(57)【要約】【課題】本発明はレーザ発振器のチャンバ内のダストを容易に清掃することを課題とする。【解決手段】レーザ発振器１０は、チャンバ２０の内部に１組の主電極３０と、主電極３０の近傍に配置された予備電離装置４０と、熱交換器５０、ブロワ６０、ダスト除去部７０とを有する。さらに、チャンバ２０には、混合ガスを供給するガス供給装置８０と、ハロゲン化物と不純物とが結合した不純ガスを除去するガスプロセッサ８５と、清掃モード時に還元された塩化水素を除去する塩化水素除去装置９０とが接続されている。主電極３０を利用して塩化ニッケル（NiCl2）に水素（H2）を加えて加熱することでニッケル（Ni）と塩化水素（HCｌ）に還元する。これにより、チャンバ２０内のダストは、ニッケルの金属粉として残るので、大気が導入されても水分を吸水することがなく、通常の金属粉と同様に容易に取り除ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスが封止されたチャンバ内の電極間に電圧を印加して放電を生じさせてレーザ光を発生させるレーザ発振器の清掃方法であって、
前記チャンバ内の塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元する還元工程と、
前記チャンバ内で還元された前記塩化水素を除去する塩化水素除去工程と、
前記チャンバ内で還元された前記ニッケルを除去するニッケル除去工程と、
を有することを特徴とするレーザ発振器の清掃方法。
【請求項２】
前記チャンバに連通された循環経路に前記塩化水素を除去する塩化水素除去手段を設け、
前記塩化水素除去工程において、前記塩化水素除去手段により前記チャンバ内の前記塩化水素を除去することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器の清掃方法。
【請求項３】
前記塩化水素除去手段は、極低温で不純物ガスを露点以下まで下げて前記塩化水素を除去することを特徴とする請求項２に記載のレーザ発振器の清掃方法。
【請求項４】
前記チャンバに連通された循環経路に前記ニッケルよりなる粉体を除去するニッケル除去手段を設け、
前記ニッケル除去工程において、前記ニッケル除去手段により前記チャンバ内の前記ニッケル粉を除去することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器の清掃方法。
【請求項５】
前記還元工程は、前記チャンバ内にNe、またはHeを充填し、前記チャンバ内で放電しながら微量の水素を注入することで、前記チャンバ内の前記塩化ニッケルを前記塩化水素と前記ニッケルに還元することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器の清掃方法。
【請求項６】
前記還元工程と前記塩化水素除去工程とを同時に行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のレーザ発振器の清掃方法。
【請求項７】
ガスが封止されたチャンバ内の電極間に電圧を印加して放電を生じさせてレーザ光を発生させるレーザ発振器であって、
前記チャンバ内の塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元する還元手段と、
前記チャンバ内で前記塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元しながら前記チャンバの塩化水素を除去する塩化水素除去手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項８】
前記チャンバ内に堆積した塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元しながら前記チャンバのニッケル粉を除去するニッケル除去手段を備えたことを特徴とする請求項７に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ発振器及びレーザ発振器の清掃方法に係り、特にレーザ発振器のチャンバ内に堆積するダストを除去するよう構成されたレーザ発振器及びレーザ発振器の清掃方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ加工装置などに用いられるレーザ発振器としては、例えば、エキシマレーザを発生させる装置が知られている。この種のレーザ発振器では、チャンバ内に封入されたガス内で、予備電離を起こさせることによって、１組の主電極間に電離したガスを発生させ、高電圧のかかった主電極間の放電によって励起された原子が、元の原子に戻るときに発生する光を取り出すように構成されている。
