KR20180126370A - 가스 리사이클 기능을 갖는 엑시머 레이저 발진 장치 - Google Patents

가스 리사이클 기능을 갖는 엑시머 레이저 발진 장치 Download PDF

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레르 리키드 쏘시에떼 아노님 뿌르 레？드 에렉스뿔라따시옹 데 프로세데 조르즈 클로드
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Abstract

(과제) 엑시머 레이저 발진 장치에서 사용되는 희가스 (예를 들어, 아르곤, 크세논, 크립톤 등) 를 함유하는 배기 가스로부터, 불순물을 제거하는 제거 기능을 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 형성하는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 가스 리사이클 기능을 구비하는 엑시머 레이저 발진 장치는, 할로겐 가스, 희가스, 및 버퍼 가스를 갖는 레이저 가스를 내부에 충전하고 있는 발진 챔버와, 상기 발진 챔버로부터 배출된 배기 가스 중의 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 장치를 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 구비한다.

Description

가스 리사이클 기능을 갖는 엑시머 레이저 발진 장치{EXCIMER LASER OSCILLATION DEVICE HAVING GAS RECYCLE FUNCTION}
본 발명은, 엑시머 레이저의 발진 챔버로부터 배출되는 배기 가스로부터 불순물을 제거하고, 예를 들어, 엑시머 레이저 발진 장치에 필요한 희가스인 크립톤 함유 네온 가스, 크세논 및 아르곤 함유 네온 가스, 크세논 함유 네온 가스를 회수하여, 리사이클 가스로서 재이용 가능한 엑시머 레이저 발진 장치에 관한 것이다.
종래의 엑시머 레이저 발진 장치에는, 이 발진 장치에서 사용되는 레이저 가스 (레이저 매질의 가스) 의 리사이클 기능은 없어, 발진 장치와는 별도로 엑시머 레이저 발진 장치의 계외로 배출된 배기 가스 (사용이 끝난 레이저 가스) 로부터 불순물을 제거하는 리사이클 시스템 (네온 회수 시스템이라고도 한다) 이 필요하였다. 일반적으로 저온 분리 등의 다양한 분리 기술을 사용하고, 배기 가스 중의 불순물 및 희가스를 분리해서 네온이 99 ％ 이상인 고순도 네온 가스로서 정제하여, 레이저 가스의 원료 가스로서 리사이클하는 기술이 주류이다.
예를 들어, 엑시머 레이저 발진 장치로부터 계외로 배출된 배기 가스를 재이용하는 공정에 있어서, 불소 화합물을 제거하는 방법의 일례로서 특허문헌 1 이 있다.
또한, 크세논-염소계 가스를 사용하는 엑시머 레이저 발진 장치로부터 네온 가스를 회수하는 방법이 특허문헌 2 에 기재되어 있다.
또, 크립톤이나 크세논을 사용하는 각종 프로세스의 배기 가스에 함유되는 미량 불순물을 제거할 수 있어, 엑시머 레이저 발진 장치 근처에 설치하고 희가스 (크립톤, 크세논) 만을 분리 회수하여, 재이용하는 희가스 분리 회수 장치가 특허문헌 3 에 기재되어 있다.
또한, 엑시머 레이저 발진 장치로부터 계외로 배출된 레이저 가스 (배기 가스) 로부터 할로겐을 제거하고, 소정의 정제 처리 후에 레이저 가스 성분을 보충하여, 다시 엑시머 레이저 발진 장치로 보내 주고, 재이용하는 구성이 특허문헌 4 에 기재되어 있다.
또, KrF 엑시머 레이저 발진 장치로부터 계외로 배출된, 불순물이 많이 포함된 주성분 네온 가스의 배기 가스로부터 고순도의 네온 가스만을 회수하는 것이 특허문헌 5 에 기재되어 있다.
또한, 배기 가스 중의 CF4 를 분해하는 방법으로서 무성 방전을 사용하는 방법이 특허문헌 6 에, 코로나 방전에 의한 방법이 비특허문헌 1 에 기재되어 있다.
일본 공개특허공보 2010-92920호 일본 공개특허공보 2008-168169호 일본 공개특허공보 2004-161503호 일본 공개특허공보 평11-54851호 일본 공개특허공보 2001-232134호 일본 공개특허공보 2006-110461호
T. IEEE Japan, Vol.117-A, No.10 (1997) 「코로나 방전에 의한 엑시머 가스 중의 가스상 불순물의 제거」
상기 배경 기술 및 특허문헌 1 ∼ 5 에서 개시되어 있는 바와 같이, 엑시머 레이저 발진 장치로부터 계외로 배출된 배기 가스를 리사이클하기 위해서는, 리사이클하기 위한 정제 장치가 별도로 필요하고, 이를 위한 설치 스페이스가 필요하다. 또한, 이 리사이클 장치와 엑시머 레이저 발진 장치는 각각 별체의 장치이기 때문에, 각각의 장치를 제휴시켜 가동시킬 필요가 있다.
또한, 엑시머 레이저 발진 장치로부터 계외로 배출된 배기 가스로부터 불순물을 분리하고, 원료의 레이저 가스 중의 네온 가스와 동일하거나 실질적으로 동일 정도인 고순도 네온 가스를 회수하여, 레이저 가스로서 리사이클 이용하기 위해서는, 배기 가스로부터 아르곤 (Ar), 크립톤 (Kr) 등의 희가스를 제거할 필요가 있다. 그러나, 그들 아르곤, 크립톤을 배기 가스로부터 분리하는 배기 가스 정제 장치로서 －100 ℃ 이하가 되는 극저온 기술의 사용이 있다. 또, 극저온 기술을 사용하지 않는 방법으로서, 승압기 등에 의한 배기 가스의 고압화와 흡착 기술에 의한 분리 방법이 제안되어 있다. 그러나, 극저온 기술 및 배기 가스의 고압화와 흡착 기술은, 다대한 에너지를 필요로 한다.
또한, 종래의 배기 가스 정제 장치는 대형이며, 복수의 엑시머 레이저 발진 장치로부터 나온 대량의 배기 가스에도 대응할 수 있도록 설계되어 있다. 그리고, 배기 가스 정제 장치가 가동을 정지시키면, 이 배기 가스 정제 장치에 접속되어 있는 복수의 엑시머 레이저 발진 장치의 가동에 큰 영향을 미칠 것이 우려된다.
또한, 아르곤 (Ar), 크립톤 (Kr) 이 제거 가능해져 네온 (Ne) 을 주성분으로 한 리사이클 가스를 정제할 수 있더라도, 엑시머 레이저 발진 장치 내에서 생성된 CF4 등의 불순물은, 레이저 발진에 영향을 미친다. 이들 CF4 등의 불순물의 제거는, 상기 특허문헌 등에 기재되어 있기는 하지만 간단하지 않다. 또, 배기 가스 정제 장치에 도입되는 배기 가스 (저순도의 네온 가스) 중의 불순물 농도를 검지하는 것도 간단하지 않다. 그래서, 배기 가스 중의 불순물 농도가 높은 경우에는, 배기 가스 정제 장치 (특히 흡착 제거 수단 등의 장치) 의 성능이 보다 빨리 저하된다. 그래서, 흡착 제거 수단의 교환 등의 메인터넌스 빈도가 많아진다.
또한, 특허문헌 1 의 불순물 제거 장치에서는, CF4 를 함유하는 불순물을 제올라이트 등의 흡착제로 제거하는 공정을 갖지만, CF4 를 고농도로 함유하는 배기 가스의 경우에는, 흡착제로 CF4 를 완전히 제거할 수 없다는 문제가 있다. 그래서, 엑시머 레이저 발진 장치에서 발생한 CF4 는, 배기 가스의 정제 공정을 반복하면, 리사이클 가스 중의 CF4 농도가 서서히 상승되어 가며, 엑시머 레이저 발진 장치에 있어서 레이저 펄스 출력 에너지의 저하 등의 문제가 우려된다. 또한, 분해 방법에 따라서는, CF4 분해시에 새로운 불순물인 산소를 발생시킨다는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 6 의 배기 가스 중의 CF4 를 무성 방전에 의해 분해하는 방법은, 비교적 고농도인 CF4 를 분해 처리할 수 있지만, 일정량의 CF4 가 분해 후에도 잔류한다는 문제가 있다. 비특허문헌 1 의 배기 가스 중의 CF4 를 코로나 방전에 의해 분해하는 방법에서는, 전극이 플루오르화되어 열화되기 쉽다는 문제가 있다.
본 발명의 제 1 목적은, 엑시머 레이저 발진 장치에서 사용되는 희가스 (예를 들어, 아르곤, 크세논, 크립톤 등) 를 함유하는 배기 가스로부터, 불순물을 제거하는 제거 기능을 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 형성하는 것이다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 있어서, 엑시머 레이저의 발진 챔버로부터 배출된 배기 가스로부터 일부의 불순물을 제거하고, 기타 불순물을 엑시머 레이저 발진 장치의 계외에서 제거하는 것이다.
또, 본 발명의 제 3 목적은, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 있어서, 엑시머 레이저의 발진 챔버로부터 배출된 배기 가스 중의 불순물 농도를 측정하고, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내 및/또는 엑시머 레이저 발진 장치의 계외에서 불순물을 제거 처리하는 것이다.
또한, 불순물이 제거된 정제 가스 (희가스를 함유하는 레이저 가스) 를 리사이클 이용하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 가스 리사이클 기능을 구비하는 엑시머 레이저 발진 장치는,
할로겐 가스 (예를 들어, 불소), 희가스 (예를 들어, 크립톤, 아르곤, 크세논), 버퍼 가스 (예를 들어, 네온, 염소) 를 갖는 레이저 가스를 내부에 충전하고 있는 발진 챔버와,
상기 발진 챔버로부터 배출된 배기 가스 중의 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 장치를 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 구비한다.
상기 제 1 불순물 제거 장치는, 불순물의 일부인 불소 화합물을 제거하는 불소 화합물 제거부를 갖고 있어도 된다. 상기 제 1 불순물 제거 장치는, 불소 화합물 제거부만을 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 장치는, 불순물의 일부인 플루오르화 탄소 (CF4 등) 를 분해하고, 분해 부생성물로 하는 분해 장치를 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 장치는, 상기 분해 장치에서 생성된 분해 부생성물을 소정의 반응제와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 분해 부생성물 제거부를 갖고 있어도 된다. 플루오르화 탄소가 분해되었을 때의 분해 부생성물은, 예를 들어 불소 화합물이다.
