JP2001077453A - Super narrow band width laser device - Google Patents

Super narrow band width laser device

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JP2001077453A
JP2001077453A JP25347399A JP25347399A JP2001077453A JP 2001077453 A JP2001077453 A JP 2001077453A JP 25347399 A JP25347399 A JP 25347399A JP 25347399 A JP25347399 A JP 25347399A JP 2001077453 A JP2001077453 A JP 2001077453A
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JP
Japan
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laser
diffraction grating
mirror
light
narrow band
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JP25347399A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiwamu Takehisa
究 武久
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a super narrow band width laser device which can narrow the band of the laser beam from a fluorine laser or a laser, having a wavelength shorter than the fluorine laser has by using a diffraction grating as a band- narrowing element. SOLUTION: A laser resonator is constituted of a total reflection mirror 10 and a mirror 11. A diffraction grating 13 is set up at an incident angle of 80 deg. or larger so that the grating 13 functions an oblique-incident diffraction grating. In the grating 13, undo diffraction and reflection are produced, and the diffracted laser beam returns to the grating 13, after being reflected by the mirror 11. The reflected laser beam L10, however, is made incident to a prism 14. Since the grating 13 is of the oblique-incidence type, although the grating 13 and mirror 11 function as an output mirror, having high transmittance though the diffraction efficiency of the grating 13 being as low as 10-20%, because the grating 13 is applied on a fluorine (F2) laser or argon dimer (F2) laser.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ発振するレ
ーザチャンバを備え、該レーザチャンバからのレーザ光
を狭帯域化して、露光装置へ露光光源として供給する狭
帯域化レーザ装置に関し、特にレーザ光を超狭帯域化す
る超狭帯域化レーザ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a narrow-band laser device having a laser chamber for oscillating laser light, narrowing a band of laser light from the laser chamber, and supplying the narrow band to an exposure apparatus as an exposure light source. Ultra narrow band laser device for ultra narrow band.

【0002】[0002]

【従来の技術】リソグラフィ用の露光機に要求される性
能としては、解像度、アライメント精度、処理能力、装
置信頼性など種々のものが存在する。その中でも、パタ
ーンの微細化に直接つながる解像度Rは、R=k・λ/
NA(k:定数、λ:露光波長、NA:投影レンズの開
口数)によって表される。従って良好な解像度を得るた
めには、露光波長λが短い程有利になる。
2. Description of the Related Art There are various types of performance required for an exposure apparatus for lithography, such as resolution, alignment accuracy, processing capability, and apparatus reliability. Among them, the resolution R directly leading to the miniaturization of the pattern is R = k · λ /
NA (k: constant, λ: exposure wavelength, NA: numerical aperture of the projection lens). Therefore, in order to obtain good resolution, the shorter the exposure wavelength λ, the more advantageous.

【0003】そこで、従来の露光機においては、水銀ラ
ンプのi線(波長:365nm)や、波長が248nm
のクリプトンフッ素(KrF)エキシマレーザが露光機
光源として利用されている。これらはそれぞれi線露光
機及びKrF露光機と呼ばれており、これらi線露光機
及びKrF露光機で用いられている投影光学系として
は、石英ガラスから成るレンズを多数組み合わせた縮小
投影レンズが広く用いられている。
Therefore, in a conventional exposure apparatus, the i-line (wavelength: 365 nm) of a mercury lamp and the wavelength of 248 nm
Krypton fluorine (KrF) excimer laser is used as a light source for an exposure machine. These are called an i-line exposure machine and a KrF exposure machine, respectively. As the projection optical system used in the i-line exposure machine and the KrF exposure machine, a reduction projection lens combining a large number of lenses made of quartz glass is used. Widely used.

【0004】また微細な加工を行うための次世代露光機
として、波長が193nmのアルゴンフッ素(ArF)
エキシマレーザを露光光源に用いた露光機が用いられ始
めており、これはArF露光機と呼ばれる。ArF露光
機では、波長幅が約0.6pmまで狭帯域化されたAr
Fエキシマレーザが用いられており、また縮小投影光学
系には、二種類の材質から成る色消しレンズが用いられ
ている。
As a next-generation exposure apparatus for performing fine processing, argon fluorine (ArF) having a wavelength of 193 nm is used.
An exposure machine using an excimer laser as an exposure light source has begun to be used, and is called an ArF exposure machine. In the ArF exposure apparatus, the ArF exposure device narrows the wavelength band to about 0.6 pm.
An F excimer laser is used, and an achromatic lens made of two kinds of materials is used in the reduction projection optical system.

【0005】ここで、従来のArFエキシマレーザ装置
等のレーザ装置の構成を図9及び図10に示す。
Here, the configuration of a conventional laser device such as an ArF excimer laser device is shown in FIGS. 9 and 10. FIG.

【0006】図9は従来の狭帯域化レーザ装置の構成を
示す構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing the configuration of a conventional narrow-band laser device.

【0007】この狭帯域化レーザ装置では、出力鏡1と
回折格子2とでレーザ共振器が構成され、このレーザ共
振器中に、レーザチャンバ3及びプリズムビーム拡大器
4が配置されている。
In this narrow band laser device, a laser resonator is constituted by the output mirror 1 and the diffraction grating 2, and a laser chamber 3 and a prism beam expander 4 are arranged in the laser resonator.

【0008】このような狭帯域レーザ装置では、レーザ
チャンバ3から出射されたレーザ光がプリズムビーム拡
大器4を通過することで、ビーム幅が拡大されたレーザ
光が回折格子2に当たる。
In such a narrow band laser device, the laser beam emitted from the laser chamber 3 passes through the prism beam expander 4, so that the laser beam whose beam width has been expanded impinges on the diffraction grating 2.

【0009】また、リトロー配置された回折格子2から
のレーザ光がプリズムビーム拡大器4及びレーザチャン
バ3を通過して出力鏡1に入射することにより、出力鏡
1と回折格子2との間でレーザ光が共振して狭帯域化さ
れる。そして、出力鏡1からは狭帯域化されたレーザ光
L1が出力される。
The laser light from the diffraction grating 2 disposed in the Littrow arrangement passes through the prism beam expander 4 and the laser chamber 3 and is incident on the output mirror 1, so that the laser light is output between the output mirror 1 and the diffraction grating 2. The laser light resonates to narrow the band. Then, the output mirror 1 outputs the laser light L1 having a narrow band.

【0010】図10は従来の発振増幅器レーザ装置の構
成を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing the configuration of a conventional oscillation amplifier laser device.

【0011】この発振増幅器レーザ装置では、全反射鏡
5と出力鏡6とで発振段のレーザ共振器が構成されてお
り、このレーザ共振器中にレーザチャンバ7及びエタロ
ン8が配置されている。
In this oscillation amplifier laser device, a total-reflection mirror 5 and an output mirror 6 constitute a laser resonator in an oscillation stage, and a laser chamber 7 and an etalon 8 are arranged in the laser resonator.

【0012】発振段においては、レーザチャンバ7から
出射されたレーザ光がエタロン8を透過することで波長
選択され、該選択された波長のレーザ光が全反射鏡5に
反射して、エタロン8、レーザチャンバ7を通過して出
力鏡6に入射することにより、出力鏡6と全反射鏡5と
の間でレーザ光が共振して狭帯域化される。
In the oscillation stage, the wavelength of the laser light emitted from the laser chamber 7 is selected by passing through the etalon 8, and the laser light of the selected wavelength is reflected on the total reflection mirror 5, and When the laser beam passes through the laser chamber 7 and enters the output mirror 6, the laser light resonates between the output mirror 6 and the total reflection mirror 5 to narrow the band.

【0013】そして、増幅段において、出力鏡5から出
力された狭帯域化されたレーザ光L2aは、ミラー9a
及びミラー9bに反射してレーザチャンバ7を通過する
ことにより増幅されて、増幅されたレーザ光L2bとし
て出力される。
In the amplifying stage, the narrowed laser light L2a output from the output mirror 5 is applied to the mirror 9a.
The laser beam L2b is amplified by being reflected by the mirror 9b and passing through the laser chamber 7, and output as an amplified laser beam L2b.

【0014】なお、図10に示したレーザ装置の如く、
1つのレーザチャンバにおいて発振段と増幅段を合わせ
持つレーザ装置の他の例としては、特許番号第2673
510号特許公報に記載されたレーザ装置がある。
Incidentally, as in the laser device shown in FIG.
Another example of a laser device having both an oscillation stage and an amplification stage in one laser chamber is disclosed in Japanese Patent No. 2673.
There is a laser device described in the '510 patent.

【0015】ところで、上述したArF露光機の次世代
のリソグラフィ用露光機としては、光源に波長が約15
7nmのフッ素レーザを用いたフッ素露光機が検討され
ている。
As a next-generation lithography exposure apparatus of the above-mentioned ArF exposure apparatus, the light source has a wavelength of about 15 nm.
A fluorine exposure machine using a 7 nm fluorine laser is being studied.

【0016】このフッ素レーザでは、波長と光強度が異
なる2本の発振線(発振ラインとも呼ばれる)があり、
波長はそれぞれ157.5233nmと157.629
9nmであり、それぞれの発振線の波長幅は1〜2pm
程度であると言われている。
In this fluorine laser, there are two oscillation lines (also called oscillation lines) having different wavelengths and light intensities.
The wavelengths are 157.5233 nm and 157.629, respectively.
9 nm, and the wavelength width of each oscillation line is 1-2 pm
It is said to be about.

【0017】そのフッ素レーザを露光に利用するには、
一般に強度の大きい波長(157.6299nm)のラ
インのみ1本を選択して用いる(以下、1ライン化とい
う)のが有利とされており、従来においては、その1ラ
イン化には、プリズムが1〜2個用いられている。
To use the fluorine laser for exposure,
In general, it is advantageous to select and use only one line of a wavelength (157.6299 nm) having a high intensity (hereinafter, referred to as one line). ~ 2 are used.

【0018】なお、フッ素レーザの2ライン化に関して
は、例えば、「CAN.J.PHYS.VOL.63,
1985,pp217−218」に記載されている。
The two lines of the fluorine laser are described in, for example, "CAN.J.PHYS.VOL.63,
1985, pp. 217-218 ".

【0019】また、フッ素レーザの1ライン化に関して
は、例えば、「SPIE、24thInternati
onal Symposium on Microlio
thography,Feb.1999.」において実
験結果が報告されている。
For one line of the fluorine laser, for example, “SPIE, 24th International
onal Symposium on Microlio
thography, February. 1999. The experimental results are reported in

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】ところが、フッ素露光
機では、それまで(すなわちArF露光機まで)の露光
機で一般に用いられてきたレンズのみによる屈折型の縮
小投影光学系が適用困難になる。
However, in the case of a fluorine exposure apparatus, it becomes difficult to apply a refraction-type reduction projection optical system using only a lens, which has been generally used in conventional exposure apparatuses (that is, up to an ArF exposure apparatus).

【0021】その理由としては、波長が157nmで
は、石英ガラスにおける透過率が極めて低くなり、フッ
化カルシウム等のごく限られた材質しか利用できなくな
る。
The reason is that at a wavelength of 157 nm, the transmittance of quartz glass becomes extremely low, and only a very limited material such as calcium fluoride can be used.

【0022】そのため、フッ化カルシウムのみによる単
色レンズを用いて縮小投影レンズを構成した場合には、
フッ素レーザを1ライン化しても狭帯域化は不十分であ
り、その1ラインに対して、さらにその1/10程度の
波長幅(約0.2pm)まで狭帯域化する必要があると
言われている。
Therefore, when a reduction projection lens is formed by using a monochromatic lens made of only calcium fluoride,
It is said that narrowing the band is insufficient even if the fluorine laser is made into one line, and it is necessary to narrow the band to one-tenth of the wavelength width (about 0.2 pm) for one line. ing.

【0023】このようにフッ素レーザの1ラインに対し
て0.2pm以下の狭帯域化が困難であったことから、
縮小投影光学系として、レンズのみによる全屈折型光学
系よりも10倍広い波長幅で利用できるとされている反
射屈折型縮小投影光学系(カタディオプトリク型とも呼
ばれる)を適用する必要があると考えられている。
As described above, since it was difficult to narrow the band to 0.2 pm or less for one line of the fluorine laser,
As a reduction projection optical system, it is necessary to apply a catadioptric reduction projection optical system (also called a catadioptric type), which is said to be usable in a wavelength width that is 10 times wider than a total refractive optical system using only a lens. It is considered.