【０００３】
また、アニール処理に用いられるエキシマレーザは、低温ポリシリコン生成のプロセスの関係上、波長３０８nmのXeClを媒質としたエキシマレーザが用いられている。そして、XeClレーザを発振させるレーザ発振器の場合、チャンバ内にHCl,Xe,Neからなる混合ガスを所定圧力で封入し、この混合ガスをファンにより循環させながらグロー状の高密度パルスを起こし、レーザ発振させる。そして、高圧ガスの雰囲気において、均質で一様な高密度パルス放電を開始させるためには、レーザ光軸の両側に配置された予備電離用装置間の放電が発する紫外線により主電極間の主放電に先だって予備電離を行うことが有効である。
【０００４】
この主電極間において、グロー放電とアーク放電とが生じることでレーザ発振が加速されるが、アーク放電が生じると、ニッケルにより形成された主電極が磨耗する。
【０００５】
このように、エキシマレーザの主電極間の放電によって、主電極表面は、瞬間的な温度上昇による蒸発、放電によるスパッタなどの影響で少しずつ削られる。主電極の材質は、塩化水素と反応しにくいNiが一般的であるが、高温、高電圧で電離された塩素イオンとNiイオンが反応し、塩化ニッケルのダストがチャンバ内に発生する。
【０００６】
エキシマレーザにより発生するダストは、レーザガスの吸収や窓材への付着によるエキシマレーザの光透過率の低下やチャンバ内壁への付着による絶縁不良などによってレーザ出力の低下や安定度の低下を招く。
【０００７】
このため、エキシマレーザのレーザ発振器では、メンテナンスを行う際にチャンバやチャンバ内の部品を定期的に清掃してダストを除去している。このダスト清掃方法としては、例えば、チャンバ内を加熱してベーキングする方法（例えば、特許文献１参照）やチャンバ内を高真空に保ちながら加熱して水分と水素を除去する方法（例えば、特許文献２参照）が用いられている。
【０００８】
しかしながら、上記のようにチャンバ内を加熱しても、ダストとなる塩化ニッケルは、親水性が高いので、チャンバを密閉する扉を開いた時点で乾燥した粉体に近い状態から大気中の水分を吸収した粘着性のある状態に移行する。そのため、チャンバ内清掃作業を行う際には、チャンバ内のダストは、チャンバ内壁や電極表面などに付着して除去しにくい状態となる。
【０００９】
ここで、従来のダスト清掃方法について説明する。エキシマレーザ発振器のチャンバ内に発生する塩化ニッケルによるダストを除去する方法として、以下のような清掃方法が一般的に行なわれている。
（１）粉塵の出難い布でこすり落とす。
（２）水で洗い流す。
（３）揮発性を有するエタノールで洗い流す。
【００１０】
このような粘着性を有する塩化ニッケルを除去する方法としては、例えば、上記（１）と（２）の組み合わせ、あるいは上記（１）と（３）の組み合わせで清掃作業行っている。また、ダストを洗い流す際は、超音波洗浄器を用いる場合もある。
【００１１】
以下では、クリーンルーム内に設置されたレーザ発振器のダスト除去作業を行う場合について述べる。上記（１）と（２）の組み合わせた清掃方法では、チャンバ内の乾燥に時間がかかり、チャンバ内を水により洗浄した排液を処理する排液処理設備が必要になるので、クリーンルーム内においては、実施することができない。また、超音波洗浄器の使用は、部品の大きさによって使用が制限される。
【００１２】
従って、上記（１）と（３）を組み合わせた清掃方法を用いて手作業で行わざるを得ない。
【特許文献１】特開２００１−１４８５２６号公報
【特許文献２】特開２００１−３１３４３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
このため、クリーンルームにおいて、レーザ発振器のチャンバ内を手作業で清掃する際は、大気中の水分を吸収して粘着性を持った状態の塩化ニッケルを除去することになるので、例えば、チャンバ内壁や各部品に付着したダストを除去するのにかなりの時間と労力を要するという問題があった。
