(57)【要約】  レーザチャンバに用いられるタッチダウンベアリングのフッ素ガスによる腐食を抑制するとともに、タッチダウンベアリングの消耗を抑制する。  一対の放電電極及びガス循環用のファンを収容したレーザチャンバであって、  前記ファンの軸を非接触で支持可能な磁気軸受けと、  該磁気軸受けの制御不能時に軸受けとして機能とするタッチダウンベアリングを備え、  該タッチダウンベアリングの固体潤滑材として、Ａｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層及びＣｕめっき層の少なくともいずれか１つが用いられてよい。
2014069636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の放電電極及びガス循環用のファンを収容したレーザチャンバであって、
前記ファンの軸を非接触で支持可能な磁気軸受けと、
該磁気軸受けの制御不能時に軸受けとして機能とするタッチダウンベアリングを備え、
該タッチダウンベアリングの固体潤滑材として、Ａｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層及びＣｕめっき層の少なくともいずれか１つが用いられたレーザチャンバ。
【請求項２】
前記固体潤滑材は、前記タッチダウンベアリングの内輪及び外輪の少なくとも一部を被覆している請求項１に記載のレーザチャンバ。
【請求項３】
前記固体潤滑材は、前記タッチダウンベアリングの内輪及び外輪の全面を被覆している請求項１に記載のレーザチャンバ。
【請求項４】
前記Ｎｉ含有めっき層は、Ｎｉめっき層、Ｎｉめっき層及びＮｉＢめっき層のいずれか一つである請求項２に記載のレーザチャンバ。
【請求項５】
前記固体潤滑材の厚さは、２〜１３μｍの範囲にある請求項２に記載のレーザチャンバ。
【請求項６】
前記固体潤滑材の下地として、Ｎｉめっき層が形成された請求項２に記載のレーザチャンバ。
【請求項７】
前記タッチダウンベアリングは、前記内輪と前記外輪との間にセラミックスボールを備える請求項２に記載のレーザチャンバ。
【請求項８】
前記内輪及び前記外輪は、前記固体潤滑材以外の部分はステンレス材料で構成された請求項２に記載のレーザチャンバ。
【請求項９】
前記ファンと同軸で接続されたモータを有し、
前記タッチダウンベアリングは、前記ファンと前記モータとの接続箇所と、前記ファンの外側端部と、前記モータの外側端部の３箇所に設けられた請求項１に記載のレーザチャンバ。
【請求項１０】
前記３箇所に設けられた前記タッチダウンベアリングの前記固体潤滑材は、前記Ｃｕめっき層である請求項９に記載されたレーザチャンバ。
【請求項１１】
前記ファンと前記モータとの接続箇所に設けられた前記タッチダウンベアリングの前記固体潤滑材はＣｕめっき層であり、
前記ファンの外側端部及び前記モータの外側端部に設けられた前記タッチダウンベアリングの前記固体潤滑材はＮｉＰめっき層である請求項９に記載のレーザチャンバ。
【請求項１２】
前記タッチダウンベアリングにパージガスを供給することが可能であるように構成された吸気口、及び、
前記パージガスを排気することが可能であるように構成された排気口
をさらに備える、請求項１に記載のレーザチャンバ。
【請求項１３】
前記吸気口に接続された第一の継ぎ手、及び、
前記排気口に接続された第二の継ぎ手
をさらに備える、請求項１２に記載のレーザチャンバ。
【請求項１４】
前記吸気口及び前記第一の継ぎ手の間に設けられた第一のバルブ、並びに
前記排気口及び前記第二の継ぎ手の間に設けられた第二のバルブ
をさらに備える、請求項１３に記載のレーザチャンバ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のレーザチャンバと、
該レーザチャンバのレーザの発生を制御するレーザコントローラと、を備える放電励起式ガスレーザ装置。
【請求項１６】
一対の電極、
レーザガスを循環させることが可能であるように構成されたファン、
非接触の様式で前記ファンの軸を磁気的に支持することが可能であるように構成された磁気軸受け、
前記磁気軸受けの故障の際に前記ファンの軸を支持することが可能であるように構成されたタッチダウンベアリング、
前記タッチダウンベアリングにパージガスを供給することが可能であるように構成された吸気口、及び、
前記パージガスを排気することが可能であるように構成された排気口
を備える、レーザチャンバ。
【請求項１７】
前記吸気口に接続された第一の継ぎ手、及び、
前記排気口に接続された第二の継ぎ手
をさらに備える、請求項１６に記載のレーザチャンバ。
【請求項１８】
前記吸気口及び前記第一の継ぎ手の間に設けられた第一のバルブ、並びに
前記排気口及び前記第二の継ぎ手の間に設けられた第二のバルブ
をさらに備える、請求項１７に記載のレーザチャンバ。
【請求項１９】
請求項１６に記載のレーザチャンバ、及び
前記レーザチャンバにおけるレーザ光の発生を制御するように構成されたレーザコントローラ
を備える、放電励起式ガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、レーザチャンバ及び放電励起式ガスレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置（以下、「露光装置」という）においては、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。近年、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの深紫外光を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置、ならびに波長１９３ｎｍの真空紫外光を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。【０００３】
次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウェハーとの間を液体で満たし、屈折率を変えることにより露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光も行われている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光では、ウェハーには水中における波長１３４ｎｍに相当する真空紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。【０００４】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振のスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、これらの投影レンズが使用されると色収差が発生し、解像力が低下する。そこで、色収差が無視できる程度となるまで、ガスレーザ装置から放出されるレーザビームのスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュール（Line  Narrowing  Module）が設けられ、スペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。このようにスペクトル線幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１８３４３６号公報
【特許文献２】特開２００２−１６８２５２号公報
【概要】
【０００６】
本開示の実施形態によれば、一対の放電電極及びガス循環用のファンを収容したレーザチャンバであって、前記ファンの軸を非接触で支持可能な磁気軸受けと、該磁気軸受けの制御不能時に軸受けとして機能とするタッチダウンベアリングを備え、該タッチダウンベアリングの固体潤滑材として、Ａｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層及びＣｕめっき層の少なくともいずれか１つが用いられたレーザチャンバが提供されてもよい。
【０００７】
