WO1997036352A1

WO1997036352A1 - Laser a gaz

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Publication number: WO1997036352A1
Application number: PCT/JP1997/000845
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Komori; Yoshiho Amada; Osamu Wakabayashi
Original assignee: Komatsu Ltd.
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 1997-10-02
Also published as: KR20000004940A; KR100289097B1; TW343395B; US6151350A; JPH09260749A

Description

明細書ガスレーザ装置

技術分野

本発明は、材料加工、材料改質、投影露光等の光源に用いるガスレーザ装置に関し、特にエキシマレーザ装置に関する。

背景技術

ガスレーザ装置は、製品へのマーキング、孔開け、切断、材料改質等の材料加ェ用の光源として利用されている。特に、紫外線領域において強力なレーザ光を発生する希ガスハロゲンエキシマレーザ装置は、その特性を利用して有機物質へのマーキング、アブレ一シヨン加工、一般材料への微細加工、表面改質、光化学反応等の光源として用いられている。また、希ガスハロゲンエキシマレーザ装置は半導体製品の製造工程にも用いられており、例えば、高密度の回路パターンを半導体上に形成する光リソグラフィ一工程に使用する投影露光装置の光源として用いられている。さらに、希ガスハロゲンエキシマレーザ装置と機構上類似していて、かつ希ガスハロゲンエキシマレ一ザ装置よりも短波長の紫外光を発生するフッ素エキシマレーザ装置も、上記のような希ガスハロゲンエキシマレ一ザ装置と同様のの分野での利用が期待されている。以下の説明では、これらの希ガスハロゲンェキシマレ一ザ装置及びフッ素ェキシマレーザ装置を一括してエキシマレ一ザ装置と呼ぶ。

図 1 5は従来の典型的な放電励起式のガスレーザ装置の構成を表す斜視図であり、同図に基づいて説明する。レーザチャンバ 1はレーザ光を発振させるレーザ媒質ガス容器であり、内部にレーザ媒質ガス（以後、レーザガスと言う）が充塡される。また、レーザチャンバ 1内に、グロ一放電を発生させてレーザガスを励起する主放電電極 2と、予備電離放電を発生させて主放電電極 2の主放電空間に初期電子を生成する予備電離電極 3とを備えている。さらに、レーザチャンバ 1 内には、レーザガスを循環させて主放電空間に新鮮なガスを供給するファン 7と、放電エネルギーにより温度上昇したレーザガスを冷却する熱交換器 8とが設けられている。レーザチャンバ 1の外部には、主放電電極 2及び予備電離電極 3に放電エネルギーを供給する高電圧パルス電源 4が備えられている。高電圧パルス電源 4の内部には放電エネルギーを蓄積するためのコンデンサが設けられており、このコンデンサへの充電電圧を制御することにより、上記放電エネルギーが制御されている。なお、レーザガスとしては、例えば炭酸ガスレーザの場合は二酸化炭素ガスとヘリウムと窒素ガスの混合ガスが用いられ、また、 K r Fエキシマレーザ装置の場合はフッ素とクリプトンとバッファガス（ヘリウム又はネオン）の混合ガスが用いられ、 A r Fエキシマレーザ装置の場合はフッ素とアルゴンとバッファガス（ヘリウム又はネオン）の混合ガスが用いられる。

通常のガスレーザ装置においては、反応性の比較的高い成分ガス、例えば、フッ素ガスは、レーザチャンバ 1の内面やファン 7及び熱交換器 8の表面等に付着して反応する。さらに、この成分ガスは放電励起の際に電極材のスパッタリングにより発生した金属粒子の表面にも吸着して反応する。このために、この反応性の比較的高い成分ガスの濃度は、時間の経過に従って減少して行く。また、時間の経過と共に、レーザチャンバ 1内に存在する水分、金属に吸蔵された水素原子等や、レーザチャンバ 1内で使用されているシール材ゃ潤滑材等の高分子化合物の水素原子等とこの成分ガスとが反応して不純物ガスが発生し、レーザガス内の不純物ガス濃度が上昇する。

このようにレーザガス中の成分ガスの濃度が所定値よりも減少したり、あるいは不純物ガス濃度が所定値よりも増加した場合には、レーザ出力パワーが減少するようになる。ところが、ガスレーザ装置の利用分野においては多くの場合、レ —ザ出力パワーが一定であることが望まれている。そこで、通常はレーザ出力パヮ一が一定になるように、レーザガス中の成分ガスを適度に注入してガス濃度を制御したり、あるいは励起のための投入エネルギーを増加させるように高電圧パルス電源 4の充電電圧を制御している。

他方、レーザチャンバ 1の耐圧限界や高電圧パルス電源 4が投入可能なェネルギ一の限界があるので、この充電電圧を高くするのに制限がある。また、レーザ出力パワー以外のレーザ出力光特性（スぺクトル線幅やビーム幅等）を保持する必要があるので、この成分ガスの注入量にも制限がある。従って、成分ガス注入量や投入エネルギーの調整によるレーザ出力パワーの制御にも限界がある。このように、レーザ出力パワーの制御を行うのに限界が生じて来た状態のレーザガスを、以後「使用済のレーザガス」と呼ぶ。そして、レーザ出力パワーの制御が限界に近づいた場合には、一般的にレーザガスの交換を行なっている。このレーザガス交換の手順は、例えば次のようにしている。レーザチャンバ 1内の使用済のレーザガスを図示しない排気装置により排気してレーザチャンバ 1内を略真空状態にした後、図示しないレーザガスボンベ等のレーザガス供給手段から所定量の新鮮なレーザガスをレーザチャンバ 1内に注入している。これによつて、再びレ

—ザ出力パワーの制御が可能となり、一定の出力を得ることが期待できる。しかしながら、使用済みのレーザガスを新鮮なレーザガスに全て交換した場合には、本来、ガス交換直後のレーザ発振の当初からレーザ出力パワーが高い水準に回復することが期待される力実際にはレーザガス交換直後のレーザ出力パヮ —が低下する現象が発生している。この現象は、特にエキシマレーザ装置において顕著に発生しており、中でも A r Fエキシマレーザ装置及びフッ素エキシマレ一ザ装置では非常に顕著である。

図 1 6は、レーザ出力パワーのレーザガス交換直後からの時間的な経過を表している。ここで、励起エネルギーは一定であり、また成分ガスの注入等の出力パヮ一を一定に保持する制御は行っていない。レーザガス交換直後には出力パワーは低い値から始まり、徐々に増加して所定時間後に定常値になる傾向がある。このとき、レーザガス交換直後の出力パワーは非常に低いため、励起エネルギーを上限まで増加させても所定の定格出力パワーが出力できないという問題が生じる。このような問題を解決するために、従来から効果の理由は不明であつたが、以下に示すようないくつかの方法が取られている。

第 1の方法は、レーザガス交換後に 1 0分〜 1時間程度レーザ発振を行わずに放置しておく。この方法により放置後にレーザ発振を開始した場合は、発振当初より所定の定格出力パワーが得られている。