【００１４】
また、チャンバ自体を清掃済みのものと交換する方法も考えられるが、交換後に外された使用済みチャンバをクリーンルームの外に運び出し、例えば、メンテナンスを行う会社などに搬送して同様な清掃作業を行うことになるので、やはり手間と時間がかかっていた。この手間と時間のかかる原因としては、チャンバ内に発生するダストの殆どが親水性の高い塩化ニッケルであり、チャンバ内に大気が流入すると、大気中の湿度により粘着性を有する状態に変化していることが、主な原因と考えられる。
【００１５】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決したレーザ発振器及びレーザ発振器の清掃方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
【００１７】
本発明は、ガスが封止されたチャンバ内の電極間に電圧を印加して放電を生じさせてレーザ光を発生させるレーザ発振器の清掃方法であって、前記チャンバ内の塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元する還元工程と、前記チャンバ内で還元された前記塩化水素を除去する塩化水素除去工程と、前記チャンバ内で還元された前記ニッケルを除去するニッケル除去工程と、を有することにより、上記課題を解決するものである。
【００１８】
また、本発明は、前記チャンバに連通された循環経路に前記塩化水素を除去する塩化水素除去手段を設け、前記塩化水素除去工程において、前記塩化水素除去手段により前記チャンバ内の前記塩化水素を除去することにより、上記課題を解決するものである。
【００１９】
前記塩化水素除去手段は、極低温で不純物ガスを露点以下まで下げて前記塩化水素を除去することが望ましい。
【００２０】
また、本発明は、前記チャンバに連通された循環経路に前記ニッケルよりなる粉体を除去するニッケル除去手段を設け、前記ニッケル除去工程において、前記ニッケル除去手段により前記チャンバ内の前記ニッケル粉を除去することにより、上記課題を解決するものである。
【００２１】
前記還元工程は、前記チャンバ内にNe、またはHeを充填し、前記チャンバ内で放電しながら微量の水素を注入することで、前記チャンバ内の前記塩化ニッケルを前記塩化水素と前記ニッケルに還元することが望ましい。
【００２２】
前記還元工程と前記塩化水素除去工程とを同時に行うことが望ましい。
【００２３】
また、本発明は、ガスが封止されたチャンバ内の電極間に電圧を印加して放電を生じさせてレーザ光を発生させるレーザ発振器であって、前記チャンバ内の塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元する還元手段と、前記チャンバ内で前記塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元しながら前記チャンバの塩化水素を除去する塩化水素除去手段と、を備えることにより、上記課題を解決するものである。
【００２４】
さらに、本発明は、前記チャンバ内に堆積した塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元しながら前記チャンバのニッケル粉を除去するニッケル除去手段を備えることにより、上記課題を解決するものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、チャンバ内の塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元し、チャンバ内で還元された塩化水素を除去するため、チャンバ内のダストが粘着性を有しないニケッルの金属粉にして比較的容易に手作業で除去することが可能になり、従来に比べて短時間で清掃作業を行うことができる。また、塩化水素を塩化水素除去手段により除去することで、ニケッルの金属粉を容易に取り除くことができ、さらにニッケル除去手段によりチャンバ内のニッケル粉を除去することにより、チャンバ内の清掃作業の労力を大幅に軽減することが可能になる。また、還元工程と塩化水素除去工程とを同時に行うことにより、塩化ニッケルを塩化水素とニッケルに還元する工程をより短時間で行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例１】