本開示の実施形態によれば、前記レーザチャンバと、前記レーザチャンバのレーザの発生を制御するレーザコントローラと、を備える、放電励起式ガスレーザ装置が提供されてもよい。
【０００８】
本開示の実施形態によれば、一対の電極、レーザガスを循環させることが可能であるように構成されたファン、非接触の様式で前記ファンの軸を磁気的に支持することが可能であるように構成された磁気軸受け、前記磁気軸受けの故障の際に前記ファンの軸を支持することが可能であるように構成されたタッチダウンベアリング、前記タッチダウンベアリングにパージガスを供給することが可能であるように構成された吸気口、及び、前記パージガスを排気することが可能であるように構成された排気口を備える、レーザチャンバが提供されてもよい。
【０００９】
本開示の実施形態によれば、上記のレーザチャンバ、及び前記レーザチャンバにおけるレーザ光の発生を制御するように構成されたレーザコントローラを備える、放電励起式ガスレーザ装置が提供されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の一例を示した図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るレーザチャンバの断面構成の一例を示した図である。
【図３】図３は、本開示の実施形態１に係るレーザチャンバの一例を示した図である。
【図４】図４は、本実施形態に係るレーザチャンバのタッチダウンベアリングの断面構成の一例を示した図である。
【図５】図５は、本開示の実施形態２に係るレーザチャンバに備えられたクロスフローファン及びその駆動機構の一例を示した図である。
【図６】図６は、本開示の実施形態３に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの構成を例示する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、ＶＣＲ（登録商標）メタル・ガスケット式面シール継ぎ手の例を例示する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、クイックカップリングの例を例示する図である。
【図８】図８は、本開示の実施形態３に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの動作を例示する図である。
【図９】図９は、本開示の実施形態４に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの構成を例示する図である。
【図１０】図１０は、バルブの例を例示する図である。
【図１１】図１１は、本開示の実施形態４に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの動作を例示する図である。
【実施形態】
【００１１】
以下、本開示の実施形態について、下記の目次の流れに沿って説明する。
【００１２】
目次
１．概要
２．用語の説明
３．エキシマレーザ装置
３．１  構成
３．２  動作
４．エキシマレーザ装置のレーザチャンバに備えられたタッチダウンベアリング
４．１  実施形態１
４．２  実施形態２
５．エキシマレーザ装置のレーザチャンバ
５．１  実施形態３
５．２  実施形態４
【００１３】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１４】
１．概要
エキシマレーザ装置のレーザチャンバに収容されているクロスフローファンの軸受けには、磁気軸受けが使用されている。磁気軸受けは、磁気ベアリングの電源が切れた時やエラーが出た時に、ロータとステータの接触による破損を防ぐため、タッチダウンベアリングとともに設置してもよい。
【００１５】
しかしながら、エキシマレーザ装置では、レーザチャンバ内でフッ素ガス（Ｆ２）を用いるため、フッ素に耐性の小さいステンレス等でタッチダウンベアリングが構成された場合には、タッチダウンベアリングが腐食して、さらに、タッチダウンベアリングが消耗して回転しなくなることがあり得た。
【００１６】
そこで、本開示の実施形態に係るレーザチャンバ及び放電励起式レーザ装置では、タッチダウンベアリングの固体潤滑材としてＡｕめっき層、Ｎｉを含む金属（Ｎｉ，ＮｉＰ、ＮｉＢ）めっき層、Ｃｕめっき層を使用してもよい。これらのめっき層は、フッ素ガスに耐性を有するため、タッチダウンベアリングの腐食を抑制することができる。また、これらのめっき層はステンレス（ＳＵＳ）に比べて柔らかいので、タッチダウンベアリングの一部がステンレスで構成されている場合にタッチダウンベアリングが消耗するのを抑制し得る。
【００１７】
また、タッチダウンベアリングの腐食及び消耗の少なくとも一つが生じると、レーザチャンバの定期的なメンテナンスの作業の際に磁気軸受け部分を分解すると共にタッチダウンベアリングを交換することが必要であり得た。
【００１８】
本開示の実施形態に係るレーザチャンバにおいては、Ａｕめっき層、Ｎｉを含む金属（Ｎｉ，ＮｉＰ、ＮｉＢ）めっき層、及びＣｕめっき層の少なくとも一つの使用によりタッチダウンベアリングの腐食を抑制することができ得る。本開示の実施形態に係る放電励起式レーザ装置においては、Ａｕめっき層、Ｎｉを含む金属（Ｎｉ，ＮｉＰ、ＮｉＢ）めっき層、及びＣｕめっき層の少なくとも一つの使用によりタッチダウンベアリングの腐食を抑制することができ得る。そのため、レーザチャンバの定期的なメンテナンスの作業における磁気軸受け部分の分解及びタッチダウンベアリングの交換のいずれも不要になり得る。その結果、レーザチャンバの定期的なメンテナンスの作業工数を低減し得る。
【００１９】
さらに、本開示の実施形態に係るレーザチャンバにおいては、タッチダウンベアリングにパージガスを供給するように構成された吸気口及びパージガスを排気するように構成された排気口を備えてもよい。本開示の実施形態に係る放電励起式レーザ装置においては、タッチダウンベアリングにパージガスを供給するように構成された吸気口及びパージガスを排気するように構成された排気口を備えてもよい。そのため、タッチダウンベアリングに対してパージガスを流すことができる。それによって、タッチダウンベアリングの腐食によって生じると共にタッチダウンベアリングのロックを引き起こすダストをタッチダウンベアリングから排除することができる。そのため、ダストによって引き起こされるタッチベアリングのロックの発生を抑制することができる。その結果、磁気軸受け部分の分解及びタッチダウンベアリングの交換の頻度を低減することができる。
【００２０】
２．用語の説明
本開示において使用される用語は、以下のように定義される。
【００２１】
「放電励起式ガスレーザ装置」とは、レーザチャンバ内で放電を発生させることで、レーザチャンバ内に封入されたレーザガスに励起エネルギを与え、レーザ光を発生させるレーザ装置であり、例えば、エキシマレーザ装置、ＣＯ２レーザ装置、及びＦ２レーザ装置等が含まれる。
【００２２】
「ラジアル方向」とは、回転体の径方向を意味する。
【００２３】
「磁気軸受け」とは、ロータを磁気浮上させるアクチュエータをステータ側に備えるとともに、ロータを回転させるモータを備えた回転体の駆動機構を意味する。
【００２４】
「タッチダウンベアリング」とは、磁気軸受けが制御不能な状態となったときに、ロータとステータとの接触による破損を抑制する補助軸受けのことを意味する。
【００２５】
３．エキシマレーザ装置
３．１  構成
図１は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の一例を示した図である。なお、エキシマレーザ装置も、放電励起式ガスレーザ装置の一種である。エキシマレーザ装置は、露光装置３００の光源として用いられてよく、発生したレーザ光を露光装置３００に出力してよい。なお、露光装置３００には、露光装置コントローラ３０１が備えられ、エキシマレーザ装置のレーザコントローラ２４０と相互に通信を行い、エキシマレーザ装置からのレーザ光の出力命令を行うように構成されてよい。
【００２６】
エキシマレーザ装置は、レーザコントローラ２４０と、レーザ共振器２５０と、レーザガス供給及び排気装置２１０とを含んでいてもよい。