【0024】なお従来、フッ素レーザにおいて、1ライ
ン化されたレーザ光を、さらに狭帯域化するために、プ
リズムよりも狭帯域化が可能とされているエタロンや回
折格子を用いることは、下記の理由から困難であった。
Conventionally, in a fluorine laser, in order to further narrow a band of laser light which has been made into one line, the use of an etalon or a diffraction grating which can be narrower than a prism is as follows. It was difficult for a reason.

【0025】最初に、エタロンを用いた場合は部分反射
膜を施す必要があるが、フッ素レーザにおける157n
mの波長においては、耐光強度の高い部分反射膜を施す
ことが困難であった。
First, when an etalon is used, it is necessary to form a partial reflection film.
At a wavelength of m, it was difficult to form a partially reflective film having high light resistance.

【0026】すなわち、波長が157nmの真空紫外域
では、多くの光学材における光の吸収率が高いため、こ
の光学材におけるレーザ光の吸収による温度上昇によ
り、部分反射膜にダメージが生じ易くなる。
That is, in the vacuum ultraviolet region having a wavelength of 157 nm, since the optical absorptivity of many optical materials is high, the partial reflection film is likely to be damaged due to a rise in temperature due to the absorption of laser light in these optical materials.

【0027】しかもフッ素レーザでは、パルス幅が5〜
10nsであり、エキシマレーザの半分程度と短いこと
から、パルスレーザ光のピークパワーが高い。したがっ
て部分反射膜を構成する誘電体多層膜においてダメージ
が生じ易くなる。
In the case of a fluorine laser, the pulse width is 5 to 5.
10 ns, which is as short as about half that of an excimer laser, so that the peak power of the pulsed laser light is high. Therefore, damage is likely to occur in the dielectric multilayer film constituting the partial reflection film.

【0028】一方、回折格子をリトロー型で用いた一般
の狭帯域化レーザ装置では、回折格子に当たるレーザ光
のビーム幅ができるだけ広くなるようにするため、図9
に示した従来の狭帯域化レーザ装置のように、プリズム
拡大器4を用いて、レーザ光のビーム幅を広げることが
広く行われている。
On the other hand, in a general narrow-band laser device using a Littrow diffraction grating, in order to make the beam width of the laser beam impinging on the diffraction grating as wide as possible, FIG.
As in the conventional narrow-band laser device shown in (1), it is widely practiced to widen the beam width of laser light by using a prism expander 4.

【0029】なぜなら、回折格子2において、レーザ光
が照射される溝線の総本数に比例して、狭帯域化の効果
が増すからである。
This is because, in the diffraction grating 2, the effect of narrowing the band increases in proportion to the total number of groove lines irradiated with laser light.

【0030】ところが、レーザ光のビーム幅を広げるた
めに広く用いられているプリズムビーム拡大器4を用い
た場合、特にフッ素レーザを狭帯域化する場合において
は、下記の2つの問題が生じる。
However, when the prism beam expander 4, which is widely used to widen the beam width of the laser beam, is used, particularly when the band width of the fluorine laser is narrowed, the following two problems occur.

【0031】最初に第1の問題点は、狭帯域化されるレ
ーザ光の波長が変動するということである。
First, the first problem is that the wavelength of the laser light whose band is narrowed fluctuates.

【0032】すなわち、フッ素レーザのように波長が短
い場合は、光学材におけるレーザ光の吸収率が高くなる
ことから、プリズムビーム拡大器4のプリズム内部での
発熱が生じる。その結果、プリズムにおける屈折率が変
わることから、レーザ光の光軸が微妙にズレることがあ
り、これが狭帯域化されるレーザ光の波長の変動要因に
なることである。
That is, when the wavelength is short as in the case of a fluorine laser, heat absorption occurs inside the prism of the prism beam expander 4 because the absorptance of laser light in the optical material increases. As a result, since the refractive index in the prism changes, the optical axis of the laser light may be slightly shifted, which may be a factor for changing the wavelength of the laser light to be narrowed.

【0033】第2の問題点は、プリズムに施されるコー
ティング膜がダメージを生じ易いということである。
The second problem is that the coating film applied to the prism is easily damaged.

【0034】すなわち、プリズムビーム拡大器4におけ
る各プリズムでは、ビーム幅が広げられる側つまり面4
a、4bに無反射コーティングを施す必要がある。
That is, in each prism in the prism beam expander 4, the side where the beam width is widened, that is, the surface 4
It is necessary to apply an anti-reflection coating to a and 4b.

【0035】この理由としては、特に、上記各プリズム
におけるビーム幅が拡げられる側(面4a、4b)で
は、ほぼ垂直の入射角または出射角でレーザ光が入射又
は出射する。このため、4〜5%の反射率であるフレネ
ル反射を抑制するために、無反射コーティングを施して
いた。
The reason for this is that, particularly, on the side (surfaces 4a and 4b) of each of the prisms where the beam width is widened, the laser beam enters or exits at a substantially perpendicular incident angle or exit angle. For this reason, in order to suppress Fresnel reflection having a reflectivity of 4 to 5%, an anti-reflection coating is applied.

【0036】ところが、フッ素レーザにおいては、プリ
ズムでのレーザ光の吸収による温度上昇によりコーティ
ング膜がダメージを生じ易いことから、レーザ光のビー
ム幅を広げるために、プリズムビーム拡大器を適用する
ことは好ましくなかった。
However, in the case of a fluorine laser, the coating film is liable to be damaged due to a rise in temperature due to the absorption of the laser beam by the prism. Therefore, it is not possible to use a prism beam expander to widen the beam width of the laser beam. Not preferred.

【0037】また、従来においては、上述したようなこ
とから、狭帯域化素子(光学素子)として、エタロンや
プリズム等の光学素子を用いずに、回折格子を斜入射型
回折格子として用いて狭帯域化する構成も提案されてい
る。
Conventionally, as described above, a diffraction grating is used as an oblique incidence type diffraction grating without using an optical element such as an etalon or a prism as a band narrowing element (optical element). A configuration for banding has also been proposed.

【0038】この斜入射型回折格子に関しては、例え
ば、「Joumal of Applied Physi
cs,Vol.48,No.11,November,
1977,pp.4495−4497」に記載されてい
る。
Regarding the oblique incidence type diffraction grating, for example, “Journal of Applied Physi
cs, Vol. 48, no. 11, November,
1977, pp. 4495-4497 ".

【0039】従来、斜入射型回折格子を用いた場合の問
題点としては、通常のリトロー型に比べて効率が悪いこ
とである。すなわち、回折格子に入射させたレーザ光の
回折光がミラーに当たって回折格子に戻される効率が1
0〜20%と低く、殆どがレーザ共振器から外部に放射
されてしまう。したがって出力鏡としての反射率が低い
ことからフィードバックが掛からず、レーザ発振し難い
と言われている。
Conventionally, the problem with the use of the grazing incidence type diffraction grating is that the efficiency is lower than that of a normal Littrow type. That is, the efficiency with which the diffracted light of the laser beam incident on the diffraction grating strikes the mirror and is returned to the diffraction grating is 1
It is as low as 0 to 20%, and almost all is radiated from the laser resonator to the outside. Therefore, it is said that since the reflectance as an output mirror is low, no feedback is applied and laser oscillation is difficult.

【0040】さらに、図10に示した発振増幅器レーザ
装置のように、1つのレーザチャンバにおいて発振段と
増幅段とを兼ね備える方式では、フッ素レーザを狭帯域
化することは可能であるものの、下記のような問題が発
生する。
Further, in a system in which one laser chamber has both an oscillation stage and an amplification stage as in the oscillation amplifier laser device shown in FIG. 10, although it is possible to narrow the band of the fluorine laser, the following method is used. Such a problem occurs.

【0041】すなわち、図10に示したように、発振段
の出力鏡6として通常のミラーが用いられているので、
レーザ発振する直前に、増幅段において発生した微弱な
スペクトル幅の広い光(自然放出光)のうち、取り出さ
れるレーザ光L2bと反対方向に進む光は、発振段の出
力鏡6に当たり、ここで反射して増幅段内に戻される。
That is, as shown in FIG. 10, a normal mirror is used as the output mirror 6 of the oscillation stage.
Immediately before laser oscillation, of the weak light having a wide spectral width (spontaneous emission light) generated in the amplification stage, the light traveling in the opposite direction to the extracted laser beam L2b strikes the output mirror 6 of the oscillation stage and is reflected there. And returned to the amplification stage.

【0042】つまり、増幅段において発生した自然放出
光のうち、発振段側に進む自然放出光は、ミラー9b及
びミラー9aに反射して出力鏡6に反射した後、さら
に、ミラー9a及びミラー9bに反射してレーザチャン
バ7に戻る。
That is, of the spontaneous emission light generated in the amplification stage, the spontaneous emission light traveling to the oscillation stage side is reflected by the mirror 9b and the mirror 9a and reflected by the output mirror 6, and then further reflected by the mirror 9a and the mirror 9b And returns to the laser chamber 7.

【0043】このため、レーザチャンバ7に戻された自
然放出光が強められ、ASE(Amplified Spontaneous
Emission)と呼ばれるスペクトル幅の広い光が強く発生
する。その結果、増幅段から取り出されるレーザ光(図
10のレーザ光L2b)の波長幅が広がることが問題で
あった。
For this reason, the spontaneous emission light returned to the laser chamber 7 is strengthened and the ASE (Amplified Spontaneous
Light with a wide spectrum width called emission is strongly generated. As a result, there is a problem that the wavelength width of the laser light (the laser light L2b in FIG. 10) extracted from the amplification stage is widened.

【0044】このように、図10に示した発振増幅器レ
ーザ装置の如く、1つのレーザチャンバにおいて発振段
と増幅段とを兼ね備える方式では、レーザ動作のタイミ
ングが等しいため、増幅器から上記ASEが発生し易か
った。
As described above, in a system in which one laser chamber has both an oscillation stage and an amplification stage as in the oscillation amplifier laser device shown in FIG. 10, the ASE is generated from the amplifier because the laser operation timings are equal. It was easy.

【0045】なお、発振器と増幅器とがそれぞれ独立し
たレーザ装置の場合では、一般に、発振器からのレーザ
光が増幅器に入射してからこの増幅器を励起させるよう
に、増幅器におけるレーザ動作を僅かに遅らせること
で、上記ASEの発生を抑制することが可能であった。
In the case of a laser device in which the oscillator and the amplifier are independent from each other, generally, the laser operation in the amplifier is slightly delayed so that the laser light from the oscillator is incident on the amplifier and then the amplifier is excited. Thus, it was possible to suppress the occurrence of the ASE.

【0046】そこで、本発明の課題は、レーザ共振器中
に配置される狭帯域化素子として、エタロンやプリズム
等の光学素子を使用せずに、回折格子を用いて、フッ素
レーザまたはこのレーザよりも波長の短いレーザのレー
ザ光を狭帯域化することのできる超狭帯域化レーザ装置
を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to use a diffraction grating instead of an etalon or a prism as an optical element such as a fluorine laser, Another object of the present invention is to provide an ultra-narrow band laser device capable of narrowing a band of a laser beam having a short wavelength.

【0047】また、本発明の他の課題は、1つのレーザ
チャンバにおいて発振段と増幅段とを兼ね備える方式で
あっても、ASE(スペクトル幅の広い光)を含まない
狭帯域化されたレーザ光を発生させることのできる超狭
帯域化レーザ装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a laser beam having a narrow band which does not include ASE (light having a wide spectral width) even in a system having both an oscillation stage and an amplification stage in one laser chamber. It is an object of the present invention to provide an ultra-narrow band laser device capable of generating a laser beam.

【0048】[0048]

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記課
題を達成するため、第1の発明は、フッ素レーザ又はこ
のレーザよりも波長の短いレーザのレーザ光を発振する
レーザチャンバを備え、該レーザチャンバからのレーザ
光を狭帯域化して、露光装置へ露光光源として供給する
超狭帯域化レーザ装置であって、入射する光を全反射さ
せる全反射手段と、前記レーザチャンバによりレーザ発
振されたレーザ光の波長を分散させる斜入射型回折格子
と、該斜入射型回折格子により回折された回折光を全反
射させる光学素子とを備え、前記全反射手段と前記斜入
射型回折格子および光学素子との間に前記レーザチャン
バを配置すると共に、前記全反射手段と前記光学素子と
でレーザ共振器を構成するようにしたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a laser chamber which oscillates a laser beam of a fluorine laser or a laser having a shorter wavelength than this laser. An ultra-narrow band laser device which narrows a band of a laser beam from a chamber and supplies it to an exposure apparatus as an exposure light source, wherein a total reflection means for totally reflecting incident light, and a laser oscillated by the laser chamber An oblique incidence type diffraction grating that disperses the wavelength of light, and an optical element that totally reflects the diffracted light diffracted by the oblique incidence type diffraction grating, wherein the total reflection means, the oblique incidence type diffraction grating and the optical element, Wherein the laser chamber is disposed between the optical element and the total reflection means and the optical element.

