(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッファガスとしてのＮｅと希ガスとしてのＫｒ又はＡｒとハロゲンガスとしてのＦ２とが用いられる紫外線レーザ用ガスをチャンバ内に導入し、チャンバ内に導入した紫外線レーザ用ガスにキセノンガスを微量添加することによって、このチャンバ内でのパルス発振によって紫外線レーザ用ガスを励起してパルスレーザを発振したときに生ずる出力エネルギー変動を抑制するようにした紫外線レーザ装置において、
前記キセノンガスを封入したキセノンガスボンベと、
前記紫外線レーザ用ガスを封入した紫外線レーザ用ガスボンベと、
前記紫外線レーザ用ガスボンベと前記チャンバとを連結する配管であって、当該配管上に第１のバルブ及び第２のバルブが設けられる紫外線レーザガス供給用配管と、
前記紫外線レーザガス供給用配管のうちの第１のバルブと第２のバルブとの間の箇所と前記キセノンガスボンベとを連結する配管であって、当該配管上に第３のバルブが設けられるキセノンガス用配管とを備えた
ことを特徴とする紫外線レーザ装置。
【請求項２】
前記第１のバルブと前記第２のバルブと前記第３のバルブとの間の配管内の圧力を計測する圧力計を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線レーザ装置。
【請求項３】
バッファガスとしてのＮｅと希ガスとしてのＫｒ又はＡｒとハロゲンガスとしてのＦ２とが用いられる紫外線レーザ用ガスを封入する紫外線レーザ用ガスボンベと、第１のバルブと第２のバルブが設けられチャンバと前記紫外線レーザ用ガスボンベとを連結する紫外線レーザガス供給用配管と、第３のバルブが設けられ前記第１のバルブと第２のバルブとの間の配管とキセノンガスボンベとを連結するキセノンガス用配管と、前記第１のバルブと第２のバルブとの間の配管内の圧力を計測する圧力計と、を備えた紫外線レーザのガス供給方法において、
前記紫外線レーザ用ガスボンベ側に位置する前記第２のバルブと前記第３のバルブを閉鎖し、かつ、前記チャンバ側に位置する前記第１のバルブを解放した状態で前記チャンバを排気した後、前記第１のバルブを閉鎖しつつ前記第３のバルブを解放して前記第１、第２、第３のバルブで囲まれる配管内にキセノンガスを供給し、
前記第１、第２、第３のバルブで囲まれる配管内のガス圧が所定のガス圧となったことを前記圧力計で計測したならば、前記第３のバルブを閉鎖するとともに、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを解放する
ことを特徴とする紫外線レーザ装置のガス供給方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャンバ内に導入した紫外線レーザ用ガスにキセノンガスを微量添加し、このチャンバ内でのパルス発振によって紫外線レーザ用ガスを励起してパルスレーザを発振する紫外線レーザ装置に関し、特に、既存のレーザガス供給設備の改修を伴うことなく、効率良くチャンバ内にキセノンガスを供給する紫外線レーザ装置および紫外線レーザ装置のガス供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エキシマレーザ装置などの紫外線レーザ装置を光源とする半導体露光装置では、露光とステージ移動を交互に繰り返して半導体ウエハ上のＩＣチップの露光を行うため、紫外線レーザ装置は、レーザ光を所定回数連続してパルス発振させる連続パルス発振運転と、所定時間パルス発振を休止する発振休止とを繰り返すバースト運転を行っている。
【０００３】
ところが、かかるバースト運転を行うと、エネルギーが次第に低下するバースト特性やスパイク特性が生じ、エキシマレーザ装置が出力するレーザ出力にバーストごとのエネルギー変動が生じ、結果的に露光量のばらつきを招くという問題があった。
【０００４】
このため、本発明の出願人は、特願平１１−２３７０９号において、チャンバ内の紫外線レーザ用ガスに微量のキセノンガスを添加することにより、かかるバースト特性及びスパイク特性に起因する露光量のばらつきを改善する技術を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この先行技術では、チャンバ内にキセノンガスを供給するキセノンガスボンベを紫外線レーザ用ガスボンベと別個に設け、紫外線レーザガスの供給経路と全く異なる経路でキセノンガスをチャンバ内に供給する必要があるため、効率的とは言えない。