【００２７】
また、レーザ発振器システム２６０は、レーザチャンバ１０と、レーザ共振器２５０と、エネルギ検出器１９０と、充電器２２０と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ：Pulse  Power  Module）５０と、スペクトル検出器２００を含んでいてもよい。
【００２８】
更に、レーザチャンバ１０は、１対の放電電極２０、２１と、レーザ共振器２５０の光を透過する２つのウィンドウ６０、６１とを含んでいてもよい。レーザチャンバ１０は、レーザ共振器２５０の光路上に配置されてもよい。
【００２９】
レーザチャンバ１０は、さらに、クロスフローファン８０と、軸９０と、磁気軸受け１００、１０１と、タッチダウンベアリング１１０、１１２と、モータ１４０と磁気軸受けコントローラ１５０とモータコントローラ１６０と、電気絶縁部４０とを含んでいてもよい。磁気軸受け１００、１０１には、ラジアル磁気軸受けがそれぞれ１つ設置されてもよい。また、磁気軸受け１００、１０１よりも外側には、タッチダウンベアリング１１０、１１２が設けられてよい。なお、クロスフローファン８０及び軸９０の一部はレーザチャンバ１０内に収容され、軸９０の一部、磁気軸受け１００、１０１及びタッチダウンベアリング１１０、１１２は、レーザチャンバ１０の側壁に取り付けられてよい。
【００３０】
レーザ共振器２５０は、出力結合ミラー（ＯＣ：Output  Coupler）１８０と、狭帯域化モジュール（LNM：Line  Narrowing  Module）１７０とを含んでいてもよい。狭帯域化モジュール１７０は、ビームを拡大するプリズム１７１と、回転ステージ１７２と、グレーティング１７３とを含んでいてもよい。グレーティング１７３は、入射角度と回折角度が同じ角度となるようにリトロー配置してもよい。回転ステージ１７２の上には、レーザ光がグレーティング１７３に入射する角度が変化するように、グレーティング１７３が設置されてもよい。ここで、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０は、一部のレーザ光を反射し、一部の光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。
【００３１】
パルスエネルギ検出器１９０は、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ１９１と、集光レンズ１９２と、光センサ１９３とを含んでいてもよい。
【００３２】
スペクトル検出器２００は、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ２０１と、集光レンズ２０２と、分光器２０３とを含んでいてもよい。分光器２０３は、例えば、図示しない拡散板とエアギャップエタロンと集光レンズと、ラインセンサとを含んでいてもよい。
【００３３】
パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）５０は、図示しない充電コンデンサを含み、放電電極２０、２１に接続され、放電電極２０、２１を放電させるためのスイッチ５１を含んでいてもよい。
【００３４】
充電器２２０は、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）５０内にある図示しない充電コンデンサに接続されてもよい。
【００３５】
圧力センサ２３０は、レーザチャンバ１０内のレーザガス圧を測定するためのセンサである。圧力センサ２３０で測定されたレーザガス圧は、レーザコントローラ２４０に送信されてよい。
【００３６】
レーザチャンバ１０には、レーザガスが満たされる。レーザガスは、例えば、希ガスとしてＡｒ又はＫｒ、ハロゲンガスとしてＦ２ガス、バッファガスとしてＮｅ又はＨｅであってもよいし、又は少なくともＦ２ガスを含む混合ガスであってもよい。
【００３７】
レーザガス供給及び排気装置は、図示しないバルブと流量制御弁を含んでいてもよい。この装置は図示しないレーザガスを含むガスボンベと接続され、図示しないバルブと排気ポンプ含んでいてもよい。
【００３８】
エキシマレーザ装置は、露光装置３００にレーザ光を出力してもよい。
【００３９】
図２は、本実施形態に係るレーザチャンバ１０の断面構成の一例を示した図である。図２に示すように、レーザチャンバ１０の内部には、熱交換器７０を配置してもよい。また、上側の電極２０は、電気絶縁部４０を介してＰＰＭ５０の高電圧の出力部に接続支持され、下側の電極２１は、電極２０と対向するように電極ホルダ３０により下から支持されてよく、配線３１によりレーザチャンバ１０の金属部と電気的に接続されてよい。レーザチャンバ１０の金属部はグランドに接続されていてもよい。
【００４０】
また、図２に示すように、クロスフローファン８０の回転により、レーザチャンバ１０内のレーザガスがレーザチャンバ１０内を循環してよい。なお、レーザチャンバ１０内を循環するレーザガスは、熱交換器７０により循環しながら冷却されてよい。
【００４１】
３．２  動作
次に、図１及び図２を参照して、エキシマレーザ装置の動作について説明する。
【００４２】
レーザコントローラ２４０は、露光装置コントローラ３０１からレーザ装置の発振準備の命令を受けると、レーザガス供給及び配置された装置を制御してよい。レーザコントローラ２４０は、所定組成のレーザガスを、レーザチャンバ１０内が所定の圧力となるまで、レーザチャンバ１０内に供給してもよい。
【００４３】
レーザコントローラ２４０は、磁気軸受けコントローラ１５０に、クロスフローファン８０及び軸９０の磁気浮上と、モータ１４０を回転させる信号を送信してもよい。磁気軸受けコントローラ１５０は、クロスフローファン８０の軸９０を磁気浮上させ、モータコントローラ１６０を介して、クロスフローファン８０の回転数が所定の回転数となるように制御してもよい。
【００４４】
レーザコントローラ２４０は、露光装置コントローラ３０１から、目標のパルスエネルギＥｔと発振トリガを受信してもよい。レーザコントローラ２４０から、出力するレーザ光が目標のパルスエネルギＥｔとなるように、充電器２２０に所定の充電電圧（Ｖｈｖ）を設定してもよい。そして、発振トリガに同期させてパルスパワーモジュール（ＰＰＭ）５０内のスイッチ５１を動作させ、電極２０、２１間に高電圧を印加してもよい。
【００４５】
その結果、電極２０、２１間で放電が発生し、レーザガスは励起され、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０とグレーティング１７２とを含むレーザ共振器２５０でレーザ発振し得る。この時、プリズム１７１とグレーティング１７２によって、狭帯域化されたレーザ光が出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力され得る。
【００４６】
出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の一部は、パルスエネルギ検出器１９０に入射し、ビームスプリッタ１９１によって一部が反射され、レンズ１９２を介してレーザ光のパルスエネルギが検出されてもよい。ビームスプリッタ１９１の透過光は、露光装置３００に入射してもよい。このように、パルスエネルギ検出器１９０によって、出力結合ミラー（ＯＣ）から出力されたレーザ光のパルスエネルギＥを検出し得る。
【００４７】
レーザコントローラ２４０は、この時の充電電圧Ｖｈｖと、出力されたパルスエネルギＥの少なくとも１つを記憶してもよい。また、レーザコントローラ２４０は、目標パルスエネルギＥｔと実際に出力されたエネルギＥとの差ΔＥに基づいて、出力されたレーザ光のパルスエネルギＥが目標パルスエネルギＥｔとなるように、充電電圧Ｖｈｖをフィードバック制御してもよい。
【００４８】
レーザコントローラ２４０は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最大値より高くなったら、レーザガス供給及び排気装置２１０を制御して、所定の圧力となるまでレーザガスをレーチャンバ１０内に供給してもよい。また、レーザコントローラ２４０は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最小値より低くなったら、レーザガス供給及び排気装置２１０を制御して、所定の圧力となるまでレーザガスをレーザチャンバ１０内から排気してもよい。
