JP2000236130A - 分子フッ素（ｆ２）レーザおよびｆ２レーザの出力ビーム発生方法 - Google Patents

分子フッ素（ｆ２）レーザおよびｆ２レーザの出力ビーム発生方法

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JP2000236130A JP2000033019A JP2000033019A JP2000236130A JP 2000236130 A JP2000236130 A JP 2000236130A JP 2000033019 A JP2000033019 A JP 2000033019A JP 2000033019 A JP2000033019 A JP 2000033019A JP 2000236130 A JP2000236130 A JP 2000236130A
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ディルク・バスティンク
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セルゲイ・ヴイ・ゴヴォルコフ
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 １５７ｎｍ（波長）の近傍の複数のエミッシ
ョンラインの１つを効率的に選択する分子フッ素
（Ｆ2 ）レーザを提供する。また、選択したラインを狭
隘化する効率的な手段を有するＦ2 レーザを提供する。 【解決手段】 １５７ｎｍと１５８ｎｍとの間の波長範
囲で複数の近接した間隔のラインを含むスペクトル発光
を発生させるための分子のフッ素を含むガス混合体で充
填された放電チャンバ２と、分子のフッ素にエネルギを
与えるパルス放電を発生させる電源回路と結合した一対
の電極３ａ，３ｂと、放電チャンバ２を取り囲むと共に
第１のエタロン６を備える共振器とをそれぞれ設け、第
１のエタロン６が複数の近接した間隔のラインの１つを
選択し、最大の反射率の選択されたラインに対して、お
よび、比較的低い反射率の選択されないラインに対して
配置されて、選択されないラインを削除する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、狭いスペクトル線
幅を有する分子フッ素（Ｆ2 ）レーザおよびＦ2レーザ
の出力ビーム発生方法に関し、特に、効率を向上させ、
ラインの選択および選択したラインを狭隘化できるＦ2
レーザおよびＦ2 レーザの出力ビーム発生方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体の製造業者は現在、約２４８ｎｍ
で動作するＫｒＦエキシマーレーザシステムによるディ
ープ紫外線（ＤＵＶ）リソグラフィツールを使用してお
り、次に約１９３ｎｍで動作する次世代のＡｒＦエキシ
マーレーザシステムが後を追っている。真空ＵＶ（ＶＵ
Ｖ）が、約１５７ｎｍの周辺で動作するＦ2 レーザを使
用するために期待されている。
【０００３】Ｆ2 レーザの発光（エミッション）には、
約λ1 ＝１５７．６２９ｎｍおよびλ2 ＝１５７．５２
３ｎｍ（波長）の少なくとも２つの特性ラインが含まれ
る。各ラインは約１５ｐｍ（０．０１５ｎｍ）の固有幅
を有する。２つのライン間の強度比は、I(λ1) / I
(λ2) ≒７である。ブイ・エヌ・イシェンコ氏、エス・
エイ・コフュベル氏、およびエイ・エム・ラザー氏のSo
v. Journ. QE-16,5 (1986)を参照されたい。図１は、２
つの前述したＦ2 レーザの自然発光スペクトルの近接し
た間隔のピークを示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】集積回路装置の技術に
よってサブミクロン制度が開かれ、このため極めて緻密
なフォトリソグラフィ技術が必要とされる。ラインの狭
隘化やチューニングが、それらの自然発光スペクトル
（１００ｐｍ以上）の幅のために、ＫｒＦおよびＡｒＦ
エキシマーレーザシステムで要求される。線幅を狭隘化
することは、波長セレクタを使用することによって最も
一般的に達成される。この波長セレクタは、１つ以上の
プリズムと回折格子（リトロー型構成）から構成する。
しかしながら、約１５７ｎｍの波長におけるＦ2 レーザ
の動作については、反射型回折格子を使用することは、
その反射率が低く、またこの波長において発振のスレシ
ョルドが高いため、適当ではない。Ｆ2 レーザのチュー
ニング性能は、レーザの共振器内部のプリズムを用いる
ことによって証明されている。エム・カケハラ氏、イー
・ハシモト氏、エフ・カンナリ氏、およびエム・オバラ
氏のCLEO-90, 106 (1990)のU. Keio Proc. を参照され
たい。
【０００５】Ｆ2 レーザは、また、ガスや全ての光学素
子、特に約１５７ｎｍの波長を強く吸収する酸素および
水蒸気における吸収および散乱により、キャビティ内の
損失が比較的高いという特徴がある。この波長が短い
（１５７ｎｍ）ことは、Ｆ2 レーザの高い吸収および散
乱損失の原因であるが、一方、２４８ｎｍの波長で動作
するＫｒＦエキシマーレーザにはそのような損失がな
い。従って、共振器の効率を最適にするステップを採用
するという忠告を、本発明では受け入れる。さらに、出
力ビーム特性は、２４８ｎｍのようなさらに長い波長の
リソグラフィに対する構造よりも小さいリソグラフィ上
の構造を１５７ｎｍの波長で発生させて、温度変化に対
して一層敏感である。
【０００６】従って、本発明の目的は、１５７ｎｍ（波
長）の近傍の複数のエミッションライン（放出線）の１
つを効率的に選択するＦ2 レーザを提供することにあ
る。本発明のさらに別の目的は、選択したラインを狭隘
化する効率的な手段を有する前述したＦ2 レーザを提供
することにある。本発明のさらに別の目的は、レーザの
出力特性を最適にするように選択したレーザガス混合体
を有するＦ2 レーザを提供することにある。本発明のさ
らに別の目的は、温度安定化した出力発光スペクトルを
持つＦ2 レーザを提供することにある。本発明のさらに
別の目的は、好ましくは光学素子やインターフェースの
数を最小にした、１５７ｎｍで効率的な光学共振器を備
えるＦ2 レーザを提供することにある。従って、本発明
は、リソグラフィシステムで使用するために、１５７ｎ
ｍ近傍のその出力発光スペクトルの複数のラインの１
つ、例えばλ1 （前記参照）、が選択されるＦ2 レーザ
を提供する。本発明は、また、この選択されたラインの
線幅を狭隘化するステップを備えると共に、狭隘化する
手段を提供する。
【０００７】
【発明を解決するための手段】本発明は、Ｆ2 レーザの
１５７ｎｍ近傍の複数のラインの１つを選択する第１の
エタロンおよびこの選択されたラインを狭隘化する機能
も使用する。或いは、また、第１のエタロンはラインの
選択を行い、第２のエタロンのような第２の光学素子が
この選択されたラインの線幅を狭隘化する。また、代わ
りに、第２のエタロン、プリズム、または複屈折プレー
トなどの別の素子がラインを選択して、第１のエタロン
がこの選択されたラインの線幅を狭隘化する。
【０００８】本発明のＦ2 レーザでは、ガス混合体が、
２つまたは３つの１５７ｎｍ周辺の近接した間隔のライ
ン（エミッションライン）を含むスペクトル発光（放
出）を発生させる分子のフッ素を含む。エタロンが、３
つの出力ビームのラインの中の１つしか含まないような