상기 제 1 불순물 제거 장치는, 불소 화합물 제거부를 갖지 않고, 분해 장치 및 분해 부생성물 제거부를 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 장치는, 발진 챔버로부터 배출된 배기 가스 중의 불순물 농도를 측정하는 불순물 농도 측정부를 갖고 있어도 된다. 제 1 불순물 제거 장치는, 불소 화합물 제거부, 분해 장치, 분해 부생성물 제거부를 갖지 않고, 불순물 농도 측정부를 갖고 있어도 된다.
불순물 농도 측정부는, 상기 불소 화합물 제거부의 상류 또는 하류에 설정되어 있어도 된다.
불순물 농도 측정부는, 상기 분해 장치보다 상류에 설치되고, 분해 장치로 불순물을 제거할지 여부의 판단에 이용되어도 된다. 또한, 불순물 농도 측정부는, 상기 분해 장치보다 하류에 설치되고, 분해 장치에 의해 처리된 후의 불순물의 농도를 측정하는 것이어도 된다.
불순물 농도 측정부는, 배기 가스 중의 불순물로서 CF4, N2, He 중 어느 1 종 혹은 복수 종의 농도를 측정해도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 장치가, 상기 분해 장치보다 상류 및/또는 하류에 배기 가스를 저장하기 위한 버퍼 탱크를 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 장치가, 상기 분해 부생성물 제거부보다 상류 및/또는 하류에 배기 가스를 저장하기 위한 버퍼 탱크를 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 장치가, 상기 불순물 농도 측정부보다 상류 및/또는 하류에 배기 가스를 저장하기 위한 버퍼 탱크를 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 장치가, 상기 불소 화합물 제거부보다 상류 및/또는 하류에 배기 가스를 저장하기 위한 버퍼 탱크를 갖고 있어도 된다.
상기 발명에 있어서 「계내」란, 엑시머 레이저 발진 장치가 단일 케이싱이면 케이싱 내 및 케이싱에 접속되는 구성 요소 (케이싱으로부터 돌출된 요소를 포함한다) 이고, 엑시머 레이저 발진 장치가 복수의 케이싱으로 구성되어 있는 경우에, 그들 케이싱이 접하는 배치 또는 근방에 배치되는 구성을 포함한다.
본 발명에 있어서, 특별히 명기하지 않는 한, 「상류」및 「하류」는 가스 (배기 가스, 정제 가스, 리사이클 가스, 원료 레이저 가스 등) 의 흐름 방향에 있어서의 배치 관계를 의미한다. 이하 동일하다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 그 외관 (단일 케이싱) 사이즈가, 예를 들어 2200 ∼ 3500 (W) × 500 ∼ 1500 (D) × 1500 ∼ 2500 (H) 여도 된다.
엑시머 레이저 발진 장치는, 가스 레이저의 일종으로, 자외선역의 광을 발진한다. 발진 챔버에 있어서, 여기 (勵起) 가스에 적어도 1 쌍의 전극으로 고전압 (고전압 펄스 방전) 을 인가함으로써, 여기 상태의 엑시머가 발생하고, 유도 방출을 일으켜 광 (자외선) 이 얻어진다.
발진 챔버로부터 출사된 광은, 예를 들어, 협대역화 모듈 (프리즘, 그레이팅을 가지며 구성된다) 에 의해 특정한 파장 폭으로 조정되어도 된다. 협대역화 모듈로부터 발진 챔버로 되돌려진 광은, 1 쌍의 전극 사이를 통과함으로써 증폭된다. 또한, 발진 챔버를 통과하도록 협대역화 모듈과 출력 미러가 광로 라인에서 연결되고, 협대역화 모듈과 출력 미러의 사이에서 광이 왕복할 때마다, 1 쌍의 전극 사이를 통과함으로써, 광이 증폭된다. 협대역화 모듈과 출력 미러에 의해 공진기의 기능이 실현된다. 출력 미러를 투과한 광은 출력 레이저 광으로서 예를 들어 노광 장치에 출력된다.
발진 챔버 내에 충전되어 있는 레이저 가스는, 예를 들어, 네온 가스 등의 버퍼 가스 (예를 들어 90 ∼ 95 ％) 와, 희가스 (Kr, Ar, Xe) (예를 들어 5 ∼ 9 ％) 및 할로겐 가스 (F2) (예를 들어 1 ∼ 5 ％) 로 이루어지는 여기 가스를 갖는다. 예를 들어, 여기 가스로서 KrF, ArF, XeF, Ar/XeF 등이 있다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는,
하나 또는 하나 이상의 레이저 가스를 상기 발진 챔버에 공급하는 하나 또는 하나 이상의 레이저 가스 공급 라인과,
상기 레이저 가스 공급 라인으로부터 레이저 가스가 공급되는 상기 발진 챔버와,
상기 발진 챔버로부터 배출되는 레이저 가스 (배기 가스) 를 상기 제 1 불순물 제거 장치 (또는 불순물 농도 측정부) 로 보내기 위한 배기 가스 라인을 갖고 있어도 된다.
배기 가스 라인과 레이저 가스 공급 라인에는, 제어 밸브, 가스 압력 조정부 혹은 가스 압력계, 및/또는 가스 유량 조정부계 혹은 가스 유량계가 설치되어 있어도 된다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 배출용 펌프를 갖고 있어도 된다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 발진 챔버 내의 레이저 가스의 압력을 측정하는 레이저 가스 압력계를 갖고 있어도 된다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 발진 챔버에 레이저 가스를 소정압, 소정량의 공급과, 발진 챔버로부터 레이저 가스의 소정량의 배출을 행하기 위해서, 제어 밸브, 가스 압력 조정부 혹은 가스 압력계, 및/또는 가스 유량 조정부계 혹은 가스 유량계가 설치되고, 레이저 가스 공급·배출 제어부에 의해 제어되어 있어도 된다.
발진 챔버 내의 가스 압력 및 레이저 가스의 공급 압력 (제 1 압력) 은, 엑시머 레이저 발진 장치의 사양에 대응하여 설정되지만, 통상 대기압보다 높은 압력이고, 예를 들어 게이지압으로 300 KPa 이상 ∼ 700 KPa 의 범위, 바람직하게는 400 KPa 이상 ∼ 700 KPa 의 범위, 보다 바람직하게는 500 KPa 이상 ∼ 700 KPa 의 범위가 예시된다.
발진 챔버로부터 배출되는 배기 가스의 압력은, 대기압 이상으로 상기 제 1 압력 이하이고, 예를 들어 게이지압으로 50 KPa ∼ 200 KPa 의 범위를 들 수 있다.
승압기에 의해 소정압으로 승압된 제 1 정제 가스의 압력은, 상기 제 1 압력보다 큰 값이며, 예를 들어, 제 1 압력과의 차가 게이지압으로 50 KPa ∼ 150 KPa 의 범위이다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 불순물 농도 측정부에 의해 측정된 결과에 의거하여, 상기 배기 가스를 상기 분해 장치 및 상기 분해 부생성물 제거부로 보내기 위한 분해 제거 처리 라인을 갖고 있어도 된다. 분해 제거 처리 라인은, 발진 챔버와 접속되는 배기 가스 라인과 접속되어 있어도 되고, 배기 가스 라인을 겸하고 있어도 된다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 불순물 농도 측정부에 의해 측정된 결과에 의거하여, 상기 배기 가스를 엑시머 레이저 발진 장치의 계외로 방출하기 위한 방출 라인을 갖고 있어도 된다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 불순물 농도 측정부에 의해 측정된 결과에 의거하여, 상기 배기 가스를 상기 분해 장치 및 상기 분해 부생성물 제거부로 보내지 않고 후단의 프로세스로 보내기 위한 바이패스 라인을 갖고 있어도 된다.
상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 불순물 농도 검지부에 의해 측정된 결과에 의거하여, 배기 가스를 외기 (外氣) 로 배출하는 제 1 처리와, 불순물의 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 후단의 프로세스에 배기 가스를 보내는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택부를 갖고 있어도 된다.
상기 처리 선택부에서 상기 제 1 처리가 선택된 경우에, 상기 방출 라인에서 상기 배기 가스를 외기로 방출하고,
상기 처리 선택부에서 상기 제 2 처리가 선택된 경우에, 상기 분해 제거 처리 라인에 형성된 상기 분해 장치 및 상기 분해 부생성물 제거부에 상기 배기 가스를 보내고, 배기 가스 중의 불순물을 분해 제거하고,
상기 처리 선택부에서 상기 제 3 처리가 선택된 경우에, 상기 바이패스 라인에서 상기 배기 가스를 후단의 프로세스로 보내도 된다.
상기 제 1 처리가 선택된 경우에 상기 방출 라인에 상기 배기 가스를 방출하고, 상기 제 2 처리가 선택된 경우에 상기 분해 제거 처리 라인에 상기 배기 가스를 보내어, 상기 제 3 처리가 선택된 경우에 상기 바이패스 라인에 상기 배기 가스를 보내도록, 밸브의 개폐를 제어하는 밸브 제어부를 갖고 있어도 된다.
상기 분해 장치는, 예를 들어 무성 방전 장치, 단파장 광 발진 장치여도 된다. 단파장 광으로는, 엑시머 레이저 광, UV 레이저 광 등을 들 수 있다. 분해 장치는 분해 챔버를 가져도 된다. 발진 챔버로부터 분해 챔버로 배기 가스가 보내지고, 분해 챔버 내에서 엑시머 레이저 광을 조사하여 배기 가스 중의 불순물 (CF4) 을 분해해도 된다. CF4 는 분해하여 분해 부생성물 (F2, 기타 불소 화합물) 이 되고, 상기 분해 부생성물은, 분해 부생성물 제거부에 있어서 소정의 반응제와 반응하여 흡수 제거되어도 된다.
본 발명에 있어서, 상기 「소정의 반응제」는, 예를 들어 금속계 반응제 또는 가스 흡수계 반응제 등이다. 금속계 반응제로는, 예를 들어 Ag 계, Cu 계의 반응제를 들 수 있다. 가스 흡수계 반응제로서, 예를 들어 산성 가스 흡수 반응제를 들 수 있고, 예를 들어 소다라임으로 대표되는 산소 함유 물질을 반응제에 사용하는 것을 들 수 있다.