【００４９】
出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の一部を、ビームスプリッタ２０１によりサンプリングし、分光器２０３に入射させてもよい。分光器２０３により、レーザ光の中心波長が計測され得る。
【００５０】
レーザコントローラ２４０が、スペクトル計測器によって計測された波長と目標波長の差Δλに基づいて、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１７０の回転ステージ１７２を制御することにより、レーザ光のグレーティング１７３に入射する角度が変化し得る。その結果、グレーティグ１７３の選択波長が変化することによって、レーザ光の波長を制御し得る。
【００５１】
エキシマレーザ装置は、必ずしも狭帯域化レーザ装置でなくてもよく、自然発振光を出力するエキシマレーザ装置であってもよい。たとえば、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１７０の代わりに、高反射ミラーを配置してもよい。
【００５２】
例えば、このような動作により、本実施形態に係るエキシマレーザ装置は、レーザ光を出力し得る。本実施形態に係るエキシマレーザ装置においては、レーザチャンバ１０内に、クロスフローファン８０及び軸９０の一部が収容され、クロスフローファン８０及び軸９０の駆動部である磁気軸受け１００、１０１と、磁気軸受け１００、１０１の補助軸受けであるタッチダウンベアリング１１０、１１２がレーザチャンバ１０の側壁に取り付けられて設置されるが、軸９０と磁気軸受け１００、１０１は隙間を有しているので、レーザチャンバ１０内のレーザガスは、タッチダウンベアリング１１０、１１２まで到達する。上述のように、レーザガスには、フッ素ガスが用いられる場合がある。
【００５３】
この場合、タッチダウンベアリング１１０、１１２には、フッ素ガスに対する耐性があまり大きくないステンレス（ＳＵＳ）が用いられ、タッチダウンベアリング１１０、１１２の耐久性が課題となることがあり得た。
【００５４】
そこで、本実施形態に係るエキシマレーザ装置では、フッ素ガス耐性の高い金属材料でタッチダウンベアリング１１０、１１２をめっきして被覆することにより、かかる課題を解決し得る。以下、本実施形態に係るレーザチャンバ及びエキシマレーザ装置に用いられるタッチダウンベアリング１１０、１１２の構成について、より詳細に説明する。
【００５５】
４．エキシマレーザ装置のレーザチャンバに備えられたタッチダウンベアリング
４．１  実施形態１
図３は、本開示の実施形態１に係るレーザチャンバの一例を示した図である。実施形態１に係るレーザチャンバ１０は、クロスフローファン８０と、軸９０、９１と、ラビリンス構造９５と、磁気軸受け１００、１０１と、ギャップセンサ１０５、１０６と、タッチダウンベアリング１１０、１１２とを備えてよい。なお、磁気軸受け１００、１０１は、それぞれ内輪磁性体１００ａ、１０１ａと、外輪電磁コイル１００ｂ、１０１ｂと、ギャップ１００ｃ、１０１ｃとを有してよい。また、モータ１４０は、ステータ１４１と、ロータ１４２とを備えてよい。更に、レーザチャンバ１０の外部には、磁気軸受けコントローラ１５０と、モータコントローラ１６０と、レーザコントローラ２４０が備えられてよい。
【００５６】
ここで、ギャップセンサ１０５、１０６は、それぞれ磁気軸受け１００、１０１のギャップ１００ｃ、１０１ｃを検出するためのセンサであってもよい。ギャップセンサ１０５、１０６は、それぞれコイル１０５ａ、１０６ａと、磁石１０５ｂ、１０６ｂとを含んでいてもよい。磁石１０５ｂ、１０６ｂとコイル１０５ａ、１０６ａとの距離が変化すると、電磁誘導作用により、コイル１０５ａ、１０６ａに逆起電力が生じて電流が流れる。そして、それぞれのコイル１０５ａ、１０６ａを流れる電流値から、それぞれの磁気軸受け１００、１０１のギャップ１００ｃ、１０１ｃを検出し得る。また、磁気軸受け１００、１０１は、内輪磁性体１００ａ、１０１ａと外輪電磁コイル１００ｂ、１０１ｂとを含んでいてもよい。外輪電磁コイル１００ｂ、１０１ｂの電流値を制御することによって、内輪磁性体１００ａ、１０１ａとの間に発生する斥力を制御することができ、軸９０を磁気浮上させるためのアクチュエータとなり得る。また、磁気軸受けコントローラ１５０は、ギャップセンサ１０５、１０６で検出されたギャップ１００ｃ、１０１ｃから、アクチュエータである外輪電磁コイル１００ｂ、１０１ｂにより発生する磁気浮上力を制御し、ギャップ１００ｃ、１０１ｃを適切に保つ制御を行う。モータコントローラ１６０は、モータ１４０を適切に回転駆動するための制御を行う。なお、レーザコントローラ２４０は、図１で説明した通りであるので、その説明を省略する。更に、図３において、タッチダウンベアリング１１０、１１２の箇所の軸９１は、軸９０よりも直径が小さく構成されている。
【００５７】
図３に示すように、モータ１４０及び磁気軸受け１００、１０１と、レーザチャンバ１０内部とは、ラビリンス構造９５が設けられているが、ラビリンス構造９５でのレーザガスの完全な遮蔽は困難であり、ラビリンス構造９５を通過して、レーザガスがモータ１４０、磁気軸受け１００に到達する。モータ１４０はステータ１４１とロータ１４２との間にギャップを有し、磁気軸受け１００、１０１も内輪磁性体１００ａ、１０１ａと外輪電磁コイル１００ｂ、１０１ｂとの間にギャップ１００ｃ、１０１ｃを有するので、ラビリンス構造９５を通過したレーザガスは、更に外側にあるタッチダウンベアリング１１０、１１２に到達し得る。
【００５８】
しかしながら、本実施形態に係るレーザチャンバ１０においては、タッチダウンベアリングの内輪と外輪の表面に、固定潤滑材として、Ａｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層、又はＣｕめっき層を形成し、内輪と外輪の表面を被覆してもよい。
【００５９】
図４は、本実施形態に係るレーザチャンバのタッチダウンベアリング１１０の断面構成の一例を示した図である。なお、タッチダウンベアリング１１２も同様の構成を有するので、タッチダウンベアリング１１０のみを例に挙げて説明する。
【００６０】
図４に示すように、軸９１の周囲には、間隔を有して内輪（「インナーレース」と呼んでもよい。）１１３が設けられ、内輪１１３の外周面に接触して複数のボール１１６が設けられている。また、ボール１１６の外側には、やはりボール１１６に接触して外輪（「アウターレース」と呼んでもよい。）１１４が設けられている。つまり、内輪１１３と外輪１１４との間に、ボール１１６が径方向に挟まれるように設けられている。そして、内輪１１３及び外輪１１４の表面上には、固体潤滑材１１５が形成されてもよい。
【００６１】
固体潤滑材１１５は、Ａｕめっき層、Ｃｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層のいずれかから構成されてよい。なお、Ｎｉ含有めっき層は、Ｎｉを含む金属めっき層であれば、種々のめっき層であってよいが、例えば、Ｎｉめっき層、ＮｉＰめっき層又はＮｉＢめっき層であってもよい。
【００６２】
これらの金属は、フッ素ガスに耐性を有するので、腐食を抑制し得る。また、これらの金属は、柔らかいので、内輪１１３及び外輪１１４のボール１１６との摩擦を低減する潤滑材として機能することができる。レーザチャンバ１０に用いるタッチダウンベアリング１１０、１１２は、レーザガスの不純物の発生により放電が不安定となったり、レーザ光を吸収するため、油を潤滑剤として用いることができない。そのため、柔らかい金属材料を用いて、固体潤滑材１１５として機能させることにより、潤滑剤の代役を果たし、レーザガス中に不純物ガスの発生を抑制しつつ、タッチダウンベアリングの消耗を低減し得る。
【００６３】
