JP2001223422A - 超狭帯域化レーザ装置及び狭帯域化レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ発振されたフッ素レーザのレーザ光を
効率よく超狭帯域化すると共に、該超狭帯域化されたレ
ーザ光の中心波長の安定化を図ることのできる超狭帯域
化レーザ装置を提供する。 【解決手段】 エタロン５は、フッ素ドープの合成石英
から成る厚さ約５ｍｍのウエッジ板で形成された基板６
ａ、６ｂを有している。フッ素ドープの合成石英では、
波長１５７．６ｎｍにおける透過率が１ｃｍ当たり約９
０％と高いため、エタロン５の挿入による挿入損失は約
１０％と小さく、ゲインの高いフッ素レーザは十分レー
ザ発振する。したがって、エタロン５によって、シング
ルライン化されたレーザ光について、そのスペクトルの
中心波長の変動を抑制することができ、しかも超狭帯域
化することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超狭帯域化レーザ
装置及び狭帯域化レーザ装置に関し、特に、フッ素レー
ザを超狭帯域化する超狭帯域化レーザ装置およびフッ素
レーザを狭帯域化する狭帯域化レーザ装置に関する。

【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。

【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露光機と呼ばれている。

【０００４】このｉ線露光機では水銀ランプをそのまま
発光させているが、ＫｒＦ露光機の光源として用いられ
ているエキシマレーザでは、発振するレーザ光の波長幅
が約０．６ｐｍまで狭帯域化する装置が用いられてい
る。その理由としては、波長幅が広いと、露光機の投影
光学系として用いられる石英レンズにおいて色収差が生
じ、その色収差は波長が短いほど大きくなるからであ
る。

【０００５】なお、一般にレーザ装置から波長幅の狭い
レーザ光を発振させることを狭帯域化と呼んでいる。エ
キシマレーザなどのレーザを狭帯域化させる手法として
は、プリズムを用いた方式、回折格子を用いた方式、あ
るいはエタロンと呼ばれる光学素子を用いた方式、及び
これらを組み合わせた方式が広く利用されている。

【０００６】なお、狭帯域化に関しては、例えば、「Ｃ
ＡＮ．Ｊ．ＰＨＹＳ．ＶＯＬ．６３，１９８５，ｐｐ．
２１４−２１９」に記載されている。

【０００７】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。

【０００８】ＡｒＦ露光機では、縮小投影光学系には、
通常、石英と蛍石の二種の材質から成る色消しレンズが
用いられる。

【０００９】更に上述したＡｒＦ露光機の次世代のリソ
グラフィ用露光機としては、より微細な加工を行うため
に、光源に波長が約１５７ｎｍ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。

【００１０】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λ２＝１５７．５２３３ｎｍとλ１＝１
５７．６２９９ｎｍであり、それぞれの発振線の波長幅
（半値幅）は約１ｐｍであると言われている。

【００１１】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（λ１＝１５７．６２９９ｎ
ｍ）の発振線のみ１本を選択して用いる（以下、シング
ルライン化という）のが有利とされている。従来におい
ては、そのシングルライン化には、プリズムが２、３個
用いられている。

【００１２】一方、このようなフッ素レーザを露光光源
として用いるフッ素露光機では、それまで（すなわちＡ
ｒＦ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。

【００１３】その理由としては、波長１５７ｎｍでは、
一般に紫外域での透過率が高いとされている合成石英に
おいても、透過率が１ｃｍ当たり約１０％以下と非常に
低くなるため、合成石英も利用できなくなる。従って、
従来においては、フッ素レーザ用の光学部材としては、
フッ化カルシウムのみが利用されていた。

【００１４】なお、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、石
英（ＳｉＯ２）などの各種光学材の透過率特性に関して
は、例えば「光アライアンス 、１９９９，５ 原稿Ｎ
ｏＯＡ０１−０４Ａ、ｐｐ．誌上パネルディスカッショ
ン、Ｆ２レーザーによるリソグラフィ、笹子 勝 著」に
記載されている（例えば同文献の図４参照）。

【００１５】ところが、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、フッ
素レーザをシングルライン化しても狭帯域化は不充分で
あり、その１ラインに対して、さらにその１／３〜１／
４の波長幅０．２〜０．３ｐｍ以下まで狭帯域化する必
要があると言われている。なお、この場合の狭帯域化を
以下、超狭帯域化と称することとする。

【００１６】この要望に対処すべく従来の手法として
は、フッ素レーザの１ラインに対する超狭帯域化が困難
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（これはカ
タディオプトリク型とも呼ばれる）を適用する必要があ
ると考えられていた。

【００１７】また、従来のレーザ装置においては、レー
ザを超狭帯域化させる種々の手法の中で、２枚の反射鏡
を向かい合わせた構造であるエタロンと呼ばれる光学素
子を用いる手法が広く利用されている。ここで、エタロ
ンを用いる手法に関しては、エタロンをレーザ共振器間
に配置する手法（このエタロンはイントラキャビティエ
タロンと呼ばれる）と、レーザ共振器を構成する出力鏡
の代わりにエタロンを用いる方式（このエタロンはエタ
ロン出力鏡と呼ばれる。）とがある。

【００１８】このエタロン出力鏡では、レーザ共振器間
に配置する通常のエタロン（つまりイントラキャビティ
エタロン）に対して、選択波長が当該エタロンの特性の
反対になる。

【００１９】すなわち、イントラキャビティエタロンの
場合は、当該エタロンにおける最大透過波長が選択波長
（すなわち、レーザ発振させる波長）になるのに対し
て、エタロン出力鏡では、当該エタロン出力鏡における
最大反射波長において共振するため、その波長でレーザ
発振し易い（すなわち選択波長となる）ことが知られて
いる。

【００２０】したがって、エタロン出力鏡を用いる狭帯
域化手法のものは、回折格子を用いたり、イントラキャ
ビティエタロンを用いる手法のものと比べて、レーザ出
力の損失が少ない特徴がある。

【００２１】その理由としては、エタロン出力鏡におけ
る反射光がレーザ共振器中へのフィードバックになり、
一方、当該エタロン出力鏡を透過する透過光が外部に取
り出されるので、エタロン自体における吸収が無けれ
ば、原理的にレーザ光の出力損失は無いからである。

【００２２】このようなエタロン出力鏡に関しては、
「レーザーハンドブック、レーザー学会編、オーム社発
行、第１版第１刷、第３４７頁」に記載されている。な
お、そこではエタロン出力鏡のことを共振反射鏡と呼ん
でいる。

【００２３】ところで、近年、光学部材として、合成石
英で形成されたものの他に、波長が１５７．６ｎｍにお
いても高い透過率を有するフッ素ドープの合成石英で形
成されたものが知られている。

【００２４】このフッ素ドープの合成石英に関しては、
例えば、「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ， Ｖｏｌ．７４， Ｎｏ．１９， １９９９，Ｐ
Ｐ．２７５５−２７５７」に記載されている。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、露光光
源としてのフッ素レーザを出力するレーザ装置におい
て、レーザ発振されたフッ素レーザをシングルライン化
し狭帯域化する上記従来の種々の手法では、大別して、
シングルライン化されたレーザ光をさらに狭帯域化（つ
まり超狭帯域化）することは困難であるという第１の問
題点と、シングルライン化の効率が低いという第２の問
題点があった。

【００２６】次に、この第１及び第２の問題点について
具体的に説明する。

【００２７】［第１の問題点＝フッ素レーザについての
超狭帯域化の困難性］すなわち、超狭帯域化の手法とし
て、一般に広く用いられているエタロンを用いる場合、
エタロンを構成する基板には、波長１５７ｎｍにおいて
透過率が高い最も代表的な光学材であるフッ化カルシウ
ム（ＣａＦ２）を用いていた。

【００２８】ところが、フッ化カルシウムは光学材の中
では比較的脆いため、研磨が困難であり、一般にλ／２
０からλ／４０（ただしλ＝６３３ｎｍ）程度の面精度
までしか得られない。

【００２９】すなわち、フッ化カルシウムで形成された
基板においては、波長１５７ｎｍではλ／５〜λ／１０
程度の低い面精度となるので、詳細については後述する
エタロンのトータルフィネスが低くなって、この１５７
ｎｍの波長を持つレーザ光を十分超狭帯域化することが
できなかった。

【００３０】また、フッ化カルシウムで形成された基板
では、上述したように面精度が低いので、エタロン内部
で何度も反射する間に、波面が非常に大きく乱れてしま
い、散乱損失が大きくなる。

【００３１】従って、上述したエタロンにおける最大透
過率が低下するため、最大透過波長においてレーザ発振
させてもレーザ出力が低下し、効率よく超狭帯域化する
ことができないことがあった。

【００３２】次に、エタロンのトータルフィネスについ
て説明する。

【００３３】エタロンの性能を定めるトータルフィネス
Ｆtは、反射膜の反射率から定まる反射フィネスＦrと基
板の面精度から定まるフラットネスフィネスＦfとか
ら、数式（１）のように表される。

【００３４】 １／（Ｆｔ＾２）≒１／（Ｆｒ＾２）＋１／（Ｆｆ＾２） ・・・（１） ここで、反射フィネスＦｒ＝π＊Ｒ＾０．５／（１−
Ｒ）（Ｒは反射率）で表され、フラットネスフィネスＦ
fは、面精度がλ／ｍの場合、Ｆf＝ｍ／２で表される。

【００３５】従来のエタロンでは、面精度はλ／５程度
（すなわちヘリウム−ネオン（Ｈｅ−Ｎｅ）レーザの波
長６３３ｎｍにおいて約λ／２０程度）であったため、
フラットネスフィネスＦf≒３となる。そして、反射フ
ィネスＦrが高くなるように反射率Ｒを上げた場合で
も、トータルフィネスＦtはＦf以下であるため、実際に
は１〜２と低かった。

【００３６】このため、上記従来のエタロンにおける選
択波長の波長差（自由スペクトル範囲とも呼ばれる）で
あるＦＳＲ（以下、この波長差をＦＳＲという）を１．
５ｐｍとしても、当該エタロンから出射されるフッ素レ
ーザのレーザ光は０．５〜０．８ｐｍ程度までしか超狭
帯域化されなかった。

【００３７】しかも、エタロンを構成する基板の面精度
が低いため、ここでの散乱損失が大きく、これによって
レーザ出力が低下することがあった。

【００３８】なお、ＦＳＲに関しては、半値幅約１ｐｍ
と言われているフッ素レーザの１ラインを狭くするに
は、少なくとも１ｐｍより大きくする必要があり、好ま
しくは、約３ｐｍのライン全幅以上にする必要がある。

【００３９】ところが、実際に超狭帯域化されるレーザ
光の波長幅は、ＦＳＲを（Ｆｔ＋１）で割った値程度に
しかならない（すなわち、Ｆｔ＝１の場合は、透過率の
周期がサインカーブのように、高くなる部分と低くなる
部分とが交互に表れるため、ＦＳＲの半分程度にしか狭
帯域化されない）ので、トータルフィネスＦｔが低い場
合は、ＦＳＲは出来るだけ狭く設定しておく方が有利に
なる。

【００４０】ところで、フッ化カルシウムの基板から成
る従来のエタロンを用いた場合には、超狭帯域化された
レーザ光の中心波長の安定性にも問題があった。

【００４１】すなわち、フッ化カルシウムは熱膨張係数
が２４×１０−６であり、石英の熱膨張係数≒５．５×
１０−７と比較して約４０倍も大きいので、対向する２
枚の基板は、エタロン中を通過するレーザ光を吸収する
ことによる温度上昇に伴って膨張する。

【００４２】例えば、図１７に示すように、複数のスペ
ーサＳＰを介して所定の距離が維持されているフッ化カ
ルシウムから成る２枚の基板９０ａ、９０ｂを有する一
般のエタロンにレーザ光を通過させた場合には、これら
２枚の基板９０ａ、９０ｂにおいて、レーザ光の吸収に
起因する温度上昇による膨張（図中点線で示される形
状）が生じて、２枚の基板９０ａ、９０ｂの間隔ｄが狭
くなっていく。

【００４３】したがって、上記２枚の基板間で共振する
レーザ光のレーザ波長（すなわち定在波）が短くなって
いくため、上記エタロンにおいて共振する波長が変化す
ることになる。この結果、超狭帯域化されて取り出され
るレーザ光のスペクトルの中心波長が変化することがあ
った。

【００４４】また、仮に何らかの手法によって超狭帯域
化が達成されるとしても、超狭帯域化されたレーザ光の
中心波長を正確に安定化させることができないという問
題点もあった。

【００４５】すなわち、エタロン等の光学素子を用い
て、フッ素レーザのレーザ光を０．２〜０．３ｐｍ程度
の波長幅まで超狭帯域化できたとしても、そのレーザ光
の発振ラインの中心波長は、元の約１ｐｍの波長幅の間
で変動することがあるので、その中心波長を長期間安定
化する必要がある。

【００４６】これに関して、ＫｒＦエキシマレーザやＡ
ｒＦエキシマレーザなどの従来のエキシマレーザ装置で
は、レーザ光と、絶対波長が既知の基準光源からの光と
をエタロンを用いて相対的にレーザの波長を計測するモ
ニターエタロン（エタロンを用いてレーザ光と基準光の
両方を測定する手法）が広く利用されていたが、後述す
る理由により、このモニターエタロンの手法を、フッ素
レーザに対して適用することは困難であった。

【００４７】すなわち、モニターエタロンにおけるエタ
ロンを構成する２枚の基板においては、平行平板を用い
る方式（平行平面キャビティと呼ばれる。）と、凹面鏡
を向かい合わせる方式（共焦点凹面キャビティと呼ばれ
る。）とがあるが、通常、共焦点凹面キャビティが使わ
れる場合が多い。

【００４８】そこで、エタロンのＦＳＲを、例えば、フ
ッ素レーザの１ラインの全幅に等しい約３ｐｍとすると
（なお、モニターエタロンでは、測定するラインの全幅
より大きいＦＳＲのエタロンを使う必要がある）、共焦
点凹面キャビティでは２枚の基板の間隔ｄは（共焦点凹
面キャビティの場合は、間隔ｄ＝λ^2／(４*FSR)で表さ
れる）約２ｍｍとなるため、曲率半径約１ｍｍの凹面基
板を精度良く製作する必要があるが、これは現実には極
めて不可能であった。

【００４９】一方、平行平面キャビティでは、高い平面
度が要求されるが、フッ化カルシウムを基板に用いた従
来のエタロンでは、上述したように面精度が低く、約３
以上の高いトータルフィネスを有するエタロンを実現す
ることが困難である。

【００５０】上述したことから、上記従来のモニターエ
タロンでは、ＦＳＲ＝３ｐｍの場合は、分解能はせいぜ
い１ｐｍになるため、０．２〜０．３ｐｍ程度の波長幅
まで超狭帯域化されたラインを正確にモニターすること
は不可能であった。

【００５１】従って、従来のモニターエタロンでは、フ
ッ素レーザについて、超狭帯域化されたレーザ光の中心
波長を正確に安定化させることができない。

【００５２】［第２の問題点＝フッ素レーザのシングル
ライン化の低効率］また、第２の問題点としては、フッ
素レーザのレーザ光に対するシングルライン化の効率が
低いことにあった。