【0049】また、第2の発明は、第1の発明におい
て、前記斜入射型回折格子は、当該回折格子に形成され
ている溝を有する面とは反対の面に放熱板が配置されて
いることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the oblique incidence type diffraction grating has a heat radiation plate disposed on a surface opposite to a surface having a groove formed in the diffraction grating. It is characterized by the following.

【0050】また、第3の発明は、第1の発明におい
て、前記光学素子は、ミラーまたは回折格子であること
を特徴とする。
In a third aspect based on the first aspect, the optical element is a mirror or a diffraction grating.

【0051】上記第1の発明乃至第3の発明を図2を参
照して説明する。
The first to third inventions will be described with reference to FIG.

【0052】図2に示すように、超狭帯域化レーザ装置
200では、全反射鏡10とミラー11とでレーザ共振
器が構成されており、このレーザ共振器間にはレーザチ
ャンバ12が配置されている。
As shown in FIG. 2, in the ultra-narrow band laser device 200, a laser resonator is constituted by the total reflection mirror 10 and the mirror 11, and a laser chamber 12 is arranged between the laser resonators. ing.

【0053】レーザチャンバ12から出射されたレーザ
光の光軸を折り曲るように回折格子13が配置されてい
る。
The diffraction grating 13 is arranged so as to bend the optical axis of the laser light emitted from the laser chamber 12.

【0054】回折格子13は、斜入射回折格子として機
能すべく、入射角が約80度以上の角度となるように配
置されている。この回折格子13においては回折と反射
が行われ、回折されたレーザ光はミラー11に反射して
回折格子13に戻り、一方、反射したレーザ光はプリズ
ム14に入射する。
The diffraction grating 13 is arranged so that the incident angle is about 80 degrees or more so as to function as an oblique incidence diffraction grating. The diffraction grating 13 performs diffraction and reflection, and the diffracted laser light is reflected by the mirror 11 and returns to the diffraction grating 13, while the reflected laser light is incident on the prism 14.

【0055】このように回折格子13を斜入射回折格子
として機能させ、ミラー11により回折光を全反射させ
る理由は、レーザチャンバ12からのレーザ光を、回折
格子13に形成されている複数の溝線に照射させ、且つ
ミラー11からの反射光(出射光)も当該複数の溝線に
照射させるためだからである。これにより、より一層の
狭帯域化が図られることになる。
The reason for making the diffraction grating 13 function as an oblique incidence diffraction grating and totally reflecting the diffracted light by the mirror 11 is that the laser light from the laser chamber 12 is supplied to a plurality of grooves formed in the diffraction grating 13. This is because the light is emitted to the plurality of groove lines and the reflected light (emitted light) from the mirror 11 is also applied to the plurality of groove lines. As a result, the band can be further narrowed.

【0056】なお、回折格子13とミラー11とで出力
鏡として機能するものであり、実際に狭帯域化されたレ
ーザ光が出力されるのは、回折格子13からである。
The diffraction grating 13 and the mirror 11 function as an output mirror, and the laser beam whose band is actually narrowed is output from the diffraction grating 13.

【0057】また、レーザ光L10が取り出される回折
格子13は、斜入射型であるため、回折効率が10〜2
0%と低いものの、フッ素(F2)レーザまたはアルゴ
ンダイマ(Ar2)レーザに適用するものであるため、
回折格子13とミラー11とで高い透過率の出力鏡とし
て機能する。
Since the diffraction grating 13 from which the laser beam L10 is extracted is of the oblique incidence type, the diffraction efficiency is 10-2.
Although it is as low as 0%, since it is applied to a fluorine (F2) laser or an argon dimer (Ar2) laser,
The diffraction grating 13 and the mirror 11 function as an output mirror having a high transmittance.

【0058】放熱板15は、回折格子13の裏面つまり
溝線が形成されている面とは反対に位置する面に設けら
れており、温度上昇を抑制するために用いられる。
The heat radiating plate 15 is provided on the back surface of the diffraction grating 13, that is, on the surface opposite to the surface on which the groove lines are formed, and is used to suppress a temperature rise.

【0059】以上説明したように第1の発明乃至第3の
発明によれば、狭帯域化素子として、エタロンやプリズ
ム等の光学素子を使用せず、斜入射型回折格子を用い
て、フッ素レーザまたはこのレーザよりも波長の短いレ
ーザのレーザ光を狭帯域化することができる。
As described above, according to the first to third aspects of the present invention, an oblique incidence type diffraction grating is used as the band narrowing element without using an optical element such as an etalon or a prism. Alternatively, the laser light of a laser having a shorter wavelength than this laser can be narrowed.

【0060】また、レーザ共振器中にエタロンやプリズ
ム等の光学素子が用いられていないので、これらの光学
素子でのレーザ光の吸収による発熱がなく、この熱的変
化に伴う波長の変化がないこととなり、よって狭帯域化
されたレーザ光の中心波長を安定化させることができ
る。
Further, since optical elements such as etalons and prisms are not used in the laser resonator, there is no heat generation due to absorption of laser light by these optical elements, and there is no change in wavelength due to this thermal change. As a result, the center wavelength of the narrowed laser beam can be stabilized.

【0061】さらに、放熱板により斜入射型回折格子の
温度上昇を抑制できるため、この斜入射型回折格子自体
の熱膨張による波長変動すなわち波長幅の変化や中心波
長の変化が低減されることとなり、よって狭帯域化され
たレーザ光の波長を安定化することができる。
Further, since the temperature rise of the grazing incidence type diffraction grating can be suppressed by the heat radiating plate, the wavelength fluctuation due to the thermal expansion of the grazing incidence type diffraction grating itself, that is, the change of the wavelength width and the change of the center wavelength are reduced. Accordingly, the wavelength of the laser light having a narrow band can be stabilized.

【0062】また、第4の発明は、第1の発明におい
て、前記レーザチャンバからのレーザ光を出射する出力
鏡と、前記レーザチャンバによりレーザ発振されたレー
ザ光を反射させる凸面鏡と、該凸面鏡からのレーザ光を
反射させる凹面鏡と、該凹面鏡に対応してリトロー配置
され、前記凹面鏡からのレーザ光の波長を分散させる回
折格子とを備え、前記凸面鏡、凹面鏡及び回折格子と前
記出力鏡との間に前記レーザチャンバを配置すると共
に、前記回折格子と前記出力鏡とでレーザ共振器を構成
するようにしたことを特徴とする。
According to a fourth aspect, in the first aspect, an output mirror for emitting laser light from the laser chamber, a convex mirror for reflecting laser light oscillated by the laser chamber, and A concave mirror for reflecting the laser light, and a diffraction grating disposed in Littrow corresponding to the concave mirror and dispersing the wavelength of the laser light from the concave mirror, between the convex mirror, the concave mirror and the diffraction grating and the output mirror. Wherein the laser chamber is disposed in the laser cavity, and the diffraction grating and the output mirror constitute a laser resonator.

【0063】上記第4の発明を図7を参照して説明す
る。
The fourth invention will be described with reference to FIG.

【0064】図7に示すように、この実施形態では、回
折格子72、凸面鏡74及び凹面鏡75の構成により全
反射鏡として機能する。また、凸面鏡74及び凹面鏡7
5のみの反射性の光学素子を用いて、レーザチャンバ1
2から出射されるレーザ光のビーム幅を拡大している。
As shown in FIG. 7, in this embodiment, the diffraction grating 72, the convex mirror 74 and the concave mirror 75 function as a total reflection mirror. Further, the convex mirror 74 and the concave mirror 7
Laser chamber 1 using only five reflective optical elements
2, the beam width of the laser beam emitted from the laser beam 2 is increased.

【0065】このため、回折格子72においては、凹面
鏡75からのレーザ光(平行光)が広範囲の面積つまり
多くの溝線に照射されるので、より狭帯域化が図られる
ことになる。
For this reason, in the diffraction grating 72, the laser beam (parallel light) from the concave mirror 75 is applied to a wide area, that is, to many groove lines, so that the band can be further narrowed.

【0066】また、上記レーザ共振器中においては、レ
ーザ光のビーム拡大にはプリズム等の光学素子を使用し
ていないので、この光学素子でのレーザ光の吸収による
発熱が発生しないので、狭帯域化されるレーザ光の波長
の変動を抑制できる。
In the above laser resonator, an optical element such as a prism is not used for expanding the laser beam, so that heat is not generated by absorption of the laser light by this optical element, so that a narrow band is used. The fluctuation of the wavelength of the laser light to be converted can be suppressed.

【0067】以上説明したように、第4の発明によれ
ば、全反射鏡として回折格子を用いるようにした場合で
あっても、レーザ共振器中においては、従来の如くプリ
ズムの光学素子を用いること無く、凸面鏡及び凹面鏡の
反射性の光学素子を用いて、レーザチャンバから出射さ
れるレーザ光のビーム幅を拡大することができる。
As described above, according to the fourth aspect, even when the diffraction grating is used as the total reflection mirror, the prism optical element is used in the laser resonator as in the related art. Without using the reflective optical elements of the convex mirror and the concave mirror, the beam width of the laser light emitted from the laser chamber can be expanded.

【0068】したがって、プリズムでのレーザ光の吸収
による発熱に伴う狭帯域化された波長の変動が発生しな
いこととなり、狭帯域化されたレーザ光の中心波長の安
定化を図ることができる。
Therefore, the fluctuation of the narrowed wavelength due to heat generation due to the absorption of the laser light by the prism does not occur, and the center wavelength of the narrowed laser light can be stabilized.

【0069】また、第5の発明は、1つのレーザチャン
バを含んで構成される発振段および増幅段を備え、前記
発振段は、フッ素レーザ又はこのレーザよりも波長の短
いレーザのレーザ光を狭帯域化して出力すると共に、前
記増幅段は、前記発振段により狭帯域化されたレーザ光
を増幅して出力し、該増幅されたレーザ光を露光装置へ
露光光源として供給する超狭帯域化レーザ装置であっ
て、前記レーザチャンバによりレーザ発振されたレーザ
光の波長を分散させる斜入射型回折格子が前記発振段の
出力側に配置されていることを特徴とする。
A fifth aspect of the present invention includes an oscillation stage and an amplification stage including one laser chamber, and the oscillation stage narrows a laser beam of a fluorine laser or a laser having a shorter wavelength than this laser. Ultra-band narrowing laser for outputting the band-passed laser beam, and amplifying and outputting the laser beam narrowed by the oscillation stage, and supplying the amplified laser beam to an exposure apparatus as an exposure light source. The apparatus is characterized in that a grazing incidence type diffraction grating for dispersing the wavelength of laser light oscillated by the laser chamber is arranged on the output side of the oscillation stage.

【0070】また、第6の発明は、第5の発明におい
て、入射する光を全反射させる全反射手段と、該斜入射
型回折格子により回折された回折光を全反射させる光学
素子とを更に備え、前記全反射手段と前記斜入射型回折
格子および光学素子との間に前記レーザチャンバを配置
すると共に、前記全反射手段と前記光学素子とでレーザ
共振器を構成するようにしたことを特徴とする。
According to a sixth aspect, in the fifth aspect, a total reflection means for totally reflecting incident light and an optical element for totally reflecting the diffracted light diffracted by the oblique incidence type diffraction grating are further provided. Wherein the laser chamber is disposed between the total reflection means and the oblique incidence type diffraction grating and the optical element, and the total reflection means and the optical element constitute a laser resonator. And

【0071】上記第5の発明及び第6の発明を図4を参
照して説明する。
The fifth and sixth inventions will be described with reference to FIG.

【0072】図4に示すように、超狭帯域化レーザ装置
400は、1つのレーザチャンバ43に発振段と増幅段
とを備えたものである。発振段のレーザ共振器は全反射
鏡41とミラー44とで構成されており、このレーザ共
振器間に回折格子42が配置されている。
As shown in FIG. 4, the ultra-narrow band laser device 400 has an oscillation stage and an amplification stage in one laser chamber 43. The laser resonator of the oscillation stage is composed of a total reflection mirror 41 and a mirror 44, and a diffraction grating 42 is arranged between the laser resonators.

【0073】発振段は、全反射鏡41,レーザチャンバ
43,回折格子42及びミラー44から構成され、増幅
段は、ミラー45及びレーザチャンバ43から構成され
ている。
The oscillation stage comprises a total reflection mirror 41, a laser chamber 43, a diffraction grating 42 and a mirror 44, and the amplification stage comprises a mirror 45 and a laser chamber 43.