상기 불소 화합물은, 예를 들어 SiF4, COF2 이다.
상기 플루오르화 탄소는, 예를 들어 CF4 이다.
상기 분해 제거 처리 라인은, 예를 들어 배관과 자동 개폐 밸브를 가지며 구성되어 있어도 된다.
상기 바이패스 라인은, 예를 들어 배관과 자동 개폐 밸브를 가지며 구성되어 있어도 된다.
상기 방출 라인은, 예를 들어 배관, 외기 배출용 벤트 장치, 자동 개폐 밸브 등을 가지며 구성되어 있어도 된다.
상기 불순물 농도 측정부는, 예를 들어 분해 제거 처리 라인 등의 배관에 배치되어 있어도 되고, 농도 측정을 행할 수 있는 공간에 배치되어 있어도 되고, 버퍼 탱크에 배치되어 있어도 된다.
본 발명에 있어서, 「정제 가스」및 「리사이클 가스」는, 예를 들어 제 1 희가스 (예를 들어, Ar, Kr) 를 함유하는 주성분 네온 가스이다.
본 발명에 있어서, 배기 가스 중의 불순물은, 예를 들어, CF4, N2, He, 산소, 수분 중 어느 1 종 또는 복수 종을 함유한다. 희가스 (예를 들어, 아르곤, 크립톤, 크세논) 및 네온 등의 버퍼 가스는, 특별히 불순물로 명시하지 않는 한 불순물이 아니다.
본 발명에 있어서, 불순물 농도 측정부를 갖는 경우에, 발진 챔버로부터 보내진 배기 가스 중의 불순물 (예를 들어, CF4) 농도를 측정하고, 측정 결과에 따라 배기 가스에 대하여 각종 처리를 행할 수 있다.
본 발명에서는, 예를 들어 불순물 농도가 소정 농도 범위 (예를 들어, 10 ppm ∼ 120 ppm) 보다 높은 고농도인 경우에 외기로 방출하고, 불순물 농도가 소정 농도 범위 (예를 들어, 10 ppm ∼ 120 ppm) 이면 불순물을 분해 제거하고, 불순물 농도가 소정 농도 범위 (예를 들어, 10 ppm ∼ 120 ppm) 미만이면 그대로 후단의 프로세스 (제 2 불순물 제거 장치의 프로세스) 에 배기 가스를 보내 주도록 구성할 수 있다.
즉, 후단의 프로세스 (제 2 불순물 제거 장치의 프로세스) 에는, 제 1 불순물 제거 장치에 의해 제거되지 않은 불순물을 함유하는 배기 가스 (「제 1 정제 가스」라고도 한다.) 만을 보내 줄 수 있기 때문에, 후단의 프로세스에 있어서 추가로 불순물의 제거를 행할 수 있다.
또한, 제 1 불순물 제거 장치의 분해 부생성물 제거부 또는 제 2 불순물 제거 장치의 제 1, 제 2 제거부가 조기에 성능 열화되는 현상을 억제하여, 메인터넌스 횟수를 줄일 수 있게 된다.
그리고, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 있어서, 배기 가스의 리사이클 처리 (실시형태에 따라서는, 일부 불순물의 제거 처리, 전체 불순물의 제거 처리) 를 행할 수 있다. 예를 들어, ArF 엑시머 레이저 발진 장치나 KrF 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 있어서, 배기 가스로부터 불순물을 제거하여, 제 1 희가스 함유의 주성분 네온 가스를 정제하고, 리사이클 가스로서 재이용할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 희가스 (Ar, Kr) 를 제거하지 않은 구성이기 때문에, 극저온 처리, 1 ㎫G 이상의 고압화 처리가 불필요해져, 컴팩트한 장치 구성으로 할 수 있어, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내 (케이싱) 에 장착할 수 있게 된다.
또, 발진 챔버에서 생성된 CF4 등의 불순물을 효율적으로 제거할 수 있게 되었기 때문에, 레이저 발진 성능을 안정화시킬 수 있다.
또한, 가스 리사이클 기능을 엑시머 레이저 발진 장치에 장착함으로써, 엑시머 레이저 발진 장치 1 대마다의 가스 리사이클 처리가 가능해져, 복수 대의 엑시머 레이저 발진 장치와 접속된 대규모의 배기 가스 정제 장치보다 리사이클 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 가스 리사이클 기능을 엑시머 레이저 발진 장치에 장착함으로써, 종래의 배기 가스 정제 장치를 포함한 설치 스페이스를 스페이스 절약화할 수 있다.
가스 리사이클 기능을 엑시머 레이저 발진 장치에 장착함으로써, 복수 대의 엑시머 레이저 발진 장치와 접속된 배기 가스 정제 장치보다 조작 시퀀스가 간이해져, 고장률의 저하를 기대할 수 있다.
상기 발명에 있어서, 상기 불순물 농도 검지부가 상기 배기 가스 중의 CF4 의 농도를 측정하는 경우에,
CF4 의 농도가 제 1 임계값 이상인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 1 처리를 선택하고,
CF4 의 농도가 상기 제 1 임계값보다 작은 제 2 임계값보다 크고, 또한 상기 제 1 임계값 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 2 처리를 선택하고,
CF4 의 농도가 상기 제 2 임계값 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 3 처리를 선택하는 제어를 행해도 된다.
상기 발명에 있어서, 「제 1 임계값」은, 예를 들어 80 ppm ∼ 110 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 90 ppm ∼ 100 ppm 사이의 임의의 수치이고, 보다 바람직하게는 100 ppm 이다.
상기 발명에 있어서, 「제 2 임계값」은, 예를 들어 5 ppm ∼ 15 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 8 ppm ∼ 12 ppm 사이의 임의의 수치이고, 보다 바람직하게는 10 ppm 이다.
본 발명에 있어서, 특별히 질량 또는 중량을 명시하고 있는 경우를 제외하고, 농도는 체적 농도를 의미한다.
상기 배기 가스는, 주성분이 네온이며, 제 1 희가스가 총량에 대하여 1 ∼ 10 ％, 바람직하게는 1 ∼ 8 ％ 이다. 배기 가스 중의 불순물로서, 예를 들어 CF4, N2, He 등을 들 수 있다. 배기 가스 중의 CF4 농도는 1 ppm ∼ 500 ppm 의 범위가 상정된다.
CF4 농도가 제 1 임계값 (예를 들어 100 ppm) 이상인 경우에는 상기 처리 선택부가 제 1 처리를 선택한다. 상기 제 1 처리는, 배기 가스를 상기 방출 라인에 의해 계외로 배출한다.
일정량 (예를 들어 100 ppm) 이상인 CF4 가 분해 장치에 도입되면, 배기 가스 중에 함유되는 CF4 의 일부가 분해되지 않아, 완전히 제거할 수 없게 되지만, 이와 같은 구성으로 하면, CF4 제거가 불충분해질 가능성이 있는 배기 가스를 미리 계외로 내 보냄으로써 완전한 제거를 행할 수 있다.
또한, 고농도 CF4 인 경우에, 상기 분해 장치에서 생성된 분해 부생성물의 양이 증가하여, 소정의 반응제 (예를 들어, 금속계 반응제, 가스 흡수계 반응제) 의 교환 빈도가 높아지고, 배관, 밸브 등의 부식이 진행된다는 문제가 발생하기 때문에, 제 1 임계값 이상인 농도의 CF4 가 분해 장치에 도입되지 않도록 하여 이들 문제를 저감시킨다. 제 1 임계값의 값은 분해 장치의 능력에 따라 설정해도 된다.
CF4 농도가 제 1 임계값보다 작은 제 2 임계값 (예를 들어 10 ppm) 보다 크고, 또한 상기 제 1 임계값 미만인 경우에는 상기 제 2 처리를 선택한다. 제 2 처리는, 상기 분해 장치에 상기 분해 제거 처리 라인으로부터 배기 가스를 도입한다. 분해 장치에서는 CF4 는, 예를 들어 UV 레이저 광, 엑시머 레이저 광 혹은 플라즈마 분해에 의해 분해 부생성물 (F2, 기타 불소 화합물) 이 되고, 상기 분해 부생성물은 소정의 반응제 (예를 들어, 금속계 반응제, 가스 흡수계 반응제) 와의 반응에 의해 제거된다.
CF4 농도가 제 2 임계값 미만인 경우에는 상기 제 3 처리를 선택하고, 제 3 처리는 상기 분해 장치를 바이패스하고, 후단의 제 2 불순물 제거 장치에 배기 가스를 그대로 도입한다.
상기 불순물 농도 측정부가, 상기 배기 가스 중의 CF4, N2 및 He 의 농도를 측정하는 경우에 있어서,
(a) He 농도가 제 3 임계값 이상이고,
(b) CF4 또는 N2 중 어느 하나가 상기 제 1 임계값 (예를 들어, 80 ppm ∼ 110 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 90 ppm ∼ 100 ppm) 이상이거나, 또는
(c) He 농도가 제 3 임계값 미만이고, CF4 또는 N2 중 어느 하나가 상기 제 2 임계값 (예를 들어, 5 ppm ∼ 15 ppm 사이의 임의의 수치, 바람직하게는 8 ppm ∼ 12 ppm) 이상 상기 제 1 임계값 미만이고, 또한 농도의 대소 관계가 N2＞(1/2)×CF4 인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 1 처리를 선택한다.
(d) He 농도가 제 3 임계값 미만인 경우이고, N2 또는 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계값 이상 상기 제 1 임계값 미만, 또한 농도의 대소 관계가 N2＜(1/2)×CF4 인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 2 처리를 선택한다.
(e) He 농도가 제 3 임계값 미만인 경우이고, N2 또는 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계값 미만인 경우에, 상기 처리 선택부가 상기 제 3 처리를 선택하는 제어를 행해도 된다.
상기 발명에 있어서, 「제 3 임계값」은, 예를 들어 0.5 ％ ∼ 1.5 ％ 사이의 임의의 값, 바람직하게는 0.8 ％ ∼ 1.2 ％ 사이의 임의의 값, 보다 바람직하게는 1.0 ％ 이다.
상기 배기 가스 중의 불순물로서 CF4, N2 및 He 의 농도를 측정할 수도 있다. 상기 배기 가스 중의 CF4 및 N2 농도는 1 ppm ∼ 500 ppm 의 범위, He 농도는 0.01 ∼ 5.0 ％ 의 범위가 상정된다.