ラインの選択を行う。このエタロンは、ビームをアウト
カプルするためにおよび／または選択されたラインを狭
隘化するために機能することもできる。或いは、また、
プリズムがラインの選択を行い、エタロンがこの選択さ
れたラインの狭隘化を行う。このエタロンは、ラインの
選択も行う共振器の反射鏡であってもよく、この場合他
の素子がビームをアウトカプルする。エタロンのプレー
トは、コーティングされないことが好ましいく、ＣａＦ
2 ，ＭｇＦ 2 ，ＬｉＦ2 ，ＢａＦ2 ，ＳｒＦ2 ，石英、
およびフッ素をドープした石英などの、１５７ｎｍで透
明な材料から構成する。エタロンのプレートはスペーサ
によって分離され、これらのスペーサは、アンバー、ゼ
ロデュールTM、膨張率が極めて低いガラス、および石英
などの熱膨張率が低い材料から構成する。１５７ｎｍで
放射を吸収しないヘリウムなどのガスまたはＣａＦ2 な
どの固体が、エタロンのプレート間のギャップを充填す
るか、またはガスは排気される。ガス混合体は、バッフ
ァガスとしてネオンをさらに含むことが好ましい。ライ
ンを狭隘化するために別のエタロンを使用できる。１つ
以上の反射率が高いミラー、高フィネスのエタロンまた
は背面の反射率が高いプリズムは、反射率が高い共振器
の反射鏡として機能できる。１つ以上のエタロン、プリ
ズム、ブルースタープレート、および高い反射率または
部分的に高い反射率のミラーの何れも、レーザの放電チ
ャンバをシールできる。
【０００９】２つのエタロンを使用する場合、エタロン
の１つをラインの選択に使用して、別のエタロンを選択
されたラインを狭隘化するために使用する。また、エタ
ロンの１つをカプリングを出力するために使用して、別
のエタロンを高反射の共振器用の反射鏡として使用す
る。
【００１０】好ましくは、バッファガスとしてネオンを
使用し、全圧力が５バール以下で、フッ素濃度が０．０
５％〜０．２％の範囲の、ガス混合体の圧力と構成要素
およびその濃度が、レーザの動作を向上させるために選
択される。共振器の光学インターフェース、すなわち光
学素子の数は減少され、光学素子やレーザガスから成る
材料や他の特性は出力ビーム特性を向上させるように選
択される。
【００１１】アウトカプラのエタロンプレートは、コー
ティングしないことが好ましく、ＣａＦ2 ，ＭｇＦ2 ，
ＬｉＦ2 ，ＢａＦ2 ，ＳｒＦ2 ，石英、およびフッ素を
ドープした石英などの、１５７ｎｍでほぼ透過特性を有
する材料から構成する。エタロンプレートは、アンバ
ー、ゼロデュール、膨張率が極めて低いガラス、または
石英などの熱膨張率が低い材料から構成する１つ、２
つ、または好ましくは３つのスペーサによって分離され
る。ヘリウムなどのガス、クリプトン、ネオン、アルゴ
ン、または窒素などの他の不活性ガス、または全体的に
１５７ｎｍで放射を強く吸収しないガス、またはプレー
ト用の前述したような固体が、エタロンプレート間のギ
ャップを充填するか、またはギャップからガスが排出さ
れる。放電チャンバ内のガス混合体は、主バッファガス
として、さらにネオンを含むことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】図２（ａ）および（ｂ）は、本発
明によるＦ2 レーザの第１および第２の好ましい実施形
態をそれぞれ示している。第１の実施形態のＦ2 レーザ
は、分子のフッ素を含むレーザガスで充填されており、
電圧が電極３ａ，３ｂ間に印加されてパルス放電を発生
するように、電源回路と接続された主電極３ａおよび３
ｂを有する。電気放電レーザのＵＶ前期イオン化も提供
され、スパークギャップのアレイによって、またはレー
ザの主放電固体電極の少なくとも１つの近傍に配置され
た、別のＵＶ放射（表面、バリアまたはコロナガス放
電）源によって実現できる。好適な前期イオン化ユニッ
トは、米国特許出願第０９／２４７，８８７号に記載さ
れている。この特許出願は、参照することによって本願
に援用する。
【００１３】分散性プリズム４は、その背面に高反射率
のコーティングを有しており、高反射率の共振器反射鏡
として機能する。エタロン６は、ビームの出力カプラと
して機能する。プリズム４は放電チャンバ２の一方の端
部をシールするようにも機能し、一方、エタロン６も放
電チャンバ２の他方の端部をシールするように機能す
る。また、エタロン６およびプリズム４のうちの一方に
て放電チャンバ２の一方の端部をシールし、他の端部は
ウィンドウによってシールすることもできる。エネルギ
モニタ８が、第１の実施形態には含まれており、レーザ
の出力ビームのエネルギを測定する。ビームスプリッタ
１０も示されている。１つ以上のアパーチャ（図示せ
ず）を共振器内に挿入して、プリズム４および／または
エタロン６のＦ2 レーザの最大の反射率の選択されたラ
インとの重ね合わせの分散スペクトルの側波帯を削除す
ることもできる。これらのアパーチャの寸法は、レーザ
ビームの直径に近付けることができる（１９９８年８月
７日に出願した米国特許出願第０９／１３０，２７７号
を参照されたい）。アパーチャはガス放電チャンバ２内
で発生されて増幅された自然放出の量を減少させる。こ
の寄生放出をなくすことが好ましい。というのは、この
寄生放出は、一般に、所望のレーザ発振特性を有してい
ないからである。このため、アパーチャがない場合は、
そのような寄生放出は、出力ビームのスペクトルの純度
および発散を含む品質を劣化させる可能性がある。全体
的に、本願で説明する全ての実施形態も、この寄生放出
を除くために１つ以上のアパーチャを加えることによっ
て変更することができる。
【００１４】エネルギモニタ８を用いて部分的に測定し
たエネルギに基づいて、放電チャンバ２内の主電極３ａ
および３ｂ間に印加する電源電圧およびレーザガス混合
体の構成成分の濃度が制御され、出力ビームの特性をそ
のエネルギも含めて調整される。第１の好ましい実施形
態においては、ラインの選択が分散プリズム４を使用す
ることによって達成される。このプリズムは回転自在で
あるかまたは傾斜可能であり、共振器の許容角度内で反
射する波長範囲を調整する。このプリズム４は、Ｆ2 レ
ーザの複数の放出（発光）ラインの１つのみを含むよう
な方向に向けることができる（図１および図６（ａ）〜
（ｂ）参照）。
【００１５】プリズム４の材料の屈折率が波長依存特性
を有するため、プリズム４に入射する光は波長により様
々な角度で屈折する。レーザの共振器の許容角度内でプ
リズム４を出射する波長の特定範囲内の波長を有するラ
インだけが、出力レーザビームとして後で外部結合され
る。言い換えると、プリズム４の背部の高反射面から逆
反射された後、種々の波長のラインは、共振器の光軸に
対して種々の角度で放電チャンバに入射する。共振器の
許容範囲内で反射された波長範囲内の波長を有するライ
ンが選択され、それ以外の全てのラインは選択されない
かまたは抑制される。所望の中心波長が光軸に平行に整
列して、光の損失を殆ど受けないように、このため出力
を支配するようにプリズムを調整することができる。こ
の中心波長は、選択することを希望されるＦ2 放出ライ
ンの中心にまたは中心近くに存在する。
【００１６】ラインの狭隘化は、エタロン６によって提
供される。このエタロン６は、アウトカプラとしての動
作も行う。エタロン６のフィネス（ｆｉｎｅｓｓｅ）
は、低いことが好ましい。エタロン６のプレート（ウェ
ッジミラーの基板）２２の内側の反射面２４は、例え