【００５３】図１８は、従来のシングルライン化フッ素
レーザ装置９００の構成図を示している。

【００５４】このフッ素レーザ装置９００は、出力鏡９
２と全反射鏡９３とで構成されるレーザ共振器中に、レ
ーザチャンバ９１および２つのプリズム９４ａ、９４ｂ
が配置された構成になっている。

【００５５】レーザチャンバ９１によってレーザ発振さ
れたレーザ光が、２つのプリズム９４ａ、９４ｂを透過
して、出力鏡９２と全反射鏡９３との間で共振すること
により、これらプリズム９４ａ、９４ｂの分散作用（す
なわち、波長の差による屈折率の差）によって、レーザ
共振器間を共振するレーザ光がシングルライン化され
る。

【００５６】このように、従来のシングルライン化フッ
素レーザ装置では、シングルライン化のために、一般に
プリズムを２、３個用いる手法が広く用いられてきた。

【００５７】ところが、図１８に示すように、レーザ共
振器間に２つのプリズム９４ａ、９４ｂを挿入しなけら
ばならず、レーザ共振器長（すなわち出力鏡９２から全
反射鏡９３までの距離）が長くなってしまい、その結
果、レーザ出力が４０％〜６０％も低下してしまうとい
う問題点があった。

【００５８】なお、一般にレーザ装置では、レーザ光が
増幅される部分をそのままにして、レーザ共振器長のみ
を長くすると、レーザ出力が低下していくことは広く知
られている。

【００５９】そこで、本発明の第１の課題は、レーザ発
振されたフッ素レーザのレーザ光を効率よく超狭帯域化
すると共に、該超狭帯域化されたレーザ光の中心波長の
安定化を図ることのできる超狭帯域化レーザ装置を提供
することにある。

【００６０】また、本発明の第２の課題は、フッ素レー
ザにおける２本の発振線のレーザ光について効率よくシ
ングルライン化することができる超狭帯域化レーザ装置
を提供することにある。

【００６１】また、本発明の第３の課題は、超狭帯域化
されたフッ素レーザのレーザ光のスペクトルを正確に計
測し、この計測結果を基に当該レーザ光の中心波長の安
定化を図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。

【００６２】また、本発明の第４の課題は、エタロンを
用いて超狭帯域化させる場合において該超狭帯域化され
るレーザ光の中心波長の安定化を図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。

【００６３】さらに、本発明の第５の課題は、フッ素レ
ーザにおける２本の発振線のレーザ光について、少ない
部品点数によっても効率よくシングルライン化すること
ができる狭帯域化レーザ装置を提供することにある。

【００６４】

【課題を解決するための手段、作用および効果】上記第
１の課題を達成するため、第１の発明では、出力鏡と全
反射鏡とで構成される光共振器中に配置されフッ素レー
ザをレーザ発振するレーザチャンバと、該レーザチャン
バからレーザ発振され前記光共振器間で共振するレーザ
光における特定の波長を有するレーザ光のみを狭帯域化
する狭帯域化素子とを有する超狭帯域化レーザ装置にお
いて、前記狭帯域化素子は、フッ素ドープの石英で形成
された基板を有するエタロンであることを特徴とする。

【００６５】また、第２の発明では、第１の発明におい
て、前記狭帯域化素子は、フッ素ドープの石英で形成さ
れた２枚の基板を有するエアギャップエタロンであっ
て、該２枚の基板において、互いに対向する面に反射膜
がコーティングされていると共に、該２枚の基板におけ
る当該反射膜がコーティングされる面とは反対側の面に
フッ化マグネシウムがコーティングされていることを特
徴とする。

【００６６】次に、第１及び第２の発明について図１お
よび図２を参照して説明する。

【００６７】図１に示すように、超狭帯域化フッ素レー
ザ装置１００では、フッ素（Ｆ２）ガスを含んだ混合ガ
スが封入されているレーザチャンバ１をその長手方向の
両側から挟むように、出力鏡２と全反射鏡３とで光共振
器が構成されている。この光共振器間におけるレーザチ
ャンバ１と全反射鏡３との間には、プリズム４ａ、４ｂ
が配置されている。これらプリズム４ａ、４ｂによっ
て、レーザ光のビーム幅が拡大されると共に、当該レー
ザ光のシングルライン化が行われる。

【００６８】エタロン（いわゆるイントラキャビティエ
タロン）５は、エアギャップエタロンであり、フッ素ド
ープの合成石英から成る厚さ約５ｍｍのウエッジ板で形
成された２枚の基板６ａ、６ｂを有している。

【００６９】フッ素ドープの合成石英は、波長１５７．
６ｎｍにおける透過率が１ｃｍ当たり約９０％と高いた
め、光共振器へのエタロン５の挿入による挿入損失は約
１０％と小さい。このため、当該光共振器においては、
ゲインの高いフッ素レーザは十分レーザ発振する。

【００７０】また、石英はフッ化カルシウムと比較し
て、熱膨張率が１／４０と小さいので、基板６ａ、６ｂ
の厚さを同一とした場合には、基板６ａ、６ｂのギャッ
プ間隔の変化量を小さくできるので、フッ化カルシウム
の基板を用いた場合よりも、中心波長の変動を小さくで
きる。

【００７１】基板６ａと基板６ｂにおける対向する面に
は、図２に示すように、約５０％の反射率を有する反射
膜２２ａ、２２ｂがコーティングされている。このた
め、反射フィネスＦｒは４．４４となり、トータルフィ
ネスＦｔは約４になる。従って、エタロン５のＦＳＲ
（選択波長の波長差）を１．５ｐｍにする場合、出力鏡
２からは、約０．３ｐｍの波長幅のレーザ光Ｌ２が発振
される。

【００７２】また、この反射膜がコーティングされた面
とは反対側の面には、図２に示すように、フッ化マグネ
シウム膜２３ａ、２３ｂがコーティングされている。こ
のようにフッ化マグネシウム２３ａ、２３ｂをコーティ
ングしている理由は、表面の反射（フレネル反射）を防
止するためであるが、フッ化カルシウムを基板に用いた
従来のエタロンの場合に比べて、減反射の効果が高まる
からである。

【００７３】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、フッ素ドープの石英で形成された基板を有するエタ
ロンを使用して超狭帯域化するようにしているので、一
般の合成石英で形成された基板を用いた従来のエタロン
では実現不可能であった１５７ｎｍの波長の光を透過さ
せることができ、しかもフッ化カルシウムで形成された
基板を用いたエタロンでは実現不可能であった面精度
（波長１５７ｎｍではλ／２５〜λ／３０）を高くする
ことができることとなり、よって１０以上のトータルフ
ィネスのエタロンを実現して、波長が１５７ｎｍのフッ
素レーザのレーザ光を超狭帯域化することができる。

【００７４】また、第２の発明によれば、エアギャップ
エタロンの２枚の基板において、互いに対向する面に反
射膜がコーティングされているので、この反射膜の反射
率に応じて決定される反射フィネスと、フッ素ドープの
石英の基板の面精度に応じて決定されるフラットネスフ
ィネスとから定まるトータルフィネスを向上させること
ができる。これによって、エアギャップエタロンの選択
波長の波長差（ＦＳＲ）を適宜な値に設定することによ
り、約０．３ｐｍの波長幅のレーザ光を発振させること
が可能となる。

【００７５】また、エアギャップエタロンの２枚の基板
において、上記反射膜がコーティングされている面とは
反対側の面にフッ化マグネシウムがコーティングされて
いるので、波長が１５７ｎｍのレーザ光を入射する場合
であっても、基板表面の反射（フルネル反射）を抑制
し、レーザ出力を向上させることができる。

【００７６】また、上記第２の課題を達成するため、第
３の発明では、第１の発明において、前記狭帯域化素子
は、フッ素ドープの石英で形成された２枚の基板を有す
るエアギャップエタロンであって、当該２枚の基板は、
自己の基板内部での共振作用により前記特定の波長のレ
ーザ光を選択できる厚さをもって形成された第１の基板
と、該第１の基板との間で前記特定の波長のレーザ光を
共振させることにより当該レーザ光を狭帯域化させる第
２の基板とから構成されていることを特徴とする。

【００７７】次に、第３の発明を図６乃至図８を参照し
て説明する。

【００７８】図６に示すように、エタロン３４（上記狭
帯域化素子に対応）は、１５７ｎｍの波長の光を透過さ
せ、かつ約７４１（Knoop Number）の硬度でフッ化カル
シウムと比較して硬いフッ素ドープの合成石英で形成さ
れる２枚の基板を有し、しかも２枚の基板のうち１枚の
基板については厚さが０．１ｍｍ程度になっている。

【００７９】また、図７に示すように、基板５０ａ、５
０ｂの対向する面には反射率が約５０％の反射膜５２
ａ、５２ｂがコーティングされており、また、基板５０
ａ（上記第２の基板に対応）の外面（反射膜がコーティ
ングされている面とは反対側の面）には減反射（ＡＲ）
コーティングとしてフッ化マグネシウムが蒸着されてい
る。

【００８０】一方、基板５０ｂ（上記第１の基板に対
応）は約０．１ｍｍと非常に薄い平行平板になってお
り、しかも、基板５０ｂの外面（反射膜がコーティング
されている面とは反対の面）には上記ＡＲコーティング
ではなく、反射膜５２ｃがコーティングされている。そ
の結果、基板５０ｂは、ソリッドエタロンとして機能す
ることになる。

【００８１】エタロンの透過率の周期であるＦＳＲは、
ＦＳＲ＝λ＾２／（２・ｎ・ｄ）の数式で表される。た
だし、λは波長、ｎは基板間に満たされる気体の屈折
率、ｄは基板間隔である。

【００８２】ここで、λ＝１５７．６２９９ｎｍ、ｎ≒
１．０の場合に、ｄ＝０．１ｍｍとすると、ソリッドエ
タロンでは、ＦＳＲは７１ｐｍになる。

【００８３】この７１ｐｍは、強いラインの波長λ１＝
１５７．６２９９ｎｍと、弱いラインの波長λ２＝１５
７．５２３３ｎｍとの波長差＝１０６．６ｐｍの２／３
に相当する。

【００８４】このことは、図８に示す基板５０ｂ（ソリ
ッドエタロン）の透過特性から分かるように、波長λ１
が最大透過波長になるようにエタロン３４を設定する
と、波長λ２は最小透過波長に位置する、ことを意味す
る。

【００８５】したがって、波長λ１のレーザ光のみを効
率よく発振させると、波長λ２のレーザ光の発振を抑制
することができ、シングルライン化が行われる。

【００８６】また、２枚の基板５０ａ、５０ｂのギャッ
プ間の共振作用を利用して、基板５０ｂによってシング
ルライン化されたレーザ光を超狭帯域化する。

【００８７】以上説明したように、第３の発明によれ
ば、２枚の基板のうち、１枚の基板の内部での共振作用
を利用してシングルライン化を効率良く実現することが
できると共に、２枚の基板のギャップ間の共振作用を利
用して、該シングルライン化されたレーザ光を超狭帯域
化することができる。

【００８８】また、上記第３の課題を達成するため、第
４の発明では、所定のガスレーザをレーザ発振するレー
ザチャンバと、該レーザチャンバからレーザ発振された
レーザ光における特定の波長を有するレーザ光のみを狭
帯域化する狭帯域化素子と、フッ素ドープの石英で形成
された基板を有する光学素子であって、前記狭帯域化素
子によって狭帯域化された前記特定の波長を有するレー
ザ光と、狭帯域化されていない前記特定の波長を有する
レーザ光とを透過させるエタロンとを具備し、前記エタ
ロンを透過したレーザ光のスペクトルを検出して、前記
狭帯域化されたレーザ光のスペクトルの中心波長と前記
狭帯域化されていないレーザ光の中心波長との差が許容
範囲になるように、前記狭帯域化素子の共振波長を制御
するようにしたことを特徴とする。

【００８９】次に、第４の発明について図６及び図９を
参照して説明する。

【００９０】図６に示すように、回転ステージ４６に設
置されているエタロン４４（上述した光学素子に対応）
を構成する２枚の基板４５ａ、４５ｂは、フッ素ドープ
の合成石英から成っている。合成石英は、硬度が高いた
め研磨による面精度を高くできるので、本実施形態で
は、λ／１４０（ただしλ＝６３３ｎｍ）の面精度の基
板が用いられている。なお、λ＝１５７．６ｎｍにおい
ては面精度は約λ／３５になる。

【００９１】一方、基板４５ａと基板４５ｂとが対向す
る面には、波長１５７．６ｎｍにおいて約９０％の反射
膜（全反射膜）が施されている。

【００９２】ところで、エタロン４４では、約９０％の
高い反射率を有する反射膜が、λ／３５（λ≒１５７ｎ
ｍ）の面精度の基板上にコーティングされているので、
トータルフィネスＦｔは約１５になる。すなわち、エタ
ロンのＦＳＲを３ｐｍにした場合、約０．２ｐｍの分解
能でスペクトルを検出できる。

【００９３】したがって、超狭帯域化されたフッ素レー
ザのレーザ光のスペクトルをエタロン４４を用いてモニ
ターすることにより、そのスペクトルの中心波長を約
０．２ｐｍの分解能で測定することができる。

【００９４】エタロン４４からのレーザ光の光量を検出
するパワーモニター４７においては、図９に示すよう
に、超狭帯域化されたレーザ光Ｌ３３と、狭帯域化され
ていないレーザ光Ｌ４１が合成されたレーザ光Ｌ３５の
スペクトルを検出していることになる。

【００９５】ここで、レーザ光Ｌ３３のスペクトルの中
心波長と、レーザ光Ｌ４１のスペクトルの中心波長とが
一致していない場合、つまり、図９に示すように、突き
出したプロファイルが、広いプロファイルの中央に位置
していない場合は、レーザ光Ｌ４１の広いスペクトルは
物理的に定まったものであるため、このプロファイルの
中央（中心波長＝絶対波長）に、レーザ光Ｌ３３のスペ
クトルの中心波長が位置するように、エタロン３４（上
記狭帯域化素子に対応）の設置角度を微調整すれば良
い。

【００９６】以上説明したように、第４の発明によれ
ば、フッ素ドープの石英で形成された基板を有するエタ
ロンを用いてレーザ光のスペクトルをモニターするよう
にしているので、フッ素レーザのレーザ光のスペクトル
を高分解能で検出することが可能となる。

【００９７】また、上記第４の課題を達成するために、
第５の発明では、全反射鏡と出力鏡とで構成される光共
振器と、該光共振器間に配置されるエタロンおよびレー
ザチャンバとを有し、該レーザチャンバからレーザ発振
されたレーザ光における特定の波長を有するレーザ光の
みを前記光共振器間において共振させると共に、該共振
されるレーザ光を前記エタロンによって狭帯域化する超
狭帯域化レーザ装置において、前記エタロンにおいて反
射する前記レーザ光の光量を検出し、該検出した光量が
最小となるように前記エタロンの共振波長を制御する制
御手段とを具備したことを特徴とする。

【００９８】次に、第５の発明について図１及び図５を
参照して説明する。

【００９９】制御装置１１は、パワーモニター９からの
モニタ結果（光量）に基づいて、信号線１０ｂを介して
回転ステージ７を回動制御することにより、エタロン５
を僅かながら回動させながら、レーザ光Ｌ４の出力を測
定する。

