(57)【要約】【課題】紫外線ガスレーザ装置のレーザチャンバ内に発生したダストを清掃・除去する手間を省き、短時間でしかも容易に実施できるレーザチャンバ再生処理方法を提供する。【解決手段】消耗部品の交換のためレーザチャンバを大気開放する時に、作業環境の露点温度を−２０℃以下にしてレーザチャンバ内のダスト堆積物に水分を吸着させないか、あるいは大気開放している間にダスト堆積物に吸着した水分を、消耗部品を交換し大気遮断した後、レーザチャンバ内にフッ素ガスを導入し行うダスト脱水処理によってレーザチャンバ内から脱水させる。【選択図】  図１
2006013232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定の部品を交換し、前記レーザチャンバを大気遮断するまでの間、前記レーザチャンバを乾燥した大気環境に保持しておくことを特徴とする紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項２】
前記乾燥した大気環境の露点温度が−２０℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項３】
レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定の品を交換し、前記レーザチャンバを大気遮断し、その後に前記レーザチャンバ内にハロゲンガスまたはハロゲン化物ガスを含む混合ガスを流すことを特徴とする紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項４】
前記ハロゲンがフッ素であることを特徴とする請求項３に記載の紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項５】
前記レーザチャンバ内の温度を１１０℃以上とすることを特徴とする請求項３に記載の紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項６】
請求項１に記載の前記大気遮断したレーザチャンバに、請求項３に記載の再生処理を行うことを特徴とする紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項７】
請求項１に記載の前記大気遮断したレーザチャンバに、請求項５に記載の再生処理を行うことを特徴とする紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項８】
レーザチャンバを大気開放する前に所定の交換用モジュールを準備し、前記レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定のモジュールと前記交換用モジュールとをモジュール単位で交換し、前記レーザチャンバを大気遮断することを特徴とする紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項９】
前記レーザチャンバを大気開放した時から、前記レーザチャンバを大気遮断するまでの間、前記レーザチャンバを乾燥した大気環境に保持しておくことを特徴とする請求項８に記載の紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項１０】
前記交換用モジュールに真空脱ガス処理が施されていることを特徴とする請求項８に記載の紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項１１】
レーザチャンバを大気開放する前に部品単位で真空脱ガス処理した所定の交換用モジュール部品を準備し、前記レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定の部品と前記交換用モジュール部品とを交換し、その後前記レーザチャンバを大気遮断することを特徴とする紫外レーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【請求項１２】
前記レーザチャンバを大気開放した時点から、前記レーザチャンバを大気遮断するまでの間、前記レーザチャンバを乾燥した大気環境に保持しておくことを特徴とする請求項１１に記載の紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキシマレーザやF2分子レーザ等の紫外領域で発振する紫外ガスレーザ装置で使用するレーザチャンバの再生処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
KrFエキシマレーザ、ArFエキシマレーザに代表されるエキシマレーザや、F2分子レーザなど、紫外線波長領域で発光する放電励起ガスレーザ装置で使用されるレーザチャンバでは、レーザ媒質ガス（例えば、Ar, Ne, Xe, He, F2, Cl2）を数千hPaの圧力で封入し、数mm〜数十mmの間隔を置いて対向して配置させた主電極間に数十kVの高電圧を印加し、放電させることによって、レーザ媒質をレーザ上準位に急速に励起させ、レーザパルス発光を得ている。
【０００３】
その中にあって、半導体リソグラフィー分野で用いられるガスレーザ装置では、レーザ発光の繰り返し周波数が数kHzと大きく、また数十億回ものパルス放電を繰り返す。そのため後掲する特許文献１に示されるように、高電圧印加に伴う高電界で生じるスパッタリングにより、金属微粒子が前記主電極表面から叩き出され、主電極は徐々に消耗していく。叩き出された微粒子はレーザチャンバ内の活性ハロゲンガスと反応しつつレーザチャンバ内に堆積する（以下この微粒子堆積物をダスト堆積物あるいは単にダストという。）。
【０００４】
主電極が消耗するとともに、主電極間隔の変化や主電極表面の不均一化も進行し、消耗が一定のレベルを越えると所定のレーザ性能が得られなくなる。よって、たとえば所定のレーザ出力が得られなくなった場合には、所定のレーザ出力が出るようにガスレーザ装置を再生処理（メンテナンス）する必要がある。その場合、レーザ性能が劣化したレーザチャンバを一括廃棄して新しいレーザチャンバと交換してもよいが、これではメンテナンスごとにレーザチャンバ一台分のコストが発生してしまう。