ば、約４％〜６％の反射率を示す。エタロンの最大反射
率は、１６％〜２４％である。しかしながら、この反射
率は、Ｆ2 レーザの全体的なゲインを所望するように増
減するために、いくらか増減することがある。
【００１７】別の実施形態は、分散素子が付いた１つ以
上のアパーチャを用いて実現できる。この分散素子とし
てはプリズムが好ましいが、格子でも代替えできる。プ
リズムがＦ2 レーザの発光を分散する場合、アパーチャ
をラインの選択に使用できる。選択されたラインはアパ
ーチャを通過し、選択されないラインはアパーチャによ
って阻止される。この場合、エタロンまたはプリズム
は、選択されたラインを狭隘化するために使用できる。
【００１８】図２（ａ）の第１の実施形態を、再度、参
照する。図２（ａ）では、単一のスペクトルラインがプ
リズム４によって選択され、この選択されたラインが光
学エタロン６によって狭隘化される。図３（ａ）および
（ｂ）は、このラインの狭隘化がどのように達成される
かを示している。入射光の光学波長に対するエタロン６
の反射率関数Ｒ（ν）を、図６（ａ）に示す。この場
合、入射光の光学波長は約１５７ｎｍである。この反射
率関数Ｒ（ν）は、次のような正弦波関数によって近似
的に表すことができる。
【００１９】
【数１】Ｒ（ν）≒１＋ｓｉｎ（２πν／ν0）
【００２０】ここで、ν0はエタロン６の自由スペクト
ル範囲（ＦＳＲ）であり、ν0＝１／２ｎＬ［ｃｍ-1］
である。ここで、ｎはエタロン６のプレート間のギャッ
プ内の材料の反射率であり、Ｌはセンチメータで表した
エタロンプレートの間隔である。これらのスペクトルの
構成要素は、エタロン６の最小の反射率Ｒ（ν）に近い
周波数を有しており、共振器内で最大の損失を受けて、
このため抑制される。従って、エタロンのＦＳＲが自走
レーザの選択された線幅にほぼ等しいかある程度小さい
場合、出力される線幅は狭隘化される。側波帯が隣接す
る干渉次数で発生することを避けるために、このＦＳＲ
は自走線幅よりもはるかに小さい幅であってはならな
い。
【００２１】図３（ｂ）の実線は、Ｆ2 レーザの選択さ
れたラインの自走線幅を示す。図３（ａ）のエタロンの
反射率関数Ｒ（ν）が、選択されたライン上に重ね合わ
されている。結果として狭隘化されたラインが、図３
（ｂ）に破線で示されている。前述したように、ＦＳＲ
があまりにも小さい場合、図３（ａ）の反射率スペクト
ルの外側のピークが選択されたラインと大きくオーバラ
ップすることになる。「寄生的」側波帯が共振するため
に許容される場合、ビームの品質は劣化する。プリズム
４または別のプリズムまたは格子などの分散素子が共振
器内にある場合、エタロン６が側波帯を抑制しないよう
に、エタロン６の反射率の最大値の幅を減少させ、一
方、アパーチャを共振器内に配置して側波帯を削除する
ことによって、選択されたラインをさらに狭隘化でき、
最終的に結果として極めて狭い高品質の出力ビームを発
生する。
【００２２】図４は、図２（ａ）および（ｂ）の第１お
よび第２の実施形態の何れかのアウトカプラエタロン６
の拡大した一層詳細な図を示す。これに代えて、固体の
エタロンを使用できるが、空気のギャップによって分離
された２つのプレートを有する図４に示すエタロンが好
ましい。その理由は、エタロンのプレート間のガス圧を
調整することによって、図４に示す如きエタロンの反射
率スペクトルを調整できるからである（下記を参照のこ
と）。放電チャンバ２をシールする別の光学ウィンドウ
の光学インターフェースの損失を除くため、また共振器
構成の全体的な寸法を減少させるために、エタロン６
が、好ましいことに、放電チャンバ２をシールするこ
と、またウィンドウとして機能することの両方の働きを
していることを、図４が示している。エタロン６は、典
型的な実施形態においては、図４に示すように、ベロー
ズ１４およびＯリング１６によって放電チャンバ２をシ
ールできる。
【００２３】エタロン６は、ハウジング１８内に入れら
れた状態で示されている。ヘリウム（好ましい）、ネオ
ン、クリプトン、アルゴン、窒素、他の不活性ガス、ま
たは他の約１５７ｎｍの波長の放射を強く吸収しないガ
スなどの１つ以上のガスが、選択された圧力でハウジン
グ１８を充填できるように、ガス注入口２０を設けるこ
とが好ましい。このハウジング１８は、その中のガスの
圧力を測定するために従来の手段を備えている。また、
ガス注入口２０は、機械的なポンプを用いて、エタロン
６のプレート２２間のガスを含むハウジング１８内のガ
スをポンプで吸い出して、低い圧力にすることにも使用
できる。ＣａＦ2 ，ＭｇＦ2 ，ＬｉＦ2，ＢａＦ2 ，Ｓ
ｒＦ2 ，石英、およびフッ素をドープした石英などの固
体材料、または他の約１５７ｎｍの放射を強く吸収しな
い固体材料でも、エタロン６のプレート２２間のギャッ
プを充填できる。エタロン６のプレート２２の内部の反
射面は、反射性フィルムでコーティングしたりコーティ
ングしないままにすることもできる。スペーサ２６は、
ギャップの厚さＬが熱に対してほとんど影響されないよ
うな、アンバーTM、ゼロデュール、膨張率が極めて低い
ガラス（ＵＬＥTMガラス）、または石英などの熱膨張率
が低い（小さい）材料、または熱膨張係数が低い別の材
料から構成する。エタロン６の反射率関数Ｒ（ν）がギ
ャップの間隔に依存するため、このことは好都合であ
る。
【００２４】次に、好適なエタロンのギャップ厚さＬの
評価について説明する。自走Ｆ2 レーザの線幅は約１ｐ
ｍであり、波長が約１５７ｎｍであるため、ＦＳＲは約
０．４ｃｍ-1になる。このことは、プレート間のギャッ
プが反射率が約１．５の固体材料（ＭｇＦ2 ，Ｃａ
Ｆ2 ，ＬｉＦ2 ，ＢａＦ2 ，ＳｒＦ2 ，結晶の石英、ま
たはフッ素をドープした石英）で充填されている場合、
エタロンの間隔Ｌは８．３ｍｍであることを意味する。
或いは、また、前に詳細に説明したように、エタロン６
はそのギャップをヘリウムなどの不活性ガスで充填する
ことができる。この場合、その厚さは約１２．５ｍｍに
なる。これらの間隔Ｌは両方とも容易に達成できる。Ｍ
ｇＦ2 ，ＣａＦ2 ，ＬｉＦ2 ，ＢａＦ2 ，ＳｒＦ2 ，結
晶の石英、またはフッ素をドープした石英などの固体材
料をエタロン６のプレート２２に使用することおよび／
またはギャップを充填する構成をとることは、これらの
材料が約１５７ｎｍの波長の周囲の光の大部分を透過す
ることに基づいている。
【００２５】前述したように、エタロン６の設計を検討
する場合、温度などの周囲条件の変化に関するエタロン
６の周波数の反射率の最大値および最小値が安定するこ
とが望まれる。例えば、ＭｇＦ2 はＣ軸に沿って１３．
７×１０ー6Ｋ-1の線形の膨張係数と、通常のビームに対
し１．４７×１０ー6Ｋ-1の温度係数を有している。この
ことは、反射率関数Ｒ（ν）の最大値に関してスペクト
ルラインのセンタリング、例えばＦＳＲの１０％を維持
するためには、温度を０．０６Ｋ以内に安定化する必要
がある。ＣａＦ2 を使用する場合は、安定性のために
０．０５Ｋ以内にする必要がある。
【００２６】本発明は、熱膨張が低い材料をそのスペー
サ２６に使用することによって、この安定性を提供す
る。本発明は、また、それぞれ図２（ａ）または図２
（ｂ）の第１または第２の実施形態のアウトカプラエタ
ロン６を提供することによって、安定性を備える。この
アウトカプラエタロン６は、前述したハウジング１８内
のギャップによって分離されており、このハウジング１
