JP3818524B2 - エキシマレーザー発振装置のガス供給方法 - Google Patents
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しかしながら、ステンレスの光輝度焼鈍管や電解研磨管の内面(ガス管内の表面)では、フッ素がステンレス表面と反応する為、反応が平衡状態に達するまで、予め規定した濃度のフッ素ガスを安定して得ることが難しくなる。
更に配管自体にも解決すべき点があった。図1のシステムで、装置31を作動させていない場合には、メインラインの末端VEは閉じられ、分岐ラインの末端も閉じられている為に、メインライン及び分岐ライン内のガスは管内に閉じ込められ滞留している状態になる。すると、ガス管の内表面からの放出ガスにより、メインライン及び分岐ライン内のガスが劣化して、ガスの純度が低下することがあった。特に、こうした問題は光輝度焼鈍管や電解研磨管を使用した場合に顕著である。
ガス源に連通する供給端と排気手段に連通する末端とを有するメインラインと、該メインラインより分岐し各エキシマレーザー発振装置に連通する複数の分岐ラインと、を有するガス供給装置の該メインラインの末端において、常時1cc/min以上の流量でパージを行うことを特徴とする。
ガス源に連通する供給端と排気手段に連通する末端とを有する複数のメインラインと、該メインラインより分岐し各エキシマレーザー発振装置に連通する複数の分岐ラインと、を有し、該複数のメインラインの供給端及び末端はそれぞれ共通ラインに連通していることを特徴とする。
・フッ化不働態膜
図4は、本発明の好適な実施の形態によるエキシマレーザー発振装置用のガス供給装置に用いられるガス管を示す模式図である。
次に、本発明の別の実施の形態によるガス管についてのべる。フッ素ガス以外のガスの専用ラインには、ステンレス鋼を基材として内面が酸化クロム不働態膜で覆われたガス管を用いるとよい。酸化クロム不働態膜は、最表面に鉄酸化物を含まずクロム酸化物を主成分とする不働態膜である。
Cr29重量%以上とし、かつ、CとNの合計量を0.01重量以下とすることが好ましい。従来、SUSU304に代表されるオーステナイト系ステンレスにおいては、溶接を行った場合、溶接部(溶接ビード部)におけるCr濃度は著しく低下し、12重量%以下になることもある。その結果、溶接部における耐食性の劣化を招き、また、酸化不動態処理を行ってもクロムを主成分とする酸化不動態膜が必ずしも形成されなくなるという問題がある。
本発明では電解研磨を行う。ただし、電解複合研磨等により加工変質層の形成を行う必要はない。従って、例えば、1/4インチより細い径を有する管の内面にも最表面がクロム酸化物からなる層を有する不動態膜を確実に形成することが可能となる。
本発明では、電解研磨後、不活性ガス中においてベーキングを行うことによりステンレス鋼の表面から水分を除去する。ベーキング温度、時間としては、付着水分の除去が可能な温度であれば特に限定されないが、例えば、少なくとも150℃から200℃あるいはそれより高い400℃〜500℃の温度で行えばよい。ただ、フェライト系ステンレス鋼の場合は、475℃になると脆性が生じるためこの温度への加熱は避けてベーキングを行うことが好ましい。なお、ベーキングは、水分含有量が数ppm以下(より好ましくは数ppb以下)の不活性ガス(例えば、Arガス、N2ガス)雰囲気中で行うことが好ましい。
次いで、
不活性ガスと、
500ppb〜2%のH2Oガスと、
の混合ガスの弱酸化性雰囲気中において、300℃〜600℃の温度で熱処理を行う。あるいは、
不活性ガスと、
4ppm〜1%の酸素ガスと、
の混合ガスの弱酸化性雰囲気中において、300℃〜600℃の温度で熱処理を行う。
上記雰囲気ガス中に水素を10%以下添加することが好ましい。水素ガス添加の効果は前述した通りである。すなわち、鉄酸化物を還元する作用を担っている。特に、ラジカル化した水素はその作用が顕著である。
熱処理温度は、300℃〜600℃である。300℃未満では、熱処理時間を長くしてもクロム酸化物のみからなる層の厚さを厚く形成することはできない。逆に600℃を越えると、鉄酸化物を偏析した状態で含む層が表面に形成されるとともに、不動態膜全体としても不均一な組成となり、表面荒れが生じ、実効面積が増大しガス放出特性も悪く、耐食性の悪い不動態膜が形成されてしまう。これは、C量を減少させたとはいえ、600℃を超えると母材においてクロムカーバイト(例えば、Cr23C6等)が析出し、この析出物のためにCrがとられてしまうため不動態膜の組成に偏りが生じてしまうためと考えられる。また、Cr23C6が粒界に析出すると粒界が腐食されやすくなり好ましくない。
なお、熱処理時間は、温度にも依存するが、0.5時間以上が好ましい。熱処理時間を増加させるにつれクロム酸化物層の厚さは増加する。