CF4 또는 N2 농도가 예를 들어 100 ppm 이상이 되거나, 또는 He 농도가 예를 들어 1 ％ 이상인 경우에는, 레이저 강도가 떨어지기 때문에, CF4 또는 N2 농도가 제 1 임계값 (예를 들어 100 ppm) 이상인 경우 또는 He 농도가 제 3 임계값 (예를 들어 1 ％) 이상인 경우에는, 상기 처리 선택부가 제 1 처리를 선택하고, 상기 제 1 처리는 배기 가스를 상기 방출 라인에 의해 계외로 배출한다.
He 농도가 제 3 임계값 미만으로서, CF4 및 N2 농도가 제 1 임계값보다 작은 제 2 임계값 (예를 들어 10 ppm) 보다 크고, 또한 상기 제 1 임계값 미만인 경우에도, N2 농도가 CF4 농도의 2 배 이상이 되는 경우에는, 상기 분해 장치의 분해 과정에 있어서 발생하는 이온량이 탄소 이온량에 대하여 질소 이온량이 유리해진다. 이 경우, 상기 분해 장치에서 분해 생성된 질소 이온이 탄소 이온보다 배기 가스 중에 함유되는 산소 또는 산소 이온과 우선적으로 반응하여, 질소 산화물을 생성한다. 그래서, N2 농도가 CF4 농도의 2 배 이상이 되는 경우에는, 상기 처리 선택부가 제 1 처리를 선택하고, 상기 제 1 처리는 배기 가스를 상기 방출 라인에 의해 계외로 배출한다.
한편, He 농도가 제 3 임계값 미만이고, CF4 및 N2 농도가 제 2 임계값 이상 제 1 임계값 미만, 또한, N2 농도가 CF4 농도의 2 배 미만인 경우에는, 분해 장치에 의해 분해가 가능하고, 이 분해에 의한 질소 산화물 발생량도 적기 때문에, 상기 제 2 처리를 선택한다. 제 2 처리에 있어서, 상기 분해 장치에 상기 배기 가스를 상기 분해 제거 처리 라인을 통해서 도입한다.
He 농도가 제 3 임계값 미만으로서, CF4 및 N2 농도가 제 2 임계값 미만인 경우에는, 상기 제 3 처리를 선택한다. 제 3 처리는, 상기 분해 장치를 바이패스하고, 후단의 제 2 불순물 제거 장치에 배기 가스를 그대로 도입한다.
상기 발명에 있어서, 분해 제거 처리 라인에, 불소 화합물 제거부, 불순물 농도 측정부, 버퍼 탱크, 분해 장치, 분해 부생성물 제거부가, 이 차례로 배치되어 있어도 된다. 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 불순물 제거 장치에서 처리된 제 1 정제 가스를 리사이클 가스로서 상기 발진 챔버로 되돌리는 제 1 리사이클 라인을 구비하고 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 상기 제 1 불순물 제거 장치에서 처리된 제 1 정제 가스를 추가로 처리하기 위해서 후단의 프로세스로 보내기 위한 가스 처리 라인을 구비하고 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 제 1 불순물 제거 장치에서 처리된 제 1 정제 가스로부터 불순물을 추가로 제거하는 제 2 불순물 제거 장치를, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 추가로 구비하고 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 상기 제 2 불순물 제거 장치에서 처리된 제 2 정제 가스를 리사이클 가스로서 상기 발진 챔버로 되돌리는 제 2 리사이클 라인을 추가로 구비하고 있어도 된다. 다른 실시형태로서 상기 제 2 불순물 제거 장치가, 엑시머 레이저 발진 장치의 계외에 배치되어 있어도 된다. 또는, 제 2 불순물 제거 장치를 계내에 배치하고, 그것과는 별도로 리사이클 기능을 구비한 제 3 불순물 제거 장치를 계외에 추가로 구비하고 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 엑시머 레이저 발진 장치, 상기 제 1 불순물 제거 장치 및/또는 제 2 불순물 제거 장치는,
상기 제 1 정제 가스를 소정압 (원료 가스의 공급압과 동일하거나 그 이상의 높은 압력, 또는 발진 버퍼 내의 압력과 동일하거나 그 이상의 높은 압력) 으로까지 승압시키는 승압기 (예를 들어, 콤프레셔) 를 구비하고 있어도 된다.
상기 승압기에 의해 소정압이 된 제 1 정제 가스를, 발진 챔버로 보내는 리사이클 라인을 갖고 있어도 된다.
상기 발명에 있어서, 상기 제 2 불순물 제거 장치는,
제 1 정제 가스로부터 제 1 불순물 (예를 들어, 산소) 을 제거하는 제 1 제거부 (예를 들어, 탈산소 반응 수단) 와,
제 1 제거부를 통과한 제 1 정제 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 제거부 (예를 들어, 게터) 를 갖고 있어도 된다.
다른 실시형태로서, 상기 제 1 불순물 제거 장치 대신에, 제 2 불순물 제거 장치 (후술하는 구성 요소도 포함하고 있어도 된다) 가 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 배치되어 있어도 된다.
승압기, 제 1 제거부, 제 2 제거부가 공통된 상기 가스 처리 라인에 배치되어 있어도 된다.
제 1 제거부는, 상기 승압기에 의해 소정압으로 승압된 제 1 정제 가스로부터 제 1 불순물을 제거해도 된다.
상기 제 2 제거부를 통과한 제 2 정제 가스 (리사이클 가스) 는, 상기 제 2 리사이클 라인을 통해서 상기 발진 챔버로 보내져도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는,
상기 승압기보다 하류측이며 상기 제 1 제거부보다 상류인 상기 가스 처리 라인에, 배기 가스의 유량을 조정하는 가스 유량 조절부 혹은 정제 가스의 유량을 측정하는 가스 유량계가 배치되어 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는,
상기 승압기보다 하류측이며 상기 제 1 제거부보다 상류인 상기 가스 처리 라인에, 배기 가스의 압력을 조정하는 가스 압력 조절부 혹은 가스압을 측정하는 가스 압력계가 배치되어 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는,
제 2 제거부를 통과한 제 2 정제 가스 (예를 들어, 제 1 희가스 함유의 주성분 네온 가스) 를 저장하는 정제 가스 버퍼 탱크를 추가로 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는, 원료가 되는 레이저 가스가 Ar·Xe 함유 네온 가스인 경우에, 상기 제 1 정제 가스 중에 제 1 희가스로서 아르곤 (Ar), 제 2 희가스로서 크세논 (Xe) 을 함유하고,
제 1 제거부와 제 2 제거부의 사이에, 상기 제 1 정제 가스로부터 크세논을 제거하는 크세논 제거부를 추가로 갖고 있어도 된다. 크세논 제거부는, 예를 들어, 활성탄이나 제올라이트계의 흡착제가 충전된 구성을 들 수 있다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는, 원료가 되는 레이저 가스가 Ar·Xe 함유 네온 가스인 경우에, 상기 제 1 정제 가스 중에 제 1 희가스로서 아르곤 (Ar), 제 2 희가스로서 크세논 (Xe) 을 함유하고,
정제 가스 버퍼 탱크에 혹은 제 2 정제 가스가 흐르는 가스 처리 라인의 배관에, 보조용 크세논 함유 네온 가스를 도입하는 도입 라인을 추가로 갖고 있어도 된다. 도입 라인이 정제 가스 버퍼 탱크 또는 그것보다 상류 또는 하류인 가스 처리 라인에 접속되어 있어도 된다. 정제 가스 버퍼 탱크 혹은 가스 처리 라인의 배관에서, 제 2 정제 가스와 크세논 함유 네온 가스가 혼합되어도 된다. 보조용 크세논 함유 네온 가스는, 계내 또는 계외의 보조 탱크에 축적되어 있고, 보조 탱크는 도입 라인과 접속되어 있어도 된다.
상기 도입 라인에, 가스 유량 조절부 혹은 가스 유량계, 또는 가스 압력 조절부 혹은 가스 압력계가 배치되어 있어도 된다. 압력 조정부는, 보조용 크세논 함유 네온 가스의 압력을 소정의 압력 (예를 들어, 제 1 압력) 으로 조정해도 된다. 「제 1 압력」은, 예를 들어, 발진 챔버에 공급되는 레이저 가스의 압력 또는 그 이상의 압력이다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는, 상기 제 2 정제 가스와 상기 크세논 함유 네온 가스를 저장하는 리사이클 탱크를 추가로 갖고 있어도 된다. 도입 라인이 리사이클 탱크에 접속되어 있어도 된다. 리사이클 탱크에서, 제 2 정제 가스와 보조용 크세논 함유 네온 가스가 혼합되어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는,
상기 제 2 제거부보다 하류측인 상기 가스 처리 라인에, 제 2 정제 가스의 유량을 조정하는 가스 유량 조절부 혹은 제 2 정제 가스의 유량을 측정하는 가스 유량계가 배치되어 있어도 된다. 정제 가스 버퍼 탱크의 하류측 또는 리사이클 탱크의 하류측에, 가스 유량 조절부 혹은 가스 유량계가 배치되어 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는,
상기 제 2 제거부보다 하류측인 상기 가스 처리 라인에, 제 2 정제 가스의 압력을 조정하는 가스 압력 조절부 혹은 가스압을 측정하는 가스 압력계가 배치되어 있어도 된다. 정제 가스 버퍼 탱크의 하류측 또는 리사이클 탱크의 하류측에 가스 압력 조절부 혹은 가스 압력계가 배치되어 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는,
상기 제 2 제거부보다 하류측인 상기 가스 처리 라인에, 제 2 정제 가스의 압력을 조정하는 가스 압력 조절부 혹은 가스압을 측정하는 가스 압력계와, 제 2 정제 가스의 유량을 조정하는 가스 유량 조절부 혹은 제 2 정제 가스의 유량을 측정하는 가스 유량계가, 이 순서로 배치되어 있어도 된다. 상기 제 2 제거부보다 하류측인 상기 가스 처리 라인에, 제 2 정제 가스의 유량을 조정하는 가스 유량 조절부 혹은 제 2 정제 가스의 유량을 측정하는 가스 유량계와, 제 2 정제 가스의 압력을 조정하는 가스 압력 조절부 혹은 가스압을 측정하는 가스 압력계가, 이 순서로 배치되어 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는, 2 개의 크세논 제거부가 병렬로 배치되고, 일방에서 흡착 처리를 행하고, 타방에서 재생 처리를 하는 구성이어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 장치는, 상기 제 1 정제 가스의 온도를 조정하는 온도 조정부를 추가로 갖고 있어도 된다. 온도 조정부로서, 예를 들어 열교환기를 들 수 있다. 온도 조정부는, 승압기보다 하류측에 배치되고, 바람직하게는 승압기와 그것보다 하류측에 있는 소정의 유량 조정부 혹은 가스 유량계, 또는 가스 압력 조정부 혹은 가스 압력계의 사이에 배치되어도 된다.