【０１００】これによってエタロン５の設定角度に対す
るレーザ光Ｌ４の出力値（光量）が測定され、この結
果、エタロン５の設定角度に対する測定出力値（相対
値）の特性グラフ（プロファイル曲線）が取得できる。
このプロファイル曲線を示すデータは、制御装置１１の
メモリ上に展開される。なお、設定角度は、エタロン５
の予め設定される基準位置から回転ステージ７を回動さ
せたときの回転角度θに対応し、また、プリズム４ａか
らのレーザ光がエタロンに入射する入射角にも対応して
いる。

【０１０１】ところで、パワーモニター９において受光
されるレーザ光Ｌ４の光量は、エタロン５の反射率に依
存し、エタロン５において最小反射率のときに最小とな
る。

【０１０２】この場合、レーザ光Ｌ４のパワーが最小と
いうことは、図５（ｃ）に示すスペクトル分布における
谷の部分が、常に図５（ａ）に示すスペクトル分布の中
心波長に合うようになるということを意味する。これ
は、エタロン５の最大透過率（及び最小反射率）に対応
する波長（最大透過波長）が図５（ａ）に示すスペクト
ル分布の中心波長に合うようになることを意味する。

【０１０３】これによって、エタロン５の最大透過波長
とスペクトルの中心波長とが一致しているレーザ光Ｌ３
の中心波長が安定化されるので、光共振器を往復するレ
ーザ光Ｌ３が増幅して、出力鏡２から取り出されるレー
ザ光Ｌ２の中心波長も安定化されることになる。

【０１０４】具体的には、制御装置１１は、上記プロフ
ァイル曲線を示す情報を基に、レーザ光Ｌ４の光量が最
小となっている時の設定角度になるように回転ステージ
７を回動制御すれば良い。

【０１０５】なお、ここでは、パワーモニター９及び制
御装置１０によって上記制御手段が構成されている。

【０１０６】以上説明したように、第５の発明によれ
ば、いわゆるイントラキャビティエタロンにおいて反射
するレーザ光の光量が最小となるように、当該エタロン
の共振波長を制御するようにしているので、基準光源を
用いることなく、狭帯域化されたレーザ光の中心波長を
安定化することができる。

【０１０７】また、第６の発明では、全反射鏡と出力鏡
としてのエタロンとで構成される光共振器と、該光共振
器中に配置されるレーザチャンバとを有し、前記レーザ
チャンバからレーザ発振されたレーザ光を前記光共振器
によって共振させると共に、該共振されるレーザ光を前
記エタロンによって狭帯域化する超狭帯域化レーザ装置
において、前記光共振器間で共振するレーザ光に含まれ
るＳ偏光の光量を検出する検出手段と、該検出手段によ
って検出される光量が最大となるように前記エタロンの
共振波長を制御する制御手段とを具備したことを特徴と
する。

【０１０８】さらに、第７の発明では、第６の発明にお
いて、前記レーザ発振されたレーザ光の光軸に対しブリ
ュースタ角をもって前記光共振器間に配置される光学部
材を更に具備し、前記検出手段は、前記光学部材におい
て反射するＳ偏光の光量を検出するようにしたことを特
徴とする。

【０１０９】次に、第６及び第７の発明について図１２
を参照して説明する。

【０１１０】エタロン出力鏡７３から取り出されるレー
ザ光Ｌ７１の中心波長の安定化について説明する。

【０１１１】フッ素レーザは、エキシマレーザなど他の
紫外域のガスレーザの中でも特に利得が大きいので、光
共振器間をあまり往復しなくても、往復する光が強めら
れてレーザ発振が始まる。エタロン出力鏡７３からレー
ザチャンバ７１へ進行し、ウインドウ７２ｂに到達する
レーザ光には、Ｐ偏光とＳ偏光の両方が含まれる。そし
て、ブリュースタカットされているウインドウ７２ｂに
おいては、Ｓ偏光はその両面で合計約３４％反射するも
のの、Ｐ偏光は０％である。

【０１１２】このため、エタロン出力鏡７３で反射した
レーザ光（Ｓ偏光）の約３４％は、図１２に示すレーザ
光Ｓ１のように、レーザチャンバ７１のウインド７２ｂ
で反射する。この反射したレーザ光Ｓ１はパワーモニタ
ー７８（上記検出手段に対応）に入射し、そのパワーが
モニターされる。

【０１１３】このモニター結果を示す信号が、パワーモ
ニター７８から制御装置７９（上記制御手段に対応）へ
送信されると、制御装置７９は、受信した信号に基づい
て気密ボックス７６のピストン７７を移動制御する。

【０１１４】ところで、超狭帯域化フッ素レーザ装置４
００では、図１３に示したエタロン出力鏡７３の反射特
性から分かるように、エタロン出力鏡７３における最大
反射波長を中心にレーザ発振する。従って、効率良くレ
ーザ発振させるには、望所の波長に最大反射波長を合わ
せる必要がある。

【０１１５】そこで、具体的には、上述したように気密
ボックス７６内の圧力を調整して、レーザ光Ｓ１の光量
が常時最大になるように、エタロン出力鏡７３の選択波
長を調整している。これにより、エタロン出力鏡７３の
選択波長が、レーザ光Ｓ１のスペクトルの中心波長と一
致するようになる。

【０１１６】以上説明したように、第６の発明によれ
ば、光共振器間で共振するレーザ光に含まれるＳ偏光
（一般的には露光としては利用されない）の光量を検出
し、この検出結果に応じてエタロンの共振波長を制御す
るようにしているので、基準光源を用いることなく、狭
帯域化されたレーザ光の中心波長を安定化することがで
きる。

【０１１７】また、第７の発明によれば、ブリュースタ
角をもって配置された光学部材に反射したＳ偏光の光量
を検出し、この検出結果に応じてエタロンの共振波長を
制御するようにしているので、基準光源を用いることな
く、狭帯域化されたレーザ光の中心波長を安定化するこ
とができ、しかも、露光として利用されるＰ偏光は前記
光学部材に反射しないので、当該Ｐ偏光の出力を損なう
ことなく、狭帯域化されたレーザ光の中心波長を安定化
することができる。

【０１１８】さらに、上記第５の課題を達成するため、
第８の発明では、出力鏡と全反射鏡とで構成される光共
振器中に配置されフッ素レーザをレーザ発振するレーザ
チャンバと、該レーザチャンバからレーザ発振され前記
光共振器間で共振するレーザ光における特定の波長を有
するレーザ光のみを選択する波長選択素子とを有する狭
帯域化レーザ装置において、前記波長選択素子は、フッ
素ドープの石英で形成された基板を有するソリッドエタ
ロンであることを特徴とする。

【０１１９】次に、第８の発明について図１１を参照し
て説明する。

【０１２０】狭帯域化フッ素レーザ装置３００では、フ
ッ素（Ｆ２）ガスを含んだ混合ガスが封入されているレ
ーザチャンバ６１の長手方向の両側に配置された出力鏡
６２と全反射鏡６３とで光共振器が構成されている。ま
た、レーザチャンバ６１と全反射鏡６３との間に、２つ
のエタロン（いわゆるソリッドエタロン）６４ａ、６４
ｂが配置されている。エタロン６４ａ、６４ｂは共にフ
ッ素ドープの合成石英から成る厚さが０．１ｍｍの薄板
で形成されており、コーティングは施されていない。

【０１２１】２枚のエタロン６４ａ、６４ｂでは、共に
フッ素レーザにおける２本の発振線の内、１５７．６２
９９ｎｍの波長λ１においては高い透過率を有するよう
に設定されており、その結果、１５７．５２３３ｎｍの
波長λ２においては最低透過率になっている。これによ
って波長λ２のレーザ光のレーザ発振が抑制され、波長
λ１のレーザ光のみがレーザ発振されて、シングルライ
ン化が達成される。

【０１２２】以上説明したように、第８の発明によれ
ば、光共振器、レーザチャンバ、及びソリッドエタロン
の少ない部品点数によっても、フッ素レーザにおける強
い発振線をシングルライン化することができる。また、
光共振器長（出力鏡と全反射鏡間の距離）を必要最小限
に抑制することができると共に、レーザ出力の大幅な低
下を抑制することができる。

【０１２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。

【０１２４】この実施形態では、フッ素レーザをレーザ
発振し、このレーザ発振されたレーザ光についてシング
ルライン化および超狭帯域化する超狭帯域化フッ素レー
ザ装置を想定している。

【０１２５】ここで、シングルライン化とは、フッ素レ
ーザにおける波長λ１＝１５７．６２９９ｎｍを有する
発振線、および波長λ２＝１５７．５２３３ｎｍを有す
る発振線のうちの、波長λ１＝１５７．６２９９ｎｍを
有する発振線を選択し、該発振線のレーザ光を利用する
ことである。

【０１２６】また、超狭帯域化とは、上記シングルライ
ン化により得られた発振線のレーザ光の波長幅を０．２
〜０．３ｐｍ程度まで狭帯域化することである。

【０１２７】本発明においては、超狭帯域化するための
光学素子（狭帯域化素子）として、フッ素ドープの合成
石英板を基板とするエタロンを用いている。

【０１２８】このエタロンの基板にフッ素ドープの合成
石英板を用いる理由としては、大別して、（１）高いト
ータルフィネスＦｔのエタロンの実現が容易であるこ
と、（２）超狭帯域化されたレーザ光の中心波長の変動
を抑制できること、（３）基板によって吸収されるレー
ザ光の割合を抑制できること、である。

【０１２９】次に、これらの理由の根拠について順に説
明する。

【０１３０】（１）高いトータルフィネスＦｔのエタロ
ンの実現が容易である点 通常の合成石英は、波長１５７ｎｍの光をほとんど透過
させないのに対し、フッ素ドープの合成石英板は、波長
１５７ｎｍにおいては、１ｃｍ当たり９０％以上の透過
率を有する。

【０１３１】また、通常の合成石英は硬度が約７４１
（Knoop Number）であり、硬度が約１５８のフッ化カル
シウムに比べて５倍近くも高く、極めて硬いことから、
研磨によって一般にλ／１００〜λ／１２０程度の面精
度（波長１５７ｎｍにおいてはλ／２５〜λ／３０）が
得られるということは広く知られている。

【０１３２】したがって、フッ素ドープの合成石英板を
エタロンの基板に用いることにより、フラットネスフィ
ネスＦｆを約１２〜１５程度にすることができ、これに
よって１０以上の高いトータルフィネスＦｔのエタロン
を容易に実現することができる。よって、十分な超狭帯
域化が可能になる。

【０１３３】（２）超狭帯域化されたレーザ光の中心波
長の変動を抑制できる点 石英はフッ化カルシウムと比べて熱膨張率が約１／４０
と小さいので、波長１５７ｎｍにおける透過率がフッ化
カルシウムより多少大きい場合でも、後述する理由によ
り、石英で形成されたエタロンを用いて超狭帯域化した
場合の当該レーザ光の中心波長の変動は、フッ化カルシ
ウムで形成されたエタロンを用いた場合と比較して約１
／４も小さくなる。

【０１３４】この中心波長の変動の要因としては、エタ
ロンのギャップ間に満たされる気体がレーザ光の熱によ
って温度上昇することに起因して、光路長が変化しエタ
ロンでの選択波長が変化するという点、また、エタロン
の基板自体の温度上昇によって該基板が膨張し、ギャッ
プ間隔が狭くなることに起因して、光路長が変化しエタ
ロンでの選択波長が変化するという点などが挙げられ
る。なお、後者の場合は、基板の材質の違いによる要因
として捕らえることができる。

【０１３５】次に、基板の材質の違いによる要因に起因
する中心波長の変動を、石英で形成されたエタロンを用
いることにより抑制できるということを説明する。

【０１３６】図１７に示したように、基板の厚みをｔ、
ギャップ間隔をｄとすると、ギャップ間隔の変化量Δｄ
は、基板が２枚あるため、基板の厚みの変化量Δｔの半
分の２倍であるため、Δｔと等しくなる。

【０１３７】このΔｔは、熱膨張率をα、基板の上昇温
度をΔＴとした場合、数式（２）で表される。

【０１３８】 Δｄ＝Δｔ＝ｔ・α・ΔＴ ・・・（２） 一方、ΔＴは、レーザ光が通過する部分のみが温度上昇
するものと仮定し、レーザ光の吸収による熱量をＱ、基
板の比熱をｃとした場合、数式（３）で表される。

【０１３９】 ΔＴ＝Ｑ／(Ｍ・ｃ) ・・・（３） ここで、Ｍはレーザ光が通過する部分の基板の質量であ
る。

【０１４０】熱量Ｑは、レーザパワーをＰ、レーザ光の
照射時間をτ、レーザ光の吸収率をγとした場合、数式
（４）で表される。

【０１４１】 Ｑ＝Ｐ・τ・ｔ・γ ・・・（４） 基板中でレーザ光が通過する部分の質量Ｍは、レーザ光
のビーム断面積をＳ、密度をρとした場合、数式（５）
で表される。

【０１４２】 Ｍ＝Ｓ・ｔ・ρ ・・・（５） そして、上記数式（３）〜（５）を基に上記数式（２）
を変形すると、ギャップ間隔の変化量Δｄは、数式
（６）で表される。

【０１４３】 Δｄ＝α・Ｐ・τ・t・γ／(Ｓ・ρ・ｃ) ・・・（６） なお、上記数式（５）において、レーザ光の照射条件
（レーザパワー、ビーム断面積、及びレーザ照射時間）
に依存しない材質による比例定数は、α・γ／(ρ・ｃ)
であるが、この比例定数に関して、フッ化カルシウムの
場合（ＫCaF2とする）は、α≒２４×１０−６、γ≒１
％／ｃｍ、ρ≒３．１８ｇ／ｃｍ３、ｃ≒０．８５Ｊ／
ｇＣの各値を用いると、ＫCaF2≒８．９×１０−８とな
る。

【０１４４】一方、石英の場合では、比例定数（ＫSiO2
とする）は、α≒５．５×１０−７、γ≒１０％／ｃ
ｍ、ρ≒２．２ｇ／ｃｍ３、ｃ≒０．７７Ｊ／ｇＣの各
値を用いると、ＫSiO2≒３．３×１０−８となる。

【０１４５】したがって、本発明のように、フッ素ドー
プの合成石英を基板に用いる場合は、フッ化カルシウム
を基板に用いる場合に比べて、同じ厚みの基板を用いて
も、ギャップ間の変化量Δｄは０．３７倍となり小さく
なる。すなわち、ギャップ間隔の変化に起因する中心波
長の変化量は０．３７倍となり小さくなる。

【０１４６】しかも、上記数式（６）から分かるよう
に、Δｄは基板の厚みｔに比例するので、基板の厚みｔ
が小さければ、ギャップ間隔の変化量Δｄも小さくな
る。

【０１４７】この点に関して、石英（フッ素ドープの合
成石英）は、硬度が高いことから薄く加工することが容
易であり、例えば、２〜３ｍｍが限界のフッ化カルシウ
ムに対して、０．１ｍｍ程度まで薄く加工することがで
きる。このように石英を用いた基板は、フッ化カルシウ
ムを用いた基板と比較して、１／１０〜１／２０程度ま
で薄くすることができるので、Δｄを、０．３７倍と
（１／１０〜１／２０）とを乗じた値まで小さくするこ
とができる。

【０１４８】したがって、石英を基板に用いる場合は、
フッ化カルシウムを基板に用いる場合に比べて、ギャッ
プ間隔の変化（変化量Δｄ）に起因する中心波長の変化
量を、０．０３〜０．０２まで小さくすることが可能で
ある。