第 2方法は、レーザガス交換後に数分〜 3 0分間程度レーザ発振を行なう。この場合は、第】の方法より早期に所定の定格出力パワーを得ることができる。第 3の方法は、レーザガスの温度を、例えば 3 0〜4 0度に高くする。この場合も、第 1の方法より早期に所定の定格出力パワーを得ることができる。

しかしながら、第 1の方法のように、レーザガス交換後にレーザ発振を行わずに放置しておくことは、レーザ装置の稼働率を低下させることになる。通常のレ一ザガス交換作業には 1 5分程度の時間を要しており、この時間を合わせると最大で 1時間以上のレーザ装置の休止時間が発生することになる。このため、レーザ装置による生産効率が低下するという問題を生じている。

第 2の方法においても、第 1の方法より時間は短くはなるが、レーザ装置の休止時間は増加するので、レーザ装置による生産効率の低下は避けられない。また、出力パワー回復のためのレーザ発振で消費するエネルギーは直接生産に結びつかないので省エネの目的から好ましくなく、レーザ装置やレーザガスの寿命を低下させることにもなる。

第 3の方法では、レーザガスの温度を最適な範囲に制御するため、熱交換器 8 に流れる冷媒の流量を調整したり、あるいは冷媒の温度を調整するレーザガスの温度調節機構が必要になる。この結果、レーザ装置全体の機構が複雑になり、信頼性が低下するという問題がある。発明の開示

本発明は、かかる従来の問題点に着目してなされたものであり、レーザガス交換直後のレ一ザ発振開始の当初から、所定の高いレーザ出力パワーが得られるガスレーザ装置を提供することを目的としている。本発明の第 1は、レーザ光を所定パルス数以上発振し、レーザ出力パワーが制御不可になつた使用済みのレーザチャンバ内のレーザガスを新鮮なレーザガスに交換するガスレーザ装置において、レーザガスの交換時に、交換後の新鮮なレーザガス中にこの使用済みのレーザガスの一部を残存させるガス残存手段を備えた構成としている。

このように、使用済みのレーザガスの一部をガス残存手段によりレーザチャンバ内に残存させ、新鲜なレーザガスと混合しいるので、ガス交換直後の発振開始の当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振可能となる。したがって、ガスレ一ザ装置の稼働率を低下させることがなく、生産効率が向上する。

本発明の第 2は、前記使用済みのレーザガスの濃度が、交換後のレーザガス中の 1 . 5%以上から 6 0 %以下の範囲内にある。

このように、使用済みのレーザガスの濃度が所定の範囲内になるように使用済みのレーザガスを残存させることで、ガス交換直後の発振開始の当初からレーザ出力パワーが低下せず、より安定して発振可能となる。

本発明の第 3は、前記ガス残存手段は、レーザガス交換時に所定量の使用済みのレーザガスがレーザチャンバ内に残存するようにガス排気を制御するガス排気制御機構である。

このガス排気制御機構によりレーザチャンバ内に残存するガスと、新たに注入した新鮮なレーザガスとを混合したレーザガスによってレーザ発振させるので、ガス交換直後の発振開始の当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振可能となる。したがって、ガスレーザ装置の稼働率を低下させることがなく、生産効率が向上する。

本発明の第 4は、前記ガス残存手段は、レーザチャンバに付設され、使用済みのレーザガスをレーザチャンバから取り込んで貯蔵した後に、この貯蔵した使用済みのレーザガスをレーザチャンバ内に所定量注入するレーザガス貯蔵容器である。

このレーザガス咛蔵容器によりレーザチャンバ内に所定量注入された使用済みレーザガスと、新たに注入した新鮮なレーザガスとを混合したレーザガスによつてレーザ発振させるので、ガス交換直後の発振開始の当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振可能となる。したがって、ガスレーザ装置の稼働率を低下させることがなく、生産効率が向上する。

本発明の第 5は、前記ガス排気制御機構は、レーザチャンバ内のガス圧を検出する圧力センサと、レーザチャンバ内の使用済みのレーザガスを排気するバルブと、この圧力センサの検出信号に基づいて、所定量の使用済みのレーザガスがレ —ザチャンバ内に残存するようにバルブに駆動指令を出力する制御器とを備えている。

このように、制御器はガス圧の検出値に基づいてガスを排気を制御するので、精度良く所定量の使用済みのレーザガスをレーザチャンバ内に残存させることができ、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレーザ出力パワーを低下させずに発振可能となる。

本発明の第 6は、前記ガス排気制御機構は、レーザチャンバ内の使用済みのレ —ザガスを排気するバルブと、レーザガス排気開始時からのガス排気時間を計測し、このガス排気時間に基づいて、所定量の使用済みのレーザガスがレーザチヤンバ内に残存するようにバルブに駆動指令を出力する制御器とを備えている。このように、制御器はガス排気時間に基づいてガスを排気を制御するので、精度良く所定量の使用済みのレーザガスをレーザチャンバ内に残存させることができ、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレーザ出力パワーを低下させずに発振可能となる。

本発明の第 7は、前記ガス排気制御機構が、レーザチャンバ内のガス圧が所定値より大きいときに使用済みのレーザガスを排気し、このガス圧が所定値以下になったときに排気を停止する圧力制御弁を備えている。

このように、圧力制御弁はレーザチャンバ内のガス圧が所定値になるように使用済みのレーザガスを排気するので、精度良く所定量の使用済みのレーザガスを残存させることができ、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレーザ出力パヮ一を低下させずに発振可能となる。

本発明の第 8は、レーザ光を所定パルス数以上発振し、レーザ出力パワーが制御不可になつた使用済みのレーザチャンバ内のレーザガスを新鮮なレーザガスに交換するガスレーザ装置において、レーザガスの交換時に、交換後の新鮮なレーザガスに所定量の不純物ガスを添加する不純物ガス添加手段を備えた構成としている。

このように、新鮮なレーザガスに所定量の不純物ガスを不純物ガス添加手段により添加し、この混合したレーザガスによりレーザ発振させるので、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレーザ出力パワーを低下させずに発振可能となる。したがって、ガスレーザ装置の稼働率を低下させることがなく、生産効率が向上する。

本発明の第 9は、前記不純物ガス添加手段は、所定濃度の不純物ガスが添加されたレ一ザガスが充塡されているレーザガスボンベである。

このようなレーザガスボンベから所定量のレーザガスをレーザチャンバに注入してレーザ発振させることにより、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレ一ザ出力パワーを低下させずに発振可能となる。

本発明の第 1 0は、前記不純物ガス添加手段は、不純物ガスを貯蔵している不純物ガス容器と、不純物ガス容器の不純物ガスのレーザチャンバ内への注入を開閉するバルブと、交換後の新鮮なレーザガスに所定量の不純物ガスを添加するようにバルブに駆動指令を出力する制御器とを備えている。

これにより、制御器は不純物ガス容器からレーザチャンバ内への不純物ガスの注入量を制御し、所定量の不純物ガスが新鮮なレーザガスに添加される。この混合したレーザガスによりレーザ発振させるので、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレーザ出力パワーを低下させずに発振可能となる。