なお、固体潤滑材１１５は、潤滑剤のみの機能を果たすためには、ボール１１６と接触する内輪１１３の外周面及び外輪１１４の内周面のみを被覆すれば足りるので、そのような構成としてもよい。しかしながら、フッ素ガスからの腐食抑制の観点からは、内輪１１３及び外輪１１４の表面全体に固体潤滑材１１５が形成されている方が好ましいので、内輪１１３及び外輪１１４の全体に固体潤滑材１１５を形成してもよい。
【００６４】
固体潤滑材１１５に用いられるＡｕめっき層、Ｃｕめっき層及びＮｉ含有めっき層は、文字通りめっきにより形成されてよい。例えば、Ａｕめっき層及びＣｕめっき層は電気めっきで形成され、Ｎｉ含有めっき層は無電解めっきで形成されてもよい。Ｎｉ含有めっき層は、無電解めっきで十分な密着性が得られるが、Ａｕめっき層及びＣｕめっき層は、電気めっきを行わないと十分な密着性が得られない場合が多いので、各々適しためっきプロセスを用いてよい。
【００６５】
内輪１１３及び外輪１１４は、固体潤滑材１１５以外の部分は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）で構成されてもよい。ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）は、フッ素ガスの耐性が必ずしも良くないが、固体潤滑材１１５を表面に設けることにより、レーザチャンバ１０に適したタッチダウンベアリング１１０、１１２となり得る。
【００６６】
また、ボール１１６は用途に応じて種々の材料で構成されてよいが、例えば、セラミックスで構成されたセラミックスボール１１６とされてもよい。このセラミックボール１１６の材料はＦ２ガスと反応し難いアルミナセラミックスが好ましい。
【００６７】
なお、Ａｕめっき層又はＣｕめっき層をステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）の内輪１１３及び外輪１１４の表面に形成する場合、最初に約０．５μｍのニッケルを含む金属めっきを無電解めっきで行って下地を形成し、更に所定の厚さのＡｕめっき層又はＣｕめっき層を電気めっきで形成するようにしてもよい。一般的に知られていることであるが、このような多層めっきを行うことで、めっき層の密着性を向上させ得る。なお、Ａｕめっき層又はＣｕめっき層の厚さは、例えば、２〜１３μｍの範囲であってもよい。また、Ａｕめっき層又はＣｕめっき層を電気めっきで行う場合には、電流と通電時間によって、所定の厚さのめっき層を形成し得る。
【００６８】
Ｎｉ含有めっき層は、上述のように、ステンレス（ＳＵＳ４４０Ｃ）の表面上に直接めっきし得るが、この場合のめっき層の厚さも、例えば、２〜１３μｍの範囲であってもよい。また、Ｎｉ含有めっき層は、無電解めっきにより形成してよい。例えば、ＮｉＰめっき層及びＮｉＢめっき層の場合には、それぞれ次亜リン酸及びジボランを還元剤とするめっき浴に、内輪１１３及び／又は外輪１１４を所定時間浸漬することで、所定の厚さのめっき層を形成し得る。
【００６９】
このように、実施形態１に係るレーザチャンバ及びこれを用いた放電励起式ガスレーザ装置によれば、タッチダウンベアリング１１０、１１２の表面にＡｕめっき層、Ｃｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層のいずれかの被覆層を形成することにより、内輪１１３及び外輪１１４の腐食を抑制し得るとともに、タッチダウンベアリング１１０、１１２の消耗を抑制し、軸受け機能を長期に亘って円滑に果たし得る。
【００７０】
４．２  実施形態２
図５は、本開示の実施形態２に係るレーザチャンバに備えられたクロスフローファン８０及びその駆動機構の一例を示した図である。実施形態２におけるクロスフローファン８０及びその駆動機構においては、クロスフローファン８０にモータ１４０が同軸で接続されているとともに、モータ１４０の外側に第１のタッチダウンベアリング１１０、モータ１４０とクロスフローファン８０との間に磁気軸受け１００及び第２のタッチダウンベアリング１１１、クロスフローファン８０の外側に磁気軸受け１０１及び第３のタッチダウンベアリング１１２が設けられている。つまり、タッチダウンベアリング１１０、１１１、１１２が３つ設けられている点で、タッチダウンベアリング１１０、１１２の２つしか設けられていない実施形態１と異なっている。このように、全体の外側両端にのみタッチダウンベアリング１１０、１１２を設けるのではなく、クロスフローファン８０とモータ１４０との間にもタッチダウンベアリング１１１を設けるようにしてもよい。
【００７１】
図５において、両端の第１及び第３のタッチベアリング１１０、１１２は、軸９１も細く、その負荷は小さくなっている。しかしながら、第２のタッチダウンベアリング１１１は、駆動源であるモータ１４０と駆動対象であるクロスフローファン８０との間に配置され、軸９０も太く構成されているように、大きな負荷が加わる箇所である。
【００７２】
実施形態１において、固体潤滑材１１５となるめっき層として、Ａｕめっき層、Ｃｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層を挙げたが、このうち、Ａｕめっき層とＣｕめっき層は、Ｎｉ含有めっき層よりも柔らかく、比較的大きな負荷にも耐え得るめっき層であり得る。また、Ｃｕめっき層はＡｕめっき層にくらべてＦ２ガスとの反応性が低い。したがって、Ｆ２ガスを含むレーザガスを使用するレーザチャンバのタッチダウンベアリングの固体潤滑材としてはＣｕめっき層が好ましい。
【００７３】
よって、モータ１４０とクロスフローファン８０との間の第２のタッチダウンベアリング１１１には、大きな負荷でも耐え得るＣｕめっき層を用いることが好ましい。例えば、第２のタッチダウンベアリング１１１に固体潤滑材１１５として用いるＣｕめっき層の厚さを、１０μｍとしてもよい。
【００７４】
しかしながら、Ｃｕめっき層は、加工精度（めっき層の膜厚制御の精度）があまり高くなく、公差は±２〜３μｍである。よって、第２のタッチダウンベアリング１１１に固体潤滑材１１５として用いるＣｕめっき層は、好ましくは１０±３μｍ、更に好ましくは１０±２μｍの厚さにしてもよい。
【００７５】
一方、両端外側の第１及び第３のタッチダウンベアリング１１０、１１２は、負荷は第２のタッチダウンベアリングよりも小さいが、寸法が小さく、めっき層の公差が小さいことが要求される。
【００７６】
ここで、Ａｕめっき層、Ｃｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層のうち、Ｎｉ含有めっき層、特にＮｉＰめっき層は、Ｃｕめっき層よりは硬いが、公差は小さく、高精度な膜厚制御が可能である。具体的には、固体潤滑剤１１４の膜厚を１０μｍに設定したときに、ＮｉＰめっき層は１０±１μｍの精度で形成することが容易である。よって、第２のタッチダウンベアリング１１１よりも負荷が小さいが、より高精度な膜厚制御が要求される第１及び第３のタッチダウンベアリング１１０、１１２については、ＮｉＰめっき層を用いるようにしてもよい。
【００７７】
但し、基本的には、第１及び第３のタッチダウンベアリング１１０、１１２に用いる固体潤滑材１１５についても、柔らかく、大きな負荷でも耐え得るＣｕめっき層を用いることは第２のタッチダウンベアリング１１１と同様に好ましい。よって、第１及び第３のタッチダウンベアリング１１０、１１２の加工精度の要求があまり高くない場合や、Ｃｕめっき層を用いても高精度な膜厚制御が可能な場合には、第１乃至第３のタッチダウンベアリング１１０〜１１２の総てについて、固体潤滑材１１５としてＣｕめっき層を用いるようにしてもよい。
【００７８】
以上の説明を表にして示すと、表１のようになる。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
表１において、左側は、第１乃至第３のタッチダウンベアリング１１０〜１１２の総てについて、固体潤滑材１１５としてＣｕめっき層を用いた場合である。右側は、第２のタッチダウンベアリング１１１については、固体潤滑材１１５としてＣｕめっき層を用い、第１及び第３のタッチダウンベアリング１１０、１１２については、固体潤滑材１１５として、ＮｉＰめっき層を用いた場合である。
【００８１】