【０１４９】（３）基板によって吸収されるレーザ光の
割合を抑制できる点 石英の基板を用いた場合は、フッ化カルシウムの基板を
用いた場合と比較して、フッ素ドープの合成石英の波長
１５７ｎｍにおける透過率はフッ化カルシウムに比べて
１／１０程度と低いが、基板を１／１０〜１／２０にも
薄くできるので、基板によって吸収されるレーザ光の割
合を、同程度か、あるいはそれ以下に低減させることが
できる。

【０１５０】さて、この実施形態では、上述したような
フッ素ドープの合成石英およびこの合成石英を利用した
エタロンの光学特性を十分認識した上で、超狭帯域化レ
ーザ装置を具現化している。

【０１５１】図１は、本発明の実施形態に係る超狭帯域
化フッ素レーザ装置１００の構成を示す構成図である。

【０１５２】超狭帯域化フッ素レーザ装置１００では、
フッ素（Ｆ２）ガスを含む混合ガスが封入されているレ
ーザチャンバ１をその長手方向の両側から挟むように、
出力鏡２と全反射鏡３とで光共振器が構成されている。

【０１５３】この光共振器間におけるレーザチャンバ１
と全反射鏡３との間には、２つのプリズム４ａ、４ｂが
配置されている。これらプリズム４ａ、４ｂによって、
レーザ光のビーム幅が拡大されると共に、当該レーザ光
のシングルライン化が行われる。

【０１５４】プリズム４ａと全反射鏡３との間のビーム
が拡げられているレーザ光の光路の所定の位置に、エタ
ロン（いわゆるイントラキャビティエタロン）５が配置
されている。エタロン５は、フッ素ドープの合成石英か
ら成る厚さ約５ｍｍのウエッジ板で形成された２枚の基
板６ａ、６ｂを有するエアギャップエタロンになってい
る。また、エタロン５は回転ステージ７に設置されてい
る。

【０１５５】なお、エタロン５は本発明の特徴部分であ
るので、その詳細については後述することとする。

【０１５６】図１中点線で示すレーザ光の光路のように
エタロン５を透過せずに反射したレーザ光Ｌ４を、パワ
ーモニター９へ案内すべく、ミラー８が配置されてい
る。このミラー８は、レーザ光Ｌ４を、露光機本体側
（図示せず）へ導かれる超狭帯域化されたレーザ光Ｌ２
とは分離して、パワーモニター９に入射させている。

【０１５７】パワーモニター９は、ミラー８に反射した
レーザ光Ｌ４のパワー（光量）を常時モニターすると共
に、このモニタ結果（レーザ光Ｌ４のパワーを示す信
号）を、信号線１０ａを介して制御装置１１へ送信す
る。

【０１５８】制御装置１１は、パワーモニター９からの
パワーを示す信号を基に、レーザ光Ｌ４のパワーが常に
最小値を保つように、信号線１０ｂを介して回転ステー
ジ７を回動制御する。

【０１５９】次に、エタロン５の詳細について図２及び
図３を参照して説明する。

【０１６０】エタロン５は、図２に示すように基板６ａ
と基板６ｂとは複数のスペーサ（たとえば３本のスペー
サ、図２では、スペーサ２１ａ、２１ｂのみ示されてい
る）によって、これらの基板のギャップ間隔が一定で平
行になるように固定されている。

【０１６１】基板６ａと基板６ｂとが対向する面（内
面）には、約５０％の反射率を有する反射膜２２ａ、２
２ｂがコーティングされており、また、この反射膜がコ
ーティングされた面とは反対側の面（外面）には、フッ
化マグネシウム膜２３ａ、２３ｂがコーティングされて
いる。

【０１６２】エタロン５の基板６ａ、６ｂを構成するフ
ッ素ドープの合成石英は、波長１５７．６ｎｍにおける
透過率が１ｃｍ当たり約９０％と高いため、上記光共振
器間へのエタロン５の挿入による挿入損失は約１０％と
小さい。このため、当該光共振器においては、ゲインの
高いフッ素レーザは十分レーザ発振する。

【０１６３】また、合成石英は、硬度が約７４１（Knoo
p Number）であるので、量産レベルの研磨においても、
λ／１００〜λ／１２０程度（ただしＨｅ−Ｎｅレーザ
の波長λ＝６３３ｎｍの場合）の高い面精度が得られる
ため、エタロン５の基板６ａ、６ｂは、λ／１２０程度
の面精度になっている。なお、この場合、λ＝１５７．
６ｎｍにおいては、波長が６３３ｎｍの波長の約１／４
であるため、面精度は、約λ／３０になる。

【０１６４】ところで、エタロン５の性能を定めるトー
タルフィネスＦtは、上述した数式（１）つまり、１／
（Ｆｔ＾２）≒１／（Ｆｒ＾２）＋１／（Ｆｆ＾２）で
表され、この数式において、反射フィネスＦｒ＝π＊Ｒ
＾０．５／（１−Ｒ）（Ｒは反射率）で表され、フラッ
トネスフィネスＦf＝ｍ／２（面精度がλ／ｍの場合）
で表される。

【０１６５】上述したようにエタロン５の２枚の基板６
ａ、６ｂの対向する面に約５０％の反射率を有する反射
膜２２ａ、２２ｂがコーティングされているので、反射
フィネスＦｒは４．４４となり、トータルフィネスＦｔ
は約４になる。すなわち、エタロン５のＦＳＲ（選択波
長の波長差）を１．５ｐｍにする場合、出力鏡２から
は、約０．３ｐｍ（＝ＦＳＲ／（Ｆｔ＋１）＝１．５ｐ
ｍ／（４＋１））の波長幅のレーザ光Ｌ２が発振され
る。

【０１６６】本実施形態においてはエタロン５の反射率
は約５０％であるが、９０％程度の反射率を有する一般
のエタロンに比べて低い反射率である理由としては、上
述したようにトータルフィネスＦｔが４程度でレーザ光
が十分に超狭帯域化されるからである。

【０１６７】また、反射率が高くなると、エタロン５を
構成する２枚の基板６ａ、６ｂ間において高い光強度に
なるため、反射膜２２ａ、２２ｂがダメージを生じ易く
なるということも理由の１つである。つまり、エタロン
５においては、レーザ光が２枚の基板６ａ、６ｂ間で何
度も共振するため、エタロン外部のレーザ光の光強度よ
りも高くなる。このため、約５０％と比較的低い反射率
の反射膜２２ａ、２２ｂをコーティングすることによ
り、これらの反射膜のダメージが生じ難くなっている。

【０１６８】このようなエタロン５の透過率特性を図３
に示す。この図３において、横軸は相対波長（単位：ｐ
ｍ）を表し、縦軸はエタロンの透過率（単位：％）を表
し、実線で示した曲線は本発明に係るエタロン（エタロ
ン５）の透過率特性を表し、点線で示した曲線は従来の
エタロン（フッ化カルシウムで形成された基板を用いた
エタロン）の透過率特性を表している。

【０１６９】図３から明らかなように、エタロン５の最
大透過率は、例えば相対波長が０ｐｍにおいて約８０％
になっている。このように最大透過率が１００％になら
ない理由としては、エタロン５における反射膜６ａ、６
ｂによる吸収損失と、基板５ａ、５ｂの表面散乱による
損失（散乱損失）が生じるからである。

【０１７０】これに対して、フッ化カルシウムから成る
基板に、上記同様に約５０％の反射膜をコーティングし
た従来のエタロンでは、上述したように面精度がλ／５
程度しか得られないので、散乱損失が大きくなり、その
結果、図３中点線で示した透過率特性の如く、透過率が
全体に低下し、例えば相対波長が０ｐｍにおける最大透
過率が５０％以下になってしまう。

【０１７１】したがって、本実施形態のように、面精度
の高い基板から成るエタロンを用いることにより、エタ
ロンの最大透過率が約３０％も向上するので（従来と比
較して１．６倍）、従来と比較して、超狭帯域化の効果
が向上すると共に、レーザ出力も増加することになる。

【０１７２】ところで、本実施形態では、図２に示した
ようにエタロン５の基板６ａ、６ｂの外側にフッ化マグ
ネシウム２３ａ、２３ｂをコーティングしている。

【０１７３】その理由は、表面の反射（フレネル反射）
を防止するためであるが、フッ化カルシウムを基板に用
いた従来のエタロンの場合に比べて、減反射の効果が高
まるからである。

【０１７４】すなわち、減反射コーティング（一般にＡ
Ｒコーティングと呼ばれる）を単層で行うには、基板の
屈折率ｎ１よりも低い屈折率ｎ２の材質のものを波長の
１／４の厚さをもって当該基板に蒸着すればよいが、理
想的には、屈折率ｎ２＝√（ｎ１）の膜が好ましい。

【０１７５】ここで、本実施形態の如くフッ素ドープの
合成石英を基板６ａ、６ｂに用いている場合、波長１５
７ｎｍにおける当該合成石英の屈折率ｎ１は約１．６６
であるので、屈折率ｎ２＝√（ｎ１）≒１．２９とな
る。このため、屈折率ｎ２≒１．２９の材質のものを基
板６ａ、６ｂに蒸着するのが好ましい。

【０１７６】一方、波長１５７ｎｍにおいて透過性を有
し、屈折率が低い代表的なフッ化マグネシウムは屈折率
が約１．４６であるため、これは、屈折率ｎ２≒１．２
９の材質（理想的な材質）に近いものであり、実際には
残留反射率は約１．６％である。

【０１７７】これに対し、従来の如く基板がフッ化カル
シウムの場合、屈折率ｎ１は波長１５７ｎｍにおいて約
１．５６であるので、屈折率ｎ２≒１．２５の材質のも
のを蒸着するのが好ましいことになる。ところが、上述
したように屈折率が低い代表的なフッ化マグネシウム
は、屈折率が約１．４６であるため、理想的な材質から
多少離れており、実際には残留反射率は約２．５％にな
る。

【０１７８】上述したように、フッ素ドープの合成石英
を基板に用いたエタロン５では、フッ化カルシウムを基
板に用いた従来のエタロンに比べて、反射損失が約１％
（≒２．５−１．６）低下し、これに伴ってレーザ出力
は向上する。

【０１７９】次に、超狭帯域化フッ素レーザ装置１００
における波長安定化の手法について、図１、図４及び図
５を参照して説明する。

【０１８０】エタロン５の反射率特性は、図４に示すよ
うに、図３に示した透過率特性とは反対になる。エタロ
ン５を透過するレーザ光は、その中心波長と、図４に示
すエタロン５の最小反射率（図３に示す最大透過率）に
おける波長とが一致しているのが、中心波長の安定化と
いう点で好ましい。

【０１８１】ところで、超狭帯域化フッ素レーザ装置１
００のレーザチャンバ１において発生する超狭帯域化さ
れていないレーザ光は、レーザ光Ｌ１におけるプリズム
４ｂの方向に進行する（図１参照）。

【０１８２】したがって、このレーザ光Ｌ１のスペクト
ルは、図５（ａ）に示すように、半値幅が約１ｐｍとな
っている。

【０１８３】このレーザ光Ｌ１がエタロン５を透過する
と、この透過したレーザ光Ｌ３は、エタロン５により超
狭帯域化されるため（図１参照）、スペクトルは図５
（ｂ）に示すような分布となる。

【０１８４】一方、レーザ光Ｌ１がエタロン５に当たっ
て反射するレーザ光（図１中点線で示されるレーザ光参
照）のスペクトルは、図４に示した特性での反射率と、
図５（ａ）に示したスペクトルとを掛け合わせたもので
あり、結果的に、図５（ｃ）に示すような中央部の強度
が低い分布になる。

【０１８５】ところで、超狭帯域化されていないレーザ
光Ｌ１のスペクトル（図５（ａ）参照）の中心波長は、
物理的に定まった一定のもの（絶対波長）であるので、
エタロン５の特性がずれると仮定した場合には、図５
（ｃ）に示すスペクトル分布における強度が低い谷の部
分が、０ｐｍの相対波長の位置から左右にずれることに
なる。その結果、図５（ｃ）に示すスペクトル分布にお
ける２つの山の片方が高くなり、レーザ光Ｌ４のパワー
（光量）が増加することになる。

【０１８６】したがってレーザ光Ｌ４のパワーを最小に
なるように制御することで、図５（ｃ）に示すスペクト
ル分布における谷の部分が、常に図５（ａ）に示すスペ
クトル分布の中心波長に合うようになる。これは、エタ
ロン５の最大透過率（及び最小反射率）における波長
（最大透過波長）が図５（ａ）に示すスペクトル分布の
中心波長に合うようになることを意味する。

【０１８７】これによって、エタロン５の最大透過波長
とスペクトルの中心波長とが一致しているレーザ光Ｌ３
の中心波長が安定化されるので、光共振器を往復するレ
ーザ光Ｌ３が増幅されて、出力鏡２から取り出されるレ
ーザ光Ｌ２の中心波長も安定化されることになる。

【０１８８】具体的には、このような中心波長の安定化
は、次のようにして実現することができる。

【０１８９】図１を参照して説明すると、制御装置１１
は、パワーモニター９からのモニタ結果（光量を示す信
号）に基づいて、信号線１０ｂを介して回転ステージ７
を回動制御することにより、エタロン５を僅かながら回
動させながら、レーザ光Ｌ４の出力を測定する。

【０１９０】これによってエタロン５の設定角度に対す
るレーザ光Ｌ４の出力値（光量）が測定され、この結
果、エタロン５の設定角度に対する測定出力値（相対強
度）の特性グラフ（プロファイル曲線）が取得できる。
このプロファイル曲線を示すデータは、制御装置１１の
メモリ上に展開される。なお、設定角度は、エタロン５
の予め設定される基準位置から回転ステージ７を回動さ
せたときの回転角度θに対応し、また、プリズム４ａか
らのレーザ光がエタロンに入射する入射角にも対応して
いる。

【０１９１】ところで、パワーモニター９において受光
されるレーザ光Ｌ４の光量は、エタロン５の反射率に依
存し、またエタロン５において最小反射率のときに最小
となる。

【０１９２】したがって、制御装置１１は、上記プロフ
ァイル曲線を示す情報を基に、レーザ光Ｌ４の光量が最
小となっている時の設定角度になるように回転ステージ
７を回動制御すれば良い。

【０１９３】このような回転ステージ７の回動制御（つ
まり中心波長の安定化）は、出力鏡２から出射される超
狭帯域化されたレーザ光Ｌ２を露光光源としている露光
装置（図示せず）による露光処理中は勿論のこと、例え
ばこの露光装置におけるウエハーの交換時に、図示しな
い遮光板によって出力鏡２から出射されるレーザ光Ｌ２
を遮光した後に実施するようにしても良い。

【０１９４】以上説明したように、本実施形態では、超
狭帯域化されるレーザ光の中心波長を安定化させるため
に、エタロンとしてのイントラキャビティエタロン（つ
まりエタロン５）において反射するレーザ光の光量が最
小となるように、該エタロン５における共振波長を制御
するようにしている。

【０１９５】これによって、エタロン５における最大透
過波長が、フッ素レーザの選択されたライン（波長λ１
が１５７．６２９９ｎｍの発振線）のスペクトル分布に
おいて最も光強度が高い波長と常に一致するようにな
る。