本発明の第 1 1は、前記不純物ガス添加手段は、不純物ガスを生成する不純物ガス生成器と、不純物ガス生成器の不純物ガスのレーザチャンバ内への注入を開閉するバルブと、交換後の新鮮なレーザガスに所定量の不純物ガスを添加するようにバルブに駆動指令を出力する制御器とを備えている。

これにより、制御器は不純物ガス生成器からレーザチャンバへの不純物ガスの注入量を制御し、所定量の不純物ガスが新鮮なレーザガスに添加される。この混合したレーザガスによりレーザ発振させるので、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレーザ出力パワーを低下させずに発振可能となる。

本発明の第 1 2は、前記不純物ガスが、フッ化水素（H F ) 、四フッ化炭素（ C F , ) 又は酸素（〇₂ ) のうち少なくとも 1つのガスで構成される。

している。

こおのような不純物ガスを添加することにより、ガス交換直後の発振開始の当初から確実にレーザ出力パワーを低下させずに発振可能となる。図面の簡単な説明

図 1は本発明に係るガスレーザ装置の基本構成図である。

図 2は第 1実施例に係るガスレーザ装置の構成図である。

図 3は第 1実施例に係るレーザガス残存処理フローチヤ一卜である。

図 4は第 2実施例に係るレーザガス残存処理フローチヤ一トである。

図 5は図 4を説明するためのレーザガス圧力と排気時間の図表である。

図 6は第 3実施例に係るガスレーザ装置の構成図である。

図 7は第 3実施例に係るレーザガス残存処理フローチヤ一卜である。

図 8は第 4実施例に係るガスレーザ装置の構成図である。

図 9は第 4実施例に係るレーザガス残存処理フローチヤ一卜である。

図 1 0は第 5実施例に係るガスレーザ装置の構成図である。

図 1 1は第 5実施例に係る不純物ガス添加処理フローチヤ一トである。

図 1 2は第 6実施例に係るガスレーザ装置の構成図である。

図 1 3は第 6実施例に係る不純物ガス添加処理フローチヤ一トである。

図 1 4は第 7実施例に係るガスレーザ装置の構成図である。

図 1 5は従来技術に係るガスレーザ装置の斜視図である。図 1 6は従来技術を説明するためのレーザ出力パワーのレーザガス交換直後からの時間的な経過を示す図表である。

図 1 7 A及び図 1 7 Bは，本発明の効果を表す出力パワー及び充電電圧の時間的な推移を示す図表である。発明を実施するための最良の形態

前述のように、従来の問題に対し第 1ないし第 3の対応策が実施されてきたが、この対応策による効果の理由については不明であった。本発明の提案者らは、その理由がレーザガス中の不純物ガス濃度にあることを解明した。通常、レーザガス中の不純物ガスはレーザ出力パヮ一の低下原因となる力く、ある種のレーザ装置、例えばエキシマレーザ装置においてはレーザ出力パワーに対して最適な不純物ガス濃度が存在することが判明した。この現象は、エキシマレーザ装置の中でも特に A r Fエキシマレ一ザ装置、フッ素エキシマレーザ装置において顕著となつている

この対応策による効果の理由は、以下のように説明される。すなわち、第 1の方法のレーザガス交換後に 1 0分〜 1時間程度レーザ発振をせずに放置することにより出力が回復するのは、この間に反応性の高いハロゲンガス等によりレーザチャンバ 1内で反応が進み、不純物ガス濃度が前記最適値に近づくためである。また、第 3の方法のレーザガスの温度を 3 0度〜 4 0度に高くすることにより出力が回復するのは、レーザチヤンバ 1内での不純物ガス発生の反応速度が正の温度依存性を有するためであり、さらに早く不純物ガス濃度を前記最適値に近づけることができる。さらに、第 2の方法のレーザガス交換後に数分〜 3 0分間程度レーザ発振を行なうことにより出力が回復するのも、この発振時の放電励起エネルギ一でレーザガスの温度が高くなり、これにより早く不純物ガス濃度を前記最適値に近づけることができるものと考えられる。

本発明はこの点に着目して成されたものであり、本発明に係るガスレーザ装置はガス残存手段、あるいは不純物ガス添加手段を設けている。すなわち、ガス残存手段によってレーザガス交換の際に、交換後の新鮮なレーザガスの中に使用済みのレーザガスの一部を残存させたり、あるいは不純物ガス添加手段によつて所定量の不純物ガスを新鮮なレーザガスに添加するようにしている。

本発明の効果は図 1 7 A及び図 1 7 Bに実線で表しており、レーザ出力パワーを一定に保つように高電圧パルス電源 4の放電励起のための充電電圧を制御した場合の、不純物ガス濃度に対する出力パワー，及び充電電圧の時間的な推移をそれぞれ示している。ここで、横軸はいずれもレーザガス交換後のレーザ発振パルス数を表している。

なお、レーザガス交換直後から本発明によらない通常の装置でレーザ発振させた場合を破線により示しているが、この場合には、図 1 7 Bに示すように出力パヮーを一定に保っために必要な充電電圧が通常出力可能な上限値 VMAX を越えてしまうので、実際にはこの必要な充電電圧を印加できない。このため、図 1 7 A の破線に示すように所定の出力パワー P。を得ることができず、低い出力パワーとなる。

他方、本発明に係る装置により、交換後の新鮮なレーザガスの中に使用済みのレーザガスの一部を残存させるようにすると、レーザガス交換直後に出力パワーを一定にするのに必要な充電電圧は、残存量の増加に伴い低下する。即ち、図 1

7 Bに示すように、使用済みのレーザガスの濃度が交換後のレーザガスの 1 . 5% のときに充電電圧は上限値 VMAX となり、所定の出力パワー P。を得ることができる。さらに、使用済みのレーザガスの残存量の濃度を増加するに伴い、レーザガス交換直後に出力パワーを一定にするのに必要な充電電圧は低下して行く。これによって、レーザガス交換直後のレーザ発振当初から、所定の出力パワー P (, を得ることができる。なお、使用済みのレーザガスの残存量の濃度をむやみに増加させることはレーザガスの劣化を早めることになり、図 1 7 Bに示すように出力パワーを一定にするのに必要な充電電圧が発振パルス数に従って早期に上限値

VMAX に到達してしまう。このことから、使用済みのレーザガスの残存量の濃度は、所定の範囲以内になるように制御されることが望ましい。本発明の提案者らは、レーザ出力パワーに対して最適な不純物ガス濃度は 1 0 %であることを見い出し、この時にレーザ出力パワーが最大となることを確認している。従って、不純物ガス濃度を制御する際の最も好ましい範囲は 5〜4 0 %である力 \ 1 . 5〜6 0 %の範囲でもレーザガス交換直後のレーザ発振当初から所定の出力パワー P„ を得ることができる。