次に、本発明の好適な実施形態によるガス供給装置について述べる。図1はそのガス供給装置を模式的に示す。T1,T2はガス源としてのボンベであり、少なくとも一方はフッ素含有ガスを蓄えている。以下、ボンベT1を不活性ガスを蓄えるボンベ、ボンベT2をフッ素含有ガスを蓄えるボンベとして説明する。
本発明においては、エキシマレーザー発振装置の不使用時に、ガス供給装置のパージを行うことが望ましい。以下、図1に示したガス供給装置を用いたパージ法を例に挙げて、本発明の好適な実施形態によるガス供給装置のパージについて説明する。
ガス源側の各バルブの開閉状態を設定して、供給側共通ラインを所定のボンベにつなぐ。ポンプPを動作させて共通排気ライン111c、112cを排気する。こうして、所定のガスがメインライン、分岐ラインを介して装置31に供給される。ガスの供給量は各バルブや不図示マスフローコントローラを用いて調整する。
図2は、本発明の好適な実施形態によるガス供給装置の別の例について述べる。
以上のガス供給装置のメインライン211aのパージ動作について説明する。
フッ素含有混合ガスのエキシマレーザー装置への供給について説明する。
図3は本発明に用いられるエキシマレーザー発振装置を用いたフォトリソグラフィ用の露光装置の構成を説明する為の図である。
H2SO4,H3PO4水溶液を用いて電解研磨したステンレス鋼(SUS316L)のパイプに10ppbの弗素ガスを流して熱処理した。こうして得られたパイプを用いて、図1に示したガス供給装置のレーザーガスの配管を作製した。
電解研磨したステンレス鋼のパイプに10ppbの弗素ガスを流して熱処理して得られたパイプを用いて、図1に示したガス供給装置のレーザーガスの配管を作製した。一方で、電解研磨したステンレス鋼のパイプに酸化クロム膜を設けたパイプを用いて、図1の窒素ガスの配管を作製した。溶接部も上述した溶接方法により溶接した。
この実施例では、メインライン末端即ち共通排気ライン111c,112cにおけるガス流量を0.5cc/min〜100cc/minの範囲から選択して、パージを行いながら4台のエキシマレーザー装置にガスを供給し、そのガスを用いてレーザーを発振させた。その他の条件は実施例2のとおりである。
電解研磨したステンレス鋼のパイプに15ppbの弗素ガスを流して熱処理して得られたパイプを用いて、図2に示したガス供給装置のレーザーガスの配管を作製した。一方で、電解研磨したステンレス鋼のパイプに酸化クロム膜を設けたパイプを用いて、図2の窒素ガスの配管を作製した。溶接部も上述した溶接方法により溶接した。
11、12、13、14 メインライン、
15 ガス排気系のメインライン、
21、22、23、24 分岐ライン、
25 分岐排気ライン、
31 エキシマレーザー発振装置、
41、45、46 バルブ、
V1、V2、V3、V4 バルブ、
T1、T2、T3、T4 ボンベ、
SF1 被膜、
T1、T2 ガス源(ボンベ)、
111a 不活性ガスのメインライン、
112a フッ素含有ガスのメインライン、
111b、112b 共通ライン、
111c、112c 共通排気ライン、
115 メイン排気ライン、
P 排気手段(真空ポンプ)、
211a メインライン、
211b 共通供給ライン、
211c、211d 共通排気ライン
212a メインライン、
212b 共通供給ライン、
212c 共通排気ライン、
215a,215b,211d ライン、
231 分流弁、
241、242 逆止弁、
243 排気手段(除外装置)、
V1,V5’ 2連3方バルブ、
V2,V5,V6,V7,V8 分流バルブ、
301 露光装置(ステッパー)、
302 コントロールユニット、
303 シャッター、
304 光学モニターモジュール、
305 出力ミラー、
306 レーザー管、
307 パルスパワーモジュール、
308 パルスドライバ、
309 高圧電源、
310 狭帯域化モジュール、
311 ガス制御ユニット、
312 排気モジュール、
313 コントロールパネル、
314 パーソナルコンピュータ、
MFC マスフローコントローラ。
Claims (2)
- 複数のエキシマレーザー発振装置にガスを供給する為のガス供給方法において、
ガス源に連通する供給端と排気手段に連通する末端とを有するメインラインと、該メインラインより分岐し各エキシマレーザー発振装置に連通する複数の分岐ラインと、を有するガス供給装置の該メインラインの末端において、常時1cc/min以上の流量でパージを行うことを特徴とするガス供給方法。 - 該メインラインの末端において、常時10cc/min以上の流量でパージを行うことを特徴とする請求項1に記載のガス供給方法。
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