８は好ましくは前述した１つのガスまたはガスの組合わ
せによる不活性ガスで充填されている。このハウジング
では、ガスの屈折率およびこれによりエタロン６の反射
率関数Ｒ（ν）の整列したピークの中心波長をコントロ
ールするように、ガスの圧力がコントロールされる。窒
素などの不活性ガスについては、屈折率は１バールの圧
力ごとに約３００ｐｐｍだけ変化する。従って、反射面
２４間の間隔Ｌ＝１２．５ｍｍについては、ＦＳＲの１
０％以内に周波数をコントロールする場合は、分解能が
２ミリバール以内の制御を必要とする。前述したよう
に、圧力を調整したエタロン６内でヘリウム、またはそ
の代わりに窒素、アルゴン、または他の不活性ガスまた
は真空を使用する第１の理由は、空気は関心のある（所
望の）１５７ｎｍの波長において透明でないためであ
る。これは主に、空中には約１５７ｎｍの放射を強く吸
収する酸素、水蒸気および炭酸ガスが存在するためであ
る。
【００２７】また、アウトカプラエタロン６の内面は、
部分的に反射するコーティング材料でコートしても、ま
たコートしないままでもよい。後者の場合では、これが
好ましいが、各面の反射率は約４％〜６％であり、これ
は結果としてエタロン６の最大反射率が１６％〜２４％
になる。同様の考えが、固体のエタロンについても当て
はまる。
【００２８】図２（ｂ）に示す第２の実施形態は、図２
（ａ）の第１の実施形態の主要な構成と同様であり、そ
の相違点は、図２（ａ）の第１の実施形態におけるプリ
ズム４が図２（ｂ）の第２の実施形態では高反射率のミ
ラー１２に置き換えられていることにある。この高反射
率のミラー１２は、放電チャンバ２の一方の端部をシー
ルでき、および／またはエタロン６は放電チャンバ２の
他方の端部をシールできる。第２の実施形態において
は、エタロン６は、図２（ａ）の第１の実施形態のプリ
ズム４を使用せずに、ライン選択機能を提供する。第１
の実施形態に対する第２の実施形態の利点は、共振器内
の素子がより少なくなり、また光が伝搬する光学インタ
ーフェースがより少なくなるということによる簡素化で
あり、これにより光の損失が減少しまた寿命が延びる。
しかしながら、第２のラインの削除については、第１の
実施形態よりも第２の実施形態では効率が悪い。
【００２９】第２の実施形態においては、第１の実施形
態に関して説明した同様の方法で、エタロン６はライン
の選択と同時にこの選択された単一のラインの狭隘化の
両方に使用される。ラインの選択は、所望の波長におけ
る反射率が最大となり、他の選択されないラインの波長
における反射率が最小となるように、ＦＳＲおよびエタ
ロンの最大反射率の波長を調整することによって達成す
る。このラインの選択については、以下に一層詳細に説
明する。エタロン６はまた、第１の実施形態で行ったよ
うに、ビームをアウトカップルする。
【００３０】第１および第２の実施形態のエタロン６の
ＦＳＲ、すなわち、より一般的に言うと、図８（ａ），
（８ｂ）または図９（ａ）のエタロン６または図９
（ａ）〜（ｂ）（以下に示す）のエタロン３４などの、
本発明のＦ2 レーザで使用される全てのガス充填エタロ
ンのＦＳＲは、次の方法で調整できる。エタロン６のハ
ウジング１８（図４参照）を充填するガスの圧力、およ
び特にエタロン６のプレート２２間のガスの圧力を変化
させて、ガスの屈折率を調整できる。或いは、また、プ
レート２２間の間隔Ｌを、例えば、圧電素子をエタロン
のスペーサ２６として使用することによって変化でき
る。ＦＳＲがガスの屈折率とプレート２２間の間隔Ｌと
の両方に依存するため、これらの方法の何れかによっ
て、ＦＳＲを調整できる。エタロン６のＦＳＲを調整す
ることによって、エタロン６の反射率スペクトル内の最
大値を選択すべき所望のラインと整列させ、また同時
に、エタロン６の最小の反射率スペクトルを自走Ｆ2 レ
ーザの選択されないラインと整列させて、ラインの選択
を詳細に行うことができる。図５（ａ）および（ｂ）
は、エタロン６によってどのようにラインの狭隘化が行
われるかを概略的に示している。以下に定量的に説明す
るが、エタロン６のＦＳＲは、前述したように、そのギ
ャップの間隔を変化させることまたはギャップ内のガス
の圧力を変化させることの何れかによって調整できる。
前述から得られた圧力の分解能についての要求事項は、
この場合にも当てはまる。ラインの選択にプリズムを必
要としないので、この構成の利点は簡潔性にある。しか
しながら、このシステムは希望しないラインを削除する
ことについては効率的でなく、これらの波長において残
留放射が発生する。
【００３１】自走Ｆ2 レーザの１５７ｎｍ付近の発光ラ
インλ2（左側）およびλ1（右側）の近傍のエタロン６
の反射率スペクトルを、図５（ａ）に示す。エタロン６
のギャップを充填しているガスの圧力を変化させて、反
射率の最大値と最小値とをそれぞれλ1およびλ2と整列
させることが好ましい。或いは、また、ギャップの間隔
を変化させることにより、または圧力とギャップの間隔
の両方を変化させることにより、同じ効果を提供するこ
とができる。図５（ｂ）は、自走Ｆ2 レーザのλ2（左
側）およびλ1（右側）（実線）と、ラインを選択
（λ1）し選択したラインを狭隘化したＦ2 レーザの出
力発光スペクトル（破線）とを示している。すなわち、
図５（ｂ）の破線は、図５（ｂ）の実線上に重ね合わせ
たエタロン６の図５（ａ）の反射率スペクトルを示して
おり、これは自走Ｆ2 レーザの出力発光スペクトルであ
る。
【００３２】分子のフッ素に加えて、本発明のＦ2 レー
ザの放電チャンバ内のガス混合体は、少なくとも１つの
バッファガスを含む１つ以上の他のガスをさらに含んで
いる。図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれ、ヘリ
ウムおよびネオンをバッファガスとして有する自走Ｆ2
レーザのスペクトルを示している。
【００３３】図６（ａ）は、バッファガスとしてヘリウ
ムを有する１５７ｎｍ周辺の自走Ｆ 2 レーザのスペクト
ルを示す。２つのラインが観察される。図６（ｂ）は、
バッファガスとしてネオンを有する１５７ｎｍ周辺の自
走Ｆ2 レーザのスペクトルを示す。この場合、３つのラ
インが観察される。図６（ｂ）のスペクトルの１５７．
６２ｎｍおよび１５７．５２ｎｍ周辺の対応するライン
は、図６（ａ）のスペクトルのラインよりも著しく狭
い。これは、図６（ｂ）のスペクトルを発光したＦ2 レ
ーザは、ネオンのバッファガスが存在するために、バッ
ファガスとしてヘリウムを有する図６（ａ）のスペクト
ルを発光したＦ2 レーザよりもパルスの持続時間が一層
長いことを示したためである。
【００３４】本発明のＦ2 レーザの何れの実施形態にお
いても、パルスの持続時間が長ければ長いほど、達成で
きるスペクトルの線幅（ライン幅）が狭くなる。レーザ
ビームが共振器の内部を往復する毎に、ビームのスペク
トルがフィルタ処理される。エタロンの出力カプラ６か
らそれぞれ反射された後の、反射されたビームの強度ス
ペクトルＩ(J+1)（ν）は、エタロンの反射率関数Ｒ
（ν）と入射スペクトルＩ(J)（ν）の積である。
【００３５】
【数２】Ｉ(J+1)（ν）＝Ｒ（ν）Ｉ(J)（ν）
【００３６】ここで、Ｊは往復の回数である。例えば、
反射率関数がほぼガウス関数によって近似できる場合、
ビームのスペクトルの幅は往復回数の逆平方根として減
少する。
【００３７】
【数３】Δν≒Ｊ-1/2
【００３８】本発明は、バッファガスとしてネオンを使
