chlorine gas, generating hydrochloric acid gas and chlorine atom. Expressing this in chemical formula, H+ CIt 2- HCIt +C1. In this way, chlorine gas in the excimer laser gas is reduced to hydrochloric acid gas.
今、ＸｅＣｌエキシマ−レーザガスを例に説明すると、
第３図において、矢印はガス通過バイブロｂに照射され
る紫外光を示し、エキシマ−レーザガスは図における左
側から右側に流動する。紫外線を照射する前のエキシマ
−レーザガスは、キセノン（Ｘｅ）、塩酸ガス（ＨＣＩ
）、ヘリウムガス（Ｈｅ）および塩素ガスＣＣ１ｚ）を
含有しており、この不純物ガスを含んだエキシマ−レー
ザガス中の塩素ガスは、紫外光の照射によって前述の化
学式のような反応を起こして塩酸ガスに還元されるから
、紫外光照射後のエキシマ−レーザガスは、キセノンガ
ス（Ｘｅ）、塩酸ガス（Ｈｃｌ）およびヘリウムガス（
Ｈｅ）を含んだものとなる。Now, using XeCl excimer laser gas as an example,
In FIG. 3, arrows indicate ultraviolet light irradiated onto the gas passing vibro b, and the excimer laser gas flows from the left side to the right side in the figure. Excimer laser gas before irradiation with ultraviolet rays consists of xenon (Xe), hydrochloric acid gas (HCI),
), helium gas (He), and chlorine gas CC1z), and the chlorine gas in the excimer laser gas containing this impurity gas causes a reaction as shown in the chemical formula above when irradiated with ultraviolet light, and becomes hydrochloric acid gas. Therefore, the excimer laser gas after irradiation with ultraviolet light is reduced to xenon gas (Xe), hydrochloric acid gas (Hcl), and helium gas (
He).
従って、後段の低温トラップ部５においてトラップされ
る塩素ガスが大幅に減少するため、トリップによるレー
ザガス媒質自体の減少は、従来再生装置に比較して格段
に少量となり、レーザガスの寿命が大幅にのびることに
より、レーザ出力を長期間にわたって高出力に維持する
ことができる。Therefore, the amount of chlorine gas trapped in the low-temperature trap section 5 at the subsequent stage is greatly reduced, so the loss of the laser gas medium itself due to tripping is much smaller than in conventional regenerators, and the life of the laser gas is greatly extended. This allows the laser output to be maintained at a high level for a long period of time.
尚、低温トラップ部５により除去される不純物ガスとし
ては、塩素ガス以外にも存在し、例えばＣＣ７！４等に
起因する塩酸ガスの減少については阻止できないが、不
純物ガスの大半は塩素ガスであり、しかも、塩素ガスは
、その光吸収ピークがＸｅＣｌエキシマ−レーザの発振
波長である３０８龍に一致するために最も悪影響を及ぼ
す不純物ガスであるから、前述のように塩素ガスを塩酸
ガスに還元することによって、レーザガス媒質自体の減
少をほぼ防止できることになる。Note that there are impurity gases other than chlorine gas that are removed by the low-temperature trap section 5, and although it is not possible to prevent the decrease in hydrochloric acid gas caused by CC7!4, etc., most of the impurity gases are chlorine gas. Moreover, since chlorine gas is the impurity gas that has the most harmful effect because its optical absorption peak coincides with 308 times the oscillation wavelength of the XeCl excimer laser, chlorine gas is reduced to hydrochloric acid gas as described above. This makes it possible to almost prevent the laser gas medium itself from decreasing.