【０００５】
そこで、従来、性能が劣化したレーザチャンバを回収し、消耗部品のみを新品と交換して再びレーザチャンバを組み上げることでレーザチャンバの再利用を図っている。以下において、性能劣化したレーザチャンバを再利用できる状態にするための一連の作業を「レーザチャンバ再生処理」と呼ぶ。
【０００６】
消耗部品としては、毎回交換される主電極のほかに、予備電離用の予備電離電極、レーザチャンバの温度を調整するための熱交換器、主電極間に常に新鮮なガスを送り込むためのガス循環用ファンとそのファン軸受け、主電極表面から発生したダストを集塵するダストフィルタ、またレーザ光をレーザチャンバから取り出す窓などがあり、これらは劣化の程度を考慮して新品と交換される。
【０００７】
ところで、発生したダストは、その大半が上記ダストフィルタで集塵されるが、一部のダストは、レーザチャンバ内壁およびレーザチャンバ内の部品に堆積してしまう。特に、レーザチャンバ内の循環ガス流が滞留する領域に、比較的多く堆積する。
【０００８】
ダスト堆積物はその表面積が大きく、また親水性が高いため、大気中の水分を大量に吸着できる。そのため、レーザチャンバを大気開放し、所定の部品交換を行い、ダスト堆積物を除去しないで再び大気遮断した場合、ダスト堆積物に吸着した大量の水分がレーザチャンバ内に持ち込まれることになる。「大気開放」とは、レーザチャンバを分解し、レーザチャンバ内部が大気中に曝されることであり、「大気遮断」とは、レーザチャンバを組み立て、更にレーザチャンバ内部の空間に残された大気成分を真空引きにより排除し、He又はNe等の希ガスをレーザチャンバ内へ封入しておくことをいう。
【０００９】
このようにダスト堆積物に大量の水分を含むレーザチャンバで放電し、レーザ発光を繰り返すと、ダスト堆積物の表面あるいはレーザチャンバ内空間で、レーザ媒質ガスに含まれる活性ハロゲンガスがこれらの水分と反応し分解される。たとえばフッ素ガスの場合は、フッ化水素と酸素に分解される。
【００１０】
ところで、エキシマレーザのような紫外波長領域の光は、水分、フッ化水素、酸素等の不純物ガスによる光吸収と発光効率の低下（例えば、レーザ上準位分子に不純物ガスが衝突して上準位密度を減少させる脱励起や、レーザ上準位分子の前駆体となる励起原子やイオンの生成効率の低下などを引き起こす）の影響を受けて、レーザ出力が低下してしまう。
【００１１】
そこでこれらの不純物ガスをレーザチャンバから排除するか、あるいは発生させないようにする必要がある。このため、従来、レーザチャンバ再生処理の際にレーザチャンバ内のダスト堆積物を出来得るかぎり清掃・除去してきた。
【００１２】
図１８は、従来のレーザチャンバ再生処理工程図である。
【００１３】
図において、主電極が消耗してレーザ出力が低下したレーザチャンバは、紫外線ガスレーザ装置から切り離されてレーザチャンバ再生処理室に回収される。この再生処理室は室内を負圧にしてあるので、上記レーザチャンバ内に残留する毒性のハロゲン化合物が万一散乱しても室外に漏れることはない。さらに、併置した排気ドラフタにより上記有害物質は安全に排除される。
【００１４】
所定の部品を交換するために、レーザチャンバを大気開放する（ステップＳ１８１）。レーザチャンバ内には、主電極、熱交換器、ガス循環用ファン等の構成部品が組み込まれており、この状態のままでは、レーザチャンバ内のダストを手あるいは清掃具で十分に除去できないため、レーザチャンバ内のダストをできるだけ、望ましくは完全に除去するために、これらの構成部品を全て取り外し分解する（ステップＳ１８２）。
【００１５】
次に、分解した部品のうち、再使用が可能な耐用部品の表面に堆積したダストと、レーザチャンバ内壁に堆積したダストを、揮発性のアルコール等を含ませた紙や布で手拭きし十分に清掃・除去するとともに、消耗した主電極と所定以上の劣化が認められる部品は廃棄する（ステップＳ１８３）。新しい交換部品とダストを清掃・除去した耐用部品を用いてレーザチャンバをもとの状態に組立て、その後レーザチャンバを大気遮断する（ステップＳ１８４）。
【００１６】
次に、大気遮断した上記レーザチャンバをダミーの紫外線レーザ装置に組み込み、レーザチャンバの内壁あるいは構成部品に吸着した水分を加熱脱水処理するために真空ベーキングを行う。たとえば、レーザチャンバ全体を１００℃程度に加熱するとともに、ターボ分子ポンプ等でレーザチャンバ内の真空度を１０−２Pa以下に保ち、２日間以上継続して真空引きを行う（ステップＳ１８５）。
【００１７】
次に、フッ素ガスを混入させた放電ガスをレーザチャンバ内へ封入して新しく交換した主電極の放電パシベーションを行う（ステップＳ１８６）。これは、安定なレーザ出力を得るために、放電の繰り返しを所定回数以上行って電極表面を均一にしておく必要があるからである。なお、放電パシベーションを行うことによって、レーザチャンバ内の一部は１００℃以上の高温になるため、先の真空ベーキングでは除去できなかった吸着エネルギーの大きい水分等を除去することができる。また、放電ガスにフッ素ガスを混入しているので、放電パシベーションにより新しい交換部品の表面はフッ化不動体化される。このフッ化不動体化処理をすることで、後にレーザ発振のために行われる放電でレーザ媒質である微量のフッ素ガスが前記交換部品の表面と反応して減少するのを抑制することができ、従って長期間安定したレーザ性能を得ることができる。
【００１８】
最後に、レーザ性能の確認と調整を行う（ステップＳ１８７）。ここでは、一連の再生処理工程を経たレーザチャンバが所定の性能に戻っているかを確認する。ここでいう性能とは、例えばそのレーザの用途が半導体リソグラフィー用であれば、レーザ出力以外に、スペクトル線幅、スペクトル純度、ビーム形状、ビーム広がり角、中心波長、各値のパルス安定性などが考えられ、それぞれの応用・用途に応じた必要な特性すべてを言う。