また、使用済みのレーザガスの一部を残存させる代わりに、不純物ガスをレ一ザガス中に添加した場合にも、レーザガス交換直後の充電電圧を低下させる効果がある。このときの添加する不純物ガスとしては、例えばフッ化水素（H F ) 、四フッ化炭素（C F ., ) 又は酸素（0 ₂ ) 等のうち少なくとも 1つのガスで構成される。これにより、レーザガス交換直後のレーザ発振当初から、所定の出力パヮ一 P。を得ることが可能となる。

次に、図面を参照しながら具体的な実施例を示して詳細に説明する。

図 1は、本発明に係るガスレーザ装置の基本構成を表している。レーザチャンバ 1には直接又は配管を介してガス排気制御機構 1 0が接続されており、レーザガス交換時にガス排気制御機構 1 0によりレーザガスが排気される。レーザガス供給手段 3 1〜3 3等はレーザガスをレーザチャンバ 1内に供給し、一般的にはレーザガスが充塡されたガスボンベやレーザガス発生装置等で構成される。例えば A r Fエキシマレ一ザ装置の場合には、ネオン又はヘリウムのバッファガスを供給するバッファガス供給手段 3 1と、アルゴン及びネオンの混合ガスを供給するアルゴン供給手段 3 2と、フッ素及びネオンの混合ガスを供給するフッ素供給手段 3 3とを備えている。これらのガス供給手段 3 1〜3 3はそれぞれバルブ 3 4、 3 5、 3 6に接続されており、さらにバルブ 3 4、 3 5、 3 6は配管 3 7を介してレーザチャンバ 1に接続されている。バルブ 3 4、 3 5、 3 6の開閉によつて、各レーザガスのレーザチャンバ 1内への供給量が調整される。なお、破線で囲った範囲がガスレーザ装置に内蔵されるのが一般的である力場合によっては、ガス排気制御機構 1 0が有する排気ポンプはガスレーザ装置外に配設されて配管を介して接続されることもある。図 2は第 1実施例を表すガスレーザ装置の構成図を表しており、図 1 と同じ構成部品には同一の符号を付してここでの説明を省く。

レーザチャンバ 1 と配管 3 7との接続部にバルブ 1 6が設けられると共に、配管 3 7から分岐した配管 1 9はバルブ 1 3、卜ラップ 1 4を介して排気ポンプ 1 5に接続されている。ここで、排気ポンプ 1 5はレーザガス交換時にレーザチヤンバ 1内のレーザガスを吸引排気するものであり、その内部にはハロゲンガス除去用の活性炭が含まれたフィルタ一等も装着されている。また、トラップ 1 4は本ガスレーザ装置がエキシマレ一ザ装置である場合に必要とするものであり、排気ポンプ 1 5により排気されるレーザガス中のハロゲンガスを吸着する。これにより、人体に有害であり、また排気ポンプ 1 5の上記フィルタに温度異常上昇等の弊害を及ぼすハロゲンガスが除去された後に排気される。また、レーザチャンバ 1には内部のガス圧を検出する圧力センサ 1 2が設けられている。各バルブ 1 3、 1 6、 3 4〜3 6は電磁弁、あるいは電磁弁を介したエア駆動バルブ等で構成されている。なお、バルブ 1 6は手動式のバルブでもよい。そして、これらの各バルブ〗 3、 3 4 - 3 6の駆動指令、排気ポンプ 1 5の駆動指令は制御器 1 1 から出力され、また圧力センサ 1 2の検出信号は制御器 1 1 に接続されている。制御器 1 1は例えばマイクロコンピュータを主体にしたコンピュータシステムで構成されている。制御器 1 1には、上記信号の他に、図示しないモニタ装置からレーザ出力パワーやレーザ特性をモニタするためのモニタ信号が入力されたり、図示しない外部の装置からガス交換指令等の指令信号も入力される。制御器 1 1はこのモニタ信号に基づいてレーザガスの交換が必要と判断したとき、あるいは、外部の装置からガス交換指令を入力したときに、圧力センサ 1 2の検出信号を監視しながら、各バルブ 1 3、 3 4 - 3 6及び排気ポンプ 1 5の駆動を制御し、レーザガスの交換を開始する。

図 3は制御器 1 1のレーザガス交換時のレーザガス残存処理フローチヤ一トを表しており、以下同図に基づいて処理内容を詳細に説明する。なお、本処理フロ —チヤ一トはサブル一ティン形式で表されており、また、これ以後の説明においても同様とする。ここで、バルブ 1 6は開いた状態で、バルブ 1 3、 3 4〜3 6 は閉じた状態とする。また、以下の説明では各処理のステップ番号に Sを付して示す。

S 1で排気ポンプ 1 5に駆動指令を出力し、レーザガスの排気を開始する。次に、 S 2で排気開始からの排気時間 Tをチェックし、排気時間 Tと所定時間とを比較する。比較の結果、排気時間 Tが所定時間 T, 以下のときは、 S 3において圧力センサ 1 2の検出値 Pと所定圧力値 P; とを比較する。そして、この比較の結果、検出値 Pが所定圧力値 P, より大きいときは、レーザチャンバ 1内のガス圧が高いので、排気ポンプ 1 5の保護のために S 4〜S 5の処理を行って徐々にガスを排気する。すなわち、 S 4では所定時間 ΔΤ, だけバルブ 1 3を開けて排気し、次に S 5で所定の待ち時間 ΔΤ₂ だけバルブ 1 3を閉じた後に、 S 2 に戻って S 2〜S 5までを繰り返す。これにより、排気時間 Tが所定時間 T, に達するまで、又は、レーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 P, 以下になるまでの間、所定時間 ΔΤ, だけバルブ 1 3を開けて排気した後に所定の待ち時間 Δ T₂ だけバルブ 1 3を閉じる動作を繰り返す。

S 3でレーザチャンバ 1内のガス圧の検出値 Ρが所定圧力値 Ρ , 以下になったときは、 S 6でバルブ 1 3を開け、次に S 7で検出値 Ρと所定圧力値 Ρ とを比較する。ここで、所定圧力値 Ρ₂ は所定圧力値 Ρ, より小さいものとする。比較の結果、検出値 Ρが所定圧力値 Ρ₂ より大きいときは、さらに S 8で前記排気時間 Τと所定時間 Τ₂ とを比較し、排気時間 Τが所定時間 Τ₂ 以下のときは S 9に進んで所定時間 ΔΤ₃ だけ待った後、 S 7へ戻る。なお、 S 9での所定時間厶 Τ , 待つ処理は無くてもよい。ここで、所定時間 Τ は所定時間 Τ, より大きいものとする。そして、 S 7〜S 9の処理を繰り返し、レーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 P—，以下になるまでバルブ 1 3を開けておく。 S 7においてレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 p₂ 以下になったときは、 S 1 0でバルブ 1 3を閉じ、次に S I 1で通常のレーザガス交換時に行うレーザガス導入処理を実施する。この通常のレーザガス導入処理は、例えば各レーザガスを所定圧力値になるまで導入すること等により可能である。この後、リターンへ進み処理を終了する。