【０１９６】その理由としては、上述したように、スペ
クトル分布において最も光強度が高い波長（上記波長λ
１）が、エタロン５における反射率が高い波長に合って
くると、反射するレーザ光の光量が増加するからであ
る。

【０１９７】一方、選択されたライン（上記波長λ１の
発振線）のスペクトル分布において最も光強度が高い波
長（上記波長λ１）は物理的に定まった値であるので、
この波長とエタロン５の最大透過波長とが一致すること
により、エタロン５における共振波長が安定化される。

【０１９８】従って、超狭帯域化されるレーザ光Ｌ３
（最終的にはレーザ光Ｌ２）のスペクトルの中心波長が
安定化される。

【０１９９】なお、上記実施形態においては、フッ素レ
ーザのレーザ光についての超狭帯域化および中心波長の
安定化について説明したが、本発明はこれに限定される
ことなく、中心波長の安定化についてはフッ素レーザよ
りも波長の長いレーザに適用することができる。

【０２００】すなわち、フッ素レーザについては上述し
たような超狭帯域化及び中心波長の安定化の手法が有効
であり、また、フッ素レーザよりも波長の長いレーザ、
例えばクリプトンフッ素（ＫｒＦ）エキシマレーザや、
アルゴンフッ素（ＡｒＦ）エキシマレーザ等のエキシマ
レーザについては、上述したような中心波長の安定化の
手法が有効となる。

【０２０１】この中心波長の安定化の手法は、エタロン
（イントラキャビティエタロン）に反射するレーザ光の
光量が最小となるように、エタロンの共振波長（選択波
長）を制御するという点に特徴があるので、フッ素レー
ザや上記エキシマレーザ等のガスレーザをレーザ発振す
るレーザ装置全てに適用することができる。

【０２０２】この場合、エタロン５の基板６ａ、６ｂに
はフッ化カルシウムで形成されたものを用いれば良い
し、また、レーザチャンバ１には、例えば、ＫｒＦガス
やＡｒＦガス等の所望のガスレーザに応じたレーザガス
を封入すれば良い。

【０２０３】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、フッ素ドープの合成石英で形成された基板を有する
エタロン５を使用しているので、フッ化カルシウムや一
般の合成石英で形成された基板を有する従来のエタロン
では実現不可能であった、（ａ）１５７ｎｍの波長の光
を透過（１ｃｍ当たり９０％以上の透過率）させ、
（ｂ）しかも面精度（波長１５７ｎｍではλ／２５〜λ
／３０）を高くすることができ、１０以上のトータルフ
ィネスのエタロンを実現することができる。これによっ
て、フッ素レーザ（波長１５７ｎｍ）のレーザ光の波長
幅をより狭くできることとなり、超狭帯域化することが
できる。

【０２０４】また、上記エタロン５を用いた場合には、
フッ化カルシウムの基板を用いた従来のエタロンの場合
と比較して、熱膨張率が１／４０と小さく、しかも基板
の厚みの変化量Δｄの比例的な要素である基板の厚みｔ
を薄くできるので（１／１０〜１／２０）、基板の厚み
の変化量Δｄを抑制することができる。よってエタロン
５を透過するレーザ光の中心波長の変化量を抑制するこ
とができる。

【０２０５】さらに、エタロンとしてのイントラキャビ
ティエタロン（つまりエタロン５）において反射するレ
ーザ光の光量が最小となるように、該エタロン５におけ
る共振波長を制御するようにしているので、露光光源と
して利用される超狭帯域化されたレーザ光Ｌ２を用いる
ことなく、エタロン５の中心波長の安定化を図ることが
できることとなり、効率良くレーザ出力を得ることがで
きる。

【０２０６】しかも、中心波長を安定化するに際し、従
来において一般に用いられている基準光源を用いること
無く、超狭帯域化されたレーザ光の中心波長を安定化す
ることができるので、当該波長安定化のための構造が簡
単になる利点もある。

【０２０７】［第２の実施形態］第２の実施形態では、
詳細については後述するが、大きく分けて、フッ素ドー
プの合成石英の基板を用いた第１のエタロンによってフ
ッ素レーザのレーザ光についてシングルライン化および
超狭帯域化を行うという第１の点と、フッ素ドープの合
成石英の基板を有する第２のエタロンを用いて第１のエ
タロンによって超狭帯域化されたレーザ光のスペクトル
を高分解能に検出するという第２の点に特徴がある。

【０２０８】従って、この第２の実施形態では、フッ素
レーザのレーザ光について超狭帯域化されるレーザ光の
中心波長の安定化を図るという観点からは、上記第１及
び第２の点の特徴を備えた超狭帯域化フッ素レーザ装置
を想定している。

【０２０９】しかし、本発明は、上記第２の点の特徴の
み、すなわち超狭帯域化されたレーザ光のスペクトルを
高分解能に検出するということのみにおいても特徴があ
るので、超狭帯域化についてはフッ化カルシウムの基板
を用いた従来のエタロンによって行い、この超狭帯域化
されたレーザ光のスペクトルを、上記第２のエタロンを
用いてモニターして高分解能に検出する超狭帯域化フッ
素レーザ装置も想定している。

【０２１０】図６は、第２の実施形態に係る超狭帯域化
フッ素レーザ装置２００の構成を示す構成図である。

【０２１１】超狭帯域化フッ素レーザ装置２００では、
フッ素（Ｆ２）ガスを含んだ混合ガスが封入されている
レーザチャンバ３１の長手方向の両側に配置された出力
鏡３２と全反射鏡３３とで光共振器が構成されており、
レーザチャンバ３１と全反射鏡３３との間にシングルラ
イン化及び超狭帯域化を実施するエタロン（いわゆるイ
ントラキャビティエタロン）３４が配置されている。

【０２１２】このエタロン３４（上記狭帯域化素子に対
応）は、本発明の特徴部分であるので、詳細については
後述する。

【０２１３】なお、超狭帯域化フッ素レーザ装置２００
では、シングルライン化をするためのプリズムは用いて
いない。

【０２１４】レーザチャンバ３１によってレーザ発振さ
れたレーザ光が光共振器間（つまり出力鏡３２と全反射
鏡３３間）で共振することにより、そのレーザ光がエタ
ロン３４によってシングルライン化および超狭帯域化さ
れ、この超狭帯域化されたレーザ光が出力鏡３２から出
射される。

【０２１５】こうして超狭帯域化されたレーザ光Ｌ３１
は、ビームスプリッタ３５ａに当たり、約９５％は透過
してレーザ光Ｌ３２のように進み、図示しない露光機本
体に導かれ、一方、レーザ光Ｌ３１のうち約５％はビー
ムスプリッタ３５ａで反射する。この反射したレーザ光
Ｌ３３はビーム縮小器３６を通り、ここでビーム径が縮
小されて、ビームスプリッタ３５ｂに当たり、ここで反
射する。

【０２１６】小型フッ素レーザ装置２５０においては、
全反射鏡４２と出力鏡４３がレーザチャンバ４１に直接
取り付けられている。出力鏡４３から取り出されたレー
ザ光Ｌ４１はビームスプリッタ３５ｂを透過することに
より、ビームスプリッタ３５ｂに反射するレーザ光Ｌ３
３と重ね合わされる。すなわち、超狭帯域化されたレー
ザ光Ｌ３３と超狭帯域化されていないレーザ光Ｌ４１と
が合成されて、レーザ光Ｌ３４となる。このレーザ光Ｌ
３４は、回転ステージ４６に設置されているモニター用
のエタロン４４に入射する。

【０２１７】このエタロン４４（上記光学素子に対応）
は、本発明の特徴部分であるので、その詳細については
後述する。

【０２１８】パワーモニター４７は、エタロン４４を透
過するレーザ光Ｌ３５のパワー（光量）を測定する。

【０２１９】遮光板４８ａは、レーザ光Ｌ３３がビーム
スプリッタ３５ｂに入射しないように遮光するためのも
のであり、遮光板４８ｂは、レーザ光Ｌ４１がビームス
プリッタ３５ｂに入射しないように遮光するためのもの
である。

【０２２０】次に、本発明に係るエタロン３４の詳細に
ついて説明する。

【０２２１】第２の実施形態では、エタロン３４は、１
５７ｎｍの波長の光を透過させ、かつ約７４１（Knoop
Number）の硬度でフッ化カルシウムと比較して硬いフッ
素ドープの合成石英で形成される２枚の基板を有し、し
かも２枚の基板のうち１枚の基板については厚さが０．
１ｍｍ程度になっている。

【０２２２】すなわち、エタロン３４は、エアギャップ
エタロンであり、図７に示すように、フッ素ドープの石
英から形成された２枚の基板５０ａ、５０ｂを有し、こ
れら基板５０ａ、５０ｂは複数のスペーサ５１ａ、５１
ｂ（ここでは、３本のスペーサを用いているが、３本目
のスペーサは図示せず）によって基板間が一定になるよ
うに固定されている。

【０２２３】また、基板５０ａ、５０ｂの対向する面に
は反射率が約５０％の反射膜５２ａ、５２ｂがコーティ
ングされており、また、基板５０ａ（上記第２の基板に
対応）の外面（反射膜がコーティングされている面とは
反対の面）には減反射（ＡＲ）コーティングとしてフッ
化マグネシウムが蒸着されている。

【０２２４】エタロン３４は、図２に示した第１の実施
形態におけるエタロン５と比較して、２枚の基板のう
ち、１枚の基板５０ｂ（上記第１の基板に対応）が、約
０．１ｍｍと非常に薄い平行平板になっている。さら
に、基板５０ｂの外面（反射膜がコーティングされてい
る面とは反対の面）には上記ＡＲコーティングではな
く、反射膜５２ｃがコーティングされている。その結
果、基板５０ｂは、ソリッドエタロンとして機能するこ
とになる。

【０２２５】なお、エタロン３４における薄い基板５０
ｂには、その両面に反射膜５２ａ、５２ｃが施されるこ
とになるが、その結果、後述する理由により、新たな効
果としてエタロンのトータルフィネスが悪化することは
ない。

【０２２６】すなわち、基板５０ｂのように薄い基板を
エタロンに用いる際に、仮に片面のみに反射膜を施した
り、基板の両面に仕様の異なる膜を施した場合には、膜
を基板に蒸着することによって生じる応力により、該基
板がたわむことがある。その結果、マクロ的な平坦度が
低下するため、トータルフィネスが低下することがあっ
た。

【０２２７】これに対して、本実施形態のエタロン３４
における薄い基板５０ｂには、両面ともに反射率が約５
０％の反射膜５２ａ、５２ｃが施されており、これによ
って応力に差が生じることはないので、基板５０ｂがた
わむことはない。

【０２２８】ここで、この基板５０ｂ（ソリッドエタロ
ン）によるシングルライン化について説明する。

【０２２９】エタロンの透過率の周期であるＦＳＲは、
数式（７）で表される。

【０２３０】 ＦＳＲ＝λ＾２／（２・ｎ・ｄ） ・・・（７） ただし、λは波長、ｎは基板間に満たされる気体の屈折
率、ｄは基板間隔である。

【０２３１】ここで、λ＝１５７．６２９９ｎｍ、ｎ≒
１．０の場合に、ｄ＝０．１ｍｍとすると、ソリッドエ
タロンでは、ＦＳＲは７１ｐｍになる。

【０２３２】この７１ｐｍは、強いラインの波長λ１＝
１５７．６２９９ｎｍと、弱いラインの波長λ２＝１５
７．５２３３ｎｍとの波長差＝１０６．６ｐｍの２／３
に相当する。

【０２３３】このことは、図８に示す基板５０ｂ（ソリ
ッドエタロン）の透過特性から分かるように、波長λ１
が最大透過波長になるようにエタロン３４を設定する
と、波長λ２は最小透過波長に位置する、ことを意味す
る。

【０２３４】したがって、波長λ１のレーザ光のみを効
率よく発振させると、波長λ２のレーザ光の発振を抑制
することができ、シングルライン化が行われる。すなわ
ち強い発振線の波長１５７．６２９９ｎｍを最大透過率
に対応する波長（つまり共振波長）に合わせると、弱い
発振線の波長１５７．５２３３ｎｍは最小透過率に対応
する波長（共振波長から半波長ずれる場合）に合うよう
になって、弱い発振線が発振しにくくなり、シングルラ
イン化が行える。

【０２３５】なお、上述したようなシングルライン化
は、原理的には、２本の発振線の波長差１０６．６ｐｍ
を、エタロンのＦＳＲで割った値の小数部が約０．５に
なればよい。因みに、上記の場合においては、１０６．
６ｐｍをＦＳＲ（７１ｐｍ）で割った値は約１．５とな
り、その小数部は０．５である。

【０２３６】ただし、実際にエタロンのＦＳＲが２本の
発振線の波長差に比べてあまり小さくなると、波長λ１
が最大透過波長になるように保つ安定化が難しくなる。
したがって、本実施形態では、ＦＳＲは、７１ｐｍと、
オーダー的に波長差と同等の大きさになるように設定し
ている。

【０２３７】また、このように波長差と同等の数十ｐｍ
程度のＦＳＲとなるようなソリッドエタロンでは、厚さ
が約０．１ｍｍ前後と薄くしなければならないが、フッ
化カルシウムから成る従来の基板では実現不可能であっ
たのに対し、本実施形態では、基板の材質にフッ素ドー
プの合成石英から成る基板を用いているので実現するこ
とが可能である。しかもシングルライン化も同時に達成
することが可能である。

【０２３８】このようにして基板５０ｂによってシング
ルライン化されたレーザ光を、さらに２枚の基板５０
ａ、５０ｂのギャップ間の共振作用によって、超狭帯域
化を行っている。

【０２３９】次に、本発明に係るエタロン４４について
詳細に説明する。

【０２４０】図６に示すエタロン４４を構成する２枚の
基板４５ａ、４５ｂは、フッ素ドープの合成石英で形成
されている。

【０２４１】上述したような、合成石英は、硬度が高い
ため研磨による面精度を高くできるので、本実施形態で
は、λ／１４０（ただしλ＝６３３ｎｍ）の面精度の基
板が用いられている。なお、λ＝１５７．６ｎｍにおい
ては面精度は約λ／３５になる。

【０２４２】一方、基板４５ａと基板４５ｂとが対向す
る面には、波長１５７．６ｎｍにおいて約９０％の反射
膜が施されている。なお、この反射膜は、波長１５７．
６ｎｍのフッ素レーザにおいて、通常、全反射膜と呼ば
れるものであり、特に部分反射膜として設計された膜で
はない。

【０２４３】その理由としては、フッ素レーザ用の反射
膜としては、反射率が約９０％の全反射膜が広く用いら
れているため、本実施形態においても、その全反射膜を
利用したものである。しかも、波長１５７．６ｎｍにお
ける部分反射膜を実現することは極めて困難であるから
である。

【０２４４】ところで、エタロン４４では、上述したよ
うに約９０％の高い反射率を有する反射膜が、λ／３５
（λ≒１５７ｎｍ）の面精度の基板上にコーティングさ
れているので、トータルフィネスＦｔは約１５になる。
すなわち、エタロンのＦＳＲを３ｐｍにした場合、約
０．２ｐｍ｛＝ＦＳＲ／（Ｆｔ＋１）＝３ｐｍ／（１５
＋１）｝の分解能でスペクトルを検出できる。