【特許文献１】特開平４−１０１４７６号公報（第５頁下から２行目〜第７頁２行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、従来のレーザチャンバ再生処理方法には、以下に述べるような問題がある。
【００２０】
上記したように、堆積したダストはアルコール等を含ませた紙や布を用いて清掃・除去しているが、熱交換器やガス循環用ファンの場合、形状が複雑で表面積が大きいために、すべてのダスト堆積物を手作業で拭き取るには多大な手間と時間を要する。また、レーザチャンバ内の構成部品をすべて分解するには、Oリングやガスケットなどのシール材やネジ類も全て取り外す必要があるが、これにも多大な手間と時間がかかる。当然ながら、清掃後に行われる部品の再組立てにおいても、上記分解作業と同様な手間と時間がかかってしまう。本発明者らのデータによれば、上記分解、清掃、および再組立におよそ４５時間を要している。
【００２１】
なお、シール材は、再利用するとガスリークが発生するおそれがあるため新品と交換する必要がある。また、ネジ・ワッシャ・ナットなどのネジ部品は小さくしかも個数が多いので、何回使用されたか等の履歴管理をするのが困難であり、通常、構成部品の再組立てにおいてはすべて新品に交換される。
【００２２】
また真空ベーキングには約４０時間、放電パシベーションに約５０時間を要しており、その他レーザ性能確認等も含めると、一連のレーザチャンバ再生処理に総計で１４０時間以上を費やしている。
【００２３】
さらには、ダスト堆積物除去のために、たとえばアルコールを含んだ紙や布を用いて清掃すると、アルコールが気化する際の気化熱で大気の水分がダストを清掃・除去した表面に取りまれてしまうという問題がある。表面に取り込まれた水分は、レーザ性能を悪化させる不純物ガスのHF,O2源となり、これらの不純物ガスが発生した場合、レーザ出力を低下させてしまう。また、清掃に用いたアルコール自身も一部は表面に取り込まれて残留する可能性がある。アルコールは不純物ガスのCF4,CO2,CO発生源となり、これらはレーザ性能を悪化させ、レーザ出力を低下させる。
【００２４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、レーザチャンバ内に発生したダストを清掃・除去する手間を省くことができるレーザチャンバ再生処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
以上のような目的を達成するために、第１発明においては、レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定の部品を交換し、前記レーザチャンバを大気遮断するまでの間、前記レーザチャンバを乾燥した大気環境に保持しておくことを特徴としている。
【００２６】
第２発明は、第１発明において、前記乾燥した大気環境の露点温度が−２０℃以下であることを特徴としている。
【００２７】
また第３発明は、レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定の品を交換し、前記レーザチャンバを大気遮断した後に、前記レーザチャンバ内にハロゲンガスまたはハロゲン化物を含む混合ガスを流すことを特徴としている。
【００２８】
第４発明は、第３発明において、前記ハロゲンがフッ素であることを特徴としている。
【００２９】
第５発明は、第３発明において、前記レーザチャンバ内の温度を１１０℃以上とすることを特徴としている。
【００３０】
第６発明は、第１発明に記載の前記大気遮断したレーザチャンバに、第３発明に記載の再生処理を行うことを特徴としている。
【００３１】
第７発明は、第１発明に記載の前記大気遮断したレーザチャンバに、第５発明に記載の再生処理を行うことを特徴としている。
【００３２】
第８発明は、レーザチャンバを大気開放する前に所定の交換用モジュールを準備し、前記レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定のモジュールと前記交換用モジュールとをモジュール単位で交換し、前記レーザチャンバを大気遮断することを特徴としている。
【００３３】
第９発明は、第８発明において、前記レーザチャンバを大気開放した時から、前記レーザチャンバを大気遮断するまでの間、前記レーザチャンバを乾燥した大気環境に保持しておくことを特徴としている。
【００３４】
第１０発明は、第８発明において、前記交換用モジュールに真空脱ガス処理が施されていることを特徴としている。
【００３５】
第１１発明は、レーザチャンバを大気開放する前に部品単位で真空脱ガス処理した所定の交換用モジュール部品を準備し、前記レーザチャンバを大気開放し、前記レーザチャンバ内の所定の部品と前記交換用モジュール部品とを交換し、その後前記レーザチャンバを大気遮断することを特徴としている。
【００３６】
第１２発明は、第１１発明において、前記レーザチャンバを大気開放した時点から、前記レーザチャンバを大気遮断するまでの間、前記レーザチャンバを乾燥した大気環境に保持しておくことを特徴としている。
【発明の効果】
【００３７】
第１発明によれば、図１および図２に示すように、レーザチャンバを大気開放し、レーザチャンバ内の部品を交換し、その後レーザチャンバを大気遮断するまでの作業環境が乾燥しているので、レーザチャンバ内壁あるいは前記部品の表面、特に、主電極から発生したダスト堆積物に水分が吸着するのを抑制することができる。よって、真空ベーキング等によるレーザチャンバ内の吸着水分の脱水処理時間を短縮することができる。
【００３８】
第２発明によれば、図２に示す作業環境の露点温度が−２０℃以下であるので、第１発明よりさらに効果的に水分の吸着を抑制することができ、その後の真空ベーキング等によるレーザチャンバ内の吸着水分の脱水処理時間をさらに大幅に短縮できる。
【００３９】
第３発明によれば、図９および図１０に示すように、導入した活性なハロゲンガスがレーザチャンバ内のダスト堆積物に吸着した水分と反応し気体となって蒸発するので、レーザチャンバ内の吸着水分を容易に脱水することができる。また従来、手ではダストの清掃・除去が困難であった箇所を脱水できる。よって、レーザチャンバ内の残留水分を原因とするレーザ性能悪化を引き起こすことがない。