【０００６】
特に、エキシマレーザを設置する現場には、本来必要となる紫外線レーザ用ガスボンベ等のレーザガス供給設備のみが配設されているため、単にキセノンガスをチャンバ内に供給するためだけにかかる設備を改修するのは効率的ではない。
【０００７】
これらのことから、紫外線レーザ装置のバースト特性及びスパイク特性をキセノンガスの微量添加により解消する場合に、既存のレーザガス供給設備の改修を伴うことなく、いかに効率良くチャンバ内にキセノンガスを供給するかが極めて重要な課題となっている。
【０００８】
そこで、本発明は上記課題を解決して、紫外線レーザ装置のバースト特性及びスパイク特性をキセノンガスの微量添加により解消する場合に、既存のレーザガス供給設備の改修を伴うことなく、効率良くチャンバ内にキセノンガスを供給することができる紫外線レーザ装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するため、本発明に係る紫外線レーザ装置は、バッファガスとしてのＮｅと希ガスとしてのＫｒ又はＡｒとハロゲンガスとしてのＦ２とが用いられる紫外線レーザ用ガスをチャンバ内に導入し、チャンバ内に導入した紫外線レーザ用ガスにキセノンガスを微量添加することによって、このチャンバ内でのパルス発振によって紫外線レーザ用ガスを励起してパルスレーザを発振したときに生ずる出力エネルギー変動を抑制するようにした紫外線レーザ装置において、前記キセノンガスを封入したキセノンガスボンベと、前記紫外線レーザ用ガスを封入した紫外線レーザ用ガスボンベと、前記紫外線レーザ用ガスボンベと前記チャンバとを連結する配管であって、当該配管上に第１のバルブ及び第２のバルブが設けられる紫外線レーザガス供給用配管と、前記紫外線レーザガス供給用配管のうちの第１のバルブと第２のバルブとの間の箇所と前記キセノンガスボンベとを連結する配管であって、当該配管上に第３のバルブが設けられるキセノンガス用配管とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この発明では、紫外線レーザ用ガスボンベとチャンバとを連結する紫外線レーザガス供給用配管の所定の位置とキセノンガスボンベとをキセノンガス用配管を介して連結するよう構成したので、既存のレーザガス供給設備を改修することなく、チャンバ内に軽易にキセノンガスを供給できるという効果を奏する。微量体積の配管内部に添加キセノンガスを入れ、圧力計を用いて当該キセノンガスを定量するため、簡易かつ精度良くキセノンガスをレーザガス中へ添加することができる。また、キセノンガスボンベをチャンバ近傍に設置しておけば、チャンバ交換時にはバルブを閉鎖し、配管継手を外せばチャンバとキセノンガスボンベとを同時に交換することができるため、キセノン定量配管内部に大気中などから不純物ガスが混入するおそれも少なくなる。
【００１２】
この発明では、第１のバルブ、第２のバルブ及びその間の配管で形成される混合配管上に第３のバルブを配設し、該第３のバルブとキセノンガスボンベとをキセノンガス用配管で連結するよう構成したので、第１〜第３のバルブの開閉のみによって、キセノンガス又は紫外線レーザガスを軽易にチャンバ内に導入できるという効果を奏する。
【００１３】
また、本発明に係る紫外線レーザ装置のガス供給方法は、バッファガスとしてのＮｅと希ガスとしてのＫｒ又はＡｒとハロゲンガスとしてのＦ２とが用いられる紫外線レーザ用ガスを封入する紫外線レーザ用ガスボンベと、第１のバルブと第２のバルブが設けられチャンバと紫外線レーザ用ガスボンベとを連結する紫外線レーザガス供給用配管と、第３のバルブが設けられ前記第１のバルブと第２のバルブとの間の配管とキセノンガスボンベとを連結するキセノンガス用配管と、前記第１のバルブと第２のバルブとの間の配管内の圧力を計測する圧力計と、を備えた紫外線レーザのガス供給方法において、前記紫外線レーザ用ガスボンベ側に位置する前記第２のバルブと前記第３のバルブを閉鎖し、かつ、前記チャンバ側に位置する前記第１のバルブを解放した状態で前記チャンバを排気した後、前記第１のバルブを閉鎖しつつ前記第３のバルブを解放して前記第１、第２、第３のバルブで囲まれる配管内にキセノンガスを供給し、前記第１、第２、第３のバルブで囲まれる配管内のガス圧が所定のガス圧となったことを前記圧力計で計測したならば、前記第３のバルブを閉鎖するとともに、前記第１のバルブ及び前記第２のバルブを解放することを特徴とする。