【0074】回折格子42は斜入射型回折格子となって
おり、入射角が約80度以上の角度でレーザ光が入射す
るように配置されている。
The diffraction grating 42 is a grazing incidence type diffraction grating, and is arranged so that the laser beam is incident at an incident angle of about 80 degrees or more.

【0075】ミラー44によって回折格子42からの回
折光が全反射されるので、回折格子42においては、上
述した回折格子13と同様に、多くの溝線にレーザ光が
照射される。
Since the diffracted light from the diffraction grating 42 is totally reflected by the mirror 44, in the diffraction grating 42, as in the case of the diffraction grating 13, many groove lines are irradiated with laser light.

【0076】なお、回折格子42とミラー44とで出力
鏡としての機能を有しており、実際に狭帯域化されたレ
ーザ光が出力されるのは、回折格子42からである。
The diffraction grating 42 and the mirror 44 have a function as an output mirror, and the laser beam whose band is actually narrowed is output from the diffraction grating 42.

【0077】ミラー45は、回折格子42で反射された
レーザ光つまり狭帯域化されたレーザ光を、回折格子4
2へ戻すことなく、レーザチャンバ43へ反射させるよ
うに配置されている。
The mirror 45 applies the laser light reflected by the diffraction grating 42, that is, the narrowed laser light to the diffraction grating 4.
2 so as to reflect the light to the laser chamber 43 without returning the light to the laser chamber 43.

【0078】以上説明したように、第5の発明及び第6
の発明によれば、1つのレーザチャンバにおいて発振段
と増幅段とを兼ね備える方式であっても、発振段の出力
側に配置された斜入射型回折格子が出力鏡として機能す
るため、増幅段で発生した微弱な光(自然放出光)が斜
入射型回折格子に当たっても、この光は正反対の方向
(増幅段側)に反射して増幅段に戻されることはない。
As described above, the fifth invention and the sixth invention
According to the invention of the above, even in a system having both an oscillation stage and an amplification stage in one laser chamber, the grazing incidence type diffraction grating arranged on the output side of the oscillation stage functions as an output mirror, Even if the generated weak light (spontaneous emission light) strikes the grazing incidence type diffraction grating, this light is reflected in the opposite direction (amplification stage side) and is not returned to the amplification stage.

【0079】このため、上記ASE(スペクトル幅の広
い光)を含まない狭帯域化されたレーザ光を発生させる
ことのできる超狭帯域化レーザ装置を提供することがで
きる。
Therefore, it is possible to provide an ultra-narrow band laser device capable of generating a narrow-band laser beam which does not include the ASE (light having a wide spectrum width).

【0080】さらに、第7の発明は、第6の発明におい
て、前記レーザチャンバから出射され、前記発振段から
発振された狭帯域化されたレーザ光を、前記レーザチャ
ンバにおける当該レーザ光の光軸とは異なる位置に光軸
が形成されるように反射させる反射手段を更に備え、該
反射手段からのレーザ光を前記レーザチャンバを通過さ
せることにより更に増幅させるようにしたことを特徴と
する。
Further, according to a seventh aspect based on the sixth aspect, the narrowed band laser light emitted from the laser chamber and oscillated from the oscillation stage is transmitted to the optical axis of the laser light in the laser chamber. And a reflecting means for reflecting the light so that an optical axis is formed at a position different from the above, and the laser light from the reflecting means is further amplified by passing through the laser chamber.

【0081】上記第7の発明を図6を参照して説明す
る。
The seventh invention will be described with reference to FIG.

【0082】この実施形態では、発振段は、全反射鏡4
1、レーザチャンバ43,回折格子42及びミラー44
から構成され、増幅段は、ミラー45、レーザチャンバ
43及び折返しミラー61から構成されている。
In this embodiment, the oscillation stage is a total reflection mirror 4
1. Laser chamber 43, diffraction grating 42 and mirror 44
The amplification stage includes a mirror 45, a laser chamber 43, and a folding mirror 61.

【0083】この増幅段は、2パスつまり2段構成とな
っており、具体的には、ミラー45、レーザチャンバ4
3及び折返しミラー61の反射面61aから構成される
第1の増幅段と、折返しミラー61の反射面61b及び
レーザチャンバ43から構成される第2の増幅段とから
構成されている。
This amplification stage has a two-pass or two-stage configuration. Specifically, the mirror 45 and the laser chamber 4
3 and a first amplification stage composed of the reflection surface 61a of the folding mirror 61, and a second amplification stage composed of the reflection surface 61b of the folding mirror 61 and the laser chamber 43.

【0084】そして、発振段においてレーザ発振され回
折格子42から出力される狭帯域化されたレーザ光が、
最初に第1の増幅段に入射すると、このレーザ光は、ミ
ラー45に反射してレーザチャンバ43を通過すること
により増幅され、レーザ光L60aとしてレーザチャン
バ43から出力される。
Then, the laser light having a narrow band output from the diffraction grating 42 oscillated by the laser in the oscillation stage is
When the laser light first enters the first amplification stage, the laser light is reflected by the mirror 45 and amplified by passing through the laser chamber 43, and is output from the laser chamber 43 as a laser light L60a.

【0085】このレーザ光L60aが、折返しミラー6
1aに反射して第2の増幅段に入射すると、レーザ光L
60aは、折返しミラー61bに反射して、再びレーザ
チャンバ43を通過することにより増幅され、レーザ光
L60としてレーザチャンバ43から出力される。この
レーザ光L60は図示しないフッ素露光機における露光
に利用される。
The laser beam L60a is reflected by the turning mirror 6
When the laser beam L is reflected by the first amplification stage 1a and enters the second amplification stage,
The laser beam 60a is reflected by the folding mirror 61b, amplified by passing through the laser chamber 43 again, and output from the laser chamber 43 as a laser beam L60. This laser beam L60 is used for exposure in a fluorine exposure machine (not shown).

【0086】以上説明したように第7の発明によれば、
上記第5の発明及び第6の発明の作用効果を期待するこ
とができることは勿論のこと、増幅段を2段構成にして
いるので、増幅係数が大きく、特に利得の大きいフッ素
レーザまたはこのレーザよりも波長の短いレーザに適し
ている。
As described above, according to the seventh aspect,
Of course, the effects of the fifth and sixth aspects of the invention can be expected, and since the amplification stage has a two-stage configuration, the amplification coefficient is large, and in particular, a fluorine laser having a large gain or this laser can be used. Are also suitable for short wavelength lasers.

【0087】そして、このフッ素レーザまたはこのレー
ザよりも波長の短いレーザにおいては、十分、高出力を
得ることが可能となる。
Then, with this fluorine laser or a laser having a shorter wavelength than this laser, a sufficiently high output can be obtained.

【0088】[0088]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて添付図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0089】本発明の超狭帯域化レーザ装置において
は、レーザ共振器中に、エタロンやプリズム等の狭帯域
化素子を用いずに、狭帯域化素子として回折格子を用い
てレーザ光を狭帯域化し、しかも波長が157nmのフ
ッ素(F2)レーザ、又はこの波長よりも短い波長のレ
ーザ例えば波長が126nmの希ガス分子レーザ=アル
ゴンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化することを想定
している。以下の実施形態ではフッ素レーザを狭帯域化
する場合について説明する。
In the ultra-narrow band laser device of the present invention, a laser beam is narrowed by using a diffraction grating as a band narrowing element without using a band narrowing element such as an etalon or a prism in a laser resonator. In addition, it is assumed that a band of a fluorine (F2) laser having a wavelength of 157 nm or a laser having a wavelength shorter than this wavelength, for example, a rare gas molecule laser = argon dimer (Ar2) laser having a wavelength of 126 nm is narrowed. In the following embodiment, a case will be described in which the band of the fluorine laser is narrowed.

【0090】図1は本実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置100の構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 100 according to this embodiment.

【0091】図1に示すように、超狭帯域化レーザ装置
100では、全反射鏡10とミラー11とでレーザ共振
器が構成されており、このレーザ共振器間にはレーザチ
ャンバ12が配置されている。
As shown in FIG. 1, in the ultra-narrow band laser apparatus 100, a laser resonator is constituted by the total reflection mirror 10 and the mirror 11, and a laser chamber 12 is arranged between the laser resonators. ing.

【0092】また、レーザチャンバ12から出射された
レーザ光の光軸を折り曲るように回折格子13が配置さ
れ、この回折格子13で回折された回折光を全反射させ
るようにミラー11が配置されている。
A diffraction grating 13 is arranged to bend the optical axis of the laser light emitted from the laser chamber 12, and a mirror 11 is arranged to totally reflect the diffracted light diffracted by the diffraction grating 13. Have been.

【0093】さらに回折格子13は、斜入射型回折格子
として機能すべく、入射角が約80度以上の角度をもっ
て入射光が入射されるように配置されている。この回折
格子13においては回折と反射が行われ、回折されたレ
ーザ光はミラー11に反射して回折格子13に戻り、一
方、反射したレーザ光はプリズム14に入射する。
Further, the diffraction grating 13 is arranged so that incident light is incident at an angle of about 80 degrees or more so as to function as a grazing incidence type diffraction grating. The diffraction grating 13 performs diffraction and reflection, and the diffracted laser light is reflected by the mirror 11 and returns to the diffraction grating 13, while the reflected laser light is incident on the prism 14.

【0094】このように回折格子13を斜入射型回折格
子として機能させ、ミラー11により回折光を全反射さ
せる理由は、レーザチャンバ12からのレーザ光を、回
折格子13に形成されている複数の溝線に照射させ、且
つミラー11からの反射光(出射光)も当該複数の溝線
に照射させるためだからである。
The reason that the diffraction grating 13 functions as an oblique incidence type diffraction grating and the mirror 11 totally reflects the diffracted light is that the laser light from the laser chamber 12 This is because the groove lines are irradiated, and the reflected light (outgoing light) from the mirror 11 is also irradiated on the plurality of groove lines.

【0095】すなわち、一般的に回折格子に照射される
レーザ光が当該多くの溝線に当たる程、より狭帯域化が
図られることから、ミラー11からのレーザ光(反射
光)を回折格子13の広範囲の面積つまり多くの溝線に
照射させるようにしている。
That is, in general, the narrower the band is, the more the laser light applied to the diffraction grating hits the many groove lines, so that the laser light (reflected light) from the mirror 11 is Irradiation is performed over a wide area, that is, many groove lines.

【0096】なお、回折格子13とミラー11とで出力
鏡として機能するものであり、実際に狭帯域化されたレ
ーザ光が出力されるのは、回折格子13からである。ま
た、レーザ光L10が取り出される回折格子13は、斜
入射型であるため、回折効率が10〜20%と低いもの
の、フッ素(F2)レーザに適用するものであるため、
回折格子13とミラー11とで高い透過率の出力鏡とし
て機能する。
The diffraction grating 13 and the mirror 11 function as an output mirror, and the laser beam whose band is actually narrowed is output from the diffraction grating 13. Further, the diffraction grating 13 from which the laser beam L10 is extracted is of a grazing incidence type, and has a low diffraction efficiency of 10 to 20%, but is applied to a fluorine (F2) laser.
The diffraction grating 13 and the mirror 11 function as an output mirror having a high transmittance.

【0097】プリズム14は、頂角が約10度のウエッ
ジ型に形成されて、上記レーザ共振器外に配置されてい
ると共に、回折格子13からの狭帯域化されたレーザ光
L10の入射角がブリュースタ角となるように配置され
ており、このレーザ光L10の光軸を、レーザチャンバ
12から出射されたレーザ光の光軸と平行にするために
用いられるものである。
The prism 14 is formed in a wedge shape having an apex angle of about 10 degrees, is disposed outside the laser resonator, and has an incident angle of the narrow band laser light L10 from the diffraction grating 13. The laser beam L10 is disposed so as to have a Brewster angle, and is used to make the optical axis of the laser beam L10 parallel to the optical axis of the laser beam emitted from the laser chamber 12.

【0098】ところで、プリズム14では、入射角がブ
リュースタ角となるように上記レーザ共振器の外に配置
されているので、狭帯域化されたレーザ光の波長の変動
は発生しないものの、反射損失が2%程度生じる。
By the way, since the prism 14 is arranged outside the laser resonator so that the incident angle becomes the Brewster angle, the wavelength of the narrowed laser light does not fluctuate, but the reflection loss Occurs about 2%.

【0099】しかし、仮にレーザ光L10の進行方向を
元に戻すために、プリズムの代わりにミラーを使用した
場合には、一般にミラーの反射損失は7〜8%程度生じ
るので、ミラーを用いるよりも、プリズムを用いた方が
良いことは明白である。
However, if a mirror is used instead of a prism in order to return the traveling direction of the laser beam L10, the reflection loss of the mirror generally occurs about 7 to 8%. Clearly, it is better to use a prism.