用することによって、分子フッ素レーザのパルス幅を増
加させる手段を提供する。図７（ａ），（ｂ），（ｃ）
は、下記の表１に示すガス混合体を有する経時的なパル
ス形状を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】Ｆ2 レーザのガス混合体中のネオンの濃度
が増加すると、結果としてパルス幅がおおよそ８ｎｓ
（ネオンは０％）から２５ｎｓ（ネオンは９６．８％）
まで増加する。
【００４１】＜全体的な圧力およびフッ素濃度について
の考察＞ガス混合体は、パルスのエネルギ（ゲイン）と
パルスエネルギの安定性とに関して最適化される。圧力
が高くかつフッ素濃度が高いほど、それだけ結果として
それぞれ一層高いエネルギが得られるが、より大きなパ
ルスエネルギの変動が発生する。好ましい構成は、この
ようにこれらの考察のバランスを取っている。このた
め、全体の圧力が約５バールで、フッ素の濃度が０．０
５％〜０．２％の範囲にあることが好ましい。
【００４２】ネオンをバッファガスとして使用する好ま
しい実施形態においては、自走スペクトルに３つのライ
ンが存在する。次の条件を満足する必要がある。
【００４３】
【数４】ｍν0＝ν1 （ｋ＋１／２）ν0＝ν2 （ｊ＋１／２）ν0＝ν3
【００４４】ここで、ｍ，ｊ，ｋは整数であり、ν0は
光学的振動数領域内のエタロンの自由スペクトル範囲で
あり、ν1は選択すべきラインの光学的振動数であり、
またν2およびν3は削除すべきスペクトルラインの光学
的振動数である。ヘリウムをバッファガスとして使用す
る場合のように、２つのラインしか存在しない場合は、
この方程式のセットは２つの方程式に減らされる。
【００４５】
【数５】ｍν0＝ν1 （ｋ＋１／２）ν0＝ν2
【００４６】ここで、ν1は選択すべきラインの光学的
振動数である。
【００４７】図８（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発
明の第３および第４の実施形態を示す。波長の分離効果
を高めるために、図８（ａ）に示すように、複数（２つ
以上）のプリズム２８，３０を使用している。第２のプ
リズム３０は、その背面に高反射率のコーティングを有
している。また、プリズム３０の背面の高反射率のコー
ティングの代わりに、プリズム３０から離間された高反
射率のミラー３２を使用することが、図８（ｂ）に示さ
れている。そのような離間された高反射率のミラー３２
は、同様に複数のプリズムと組み合わせて使用できる。
この離間されたミラー３２の利点は、プリズム３０より
も容易に製造できることである。同時に、この離間され
たミラー３２を使用すると、ビームが伝搬する光学面の
数が増加して、このため光の損失と波長の散乱の両方が
増加する。この結果、プリズムの数、並びにミラー３２
を使用するかどうかを決定することは、単一のラインを
高い信頼性で選択するために必要とされる全体的な散乱
の大きさに依存する。前述したように、１つ以上のアパ
ーチャを図８（ａ）および（ｂ）のシステムの何れかの
共振器内に挿入して、プリズム２８，３０の散乱スペク
トルおよび／またはエタロン６の反射率の最大値をＦ2
レーザの選択されたラインに重ね合わせたときの側波帯
を削除することができる。
【００４８】図９（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発
明の第５および第６の実施形態を示す。図９（ａ）の第
５の実施形態においては、高フィネスのエタロン３４
が、図２（ａ）の第１の実施形態のプリズム４と置き換
えられている。図９（ｂ）の第６の実施形態では、高フ
ィネスのエタロン３４が使用され、またアウトカプリン
グミラー３５が図９（ａ）の第５の実施形態のアウトカ
プリングエタロン６と置き換えられている。通常、本願
で説明された何れの実施形態も、図９（ａ）および
（ｂ）に示す高フィネスのエタロンを備えるように変更
できる。
【００４９】第５または第６の実施形態の何れも、ライ
ンの選択はエタロン３４を用いて達成される。このエタ
ロン３４は、比較的高いフィネスを有することが好まし
い。図９（ａ）および（ｂ）のエタロン３４は、反射モ
ードで動作し、また前述した実施形態の高反射率の面、
すなわち、第１の実施形態のプリズム４または第３の実
施形態のプリズム３０の高反射率の背面、第２の実施形
態の高反射率のミラー１２または第３の実施形態の高反
射率のミラー３２を置き換えるような働きをすることが
できる。さらに、エタロン３４は、その高反射率の特性
と結合したそのライン選択特性のために、プリズム２
８，３０，または高反射率のミラー（反射鏡）１２，３
２の代わりに置き換えられることができる。
【００５０】レーザビームの光学的振動数ｖに対するエ
タロン３４の反射率を図１０（ａ）に示す。それは次の
関数によって表される。
【００５１】
【数６】Ｒ（ｖ）−Ｆｓｉｎ2（πｖ／ｖ0）／（１＋Ｆ
ｓｉｎ2（πｖ／ｖ0））
【００５２】ここで、Ｆ＝４Ｒ／（１−Ｒ）2 はエタロ
ン３４のフィネス係数であり、ｖ0はエタロンの自由ス
ペクトル範囲（ＦＳＲ）であり、ｖ0 ＝１／２ｎＬ［ｃ
ｍ-1］であり、ｎはエタロンのギャップの材料の屈折率
であり、Ｌはセンチメータで表したエタロンの間隔であ
る。フィネス係数は、Ｆ＝π（Ｆ／２）1/2としてフィ
ネスＦに関係する。エタロン３４の反射率関数の最小値
に近い周波数を有するスペクトルのコンポーネントは、
共振器内で最大の損失を受け、このため削除される。エ
タロン３４のフィネスが十分に高い場合、条件ｖ＝ｋｖ
0に相当する狭いスペクトル領域の外側の周波数を有す
るどのような光も、エタロン３４によって殆ど全て反射
される。ここで、ｋは整数である。このことは、図１０
（ａ）に示すように、これらの周波数で１に近い反射率
を示している。従って、ｖ＝ｋｖ 0における反射が最小
のこれらの狭い領域を除いて、エタロン３４は単に高い
反射面として動作する。そのようなラインの中心でエタ
ロン３４の反射率の最小値を設定することによって、不
要なスペクトルのラインを削除するように、エタロン３
４を構成することが好ましい。第５または第６の実施形
態の何れかによるエタロン３４は、固体のエタロンで
も、前述したように排気したエタロンまたはガスを充填
したエタロンの何れであってもよい。このガスを充填し
たエタロンでは、不活性ガスはヘリウム、アルゴン、ネ
オン、クリプトン、窒素、または１５７ｎｍ周辺の波長
の光を強く吸収しない別のガスの何れかの１つまたは組
合わせであってよい。また、エタロン３４のプレート間
のギャップは、ＣａＦ2 ，ＭｇＦ 2 ，ＬｉＦ2 ，ＢａＦ
2 ，ＳｒＦ2 ，石英、またはフッ素をドープした石英、
または１５７ｎｍ周辺の放射を強く吸収しない他の固体
材料などの固体材料を含むことができる。
【００５３】図１０（ａ）〜（ｃ）は、図９（ａ）およ
び（ｂ）の高フィネスのエタロン３４のライン選択機能
を説明している。図１０（ａ）は、高フィネスのエタロ
ン３４の反射率の波長依存性を示している。図１０
（ｂ）は、自走Ｆ2 レーザの発光スペクトルを示してい
る。その共振器構成の中に高フィネスのエタロン３４を
有する結果として発生するＦ2 レーザの出力発光（出力
放出）を、図１０（ｃ）に示す。図１０（ａ）〜（ｃ）
から認められるように、２つのラインうちの１つが、Ｆ
2 レーザの出力の所望のラインとして選択されている。
【００５４】ビームの波面の曲率も、共振器内に円柱レ