【００１４】
この発明では、混合配管の紫外線レーザ用ガスボンベ側に位置する第２のバルブと第３のバルブを閉鎖し、かつ、混合配管のチャンバ側に位置する第１のバルブを解放した状態でチャンバを排気した後、該第１のバルブを閉鎖しつつ第３のバルブを解放して混合配管内にキセノンガスを供給し、該混合配管上のガス圧が所定のガス圧となったことを計測したならば、第３のバルブを閉鎖するとともに、第１のバルブ及び第２のバルブを解放するよう構成したので、チャンバの真空性及び第１〜第３のバルブの開閉を用いて、より簡単にキセノンガス又は紫外線レーザガスをチャンバ内に導入できるという効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る紫外線レーザ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお以下では、本発明をエキシマレーザ装置に適用した場合について説明することとする。
【００１６】
図１は、実施の形態１で用いるエキシマレーザ装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１７】
同図に示すエキシマレーザ装置は、Ｎｅ等のバッファガスと、Ａｒ若しくはＫｒ等の希ガスと、Ｆ２などのハロゲンガスとからなるエキシマレーザ用ガスにキセノン（Ｘｅ）ガスを微量添加してチャンバ１０内に封入し、このエキシマレーザ用ガスを放電電極間の図示しない放電によって励起させてレーザパルス発振を行う装置である。なお、単にエキシマレーザ用ガスのみをチャンバ１０内に導入するのではなく、キセノンガスをもチャンバ１０内に導入した理由は、このキセノンガスの存在によって、エキシマレーザ出力のバースト特性及びスパイク特性が改善されるからである。
【００１８】
ここで、このエキシマレーザ装置は、Ｘｅガスボンベ２２をチャンバ１０に直結するのではなく、３つのバルブ１４〜１６（各第１のバルブ、第２のバルブ、第３のバルブとする。）で区切られた配管（この配管を「混合配管」と言う。）のバルブ１６にＸｅガスボンベ２２を結合するようにした点に特徴がある。
【００１９】
すなわち、従来から現場にはレーザガス供給設備が設けられているが、Ｘｅガスボンベ２２からチャンバ１０内にエキシマガスを供給できるようにレーザガス供給設備を改修することとすると、既存の設備を大幅に改修する結果となり効率的ではない。特に、キセノンガス添加を要しないレーザ装置も存在するため、キセノンガスの添加のためだけにレーザを用いた光処理を行う現場（半導体ウエハ露光ステッパーを設置するクリーンルームなど）のガス供給設備を大幅に改修するのは現実的ではない。
【００２０】
このため、本実施の形態では、レーザガス供給設備の改修を伴うことなく、またチャンバ１０に設ける配管口数を増やすことなく、キセノンガスをチャンバ１０内に導入できるようにしている。
【００２１】
同図に示すように、このエキシマレーザ装置は、ＡｒＦエキシマレーザを例に説明すると、チャンバ１０と、狭帯域化ユニット１１と、部分透過ミラー１２と、ガス排気モジュール１３と、バルブ１４〜１６と、圧力計１７と、配管継手１８と、給気モジュール１９と、Ａｒ／Ｎｅ混合ガスボンベ２０と、Ａｒ／Ｎｅ／Ｆ２混合ガスボンベ２１と、Ｘｅガスボンベ２２と、ガスコントローラ２３とを有する。
【００２２】
チャンバ１０は、Ｎｅガス、Ａｒガス及びＦ２ガスからなるエキシマレーザ用ガスにキセノンガスを微量添加して封入する封入媒体であり、狭帯域化ユニット１１は、発光したパルス光を狭帯域化するユニットであり、図示しないプリズムビームエキスパンダやグレーティングにより形成される。また、部分透過ミラー１２は、発振レーザの一部分のみを透過出力し、他の一部をチャンバ１０内へ戻すミラーである。
【００２３】
ガス排気モジュール１３は、チャンバ１０内のガスを外部に排気するモジュールであり、バルブ１４〜１６は、チャンバ１０から各ガスボンベに至る配管上に配設される。
【００２４】
