JPS6384183A - エキシマ−レ−ザガスの再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

〈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。

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。

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。

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。

〈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。

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。

〈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
。

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。

〈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。

〈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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〈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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）循環ポンプによりレーザ発振部から導入したエキ
   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。