JPS639187A - エキシマレ−ザの出力制御装置 - 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〕 この発明はエキシマレーザの出カ一定制御を行なう出力
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

エキシマレーザは、希ガス（Ａｒ、Ｋｒ。

Ｘｅ）、ハロゲン（Ｆｅ、ＨＣＮ）およびバッファガス
（Ｈｅ、Ｎｅ）の混合ガスをレーザガスとしてチャンバ
内に封入し、全反射鏡と部分反射鏡から成る共振器間で
前記レーザガスをパルス放電等によって励起させること
によりレーザ発振を行なうものであり、高効率、高出力
発振を行なうことができ、特にその非コヒーレントな性
質からフォトリサグラフィー等への応用が進められてい
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のエキシマレーザにおいては、ガスの劣化
、電極の劣化、不純物の生成、放電回路の劣化等種々の
要因によりレーザ出力が安定化せず、このため産業用と
して例えばフォトリッグラフィーのステッパ装置等に適
用するには未だ問題が多いものであり、レーザ出力をで
きるだけ長期間一定に維持するための技術が要望されて
いる。

〔問題点を解決するための手段および作用〕　　　−こ
の発明では、レーザの出力に影響を与える例えば、パル
ス放電の電圧、パルス放電の繰返し周波数、バッフ７ガ
スへのネオンガスの追加量、レーザガスへのハロゲンガ
スの追加量、レーザガスの全圧、レーザガスの一部を新
しいガ５に変換する量およびレーザガスに含まれる不純
物の除去量等の複数の制御要素のうち少なくとも１つを
自動調整してレーザ出力を一定に保持する制御手段を具
え、該制御手段によってこれら複数の制御要素を適宜制
御するようにしてレーザ出力を常に一定に保持するよう
にする。

〔実施例〕 図はこの発明の一実施例を示すものであり、このエキシ
マレーザ装置においては、放電電極、共振器等を備えて
レーザ光を発生するレーザ主装置１と、蓄電器、サイラ
トロンスイッチ等を備えた充電回路２とでレーザ本体３
を構成する。このレーザ本体３においては、充電回路２
内のサイラトロンスイッチによるパルス放電によりレー
ザ主装置１の放電電極間で繰返し放電を起こし、これに
よりレーザガスを励起するようにしている。

この装置においては、かかるレーザ本体３から、ガス循
環のためのブロア４、ガス冷却のための熱交換器５、除
塵用のフィルタ８、ガス中の不純物を除去するガス純化
装置９、レーザガス（ハロゲンと希ガスとバッファガス
とから成る混合ガス）の組成を一定に保つガス交換器１
０を分離し、これを供給ダクト６および排出ダクト７を
介して接続するようにして、レーザ本体３をコンパクト
にするようにしている。１１は充電回路２用の直流電源
である。

かかる構成において、ブロア４から吐出されたレーザガ
スはガス交換器１０．熱交換器５、供給ダクト７を介し
てレーザ主装置１に流入し、二二でレーザ光が発生され
る。レーザ発振後のレーザガスは排出ダクト７を介して
ブロア４に流入する。

バイパス路７ａに流入したガスはフィルタ８、ガス純化
装置９を経由して精製された後ブロア４に流入する。

次に、レーザ出カ一定制御のための構成について説明す
る。

この実施例装置においては、マイクロコンピュータ２０
の制御によってレーザの出力に影響を及ぼす複数の異な
るパラメータを調整することにより、レーザ出力を常に
一定に維持するようにしている。出力センサ１２はレー
ザ主装置１から発生されるレーザの出力を検出するもの
であり、その検出出力をマイクロコンピュータ２０に入
力する。

マイクロコン“ピユータ２０は出力センサ１２の検出出
力によりレーザ出力の低下を検出した場合、以下の制御
項目を制御する。

［Ａ］電源関係 （１）電源１１の電圧を上げることにより１パルス当り
のレーザエネルギーを増大させる。

（２）充電回路２のす゛イラトロンによるパルス放電の
繰返し周波数を高くして、レーザ平均出力を増大する。

［Ｂ］ガス関係 （３）ガス純化装置９においてハロゲンガス例えばフッ
素（Ｆ２）を追加する。

（４）ガス純化装置のガス循環量を制御することにより
不純物の除去量を調整する。

（５）ガス交換３１０において、バッファガス（通常は
Ｈｅ）にネオン（Ｎｅ）ガスを追加する。

（６）ガス交換器１０において、ガスの混合比を変えな
いでガスの全圧を高くする（この場合、装置全体として
の耐圧条件に制限があるので、増圧にも限りがある。通
常は全圧が一定になるように制御している。） （７）ガス交換器１０において、混合ガスの一部を新し
いガスと交換する。