【0100】なお、上述した全反射鏡10、ミラー11
及び回折格子13は全反射膜がコーティングされてい
る。
The above-described total reflection mirror 10, mirror 11
The diffraction grating 13 is coated with a total reflection film.

【0101】かかる構成の超狭帯域化レーザ装置100
の動作を図1を参照して説明する。
Ultra-narrow band laser apparatus 100 having such a configuration
Will be described with reference to FIG.

【0102】図1に示すように、レーザチャンバ12か
ら出射されたレーザ光が回折格子13に入射すると、こ
の回折格子13において、一部のレーザ光は回折し、他
のレーザ光は反射する。
As shown in FIG. 1, when the laser light emitted from the laser chamber 12 enters the diffraction grating 13, a part of the laser light is diffracted and the other laser light is reflected on the diffraction grating 13.

【0103】回折格子13で回折されたレーザ光(回折
光)はミラー11に当たり、このミラー11に反射した
レーザ光は再度回折格子13に入射する。この入射した
レーザ光がレーザチャンバ12に戻り、ここを通過して
全反射鏡10に当たることにより、全反射鏡10とミラ
ー11との間でレーザ光が共振して狭帯域化されること
になる。
The laser light (diffracted light) diffracted by the diffraction grating 13 strikes the mirror 11, and the laser light reflected by the mirror 11 is incident on the diffraction grating 13 again. The incident laser light returns to the laser chamber 12, passes through the laser chamber 12, and hits the total reflection mirror 10, so that the laser light resonates between the total reflection mirror 10 and the mirror 11 to narrow the band. .

【0104】一方、回折格子13に反射したレーザ光L
10はプリズム14を透過し、この透過したレーザ光
は、レーザチャンバ12から出射されたレーザ光の光軸
と平行な方向に進む。このレーザ光L10は、図示しな
いフッ素露光機の露光光(露光光源)として用いられ
る。
On the other hand, the laser light L reflected by the diffraction grating 13
The laser beam 10 passes through the prism 14, and the transmitted laser beam travels in a direction parallel to the optical axis of the laser beam emitted from the laser chamber 12. This laser light L10 is used as exposure light (exposure light source) of a fluorine exposure machine (not shown).

【0105】上述した実施形態では、波長が157nm
のフッ素(F2)レーザについて説明してきたが、本発
明は、これに限定されることなく、157nmの波長よ
りも短い波長のレーザ例えば波長が126nmのアルゴ
ンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化する場合にも適用
できる。
In the above embodiment, the wavelength is 157 nm.
However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Also applicable to

【0106】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、レーザ共振器中にエタロンやプリズム等の狭帯域化
素子(光学素子)が用いられていないので、これらの狭
帯域化素子でのレーザ光の吸収による発熱がない。この
ため、狭帯域化素子である光学素子における熱的変化に
伴う波長の変化がないことにより、狭帯域化されたレー
ザ光の中心波長を安定化させることができる。
As described above, according to the present embodiment, since a narrow band element (optical element) such as an etalon or a prism is not used in the laser resonator, the laser in these narrow band elements is used. No heat generation due to light absorption. For this reason, since there is no change in the wavelength due to a thermal change in the optical element that is the band-narrowing element, the center wavelength of the laser beam whose band has been narrowed can be stabilized.

【0107】また、超狭帯域化レーザ装置100におい
て用いられる光学素子は、全反射鏡10、ミラー11、
及び回折格子13であるが、これらの全てにおいて、全
反射膜をコーティングすればよく、ダメージが生じやす
い部分反射膜等のコーティングが不要である。したがっ
て、このレーザ装置は、フッ素(F2)レーザやアルゴ
ンダイマ(Ar2)レーザに適する。
The optical elements used in the ultra-narrow band laser device 100 include a total reflection mirror 10, a mirror 11,
And the diffraction grating 13, all of which need only be coated with a total reflection film, and do not require a coating such as a partial reflection film which is easily damaged. Therefore, this laser device is suitable for a fluorine (F2) laser or an argon dimer (Ar2) laser.

【0108】また、回折格子13における広範囲の面積
(多くの溝線)にレーザ光が照射されているので、狭帯
域化の効果が高い。
Further, since the laser beam is applied to a wide area (many groove lines) in the diffraction grating 13, the effect of narrowing the band is high.

【0109】さらに、回折格子13は、斜入射型である
ため、回折効率が10〜20%と低いものの、波長の短
いフッ素(F2)レーザやアルゴンダイマ(Ar2)レ
ーザに適用するものであるため、高い透過率の出力鏡と
して機能する。従って、レーザ光の取り出し効率は十分
高いものとなる。
Further, since the diffraction grating 13 is an oblique incidence type, it has a low diffraction efficiency of 10 to 20%, but is applied to a fluorine (F2) laser or an argon dimer (Ar2) laser having a short wavelength. It functions as an output mirror with high transmittance. Therefore, the laser light extraction efficiency is sufficiently high.

【0110】[第2の実施の形態]図2は、第2の実施
形態に係る超狭帯域化レーザ装置200の構成を示す構
成図である。
[Second Embodiment] FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 200 according to a second embodiment.

【0111】同図に示す超狭帯域化レーザ装置200
は、図1に示した構成において、放熱板15を追加し、
プリズム14の配置を多少変更した構成になっている。
なお、同図において、図1に示した構成要素と同様の機
能を果たす部分には同一の符号を付している。
The ultra-narrow band laser device 200 shown in FIG.
Adds a heat sink 15 to the configuration shown in FIG.
The arrangement of the prism 14 is slightly changed.
Note that, in the same figure, portions that perform the same functions as the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0112】放熱板15は、回折格子13における溝線
が形成されている面とは反対に位置する面(裏面)に設
けられており、温度上昇を抑制するために用いられる。
The heat radiating plate 15 is provided on the surface (back surface) of the diffraction grating 13 opposite to the surface on which the groove lines are formed, and is used to suppress a rise in temperature.

【0113】このように放熱板15を用いる理由は、リ
ソグラフィ用露光光源としては、平均出力10〜30W
が要求されるため、特に反射膜でのレーザ光の吸収が数
%と大きいフッ素レーザの波長においては、回折格子1
3での加熱が大きくなる。
The reason for using the heat radiating plate 15 is that an average output of 10 to 30 W is used as an exposure light source for lithography.
Is required, especially at a wavelength of a fluorine laser where the absorption of laser light by the reflection film is as large as several percent.
Heating at 3 is greater.

【0114】特に回折格子13を斜入射型で用いると、
レーザチャンバ12中で強められたレーザ光を取り出す
所が回折格子13になるため、全反射側に回折格子を用
いた通常のリトロー配置に比べて、回折格子13の熱的
負荷が大きい。このため、回折格子13の裏面に放熱板
15を配置することで、温度上昇を抑制するようにして
いる。
In particular, when the diffraction grating 13 is used in an oblique incidence type,
Since the place where the laser light intensified in the laser chamber 12 is extracted is the diffraction grating 13, the thermal load of the diffraction grating 13 is larger than that of a normal Littrow arrangement using the diffraction grating on the total reflection side. For this reason, by arranging the heat radiating plate 15 on the back surface of the diffraction grating 13, the temperature rise is suppressed.

【0115】なお、従来の斜入射型回折格子を用いた色
素レーザ装置において、温度上昇がほとんど問題になら
なかったのは、色素レーザは通常1W未満の低い出力で
動作していたからである。
In the dye laser apparatus using the conventional grazing incidence type diffraction grating, the temperature rise was hardly a problem because the dye laser normally operated at a low output of less than 1 W.

【0116】プルズム14は、頂角が約10度の薄いプ
リズムで形成され、入射角が約65度で、且つ出射角が
約48度になるように配置されている。
The prism 14 is formed of a thin prism having an apex angle of about 10 degrees, and is arranged so that the incident angle is about 65 degrees and the emission angle is about 48 degrees.

【0117】このように配置されたプリズム14におい
ては、入射角が約65度で、且つ出射角が約48度のと
き、入射面と出射面における各々の反射は約0.9%に
なり、これら2つの面で約2%弱の反射損失になる。し
かし、上述したようにミラーを用いる場合よりも反射損
失は1/4程度小さい。
In the prism 14 arranged as described above, when the incident angle is about 65 degrees and the exit angle is about 48 degrees, the respective reflections on the entrance plane and the exit plane are about 0.9%, These two surfaces result in a reflection loss of less than about 2%. However, as described above, the reflection loss is smaller by about 1/4 than when a mirror is used.

【0118】かかる構成の超狭帯域化レーザ装置200
は基本的には上記第1の実施形態と同様の動作をするの
で、ここではその動作説明については省略する。
The ultra-narrow band laser device 200 having the above configuration
Operates basically in the same manner as in the first embodiment, and the description of the operation is omitted here.

【0119】上述した実施形態では、波長が157nm
のフッ素(F2)レーザについて説明してきたが、本発
明は、これに限定されることなく、157nmの波長よ
りも短い波長のレーザ例えば波長が126nmのアルゴ
ンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化する場合にも適用
できる。
In the above embodiment, the wavelength is 157 nm.
However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to the case where a laser having a wavelength shorter than 157 nm, such as an argon dimer (Ar2) laser having a wavelength of 126 nm, is narrowed. Also applicable to

【0120】以上説明したように、第2の実施形態によ
れば、上記第1の実施形態の作用効果を期待することが
できることは勿論のこと、回折格子13の温度上昇を抑
制できるため、回折格子13自体の熱膨張による波長変
動すなわち波長幅の変化や中心波長の変化が低減される
こととなり、上記第1の実施形態の場合と比較して、狭
帯域化されたレーザ光L10の波長を、より一層安定化
することができる。
As described above, according to the second embodiment, the effect of the first embodiment can be expected, and the temperature rise of the diffraction grating 13 can be suppressed. The wavelength fluctuation due to the thermal expansion of the grating 13 itself, that is, the change in the wavelength width and the change in the center wavelength are reduced, and the wavelength of the laser light L10 having a narrower band than in the first embodiment is reduced. Can be further stabilized.

【0121】[第3の実施の形態]図3は、第3の実施
形態に係る超狭帯域化レーザ装置300の構成を示す構
成図である。
[Third Embodiment] FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 300 according to a third embodiment.

【0122】同図に示す超狭帯域化レーザ装置300
は、図1に示した構成において、ミラー11を削除し、
回折格子30を追加した構成になっている。なお、同図
において、図1に示した構成要素と同様の機能を果たす
部分には同一の符号を付している。
Ultra-narrow band laser device 300 shown in FIG.
Removes the mirror 11 in the configuration shown in FIG.
The configuration is such that a diffraction grating 30 is added. Note that, in the same figure, parts that perform the same functions as the components shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0123】この第3の実施形態は、全反射鏡10とリ
トロー配置された回折格子30とでレーザ共振器が構成
されている点が、上記第1の実施形態と異なっている。
The third embodiment is different from the first embodiment in that a laser resonator is constituted by the total reflection mirror 10 and the diffraction grating 30 arranged in a Littrow arrangement.

【0124】回折格子30は、回折格子13で回折され
たレーザ光(回折光)を反射させて戻す際に、その反射
光を波長に応じて分散させる。
When the diffraction grating 30 reflects the laser light (diffracted light) diffracted by the diffraction grating 13 back, the reflected light is dispersed according to the wavelength.

【0125】このため、上記第1の実施形態でのミラー
を用いた場合に比較して、分解能がさらに高まるので、
共振するレーザ光の波長がさらに狭帯域化される。
For this reason, the resolution is further improved as compared with the case where the mirror according to the first embodiment is used.
The wavelength of the resonating laser light is further narrowed.

【0126】かかる構成の超狭帯域化レーザ装置300
は基本的には上記第1の実施形態と同様の動作をするの
で、ここではその動作説明については省略する。
Ultra-narrow band laser apparatus 300 having such a configuration
Operates basically in the same manner as in the first embodiment, and the description of the operation is omitted here.

【0127】上述した実施形態においても、上記第2の
実施形態と同様に、回折格子13の裏面に放熱板を設け
て、温度上昇を抑制するようにしても良い。
In the above-described embodiment, as in the second embodiment, a heat radiating plate may be provided on the back surface of the diffraction grating 13 to suppress a rise in temperature.

【0128】また上述した実施形態では、波長が157
nmのフッ素(F2)レーザについて説明してきたが、
本発明は、これに限定されることなく、157nmの波
長よりも短い波長のレーザ例えば波長が126nmのア
ルゴンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化する場合にも
適用できる。
In the above embodiment, the wavelength is 157.
nm fluorine (F2) laser
The present invention is not limited to this, and can be applied to the case where a laser having a wavelength shorter than the wavelength of 157 nm, for example, an argon dimer (Ar2) laser having a wavelength of 126 nm is narrowed.