【００２７】
図１は本発明によるレーザ発振器の一実施例を示す構成図である。図１に示されるように、レーザ発振器１０は、チャンバ２０の内部に１組の主電極３０と、主電極３０の近傍に配置された予備電離装置４０と、熱交換器５０、ブロワ６０、ダスト除去部７０とを有する。さらに、チャンバ２０には、HCl,Xe,Neからなる混合ガスを供給するガス供給装置８０と、不純ガスを除去するガスプロセッサ８５と、清掃モード時に還元された塩化水素を除去する塩化水素除去装置９０とが接続されている。
【００２８】
主電極３０及び予備電離装置４０は、保持ベース１００に保持されており、高電圧部（ＰＦＮ）１１０、グランド１２０が接続されている。また、１組の主電極３０は、チャンバ２０の長手方向（図１の紙面に対して鉛直方向）に延在形成された棒状である。高電圧部１１０は、予備電離装置４０が発する紫外線により予備電離を起こし、主電極３０への電圧印加により長手方向に進行するレーザ光を発生させる。そして、レーザ光は、主電極３０の長手方向の両端に設けられた反射鏡（図示せず）により反射して発振する。
【００２９】
チャンバ２０内では、ブロワ６０によってガス供給装置８０から供給された混合ガスを周方向に循環させ、熱交換器５０によって混合ガスの熱を奪って主電極３０間に冷気を送風する。なお、熱交換器５０以外にもチャンバ２０の外壁に冷却水を循環させる経路を設けることでチャンバ２０自体を冷却する場合もある。
【００３０】
混合ガスに含まれるダストは、ダスト除去部７０によって除去（吸着）される。このダスト除去部７０としては、例えば、集塵用フィルタや静電気や磁力を用いた集塵器などがあり、チャンバ２０内に設置する構成のものと、チャンバ２０の外部に設けるものもある。
【００３１】
ガスプロセッサ８５は、循環経路８４を介してチャンバ２０内でハロゲン化物と不純物とが結合した不純ガスを除去する。
【００３２】
塩化水素除去装置９０は、例えば、クライオポンプを有する構成であり、後述する清掃モード時に循環経路９２の循環ポンプ９４を作動させ、チャンバ２０内で還元された塩化ニッケルを含むガスを極低温に冷却し、不純ガスを露点以下まで下げてトラップする。
【００３３】
ここで、本発明のチャンバ清掃方法の原理について説明する。前述したように、エキシマレーザの主電極３０間の放電によって、主電極３０の表面は、瞬間的な温度上昇による蒸発、放電によるスパッタなどの影響で少しずつ削られる。電極の材質は、塩化水素と反応しにくいNiが一般的であるが、高温、高電圧で電離された塩素イオンとNiイオンが反応し、塩化ニッケルのダストがチャンバ２０内に発生する。
【００３４】
この塩化ニッケルは、チャンバ２０内に浮遊しており、チャンバ２０内の全ての部品に堆積し、ダスト除去部７０にも付着している。チャンバ２０内は、乾燥状態であり、水分が殆ど０％である。そのため、チャンバ２０内にあるダストは、殆ど湿り気のない粉状の塩化ニッケルである。
【００３５】
この塩化ニッケルは、親水性が高く、チャンバ２０内を清掃するため、チャンバ２０を密閉していた蓋部材（図示せず）を開くと、大気がチャンバ２０内に導入されると共に、大気中の湿度によって吸水されて粘着性を有する状態に変化する。このように、粘着性を有する状態になったダストは、チャンバ２０の内壁やチャンバ２０内の各部品に密着して剥がれ難くなる。
【００３６】
そこで、本発明では、チャンバ２０内に設けられた主電極３０を利用して塩化ニッケル（NiCl2）に水素（H2）を加えて加熱することでニッケル（Ni）と塩化水素（HCｌ）に還元する。これにより、チャンバ２０内のダストは、ニッケルの金属粉として残るので、大気が導入されても水分を吸水することがなく、通常の金属粉と同様に掃除機などで容易に取り除くことができる。
【００３７】
この還元の方法としては、チャンバ２０内をネオン（Ne）、またはヘリウム（He）にして主電極間３０で放電を起こしながら少量の水素を供給する。そして、主電極間３０の放電によってチャンバ２０内のダスト及びチャンバ２０内に封入されたガスは電離される。還元による化学式は、以下のように表せる。