【００４０】
第４発明によれば、高い反応性を有するフッ素ガスにより、レーザチャンバ内の吸着水分を効果的に脱水することができる。
【００４１】
第５発明によれば、図１７のデータに示すように、レーザチャンバ内の温度を１１０℃以上とすることで脱水反応性を高めることができるので、ダスト堆積物に吸着した水分を効率的に脱水することができる。
【００４２】
第６発明によれば、図１２に示すように、部品交換を行っている際に、レーザチャンバ内のダスト堆積物に水分が吸着するのを抑制できるとともに、レーザチャンバを大気遮断した後に、レーザチャンバ内に多少取り込まれていた水分を脱水することができる。
【００４３】
第７の発明によれば、高温下でのダスト脱水処理により、レーザチャンバ内の水分をさらに効果的に脱水することができる。
【００４４】
第８発明によれば、図５に示すように、交換用モジュールを一括して交換できるので、レーザチャンバの大気開放から大気遮断までの処理工程時間を短縮することができ、また大気からのレーザチャンバ内への水分吸着を抑制することができる。
【００４５】
第９発明によれば、レーザチャンバを大気開放している間、レーザチャンバが乾燥した作業環境にあるので、さらに作業環境からのレーザチャンバ内への水分吸着を抑制することができる。
【００４６】
第１０発明によれば、交換用モジュールに真空脱ガス処理が施されているので、交換用モジュールがレーザチャンバ内に水分を持ち込むことを回避できる。
【００４７】
第１１発明によれば、図６に示すように、真空脱ガス処理が施されている部品を交換することにより、レーザチャンバ内に水分を持ち込むことを抑制できる。
【００４８】
第１２発明によれば、図７に示すように、大気開放から大気遮断するまでの間の作業環境が乾燥しているので、その間にレーザチャンバ内に大気中の水分が吸着することを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下に、本発明に係わる紫外ガスレーザ装置のレーザチャンバの再生処理方法ついて、図面を参照して説明する。
【００５０】
まず、本発明に至った実験経緯および本発明の基本原理について説明する。
【００５１】
水分を大量に吸着するダストは、前掲の特許文献１に示されているように、主電極を構成する金属が放電ガスの中に叩き出され、レーザ媒質のフッ素ガスと反応して生成されるフッ化金属が主成分であることが、本発明者等のダストＸ線回折分析で明らかになった。
【００５２】
このフッ化金属を大気中に曝しておくと、水との親和性が高いため、大気側から衝突し吸着してくる水分子と以下のような化学反応式で表される水和物に変化することが知られている。
【００５３】
MF2 + xH2O →MF2・xH2O                  （１）
ただし、Mは２価金属、ｘは任意数である。
【００５４】
なお、このフッ化金属水和物は、窒素中や希ガス中で加熱して水分を取り除こうとしても、
MF2・H2O →MOHF + HF(gas)               （２）
MOHF →MO + HF(gas)                      （３）
という２つの反応により、最終的に酸化金属の形態となって酸素が排除されないことが分かっている。
【００５５】
一方、ファンデルワールス力による４４〜５０kJ/molの比較的弱い吸着エネルギーでレーザチャンバ内の表面に物理吸着している水分は、その平均滞在時間が1０−6〜1０−4秒と短いため、ロータリーポンプ等の真空排気で取り除くことができる。しかし、表面を長時間大気開放しておくと、表面の吸着サイトは次第に結合力の強い化学吸着サイトに変化していく。このような場合、水分はおよそ７０〜３００kJ/molの強い吸着エネルギーでレーザチャンバ内表面に吸着されている。
【００５６】
SUS316L材の試験片を数時間大気に放置し、その後、昇温脱離スペクトル分析計で計測して試験片の表面上の水分の吸着エネルギーを測定したところ１８０kJ/molであった。この値は、表面での平均滞在時間が、２０℃で3.4ｘ1015時間、１００℃で4.5ｘ108時間、２５０℃で２６時間に対応し、水分を取り除くために温度に依存した膨大な時間がかかることが分かる。
【００５７】
なお、実際の水分子の化学吸着エネルギーは上記のように一つの値とは限らず、３つ以上の異なる吸着エネルギーで表面に吸着していることが多い。そのため、レーザチャンバ内にそれぞれの吸着エネルギーで吸着した水分が、それぞれの時間をかけて脱離し、レーザ媒質のガス中に混入していくことになる。
【００５８】
以上のように、大気に放置する時間が数時間程度であれば、２５０℃以上のベーキング温度で、２４時間以上真空排気すれば吸着水分がほぼ取り除かれる。しかし、レーザチャンバ内には、温度膨張係数が異なる異種金属の接合部や、軸受け機構など、２５０℃まで昇温するのが困難な箇所があるため、実際上、真空ベーキングで十分に吸着水分を除去することはできない。また、上記したように、ダストの水和物を単に高温加熱するだけでは酸素原子を取り除くことはできない。
【００５９】
そこで上記問題を解決するためには、レーザチャンバを大気開放している時に、レーザチャンバ内に水分を吸着させないようにすればよい。
【００６０】
しかし、完全に水分を遮断することは困難であり、また水分を完全に遮断することは必ずしも必要でない。すなわち、ロータリーポンプ等の真空引きで除去できる物理吸着レベルの水分や、真空ベーキング工程と放電パシベーション工程で除去できるレベルの吸着水分は容認してもよい。  
そこで本発明者等は、所定の露点温度をパラメータとして大気中にレーザチャンバを開放し、所定時間放置した時のレーザチャンバの水分吸着量を求めることとした。露点温度とは、大気中に含まれている水分が水滴になり始める温度をいい、露点計を用いて測定することができる。
【００６１】