【0129】以上説明したように、第3の実施形態によ
れば、上記第1の実施形態の作用効果を期待することが
できることは勿論のこと、回折格子30によって、回折
格子13で回折されたレーザ光(回折光)を反射させて
戻す際に、その反射光を波長に応じて分散させるように
しているので、分解能がさらに高まり、上記第1の実施
形態でのミラーを用いた場合と比較して、共振するレー
ザ光の波長がさらに狭帯域化される。
As described above, according to the third embodiment, the function and effect of the first embodiment can be expected, and the diffraction grating 30 diffracts the light by the diffraction grating 13. When the laser light (diffracted light) is reflected and returned, the reflected light is dispersed according to the wavelength, so that the resolution is further increased, and compared with the case where the mirror in the first embodiment is used. As a result, the wavelength of the resonating laser light is further narrowed.

【0130】[第4の実施の形態]図4は、第4の実施
形態に係る超狭帯域化レーザ装置400の構成を示す構
成図である。
[Fourth Embodiment] FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 400 according to a fourth embodiment.

【0131】この第4の実施形態では、発振段と増幅段
とを合わせ持つ超狭帯域化レーザ装置を想定し、且つ発
振段におけるレーザ共振器中に、エタロンやプリズム等
の狭帯域化素子を用いずに、狭帯域化素子として回折格
子を用いてレーザ光を狭帯域化し、しかも波長が157
nmのフッ素(F2)レーザ、又はこの波長よりも短い
波長のレーザ例えば波長が126nmの希ガス分子レー
ザ=アルゴンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化するこ
とを想定している。以下の実施形態ではフッ素レーザを
狭帯域化する場合について説明する。
In the fourth embodiment, an ultra-narrow band laser device having both an oscillation stage and an amplification stage is assumed, and a narrow-band element such as an etalon or a prism is provided in a laser resonator in the oscillation stage. Instead of using a diffraction grating as a band-narrowing element, the band of the laser beam is narrowed and the wavelength is 157.
It is assumed that a narrow band of a fluorine (F2) laser of nm or a laser of a shorter wavelength than this wavelength, for example, a rare gas molecule laser = argon dimer (Ar2) laser having a wavelength of 126 nm is used. In the following embodiment, a case will be described in which the band of the fluorine laser is narrowed.

【0132】図4に示すように、超狭帯域化レーザ装置
400は、1つのレーザチャンバ43に発振段と増幅段
とを備えたものである。発振段のレーザ共振器は全反射
鏡41とミラー44とで構成されており、このレーザ共
振器間に回折格子42が配置されている。
As shown in FIG. 4, the ultra-narrow band laser device 400 has an oscillation stage and an amplification stage in one laser chamber 43. The laser resonator of the oscillation stage is composed of a total reflection mirror 41 and a mirror 44, and a diffraction grating 42 is arranged between the laser resonators.

【0133】すなわち、発振段は、全反射鏡41、レー
ザチャンバ43、回折格子42及びミラー44から構成
され、増幅段は、ミラー45及びレーザチャンバ43か
ら構成されている。
That is, the oscillation stage comprises a total reflection mirror 41, a laser chamber 43, a diffraction grating 42 and a mirror 44, and the amplification stage comprises a mirror 45 and a laser chamber 43.

【0134】回折格子42は斜入射型回折格子となって
おり、入射角が約80度以上の角度でレーザ光が入射す
るように配置されている。
The diffraction grating 42 is a grazing incidence type diffraction grating, and is arranged so that the laser beam enters at an angle of incidence of about 80 degrees or more.

【0135】ミラー44によって回折格子42からの回
折光が全反射されるので、回折格子42においては、上
述した回折格子13と同様に、多くの溝線にレーザ光が
照射される。
Since the diffracted light from the diffraction grating 42 is totally reflected by the mirror 44, in the diffraction grating 42, as in the case of the diffraction grating 13, many groove lines are irradiated with laser light.

【0136】なお、回折格子42とミラー44とで出力
鏡としての機能を有しており、実際に狭帯域化されたレ
ーザ光が出力されるのは、回折格子42からである。
The diffraction grating 42 and the mirror 44 have a function as an output mirror, and the laser beam whose band is actually narrowed is output from the diffraction grating 42.

【0137】ミラー45は、回折格子42で反射された
レーザ光つまり狭帯域化されたレーザ光を、回折格子4
2へ戻すことなく、レーザチャンバ43へ反射させるよ
うに配置されている。
The mirror 45 transmits the laser light reflected by the diffraction grating 42, that is, the narrow band laser light to the diffraction grating 4.
2 so as to reflect the light to the laser chamber 43 without returning the light to the laser chamber 43.

【0138】かかる構成の超狭帯域化レーザ装置400
の動作について図4を参照して説明する。
Ultra-narrow band laser device 400 having such a configuration
Will be described with reference to FIG.

【0139】最初に、発振段においては、レーザチャン
バ43から出射されたレーザ光が回折格子42に入射す
ると、この回折格子42において、一部のレーザ光は回
折し、他のレーザ光は反射する。
First, in the oscillation stage, when the laser light emitted from the laser chamber 43 enters the diffraction grating 42, a part of the laser light is diffracted and the other laser light is reflected on the diffraction grating 42. .

【0140】回折格子42で回折されたレーザ光(回折
光)はミラー44に当たり、このミラー44に反射した
レーザ光は再度回折格子42に入射する。
The laser light (diffracted light) diffracted by the diffraction grating 42 strikes a mirror 44, and the laser light reflected by the mirror 44 is incident on the diffraction grating 42 again.

【0141】この入射したレーザ光がレーザチャンバ4
3に戻り、ここを通過して全反射鏡41に当たることに
より、全反射鏡41とミラー44との間でレーザ光が共
振して狭帯域化されることになる。
The incident laser light is applied to the laser chamber 4.
Returning to step 3, the laser light passes through here and strikes the total reflection mirror 41, so that the laser light resonates between the total reflection mirror 41 and the mirror 44 to narrow the band.

【0142】一方、回折格子42に反射したレーザ光つ
まり狭帯域化されたレーザ光は、増幅段に入射する。
On the other hand, the laser light reflected by the diffraction grating 42, that is, the laser light having a narrow band, enters the amplification stage.

【0143】増幅段においては、回折格子42からの狭
帯域化されたレーザ光が、ミラー45に反射し、レーザ
チャンバ43に入射されて、ここを通過することで増幅
される。すなわち、レーザチャンバ43からは、増幅さ
れたレーザ光L40が出射される。このレーザ光L40
は、図示しないフッ素露光機の露光光(露光光源)とし
て用いられる。
In the amplifying stage, the narrow band laser light from the diffraction grating 42 is reflected by the mirror 45, enters the laser chamber 43, and is amplified by passing therethrough. That is, the amplified laser light L40 is emitted from the laser chamber 43. This laser beam L40
Is used as exposure light (exposure light source) of a fluorine exposure machine (not shown).

【0144】なお、上述した実施形態では、波長が15
7nmのフッ素(F2)レーザについて説明してきた
が、本発明は、これに限定されることなく、157nm
の波長よりも短い波長のレーザ例えば波長が126nm
のアルゴンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化する場合
にも適用できる。
In the above embodiment, the wavelength is 15
Although a 7 nm fluorine (F2) laser has been described, the invention is not limited to
Laser having a wavelength shorter than the wavelength of, for example, 126 nm
It can also be applied to the case where the bandwidth of the argon dimer (Ar2) laser is narrowed.

【0145】以上説明したように、第4の実施形態によ
れば、発振段の出力鏡が斜入射回折格子になっているた
め、増幅段で発生する自然放出光(微弱な光)が発振段
へ逆戻りしても、回折格子42に当たるものの、この回
折格子42では出力鏡として機能しているため、当該自
然放出光(微弱な光)は、正反対(増幅段側)に戻され
るように反射されない。従って、回折格子42に反射し
た自然放出光が再び増幅段に戻されて増幅されることは
無く、上記ASE(スペクトル幅の広い光)は殆ど発生
しない。
As described above, according to the fourth embodiment, since the output mirror of the oscillation stage is an oblique incidence diffraction grating, spontaneous emission light (weak light) generated in the amplification stage is emitted from the oscillation stage. Even if the light returns to the direction, the light hits the diffraction grating 42, but since the diffraction grating 42 functions as an output mirror, the spontaneous emission light (weak light) is not reflected so as to return to the opposite direction (the amplification stage side). . Therefore, the spontaneous emission light reflected on the diffraction grating 42 is not returned to the amplification stage again and amplified, and the ASE (light having a wide spectrum width) is hardly generated.

【0146】[第5の実施の形態]図5は、第5の実施
形態に係る超狭帯域化レーザ装置500の構成を示す構
成図である。
[Fifth Embodiment] FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 500 according to a fifth embodiment.

【0147】同図に示す超狭帯域化レーザ装置500
は、図4に示した構成において、ミラー51、ビーム拡
大器52及びシフトプリズム53を追加し、回折格子4
2、ミラー44、45の配置を変更した構成になってい
る。なお、同図において、図4に示した構成要素と同様
の機能を果たす部分には同一の符号を付している。
Ultra-narrow band laser device 500 shown in FIG.
Differs from the configuration shown in FIG. 4 in that a mirror 51, a beam expander 52, and a shift prism 53 are added and the diffraction grating 4
2. The arrangement of the mirrors 44 and 45 is changed. Note that, in the same figure, parts that perform the same functions as those of the components shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

【0148】この実施形態では、発振段は、全反射鏡4
1、レーザチャンバ43、回折格子42及びミラー44
から構成され、増幅段は、ミラー45、51、ビーム拡
大器52、シフトプリズム53及びレーザチャンバ43
から構成されている。
In this embodiment, the oscillation stage includes the total reflection mirror 4
1. Laser chamber 43, diffraction grating 42 and mirror 44
The amplification stage includes mirrors 45 and 51, a beam expander 52, a shift prism 53, and a laser chamber 43.
It is composed of

【0149】また、回折格子42、2つのミラー44、
45は、ミラー51、ビーム拡大器52及びシフトプリ
ズム53を追加して配置したため、図4に示した場合の
配置に対してY軸対象となるような状態に配置されてい
る。
The diffraction grating 42, two mirrors 44,
Since the mirror 45, the beam expander 52, and the shift prism 53 are additionally arranged, the arrangement 45 is arranged so as to be symmetric with respect to the Y axis in the arrangement shown in FIG.

【0150】かかる構成の超狭帯域化レーザ装置500
の動作について図5を参照して説明する。
Ultra-narrow band laser device 500 having such a configuration
Will be described with reference to FIG.

【0151】発振段の動作は上記第4の実施形態と同様
なので、ここではその動作説明を省略する。
Since the operation of the oscillation stage is the same as that of the fourth embodiment, the description of the operation is omitted here.

【0152】増幅段においては、発振段においてレーザ
発振され回折格子42から出力される狭帯域化されたレ
ーザ光L50は、ミラー45、51によって折り返され
て、ビーム拡大器52を通ることによりビーム幅が拡大
される。
In the amplifying stage, the laser beam L50, which is laser-oscillated in the oscillating stage and output from the diffraction grating 42, is folded back by the mirrors 45 and 51 and passes through the beam expander 52 to thereby obtain a beam width. Is enlarged.

【0153】このビーム幅が拡大されたレーザ光は、シ
フトプリズム53を通ってビームの位置が平行移動さ
れ、その後、レーザチャンバ43に入射して、ここを通
過することにより増幅される。
The laser beam having the expanded beam width is translated in parallel through the shift prism 53, and then enters the laser chamber 43 and is amplified by passing therethrough.

【0154】そして増幅段の要素としてのレーザチャン
バ43からは、増幅されたレーザ光L51が取り出さ
れ、図示しないフッ素露光機における露光に利用され
る。
The amplified laser light L51 is taken out of the laser chamber 43 as an element of the amplification stage, and is used for exposure in a fluorine exposure machine (not shown).

【0155】なお、上述した実施形態では、波長が15
7nmのフッ素(F2)レーザについて説明してきた
が、本発明は、これに限定されることなく、157nm
の波長よりも短い波長のレーザ例えば波長が126nm
のアルゴンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化する場合
にも適用できる。
In the above embodiment, when the wavelength is 15
Although a 7 nm fluorine (F2) laser has been described, the invention is not limited to
Laser having a wavelength shorter than the wavelength of, for example, 126 nm
It can also be applied to the case where the bandwidth of the argon dimer (Ar2) laser is narrowed.