その他、コスト等においては不利ではあるが、第１乃至第３のタッチダウンベアリング１１０〜１１２の総てについて、Ａｕめっき層を用いてもよいし、用途に応じて、固体潤滑材１１５として用いるめっき層の材料は、種々の組み合わせとしてよい。
【００８２】
また、固体潤滑材１１５の厚さについても、本実施形態では１０μｍとした例を挙げて説明したが、用途に応じて種々変更してよく、例えば、２〜１３μｍの範囲の中で、用途に応じて適切な膜厚を選択してもよい。
【００８３】
更に、本実施形態では、タッチダウンベアリング１１０〜１１２を３箇所設置する例を挙げて説明したが、用途に応じて、更に多くのタッチダウンベアリングを設置し、各箇所に要求される負荷の大きさや加工精度を考慮して、各箇所に応じた適切なめっき層を固体潤滑材１１５として用いるようにしてもよい。
【００８４】
このように、実施形態２に係るレーザチャンバ及びこれを用いた放電励起式ガスレーザ装置によれば、タッチダウンベアリングを３箇所以上に設け、各箇所の負荷や加工精度に応じて適切なめっき層を固体潤滑材として用いることにより、フッ素ガスによる腐食を抑制するとともに、タッチダウンベアリングの消耗を効果的に抑制することができる。
【００８５】
５．エキシマレーザ装置のレーザチャンバ
５．１  実施形態３
図６は、本開示の実施形態３に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの構成を例示する図である。図６に例示するような、エキシマレーザのレーザチャンバ１０は、一対の電極２０及び２１、電極ホルダ３０、電気絶縁部４０、並びに二つのウィンドウ６０及び６１を含んでもよい。図６に例示するような一対の電極２０及び２１、電極ホルダ３０、電気絶縁部４０、並びに二つのウィンドウ６０及び６１は、図１に例示するものと同様なものであってもよい。
【００８６】
レーザチャンバ１０は、クロスフローファン８０、軸９０及び９１、磁気軸受け１００及び１０１、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２、並びにモータ１４０をさらに含んでもよい。図６に例示するような、クロスフローファン８０、軸９０及び９１、磁気軸受け１００及び１０１、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２、並びにモータ１４０は、図５に例示するものと同様なものであってもよい。
【００８７】
レーザチャンバ１０は、二つの吸気口４０１及び４０２並びに一つの排気口４０３をさらに含んでもよい。吸気口４０１は、タッチダウンベアリング１１０及び１１１にパージガスを供給することが可能であるように構成されてもよい。吸気口４０１は、パージガスを供給することが可能であるように構成された配管に接続するように構成されたものであってもよい。吸気口４０１は、パージガスを供給することが可能であるように構成された配管に接続する継ぎ手に接続するように構成されたものであってもよい。吸気口４０１は、軸９０の方向においてタッチダウンベアリング１１０についてクロスフローファン８０の反対側（タッチダウンベアリング１１０の外側）に設けられてもよい。吸気口４０２は、タッチダウンベアリング１１２にパージガスを供給することが可能であるように構成されてもよい。吸気口４０２は、パージガスを供給することが可能であるように構成された配管に接続するように構成されたものであってもよい。吸気口４０２は、パージガスを供給することが可能であるように構成された配管に接続する継ぎ手に接続するように構成されたものであってもよい。吸気口４０２は、軸９１の方向においてタッチダウンベアリング１１２についてクロスフローファン８０の反対側（タッチダウンベアリング１１２の外側）に設けられてもよい。排気口４０３は、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２に供給されたパージガスを排気することが可能であるように構成されてもよい。排気口４０３は、パージガスを排気することが可能であるように構成された配管に接続するように構成されたものであってもよい。排気口４０３は、パージガスを排気することが可能であるように構成された配管に接続する継ぎ手に接続するように構成されたものであってもよい。排気口４０３は、軸９０及び軸９１の少なくとも一つの方向においてタッチダウンベアリング１１１及び１１２の間に設けられてもよい。
【００８８】
レーザチャンバ１０は、三つの継ぎ手４０４、４０５、及び４０６をさらに含んでもよい。継ぎ手４０４は、吸気口４０１に接続されてもよい。継ぎ手４０５は、吸気口４０２に接続されてもよい。継ぎ手４０６は、排気口４０３に接続されてもよい。継ぎ手４０４及び継ぎ手４０５の各々は、例えば、市販のＶＣＲ（登録商標）メタル・ガスケット式面シール継ぎ手であってもよい。継ぎ手４０６は、例えば、Ｏリングを含むクイックカップリングであってもよい。クイックカップリングに含まれるＯリングは、フッ素を含む樹脂で作られたものであってもよい。
【００８９】
レーザチャンバ１０は、三つの蓋４０７、４０８、及び４０９をさらに含んでもよい。蓋４０７は、吸気口４０１に接続してもよい。蓋４０７は、継ぎ手４０４に接続してもよい。蓋４０７は、直接的に吸気口４０１をシールしてもよい。蓋４０７は、継ぎ手４０４を介して吸気口４０１をシールしてもよい。蓋４０８は、吸気口４０２に接続してもよい。蓋４０８は、継ぎ手４０５に接続してもよい。
蓋４０８は、直接的に吸気口４０２をシールしてもよい。蓋４０８は、継ぎ手４０５を介して吸気口４０２をシールしてもよい。蓋４０９は、排気口４０３に接続してもよい。蓋４０９は、継ぎ手４０６に接続してもよい。蓋４０９は、直接的に排気口４０３をシールしてもよい。蓋４０９は、継ぎ手４０６を介して排気口４０３をシールしてもよい。
【００９０】
図７Ａは、ＶＣＲ（登録商標）メタル・ガスケット式面シール継ぎ手の例を例示する図である。ＶＣＲ（登録商標）メタル・ガスケット式面シール継ぎ手は、例えば、ガスケット５０１が、雄ナット５０２及び雌ナット５０３を組み合わせることによって、二つのグランド５０４及び５０５の間に挟まれるようなものであってもよい。ＶＣＲ（登録商標）メタル・ガスケット式面シール継ぎ手は、例えば、ガスケット５０１が、ボディ５０６及び雌ナット５０３を組み合わせることによって、ボディ５０６及びグランド５０４の間に挟まれるようなものであってもよい。
【００９１】
図７Ｂは、クイックカップリングの例を例示する図である。クイックカップリングは、Ｏリング６０１が設けられたセンターリング６０２を二つのフランジ６０３及び６０４の間に挟むと共に、センターリング６０２並びにフランジ６０３及び６０４をクランプ６０５で締め付けるようなものであってもよい。
【００９２】
図８は、本開示の実施形態３に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの動作を例示する図である。
【００９３】
エキシマレーザのレーザチャンバ１０にフッ素ガスを含むレーザガスを供給すると共に一対の電極２０及び２１の間で放電を引き起こすと、レーザガスからフッ素原子が生じ得る。レーザガスから生じたフッ素原子は、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２と反応し得る。タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２がステンレス鋼（ＳＵＳ）で作られている場合には、ダスト粒子としてフッ化鉄の微粒子を生じ得る。タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２に生じたダスト粒子は、レーザチャンバ１０のメンテナンスのためにレーザチャンバ１０を開放するときに、大気中の水分を吸収して膨張し得る。膨張したダスト粒子は、タッチダウンベアリング１１０及び軸９０の間の隙間、タッチダウンベアリング１１１及び軸９０の間の隙間、タッチダウンベアリング１１２及び軸９１の間の隙間を埋め得る。膨張したダスト粒子は、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２のベアリングボールの内輪、外輪及び表面に堆積し得る。その結果、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２のロックが生じ得る。