【０２４５】したがって、超狭帯域化されたフッ素レー
ザのレーザ光のスペクトルを、エタロン４４を用いてモ
ニターすることにより、そのスペクトルの中心波長を約
０．２ｐｍの分解能で測定することができる。

【０２４６】なお、従来においては、フッ素レーザ用の
光学材として、波長１５７ｎｍにおいて１ｃｍ当たり約
９９％以上の高い透過率を有する光学材であるフッ化カ
ルシウムが広く用いられていたが、仮に、これを用いて
エタロンを構成した場合、面精度は通常λ／２０（λ＝
６３３ｎｍ）であり、高くてもλ／４０（λ＝６３３ｎ
ｍ）であるので、波長１５７ｎｍでは、面精度はλ／１
０が限度である。従って、フラットネスフィネスＦfは
最高で５になるので、トータルフィネスＦｔは５未満し
か得られなかった。

【０２４７】したがって、ＦＳＲを３ｐｍと小さくして
も、０．６ｐｍより悪い分解能しか得られず、波長幅が
約０．３ｐｍ前後に超狭帯域化されたスペクトルの中心
波長を正確に測定することは不可能であった。

【０２４８】次に、超狭帯域化フッ素レーザ装置２００
から取り出されるレーザ光Ｌ３１の中心波長を安定化す
る手法を、図９を参照して説明する。

【０２４９】図９は、パワーモニター４７における受光
量のエタロン４４の設置角度に依存する変化を示したも
のである。

【０２５０】エタロン４４の設置角度は、回転ステージ
４６によって常に変化されており、これによってエタロ
ン４４における最大透過波長が変化する。

【０２５１】したがって図９に示す受光量の変化要因
は、エタロン４４における最大透過波長の変化に対応す
るので、図９に示すグラフはエタロン４４に入射するレ
ーザ光Ｌ３４のスペクトルを表すことになる。

【０２５２】一方、レーザ光Ｌ３４は、レーザ光Ｌ３３
とレーザ光Ｌ４１との合成ビームであるので、超狭帯域
化されたレーザ光のスペクトルと狭帯域化されていない
場合のスペクトルとが加算されたスペクトルになる。し
たがって、レーザ光Ｌ３４のスペクトルは、図９に示す
分布のように、広いスペクトルを有するプロファイルの
中で突き出すような形状となる。

【０２５３】ここで、超狭帯域化されたレーザ光Ｌ３３
のスペクトルの中心波長と、超狭帯域化されていないレ
ーザ光Ｌ４１のスペクトルの中心波長とが一致している
場合には、図９に示すように、突き出したプロファイル
が、広いプロファイルの中央に位置するようになる。

【０２５４】仮に、レーザ光Ｌ３３のスペクトルの中心
波長と、レーザ光Ｌ４１のスペクトルの中心波長とが一
致していない場合、つまり、図９に示すように、突き出
したプロファイルが、広いプロファイルの中央に位置し
ていない場合は、レーザ光Ｌ４１の広いスペクトルは物
理的に定まったものであるため、このプロファイルの中
央（中心波長＝絶対波長）に、レーザ光Ｌ３３のスペク
トルの中心波長が位置するように、エタロン３４の設置
角度を微調整すれば良い。

【０２５５】なお、本実施形態においては、図６には図
示されていないが、図１に示した第１の実施形態と同様
に、制御装置（図示せず）が、パワーモニター４７から
のモニター結果（光量を示す信号）に基づいて、エタロ
ン３４が設置された回転ステージ（図示せず）を回動制
御することにより、レーザ光Ｌ３１のスペクトルの中心
波長が安定化される。

【０２５６】次に、上述したような中心波長の安定化手
法とは異なる他の安定化手法について、図１０を参照し
て説明する。

【０２５７】上述した安定化手法では、レーザ光Ｌ３３
とレーザ光Ｌ４１とを同時にエタロン４４に入射させる
ようにしているが、他の安定化手法では、これらのレー
ザ光を時間的に別々にエタロン４４に入射させるように
している。

【０２５８】すなわち、図６において遮光板４８ａのみ
を図中矢印Ａ１で示される方向に移動させてレーザ光Ｌ
３３を遮光すると、パワーモニター４７にはエタロン４
４を介してレーザ光Ｌ４１のみが入射されるので、図１
０（ａ）に示すようなレーザ光Ｌ４１の広いスペクトル
のみが観測される。

【０２５９】一方、図６において、遮光板４８ａを元の
位置に戻し、かつ遮光板４８ｂのみを図中矢印Ａ２で示
される方向に移動させてレーザ光Ｌ４１を遮光すると、
パワーモニター４７にはエタロン４４を介してレーザ光
Ｌ３３のみが入射されるので、図１０（ｂ）に示すよう
なレーザ光Ｌ３３の狭いスペクトルのみが観測される。

【０２６０】従って、図１０（ａ）、（ｂ）に示される
それぞれのプロファイルの中心波長をλａ、及びλｂと
すると、中心波長λｂが、常時、中心波長λａと同じ位
置に来るように、エタロン３４の設置角度を微調整すれ
ばよい。この設置角度の微調整は、上記図９に示したス
ペクトルを基にエタロン３４を微調整する方法と同一で
ある。

【０２６１】上述したように高いトータルフィネスを有
するエタロン４４をモニターに用いることにより、超狭
帯域化されたレーザ光Ｌ３１（最終的にはレーザ光Ｌ３
２）の中心波長を常時安定化することができる。

【０２６２】なお、本実施形態では、エタロン３４及び
エタロン４４は共にフッ素ドープの合成石英で形成され
た２枚の基板を有しているが、本発明はこれに限定され
ることなく、次のようにしても良い。

【０２６３】すなわち、図６の構成において、エタロン
３４を、フッ化カルシウムから形成される２枚の基板か
ら構成されるエタロン（従来と同様のエタロン）に変更
し、また図１に示した第１の実施形態と同様に２つのプ
リズムを追加した構成とし、しかも、これらの光学部材
を、図１に示したような配置関係で配置する。

【０２６４】これにより、上記２つのプリズム及びエタ
ロンによって、フッ素レーザのレーザ光についてのシン
グルライン化および超狭帯域化が行われる。そして、こ
の超狭帯域化されたレーザ光のスペクトルを、フッ素ド
ープの合成石英で形成された基板を有するエタロン４４
を用いてモニターする。

【０２６５】この場合、エタロン４４においては、上述
したように約９０％の高い反射率を有する反射膜が、λ
／３５（λ≒１５７ｎｍ）の面精度の基板上にコーティ
ングされているので、トータルフィネスＦｔは約１５と
なり、エタロンのＦＳＲを３ｐｍにした場合、約０．２
ｐｍ（＝ＦＳＲ／（Ｆｔ＋１））の分解能でスペクトル
を検出できる。

【０２６６】以上説明したように、第２の実施形態によ
れば、フッ素ドープの合成石英で形成された２枚の基板
を有するエタロン３４のうち、１枚の基板５０ｂ（いわ
ゆるソリッドエタロン）ついては約０．１ｍｍの厚さを
もって形成しているので、当該基板５０ｂの内部での共
振作用を利用してシングルライン化を効率良く実現する
ことができると共に、２枚の基板５０ａ、５０ｂのギャ
ップ間の共振作用を利用して超狭帯域化を行うことがで
きる。

【０２６７】すなわち、エアギャップエタロンであるエ
タロン３４においてシングルライン化及び超狭帯域化を
実現することができる。

【０２６８】また、第２の実施形態に係るエタロン３４
を用いる場合には、２枚の基板のうち１枚の基板が約
０．１ｍｍの厚さであるので、エタロン３４自身も薄く
することができる。しかも、シングルライン化及び超狭
帯域化を実現することができるので、シングルライン化
のための光学部材が不必要となる。従って、第１の実施
形態と比較して、光共振器長（出力鏡３２と全反射鏡３
３間）を大幅に延ばすことなく、該光共振器を構成でき
るので、レーザ出力の低下を抑制することができる。

【０２６９】さらに、第２の実施形態によれば、フッ素
ドープの合成石英板を基板とするエタロン、すなわち高
いフィネスのエタロンを用いて、レーザ光のスペクトル
をモニターするようにしているので、フッ素レーザ（波
長１５７ｎｍ）のレーザ光のスペクトルを正確に計測す
ることができる。すなわち、波長幅が約０．３ｐｍに超
狭帯域化されたレーザ光を、上述したように約０．２ｐ
ｍの分解能でスペクトルを検出することができるので、
当該レーザ光の中心波長を確実に安定化することができ
る。

【０２７０】［第３の実施形態］図１１は、第３の実施
形態に係る狭帯域化フッ素レーザ装置３００の構成を示
す構成図である。

【０２７１】狭帯域化フッ素レーザ装置３００では、フ
ッ素（Ｆ２）ガスを含む混合ガスが封入されているレー
ザチャンバ６１の長手方向の両側に配置された出力鏡６
２と全反射鏡６３とで光共振器が構成されている。ま
た、レーザチャンバ６１と全反射鏡６３との間に、２つ
のエタロン（いわゆるソリッドエタロン）６４ａ、６４
ｂが配置されている。

【０２７２】エタロン６４ａ、６４ｂは共にフッ素ドー
プの合成石英から成る厚さが０．１ｍｍの薄板で形成さ
れており、コーティングは施されていない。また、これ
ら２枚のエタロン６４ａ、６４ｂは、基板内部での共振
作用によりシングルライン化を行う。

【０２７３】すなわち、２枚のエタロン６４ａ、６４ｂ
では、共にフッ素レーザにおける２本の発振線の内、１
５７．６２９９ｎｍの波長λ１においては高い透過率を
有するように設定されており、その結果、１５７．５２
３３ｎｍの波長λ２においては最低透過率になってい
る。これによって波長λ２のレーザ光のレーザ発振が抑
制され、波長λ１のレーザ光のみがレーザ発振されて、
シングルライン化が達成される。

【０２７４】この実施形態では、エタロン６４ａ、６４
ｂは共にノーコートであるため、反射フィネスが低い。
そのため、２枚のエタロン６４ａ、６４ｂを用いること
により、波長λ２における透過率を低くしている。

【０２７５】以上説明したように、第３の実施形態によ
れば、極めて薄い基板から成るエタロンを挿入するだけ
でシングルライン化を実現することができるので、光共
振器長（出力鏡６２と全反射鏡６３間の距離）を、図１
８に示した従来のフッ素レーザ装置９００の場合と比較
して大幅に短くすることができ（レーザチャンバ６１よ
り多少長い距離）、よってレーザ出力の大幅な低下を抑
制することができる。

【０２７６】これに対し、図１８に示した従来のフッ素
レーザでは、シングルライン化を行うためには、２枚の
プリズム９４ａ、９４ｂを光共振器間に挿入する必要が
あるので、仮にレーザチャンバ９１と上記レーザチャン
バ６１とが同一の長さであったとしても、光共振器長
（出力鏡９２と全反射鏡９３間の距離）が長くなり、レ
ーザ出力が低下していた。

【０２７７】また、第３の実施形態によれば、光共振
器、レーザチャンバの他に、２枚のソリッドエタロンの
みの、少ない部品点数によっても、フッ素レーザの２本
の発振線をシングルライン化することができる。

【０２７８】［第４の実施形態］第４の実施形態では、
レーザ発振されるフッ素レーザのレーザ光にはＳ偏光が
含まれているということに着目したものである。

【０２７９】すなわち、一般にフッ素レーザにおいて
は、エキシマレーザなど他の紫外域のガスレーザに比べ
て利得が大きいため、レーザチャンバのウインドウにブ
リュースタ板を用いても、発振するレーザ光は１００％
の直線偏光（これをＰ偏光とする）とはならず、多少の
Ｓ偏光が含まれる。例えば、光共振器内部に、ここを往
復するレーザ光が通過するようにブリュースタ板を配置
すると、Ｓ偏光はこのブリュースタ板の片面で約１７％
反射し、両面で合計約３４％も反射する。

【０２８０】ところで、このＳ偏光の光量が最大になる
条件は、エタロン出力鏡からレーザチャンバの方向に戻
されるＳ偏光の光量が最大になる場合であり、これは、
エタロン出力鏡における反射率の最大値に対応する波長
（最大反射波長）に、Ｐ偏光のスペクトルの中心波長が
位置する場合である。

【０２８１】上述したことから、ブリュースタ板で反射
するＳ偏光の光量を最大にすべく、エタロン出力鏡にお
ける選択波長を調整することにより、選択波長が安定化
されることになる。

【０２８２】次に、上述した技術思想を実現するための
具体的な装置について説明する。

【０２８３】図１２は、第４の実施形態に係る超狭帯域
化フッ素レーザ装置４００の構成を示す構成図である。

【０２８４】超狭帯域化フッ素レーザ装置４００では、
フッ素（Ｆ２）ガスを含む混合ガスが封入されているレ
ーザチャンバ７１の長手方向の両側に配置されたエタロ
ン出力鏡７３と全反射鏡７４とで光共振器が構成されて
いる。

【０２８５】レーザチャンバ７１の長手方向の対向する
部位にそれぞれ取り付けられているウインドウ７２ａ、
７２ｂは、ブリュースタカット（光軸に対して約５７度
の角度で斜めに取り付けられていることを示す）になっ
ている。

【０２８６】また、ウインドウ７２ａ、７２ｂは、波長
が１５７．６ｎｍの短波長の真空紫外光を透過させる材
質であるフッ化カルシウム（ＣａＦ２）で形成されてい
る。同様の理由で、ウインドウ７２ａ、７２ｂをフッ化
マグネシウム（ＭｇＦ２）で形成するようにしても良
い。

【０２８７】レーザチャンバ７１と全反射鏡７４との間
に配置された２つのプリズム７５ａ、７５ｂは、レーザ
チャンバ７１からレーザ発振されたレーザ光をシングル
ライン化するものである。

【０２８８】エタロン出力鏡７３は、気密ボックス７６
内に収納されており、この気密ボックス７６内の圧力に
応じた波長のレーザ光を選択し、２つのプリズム７５
ａ、７５ｂによってシングルライン化されたレーザ光を
超狭帯域化する。

【０２８９】気密ボックス７６には、このボックス内に
封入された乾燥窒素の圧力を調整するためのピストン７
７が備わっている。

【０２９０】パワーモニター７８（上記検出手段に対
応）は、レーザチャンバ７１のウインドウ７２ｂで反射
するＳ偏光であるレーザ光Ｓ１のパワー（光量）を測定
し、この測定結果を制御装置７９へ通知する。

【０２９１】制御装置７９（上記制御手段に対応）は、
パワーモニター７８からの測定結果を基に、ピストン７
７を移動制御する。

【０２９２】次に、エタロン出力鏡７３から取り出され
るレーザ光Ｌ７１の中心波長の安定化について説明す
る。

【０２９３】フッ素レーザは、エキシマレーザなど他の
紫外域のガスレーザの中でも特に利得が大きいので、光
共振器間をあまり往復しなくても、往復する光が強めら
れてレーザ発振が始まる。その結果、レーザチャンバ７
１の両側のウインドウ７２ａ、７２ｂがブリュースタカ
ットになっている場合でも、ここで損失を被るＳ偏光も
ある程度の出力まで増幅される。