【0156】以上説明したように、第5の実施形態によ
れば、図5から分かるように、レーザチャンバ43内に
おける増幅段の光路内で発生した微弱な光(自然放出
光)のうち、図5において上方に進む光は、シフトプリ
ズム53、ビーム拡大器52を通り、ミラー51及び4
5で反射して、回折格子42に当たるものの、ここでは
正反対(増幅段側)に戻されるように反射することはな
い。したがって、回折格子に反射した微弱な光(自然放
出光)が増幅段に再び戻されて増幅されることは無く、
上記ASEはほとんど発生しない。
As described above, according to the fifth embodiment, as can be seen from FIG. 5, of the weak light (spontaneous emission light) generated in the optical path of the amplification stage in the laser chamber 43, as shown in FIG. The light traveling upward at 5 passes through a shift prism 53 and a beam expander 52 and passes through mirrors 51 and 4.
Although the light is reflected at 5 and hits the diffraction grating 42, it is not reflected so as to be returned to the diametrically opposite side (amplifying stage side). Therefore, the weak light (spontaneous emission light) reflected on the diffraction grating is not returned to the amplification stage again and is amplified.
The ASE hardly occurs.

【0157】[第6の実施の形態]図6は、第6の実施
形態に係る超狭帯域化レーザ装置600の構成を示す構
成図である。
[Sixth Embodiment] FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 600 according to a sixth embodiment.

【0158】同図に示す超狭帯域化レーザ装置600
は、図4に示した構成において、折返しミラー61を追
加した構成になっている。なお、同図において、図4に
示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一の符
号を付している。
The ultra-narrow band laser device 600 shown in FIG.
Has a configuration in which a folding mirror 61 is added to the configuration shown in FIG. Note that, in the same figure, parts that perform the same functions as those of the components shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

【0159】この実施形態では、発振段は、全反射鏡4
1、レーザチャンバ43、回折格子42及びミラー44
から構成され、増幅段は、ミラー45、レーザチャンバ
43及び折返しミラー61から構成されている。
In this embodiment, the oscillation stage includes the total reflection mirror 4
1. Laser chamber 43, diffraction grating 42 and mirror 44
The amplification stage includes a mirror 45, a laser chamber 43, and a folding mirror 61.

【0160】この増幅段は、2パスつまり2段構成とな
っており、具体的には、ミラー45、レーザチャンバ4
3及び折返しミラー61の反射面61aから構成される
第1の増幅段と、折返しミラー61の反射面61b及び
レーザチャンバ43から構成される第2の増幅段とから
構成されている。
This amplification stage has a two-pass or two-stage configuration. Specifically, the mirror 45 and the laser chamber 4
3 and a first amplification stage composed of the reflection surface 61a of the folding mirror 61, and a second amplification stage composed of the reflection surface 61b of the folding mirror 61 and the laser chamber 43.

【0161】かかる構成の超狭帯域化レーザ装置600
の動作について図6を参照して説明する。
Ultra-narrow band laser device 600 having such a configuration
Will be described with reference to FIG.

【0162】発振段の動作は上記第4の実施形態と同様
なので、ここではその動作説明を省略する。
Since the operation of the oscillation stage is the same as that of the fourth embodiment, the description of the operation is omitted here.

【0163】増幅段においては、発振段においてレーザ
発振され回折格子42から出力される狭帯域化されたレ
ーザ光が、最初に第1の増幅段に入射すると、このレー
ザ光は、ミラー45に反射してレーザチャンバ43を通
過することにより増幅され、レーザ光L60aとしてレ
ーザチャンバ43から出力される。
In the amplifying stage, when a narrow band laser beam oscillated by the laser in the oscillation stage and output from the diffraction grating 42 first enters the first amplifying stage, the laser beam is reflected by the mirror 45. The laser light is amplified by passing through the laser chamber 43 and output from the laser chamber 43 as a laser beam L60a.

【0164】このレーザ光L60aが、折返しミラー6
1の反射面61aに反射して第2の増幅段に入射する
と、レーザ光L60aは、折返しミラー61の反射面6
1bに反射して、再びレーザチャンバ43を通過するこ
とにより更に増幅され、レーザ光L60としてレーザチ
ャンバ43から出力される。このレーザ光L60は図示
しないフッ素露光機における露光に利用される。
The laser beam L60a is reflected by the turning mirror 6
When the laser light L60a is reflected by the first reflecting surface 61a and enters the second amplification stage, the laser beam L60a is reflected by the reflecting surface 6 of the folding mirror 61.
The laser light is reflected by the laser chamber 1b, further amplified by passing through the laser chamber 43 again, and output from the laser chamber 43 as laser light L60. This laser beam L60 is used for exposure in a fluorine exposure machine (not shown).

【0165】なお、上述した実施形態では、波長が15
7nmのフッ素(F2)レーザについて説明してきた
が、本発明は、これに限定されることなく、157nm
の波長よりも短い波長のレーザ例えば波長が126nm
のアルゴンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化する場合
にも適用できる。
In the above-described embodiment, when the wavelength is 15
Although a 7 nm fluorine (F2) laser has been described, the invention is not limited to
Laser having a wavelength shorter than the wavelength of, for example, 126 nm
It can also be applied to the case where the bandwidth of the argon dimer (Ar2) laser is narrowed.

【0166】以上説明したように、第6の実施形態によ
れば、上記第4の実施形態の作用効果を期待することが
できることは勿論のこと、増幅段を2段構成にしている
ので、増幅係数が大きく、特に利得の大きいフッ素レー
ザに適している。このフッ素レーザにおいては、十分、
高出力を得ることが可能となる。
As described above, according to the sixth embodiment, not only the operation and effect of the fourth embodiment can be expected, but also because the amplification stage has a two-stage configuration, It has a large coefficient and is particularly suitable for a fluorine laser having a large gain. In this fluorine laser, enough
High output can be obtained.

【0167】[第7の実施の形態]図7は、第7の実施
形態に係る超狭帯域化レーザ装置700の構成を示す構
成図である。
[Seventh Embodiment] FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 700 according to a seventh embodiment.

【0168】同図に示すように、超狭帯域化レーザ装置
700では、出力鏡71とリトロー配置されている回折
格子72とでレーザ共振器が構成されており、このレー
ザ共振器間には、レーザチャンバ73、凸面鏡74およ
び凹面鏡75が配置されている。
As shown in the figure, in the ultra-narrow band laser device 700, a laser resonator is composed of an output mirror 71 and a diffraction grating 72 arranged in a Littrow arrangement, and between the laser resonators. A laser chamber 73, a convex mirror 74 and a concave mirror 75 are arranged.

【0169】この実施形態では、回折格子72、凸面鏡
74及び凹面鏡75から構成される機構が全反射鏡とし
て機能する。また、凸面鏡74及び凹面鏡75のみの反
射性の光学素子を用いて、レーザチャンバ12から出射
されるレーザ光のビームを拡大している。
In this embodiment, the mechanism including the diffraction grating 72, the convex mirror 74 and the concave mirror 75 functions as a total reflection mirror. In addition, the beam of the laser light emitted from the laser chamber 12 is expanded by using a reflective optical element having only the convex mirror 74 and the concave mirror 75.

【0170】このため、回折格子72においては、凹面
鏡75からのレーザ光(平行光)が広範囲の面積つまり
多くの溝線に照射されるので、より狭帯域化が図られる
ことになる。
For this reason, in the diffraction grating 72, the laser beam (parallel light) from the concave mirror 75 is applied to a wide area, that is, many groove lines, so that the band can be narrowed further.

【0171】また、上記レーザ共振器中においては、レ
ーザ光のビーム拡大にはプリズム等の光学素子を使用し
ていないので、この光学素子でのレーザ光の吸収による
発熱が発生しないので、狭帯域化されるレーザ光の波長
の変動を抑制できる。
In the above laser resonator, since an optical element such as a prism is not used for expanding the laser beam, heat is not generated due to absorption of the laser beam by this optical element, so that a narrow band is used. The fluctuation of the wavelength of the laser light to be converted can be suppressed.

【0172】かかる構成の超狭帯域化レーザ装置700
の動作について図7を参照して説明する。
Ultra-narrow band laser device 700 having such a configuration
Will be described with reference to FIG.

【0173】図7に示すように、レーザチャンバ73か
ら出射されたレーザ光が凸面鏡74に当たると、このレ
ーザ光は、ビーム幅が拡大されて凹面鏡75に反射する
ことにより平行光となり、その後、回折格子72に入射
する。
As shown in FIG. 7, when the laser light emitted from the laser chamber 73 strikes the convex mirror 74, the laser light is expanded in beam width and reflected by the concave mirror 75 to become parallel light, and then diffracted. The light is incident on the grating 72.

【0174】リトロー配置されている回折格子74に入
射したレーザ光は、再度、凹面鏡75及び凸面鏡74に
それぞれ反射してレーザチャンバ73に入射し、ここを
通過した後、出力鏡71に入射する。
The laser light incident on the diffraction grating 74 arranged in the Littrow arrangement is again reflected on the concave mirror 75 and the convex mirror 74 and is incident on the laser chamber 73, and after passing therethrough, is incident on the output mirror 71.

【0175】この出力鏡71においては反射と透過が行
われることになり、一部のレーザ光が、出力鏡71に反
射して、再度レーザチャンバ73に入射することで、出
力鏡71と回折格子72との間でレーザ光の共振が発生
して狭帯域化される。
In the output mirror 71, reflection and transmission are performed, and a part of the laser light is reflected by the output mirror 71 and re-enters the laser chamber 73. Resonance of the laser light is generated between the laser beam 72 and the laser beam 72 to narrow the band.

【0176】一方、出力鏡71を透過したレーザ光は、
狭帯域化されたレーザ光L70として出力され、図示し
ないフッ素露光機における露光に利用される。
On the other hand, the laser beam transmitted through the output mirror 71 is
The light is output as a laser light L70 having a narrow band, and is used for exposure in a fluorine exposure machine (not shown).

【0177】なお、上述した実施形態では、波長が15
7nmのフッ素(F2)レーザについて説明してきた
が、本発明は、これに限定されることなく、157nm
の波長よりも短い波長のレーザ例えば波長が126nm
のアルゴンダイマ(Ar2)レーザを狭帯域化する場合
にも適用できる。
In the above-described embodiment, when the wavelength is 15
Although a 7 nm fluorine (F2) laser has been described, the invention is not limited to
Laser having a wavelength shorter than the wavelength of, for example, 126 nm
It can also be applied to the case where the bandwidth of the argon dimer (Ar2) laser is narrowed.

【0178】以上説明したように第7の実施形態によれ
ば、全反射鏡として回折格子を用いるようにした場合で
あっても、図9に示した従来のレーザ装置の如く、プリ
ズムの光学素子を用いること無く、凸面鏡及び凹面鏡の
反射性の光学素子を用いて、レーザチャンバ73から出
射されるレーザ光のビーム幅を拡大することができる。
As described above, according to the seventh embodiment, even when the diffraction grating is used as the total reflection mirror, the optical element of the prism is used as in the conventional laser device shown in FIG. , The beam width of the laser light emitted from the laser chamber 73 can be expanded by using the reflective optical elements of the convex mirror and the concave mirror.

【0179】したがって、プリズムでのレーザ光の吸収
による発熱に伴う狭帯域化された波長の変動が発生しな
いこととなり、よって狭帯域化されたレーザ光の中心波
長の安定化を図ることができる。
Therefore, the wavelength of the narrowed band does not fluctuate due to the heat generated by the absorption of the laser light by the prism, and the center wavelength of the narrowed laser light can be stabilized.

【0180】[第8の実施の形態]図8は、超狭帯域化
レーザ装置を用いたフッ素露光機800の構成を示す構
成図である。
[Eighth Embodiment] FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a fluorine exposure apparatus 800 using an ultra-narrow band laser device.

【0181】このフッ素露光機800は、大別して、図
1に示した超狭帯域化レーザ装置100と、露光機本体
810とから構成されている。
The fluorine exposure apparatus 800 is roughly composed of the ultra-narrow band laser apparatus 100 shown in FIG. 1 and an exposure apparatus main body 810.

【0182】露光機本体810は、クリーンルーム内の
グレーチング81上に配置されており、超狭帯域化レー
ザ装置100は、グレーチング81の下のフロアー(一
般に床下と呼ばれるフロアー)の床82の上に配置され
ている。
The exposure apparatus main body 810 is arranged on a grating 81 in a clean room. Have been.