【００９４】
本開示の実施形態３に係るレーザチャンバ１０が、吸気口４０１を含む場合には、吸気口４０１に直接的に配管が接続されてもよい。本開示の実施形態３に係るレーザチャンバ１０が、吸気口４０１を含む場合には、吸気口４０１に継ぎ手４０４を介して配管が接続されてもよい。吸気口４０１に継ぎ手４０４を介して配管を接続する場合には、吸気口４０１に配管をより容易に接続することができる。本開示の実施形態３に係るレーザチャンバ１０が、吸気口４０２を含む場合には、吸気口４０２に直接的に配管が接続されてもよい。本開示の実施形態３に係るレーザチャンバ１０が、吸気口４０２を含む場合には、吸気口４０２に継ぎ手４０５を介して配管が接続されてもよい。吸気口４０２に継ぎ手４０５を介して配管を接続する場合には、吸気口４０１に配管をより容易に接続することができる。吸気口４０１及び吸気口４０２に接続される配管は、パージガス供給装置７０１に接続されてもよい。パージガス供給装置７０１は、吸気口４０１及び吸気口４０２にパージガスを供給してもよい。パージガスは、水分及び不純物のいずれをも含まないガスであってもよい。パージガスは、例えば、窒素（Ｎ２）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）ガス、及びそれらの組み合わせの少なくとも一つであってもよい。パージガス供給装置７０１は、パージガスの液体を貯蔵するタンクであってもよい。
【００９５】
本開示の実施形態３に係るレーザチャンバ１０が、排気口４０３を含む場合には、排気口４０３に直接的に配管が接続されてもよい。本開示の実施形態３に係るレーザチャンバ１０が、排気口４０３を含む場合には、排気口４０３に継ぎ手４０６を介して配管が接続されてもよい。排気口４０３に継ぎ手４０６を介して配管を接続する場合には、排気口４０３に配管をより容易に接続することができる。排気口４０３に接続される配管は、排気装置７０２に接続されてもよい。排気装置７０２は、吸気口４０１及び吸気口４０２からレーザチャンバ１０の内部に供給されたガスをレーザチャンバ１０の外部へ排気してもよい。排気装置７０２は、ドライポンプであってもよい。
【００９６】
吸気口４０１及び４０２にパージガス供給装置７０１が接続されると共に排気口４０３に排気装置７０２が接続される場合には、レーザチャンバ１０内にパージガスを供給すると共にレーザチャンバ１０の外にパージガスを排気することができる。レーザチャンバ１０内にパージガスを供給すると共にレーザチャンバ１０の外にパージガスを排気する場合には、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２に付着したダスト粒子を除去することができる。タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２から除去されたダスト粒子を、排気装置７０２によってパージガスと一緒に排気口４０３を通じてレーザチャンバ１０の外部に除去することができる。
【００９７】
レーザチャンバ１０のメンテナンスのためにレーザチャンバ１０を開放する前に、パージガスによってタッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２に付着したダスト粒子を除去してもよい。その場合には、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２のロックを引き起こし得るダスト粒子を事前に除去することができる。タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２のロックの発生を抑制することができるため、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２の交換の頻度を低減することができる。
【００９８】
吸気口４０１及び４０２をそれぞれタッチダウンベアリング１１０及び１１２の外側に設けると共に排気口４０３をタッチダウンベアリング１１１及び１１２の間に設ける場合には、パージガスをより効率的に流すことができる。その結果、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２に付着したダスト粒子をより効率的に除去することができる。
【００９９】
５．２  実施形態４
図９は、本開示の実施形態４に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの構成を例示する図である。図９に例示するような、エキシマレーザのレーザチャンバ１０は、一対の電極２０及び２１、電極ホルダ３０、電気絶縁部４０、並びに二つのウィンドウ６０及び６１を含んでもよい。図９に例示するような一対の電極２０及び２１、電極ホルダ３０、電気絶縁部４０、並びに二つのウィンドウ６０及び６１は、図６及び図８に例示するものと同様なものであってもよい。
【０１００】
レーザチャンバ１０は、クロスフローファン８０、軸９０及び９１、磁気軸受け１００及び１０１、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２、並びにモータ１４０をさらに含んでもよい。図９に例示するような、クロスフローファン８０、軸９０及び９１、磁気軸受け１００及び１０１、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２、並びにモータ１４０は、図６及び図８に例示するものと同様なものであってもよい。
【０１０１】
レーザチャンバ１０は、吸気口４０１及び４０２、排気口４０３、並びに継ぎ手４０４、４０５、及び４０６をさらに含んでもよい。図９に例示するような、吸気口４０１及び４０２、排気口４０３、並びに継ぎ手４０４、４０５、及び４０６は、図６及び図８に例示するものと同様なものであってもよい。吸気口４０１及び４０２の各々の口径は、排気口４０３の口径よりも小さいものであってもよい。
【０１０２】
図９に例示するようなレーザチャンバ１０は、三つのバルブ８０１、８０２、及び８０３をさらに含んでもよい。バルブ８０１、８０２、及び８０３の各々は、独立に、例えば、ベローズバルブ、ボールバルブ、ニードルバルブ、バタフライバルブ、及びゲートバルブの少なくとも一つであってもよい。バルブ８０１、８０２、及び８０３は、それぞれ、吸気口４０１、吸気口４０２、及び排気口４０３に接続されてもよい。バルブ８０１が、排気口４０３のものよりも小さい口径を備えた吸気口４０１について使用される場合には、バルブ８０１は、ベローズバルブ、ボールバルブ、及びニードルバルブの少なくとも一つであってもよい。バルブ８０２が、排気口４０３のものよりも小さい口径を備えた吸気口４０２について使用される場合には、バルブ８０２は、ベローズバルブ、ボールバルブ、及びニードルバルブの少なくとも一つであってもよい。バルブ８０３が、バルブ８０１及び８０２の各々のものよりも大きい口径を備えた排気口４０３について使用される場合には、バルブ８０３は、例えば、バタフライバルブ及びゲートバルブの少なくとも一つであってもよい。
【０１０３】
図１０は、バルブの例を例示する図である。ベローズバルブ９０１は、弁箱内部に設けられた弁座面に蛇腹状の部分を備えた弁棒の先端に設けられた円錐状の弁体を押し付けることで流体の流れを止めるバルブであってもよい。ボールバルブ９０２は、空胴を備えた球状の弁体を回転させることによって流路の開閉を行なうバルブであってもよい。ニードルバルブ９０３は、弁箱内部に設けられた弁座面に円錐状の弁体を押し付けることで流体の流れを止めるバルブであってもよい。バタフライバルブ９０４は、円盤状の弁体を回転させることによって流路の開閉を行なうバルブであってもよい。ゲートバルブ９０５は、バルブの弁箱に収納された円盤状の弁体を流路に対し略直角に動作させることで流路の開閉を行うバルブであってもよい。
【０１０４】