S 8で排気時間 Tが所定時間 T ₂ より大きくなつたときは、所定時間 Τ ₂ が経過してもレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 Ρ ₂ 以下にならなかつた場合であり、排気制御に何か異常が発生している可能性があると判断して S 1 2に進む。さらに、 S 2においても排気時間 Τが所定時間 T 1 より大きくなつたときは、所定時間 T 1 が経過してもレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 P 1 以下にならなかった場合であり、上記同様に排気制御に異常発生と判断して S 1 2に進む。 S 1 2では異常信号を出力し、例えば警報ブザーや警告ランプ等により作業者に異常を知らせると共に、外部装置にも異常発生信号を送信する。そして、 S 1 3では、各バルブ 1 3、 3 4〜3 6を制御してレーザガス供給停止や排気停止、及びレーザ装置停止等の異常処理を行なう。この後、エンドへ進み処理を終了する。

このようにして、レーザガス交換時にレーザチヤンバ 1内の使用済みのレーザガスを排気する際に、レーザチャンバ 1内のガス圧に基づいて排気のための各バルブ 1 3、 3 4〜3 6の開閉を制御することにより、レーザチャンバ 1内の使用済みのレーザガスを所定量残存させるようにしている。これにより、精度よく残存量が制御される。この後、新鮮なレーザガスをレーザチャンバ 1内に導入して混合させる。各レーザガスの導入が完了した時、所定濃度の不純物ガスがレーザガス内に含まれていることになる。したがって、レーザ発振を開始した当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振させることが可能となる。

次に、第 2実施例を図 4及び図 5に基づいて説明する。ここで、本実施例における構成は図 2と同様とする。図 4は制御器 1 1のレーザガス残存処理フローチャ一トを表しており、図 5はこのフローチャートを説明するための、レーザチヤンバ 1内のレーザガスの圧力 Ρと排気時間 Τとの関係図である。

図 4において、 S 2 1で排気ポンプ 1 5に駆動指令を出力し、レーザチャンバ 1内のレーザガスの排気を開始する。次に、 S 2 2で排気開始からの排気時間丁をチユックし、排気時間 Tと所定時間 T₃ とを比較する。比較の結果、排気時間 Τが所定時間 Τ₃ 以下のときは、図 5に示すようにレーザチャンバ 1内のガス圧が高いので、排気ポンプ 1 5の保護のために S 2 3 ~S 2 4の処理を行って徐々にガスを排気する。すなわち、 S 2 3では所定時間だけバルブ 1 3を開けて排気し、次に S 2 4で所定の待ち時間 ΔΤ₂ だけバルブ 1 3を閉じた後に、 S 2 2に戻って S 2 2〜S 2 4までを繰り返す。これにより、排気時間 Tが所定時間 T j に達するまでの間、所定時間 ΔΤ, だけバルブ 1 3を開けて排気した後に所定の待ち時間 ΔΤ だけバルブ 1 3を閉じる動作を繰り返す。なお、所定時間 Τ:, は、レーザチャンバ 1内の圧力 Ρが排気ポンプ 1 5を保護できる所定の圧力値 Ρ：, に達するための最大の排気時間 Τに設定しておく。

S 2 2において排気時間 Τが所定時間 Τ ₃ より大きくなつたときは、 S 2 5で圧力センサ 1 2の検出値 Ρと所定圧力値 Ρ₃ とを比較する。この比較の結果、検出値 Ρが所定圧力値 Ρ₃ 以下のときは、 S 2 6でバルブ 1 3を開け、次に S 2 7 で前記排気時間 Τと所定時間 Τ ₄ とを比較し、排気時間 Τが所定時間以下のときは S 2 8に進んで所定時間厶 T3 だけ待った後、 S 2 7へ戻る。なお、 S 2 8での所定時間 ΔΤ:, だけ待つ処理は無くてもよい。ここで、所定時間 T 4 は所定時間 Τ,, より大きいものとする。そして、 S 2 7〜S 2 8の処理を繰り返し、排気時間 Tが所定時間 T₄ 以上になるまでバルブ 1 3を開けておく。 S 2 7において排気時間 Τが所定時間 Τ., 以上になったときは、 S 2 9で上記検出値 Ρと所定圧力値 P とを比較する。ここで、所定圧力値 P, は所定圧力値 P より小さいものとする。比較の結果、検出値 Pが所定圧力値 P< 以下のときは、 S 3 0でバルブ 1 3を閉じ、次に S 3 1で前述の S 1 1 と同様の通常のレーザガス導入処理を実施する。この後、リターンへ進み処理を終了する。

S 2 9で検出値 Pが所定圧力値 P₄ より大きいときは、所定時間 T, が経過してもレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 P₄ 以下にならなかった場合であり、排気制御に何か異常が発生している可能性があると判断して S 3 2に進む。さらに、 S 2 5においても検出値 Pが所定圧力値!^ より大きいときは、所定時間 T ₃ が経過してもレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 Ρ ₃ 以下にならなかった場合であり、上記同様に排気制御に異常発生と判断して S 3 2に進む。 S 3 2では異常信号を出力し、例えば警報ブザーや警告ランプ等により作業者に異常を知らせると共に、外部装置にも異常発生信号を送信する。そして、 S 3 3では各バルブ 1 3、 3 4〜3 6を制御してレーザガス供袷停止や排気停止、及びレ一ザ装置停止等の異常処理を行ない、ェンドへ進み処理を終了する。

このようにして、レーザガス交換時にレーザチャンバ 1内の使用済みのレーザガスを排気する際に、排気時間に基づいて排気のための各バルブ 1 3、 3 4〜3 6の開閉を制御することにより、レーザチャンバ 1内の使用済みのレーザガスを所定量残存させるようにしている。これにより、精度よく残存量が制御される。この後、新鮮なレーザガスをレーザチャンバ 1内に導入して混合させる。各レ一ザガスの導入が完了した時、所定濃度の不純物ガスがレーザガス内に含まれていることになる。したがって、レーザ発振を開始した当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振させることが可能となる。

次に、第 3実施例を図 6及び図 7に基づいて説明する。図 6は本実施例における構成を表しており、図 2と同じ構成部品には同一の符号を付してここでの説明を省く。バルブ 1 3とトラップ】 4の間に、圧力制御弁 1 7及びバルブ 1 8を並列に設けている。この圧力制御弁 1 7は、レーザチャンバ 1内のガス圧が所定の設定圧力値以上であるときはこのガスを排気し、所定の設定圧力値に達したときは排気を停止するものである。この設定圧力値は制御器 1 1によって任意に設定可能となっているもの、または所定の固定値であるもののいずれかである。図 7は本実施例の制御器 1 1のレーザガス残存処理フローチヤ一卜を表しており、以下、同図に基づいて説明する。ここで、バルブ 1 6は開いた状態で、バルブ 1 3、 1 8、 3 4〜3 6は閉じた状態とする。