ＮｉＣｌ２＋Ｈ２→Ｎｉ＋２ＨＣｌ
このように、電離された金属イオンよりも水素イオンの結合力が強いため、上記反応が起こり、塩化ニッケルのダストからニッケル金属粉のダストへと還元される。
【００３８】
さらに、上記のように還元されたとき、クライオポンプなどの冷凍装置によりチャンバ２０内で還元された塩化ニッケルを含むガスを極低温（例えば、−１５０°Ｃ〜−１８０°Ｃ程度）に冷却し、不純ガスを露点以下まで下げてトラップする。尚、トラップ手段としては、例えば、塩化ニッケルをフィルタに吸着させる方法、または塩化ニッケルを容器に回収する方法などがある。
【００３９】
このように、チャンバ２０内のガスを極低温に冷却してトラップすることで、チャンバ２０内の塩化水素が減少してニッケルが塩化水素と再び化合する機会がより少なくなり、上記還元反応がより促進される。従って、上記還元工程と塩化水素除去装置９０による除去工程とを同時に行うことで、還元された塩化水素を減らすことより還元工程に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
これにより、チャンバ２０内のダストは、親水性の高い塩化ニッケルから親水性を持たないニッケルの金属粉に変化するため、チャンバ２０内を清掃するために開口部（図示せず）を開放した際に大気がチャンバ２０内に導入されても粘着性の高いダストに変化することがなくなる。よって、ダスト清掃時に、塩化ニッケルを大幅に減少させることが可能になり、且つニッケル金属粉を回収するだけの作業を行えば良いので、例えば、掃除機などを用いて効率よく清掃できるので作業が容易になるばかりか、ダスト清掃に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。
【００４１】
ここで、チャンバ２０内のダスト清掃作業手順について説明する。図２はチャンバ２０内のダスト清掃手順を示す図である。図２に示されるように、手順１Ａでは、レーザ発振器１０を制御する制御部を清掃モードに設定する。
【００４２】
次の手順２Ａでは、ガス供給装置８０からネオン（Ne）、またはヘリウム（He）をチャンバ２０内に供給し、チャンバ２０内の雰囲気をネオン（Ne）、またはヘリウム（He）にする。
【００４３】
次の手順３Ａでは、高電圧部１１０より主電極間３０に高電圧を印加して放電を起こす。このとき、ガス供給装置８０は、水素を少量ずつ供給する。これにより、チャンバ２０内のダストは、塩化ニッケルからニッケル金属粉のダストと塩化水素へと還元される（還元工程）。
【００４４】
次の手順４Ａでは、塩化水素除去装置９０により還元された塩化水素をトラップする（塩化水素除去工程）。これにより、チャンバ２０内には、ニッケル金属粉のダストが残される。尚、上記手順２Ａ〜４Ａは、制御部の制御処理により自動的に行っても良いし、あるいは、作業員が手動操作によって行うことも可能である。
【００４５】
次の手順５Ａでは、チャンバ２０の開口部を密閉している蓋部材を開く。これにより、レーザ発振器１０では、チャンバ２０内の主電極３０及び予備電離装置４０に高電圧が印加されないように設定される。そして、チャンバ２０を開放すると共に、チャンバ２０内に大気が導入される。しかしながら、チャンバ２０内のダストは、その殆どが上記還元工程によりニッケル金属粉であるので、ダストが大気中に含まれる水分を吸水することがなく、粘着性を持たない粉状態を維持する。
【００４６】
次の手順６Ａでは、作業員がはけあるいは掃除機などを用いてチャンバ２０内のニッケル金属粉を回収してチャンバ２０から除去する(ニッケル除去工程)。その際、ニッケル金属粉のダストは、湿気を含まない状態であるので、粘着性もなく容易に取り除くことが可能である。
【００４７】
次の手順７Ａでは、チャンバ２０内の各部品に付着している塵埃（ニッケル金属粉以外）をふき取る。また、塩化水素除去装置９０において、トラップされた塩化水素を吸着したフィルタまたは回収した容器を新しいものと交換する。
【００４８】
次の手順８Ａでは、チャンバ２０の開口部を蓋部材による閉塞して密閉する。
【００４９】
次の手順９Ａでは、レーザ発振器１０を制御する制御部の清掃モードを解除する。
【００５０】