이 구성에 따르면, 제 1 정제 가스의 온도를 소정 온도로 조정할 수 있다. 예를 들어, 승압기에 의해 승압됨과 함께 상승된 제 1 정제 가스의 온도 (예를 들어, 60 ∼ 80 ℃) 를 소정 온도 (예를 들어 15 ∼ 35 ℃) 로 조정할 수 있다. 또한, 후단의 제 1, 제 2 제거부에 있어서의 제거 작용에 적합한 온도 범위로 제 1 정제 가스의 온도를 조정할 수 있다.
상기 제 1 제거부에 대한 제 1 바이패스 라인을 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 제거부에 대한 제 2 바이패스 라인을 갖고 있어도 된다.
상기 크세논 제거부에 대한 제 3 바이패스 라인을 갖고 있어도 된다.
제 1 ∼ 제 3 바이패스 라인에는 각각 구획 밸브가 배치되어 있다. 바이패스 처리시에 구획 밸브가 개방되는 구성이다.
상기 제 1 제거부는, 적어도 그 상류측에 구획 밸브를 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 제거부는, 적어도 그 상류측에 구획 밸브를 갖고 있어도 된다.
상기 크세논 제거부는, 적어도 그 상류측에 구획 밸브를 갖고 있어도 된다.
(방법)
본 발명의 엑시머 레이저 발진 장치의 계내 (케이싱 내) 에서 실행되는 리사이클 가스 생성 방법으로서,
발진 챔버로부터 배출된 배출 가스 중의 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 공정을, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에서 실행하는 것을 특징으로 하는 리사이클 가스 생성 방법이다.
제 1 불순물 제거 공정은, 불순물의 일부인 불소 화합물을 제거하는 불소 화합물 제거 공정을 가져도 된다.
제 1 불순물 제거 공정은,
불순물의 일부인 플루오르화 탄소를 분해하고, 분해 부생성물로 하는 분해 공정과,
상기 분해 공정에서 생성된 분해 부생성물을 소정의 반응제와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 분해 부생성물 제거 공정부를 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 공정은, 상기 발진 챔버로부터 배출된 배출 가스 중의 불순물 농도를 측정하는 불순물 농도 측정 공정을 갖고 있어도 된다.
리사이클 가스 생성 방법은,
상기 제 1 불순물 제거 공정에서 처리된 제 1 정제 가스로부터 불순물을 추가로 제거하는 제 2 불순물 제거 공정을, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에서 추가로 실행해도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은, 상기 제 1 정제 가스를 소정압으로까지 승압시키는 승압 공정을 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은, 상기 제 1 정제 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 제거 공정과,
상기 제 1 제거 공정 이후에, 제 1 정제 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 제거 공정을 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은,
상기 제 1 정제 가스 중에 제 1 희가스로서 아르곤 (Ar), 제 2 희가스로서 크세논 (Xe) 을 함유하는 경우에,
상기 제 2 제거 공정 이후에, 제 2 정제 가스와 보조용 크세논 함유 네온 가스를 혼합하는 크세논 함유 리사이클 가스 생성 공정을 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은,
상기 승압 공정 이후에, 상기 제 1 정제 가스의 온도를 저하시키는 열교환 공정을 갖고 있어도 된다.
도 1a 는 실시형태 1 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 1b 는 실시형태 1 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2a 는 실시형태 2 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2b 는 실시형태 2 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3 은 실시형태 3 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 4 는 실시형태 4 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5 는 실시형태 5 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6 은 실시형태 6 의 엑시머 레이저 발진 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
(실시형태 1)
실시형태 1 의 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 에 대해서 도 1a, 1b 를 사용하여 설명한다.
엑시머 레이저 발진 장치는, 예를 들어, 크립톤·불소 (KrF) 엑시머 레이저 발진 장치, 아르곤·불소 (ArF) 엑시머 레이저 발진 장치, 아르곤 크세논 불소 (Ar/Xe·F) 엑시머 레이저 발진 장치이다.
실시형태 1 의 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 는, 할로겐 가스 (예를 들어, 불소), 희가스 (예를 들어, 크립톤, 아르곤, 크세논), 버퍼 가스 (예를 들어, 네온, 헬륨, 염소) 를 갖는 레이저 가스를 내부에 충전하고 있는 발진 챔버 (12) 와, 발진 챔버 (12) 로부터 배출된 배기 가스 중의 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 장치 (13) 와, 제 1 불순물 제거 장치 (13) 로부터 보내져 온 제 1 정제 가스로부터 불순물을 제거하는 제 2 불순물 제거 장치 (14) 를, 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 의 계내에 구비한다.
발진 챔버 (12) 에는, 소정압, 소정량의 레이저 가스가 충전되어 있다. 이 상태에서 고전압 펄스 생성기 (11) 가 고전압 펄스 방전을, 발진 챔버 (12) 내의 레이저 가스 (여기 가스) 에 대하여 적어도 1 쌍의 전극에 인가함으로써, 여기 상태의 엑시머가 발생하고, 유도 방출을 일으켜 광이 얻어진다. 발진 챔버 (12) 로부터 출사된 광은, 도시되지 않은 협대역화 모듈에 의해 특정한 파장 폭으로 조정된다. 협대역화 모듈로부터 발진 챔버 (12) 로 되돌려진 광은, 상기 1 쌍의 전극 사이를 통과함으로써 증폭된다. 발진 챔버 (12) 를 통과하도록 협대역화 모듈과 출력 미러가 광로 라인에서 연결되고, 협대역화 모듈과 출력 미러의 사이에서 광이 왕복할 때마다, 1 쌍의 전극 사이를 통과함으로써 광이 증폭된다. 출력 미러를 투과한 광은 출력 레이저 광으로서 예를 들어 노광 장치로 출력된다. 여기서는, 협대역화 모듈과 출력 미러에 의해 공진기의 기능이 실현되지만, 다른 구성으로 공진기의 기능을 실현시켜도 된다.
발진 챔버 (12) 내에 충전되어 있는 레이저 가스는, 예를 들어, 네온 가스 또는 헬륨 등의 버퍼 가스 (예를 들어 90 ∼ 95 ％) 와, 희가스 (Kr, Ar, Xe) (예를 들어 5 ∼ 9 ％) 및 할로겐 가스 (F2) (예를 들어 1 ∼ 5 ％) 로 이루어지는 여기 가스를 갖는다. 예를 들어, 여기 가스로서 KrF, ArF, XeF, Ar/XeF 등이 있다.
본 실시형태에 있어서, 발진 챔버 (12) 에 리사이클 가스로서 되돌리는 것은, 레이저 가스 성분과 동일한 성분의 희가스 (예를 들어, 크립톤, 아르곤, 아르곤·크세논) 를 함유하는 주성분 버퍼 가스 (예를 들어, 네온) 이다. 할로겐 가스 함유 주성분 버퍼 가스와 리사이클 가스가 혼합된 후에, 발진 챔버 (12) 로 보내져도 된다.
엑시머 레이저 발진 장치 (1) 는, 발진 챔버 (12) 에 제 1 레이저 가스를 보내 주기 위한 제 1 레이저 가스 공급 라인과, 제 2 레이저 가스를 보내 주기 위한 제 2 레이저 가스 공급 라인과, 리사이클 가스를 보내 주는 리사이클 가스 라인을 갖고 있어도 된다.
제 1 레이저 가스가, 할로겐 가스 함유 주성분 버퍼 가스 또는 희가스 및 할로겐 가스 함유 주성분 버퍼 가스여도 된다.
제 2 레이저 가스가, 할로겐 가스 함유 주성분 버퍼 가스 또는 희가스 및 할로겐 가스 함유 주성분 버퍼 가스여도 된다.
제 1 레이저 가스 공급 라인, 제 2 레이저 가스 공급 라인은, 각각 제어 밸브, 가스 유량계, 가스 유량 조정부, 압력계, 압력 조정부 (예를 들어 감압 밸브) 등이 배치되고, 발진 챔버 (12) 에 레이저 가스를 공급할 때에, 그것들이 제어 장치에 의해 제어되고, 소정압, 소정 유량의 레이저 가스가 발진 챔버에 공급된다.
도 1a 에 있어서, 공급 용기 (10) 로부터 제 1 레이저 가스가 공급 라인 (L1) 을 통해서 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 에 소정압 (제 1 압력) 으로 공급된다. 공급 라인 (L1) 에는 공급 밸브 (101), 구획 밸브 (102) (있어도 되고 없어도 된다), 가스 유량 조정부 (104) 는, 공급용 구획 밸브 (103) 가 배치된다. 가스 유량 조정부 (104) 는, 가스 유량계와 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 가스 유량계의 측정값에 따라 밸브를 조정하여 가스 유량을 제어한다. 가스 유량 조정부 (104) 대신에 가스 유량계, 압력계, 감압 조정부가 배치되어 있어도 된다.
엑시머 레이저 발진 장치 (1) 의 제어 장치가, 예를 들어, 리사이클 가스만을 발진 챔버 (12) 에 공급할 때에, 공급 밸브 (101) 및/또는 공급용 구획 밸브 (103) 를 닫도록 제어한다. 「제 1 압력」은, 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 의 사양에 따라 설정되고, 예를 들어 300 KPa ∼ 700 KPa 이다.
또한, 제 2 레이저 가스를 공급하기 위한 제 2 레이저 가스 공급 라인 (도시 생략) 이 공급 라인 (L1), 발진 챔버 (12) 또는 리사이클 라인 (L31, L6) 에 접속되도록 형성되어 있다. 제 2 레이저 가스 공급 라인 (도시 생략) 에는, 제 1 레이저 가스 공급 라인과 마찬가지로 각종 밸브, 가스 유량 조정부가 배치된다.