【0183】超狭帯域化レーザ装置100から取り出さ
れた波長幅が約0.2pmの強いライン(発振線)のみ
のレーザ光L20は、ミラー83aに反射して上方に進
み、グレーチング81における開口部84を通過して、
露光機本体810内に進む。
The laser beam L20 of only a strong line (oscillation line) having a wavelength width of about 0.2 pm extracted from the ultra-narrow band laser device 100 is reflected by the mirror 83a and travels upward, and the opening in the grating 81 is opened. After passing 84
The process proceeds to the inside of the exposure machine main body 810.

【0184】レーザ光L20は、レンズ85で絞られ、
さらにフッ化カルシウムから成るガラスロッド86内を
進み、この内部で全反射を繰り返すことで、ビーム強度
分布が均一化されたレーザ光L21として出射される。
The laser beam L20 is focused by the lens 85,
Further, the laser light travels through a glass rod 86 made of calcium fluoride and repeats total reflection inside the glass rod 86, thereby emitting a laser beam L21 having a uniform beam intensity distribution.

【0185】このレーザ光L21は、ミラー83bに反
射して、ビーム整形器87を通ることによりビーム断面
が拡げられ、さらにミラー83cに反射してコンデンサ
レンズ88を通ってレチクル89を照射する。
The laser beam L21 is reflected by the mirror 83b, passes through the beam shaper 87 to expand the beam cross section, and is further reflected by the mirror 83c to irradiate the reticle 89 through the condenser lens 88.

【0186】レチクル89を出射したレーザ光L22
は、縮小投影レンズ90を通り、ウエハー91に当た
る。すなわち、レチクル89内のパターンが、縮小投影
レンズ90によって、ウエハー91上に転写されること
で、レチクル89でのパターン状に露光される。なお、
ウエハー91はステージ92に搭載されている。
Laser light L22 emitted from reticle 89
Passes through the reduction projection lens 90 and hits the wafer 91. That is, the pattern in the reticle 89 is transferred onto the wafer 91 by the reduction projection lens 90, so that the pattern is exposed on the reticle 89. In addition,
The wafer 91 is mounted on a stage 92.

【0187】この実施形態のフッ素露光機800では、
縮小投影光学系として、縮小投影レンズ90が用いられ
ており、この縮小投影レンズ90はフッ化カルシウムか
ら成る単色レンズで構成されている。
In the fluorine exposure apparatus 800 of this embodiment,
As the reduction projection optical system, a reduction projection lens 90 is used, and the reduction projection lens 90 is configured by a monochromatic lens made of calcium fluoride.

【0188】上述したようにレンズのみの縮小投影光学
系の利用が可能になったのは、超狭帯域化レーザ装置1
00から取り出されるレーザ光L20の波長幅が約0.
2pmと、従来のフッ素レーザの約1/5と狭いため、
縮小投影レンズ90における色収差が無視できるからで
ある。
As described above, the use of the reduced projection optical system including only the lens is enabled by the ultra-narrow band laser device 1.
00 has a wavelength width of about 0.2 mm.
Because it is as narrow as 2 pm, about 1/5 of the conventional fluorine laser,
This is because chromatic aberration in the reduction projection lens 90 can be ignored.

【0189】従って露光機本体810の構成としては、
従来のKrF露光機のものと同等になる。大きな違いと
しては、レンズの材質が石英からフッ化カルシウムに変
更されただけであることから、縮小投影レンズの設計と
しては、従来のものと同様になり、設計に掛かるコスト
を大幅に低減することができる。
Therefore, the configuration of the exposure machine main body 810 is as follows.
It becomes equivalent to that of the conventional KrF exposure machine. The major difference is that the material of the lens is simply changed from quartz to calcium fluoride, so the design of the reduction projection lens is the same as the conventional one, and the design cost is greatly reduced. Can be.

【0190】以上説明したように、第8の実施形態によ
れば、フッ素露光機においては、フッ素レーザ装置(超
狭帯域化フッ素レーザ装置)の価格が大幅に上昇した
り、レーザの効率が大きく悪化することなく、全屈折型
縮小投影光学系を利用することができる。
As described above, according to the eighth embodiment, in the fluorine exposure apparatus, the price of the fluorine laser device (ultra-narrow band fluorine laser device) increases significantly and the efficiency of the laser increases. The all-refractive reduction projection optical system can be used without deterioration.

【0191】すなわち縮小投影光学系として、従来のK
rF露光機のものと同様な設計にすることができる。つ
まり、シミュレーションツールとしては従来と同様のも
のを用いることができることとなり、短期間で縮小投影
光学系を設計でき、しかも人件費も大幅に削減すること
ができるので、短期間で安価に製品化されたフッ素露光
機を提供することができる。
That is, as a reduction projection optical system, a conventional K
The design can be similar to that of the rF exposure machine. In other words, a simulation tool similar to the conventional one can be used, and a reduced projection optical system can be designed in a short time, and labor costs can be significantly reduced. A fluorine exposure machine can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は第1の実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置100の構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 100 according to a first embodiment.

【図2】図2は第2の実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置200の構成を示す構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 200 according to a second embodiment.

【図3】図3は第3の実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置300の構成を示す構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 300 according to a third embodiment.

【図4】図4は第4の実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置400の構成を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 400 according to a fourth embodiment.

【図5】図5は第5の実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置500の構成を示す構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 500 according to a fifth embodiment.

【図6】図6は第6の実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置600の構成を示す構成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 600 according to a sixth embodiment.

【図7】図7は第7の実施形態に係る超狭帯域化レーザ
装置700の構成を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a configuration of an ultra-narrow band laser device 700 according to a seventh embodiment.

【図8】図8は第8の実施形態に係るフッ素露光機80
0の構成を示す構成図である。
FIG. 8 is a fluorine exposure apparatus 80 according to an eighth embodiment.
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a configuration of a zero.

【図9】図9は従来の狭帯域化レーザ装置の構成を示す
構成図である。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional narrow-band laser device.

【図10】図10従来の狭帯域化レーザ装置の構成を示
す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a configuration of a conventional narrow-band laser device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、41 全反射鏡 11、44、45、51 ミラー 12、43 レーザチャンバ 13、30、42、72 回折格子 14 プリズム 15 放熱板 52 ビーム拡大器 53 シフトプリズム 61 折返しミラー 71 出力鏡 74 凸面鏡 75 凹面鏡 100〜700 超狭帯域化レーザ装置 800 フッ素露光機 10, 41 Total reflection mirror 11, 44, 45, 51 Mirror 12, 43 Laser chamber 13, 30, 42, 72 Diffraction grating 14 Prism 15 Heat sink 52 Beam expander 53 Shift prism 61 Folding mirror 71 Output mirror 74 Convex mirror 75 Concave mirror 100-700 Ultra narrow band laser device 800 Fluorine exposure machine

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】フッ素レーザ又はこのレーザよりも波長の
短いレーザのレーザ光を発振するレーザチャンバを備
え、該レーザチャンバからのレーザ光を狭帯域化して、
露光装置へ露光光源として供給する超狭帯域化レーザ装
置であって、 入射する光を全反射させる全反射手段と、 前記レーザチャンバによりレーザ発振されたレーザ光の
波長を分散させる斜入射型回折格子と、 前記斜入射型回折格子により回折された回折光を全反射
させる光学素子とを備え、前記全反射手段と前記斜入射
型回折格子および光学素子との間に前記レーザチャンバ
を配置すると共に、前記全反射手段と前記光学素子とで
レーザ共振器を構成するようにしたことを特徴とする超
狭帯域化レーザ装置。
A laser chamber for oscillating laser light of a fluorine laser or a laser having a shorter wavelength than the laser, and narrowing a band of the laser light from the laser chamber;
An ultra-narrow band laser device to be supplied as an exposure light source to an exposure device, comprising: total reflection means for totally reflecting incident light; and an oblique incidence type diffraction grating for dispersing a wavelength of laser light oscillated by the laser chamber. And an optical element that totally reflects the diffracted light diffracted by the grazing incidence diffraction grating, and disposing the laser chamber between the total reflection means and the grazing incidence diffraction grating and the optical element, An ultra-narrow band laser device, wherein a laser resonator is constituted by the total reflection means and the optical element.
【請求項2】前記斜入射型回折格子は、当該回折格子に
形成されている溝線を有する面とは反対の面に放熱板が
配置されていることを特徴とする請求項1記載の超狭帯
域化レーザ装置。
2. The oblique incidence type diffraction grating according to claim 1, wherein a heat radiating plate is arranged on a surface opposite to a surface having a groove formed in said diffraction grating. Narrow band laser device.
【請求項3】前記光学素子は、ミラーまたは回折格子で
あることを特徴とする請求項1記載の超狭帯域化レーザ
装置。
3. The ultra-narrow band laser device according to claim 1, wherein said optical element is a mirror or a diffraction grating.
【請求項4】前記レーザチャンバからのレーザ光を出射
する出力鏡と、 前記レーザチャンバによりレーザ発振されたレーザ光を
反射させる凸面鏡と、前記凸面鏡からのレーザ光を反射
させる凹面鏡と、 前記凹面鏡に対応してリトロー配置され、前記凹面鏡か
らのレーザ光の波長を分散させる回折格子とを備え、前
記凸面鏡、凹面鏡及び回折格子と前記出力鏡との間に前
記レーザチャンバを配置すると共に、前記回折格子と前
記出力鏡とでレーザ共振器を構成するようにしたことを
特徴とする請求項1記載の超狭帯域化レーザ装置。
An output mirror for emitting laser light from the laser chamber; a convex mirror for reflecting laser light oscillated by the laser chamber; a concave mirror for reflecting laser light from the convex mirror; A diffraction grating that is disposed in a Littrow corresponding manner and that disperses the wavelength of the laser light from the concave mirror, wherein the convex mirror, the concave mirror and the laser chamber are arranged between the diffraction grating and the output mirror, and the diffraction grating 2. The ultra-narrow band laser device according to claim 1, wherein a laser resonator is constituted by the output mirror and the output mirror.
【請求項5】1つのレーザチャンバを含んで構成される
発振段および増幅段を備え、前記発振段は、フッ素レー
ザ又はこのレーザよりも波長の短いレーザのレーザ光を
狭帯域化して出力すると共に、前記増幅段は、前記発振
段により狭帯域化されたレーザ光を増幅して出力し、該
増幅されたレーザ光を露光装置へ露光光源として供給す
る超狭帯域化レーザ装置であって、 前記レーザチャンバによりレーザ発振されたレーザ光の
波長を分散させる斜入射型回折格子が前記発振段の出力
側に配置されていることを特徴とする超狭帯域化レーザ
装置。
5. An oscillating stage and an amplifying stage including one laser chamber, wherein the oscillating stage narrows and outputs a laser beam of a fluorine laser or a laser having a shorter wavelength than the laser. Wherein the amplification stage is an ultra-narrow band laser device that amplifies and outputs the laser beam narrowed by the oscillation stage and supplies the amplified laser light to an exposure device as an exposure light source; An ultra-narrow band laser device, wherein an oblique incidence type diffraction grating for dispersing the wavelength of laser light oscillated by a laser chamber is arranged on the output side of the oscillation stage.
【請求項6】入射する光を全反射させる全反射手段と、 前記斜入射型回折格子により回折された回折光を全反射
させる光学素子とを更に備え、前記全反射手段と前記斜
入射型回折格子および光学素子との間に前記レーザチャ
ンバを配置すると共に、前記全反射手段と前記光学素子
とでレーザ共振器を構成するようにしたことを特徴とす
る請求項5記載の超狭帯域化レーザ装置。
6. A total reflection means for totally reflecting incident light, and an optical element for totally reflecting the diffracted light diffracted by said oblique incidence type diffraction grating, wherein said total reflection means and said oblique incidence type diffraction element are provided. 6. The ultra-narrow band laser according to claim 5, wherein said laser chamber is arranged between a grating and an optical element, and said total reflection means and said optical element constitute a laser resonator. apparatus.
【請求項7】前記レーザチャンバから出射され、前記発
振段から発振された狭帯域化されたレーザ光を、前記レ
ーザチャンバにおける当該レーザ光の光軸とは異なる位
置に光軸が形成されるように反射させる反射手段を更に
備え、 前記反射手段からのレーザ光を前記レーザチャンバを通
過させることにより更に増幅させるようにしたことを特
徴とする請求項6記載の超狭帯域化レーザ装置。
7. A laser beam having a narrow band emitted from the laser chamber and oscillated from the oscillation stage, the optical axis of which is formed at a position different from the optical axis of the laser beam in the laser chamber. 7. The ultra-narrow band laser device according to claim 6, further comprising a reflection unit for reflecting the laser beam, wherein the laser beam from the reflection unit is further amplified by passing through the laser chamber.
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