図１４はその結果であり、図において、横軸を４種類の露点温度をパラメータとし、縦軸は、レーザチャンバを、上記各露点温度の大気に１時間開放し、次に1時間真空引きを行い、その後、レーザチャンバ内に希ガスを３０００hPaになるまで封入し、レーザチャンバ温度を５０℃に保ちながら２時間放置した時点でのレーザチャンバ内の水分の濃度(ppm)を表している。
【００６２】
露点温度が−１０℃の場合、大気開放中にレーザチャンバ内に吸着した水分が、２時間後にはレーザチャンバ内に大量に再放出されている。露点温度を下げるにつれ吸着水分量は減少し、露点温度が−３０℃以下では、水分の再放出量は検出限界以下であった。
【００６３】
このように、作業環境の露点温度を低く保つことでレーザチャンバ内に水分を吸着させないレーザチャンバ再生処理を本発明ではドライリファブリケーション（ドライリファブ）と呼ぶ。本発明のドライリファブにおいては、レーザチャンバ内のダスト堆積物の清掃・除去作業を行わないのを基本とする。
【００６４】
図１５は、所定の露点温度で所定の時間レーザチャンバを大気開放してドライリファブを行い、その後レーザチャンバを大気遮断して真空ベーキングと放電パシベーション処理を行った後のレーザ出力の変化に対する試験前のレーザ出力の変化との比較を示す。大気開放時間は1時間あるいは3時間とした。なお、一回目に引き続き二回目を行った時の比較も示してある。ここでいうレーザ出力の変化とは、所定時間経過したあとのレーザ出力の減少量であり、前述したように、この減少の原因は不純物ガスの発生によるものである。
【００６５】
この図から明らかなように、露点温度が−１０℃の場合、放電パシベーションを行ってもレーザ性能が試験前の減少量レベルには戻らず、約７０％悪化しているが、露点温度を−２０℃にすると、ドライリファブ後のレーザ性能の悪化はあまり大きくない。そのため、さらに数時間の追加放電パシベーションを行えば試験前のレーザ性能を得ることができることが分かった。また、露点温度が−３０℃以下の場合には、ドライリファブによるレーザ性能の悪化は特に見られなかった。
【００６６】
よって、少なくとも、露点温度が−２０℃以下の作業環境で部品交換を行うことにより、特にダスト堆積物を清掃・除去しなくてもレーザチャンバ再生処理以前のレーザ性能を得ることができる。露点温度が−３０℃以下の作業環境で部品交換を行うことがより望ましい。
【００６７】
またこのような低露点温度の大気環境で部品交換を行えば、レーザチャンバ内に吸着される水分量が極めて抑制されるため、水分を放出させるための真空ベーキング処理を不用または、従来より短縮することが可能となる。
【００６８】
また本発明の目的を達成するための他の方法として、たとえ作業環境の水分がレーザチャンバ内のダスト堆積物に吸着し、ダストと水和物を構成しても、この水和物を容易に取り除いてしまうことが考えられる。
【００６９】
前述した通り、フッ化金属の水和物は、単に高温加熱しただけでは最終的に酸化金属になってしまう。しかし、フッ素を含む混合ガスを流すことにより、フッ素金属の水和物には、
MF2・H2O + F2(gas) → MF2 + 2HF(gas) + O(gas)    （４）
という脱水反応が生じることが、発明者等の実験で明らかになった。上記反応の場合、分解された酸素はガスとして放出されるので、真空排気することにより容易に除去することができる。
【００７０】
図１６に、温度環境を変えて、フッ素ガスを１％含ませた混合ガスをダスト成分の水和物に流速１００sccmで２時間流したあとのダスト成分のＸ線回折分析の結果を示す。
【００７１】
２００℃の温度環境で上記ガスを流した場合、検出されたのは大部分がフッ化金属であった。図示はしていないが、酸化金属は全く検出されていなかった。また、環境温度の上昇につれて、水和物が減少し、無水物に変化していくのが分かる。このことから、フッ素ガスを含む混合ガスをレーザチャンバ内にフローすることによって、レーザチャンバ内のダスト水和物から水分を脱水することが可能であることが分かる。  
このように、本発明において、フッ素等の活性ハロゲンガスを含む混合ガスをレーザチャンバ内にフローしてダスト水和物の水分を脱水する方法を「ダスト脱水処理」と呼ぶ。上記実験データから得られた脱水反応の活性化エネルギーは３９kJ/mol、そしてその指数因子は7.3であった。
【００７２】
図１７に、上記物性値より、ダスト成分から９９%以上の水分を脱水するために必要な時間を計算した結果を示す。図によれば、脱水反応に必要な時間はダスト水和物の環境温度が高くなるほど短くなり、たとえば１１０℃で４６時間、１５０℃で１４時間である。よって、上記方法を用いれば、レーザチャンバ内の部品の全分解とそれに伴うダスト清掃・除去、その後の再組立て等の手間をかけずに済み、さらには真空ベーキング処理を行うことなく、従来より短時間にレーザチャンバ内の水分を所定レベル以下まで除去できることが分かった。
【００７３】
次に、上記基本原理をふまえた実施例につき図を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００７４】
図１に、本発明のドライリファブによるレーザチャンバ再生処理工程の１実施例を示す。また、図２に、上記ドライリファブを行うための設備レイアウトを示す。
【００７５】
あとの説明の都合上、上記設備レイアウトについてまず説明しておく。
【００７６】
図２において、ドライリファブ室２２の空気は除湿器２３に送られる。送られてきた空気は、除湿器２３内に設置した露点計で設定した露点温度になるまで脱水される。そしてここで脱水された空気は再びドライリファブ室２２に送りこまれる。ドライリファブ室２２にも露点計が設置してあり、室内が所定の露点温度になるように、除湿器２３をフィードバック制御している。  
なお、有毒ガスに対する安全確保のため、真空ポンプ２４により排気ドラフタ２５を常時稼動させてドライリファブ室２２を負圧にしているので、ドライリファブ室２２内に外部空気がたえず入り込んでいる。そのため、好ましくはドライリファブ室２２を密閉構造にして、除湿器２３の流量を大きくするのが良い。またドライリファブ室２２に接して組立て室２６が設けてあり、必要に応じて矢印２６ｂで示すように部品搬入口２６ａを通じて部品を出し入れできるようになっている。ドライリファブ前室２１と組立て室２６も除湿しておくのが好ましい。