S 4 1で排気ポンプ 1 5に駆動指令を出力し、レーザチャンバ 1内のレーザガスの排気を開始する。次に、 S 4 2でバルブ 1 3を開けた後に、 S 4 3で所定の待ち時間 Δ Τ ., だけ待つ。これにより、レーザガスは圧力制御弁 1 7を介して排気され、レーザチャンバ 1内のガス圧は圧力制御弁 1 7に設定された所定圧力値になる。そして、 S 4 4でバルブ 1 3を閉じた後に、 S 4 5において通常のレ一ザガス導入処理を実施する。この後、リターンへ進み処理を終了する。

なお、このフローチャートにおいて、 S 4 1 と S 4 2との間に、図 3における S 2〜S 5の処理、又は図 4における S 2 2〜図 2 5の処理を挿入し、これによつて連続排気してもレーザチャンバ 1内の圧力 Pが排気ポンプ 1 5を保護できる所定の圧力値に達するまで徐々に排気するようにしてもよい。

このようにして、レーザガス交換時にレーザチャンバ 1内の使用済みのレーザガスは圧力制御弁 1 7を介して排気され、レーザチャンバ 1内のガス圧は圧力制御弁 1 7に設定された所定圧力値になる。これによつて、レーザチャンバ 1内には、上記所定圧力値に比例する濃度の使用済みのレーザガスが残存するので、残存量を精度良く制御できる。この後、新鮮なレーザガスをレーザチャンバ 1内に導入して混合させている。各レーザガスの導入が完了した時、所定濃度の不純物ガスがレーザガス内に含まれていることになる。これにより、レーザ発振を開始した当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振させることが可能となる。

次に、第 4実施例を図 8及び図 9に基づいて説明する。図 8は本実施例の構成を表しており、図 2と同じ構成部品には同一の符号を付して説明を省く。

配管 3 7はバルブ 2 2を介してレーザガス貯蔵容器 2 1の入出力部に接続され、レーザガス貯蔵容器 2 1の他の入出力部は、バルブ 2 3を介してバルブ 1 3とトラップ 1 4との間に接続されている。バルブ 2 2、 2 3は他のバルブ同様電磁弁、あるいは電磁弁を介したエア駆動バルブ等で構成され、バルブ 2 2、 2 3の駆動信号は制御器 1 1に接続されている。なお、レーザガス貯蔵容器 2 1の二つの入出力部は共通にしてもよい。

図 9は本実施例の制御器 1 1のレーザガス残存処理フローチャートを表しており、以下、同図に基づいて説明する。ここで、バルブ 1 6は開いた状態で、バノレブ 1 3、 2 2、 2 3、 3 4〜3 6は閉じた状態とする。

S 5 1で排気ポンプ 1 5に駆動指令を出力し、排気作動を開始する。次に、 S 5 2で所定時間 Δ Τ「，だけバルブ 2 3を開けてレーザガス貯蔵容器 2 1内のガスを排気した後、バルブ 2 3を閉じる。そして、 S 5 3で所定時間 Δ Τ ₆ だけバルブ 2 2を開けてレーザチャンバ 1内の使用済みレーザガスをレーザガス貯蔵容器 2 1内に導入した後、バルブ 2 2を閉じる。次に、 S 5 4で排気開始からの排気時間 Τをチェックし、排気時間 Τと所定時間 Τ , とを比較する。比較の結果、排気時間 Τが所定時間 Τ , 以下のときは、 S 5 5において圧力センサ 1 2の検出値 Ρと所定圧力値とを比較する。そして、この比較の結果、検出値 Ρが所定圧力値 Ρ , より大きいときは、レーザチャンバ 1内のガス圧が高いので、排気ポンプ 1 5の保護のために S 5 6〜S 5 7の処理を行って徐々にガスを排気する。すなわち、 S 5 6では所定時間 Δ Τ , だけバルブ 1 3を開けて排気し、次に S 5 7 で所定の待ち時間 Δ Τ ₂ だけバルブ 1 3を閉じた後に、 S 5 4に戻って S 5 4〜 S 5 7までを繰り返す。これにより、排気時間 Τが所定時間に達するまで、又は、レーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 Ρ , 以下になるまでの間、所定時間 Δ Τ だけバルブ 1 3を開けて排気した後に所定の待ち時間 Δ Τ : だけバルブ 1 3を閉じる動作を繰り返す。

S 5 5でレーザチャンバ 1内のガス圧の検出値 Ρが所定圧力値 Ρ , 以下になつたときは、 S 5 8でバルブ 1 3を開け、次に S 5 9で上記検出値 Ρと所定圧力値 Ρ ο とを比較する。ここで、所定圧力値 Ρ。は、レーザチャンバ 1内が略真空状態になって排気完了と判断できる圧力値であり、所定圧力値 Ρ , より小さいものとする。比較の結果、検出値 Ρが所定圧力値 Ρ。より大きいときは、さらに S 6 0で前記排気時間 Τと所定時間 Τ , とを比較し、排気時間 Τが所定時間 Τ「，以下のときは S 6 1に進んで所定時間だけ待った後、 S 5 9へ戻る。なお、 S 6 1での所定時間 Δ Τ^ 待つ処理は無くてもよい。ここで、所定時間 Τ 5 はレ一ザガスの排気が完了するまでに要する最大時間であり、所定時間より大きいものとする。そして、 S 5 9〜S 6 1の処理を繰り返し、レーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 Ρ π 以下になるまでバルブ 1 3を開けておく。 S 5 9においてレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 Ρ " 以下になったときは、 S 6 2でバルブ 1 3を閉じる。次に、 S 6 3で所定時間 Δ Τ ₇ だけバルブ 2 2を開いてレ一ザガス貯蔵容器 2 1内の使用済みレーザガスをレーザチャンバ i内に導入し、この後バルブ 2 2を閉じる。そして、 S 6 4で上記検出値 Pと所定圧力値 P ₂ とを比較し、比較の結果、検出値 Pが所定圧力値 P ₂ より小さいときは S 6 3に戻つて処理を繰り返す。 S 6 4で検出値 Pが所定圧力値 Ρ 以上になったときは、 S 6 5で通常のレーザガス導入処理を実施する。この後、リターンに進み処理を終了する。

S 6 0で排気時間 Τが所定時間 T _s より大きくなつたときは、所定時間 1% が経過してもレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 P。以下にならなかった場合であり、排気制御に何か異常が発生している可能性があると判断して S 6 6に進む。さらに、 S 5 4においても排気時間 Tが所定時間より大きくなつたときは、所定時間 T , が経過してもレーザチャンバ 1内のガス圧が所定圧力値 P , 以下にならなかった場合であり、同様に排気制御に異常発生と判断して S 6 6に進む。 S 6 6では異常信号を出力し、例えば警報ブザーや警告ランプ等により作業者に異常を知らせると共に、外部装置にも異常発生信号を送信する。そして、 S 6 7では各バルブを制御してレーザガス供給停止や排気停止、及びレーザ発振停止等の異常処理を行ない、ェンドに進み処理を終了する。