図３はレーザ発振器１０の変形例を示す図である。図３において、上記実施例と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
図３に示されるように、チャンバ２０には、上記塩化水素除去装置９０と、ニッケル除去装置２００が接続されている。チャンバ２０に連通された循環経路２１０には、循環ポンプ２２０が設けられている。ニッケル除去装置２００は、チャンバ２０内で還元されたニッケルの金属粉を除去するためのフィルタを有する。そのため、還元工程時あるいは還元工程後に循環ポンプ２２０を作動させてチャンバ２０内におけるニッケルの金属粉を減少させることができる。
【００５２】
よって、ニッケル除去装置２００によりチャンバ２０内のニッケルが減少すると共に、塩化水素除去装置９０により塩化水素が減少するため、チャンバ２０内で塩化水素とニッケルと再び化合する機会がより加速度的に少なくなり、上記還元反応がより促進される。従って、上記還元工程と塩化水素除去装置９０及びニッケル除去装置２００による除去工程とを同時に行うことで、より還元反応が加速される。
【００５３】
図４は変形例のチャンバ２０内のダスト清掃手順を示す図である。図４に示されるように、手順１Ｂ〜４Ｂは、前述した手順１Ａ〜４Ａ(図２参照)と同じである。
【００５４】
手順５Ｂでは、循環ポンプ２２０を作動させてチャンバ２０内におけるニッケルの金属粉をニッケル除去装置２００によりトラップする(ニッケル除去工程)。その際、ニッケル金属粉のダストは、湿気を含まないパウダー状であるので、ニッケル除去装置２００により容易に回収して取り除くことが可能である。
【００５５】
次の手順６Ｂでは、チャンバ２０を密閉している蓋部材を開く。これにより、チャンバ２０内に大気が導入される。しかしながら、チャンバ２０内には、上記ニッケル除去工程によりニッケル金属粉の殆どが既に回収されているので、僅かなダストが残っているだけである。
【００５６】
次の手順７Ｂでは、チャンバ２０内の各部品に付着している塵埃及びニッケル除去装置２００により除去できなかったニッケル金属粉をふき取る。また、塩化水素除去装置９０によりトラップされた塩化水素を吸着したフィルタまたは回収した容器を交換すると共に、ニッケル除去装置２００のフィルタをあたらしいものと交換する。
【００５７】
次の手順８Ｂでは、チャンバ２０の開口部を蓋部材による閉塞して密閉する。
【００５８】
次の手順９Ｂでは、レーザ発振器１０を制御する制御部の清掃モードを解除する。
【００５９】
これにより、親水性の高い塩化ニッケルから親水性を持たないニッケルの金属粉に変化したチャンバ２０内のダストは、ニッケル除去装置２００により殆ど除去されるため、作業員の手作業により清掃作業に手間がかからず、清掃作業が容易になるばかりか、ダスト清掃に要する時間を大幅に短縮することが可能になる。
【００６０】
また、上記実施例において、ガスプロセッサ８５が冷却装置とポンプを有するシステムの場合、ガスプロセッサ８５が上記塩化水素除去装置９０を兼ねるように構成することも可能である。その場合、塩化水素除去装置９０が不要になるので、構成の簡略化が図れる。
【００６１】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明によるレーザ発振器の一実施例を示す構成図である。
【図２】チャンバ２０内のダスト清掃手順を示す図である。
【図３】レーザ発振器１０の変形例を示す図である。
【図４】変形例のチャンバ２０内のダスト清掃手順を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０  レーザ発振器
２０  チャンバ
３０  主電極
４０  予備電離装置
５０  熱交換器
６０  ブロワ
７０  ダスト除去部
８０  ガス供給装置
９０  塩化水素除去装置
１１０  高電圧部
９２，２１０  循環経路
９４，２２０  循環ポンプ
２００  ニッケル除去装置
【図１】
2008085068.tif 000003
【図２】
2008085068.tif 000004
【図３】
2008085068.tif 000005
【図４】
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