【００７７】
上記ドライリファブ設備レイアウトを用いて、実施例１では以下のようなレーザチャンバ再生処理が行われる。
【００７８】
図１において、性能劣化してレーザ出力が低下したレーザチャンバ１は、紫外線ガスレーザ装置から切り離され、ドライリファブ前室２１を経て、矢印で示したチャンバ搬入路２１ａを通ってドライリファブ室２２に回収される。
【００７９】
（ステップＳ１１）回収されたレーザチャンバ１が大気開放され、再生処理が始まる。
【００８０】
（ステップＳ１２）大気開放されたレーザチャンバ１にたいして所定のドライリファブ処理Ａを行う。
【００８１】
図３に、上記ドライリファブ処理Ａの実施例を示す（図２を参照）。
【００８２】
レーザチャンバ１をドライリファブ室２２に搬入し（ステップＳ３１）、露点温度が所定温度になっていることを確認した後、レーザチャンバ１を大気開放する（ステップＳ３２）。この時点で、レーザチャンバ１の内部が大気に曝されるが、露点温度を低く設定しているため、大気中の水分によるダスト堆積物への吸着量は少ない。次に、所定の消耗部品を交換し（ステップＳ３３）、レーザチャンバ１を再び大気遮断し（ステップＳ３４）、最後に、リークディテクタを用いてリークが無いかどうかチェックする（ステップＳ３５）。ステップＳ３２からステップＳ３４までが、レーザチャンバの内部が大気曝露される時間であり、大気曝露時間は短いほど好ましい。
【００８３】
（ステップＳ１３）上記ドライリファブ処理Ａを行い、所定の消耗部品が交換されたレーザチャンバ１は、図１において真空ベーキング処理工程に進む。これは、交換部品に吸着されている水分を除去するために実施するものであるが、上記理由によりレーザチャンバ１内に持ち込まれる水分量が少ないので真空ベーキングを短時間で済ますことができる。
【００８４】
（ステップＳ１４）さらに、主電極を安定化させるために、放電パシベーション処理を行う。
【００８５】
（ステップＳ１５）最後にレーザ性能の確認と調整が行われる。
【００８６】
ステップＳ１５を経てレーザチャンバ再生処理を終了したレーザチャンバ１は、紫外線ガスレーザ装置の交換用レーザチャンバとして供給される。
【００８７】
ドライリファブ時、レーザチャンバの大気開放時間を低減するために、交換する部品は、レーザチャンバを大気開放する前に交換が簡易なモジュール単位で用意されるのが望ましい。
【００８８】
図４に、レーザチャンバ１の中央部を、光軸に対して垂直方向に切断した断面模式図を示す。
【００８９】
図において、上チャンバ１ａと下チャンバ１ｂで大気と遮断されたレーザチャンバ１の中央部には、上側の主電極２と下側の主電極３が対向して設けられている。主電極２は電極ホルダ４で、また主電極３は電極ホルダ５で保持されており、さらに電極ホルダ４はセラミックプレート６によって保持されている。セラミックプレート６は上チャンバ１ａの上方に設けられた開口１ｃを大気遮断する役目も担っている。
【００９０】
さて上記レーザチャンバ１において、たとえば主電極２と主電極３のみを交換したい場合、レーザチャンバ１を大気開放した後、主電極２，３を保持している電極ホルダ４，５と、電極ホルダ４を保持しているセラミックプレート６なども同時に分解しなければならない。そのため、この分解作業および再組立に時間がかかってしまい、レーザチャンバ１内に吸着される水分量もその分だけ増加してしまう。
【００９１】
これを回避するには、交換したい部品（ここでは主電極２，３）を含む部位をモジュール単位ですばやく交換してしまえばよい。図４の場合、５つの部位がモジュール化されている。すなわち、モジュールＭ１は主電極２、電極ホルダ４、そしてセラミックプレート６からなる部位、モジュールＭ２は主電極３、電極ホルダ５、予備電離用電極７からなる部位、モジュールＭ３は熱交換器の部位、モジュールＭ４はガス循環用ファン８と軸受け９からなる部位、そしてモジュールＭ５はダストフィルタの部位である。各モジュールは所定の固定治具で容易に脱着できるようになっている。
【００９２】
このように、ドライリファブを行う前に交換用モジュールを準備しておけば、ドライリファブの際に、一括して簡易に交換でき、交換時間を短縮できる。
【００９３】
図５に、消耗部品をモジュール単位で交換する場合のドライリファブ処理Ｂを示した。
【００９４】
ドライリファブ処理Ｂがドライリファブ処理Ａと異なるところは、ステップＳ５２でレーザチャンバを大気開放する前に、副工程のステップＳ５２ａで交換用モジュールを組立てて置き、ステップＳ５３の交換作業において、準備しておいた交換用モジュールを一括して交換することである。その前後の工程はドライリファブＡの場合と同様である。
【００９５】
ところで、レーザチャンバ内に組み込んだ交換部品には水分が吸着しているため、ドライリファブ処理Ｂ後、レーザチャンバに真空ベーキング処理を行う必要がある。この真空ベーキング処理は、前述したように最大で約４０時間を必要とし、作業効率が悪い。そこで、レーザチャンバに組み込む前に交換部品に真空脱ガス処理を施しておくことが望ましい。ここでいう真空脱ガス処理とは、真空度を１０−4Pa以下にして、最大４００℃で、約２４時間加熱することであり、これにより交換部品に吸着した水分を効率よく脱水できる。
【００９６】
図８に、未処理のSUS部品と真空脱ガス処理を実施したSUS部品の放出ガス速度の昇温脱離スペクトルを示した。横軸は昇温パラメータであり、縦軸は昇温時におけるSUS部品からの放出ガス速度である。図から、たとえば４００℃の真空脱ガス処理をすることによって、真空脱ガス処理後のSUS部品の吸着水分量が減少することが分かる。また、上記処理を施すことで、水分のみならず、水素、窒素、酸素、一酸化炭素、二酸化炭素の部品からの放出量も減少していることも確認されている。
【００９７】