吸気口４０１及びバルブ８０１は、配管及びバルブ８０４を介してパージガス供給装置７０１に接続されてもよい。吸気口４０２及びバルブ８０２は、配管及びバルブ８０５を介してパージガス供給装置７０１に接続されてもよい。吸気口４０１及びバルブ８０１は、配管及びバルブ８０６を介して排気装置７０２に接続されてもよい。吸気口４０２及びバルブ８０２は、配管及びバルブ８０７を介して排気装置７０２に接続されてもよい。排気口４０３及びバルブ８０３は、配管を介して排気装置７０２に接続されてもよい。パージガス供給装置７０１及び排気装置７０２は、図８に例示するものと同様なものであってもよい。
【０１０５】
バルブ８０１は、配管を介してバルブ８０４及び８０６に接続されてもよい。バルブ８０１は、継ぎ手４０４及び配管を介してバルブ８０４及び８０６に接続されてもよい。バルブ８０２は、配管を介してバルブ８０５及び８０７に接続されてもよい。バルブ８０２は、継ぎ手４０５及び配管を介してバルブ８０５及び８０７に接続されてもよい。バルブ８０３は、配管を介して排気装置７０２に接続されてもよい。バルブ８０３は、継ぎ手４０６及び配管を介して排気装置７０２に接続されてもよい。バルブ８０１、８０２、及び８０３が、それぞれ、継ぎ手４０４、４０５、及び４０６に接続される場合には、レーザチャンバ１０をより容易にパージガス供給装置７０１及び排気装置７０２に接続することができる。
【０１０６】
図９に例示するようなレーザチャンバ１０において、バルブ８０４及び８０５を閉じると共にバルブ８０１、８０２、８０３、８０６、及び８０７を開くことによって、レーザチャンバ１０内の空気を事前に排気してもよい。レーザチャンバ１０内の空気を排気することができるので、空気中に含まれる水分によって引き起こされ得るタッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２のロックの発生を抑制することができる。バルブ８０６及びバルブ８０７を閉じると共にバルブ８０１、８０２、８０３、８０４、及び８０５を開くことによって、レーザチャンバ１０内にパージガスを供給すると共にレーザチャンバ１０からパージガスを排気してもよい。レーザチャンバ１０に供給されたパージガスによってタッチダウンベアリング１１０、１１１及び１１２に付着したダスト粒子をタッチダウンベアリング１１０、１１１及び１１２から除去すると共にレーザチャンバ１０から外部に除去することができる。タッチダウンベアリング１１０、１１１及び１１２に付着したダスト粒子によって引き起こされ得るタッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２のロックの発生を抑制することができる。
【０１０７】
図９に例示するようなレーザチャンバ１０において、継ぎ手４０６は、パージガス供給装置７０１に接続されずに排気装置７０２に接続されるので、継ぎ手４０６は、必ずしもレーザチャンバ１０に含まれなくてもよい。継ぎ手４０６がレーザチャンバ１０に含まれない場合であっても、排気口４０３を通じてレーザチャンバ１０へ侵入する大気中の水分は、より少ないものであると考えられる。継ぎ手４０６がレーザチャンバ１０に含まれない場合であっても、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２のロックは、必ずしも容易に生じるものではないと考えられる。
【０１０８】
図１１は、本開示の実施形態４に係るエキシマレーザ装置のレーザチャンバの動作を例示する図である。図１１は、図９に例示するようなレーザチャンバ１０の動作を例示する。レーザチャンバ１０の初期状態において、バルブ８０１、８０２、及び８０３を閉じてもよい。レーザチャンバ１０の初期状態において、バルブ８０４、８０５、８０６、及び８０７を開けてもよい。
【０１０９】
ステップＳ１００１において、バルブ８０４、８０５、８０６、及び８０７を閉じてもよい。
【０１１０】
ステップＳ１００２において、レーザチャンバ１０の継ぎ手４０４、４０５、４０６に図９に例示するようなパージガス供給装置７０１及び排気装置７０２に接続した配管を接続してもよい。
【０１１１】
ステップＳ１００３において、バルブ８０６及び８０７を開けてもよい。
【０１１２】
ステップＳ１００４において、排気装置７０２を動作させてもよい。排気装置７０２を動作させることによって、バルブ８０６及び８０７を介して配管内の空気を排気してもよい。
【０１１３】
配管内の空気を排気した後、ステップＳ１００５において、バルブ８０６及び８０７を閉じてもよい。排気装置７０２の動作を停止してもよい。
【０１１４】
ステップＳ１００６において、バルブ８０４及び８０５を開けてもよい。
【０１１５】
ステップＳ１００７において、バルブ８０１、８０２、及び８０３を開けてもよい。
【０１１６】
ステップＳ１００８において、排気装置７０２を動作させてもよい。排気装置７０２を動作させることによって、パージガス供給装置７０１からレーザチャンバ１０内へとパージガスを供給してもよい。パージガス供給装置７０１からレーザチャンバ１０内へとパージガスを供給することによって、タッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２に付着したダスト粒子をタッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２から除去してもよい。排気装置７０２を動作させることによって、レーザチャンバ１０に供給されたパージガスをタッチダウンベアリング１１０、１１１、及び１１２から除去されたダスト粒子と共にレーザチャンバ１０から排気してもよい。
【０１１７】
ステップＳ１００９において、バルブ８０１、８０２、８０３、８０４、及び８０５を閉じてもよい。排気装置７０２の動作を停止してもよい。
【０１１８】
ステップ１０１０において、継ぎ手４０４、４０５、及び４０６から図９に例示するようなパージガス供給装置７０１及び排気装置７０２に接続した配管を分離してもよい。
【０１１９】
本開示において、例えば、タッチダウンベアリングにＡｕめっき層、Ｎｉ含有めっき層、及びＣｕめっき層の少なくとも一つを用いると共にタッチダウンベアリングにパージガスを供給するための吸気口及びパージガスを排気するための排気口を設けてもよい。この場合には、タッチダウンベアリングの腐食及び消耗を抑制すると共にタッチダウンベアリングのロックの発生を抑制することができる。その結果、タッチダウンベアリングの交換の頻度を低減することができる。
【０１２０】
以上、本開示の好ましい実施形態について詳説したが、本開示は、上述した実施形態に制限されることはなく、本開示の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１２１】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される用語は、「限定的でない」用語を解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される不定冠詞“１つの”は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【０１２２】
本出願は、２０１２年１１月５日に出願された日本国特許出願第２０１２−２４３７９０号からの優先権を主張するものであり、その全体の内容は、これにより援用される。
【符号の説明】
【０１２３】
１０    レーザチャンバ
２０、２１    電極
８０    クロスフローファン
９０、９１    軸
１００、１０１    磁気軸受け
１１０、１１１、１１２    タッチダウンベアリング
１１３    内輪
１１４    外輪
１１５    固体潤滑材
１１６    ボール
１４０    モータ
１５０    磁気軸受けコントローラ
１６０    モータコントローラ
２４０    レーザコントローラ
４０１、４０２    吸気口
４０３      排気口
４０４、４０５、４０６    継ぎ手
８０１、８０２、８０３    バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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