공급 용기 (10) 내의 제 1 레이저 가스의 압력이 제 1 압력보다 큰 경우에, 가스 유량 조정부 (104) 보다 상류측 또는 하류측에 배치된 가스 감압 밸브 (도시 생략) 로 제 1 레이저 가스의 압력을 제 1 압력으로 감압시켜도 된다.
도시되지 않은 공급 용기 내의 제 2 레이저 가스의 제 1 압력보다 큰 경우에, 가스 감압 밸브 (도시 생략) 로 제 2 레이저 가스의 압력을 제 1 압력로 감압시켜도 된다.
(제 1 불순물 제거 장치)
제 1 불순물 제거 장치 (13), 제 2 불순물 제거 장치 (14) 의 구성예를 도 1b 에 나타낸다.
발진 챔버 (12) 로부터 배출되는 배기 가스는, 배기 가스 라인 (L2) 을 통과하여 제 1 불순물 제거 장치 (13) 로 보내진다. 배기 가스는, 대기압 이상이고 상기 제 1 압력 이하인 제 2 압력으로 배출된다. 이 제 2 압력도 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 의 사양에 따라 설정된다. 또, 배기 가스 라인 (L2) 에 배출용 펌프 (도시 생략) 가 배치되고, 배기 가스의 배출을 실행하는 (또는 촉진시키는) 구성이어도 된다.
「제 2 압력」으로는, 예를 들어 50 ∼ 100 KPa 이다. 배출되는 배기 가스에는, 불순물이 섞여 있다. 불순물로는, 예를 들어 질소, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, CF4, He, CH4 등을 들 수 있다.
엑시머 레이저 발진 장치 (1) 의 제어 장치는, 레이저 가스 공급·배출 제어부 (도시 생략) 를 갖고, 레이저 가스 공급·배출 제어부는, 제어 밸브, 가스 유량계, 가스 유량 조정부, 가스 감압 밸브 등을 제어하여, 소정의 룰 (예를 들어, 가동 시간에 의거하는 정기적인 타이밍) 에 따라 발진 챔버 (12) 로부터 레이저 가스 (배기 가스) 를 배출하고, 이 배출된 양에 대응된 양의 제 1 레이저 가스, 제 2 레이저 가스, 리사이클 가스 중 어느 1 종 또는 2 종 이상을 공급한다.
배기 가스 라인 (L2) 은, 제 1 불순물 제거 장치 (13) 에 있어서 분해 제거 처리 라인이 된다.
먼저, 배기 가스는 불소 화합물 제거부 (131) 로 보내져, 불순물의 일부인 불소 화합물이 제거된다.
이어서, 버퍼 공간 (1321) 로 보내져 배기 가스가 일정량이 되도록 저류된다. 버퍼 공간 (1321) 은, 소정량의 배기 가스를 저장하여, 후술하는 불순물 농도 검지부 (211) 에 의한 불순물 측정을 안정적으로 행하는 기능을 갖는다.
버퍼 공간 (1321) 의 내부에 배치된 불순물 농도 측정부 (132) 에 의해, 배기 가스 중의 불순물 농도가 측정된다. 여기서는, 불순물로서 예를 들어 CH4 의 농도가 측정된다. 불순물 농도 검지부 (211) 로는, 예를 들어 가스 크로마토그래피, 열전도식 농도 센서, 반도체식 농도 센서 등을 사용할 수 있다.
버퍼 공간 (1321) 으로부터 배기 가스를 외기로 방출하기 위한 방출 라인 (L20) 이 형성되어 있다. 방출 라인 (L20) 은, 예를 들어 배관, 외기 배출용 벤트 장치, 자동 개폐 밸브 (221) 를 가지며 구성되어 있다.
버퍼 공간 (1321) 의 하류에 있어서, 분해 제거 처리 라인 (L2) 으로부터 바이패스 라인 (L21) 이 분기된다. 바이패스 라인 (L21) 은, 예를 들어 배관, 자동 개폐 밸브 (241) 를 가지며 구성되어 있다.
분해 제거 처리 라인 (L2) 은, 예를 들어, 배관과 가스 유량 측정부 (212) 와, 자동 개폐 밸브 (231) 을 가지며 구성되어 있다. 가스 유량 측정부 (212) 로는, 매스 플로우 미터를 사용할 수 있다. 교환 시기 판단부 (도시 생략) 는, 가스 유량 측정부 (212) 의 측정값과 불순물 농도 검지부 (132) 의 측정값에 의거하여, 불순물의 양을 산출하고, 분해 부생성물 제거부 (135) 의 소정의 반응제의 교환 시기를 구해도 된다. 구해진 교환 시기는, 입출력 인터페이스 등에 출력 되고, 오퍼레이터에게 알려도 된다.
또한, 분해 제거 처리 라인 (L2) 에는, 자동 개폐 밸브 (231) 보다 하류측에 버퍼 용기 (133) 가 배치되고, 여기서 소정량의 배기 가스를 저장하는 구성이다. 버퍼 용기 (133) 보다 하류측에, 불순물의 일부인 플루오르화 탄소 (CF4) 를 분해하고, 분해 부생성물로 하는 분해 장치 (134) 가 배치된다. 본 실시형태에 있어서, 분해 장치 (134) 는, 엑시머 레이저 광을 배기 가스에 조사하는 장치이다.
분해 장치 (134) 보다 하류측에 분해 부생성물 제거부 (135) 가 배치된다. 본 실시형태에 있어서, 분해 부생성물은, 예를 들어, 불소 화합물이고, 분해 장치 (134) 에서 생성된 분해 부생성물을 소정의 반응제 (예를 들어, 금속계 반응제 또는 가스 흡수계 반응제) 와 반응시켜 배기 가스로부터 제거한다. 분해 부생성물 제거부 (135) 를 통과한 배기 가스를 제 1 정제 가스로 부른다. 제 1 정제 가스는, 가스 처리 라인 (L3) 에서 제 2 불순물 제거 장치 (14) 로 보내진다.
또한, 다른 실시형태로서 가스 유량 측정부 (212) 는 있어도 되고 없어도 된다.
본 실시형태에 있어서의 처리 선택의 판단은 이하와 같다.
불순물 농도 검지부 (132) 는 배기 가스 중의 CF4 의 농도를 측정한다. 이 경우에 있어서, CF4 의 농도가 제 1 임계값 (예를 들어 100 ppm) 이상인 경우에, 처리 선택부 (도시 생략) 가 제 1 처리를 선택하고, CF4 의 농도가 제 1 임계값보다 작은 제 2 임계값 (예를 들어 10 ppm) 보다 크고, 또한 제 1 임계값 미만인 경우에, 처리 선택부가 제 2 처리를 선택하고, CF4 의 농도가 제 2 임계값 미만인 경우에, 처리 선택부가 제 3 처리를 선택한다.
또한, 다른 실시형태로서 불순물 농도 검지부 (132) 가 배기 가스 중의 CF4, N2 및 He 의 농도를 측정한다. 이 경우에 있어서,
(a) He 농도가 제 3 임계값 (예를 들어 1.0 ％) 이상이고,
(b) CF4 또는 N2 중 어느 하나가 상기 제 1 임계값 (예를 들어 100 ppm) 이상이거나, 또는
(c) He 농도가 제 3 임계값 미만이고, CF4 또는 N2 중 어느 하나가 상기 제 2 임계값 (예를 들어 10 ppm) 이상 제 1 임계값 미만이고, 또한 농도의 대소 관계가 N2＞(1/2)×CF4 인 경우에, 처리 선택부가 제 1 처리를 선택한다.
(d) He 농도가 제 3 임계값 미만인 경우이고, N2 또는 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계값 이상 상기 제 1 임계값 미만, 또한 농도의 대소 관계가 N2＜(1/2)CF4 인 경우에, 처리 선택부가 제 2 처리를 선택한다.
(e) He 농도가 제 3 임계값 미만인 경우이고, N2 또는 CF4 의 농도가 상기 제 2 임계값 미만인 경우에, 처리 선택부가 제 3 처리를 선택한다.
또, 상기 금속계 반응제에 한정되지 않고, 가스 흡수계 반응제를 대신으로 사용할 수도 있다.
제어 장치, 처리 선택부, 각종 밸브의 제어부, 교환 시기 판단부는, CPU (또는 MPU) 등의 하드웨어, 회로, 펌웨어, 소프트웨어 프로그램을 기억하는 메모리 등을 갖고, 소프트웨어와의 협동에 의해 동작하는 구성이어도 된다.
(제 2 불순물 제거 장치)
제 2 불순물 제거 장치 (14) 는, 가스 처리 라인 (L3) 에서 보내져 온 제 1 정제 가스로부터 제 1, 제 2 불순물을 제거하여, 제 2 정제 가스를 얻는다. 가스 처리 라인 (L3) 은, 예를 들어 배관, 하나 또는 하나 이상의 자동 개폐 밸브를 가지며 구성되어 있다.
가스 처리 라인 (L3) 에는, 콤프레셔 (141), 제 1 제거부 (142), 제 2 제거부 (143), 정제 가스 버퍼 탱크 (144) 가 이 차례로 배치되어 있다. 제 2 제거부 (143) 를 통과한 가스를, 제 2 정제 가스 (리사이클 가스라고도 한다) 라고 한다.
또한, 다른 실시형태로서 제 1 제거부 (142) 보다 상류측에, 열교환기, 제 1 정제 가스의 유량을 조정하는 조정부, 제 1 정제 가스의 유량을 측정하는 유량계, 제 1 정제 가스의 압력을 조정하는 압력 조정부가 형성되어 있어도 된다. 열교환기는, 제 1 정제 가스의 온도를 소정 온도로 저하시킨다. 콤프레셔 (141) 에 의해 승압됨과 함께 상승된 가스 온도 (예를 들어, 60 ∼ 80 ℃) 를 소정 온도 (예를 들어 15 ∼ 35 ℃) 로 저하시킬 수 있고, 예를 들어, 후단의 각종 제거부에 있어서의 제거 작용에 적합한 온도 범위까지 가스 온도를 저하시킨다.