（８）ブロア４の回動速度等を制御し、ガス循環速度を
高くする。

［Ｃ］その他 （９）熱交換器５を制御してガス温度を一定に保ちレー
ザ出力を安定化させる。

この場合、これら９個の制御項目には所定の優先順位が
付けられており、マイクロコンピュータ２０は出力セン
サ１２の検出出力によりレーザ出力の低下を検出すると
、これら９個の制御項目による各制御を所定の優先順位
に従って１つずつ実行し７、レーザ出力が回復した時点
でこの制御動作を中止する。

すなわち、通常の制御において、マイクロコンピュータ
２０は、熱交換器５、ガス交換器１０およびブロア４等
を制御することによりガス温度一定制御、ガス全圧一定
制御および循環速度一定制御等を行なっている。しかし
、マイクロコンピュータ２０は出力センサ１２の検出出
力が所定の目標値以下となったことを検出した場合、例
えば、第１のステップとして７１ｉａｌｌの電圧を上げ
る制御を行なう。この制御によって、レーザ出力が上記
目標値以上となった場合、この時点で制御を終了する。

しかし、レーザ出力が回復しない場合は、次に、例えば
ガス交換器１０においてバッファガスにＮｅガスを追加
させる第２のステップの制御を行なう。このＮｅガス追
加制御によってレーザ出力が回復した場合、この時点で
制御を終了する。

しかし、この制御によってもレーザ出力が回復しない場
合は、次のステップの例えば、混合ガスにハロゲンガス
を追加する制御を行なう。以下、同様にして、レーザ出
力が回復するまで前記９個の制御項目による制御を順番
に実行するようにする。

なお、上記優先順位は、各制御項目の制御の容易さ、費
用、レーザ出力に及ぼす影響力等を考慮して決定するよ
うにする。

また、前述した９個の制御項目を全て調整する必要はな
く、例えば電源には１つの制御項目、ガス関係には２つ
の制御項目を持たせるようにする等、制御項目を前記９
個の中から適宜に選択するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、エキシマレーザ
装置の出力に影響を与える複数のパラメータのうち少な
くとも１つを自動調整し、レーザ出力を常に一定に維持
する制御系を備えるようにしたので、安定したレーザ出
力を長期間得ることができ、また構成部品、ガス等の交
換時期を遅らせることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明にかかるエキシマレーザの出力制御装置の一
実施例を示すブロック図である。 １・・・レーザ主装置、２・・充電回路、３・・・レー
ザ本体、４・・・ブロア、５・・・熱交換器、６・・・
供給ダクト、７・・・排出ダクト、８・・・フィルタ、
９・・・ガス純化装置、１０・・・ガス交換器、１１・
・・電源、１２・・・出力センサ、２０・・・マイクロ
コンピュータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも希ガス、ハロゲンガスおよびバッファ
   ガスから成る混合ガスをレーザガスとして循環させ、該
   レーザガスをパルス放電によって励起させることにより
   、レーザ発振を行なうエキシマレーザの出力制御装置に
   おいて、 前記レーザの出力に影響を与える複数の制御要素のうち
   少なくとも１つを自動調整してレーザ出力を一定に保持
   する制御手段を具えたエキシマレーザの出力制御装置。
2. （２）前記複数の制御要素は、パルス放電の電圧、パル
   ス放電の繰返し周波数、前記バッファガスへのネオンガ
   スの追加量、前記レーザガスへのハロゲンガスの追加量
   、前記レーザガスの全圧、前記レーザガスの新しいガス
   への交換量、レーザガスに含まれる不純物の除去量であ
   る特許請求の範囲第（１）項記載のエキシマレーザの出
   力制御装置。