ンズを使用することによって補正できる（１９９８年４
月２９日に出願した米国特許出願第０９／０７３，０７
０号を参照されたい）。本発明のエタロン６および３４
は、一般的にビームの波面の曲率に鋭敏である。このた
め、共振器内に配置された１つ以上の円柱レンズによっ
て、エタロン６，３４で一層コリメート（視準）された
ビームを提供できる。さらに、波面の曲率の補正は、１
つ以上の湾曲した共振器のミラーによって達成できる。
【００５５】本発明を目標および目的に向かって進める
上で、別の変形例も可能である。例えば、図２（ａ）の
プリズム４、図２（ｂ）の高反射率のミラー１２、全て
の実施形態におけるエタロン６、図８（ａ）のプリズム
２８または３０、図８（ｂ）のプリズム２８または高反
射率のミラー３２、並びに、図９（ａ）および（ｂ）の
高フィネスのエタロン３４の何れも、レーザ放電チャン
バ２を密封できる。このことは、好ましいことに、ビー
ムが通過しなければならない光学インターフェースの数
を減らすことができ、これにより光学的損失が減少す
る。特に、今説明した１つ以上の光学素子を置き換えた
後は、余分なレーザウィンドウは必要としない。エタロ
ン６，３４を放電チャンバをシールするために使用する
場合、圧力差によるエタロン６，３４の歪みを避けるた
めに、エタロンがラインの選択機能および／または狭隘
化機能をなおも遂行する場合のみ、エタロン６，３４内
のガスの圧力をガス混合体の圧力近くまで上昇させるこ
とが好ましい。
【００５６】この点については、本発明の範囲は、以下
の特許請求の範囲で記載するまたそれに相当するものを
意味するが、前述した特定の実施形態の何れにも限定さ
れるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラインを選択または狭隘化しない型式のＦ2 レ
ーザの発光スペクトルを示す図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の第１の好ましい実施形
態に係るＦ2 レーザの構成図、図２（ｂ）は、本発明の
第２の好ましい実施形態に係るＦ2 レーザの構成を示す
図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明に係るアウトカプラエタ
ロンの反射率機能の周期的な波長依存性を示す図、図３
（ｂ）は、図３（ａ）のアウトカプラエタロンの、別の
ラインを狭隘化する機能を説明する図である。
【図４】本発明に係るＦ2 レーザのアウトカプラおよび
ウィンドウとしてのエタロンを示す図である。
【図５】図５（ａ）は、１５７ｎｍ周辺の自走Ｆ2 レー
ザのエミッションライン（放出線，輝線）λ2（左側）
およびλ1（右側）の近傍の、本発明に係るアウトカプ
ラエタロンの反射率の波長依存性を示す図、図５（ｂ）
は、ラインの選択またはラインの狭隘化を実施しない場
合と（実線）、図５（ａ）のアウトカプラエタロンによ
ってラインの選択およびラインの狭隘化を実施した場合
（点線）の、自走Ｆ 2 レーザの発光スペクトルを示す図
である。
【図６】図６（ａ）は、ヘリウムをバッファガスとした
Ｆ2 レーザの自走出力発光スペクトルを示す図、図６
（ｂ）は、ネオンをバッファガスとしたＦ2 レーザの自
走出力発光スペクトルを示す図である。
【図７】図７（ａ）は、ヘリウムのみをバッファガスと
するＦ2 レーザの経時的なパルス形状を示す図、図７
（ｂ）は、ヘリウムおよびネオンをバッファガスとする
Ｆ 2 レーザの経時的なパルス形状を示す図、図７（ｃ）
は、大部分のネオンとそれに極めて微量の濃度のヘリウ
ムのみをバッファガスとするＦ2 レーザの経時的なパル
ス形状を示す図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る
Ｆ2 レーザを示す構成図、図８（ｂ）は、本発明の第４
の実施形態に係るＦ2 レーザを示す構成図である。
【図９】図９ａは、高いフィネスのエタロンを備える、
本発明の第５の実施形態に係るＦ2 レーザを示す構成
図、図９（ｂ）は、高いフィネスのエタロンを備える、
本発明の第６の実施形態に係るＦ2 レーザを示す構成図
である。
【図１０】図１０（ａ）は、図９（ａ）または図９
（ｂ）の何れかの本発明に係るＦ2 レーザの場合におけ
る、高いフィネスのエタロンの反射率スペクトルを示す
図、図１０（ｂ）は、Ｆ2 レーザの自走出力発光スペク
トルを示す図、図１０（ｃ）は、Ｆ2 レーザの出力発光
スペクトルを示す図である。なお、ライン選択が高いフ
ィネスのエタロンによって実施された後のＦ2 レーザの
自走出力発光スペクトルが図１０（ｂ）に示され、この
高いフィネスのエタロンの反射率スペクトルが図１０
（ａ）に示されている。
【符号の説明】
２ レーザ放電チャンバ ３ａ，３ｂ 主電極 ４ 分散プリズム ６ エタロン ８ エネルギモニタ １０ ビームスプリッタ １２ ミラー ２０ ガス注入口 ２６ スペーサ ２８，３０ 分散プリズム ３４ 高フィネスのエタロン ３５ アウトカプリングミラー
フロントページの続き (71)出願人 591283936 ラムダ・フィジーク・ゲゼルシャフト・ツ ァ・ヘルシュテルンク・フォン・ラーゼル ン・ミット・ベシュレンクテル・ハフツン グ ＬＡＭＢＤＡ ＰＨＹＳＩＫ ＧＥＳＥＬ ＬＳＣＨＡＦＴ ＺＵＲ ＨＥＲＳＴＥＬ ＬＵＮＧ ＶＯＮ ＬＡＳＥＲＮ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵ ＮＧ ドイツ連邦共和国、37079 ゲッティンゲ ン、ハンス−ベックラー−シュトラーセ 12 (72)発明者 ディルク・バスティンク ドイツ連邦共和国、37079 ゲッティンゲ ン、アム・ヴィンターベルク 15 (72)発明者 セルゲイ・ヴイ・ゴヴォルコフ アメリカ合衆国、33433 フロリダ、ボ カ・レイトン、ラコスタ・ドライヴ 6315、アパートメント・エム (72)発明者 ウーヴェ・シュタム ドイツ連邦共和国、37085 ゲッティンゲ ン、ハインホルツヴェーク 29

Claims (46)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】（ａ） １５７ｎｍと１５８ｎｍとの間の
    波長範囲で複数の近接した間隔のラインを含むスペクト
    ル発光を発生させるための分子のフッ素を含むガス混合
    体で充填された放電チャンバと、（ｂ） 前記分子のフ
    ッ素にエネルギを与えるパルス放電を発生させる電源回
    路と結合した一対の電極と、（ｃ） 前記放電チャンバ
    を取り囲むと共に第１のエタロンを備える共振器と、を
    それぞれ具備し、 前記第１のエタロンが前記複数の近接した間隔のライン
    の１つを選択し、最大の反射率の選択されたラインに対
    して、および、比較的低い反射率の選択されないライン
    に対して配置されて、選択されないラインを削除するこ
    と、を特徴とするＦ2 レーザ。
  2. 【請求項２】 前記選択されたラインの最大反射率の中
    心部分に対して、および、前記選択されたラインの比較
    的低い反射率の外側の部分に対してさらに配置されて前
    記外側の部分を削除する前記第１のエタロンが、さらに
    前記選択されたラインを狭隘化することを特徴とする請
    求項１に記載のＦ2 レーザ。
  3. 【請求項３】 前記選択されたラインの中心部分の最大