図６に、本実施例の他のドライリファブ処理Ｃを示した。この処理工程ではドライリファブ処理Ａに２つの副工程を付加している。すなわち、ステップＳ６２でレーザチャンバを大気開放する前に、交換部品を予め真空脱ガス装置で脱ガスし（ステップＳ６２ａ）、この交換部品を交換用モジュールに組立てておく（ステップＳ６２ｂ）。そしてレーザチャンバを大気開放した時点で上記脱ガスしておいた交換用モジュールを交換する（ステップＳ６３）。その前後の工程はドライリファブＡの場合と同様である。
【００９８】
上記２つの処理工程を付加し、十分に脱水処理された交換用モジュールをレーザチャンバ内に組み込むことにより、その後に行われる真空ベーキングの時間を従来より大幅に短縮あるいは真空ベーキング処理を省略することができる。
【００９９】
ところで、真空脱ガス処理を施された交換部品を一度大気に曝すと、大気中の水分が再度吸着してしまう。短時間なら水分の吸着量は少ないが、交換部品を大気中に長時間放置しておくと、真空脱ガス処理前の状態に近づいてしまう。よって、真空脱ガス処理した交換部品は、所定の乾燥室に保管されることが望ましい。また部品から交換用モジュールを組み立てる場合、乾燥した室で交換用モジュールを組立てることが望ましい。場合によっては、これらの部品やモジュールを真空パック、あるいは不活性ガスを充填したパック等で保管しておいてもよい。
【０１００】
図７に、乾燥室で部品組立を実施する場合のドライリファブ処理Ｄを示した。図の二つの副工程において、ステップＳ７２ａで真空脱ガス処理された交換部品は乾燥した組立て室に搬入され、この室で交換部品の組立てが行われる（ステップＳ７２ｂ）。その後レーザチャンバを大気開放し（ステップＳ７２）、ステップＳ７３で部品の交換を行う。その前後の工程はドライリファブＡの場合と同様である。
【０１０１】
なお、上記組立て室は、たとえば前述した図２の組立て室２６のように、ドライリファブ室２２の隣に設けられ、水分の多い大気中を通らずに、直接ドライリファブ室２２に交換部品を搬入できるレイアウトであることが望ましい。同様の理由で、真空脱ガス装置やリークディテクタなども乾燥した組立て室２６かドライリファブ室２２内に設置されるのが望ましい。また、組立て室２６の露点温度は−１０℃以下であることが望ましい。
【０１０２】
本発明のドライリファブ処理では、その露点温度を−３０℃以下にすることがさらに望ましく、また、その時のレーザチャンバの大気開放時間は３時間以内であることが望ましい。
【０１０３】
以上のように、上記ドライリファブ処理を行うことにより、真空ベーキング処理時間を短縮、あるいは省略することができ、従来より短時間にレーザチャンバ再生処理を終了することが可能となる。
【実施例２】
【０１０４】
前述したように、レーザチャンバ内のダスト堆積物に吸着した水分をダスト脱水処理で脱水し、レーザチャンバ再生処理に伴うダスト堆積物の清掃・除去作業を省略することでレーザチャンバ再生処理時間の短縮を図ることもできる。
【０１０５】
図９に、本発明の第２の実施例としてダスト脱水処理を適用したレーザチャンバ再生処理工程を示す。
【０１０６】
劣化したレーザチャンバは再生処理室に搬送され、ステップＳ９１で大気開放されるとともに、ステップＳ９２で消耗部品が交換される。この場合、実施例１の場合と異なって大気の水分は除湿されていなくても良い。なお、部品の交換時間の短縮化を図るために、実施例１の図５〜図７で説明した副工程を適宜用いて交換部品の供給を行うことができる。次にステップＳ９３でダスト脱水処理を行った後、ステップＳ９４でただちに放電パシベーションを行う。その後に行われるレーザ性能確認・調整以下の工程は実施例１の場合と同様であり説明を省く。
【０１０７】
図１０に、ダスト脱水処理を実施するための装置構成図を示す。
【０１０８】
レーザチャンバ１に、ガスポート用開口部３１、３２が離間して形成されており、両開口部３１、３２に、図示しないガス吸気ポートとガス排気ポートがそれぞれ取り付けられている。上記ガス吸気ポートには、所定の割合でフッ素ガスを希ガスと混合させたフッ素混合ガスボンベ３３のガスライン３３ａと、ダスト脱水処理後にレーザチャンバ１内から余分なフッ素ガスを除去するための洗浄用の希ガスボンベ３４のガスライン３４ａが並列して接続されている。  フッ素ガスを所定流量だけレーザチャンバ１内に送りこむために、ガスライン３３ａにはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３５を取り付けられている。
【０１０９】
一方、上記ガス排気ポートには、有毒なフッ素ガスを除害するためのハロゲンフィルタ３６を取り付けられており、さらに真空引きのためのロータリーポンプ３７が配置されている。またフッ素ガスをフローさせるために、ロータリーポンプ３７は、逆止弁３８を介してバイパスされている。レーザチャンバ１の周囲には、高温加熱できるように、図示しないヒータが所定の箇所に取り付けられている。なお、ヒータは脱着が容易なマントルヒータが好適である。
【０１１０】
図１１に、上記構成図を用いたダスト脱水処理工程を示す。
【０１１１】
（ステップＳ１１１）劣化したレーザチャンバ１を真空排気して、チャンバ１内にある大気成分を除去する。このときの真空度は１０Pa程度で良い。
【０１１２】
（ステップ１１２）たとえばフッ素ガスの割合を１％としたフッ素混合ガスを、フッ素混合ガスボンベ３３からＭＦＣ３５を介してレーザチャンバ１内に導入し、チャンバ１内に行き渡るようにフローさせる。フッ素混合ガスの流量は１００sccm以上であることが望ましい。
【０１１３】
（ステップＳ１１３）レーザチャンバ１に取り付けたヒータを加熱し、チャンバ１が所定温度に到達した後、一定時間その温度に保持する。
【０１１４】
（ステップＳ１１４）所定のダスト脱水工程を終えた後、ヒータの電源を切り、フッ素混合ガスライン３３ａのフローを止め、レーザチャンバ１内をロータリーポンプ３７で真空排気する。
【０１１５】
（ステップＳ１１５）最後に、レーザチャンバ１内に希ガスボンベ３４の希ガスを封入してダスト脱水処理工程を終了する。
【０１１６】
なお、上記ステップ１１３では、前述した図１７のデータを参照して脱水処理を行えばよい。