このようにして、レーザガス交換時にレーザチャンバ 1内の使用済みのレーザガスを排気する際に、まずレーザガス貯蔵容器 2 1内に使用済みレーザガスをレ一ザチャンバ 1内から取り込んで貯蔵した後に、レーザチャンバ 1内を略真空状態まで排気する。この次に、レーザガス貯蔵容器 2 1に貯蔵した使用済みレーザガスをレーザチャンバ 1内に所定量だけ導入する。このとき、レーザチャンバ 1 内のガス圧が所定圧力値になるようにガス導入が制御される。よって、レーザチャンバ 1内に上記所定圧力値に比例する濃度の使用済みのレーザガスが導入されるので、使用済みのレーザガスの残存量が精度良く制御される。この後、新鮮なレーザガスをレーザチャンバ 1内に導入して混合させている。各レーザガスの導入が完了した時、所定濃度の不純物ガスがレーザガス内に含まれていることになる。これにより、レーザ発振を開始した当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振させることが可能となる。

次に、図 1 0及び図 1 1に基づいて、第 5実施例を説明する。本実施例は、レ一ザガス交換時に不純物ガスをレーザガスに添加する手段（以後、不純物ガス添加手段と言う）を備えている。

図 1 0は本実施例の構成を表しており、図 2と同じ構成部品は同一の符号を付して以下での説明を省く。レーザガス供給手段 4 1〜4 3はレーザガスをレーザチャンバ i内に供給するものであり、多くの場合はガスボンベで構成される。そして、本実施例では、不純物ガス添加手段として、これらのレーザガス供給手段 4 1〜 4 3の少なくとも 1つに所定濃度の不純物ガスが含まれている。図 1 0では、 A r Fエキシマレーザ装置の例を示しており、ネオン又はヘリウムのバッファガスを供給するバッファガス供給手段 4 1 と、アルゴン及びネオンの混合ガスを供給するアルゴン供給手段 4 2と、フッ素及びネオンの混合ガスを供給するフッ素供給手段 4 3とを備えていて、各レーザガス供給手段 4 1〜4 3の少なくとも 1つに不純物ガスが添加されている。これらのガス供給手段 4 1〜4 3はそれぞれバルブ 3 4、 3 5、 3 6に接続されており、さらにバルブ 3 4、 3 5、 3 6 は配管 3 7及びバルブ 1 6を介してレーザチャンバ 1に接続されている。

図 1 1はこのような構成のガスレーザ装置における制御器 1 1の不純物ガス添加処理フローチヤ一卜を表している。ここで、バルブ 1 6は開いた状態で、各バルブ 1 3、 3 4〜 3 6は閉じた状態とする。

S 7 0での処理は、図 9における S 5 4〜S 6 2までの処理と同様の排気処理を行なう。次に、 S 7 1で所定時間 Δ Τ « だけバルブ 3 4を開いてバッファガス供給手段 4 1からレーザチャンバ 1内にバッファガスを導入し、この後バルブ 3 4を閉じる。そして、 S 7 2で圧力センサ 1 2の検出値 Ρと所定圧力値 Ρ とを比較し、比較の結果、検出値 Ρが所定圧力値 Ρ ₅ より小さいときは S 7 1に戻つて同じ処理を繰り返す。 S 7 2で検出値 Ρが所定圧力値 Ρ ; 以上になった時は、 S 7 3で所定時間 Δ Τ だけバルブ 3 5を開いてアルゴン供給手段 4 2からレーザチャンバ 1内にアルゴン及びネオンの混合ガスを導入し、この後バルブ 3 5を閉じる。そして、 S 7 4で上記検出値 Pと所定圧力値 P " とを比較し、比較の結果、検出値 Pが所定圧力値 P ₆ より小さいときは S 7 3に戻って同じ処理を繰り返す。 S 7 4で検出値 Pが所定圧力値 P " 以上になったときは、 S 7 5で所定時間 A T _{1 U}だけバルブ 3 6を開いてフッ素供給手段 4 3からレーザチャンバ 1内にフッ素及びネオンの混合ガスを導入し、この後バルブ 3 6を閉じる。そして、 S 7 6で上記検出値 Pと所定圧力値 P ₇ とを比較し、比較の結果、検出値 Pが所定圧力値 P ₇ より小さいときは S 7 5に戻って同じ処理を繰り返す。 S 7 5で検出値 Pが所定圧力値 P ₇ 以上になったときは、リターンに進み本サブルーチン処理を終了する。

このように、レーザガスの中に所定濃度の不純物ガスを添加しており、このレ —ザガスのレーザチャンバ 1内への導入が完了した時には、所定濃度の不純物ガスもレーザガス内に含まれていることになる。これにより、レーザ発振を開始した当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振させることが可能となる。

次に、図 1 2及び図 1 3に基づいて第 6実施例を説明する c 本実施例は、不純物ガス添加手段として不純物ガス容器 4 4を備えている。

図 1 2は本実施例の構成を表しており、図 2と同じ構成部品は同一の符号を付して以下での説明を省く。不純物ガス容器 4 4は不純物ガスを充塡した例えばボンべ等の容器であってバルブ 3 8に接続されており、バルブ 3 8は配管 3 7及びバルブ 1 6を介してレーザチャンバ 1に接続されている。また、バルブ 3 8の駆動信号は制御器 1 1に接続されている。

図 1 3は本実施例の制御器 1 1の不純物ガス添加処理フローチャートを表しており、以下同図を参照して詳細に説明する。ここで、バルブ 1 6は開いた状態で、バルブ 1 3、 3 4〜3 6、 3 8は閉じた状態とする。

S 8 0の処理は、図 9における S 5 4〜S 6 2までの処理と同様の排気処理を行なう。次に、 S 8 1で所定時間 Δ Τ :；だけバルブ 3 8を開いて不純物ガス容器 4 4からレーザチャンバ 1内に不純物ガスを導入し、この後バルブ 3 8を閉じる。そして、 S 8 2で圧力センサ 1 2の検出値 Pと所定圧力値 P„ とを比較し、比較の結果、検出値 Pが所定圧力値 P ₈ より小さいときは S 8 1に戻って同じ処理を繰り返す。 S 8 2で検出値 Pが所定圧力値 P _B 以上になったときは、 S 8 3で通常のレーザガス導入処理を実行し、この後リターンで処理を終了する c

このようにして、レーザチャンバ 1内のレーザガスの排気が完了した後に、不純物ガスを所定圧力値になるまでレーザチャンバ 1内に導人する。その後、各レ —ザガスをそれぞれ所定圧力値に達するまでレーザチャンバ 1内に導入して行く。これにより、レーザガス中の不純物ガスの濃度を精度良く制御できる。したがつて、レーザ発振を開始した当初からレーザ出力パワーが低下せずに発振させることが可能となる。