    反射率に対して、および、前記選択されたラインの外側
    の部分の比較的低い反射率に対して配置されて前記外側
    の部分を削除する、前記選択されたラインを狭隘化する
    ための第２のエタロンを、さらに備えることを特徴とす
    る請求項１に記載のＦ2 レーザ。
  4. 【請求項４】 前記第２のエタロンが、レーザビームを
    アウトカプリングするために共振器の一部であることを
    特徴とする請求項３に記載のＦ2 レーザ。
  5. 【請求項５】 前記第２のエタロンが、２つのプレート
    を含み、前記２つのプレートの１つが共振器の高反射率
    の反射鏡としてレーザビームを反射する内側の高反射面
    を有することを特徴とする請求項３に記載のＦ2 レー
    ザ。
  6. 【請求項６】 前記第１のエタロンが、２つのプレート
    を含み、前記２つのプレートの１つが共振器の高反射率
    の反射鏡としてレーザビームを反射する高反射面を有す
    ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載
    のＦ2 レーザ。
  7. 【請求項７】 前記第１のエタロンが、レーザビームを
    アウトカプリングするために共振器の一部であることを
    特徴とする請求項１，２，３，５の何れか１項に記載の
    Ｆ2 レーザ。
  8. 【請求項８】 前記共振器の許容角度内の前記選択され
    たラインの第１の部分を屈折させ、かつ前記共振器の前
    記許容角度の外側の前記選択されたラインの第２の部分
    を屈折させるために配置されて、前記第２の部分を削除
    する、前記選択されたラインを狭隘化するプリズムをさ
    らに備えることを特徴とする請求項１に記載のＦ2 レー
    ザ。
  9. 【請求項９】（ａ） １５７ｎｍと１５８ｎｍとの間の
    波長範囲で複数の近接した間隔のラインを含むスペクト
    ル発光を発生させるための分子のフッ素を含むガス混合
    体で充填された放電チャンバと、（ｂ） 前記分子のフ
    ッ素にエネルギを与えるパルス放電を発生させる電源回
    路と結合した一対の電極と、（ｃ） 前記放電チャンバ
    を取り囲むと共にプリズムと第１のエタロンとを備える
    共振器と、をそれぞれ具備し、 前記プリズムが、前記複数の近接した間隔のラインの１
    つを選択し、前記共振器の許容角度内の前記選択された
    ラインを反射し、かつ、前記共振器の前記許容角度の外
    側の選択されないラインを反射するように配置され、 前記選択されたラインを狭隘化する前記第１のエタロン
    が、前記選択されたラインの中心部分の最大反射率に対
    して、および、前記選択されたラインの外側の部分の比
    較的低い反射率に対して配置されて、前記外側の部分を
    削除すること、を特徴とするＦ2 レーザ。
  10. 【請求項１０】 前記プリズムが、共振器の高反射率の
    反射鏡としてレーザビームを反射する高反射の背面を有
    することを特徴とする請求項９に記載のＦ2レーザ。
  11. 【請求項１１】 前記第１のエタロンが、レーザビーム
    をアウトカプリングするために共振器の一部であること
    を特徴とする請求項９または１０に記載のＦ 2 レーザ。
  12. 【請求項１２】 前記プリズムが、前記放電チャンバの
    一方の端部をシールすることを特徴とする請求項１１に
    記載のＦ2 レーザ。
  13. 【請求項１３】 前記プリズムが、前記放電チャンバの
    一方の端部をシールすることを特徴とする請求項９また
    は１０に記載のＦ2 レーザ。
  14. 【請求項１４】 前記第１のエタロンが、２つのプレー
    トを含み、前記２つのプレートの１つが共振器の高反射
    率の反射鏡としてレーザビームを反射する高反射面を有
    することを特徴とする請求項９に記載のＦ2 レーザ。
  15. 【請求項１５】 前記共振器の許容角度内の前記選択さ
    れたラインの第１の部分を屈折させ、かつ、前記共振器
    の前記許容角度の外側の前記選択されたラインの第２の
    部分を屈折させるために配置されて、前記第２の部分を
    削除する、前記選択されたラインをさらに狭隘化するプ
    リズムをさらに備えることを特徴とする請求項９に記載
    のＦ2 レーザ。
  16. 【請求項１６】 前記ガス混合体が、ネオンを含むバッ
    ファガスをさらに含むことを特徴とする請求項１，２，
    ３，９，１４の何れか１項に記載のＦ2 レーザ。
  17. 【請求項１７】 前記ガス混合体内の前記ネオンの濃度
    が、９０％以上であることを特徴とする請求項１６に記
    載のＦ2 レーザ。
  18. 【請求項１８】 前記第１のエタロンが、前記放電チャ
    ンバの一方の端部をシールすることを特徴とする請求項
    １，２，３，９の何れか１項に記載のＦ2 レーザ。
  19. 【請求項１９】 前記第１のエタロンが、ギャップによ
    って分離された２つのプレートを備えており、不活性ガ
    スで充填されたハウジング内にあることを特徴とする請
    求項１８に記載のＦ2 レーザ。
  20. 【請求項２０】 前記ハウジング内の前記ガスの圧力
    が、前記ガス混合体の圧力にほぼ等しいことを特徴とす
    る請求項１９に記載のＦ2 レーザ。
  21. 【請求項２１】 前記第１のエタロンが、ギャップによ
    って分離された２つのプレートを備えており、不活性ガ
    スで充填されたハウジング内にあることを特徴とする請
    求項１，２，３，９，１４の何れか１項に記載のＦ2 レ
    ーザ。
  22. 【請求項２２】 前記第１のエタロンが、ＣａＦ2 ，Ｍ
    ｇＦ2 ，ＬｉＦ2 ，ＢａＦ2 ，ＳｒＦ2 ，石英、および
    フッ素をドープした石英のうちの１つで充填されたギャ
    ップによって分離された２つのプレートを備えることを
    特徴とする請求項１または９に記載のＦ2 レーザ。
  23. 【請求項２３】 前記第１のエタロンが、ギャップによ
    って分離された２つのプレートを備え、排気されたハウ
    ジング内にあることを特徴とする請求項１または９に記
    載のＦ2 レーザ。
  24. 【請求項２４】 前記第１のエタロンが、アンバー、ゼ
    ロデュール、膨張率が極めて低いガラス、および石英の
    １つ以上のものから成る１つ以上のスペーサによって分
    離された２つのプレートを備えることを特徴とする請求
    項１または９に記載のＦ2 レーザ。
  25. 【請求項２５】 前記ショットガラスが、ゼロデュール
    （商標名）であり、前記膨張率が極めて低いガラスがＵ
    ＬＥ（商標名）超低膨張率ガラスであることを特徴とす
    る請求項２４に記載のＦ2 レーザ。
  26. 【請求項２６】 前記第１のエタロンの前記２つのプレ
    ートが、ＣａＦ2 ，ＭｇＦ2 ，ＬｉＦ2 ，ＢａＦ2 ，Ｓ
    ｒＦ2 ，石英、およびフッ素をドープした石英のうちの
    １つ以上のものから成ることを特徴とする請求項１乃至
    ９の何れか１項に記載のＦ2 レーザ。
  27. 【請求項２７】 前記第１のエタロンの前記２つのプレ
    ートのそれぞれの内面がコーティングされていないこと