【０１１７】
以上のように、本発明によれば、消耗した部品の交換作業と平行してレーザチャンバ内のダスト堆積物の清掃・除去を行わなくても、その後レーザチャンバを大気遮断した時点でダスト脱水処理を行うことにより、レーザチャンバ内のダスト堆積物に吸着した水分を、短時間に、しかも構成部品の細部にわたって除去することができる。その結果、構成部品を分解し、ダスト堆積物を清掃・除去し、再度部品組立てを行う必要がなくなり、また真空ベーキング工程を省略できるため、レーザチャンバ再生処理時間を大幅に短縮することができる。さらに、普通の大気環境でレーザチャンバを大気開放できることから、レーザチャンバ再生処理室を特に改造する必要がない。
【０１１８】
なお、本実施例においては、ダスト脱水処理に用いる活性ガスをフッ素ガスとして説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、フッ素ガス以外のハロゲンガスを適宜使用することができる。
【実施例３】
【０１１９】
図１２に、本発明のレーザチャンバ再生処理方法の他の実施例を示した。
【０１２０】
本実施例の場合、ステップＳ１２１の再生処理スタート後、実施例１で用いたドライリファブ処理（ステップＳ１２２）を行い、次に実施例２で用いたダスト脱水処理を行う（ステップＳ１２３）というもので、水分の除外に有効な二つの処理工程を連続して組み合わせている。上記２つの処理およびその前後の工程については明らかであるのでその説明はここでは省く。
【０１２１】
上記方法により、レーザチャンバ内の水分を二段階で除去することが可能になり、水分を原因としたレーザ性能の悪化をさらに抑制することができる。また、本実施例の場合、たとえばドライリファブ処理を−２０℃以上の露点温度で行っても、次にダスト脱水処理を施すことで、レーザ性能を悪化させないレベルまで水分を除去することが期待できる。
【０１２２】
図１３に、従来技術および上記三つの実施例によるレーザチャンバ再生処理時間を比較したデータを示す。図から明らかなように、従来技術でのレーザチャンバ処理時間を１００％とした場合、実施例１で６２％、実施例２と実施例３で６６％となっており、いずれの実施例の場合も従来より大幅にレーザチャンバ再生処理時間の短縮化が達成できている。
【０１２３】
以上説明したように、本発明のレーザチャンバ再生処理方法を用いれば、紫外線ガスレーザ装置のレーザチャンバ再生処理時間の短縮化を実現できる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明のレーザチャンバ再生処理方法により、紫外線ガスレーザ装置のレーザチャンバのメンテナンスが容易になるとともに紫外線ガスレーザ装置の稼働率の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の実施例１を説明するための工程図である。
【図２】本発明で使用される設備レイアウト例の概念図である。
【図３】本発明のドライリファブ処理Ａを説明するための工程図である。
【図４】本発明におけるモジュールを説明するための断面模式図である。
【図５】ドライリファブ処理Ｂを説明するための工程図である。
【図６】ドライリファブ処理Ｃを説明するための工程図である。
【図７】ドライリファブ処理Ｄを説明するための工程図である。
【図８】SUS材における放出ガス速度の温度依存を示す図である。
【図９】本発明の実施例２を説明するための工程図である。
【図１０】本発明のダスト脱水処理を行うための装置構成図である。
【図１１】ダスト脱水処理を説明するための工程図である。
【図１２】本発明の実施例３を説明するための工程図である。
【図１３】従来および本発明の方法によるレーザチャンバ再生処理時間の比較図である。
【図１４】レーザチャンバ内に放出される水分量と露点温度の関係を示す図である。
【図１５】レーザ出力の減少量と露点温度の関係を示す図である。
【図１６】フッ素ガスによる脱水効果を説明する図である。
【図１７】９９％以上の脱水を行うための時間と加熱温度の関係を計算した図である。
【図１８】従来のレーザチャンバ再生処理方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１２６】
Ｍ１〜Ｍ５      モジュール
１        レーザチャンバ
２、３    主電極
４，５ 電極ホルダ
６        セラミックプレート
７        予備電離用電極
８        ガス循環用ファン
２１      ドライリファブ前室
２２      ドライリファブ室
２３      除湿器
２４      真空ポンプ
２５      排気ドラフタ
２６      組立て室
３３      フッ素混合ガスボンベ
３４      希ガスボンベ
３５      マスフローコントローラ
３６      ハロゲンフィルタ
３７      ロータリーポンプ
【図１】
2006013232.tif 000003
【図２】
2006013232.tif 000004
【図３】
2006013232.tif 000005
【図４】
2006013232.tif 000006
【図５】
2006013232.tif 000007
【図６】
2006013232.tif 000008
【図７】
2006013232.tif 000009
【図８】
2006013232.tif 000010
【図９】
2006013232.tif 000011
【図１０】
2006013232.tif 000012
【図１１】
2006013232.tif 000013
【図１２】
2006013232.tif 000014
【図１３】
2006013232.tif 000015
【図１４】
2006013232.tif 000016
【図１５】
2006013232.tif 000017
【図１６】
2006013232.tif 000018
【図１７】
2006013232.tif 000019
【図１８】
2006013232.tif 000020