【０２９４】従って、エタロン出力鏡７３からレーザチ
ャンバ７１へ進行し、ウインドウ７２ｂに到達するレー
ザ光には、Ｐ偏光とＳ偏光の両方が含まれることにな
る。

【０２９５】そして、ブリュースタカットされているウ
インドウ７２ｂにおいては、Ｓ偏光はその両面で合計約
３４％反射するものの、Ｐ偏光は０％である。

【０２９６】このため、エタロン出力鏡７３で反射した
レーザ光（Ｓ偏光）の約３４％は、図１２に示すレーザ
光Ｓ１のように、レーザチャンバ７１のウインドウ７２
ｂで反射する。この反射したレーザ光Ｓ１はパワーモニ
ター７８に入射し、そのパワーがモニターされる。

【０２９７】このモニター結果を示す信号が、パワーモ
ニター７８から制御装置７９へ送信されると、制御装置
７９は、受信した信号に基づいて気密ボックス７６のピ
ストン７７を移動制御する。

【０２９８】すなわち、ピストン７７の位置が移動され
ることにより、気密ボックス７６内に満たされた乾燥窒
素の圧力が調整され、この調整された圧力に応じてエタ
ロン出力鏡７３の選択波長が調整される。

【０２９９】ところで、超狭帯域化フッ素レーザ装置４
００では、図１３に示したエタロン出力鏡７３の反射特
性から分かるように、エタロン出力鏡７３における最大
反射波長を中心にレーザ発振する。

【０３００】従って、効率良くレーザ発振させるには、
所望の波長に最大反射波長を合わせる必要がある。そこ
で、具体的には、上述したように気密ボックス７６内の
圧力を調整して、レーザ光Ｓ１の光量が常時最大になる
ように、エタロン出力鏡７３の選択波長を調整してい
る。

【０３０１】これによって、エタロン出力鏡７３の選択
波長が、レーザ光Ｓ１のスペクトルの中心波長と一致す
るようになる。このレーザ光Ｓ１のスペクトルの中心波
長は、図１４のスペクトル分布に示すように、物理的に
定まった絶対波長であるので、エタロン出力鏡７３の選
択波長が安定化される。

【０３０２】上述したように、本実施形態では、光共振
器間で発生するレーザ光のうち、Ｓ偏光を利用して超狭
帯域化されるレーザ光の中心波長の安定化を実現してい
るので、Ｐ偏光に関しては全く損失がない。

【０３０３】なお、超狭帯域化フッ素レーザ装置４００
から取り出されるレーザ光Ｌ７１においては、Ｓ偏光も
数％含まれるが、大部分がＰ偏光であるので、図示しな
い露光機本体内における種々の光学系においては、Ｐ偏
光に対して損失が少ないような設計になっており、Ｓ偏
光はさらに低下することが多い。

【０３０４】従って、実際に露光に利用されるレーザ光
の大部分はＰ偏光であるので、本実施形態のように、Ｓ
偏光を用いて中心波長の安定化を実施しても、実際の露
光を考慮した場合には、露光に利用されるレーザ光は全
く損失が生じない。

【０３０５】また、本実施形態では、Ｓ偏光であるレー
ザ光Ｓ１を取り出すために、ブリュースタ板が必要であ
るが、図１２に示したようにレーザチャンバ７１のウイ
ンドウ７２ｂを利用することにより、余計にブリュース
タ板を用いる必要がないのも特徴である。

【０３０６】なお、本実施形態では、上述したようにＳ
偏光を取り出すためにブリュースタ板（光学部材）を用
いているが、これは、入射角がブリュースタ角において
は、Ｓ偏光はブリュースタ板の両面で合計約３４％反射
するものの、Ｐ偏光は０％で反射はしないので、光共振
器間で共振させるＰ偏光については損失させること無
く、Ｓ偏光の光量をモニターするためだからである。

【０３０７】したがって、レーザ光Ｌ７１（つまりＰ偏
光）のスペクトルの中心波長を安定化させるという観点
からは、Ｓ偏光を反射させる光学部材を、例えばエタロ
ン出力鏡とレーザチャンバ間に、Ｐ偏光の反射が例えば
約１％前後となるような入射角例えば４５度あるいは６
５度をもって配置するようにしても良い。

【０３０８】この場合、エタロン出力鏡７３から出射さ
れる超狭帯域化されたレーザ光Ｌ７１は多少損失が発生
するものの、Ｓ偏光の光量に基づいてレーザ光Ｌ７１の
スペクトルの中心波長は安定化される。

【０３０９】さらに、この場合において、中心波長の安
定化のためのエタロン出力鏡７３の共振波長の制御を下
記のようなタイミングで実施することにより、Ｐ偏光の
損失は、実際に露光に利用されるレーザ光Ｌ７１に影響
を与えることはない。

【０３１０】すなわち、上述した光学部材を移動制御可
能にすると共に、エタロン出力鏡７３から出射されるレ
ーザ光Ｌ７１を遮光する遮光板を新たに配置し、この遮
光板を移動制御可能とする。

【０３１１】そして、上記レーザ光Ｌ７１を露光光源と
する図示しない露光機本体における例えばウエハー交換
時に、上記光学部材を移動制御して、所定の位置からエ
タロン出力鏡７３からのレーザ光を反射させる位置に移
動させると共に、上記遮光板を移動制御して、所定の位
置からレーザ光Ｌ７１を遮光する位置に移動させた後、
上記光学部材に反射するＳ偏光の光量をパワーモニター
７８によって検出し、この光量が最大になるようにエタ
ロン出力鏡７３の共振波長を制御するようにしても良
い。

【０３１２】以上説明したように、第４の実施形態によ
れば、光共振器間で共振するレーザ光に含まれるＳ偏光
の光量が最大になるようにエタロン出力鏡の共振波長を
制御するようにしているので、該Ｓ偏光と依存関係にあ
る当該レーザ光に含まれるＰ偏光の光量を最大、つまり
エタロン出力鏡の選択波長を超狭帯域化されていないレ
ーザ光のスペクトルの中心波長（絶対波長）に合わせる
ことができ、よって超狭帯域化されるレーザ光の中心波
長の安定化を図ることができる。

【０３１３】また、上記Ｓ偏光の光量を検出するにはブ
リュースタ板の光学部材が必要であるが、このブリュー
スタ板の代替として、レーザチャンバ７１にブリュース
タカットされたウインドウを用いているので、余分なブ
リュースタ板を用いる必要がなく、部品コストを抑制す
ることができる。

【０３１４】さらに、超狭帯域化されるレーザ光のＳ偏
光の光量に基づいて、当該レーザ光の中心波長を安定化
しているので、従来において一般に用いられている基準
光源を用いる必要はないこととなり、よって当該波長安
定化のための構造が簡単になる利点もある。

【０３１５】［第５の実施形態］図１５は、第５の実施
形態に係る超狭帯域化フッ素レーザ装置５００の構成を
示す構成図である。

【０３１６】超狭帯域化フッ素レーザ装置５００では、
フッ素（Ｆ２）ガスを含む混合ガスが封入されているレ
ーザチャンバ８１の長手方向の両側に配置されたエタロ
ン出力鏡８３ａとエタロン出力鏡８３ｂとで光共振器が
構成されている。

【０３１７】レーザチャンバ８１の長手方向の対向する
部位にそれぞれ取り付けられているウインドウ８２ａ、
８２ｂは、図１２に示した第４の実施形態におけるレー
ザチャンバ７１の場合と同様に、ブリュースタカットに
なっている。

【０３１８】２つのエタロン出力鏡８３ａ、８３ｂ、２
つの気密ボックス８４ａ、８４ｂ、２つのピストン８５
ａ、８５ｂ、２つのパワーモニター８６ａ、８６ｂ、及
び２つの制御装置８７ａ、８７ｂは、それぞれ図１２に
示した第４の実施形態におけるエタロン出力鏡７３、気
密ボックス７６、ピストン７７、パワーモニター７８、
及び制御装置７９と同様の機能を有している。

【０３１９】係る構成の超狭帯域化フッ素レーザ装置５
００においては、レーザチャンバ８１からレーザ発振さ
れたレーザ光は、上記光共振器間で共振することによ
り、エタロン出力鏡８３ａおよびエタロン出力鏡８３ｂ
によって超狭帯域化され、これらエタロン出力鏡８３
ａ、８３ｂの両方から出射される。これによって超狭帯
域化されたレーザ光Ｌ８１、Ｌ８２が取り出される。

【０３２０】次に、エタロン出力鏡８３ａ、８３ｂそれ
ぞれの選択波長の調整について説明する。

【０３２１】最初に、エタロン出力鏡８３ａに当たって
反射するＳ偏光であるレーザ光Ｓ８１は、レーザチャン
バ８１のウインドウ８２ａで反射して、パワーモニター
８６ａに入射し、ここでパワーが検出される。この検出
されたレーザ光Ｓ８１のパワーを示す信号がパワーモニ
ター８６ａから制御装置８７ａへ送信されると、制御装
置８７ａは、受信したパワーを示す信号に基づいて、気
密ボックス８４ａのピストン８５ａを移動制御する。

【０３２２】これによって、ピストン８５ａの位置が移
動されるので、気密ボックス８４ａ内に満たされた乾燥
窒素の圧力が調整され、この調整された圧力に応じてエ
タロン出力鏡８３ａの選択波長が調整される。

【０３２３】一方、エタロン出力鏡８３ｂに当たって反
射するＳ偏光であるレーザ光Ｓ８２は、レーザチャンバ
８１のウインドウ８２ｂで反射して、パワーモニター８
６ｂに入射し、ここでパワーが検出される。この検出さ
れたレーザ光Ｓ８２のパワーを示す信号がパワーモニタ
ー８６ｂから制御装置８７ｂへ送信されると、制御装置
８７ｂは、受信したパワーを示す信号に基づいて、気密
ボックス８４ｂのピストン８５ｂを移動制御する。

【０３２４】この場合も、上記同様に、ピストン８５ｂ
の移動後の位置に応じて、気密ボックス８４ｂ内に満た
された乾燥窒素の圧力が変化するのに伴って、エタロン
出力鏡８３ｂの選択波長も変化する。つまり、エタロン
出力鏡８３ｂの選択波長が調整される。

【０３２５】上述したように、本実施形態では、２個の
エタロン出力鏡のそれぞれで反射するＳ偏光をそれぞれ
別々にモニターすることにより、２個のエタロン出力鏡
における選択波長を独立に調整している。これが可能に
なったのは、Ｓ偏光を測定するようにしたからであり、
このＳ偏光はブリュースタウインドウ（ブリュースタカ
ットされたウインドウ）において約３４％も反射するか
らである。

【０３２６】以上説明したように、第５の実施形態によ
れば、レーザチャンバの長手方向の両側に配置された２
つのエタロン出力鏡それぞれから超狭帯域化されたレー
ザ光を取り出すことができ、しかも各々のエタロン出力
鏡から出射されるレーザ光の中心波長を独立して安定化
することができる。

【０３２７】［第６の実施形態］図１６は、第６の実施
形態に係る超狭帯域化フッ素レーザ装置６００の構成を
示す構成図である。

【０３２８】超狭帯域化フッ素レーザ装置６００では、
フッ素（Ｆ２）ガスを含む混合ガスが封入されているレ
ーザチャンバ８０１の長手方向の両側に配置された出力
鏡８０２と全反射鏡８０３とで光共振器が構成されてお
り、また、レーザチャンバ８０１と全反射鏡８０３との
間にエタロン８０５が配置されている。

【０３２９】エタロン８０５は、フッ素ドープの合成石
英で形成された２枚の基板８０６ａ、８０６ｂを有して
おり、透過するレーザ光を超狭帯域化する。このエタロ
ン８０５は、図２に示したエタロン５と同様のコーティ
ングが施されている。

【０３３０】また、レーザチャンバ８０１とエタロン８
０５との間には２枚のレンズ８０４ａ、８０４ｂが配置
されており、さらに、これらレンズ８０４ａ、８０４ｂ
によって形成される焦点の位置に、光軸に対し所定の角
度をもってピンホール板８０７が配置されている。詳細
については後述するが、レンズ８０４ａ、８０４ｂおよ
びピンホール板８０７によってシングルライン化を行っ
ている。

【０３３１】なお、本実施形態では、レンズ８０４ａの
焦点距離の方が、レンズ８０４ｂの焦点距離よりも長く
なるように設定されている。このため、レーザチャンバ
８０１側のレーザ光Ｌ８１０よりも、エタロン８０５を
通過する際のレーザ光の方がビーム幅が広くなってい
る。

【０３３２】これにより、エタロン８０５の基板８０６
ａ、８０６ｂにおけるレーザ光強度（単位面積当たりの
レーザ光のパルスエネルギーあるいはピークパワー）が
低くなり、特に基板８０６ａ、８０６ｂの内面に施され
た反射膜にダメージが生じ難くなっている。

【０３３３】また、上述したようにレンズ８０４ａの焦
点距離を長くしているのは、不所望のレーザ光Ｌ８４０
を分離し易くするためでもある。

【０３３４】なお、本実施形態におけるピンホール板８
０７の材質としては、レーザ光の照射による温度上昇が
生じても変形しにくい材質がよく、例えば、シリコンカ
ーバイト（ＳiＣ）、アルミニウム（Ａl）、あるいは銅
（Ｃｕ）等のように、レーザ光に対する反射率や融点の
高い金属等が好ましい。

【０３３５】パワーモニター８０８は、ピンホール板８
０７で反射したレーザ光のパワー（光量）をモニター
し、このモニタ結果（パワーを示す信号）を信号線８０
９ａを介して制御装置８１０へ送信する。

【０３３６】制御装置８１０は、パワーモニター８０８
からのパワーを示す信号に基づいて、信号線８０９ｂを
介して、エタロン８０５が設置されている回転ステージ
８１１を回動制御する。

【０３３７】次に、この実施形態でのシングルライン化
について説明する。

【０３３８】レーザチャンバ８０１内で発生するレーザ
光Ｌ８１０のうち、レンズ８０４ｂの方向へ進むもの
は、エタロン８０５に達することになるが、こうしてエ
タロン８０５に達したレーザ光のうち、エタロン８０５
における基板８０６ｂの内面の反射面で反射するもの
は、図中点線で示されるように、光共振器間を往復する
レーザ光とは僅かに隔たった角度で進むので、レンズ８
０４ａを通過して、ピンホール板８０７の穴を通過する
ことはできない。

【０３３９】このように、エタロン８０５の反射面で戻
される不所望のレーザ光（１５７．５２３３ｎｍの波長
λ２）を、光共振器間を往復する所望のレーザ光（１５
７．６２９９ｎｍの波長λ１）と分離することができ
る。すなわち、波長λ１のレーザ光のみを選択すること
ができ、シングルライン化が達成できる。

【０３４０】そして、このようにしてシングルライン化
されたレーザ光が上記光共振器間を共振することによ
り、このレーザ光がエタロン８０５によって超狭帯域化
され、出力鏡８０２からレーザ光Ｌ８２０として取り出
される。

【０３４１】次に、超狭帯域化フッ素レーザ装置６００
における波長安定化の手法について説明する。

【０３４２】超狭帯域化フッ素レーザ装置６００では、
上述したように、エタロン８０５における基板８０６ｂ
の内面の反射面で反射したレーザ光は、図１６中点線で
示されるようにレンズ８０４ａを通過して、ピンホール
板８０７の穴を通過することができないので、レーザ光
Ｌ８４０のように、ピンホール板８０７で反射して、パ
ワーモニター８０８によって受光される。