    を特徴とする請求項１６に記載のＦ2 レーザ。
  28. 【請求項２８】 前記ガス混合体の前記圧力がほぼ５バ
    ール以下であることを特徴とする請求項１または９に記
    載のＦ2 レーザ。
  29. 【請求項２９】 アパーチャを前記レーザビームの光学
    経路に沿って共振器内にさらに備えることを特徴とする
    請求項１，２，３，５，９，１４の何れか１項に記載の
    Ｆ2 レーザ。
  30. 【請求項３０】 前記アパーチャが前記レーザビームの
    寸法にほぼ等しくかつ前記レーザビームの寸法より小さ
    い寸法を有することを特徴とする請求項２９に記載のＦ
    2 レーザ。
  31. 【請求項３１】 前記アパーチャが、前記複数の近接し
    た間隔のラインの１つを選択し、最大強度の前記選択さ
    れたラインが前記共振器の許容角度内で伝搬することを
    可能にすると共に選択されないラインを阻止するように
    配置されることを特徴とする請求項２９に記載のＦ2 レ
    ーザ。
  32. 【請求項３２】 前記選択されたラインの中心部分の最
    大反射率に対して、および、前記選択されたラインの外
    側部分の比較的低い反射率に対して配置されて、前記外
    側部分を削除する、前記選択されたラインを狭隘化する
    第２のエタロンをさらに備えることを特徴とする請求項
    ３１に記載のＦ2 レーザ。
  33. 【請求項３３】 前記第２のエタロンが、レーザビーム
    をアウトカプリングするための共振器の一部であること
    を特徴とする請求項３２に記載のＦ2 レーザ。
  34. 【請求項３４】 前記第２のエタロンが、２つのプレー
    トを含み、前記２つのプレートの１つが共振器の高反射
    率の反射鏡としてレーザビームを反射する高反射の内面
    を有することを特徴とする請求項３２に記載のＦ2 レー
    ザ。
  35. 【請求項３５】 前記第２のエタロンが、高フィネスの
    エタロンであることを特徴とする請求項３４に記載のＦ
    2 レーザ。
  36. 【請求項３６】 前記第１のエタロンが、高フィネスの
    エタロンであることを特徴とする請求項１，２，３，
    ９，１４の何れか１項に記載のＦ2 レーザ。
  37. 【請求項３７】 前記第１のエタロンが、調整可能な自
    由スペクトル範囲を有することを特徴とする請求項１，
    ２，３，９，１４の何れか１項に記載のＦ2レーザ。
  38. 【請求項３８】 前記第１のエタロンの前記自由スペク
    トル範囲が、圧力調整または圧電調整された範囲である
    ことを特徴とする請求項３７に記載のＦ2 レーザ。
  39. 【請求項３９】（ａ） １５７ｎｍと１５８ｎｍとの間
    の波長範囲で複数の近接した間隔のラインを含むスペク
    トル発光を発生させるための分子のフッ素を含むガス混
    合体で充填された放電チャンバと、（ｂ） 前記分子の
    フッ素にエネルギを与えるパルス放電を発生させる電源
    回路と結合した一対の電極と、（ｃ） 前記放電チャン
    バを取り囲む共振器と、（ｄ） 前記複数の近接した間
    隔のラインの１つを選択する手段と、（ｅ） 前記選択
    されたラインを狭隘化する手段と、をそれぞれ備え、 前記選択する手段は、最大強度の前記選択されたライン
    が前記共振器の許容角度内で伝搬することを可能にする
    と共に選択されないラインを阻止するように配置され、 前記狭隘化する手段は、前記選択されたラインの最大強
    度の中心部分が前記共振器の許容角度内で伝搬すること
    を可能にすると共に前記選択されたラインの外側部分を
    削除するために配置されること、を特徴とするＦ2 レー
    ザ。
  40. 【請求項４０】 １つのエタロンが、前記選択する手段
    および前記狭隘化する手段の両方の機能を行うことを特
    徴とする請求項３９に記載のＦ2 レーザ。
  41. 【請求項４１】 １５７ｎｍと１５８ｎｍとの間の波長
    範囲で複数の近接した間隔のラインを含むスペクトル発
    光を発生させるための分子のフッ素を含むガス混合体で
    充填された放電チャンバと、前記分子のフッ素にエネル
    ギを与えるパルス放電を発生させる電源回路と結合した
    一対の電極と、前記放電チャンバを取り囲む共振器と、
    をそれぞれ備えるＦ2 レーザの出力ビームを発生させる
    方法であって、 （ａ） 共振器内の不要なラインが伝搬することを制限
    することによって、１５７ｎｍと１５８ｎｍとの間の波
    長範囲で前記Ｆ2 レーザの前記複数の近接した間隔の発
    光ラインの１つを選択するステップと、 （ｂ） 前記選択されたラインの中心部分の伝搬を最大
    にすると共に、前記選択されたラインの外側の部分の伝
    搬を最小にすることによって前記選択されたラインを狭
    隘化するステップと、を有することを特徴とするＦ2 レ
    ーザの出力ビーム発生方法。
  42. 【請求項４２】 前記選択されたラインを狭隘化するス
    テップが、前記選択されたラインの中心部分に対する反
    射率を最大にすると共に前記選択されたラインの外側部
    分に対する反射率を最小にするように調整されたエタロ
    ンを使用することによって行われることを特徴とする請
    求項４１に記載のＦ2 レーザの出力ビーム発生方法。
  43. 【請求項４３】（ａ） １５７ｎｍと１５８ｎｍとの間
    の波長範囲で複数の近接した間隔のラインを含むスペク
    トル発光を発生させるための分子のフッ素を含むガス混
    合体で充填された放電チャンバと、（ｂ） 前記分子の
    フッ素にエネルギを与えるパルス放電を発生させる電源
    回路と結合した一対の電極と、（ｃ） 前記放電チャン
    バを取り囲む共振器と、をそれぞれ備え、 前記共振器が、（ｄ） 前記分子のフッ素のスペクトル
    発光を分散させる分散素子と、（ｅ） 最大強度の前記
    選択されたラインが前記共振器の許容角度内で伝搬する
    ことを可能にすると共に選択されないラインを阻止する
    ように配置される、前記複数の近接した間隔のラインの
    １つを選択するアパーチャと、をそれぞれ備えることを
    特徴とするＦ2 レーザ。
  44. 【請求項４４】 前記選択されたラインの最大強度の中
    心部分が、前記共振器の許容角度内で伝搬することを可
    能にすると共に前記選択されたラインの外側部分を削除
    するために配置された、前記選択されたラインを狭隘化
    する手段をさらに備えることを特徴とする請求項４３に
    記載のＦ2 レーザ。
  45. 【請求項４５】 前記選択されたラインの中心部分の最
    大反射率に対してまた前記選択されたラインの外側部分
    の比較的低い反射率に対して配置されて前記外側部分を
    削除する選択されたラインを狭隘化するエタロンをさら
    に備えることを特徴とする請求項４３に記載のＦ2 レー
    ザ。
  46. 【請求項４６】 前記分散素子がプリズムであることを
    特徴とする請求項４３に記載のＦ2 レーザ。
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