또한, 다른 실시형태로서 제 2 제거부 (142) 보다 하류측 또는 정제 가스 버퍼 탱크 (144) 의 하류측에, 제 2 정제 가스의 유량을 조정하는 조정부, 제 2 정제 가스의 유량을 측정하는 유량계, 제 2 정제 가스의 압력을 조정하는 압력 조정부가 형성되어 있어도 된다.
콤프레셔 (141) 는, 제 1 배기 가스의 압력을 제 3 압력으로 승압시킨다. 제 3 압력은, 예를 들어 제 1 압력보다 50 KPa ∼ 150 KPa 정도 높은 압력이다. 압력 제어부 (도시 생략) 는, 콤프레셔 (141) 에 장착된 압력계 혹은 콤프레셔 (141) 보다 하류에 배치된 압력계의 측정값에 의거하여 제 1 정제 가스의 압력을 제어한다.
제 1 제거부 (142) 는, 제 1 정제 가스로부터 산소를 제거하는, 산화망간 반응제 또는 산화구리 반응제가 충전된 탈산소 장치이다. 산화망간 반응제로는, 일산화망간 MnO 등의 반응제, 이산화망간 MnO2 의 반응제, 흡착제를 베이스로 한 산화망간 반응제를 들 수 있다. 산화구리 반응제로는, 예를 들어, 산화구리 CuO 등의 반응제, 흡착제를 베이스로 한 산화구리 반응제를 들 수 있다.
제 1 제거부 (142) 를 통과한 정제 가스는, 배관 (L4) 을 통해서 제 2 제거부 (143) 로 보내진다.
제 2 불순물은, 배기 가스 성분 중에서 가장 많이 포함되는 불순물을 제외한 성분이고, 예를 들어, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, CF4, CH4, He 등을 들 수 있다. CF4 는, 제 1 불순물 제거 장치에 의해 제거 (일부 제거, 완전 제거) 되어 있는 경우도 있으면, 바이패스되어 제 2 불순물 제거 장치로 보내지는 경우도 있다.
제 2 제거부 (143) 는, 산소 이외의 불순물 (예를 들어, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 물, CH4) 를 제거하는, 화학 흡착제가 충전된 게터이다.
제 2 제거부 (143) 를 통과한 제 2 정제 가스는, 산소, 산소 이외의 불순물이 제거된 가스 (희가스 함유의 주성분 버퍼 가스) 이다. 제 2 정제 가스는 배관 (L5) 을 통해서 정제 가스 버퍼 탱크 (144) 로 보내진다.
정제 가스 버퍼 탱크 (144) 내의 제 2 정제 가스는, 리사이클 라인 (L6) 을 통해서, 리사이클 가스로서 발진 챔버 (12) 로 보내진다. 리사이클 라인 (L6) 에는, 예를 들어 리사이클 가스를 공급할 때에 밸브가 열리는 자동 개폐 밸브, 리사이클의 유량을 조정하는 조정부, 리사이클 가스의 유량을 측정하는 유량계, 리사이클 가스의 압력을 조정하는 압력 조정부 중, 1 종 또는 1 종 이상이 형성되고, 그것들이 레이저 가스 공급·배출 제어부에 의해 제어되고, 리사이클 가스를 발진 챔버 (12) 에 공급하는 구성이어도 된다.
(실시형태 2)
실시형태 2 의 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 에 대해서 도 2a, 2b 를 사용하여 설명한다. 실시형태 1 과 동일한 구성은, 그 설명을 생략 또는 간단히 하는 경우가 있다. 실시형태 2 의 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 는, 도 2a 에 나타내는 바와 같이, 제 1 불순물 제거 장치 (13) 를 그 계내에 구비하고, 제 2 불순물 제거 장치 (14) 를 그 계외에 배치하는 구성이다.
도 2b 에 나타내는 바와 같이, 제 2 불순물 제거 장치 (14) (콤프레셔 (141), 제 1 제거부 (142), 제 2 제거부 (143), 정제 가스 버퍼 탱크 (144)) 는, 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 의 계외에 배치된다.
(실시형태 3)
실시형태 3 의 엑시머 레이저 발진 장치에 대해서 도 3 을 사용하여 설명한다. 실시형태 1, 2 와 동일한 구성은, 그 설명을 생략 또는 간단히 하는 경우가 있다. 실시형태 1, 2 와 상이한 점은, 제 2 불순물 제거 장치 (14) 의 구성에 있어서, 크세논 제거부 (70), 보조 크세논 가스 공급 기능을 갖는 것이다. 레이저 가스의 성분에 배기 가스 중의 크세논을 제거한 것이, 제 2 제거부 (143) 에서 제 2 불순물을 제거하기 쉽다. 즉, 제 2 불순물 제거 장치 (14) 가 엑시머 레이저 발진 장치의 계내, 계외 중 어느 하나에 배치되어 있어도 된다.
제 1 제거부 (142) 의 후단에 크세논 제거부 (70) 가 배치되고, 여기서 크세논이 제거된다. 크세논 제거부 (70) 는, 활성탄이 충전된 탈크세논 장치이다. 크세논 제거부 (70) 를 통과한 정제 가스는 제 2 제거부 (143) 로 보내진다.
정제 가스 버퍼 탱크 (144) 의 하류측에 감압 밸브 (151), 가스 유량 조정부 (152) 가 배치되어 있다. 압력 제어부 (도시 생략) 는, 배관 (L5) 의 하류측에 배치되는 압력계 혹은 감압 밸브 (151) 에 장착된 압력계의 측정값에 의거하여 감압 밸브 (151) 를 제어하여, 제 2 정제 가스의 압력을 제어한다. 정제 가스 버퍼 탱크 (144) 의 제 2 정제 가스는, 제 3 압력의 가스이기 때문에, 발진 챔버 (12) 내의 레이저 가스와 동일한 압력 (제 1 압력) 까지 감압시킨다.
정제 가스 유량 조정부 (152) 는, 가스 유량계와 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 정제 가스 제어부 (도시 생략) 가, 가스 유량계의 측정값에 따라 가스 유량 조정 밸브를 조정하여, 제 2 정제 가스의 유량을 제어한다. 이로써, 발진 챔버 (12) 로 보내지는 제 2 정제 가스의 공급량을 일정하게 제어할 수 있다. 또, 정제 가스 유량 조정부 (152) 는, 가스 유량계만이어도 된다. 또한, 정제 가스 유량 조정부 (152) 혹은 가스 유량계와 감압 밸브 (151) 의 배치는 반대여도 된다.
정제 가스 유량 조정부 (152) 의 하류측에, 배관 (L5) 에 합류하는 보조 희가스 도입 라인 (L7) 이 형성된다. 보조 희가스 도입 라인 (L7) 에는, 버퍼 가스 (예를 들어 네온) 와 크세논의 보조 희가스가 충전된 보조 용기 (71), 공급 밸브 (도시 생략), 보조 희가스 감압 밸브 (보조 희가스 압력 조정부에 상당한다) (72), 보조 희가스 유량 조정부 (73) 가 이 차례로 배치된다.
압력 제어부 (도시 생략) 는, 보조 희가스 도입 라인 (L7) 의 하류측에 배치되는 압력계의 측정값에 의거하여 보조 희가스 감압 밸브 (72) 를 제어하여, 보조 희가스의 압력을 제어한다. 보조 용기 (71) 내의 보조 희가스의 압력이 제 1 압력보다 큰 경우에, 제 1 압력이 되도록 감압된다.
보조 희가스 유량 조정부 (73) 는, 가스 유량계와 가스 유량 조정 밸브를 갖고, 정제 가스 제어부 (도시 생략) 가, 가스 유량계의 측정값에 따라 가스 유량 조정 밸브를 조정하여, 보조 희가스의 유량을 제어한다. 정제 가스 제어부는, 레이저 가스 (예를 들어 아르곤, 크세논, 네온) 와 동일한 배합량의 크세논 함유 가스 (주성분 네온) 가 되도록, 보조 희가스의 유량과 제 2 정제 가스의 유량을 제어한다.
본 실시형태에 있어서, 배관 (L5) 에, 제 2 정제 가스 및 보조 희가스로 이루어지는 리사이클 가스를 저류하는 리사이클 가스 탱크 (145) 가 배치된다. 리사이클 가스 탱크 (145) 의 입구측과 출구측에 자동 개폐 밸브가 형성되어 있어도 된다. 제 2 정제 가스와 보조 희가스가 리사이클 가스 탱크 (145) 내에서 혼합되어 일정 농도로 안정된다.
리사이클 가스 탱크 (145) 내의 리사이클 가스는, 리사이클 라인 (L6) 을 통해서 발진 챔버 (12) 로 보내진다. 리사이클 라인 (L6) 에는, 예를 들어 리사이클 가스를 공급할 때에 밸브가 열리는 자동 개폐 밸브, 리사이클의 유량을 조정하는 조정부, 리사이클 가스의 유량을 측정하는 유량계, 리사이클 가스의 압력을 조정하는 압력 조정부 중, 1 종 또는 1 종 이상이 형성되고, 그것들이 레이저 가스 공급·배출 제어부에 의해 제어되고, 리사이클 가스를 발진 챔버 (12) 에 공급하는 구성이어도 된다.
(실시형태 4)
실시형태 4 의 엑시머 레이저 발진 장치에 대해서 도 4 를 사용하여 설명한다. 실시형태 3 과 동일한 구성은, 그 설명을 생략 또는 간단히 하는 경우가 있다. 실시형태 3 과 상이한 점은, 버퍼 가스 (예를 들어 네온) 와 크세논의 보조 희가스가 충전된 보조 용기 (471) 가, 레이저 가스 탱크 캐비넷 (400) 에 수용되어 있는 것이다. 레이저 가스 탱크 캐비넷 (400) 에는, 제 1 레이저 가스 탱크 (10) 도 수용되어 있다. 또, 제 2 불순물 제거 장치 (14) 가 엑시머 레이저 발진 장치의 계내, 계외 중 어느 하나에 배치되어 있어도 된다.
(실시형태 5)
실시형태 5 의 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 에 대해서 도 5 를 사용하여 설명한다. 실시형태 1 과 동일한 구성은, 그 설명을 생략 또는 간단히 하는 경우가 있다. 실시형태 1 과 상이한 점은, 제 1 불순물 제거 장치 (13) 는, 불소 화합물 제거부 (131), 불순물 농도 측정부 (132), 버퍼 공간 (1321), 가스 유량 측정부 (212) 와, 자동 개폐 밸브 (231) 를 갖는다.