【０３４３】パワーモニター８０８では、受光したレー
ザ光Ｌ８４０のパワー（光量）をモニターし、このモニ
ター結果（光量を示す信号）を信号線８０９ａを介して
制御装置８１０へ送信する。

【０３４４】ところで、レーザ光Ｌ８４０は、図１に示
した第１の実施形態におけるレーザ光Ｌ４と同様に、超
狭帯域化するエタロンの反射面で反射され、超狭帯域化
されていないレーザ光である。従って、レーザ光Ｌ８４
０は、図５（ｃ）に示した第１の実施形態におけるレー
ザ光Ｌ４のスペクトル分布と同様になる。

【０３４５】また、パワーモニター８０８において受光
されるレーザ光Ｌ８４０の光量は、エタロン８０５の反
射率に依存するので、エタロン８０５において最小反射
率のときに光量が最小となる。

【０３４６】このため、超狭帯域化されるレーザ光のス
ペクトルの中心波長はエタロン８０５において最小反射
率（及び最大透過率）に対応する波長（最大透過波長）
と一致しているのが好ましい。

【０３４７】従って、レーザ光Ｌ８４０の光量が最小と
いうことは、超狭帯域化されるレーザ光のスペクトルの
中心波長と上記最小反射率（及び最大透過率）に対応す
る波長（換言すれば、図５（ａ）に示したスペクトルの
中心波長（絶対波長）に対応するレーザ光Ｌ８１０のス
ペクトルの中心波長）とが一致し、超狭帯域化されるレ
ーザ光のスペクトルの中心波長が安定した状態であると
いうことを意味する。

【０３４８】そこで、レーザ光Ｌ８４０のパワーを示す
信号を受信した制御装置８１０は、この信号を基に、レ
ーザ光Ｌ８４０のパワーが常に最小にすべく、信号線８
０９ｂを介して回転ステージ８１１を回動制御する。

【０３４９】これによって、エタロン８０５の設定角度
が調整されることになり、エタロン８０５を通過する超
狭帯域化されたレーザ光の中心波長が安定化される。

【０３５０】本実施形態の特徴としては、上述したよう
に、エタロンの反射面で戻される不所望のレーザ光を、
光共振器間を往復する所望のレーザ光と分離する際に、
レンズで集光させた焦点近傍に配置したピンホール板８
０７を利用しているということである。

【０３５１】これによって、所望のレーザ光のみがピン
ホール板８０７の穴を通過すればよいため、不所望のレ
ーザ光と所望のレーザ光とのなす角の角度が小さくて
も、分離し易くなっている。

【０３５２】そのため、エタロン８０５を設置する際
に、その反射面の法線と光軸とのなす角の角度を小さく
できる。この結果、詳細については後述するが、エタロ
ン８０５の角度ずれによる中心波長のずれを小さくでき
る。

【０３５３】次に、こうした中心波長のずれを小さくで
きる根拠について説明する。

【０３５４】すなわち、エタロンのギャップ間で共振す
る波長λのレーザ光の光路と、エタロンの反射面の法線
とのなす角をθとし、この角度がΔθずれたときの共振
波長Λは、数式（８）で表される。

【０３５５】Λ≒λ・cos(θ)／cos(θ+Δθ) ・・
・（８）この数式（８）は、エタロンの反射面の法線
は、光軸に平行に近い程（すなわちθが０に近づく
程）、Δθの大きさによるΛの変化が小さくなり、波長
の安定性が高くなることを意味している。

【０３５６】ただし、上記法線と光軸とが全く平行にな
ると、反射面で反射したレーザ光が光軸に沿って正反対
の方向に進むことになるため、全反射鏡として機能して
しまい、エタロンとしての超狭帯域化の機能を果たさな
くなる。

【０３５７】また、本実施形態においては、レンズ８０
４ａ、８０４ｂによって形成される焦点の位置にピンホ
ール板８０７を配置して、これらレンズ８０４ａ、８０
４ｂによって光共振器間のレーザ光Ｌ８１０を一度集光
させるようにしているので、ピンホール板８０７の穴を
通過することができる拡がり角を有するレーザ光のみが
強められ、このレーザ光が超狭帯域化されたレーザ光Ｌ
８２０となって出力鏡８０２から光共振器外部へ取り出
される。

【０３５８】このため、ピンホール板８０７の穴を小さ
くすることにより、レーザ光Ｌ８２０のビーム拡がり角
を小さくでき、エタロン８０５によって超狭帯域化され
る効果を向上させることができる。

【０３５９】その理由としては、エタロン８０５を通過
するレーザ光のビーム拡がり角が大きくなると、エタロ
ン８０５のギャップ間で往復する距離が、レーザビーム
を形成する無数の光線のそれぞれに対して異なっていく
ので、エタロン８０５における共振波長に幅を有するよ
うになり、超狭帯域化の効果が悪化する。

【０３６０】しかし、本実施形態のように、光共振器間
に２枚のレンズ８０４ａ、８０４ｂとピンホール板８０
７とを配置することにより、光共振器間に発生するレー
ザ光Ｌ８１０のビーム拡がり角が小さくなり、エタロン
８０５による超狭帯域化の効果が高まる。

【０３６１】なお、本実施形態では、図１６には図示さ
れていないが、レンズ８０４ａ、８０４ｂを、これらの
レンズの設置位置が光軸に沿って微調整できるようにＺ
ステージ上に設置するようにしている。

【０３６２】その理由としては、光共振器内で発生する
レーザ光によって、レンズ８０４ａ、８０４ｂが温度上
昇することがあり、その結果、焦点距離が僅かに変化す
ることがあるので、その変化分を補正するためである。

【０３６３】また、上述したようにレンズ８０４ａ、８
０４ｂの設置位置が光軸上で調整できる構造を備えてい
るので、詳細については後述するように、フッ素レーザ
の２本の発振線を自由に選択できる。

【０３６４】すなわち、波長が僅かに異なる２本の発振
線に対して、レンズ８０４ａ、８０４ｂの焦点距離は僅
かに異なっている。それは、レンズ８０４ａ、８０４ｂ
を構成する光学材の屈折率が、一般に波長依存性を有す
るからである。このため、それぞれの発振線に対して、
レンズ８０４ａとレンズ８０４ｂとの間隔の最適値が存
在する。従って、何れかの発振線に最適な間隔にレンズ
８０４ａ、８０４ｂを設定すると、もう一方の発振線に
おいては、平行なビームを入射させても平行でなくな
り、光共振器間を共振できなくなって発振しにくくな
る。

【０３６５】以上説明したように、第６の実施形態によ
れば、出力鏡と全反射鏡とで構成される光共振器中に、
２枚のレンズと、これらのレンズによって形成された焦
点に対応する位置にピンホール板と、これらのレンズ外
に設けられるエタロンとを設置するようにしているの
で、下記のような利点がある。

【０３６６】（１）所望のレーザ光をピンホールの穴に
通過させるようにしているので、該所望のレーザ光の光
軸と、エタロンからの反射光（不所望のレーザ光）の光
軸との成す角が僅かにずれた角度でも、不所望のレーザ
光を分離し易くなる。

【０３６７】（２）エタロンの反射面の法線を光軸に平
行に近づける（法線と光軸との成す角の角度を０に近づ
ける）ことができるので、エタロンの設置角度の変動に
対して超狭帯域化されるレーザ光の中心波長の変動を小
さくできる。

【０３６８】（３）エタロンに入射する際のビーム径を
大きくできるため、ビーム拡がり角を小さくでき、エタ
ロンによる狭帯域化の効果を向上させることができる。

【０３６９】（４）エタロンに入射する際のレーザ光の
ビーム断面積を広くすることができるため、エタロンに
おける反射膜にダメージが生じ難くなり、エタロンの寿
命を延ばすことができる。

【０３７０】（５）シングルライン化を行う場合に、フ
ッ素レーザにおける２本の発振線の何れでも自由に選択
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は第１の実施形態に係る超狭帯域化フッ素
レーザ装置１００の構成を示す構成図である。

【図２】図２は超狭帯域化フッ素レーザ装置１００にお
けるエタロン５の構成を示す構成図である。

【図３】図３はエタロン５の透過特性を示すグラフであ
る。

【図４】図３はエタロン５の反射特性を示すグラフであ
る。

【図５】図５は第１の実施形態における波長安定化を説
明するための図である。

【図６】図６は第２の実施形態に係る超狭帯域化フッ素
レーザ装置２００の構成を示す構成図である。

【図７】図７は超狭帯域化フッ素レーザ装置２００にお
けるエタロン３４の構成を示す構成図である。

【図８】図８はエタロン３４における基板５０ｂの透過
特性を示すグラフである。

【図９】図９は第２の実施形態におけるパワーモニター
４７での受光量を示すグラフである。

【図１０】図１０は第２の実施形態におけるパワーモニ
ター４７での受光量を示すグラフである。

【図１１】図１１は第３の実施形態に係る狭帯域化フッ
素レーザ装置３００の構成を示す構成図である。

【図１２】図１２は第４の実施形態に係る超狭帯域化フ
ッ素レーザ装置４００の構成を示す構成図である。

【図１３】図１３は超狭帯域化フッ素レーザ装置４００
におけるエタロン出力鏡７３の反射特性を示すグラフで
ある。

【図１４】図１４は第４の実施形態におけるＳ偏光であ
るレーザ光Ｓ１のスペクトルを示すグラフである。

【図１５】図１５は第５の実施形態に係る超狭帯域化フ
ッ素レーザ装置５００の構成を示す構成図である。

【図１６】図１６は第６の実施形態に係る超狭帯域化フ
ッ素レーザ装置６００の構成を示す構成図である。

【図１７】図１７はエタロンの温度上昇による影響を説
明するための説明図である。

【図１８】図１８は従来のシングルライン化フッ素レー
ザ装置９００を示す構成図である。

【符号の説明】 １、３１、６１、７１、８１、８０１ ・・・レーザチ
ャンバ ２、３２、６２、８０２ ・・・出力鏡 ３、３３、６３、７４、８０３ ・・・全反射鏡 ５、３４、４４、６４ａ、６４ｂ、８０５ ・・・エタ
ロン ６ａ、６ｂ、４５ａ、４５ｂ、５０ａ、５０ｂ、８０６
ａ、８０６ｂ・・・基板 ７、４６、８１１ ・・・回転ステージ ８ ・・・ミラー ９、４７、７８、８６ａ、８６ｂ、８０８ ・・・パワ
ーモニター １１、７９、８７ａ、８７ｂ、８１０ ・・・制御装置 ２２ａ、２２ｂ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ ・・・反射
膜 ２３ａ、２３ｂ、５３ ・・・フッ化マグネシウム膜 ３５ａ、３５ｂ ・・・ビームスプリッタ ３６ ・・・ビーム縮小器 ７２ａ、７２ｂ、８２ａ、８２ｂ ・・・ウインドウ ７３、８３ａ、８３ｂ ・・・エタロン出力鏡 ７６、８４ａ、８４ｂ ・・・気密ボックス ７７、８５ａ、８５ｂ ・・・ピストン ８０４ａ、８０４ｂ ・・・レンズ ８０７ ・・・ピンホール板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】出力鏡と全反射鏡とで構成される光共振器
   中に配置されフッ素レーザをレーザ発振するレーザチャ
   ンバと、該レーザチャンバからレーザ発振され前記光共
   振器間で共振するレーザ光における特定の波長を有する
   レーザ光のみを狭帯域化する狭帯域化素子とを有する超
   狭帯域化レーザ装置において、 前記狭帯域化素子は、 フッ素ドープの石英で形成された基板を有するエタロン
   であることを特徴とする超狭帯域化レーザ装置。
2. 【請求項２】前記狭帯域化素子は、 フッ素ドープの石英で形成された２枚の基板を有するエ
   アギャップエタロンであって、該２枚の基板において、
   互いに対向する面に反射膜がコーティングされていると
   共に、該２枚の基板における当該反射膜がコーティング
   される面とは反対側の面にフッ化マグネシウムがコーテ
   ィング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。
3. 【請求項３】前記狭帯域化素子は、 フッ素ドープの石英で形成された２枚の基板を有するエ
   アギャップエタロンであって、当該２枚の基板は、自己
   の基板内部での共振作用により前記特定の波長のレーザ
   光を選択できる厚さをもって形成された第１の基板と、
   該第１の基板との間で前記特定の波長のレーザ光を共振
   させることにより当該レーザ光を狭帯域化させる第２の
   基板とから構成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。
4. 【請求項４】所定のガスレーザをレーザ発振するレーザ
   チャンバと、 前記レーザチャンバからレーザ発振されたレーザ光にお
   ける特定の波長を有するレーザ光のみを狭帯域化する狭
   帯域化素子と、 フッ素ドープの石英で形成された基板を有する光学素子
   であって、前記狭帯域化素子によって狭帯域化された前
   記特定の波長を有するレーザ光と、狭帯域化されていな
   い前記特定の波長を有するレーザ光とを透過させるエタ
   ロンとを具備し、 前記エタロンを透過したレーザ光のスペクトルを検出し
   て、前記狭帯域化されたレーザ光のスペクトルの中心波
   長と前記狭帯域化されていないレーザ光の中心波長との
   差が許容範囲になるように、前記狭帯域化素子の共振波
   長を制御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。
5. 【請求項５】全反射鏡と出力鏡とで構成される光共振器
   と、該光共振器間に配置されるエタロンおよびレーザチ
   ャンバとを有し、該レーザチャンバからレーザ発振され
   たレーザ光における特定の波長を有するレーザ光のみを
   前記光共振器間において共振させると共に、該共振され
   るレーザ光を前記エタロンによって狭帯域化する超狭帯
   域化レーザ装置において、 前記エタロンにおいて反射する前記レーザ光の光量を検
   出し、該検出した光量が最小となるように前記エタロン
   の共振波長を制御する制御手段とを具備したことを特徴
   とする超狭帯域化レーザ装置。
6. 【請求項６】全反射鏡と出力鏡としてのエタロンとで構
   成される光共振器と、該光共振器中に配置されるレーザ
   チャンバとを有し、前記レーザチャンバからレーザ発振
   されたレーザ光を前記光共振器によって共振させると共
   に、該共振されるレーザ光を前記エタロンによって狭帯
   域化する超狭帯域化レーザ装置において、 前記光共振器間で共振するレーザ光に含まれるＳ偏光の
   光量を検出する検出手段と、 前記検出手段によって検出される光量が最大となるよう
   に前記エタロンの共振波長を制御する制御手段とを具備
   したことを特徴とする超狭帯域化レーザ装置。
7. 【請求項７】前記レーザ発振されたレーザ光の光軸に対
   しブリュースタ角をもって前記光共振器間に配置される
   光学部材を更に具備し、 前記検出手段は、前記光学部材において反射するＳ偏光
   の光量を検出す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。
8. 【請求項８】出力鏡と全反射鏡とで構成される光共振器
   中に配置されフッ素レーザをレーザ発振するレーザチャ
   ンバと、該レーザチャンバからレーザ発振され前記光共
   振器間で共振するレーザ光における特定の波長を有する
   レーザ光のみを選択する波長選択素子とを有する狭帯域
   化レーザ装置において、 前記波長選択素子は、 フッ素ドープの石英で形成された基板を有するソリッド
   エタロンであることを特徴とする狭帯域化レーザ装置。