次に、図 1 4に基づいて第 7実施例を説明する。本実施例は、不純物ガス添加手段として不純物ガス生成器 4 5を備えている。

図 1 4は本実施例の構成を表しており、図 2と同じ構成部品は同一の符号を付して以下での説明を省く。不純物ガス生成器 4 5は不純物ガスを発生させるものであり、例えば化学反応によりガスを発生させたり、あるいは、不純物を吸蔵した物質を加熱して発生させることができる。この不純物を吸蔵する物質としては、例えば多孔質の金属フッ化物「N a F + L i F」等がある。この多孔質の金属フッ化物を収納した容器を不純物ガスが含まれているレーザガスの通路中に設置することにより、この不純物ガスが多孔質の金属フッ化物に吸蔵される。不純物ガス生成器 4 5にこの不純物ガス吸蔵物質を収納しているときは、この物質の加熱温度を制御すると不純物ガスの発生量を制御できるようになつている。この不純物ガス生成器 4 5は、バルブ 3 8に接続されている。

このような構成において、レーザガスに不純物ガスを導入する方法は、例えば図 1 3のフローチャートと同様にして行われる。すなわち、不純物ガス生成器 4 5の前記吸蔵物質を所定温度に加熱して所定圧の不純物ガスを不純物ガス生成器 4 5内に発生させておき、この状態で図 1 3の S 8 1及び S 8 2と同様に、所定時間 Δ Τ Ηだけバルブ 3 8を開いて不純物ガス生成器 4 5からレーザチャンバ 1 内に不純物ガスを導入し、この後バルブ 3 8を閉じる。そして、レーザチャンバ 1内の圧力 Pが所定圧力値 P « に達するまで、この不純物ガスの導入処理を繰り返す。あるいは、上記のバルブ 3 8の開閉制御の代わりに前記吸蔵物質の加熱温度を制御することにより、不純物ガスの導入量を調整することも可能であり、この場合にもレーザチャンバ 1内の圧力 Pが所定圧力値 P H に達するまで導入すればよい。なお、不純物ガス導入後の処理は、 S 8 3で通常のレーザガス導入処理を実行し、この後リターンで処理を終了する。

このようにして、第 6実施例と同様に不純物ガスを所定圧力値になるまでレーザチャンバ 1内に導入し、この後、各レーザガスをそれぞれ所定圧力値に達するまでレーザチャンバ 1内に導入して行く。これにより、レーザガス中の不純物ガスの濃度を精度良く制御できる。したがって、レーザ発振を開始した当初からレ一ザ出力パワーが低下せずに発振させることが可能となる。産業上の利用可能性

本発明は、レーザガス交換直後のレーザ発振開始の当初から、所定の高いレーザ出力パワーが得られるエキシマレーザ装置等のガスレーザ装置として有用である。

Claims

請求の範囲

1 . レーザ光を所定パルス数以上発振し、レーザ出力パワーが制御不可になった使用済みのレーザチャンバ（1) 内のレーザガスを、新鮮なレーザガスに交換するガスレーザ装置において、

レーザガスの交換時に、交換後の新鮮なレーザガス中に前記使用済みのレーザガスの一部を残存させるガス残存手段を備えたことを特徴とするガスレーザ装置

2 . 残存させた前記使用済みのレーザガスの濃度が、前記交換後の新鮮なレーザガス中の 1 . 5%以上から 6 0 %以下の範囲内にあることを特徴とする請求の範囲 1記載のガスレーザ装置。

3 . 前記ガス残存手段は、レーザガス交換時に所定量の使用済みのレーザガスがレーザチャンバ（1) 内に残存するようにガス排気を制御するガス排気制御機構（1

0)であることを特徴とする請求の範囲 1記載のガスレーザ装置。

4 . 前記ガス残存手段は、レーザチャンバ（1) に付設され、前記使用済みのレ一ザガスをレーザチャンバ（1 ) から取り込んで貯蔵した後に、この貯蔵した使用済みのレーザガスをレーザチャンバ（1) 内に所定量注入するレーザガス貯蔵容器（2

1 )であることを特徴とする請求の範囲 1記載のガスレーザ装置。

5 . 前記ガス排気制御機構 (10)は、レーザチャンバ（1 ) 内のガス圧を検出する圧力センサ（12)と、レーザチャンバ（1 ) 内の前記使用済みのレーザガスを排気するバルブ（13)と、圧力センサ（12)の検出信号に基づいて、所定量の使用済みのレーザガスがレーザチャンバ（ 1 ) 内に残存するようにこのバルブ（ 13 )に駆動指令を出力する制御器（ 11 )とを備えたことを特徴とする請求の範囲 3記載のガスレーザ装置。

6 . 前記ガス排気制御機構（10)は、レーザチャンバ（1 ) 内の前記使用済みのレーザガスを排気する 'くルブ（13)と、レーザガス排気開始時からのガス排気時間を計測し、このガス排気時間に基づいて、所定量の使用済みのレーザガスがレーザチャンバ（1 ) 内に残存するようにこのバルブ（13)に駆動指令を出力する制御器（11 ) とを備えたことを特徴とする請求の範囲 3記載のガスレーザ装置。

7 . 前記ガス排気制御機構（10)が、レーザチャンバ（1) 内のガス圧が所定値より大きいときに前記使用済みのレーザガスを排気し、このガス圧が所定値以下になつたときに排気を停止する圧力制御弁 (17)を備えたことを特徴とする請求の範囲 3記載のガスレーザ装置。

8 . レーザ光を所定パルス数以上発振し、レーザ出力パワーが制御不可になった使用済みのレーザチャンバ（1) 内のレーザガスを新鮮なレーザガスに交換するガスレーザ装置において、

レーザガスの交換時に、交換後の新鮮なレーザガスに所定量の不純物ガスを添加する不純物ガス添加手段を備えたことを特徴とするガスレーザ装置。

9 . 前記不純物ガス添加手段は、所定濃度の不純物ガスが添加されたレーザガスが充塡されているレーザガスボンベを備えたことを特徴とする請求の範囲 8記載のガスレーザ装置。

1 0 . 前記不純物ガス添加手段は、不純物ガスを貯蔵している不純物ガス容器（4 4)と、不純物ガス容器 (44)の不純物ガスのレーザチャンバ（1 ) 内への注入を開閉するバルブ（38)と、前記交換後の新鮮なレーザガスに所定量の不純物ガスを添加するようにバルブ (38)に駆動指令を出力する制御器（11)とを備えたことを特徴とする請求の範囲 8記載のガスレーザ装置。

1 1 . 前記不純物ガス添加手段は、不純物ガスを生成する不純物ガス生成器 (45) と、不純物ガス生成器 (45)の不純物ガスのレーザチャンバ（1) 内への注入を開閉するバルブ（38)と、前記交換後の新鮮なレーザガスに所定量の不純物ガスを添加するようにバルブ (38)に駆動指令を出力する制御器（11)とを備えたことを特徴とする請求の範囲 8記載のガスレーザ装置。

1 2 . 前記不純物ガスが、フッ化水素（H F ) 、四フッ化炭素（C F ) 又は酸素（0 ₂ ) のうち少なくとも 1つのガスで構成されることを特徴とする請求の範囲 8記載のガスレーザ装置。