또, 제 1 불순물 제거 장치 (13) 는, 불소 화합물 제거부 (131) 만을 갖는 구성이어도 되고, 불순물 농도 측정부 (132) 만을 갖는 구성이어도 된다.
제 3 불순물 제거 장치 (13a) 로서, 버퍼 용기 (133), 분해 장치 (134), 분해 부생성물 제거부 (135) 가 형성되어 있어도 되고, 없어도 된다.
제 1 정제 가스의 가스 처리 라인 (L3) 에, 콤프레셔 (141) 가 배치되고, 그 하류에 자동 개폐 밸브 (252) 와, 콤프레셔 (141) 와 자동 개폐 밸브 (252) 사이의 가스 처리 라인 (L3) 으로부터 분기되고, 발진 챔버 (21) 로 보내 주는 분기 라인 (L31) 이 형성되어 있다. 또, 콤프레셔 (141) 의 상류측에 버퍼 탱크 (도시 생략) 가 배치되어, 정제 가스를 소정량 저장해 두는 구성이어도 된다.
불순물 농도 측정부 (132) 의 결과에 의거하여, 바이패스 라인 (L21) 을 통과한 정제 가스 혹은 제 3 불순물 제거 장치 (13a) 를 통과한 제 1 정제 가스를 승압시켜, 발진 챔버 (21) 로 보내 줄 수 있다. 이 때 자동 개폐 밸브 (252) 가 닫히고, 분기 라인 (L31) 에 배치된 자동 개폐 밸브 (251) 가 열린다. 가스 처리 라인 (L3) 또는 분기 라인 (L31) 에, 열교환기가 배치되어 제 1 정제 가스의 온도를 소정 온도로 저하시켜도 된다.
분기 라인 (L31) 에 정제 가스 버퍼 탱크가 배치되어 있어도 된다. 정제 가스는, 분기 라인 (L31) 을 통해서 리사이클 가스로서 발진 챔버 (12) 로 보내진다. 분기 라인 (L31) 에는, 예를 들어 가스를 공급할 때에 밸브가 열리는 자동 개폐 밸브, 가스 유량을 조정하는 조정부, 가스의 유량을 측정하는 유량계, 가스의 압력을 조정하는 압력 조정부 중, 1 종 또는 1 종 이상이 형성되고, 그것들이 레이저 가스 공급·배출 제어부에 의해 제어되어, 가스를 발진 챔버 (12) 에 공급하는 구성이어도 된다.
또한, 다른 실시형태로서 가스 처리 라인 (L3) 에 콤프레셔 (141) 보다 상류측에 다른 분기 라인을 배치하고, 이 다른 분기 라인으로부터 바이패스 라인 (L21) 을 통과한 정제 가스 혹은 제 3 불순물 제거 장치 (13a) 를 통과한 제 1 정제 가스를 발진 챔버 (21) 로 보내 줄 수 있다. 다른 분기 라인에 정제 가스 버퍼 탱크가 배치되어 있어도 된다. 다른 분기 라인에는, 예를 들어 가스를 공급할 때에 밸브가 열리는 자동 개폐 밸브, 가스 유량을 조정하는 조정부, 가스의 유량을 측정하는 유량계, 가스의 압력을 조정하는 압력 조정부 중, 1 종 또는 1 종 이상이 형성되고, 그것들이 레이저 가스 공급·배출 제어부에 의해 제어되어, 가스를 발진 챔버 (12) 에 공급하는 구성이어도 된다.
(실시형태 6)
실시형태 6 의 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 에 대해서 도 6 을 사용하여 설명한다. 실시형태 5 와 동일한 구성은, 그 설명을 생략 또는 간단히 하는 경우가 있다. 실시형태 5 와 상이한 점은, 제 3 불순물 제거 장치 (13a) 가 제 2 불순물 제거 장치 (14) 에 포함되어 있고, 엑시머 레이저 발진 장치 (1) 의 계외에 배치되어 있는 것이다.
(다른 실시형태)
상기 실시형태 1 ∼ 6 에 있어서, 방출 라인 (L20), 바이패스 라인 (L21) 은 있어도 되고 없어도 된다.
상기 실시형태 1 ∼ 6 에 있어서, 제 1 불순물 제거 장치 (13) 는 있어도 되고 없어도 된다.
상기 실시형태 1 ∼ 6 에 있어서, 제 2 불순물 제거 장치 (14) 는 있어도 되고 없어도 된다.
상기 실시형태 1 ∼ 6 에 있어서, 바이패스 라인 (L21) 은, 후단의 프로세스에 배기 가스를 보내 주는 구성이 아니라, 발진 챔버 (12) 로 보내 주는 구성이어도 된다. 이러한 경우에, 바이패스 라인 (L21) 에 버퍼 탱크가 배치되어 있어도 된다. 정제 가스는, 분기 라인 (L31) 을 통해서 리사이클 가스로서 발진 챔버 (12) 로 보내진다. 바이패스 라인 (L21) 에는, 예를 들어 가스를 공급할 때에 밸브가 열리는 자동 개폐 밸브, 가스 유량을 조정하는 조정부, 가스의 유량을 측정하는 유량계, 가스의 압력을 조정하는 압력 조정부 중, 1 종 또는 1 종 이상이 형성되고, 그것들이 레이저 가스 공급·배출 제어부에 의해 제어되어, 가스를 발진 챔버 (12) 에 공급하는 구성이어도 된다.
(리사이클 가스 생성 방법)
상기 엑시머 레이저 발진 장치의 계내 (케이싱 내) 에서 실행되는 리사이클 가스 생성 방법으로서,
발진 챔버로부터 배출된 배출 가스 중의 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 공정을, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에서 실행하는 것을 특징으로 하는 리사이클 가스 생성 방법이다.
제 1 불순물 제거 공정은, 불순물의 일부인 불소 화합물을 제거하는 불소 화합물 제거 공정을 가져도 된다.
제 1 불순물 제거 공정은,
불순물의 일부인 플루오르화 탄소를 분해하고, 분해 부생성물로 하는 분해 공정과,
상기 분해 공정에서 생성된 분해 부생성물을 소정의 반응제와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 분해 부생성물 제거 공정부를 갖고 있어도 된다.
상기 제 1 불순물 제거 공정은, 상기 발진 챔버로부터 배출된 배출 가스 중의 불순물 농도를 측정하는 불순물 농도 측정 공정을 갖고 있어도 된다.
리사이클 가스 생성 방법은,
상기 제 1 불순물 제거 공정에서 처리된 제 1 정제 가스로부터 불순물을 추가로 제거하는 제 2 불순물 제거 공정을, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에서 추가로 실행해도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은, 상기 제 1 정제 가스를 소정압으로까지 승압시키는 승압 공정을 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은, 상기 제 1 정제 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 제거 공정과,
상기 제 1 제거 공정 이후에, 제 1 정제 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 제거 공정을 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은,
상기 제 1 정제 가스 중에 제 1 희가스로서 아르곤 (Ar), 제 2 희가스로서 크세논 (Xe) 을 함유하는 경우에,
상기 제 2 제거 공정 이후에, 제 2 정제 가스와 보조용 크세논 함유 네온 가스를 혼합하는 크세논 함유 리사이클 가스 생성 공정을 갖고 있어도 된다.
상기 제 2 불순물 제거 공정은,
상기 승압 공정 이후에, 상기 제 1 정제 가스의 온도를 저하시키는 열교환 공정을 갖고 있어도 된다.
1 : 엑시머 레이저 발진 장치
11 : 고전압 펄스 생성기
12 : 발진 챔버
13 : 제 1 불순물 제거 장치
131 : 불소 화합물 제거부
1321 : 불순물 농도 측정부
133 : 버퍼 용기
134 : 분해 장치
135 : 분해 생성물 제거부
14 : 제 2 불순물 제거 장치
141 : 콤프레셔
142 : 제 1 제거부
143 : 제 2 제거부
144 : 정제 가스 탱크

Claims (9)

  1. 가스 리사이클 기능을 구비하는 엑시머 레이저 발진 장치는,
    할로겐 가스, 희가스, 및 버퍼 가스를 갖는 레이저 가스를 내부에 충전하고 있는 발진 챔버와,
    상기 발진 챔버로부터 배출된 배기 가스 중의 불순물을 제거하는 제 1 불순물 제거 장치를 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 구비하는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 불순물 제거 장치는, 불순물의 일부인 불소 화합물을 제거하는 불소 화합물 제거부를 갖는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 불순물 제거 장치는, 불순물의 일부인 플루오르화 탄소를 분해하고, 분해 부생성물로 하는 분해 장치를 갖는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 불순물 제거 장치는, 상기 분해 장치에서 생성된 분해 부생성물을 소정의 반응제와 반응시켜 상기 배기 가스로부터 제거하는 분해 부생성물 제거부를 갖는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 불순물 제거 장치는, 발진 챔버로부터 배출된 배기 가스 중의 불순물 농도를 측정하는 불순물 농도 측정부를 갖는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 불순물 농도 검지부에 의해 측정된 결과에 의거하여, 배기 가스를 외기로 배출하는 제 1 처리와, 불순물의 제거 처리를 실행하는 제 2 처리와, 후단의 프로세스에 배기 가스를 보내는 제 3 처리 중 어느 것을 선택하는 처리 선택부를 갖는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    엑시머 레이저 발진 장치는, 상기 제 1 불순물 제거 장치에서 처리된 제 1 정제 가스로부터 불순물을 추가로 제거하는 제 2 불순물 제거 장치를, 엑시머 레이저 발진 장치의 계내에 추가로 구비하는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 2 불순물 제거 장치는,
    제 1 정제 가스로부터 제 1 불순물을 제거하는 제 1 제거부와,
    제 1 제거부를 통과한 제 1 정제 가스로부터 제 2 불순물을 제거하는 제 2 제거부를 갖는, 엑시머 레이저 발진 장치.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 불순물 제거 장치는,
    상기 제 1 정제 가스 중에 제 1 희가스로서 아르곤 (Ar), 제 2 희가스로서 크세논 (Xe) 을 함유하는 경우에,
    상기 크세논을 제거하는 크세논 제거부와,
    보조용 크세논 함유 네온 가스를 혼합시키기 위해 도입하기 위한 도입 라인을 추가로 갖는, 엑시머 레이저 발진 장치.
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