〈発明の効果〉
以上詳述したように本発明のエキシマ−レーザガスの再
生装置によると、レーザガス還流系におけるダストフィ
ルタと低温トラップ部との間に紫外光照射部を介設した
構成としたので、不純物ガスを除去する低温トラップの
前段工程において不純物ガスをレーザ活性ガスに還元す
ることができ、低温トラップにより除去される不純物ガ
スが減少してレーザガス媒質自体の減少も殆んどなく、
レーザガスの寿命がのびることによってレーザ出力を長
期間にわたって高出力に維持することができる。しかも
、従来装置のようにレーザ活性ガスを補充する煩惟な作
業を解消できる大きな利点がある。<Effects of the Invention> As detailed above, according to the excimer laser gas regeneration device of the present invention, since the ultraviolet light irradiation part is interposed between the dust filter and the low temperature trap part in the laser gas reflux system, Impurity gas can be reduced to laser active gas in the pre-process of the low temperature trap that removes impurity gas, and the amount of impurity gas removed by the low temperature trap is reduced, with almost no reduction in the laser gas medium itself.
By extending the life of the laser gas, the laser output can be maintained at a high level for a long period of time. Moreover, it has the great advantage of eliminating the troublesome work of replenishing laser active gas as in conventional devices.
第１図は本発明のエキシマ−レーザガスの再生装置の一
実施例の概略構成図、
第２図は第１図の紫外光照射部の一部破断斜視図、
第３図は第２図の作用説明図、
第４図は従来装置の概略構成図である。
１・−・レーザ発振部
２・−レーザガス還流路
３−ダストフィルタ
４−循環ポンプ
５−・−低温トラップ部
６−・紫外光照射部
６ａ−楕円筒反射鏡
６ｂ−ガス通過バイブ
ロｃ−紫外光発生ランプ
特許出願人 株式会社島津製作所代 理 人
弁理士 西１）新
築１図
覧
第２図
ｄ
第３図Fig. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the excimer laser gas regeneration device of the present invention, Fig. 2 is a partially cutaway perspective view of the ultraviolet light irradiation part of Fig. 1, and Fig. 3 is the function of Fig. 2. Explanatory diagram: FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional device. 1 - Laser oscillation part 2 - Laser gas return path 3 - Dust filter 4 - Circulation pump 5 - - Low temperature trap part 6 - Ultraviolet light irradiation part 6a - Elliptical cylindrical reflecting mirror 6b - Gas passing vibro c - Ultraviolet light Generator lamp patent applicant: Shimadzu Corporation Agent
Patent Attorney Nishi 1) New Construction 1 Diagram Diagram 2 d Diagram 3
Claims (1)
シマーレーザガスを、ダストフィルタを通すことによっ
て微粒子を除去し、さらに低温トラップ部によって不純
物ガスを除去した後に再び前記レーザ発振部に戻すレー
ザガス還流系を備えたエキシマーレーザガスの再生装置
において、前記レーザガス還流系に、紫外光照射部を前
記ダストフィルタと低温トラップ部との間に介在して設
け、この紫外光照射部を、楕円筒反射鏡と、これの内部
の各焦点位置にそれぞれ配置したレーザガスの通過する
ガス通過パイプおよび紫外光発生ランプとにより構成し
たことを特徴とするエキシマーレーザガスの再生装置。(1) Equipped with a laser gas reflux system in which the excimer laser gas introduced from the laser oscillation unit by a circulation pump is passed through a dust filter to remove particulates, further removed by a low-temperature trap unit, and then returned to the laser oscillation unit again. In the excimer laser gas regeneration device, an ultraviolet light irradiation section is provided in the laser gas reflux system, interposed between the dust filter and the low temperature trap section, and the ultraviolet light irradiation section is connected to an elliptical cylindrical reflecting mirror and the ultraviolet light irradiation section. 1. An excimer laser gas regeneration device comprising a gas passage pipe through which a laser gas passes and an ultraviolet light generation lamp, which are arranged at each focal point inside the device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23048986A JPS6384183A (en) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | Excimer-laser-gas regenerating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23048986A JPS6384183A (en) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | Excimer-laser-gas regenerating apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6384183A true JPS6384183A (en) | 1988-04-14 |
Family
ID=16908578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23048986A Pending JPS6384183A (en) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | Excimer-laser-gas regenerating apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6384183A (en) |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP23048986A patent/JPS6384183A/en active Pending
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