圧力計１７は、バルブ１４〜１６で区切られる混合配管の圧力と、チャンバ１０内の圧力を計測する計測装置であり、配管継手１８は、レーザガス供給設備とチャンバ１０へ向かう配管とを結合する結合部である。
【００２５】
給気モジュール１９は、Ａｒ／Ｎｅ混合ガスボンベ２０内のＡｒ／ＮｅガスとＡｒ／Ｎｅ／Ｆ２混合ガスボンベ２１内のＡｒ／Ｎｅ／Ｆ２ガスの配管への供給量を制御するモジュールである。
【００２６】
Ａｒ／Ｎｅ混合ガスボンベ２０は、アルゴンとネオンの混合ガスを蓄えるガスボンベであり、Ａｒ／Ｎｅ／Ｆ２混合ガスボンベ２１は、アルゴン、ネオン及びフッ素の混合ガスを蓄えるガスボンベであり、Ｘｅガスボンベ２２は、キセノンガスを蓄える小型のガスボンベである。
【００２７】
ガスコントローラ２３は、ガス排気モジュール１３による排気制御及びバルブ１４〜１６の開閉制御を行う制御部である。
【００２８】
このように、このエキシマレーザ装置では、Ｘｅガスボンベ２２を混合配管に結合し、ガスコントローラ２３によるガス排気モジュール１３及びバルブ１４〜１６の制御によって、エキシマレーザ用ガスにキセノンガスを微量添加するよう構成している。
【００２９】
次に、図１に示すガスコントローラ２３によるガス排気モジュール１３及びバルブ１４〜１６の制御手順について説明する。
【００３０】
図２は、図１に示すガスコントローラ２３によるガス排気モジュール１３及びバルブ１４〜１６の制御手順を示すフローチャートである。
【００３１】
同図に示すように、このガスコントローラ２３は、まず最初にバルブ１４を開き、バルブ１５及び１６を閉じた後に（ステップ２０１）、ガス排気モジュール１３によりチャンバ１０内を排気する（ステップ２０２）。
【００３２】
かかるガス排気モジュール１３による排気によって、チャンバ１０内はもとより混合配管内のガスも排気され、このチャンバ１０及び混合配管内は真空状態に近い状態となる。
【００３３】
そして、バルブ１４を閉じてバルブ１６を開くと（ステップ２０３〜２０４）Ｘｅガスボンベ２２のガス圧と混合配管内の真空性とによってＸｅガスボンベ２２内のキセノンガスが混合配管内に流れ込む。
【００３４】
その後、この混合配管内のガス圧を圧力計１７で計測し、この圧力計１７の計測値が所定の目標値以上となったならば（ステップ２０５）、バルブ１６を閉じてキセノンガスの供給を停止する（ステップ２０６）。
【００３５】
かかる状態でバルブ１４を開くと、チャンバ１０内の真空性により混合配管内のキセノンガスがチャンバ１０内に導入され、該キセノンガスがチャンバ１０内に拡散される（ステップ２０７）。
【００３６】
その後、バルブ１５を開いて給気モジュール１９から供給されるエキシマレーザ用ガスをチャンバ１０内に導入すると（ステップ２０８）、拡散されたキセノンガスがエキシマレーザ用ガスに添加される。
【００３７】
上述してきたように、本実施の形態では、チャンバ１０からエキシマレーザ用ガスボンベ２０及び２１に至る配管上にバルブ１４〜１６で仕切られる混合配管を設け、この混合配管とＸｅガスボンベ２２とを連結するとともに、ガスコントローラ２３によって、ガス排気モジュール１３によるガス排気及びバルブ１４〜１６の開閉を制御することにより、エキシマレーザ用ガスにキセノンガスを微量添加し得るよう構成したので、既存のレーザガス供給設備及びチャンバの構造を改修することなく、効率良くエキシマレーザ用ガスにキセノンガスを微量添加することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るエキシマレーザ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すガスコントローラの制御手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０    チャンバ
１１    狭帯域化ユニット
１２    部分透過ミラー
１３    ガス排気モジュール
１４，１５，１６    バルブ
１７    圧力計
１８    配管継手
１９    給気モジュール
２０    Ａｒ／Ｎｅ混合ガスボンベ
２１    Ａｒ／Ｎｅ／Ｆ２混合ガスボンベ
２２    Ｘｅガスボンベ
２３    ガスコントローラ
【図１】
0004148488.tif 000002
【図２】
0004148488.tif 000003