JP2002043658A - Discharge pumping gas laser - Google Patents
Discharge pumping gas laserInfo
- Publication number
- JP2002043658A JP2002043658A JP2000223430A JP2000223430A JP2002043658A JP 2002043658 A JP2002043658 A JP 2002043658A JP 2000223430 A JP2000223430 A JP 2000223430A JP 2000223430 A JP2000223430 A JP 2000223430A JP 2002043658 A JP2002043658 A JP 2002043658A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- laser
- discharge
- window
- optical axis
- brewster
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、放電励起ガスレー
ザ装置に関し、特に、エキシマレーザ装置等においてレ
ーザ共振器の短共振器化を可能にして利得を向上させる
ものに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge-excited gas laser device, and more particularly to an excimer laser device or the like that can shorten the laser resonator and improve the gain.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の微細化、高集積化につ
れて、投影露光装置においては解像力の向上が要請され
ており、このため、露光用光源から放出される露光光の
短波長化が進められており、次世代の半導体リソグラフ
ィー用光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレ
ーザ装置や波長１５７ｎｍのフッ素（Ｆ2 ）レーザ装置
等の放電励起ガスレーザ装置が有力である。2. Description of the Related Art With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, there is a demand for an improvement in the resolution of a projection exposure apparatus. Therefore, the wavelength of exposure light emitted from an exposure light source has been shortened. As a next-generation light source for semiconductor lithography, a discharge excitation gas laser device such as an ArF excimer laser device having a wavelength of 193 nm or a fluorine (F 2 ) laser device having a wavelength of 157 nm is promising.
【０００３】図４に、露光用光源として用いられる放電
励起ガスレーザ装置の一構成例を示す。FIG. 4 shows a configuration example of a discharge excitation gas laser device used as a light source for exposure.
【０００４】ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、レ
ーザチェンバ１内にフッ素（Ｆ2 ）やアルゴン（Ａ
ｒ）、ネオン（Ｎｅ）等のレーザガスが数百ｋＰａで封
入されている。また、フッ素レーザ装置においては、レ
ーザチェンバ１内にフッ素（Ｆ2）やヘリウム（Ｈｅ）
等のレーザガスが数百ｋＰａで封入されている。In an ArF excimer laser device, fluorine (F 2 ) or argon (A
r), a laser gas such as neon (Ne) is sealed at several hundred kPa. In a fluorine laser apparatus, fluorine (F 2 ) or helium (He) is contained in the laser chamber 1.
Is sealed at several hundred kPa.
【０００５】レーザチェンバ１内部には、レーザ光軸
（点線）に平行な方向に延び、レーザ光軸を挟んで所定
間隔だけ離間して対向した一対の主放電用電極２（以
下、電極２と言う。）が配置されている（図４において
は、一対の電極２の中一方のみが図示されており、放電
方向は紙面に垂直な方向である。）。この電極２間に、
図示を省いた高電圧パルス発生装置より立上りの早い高
電圧パルスを印加して放電を発生させることにより、レ
ーザチェンバ１内に封入されたレーザ媒質であるレーザ
ガスが励起される。[0005] Inside the laser chamber 1, a pair of main discharge electrodes 2 (hereinafter, referred to as electrodes 2) extending in a direction parallel to the laser optical axis (dotted line) and facing each other at a predetermined interval across the laser optical axis. (In FIG. 4, only one of the pair of electrodes 2 is shown, and the discharge direction is a direction perpendicular to the plane of the paper.). Between the electrodes 2,
By generating a discharge by applying a high-voltage pulse that rises faster than a high-voltage pulse generator (not shown), a laser gas as a laser medium sealed in the laser chamber 1 is excited.
【０００６】レーザチェンバ１の光軸方向両端部には、
レーザ光を通過させる窓部６が設けられ、この窓部６は
所定の直線偏光（Ｐ偏光）に対して反射損が最小となる
ように、ＣａＦ2 等からなる窓材が光軸に対してブリュ
ースター角をなすように取り付けられており、この窓部
６はブリュースター窓部となっている。At both ends of the laser chamber 1 in the optical axis direction,
A window 6 through which laser light passes is provided. The window 6 is made of a window material made of CaF 2 or the like with respect to the optical axis so that the reflection loss with respect to a predetermined linearly polarized light (P-polarized light) is minimized. The window 6 is attached to form a Brewster angle, and the window 6 is a Brewster window.
【０００７】レーザチェンバ１のブリュースター窓部の
前後には、出力鏡７と、露光装置の投影光学系における
色収差の問題を回避するためにレーザ光のスペクトル幅
を狭帯域化し、中心波長の波長安定化を実現するための
狭帯域化光学系３とがそれぞれ配置され、この出力鏡７
と狭帯域化光学系３によりレーザ共振器が構成されてい
る。電極２間の放電によりレーザガスが励起され、レー
ザチェンバ１から放出される光はこのレーザ共振器中を
往復することにより増幅され、レーザ光としてレーザ共
振器の出力鏡７より取り出される。Before and after the Brewster window of the laser chamber 1, the spectral width of the laser beam is narrowed to avoid the problem of chromatic aberration in the output mirror 7 and the projection optical system of the exposure apparatus. The narrowing optical system 3 for realizing stabilization is arranged, and the output mirror 7 is provided.
A laser resonator is configured by the optical system 3 and the band-narrowing optical system 3. The laser gas is excited by the discharge between the electrodes 2, and the light emitted from the laser chamber 1 is amplified by reciprocating in the laser resonator, and is extracted from the output mirror 7 of the laser resonator as laser light.
【０００８】上記狭帯域化光学系３は、例えば、波長選
択素子であるリトロー配置のグレーティング（反射型回
折格子）３１と、１個若しくは複数個のビーム拡大プリ
ズム３２とから構成され、狭帯域化ボックス４内に収容
される。また、狭帯域化されるレーザ光のスペクトル線
幅をさらに細くするために、拡大プリズム３２の光入射
側の光路上に、スリット５が配置される。The narrowing optical system 3 comprises, for example, a Littrow-arranged grating (reflection type diffraction grating) 31 as a wavelength selection element and one or a plurality of beam expanding prisms 32. It is housed in box 4. Further, in order to further narrow the spectral line width of the laser light to be narrowed, a slit 5 is arranged on the optical path on the light incident side of the magnifying prism 32.
【０００９】上記した放電励起ガスレーザ装置が放出す
るレーザ光は、波長２００ｎｍ以下の短波長であるの
で、レーザ光が通過する光路中に空気があると、空気中
の酸素とレーザ光により有害なオゾンが発生する。その
ため、レーザ光路は、筒状包囲体８で包囲され、筒状包
囲体８、狭帯域化ボックス４内は清浄な不活性ガス（例
えば、窒素（Ｎ2 ））によりパージされる。なお、狭帯
域化ボックス４内の不活性ガス（例えば、窒素
（Ｎ2 ））によるパージは、狭帯域化光学系３を構成す
る光学部品にダストを堆積させない役割も有する。The laser beam emitted by the above-mentioned discharge excitation gas laser apparatus has a short wavelength of 200 nm or less. Therefore, if air is present in the optical path through which the laser beam passes, harmful ozone due to oxygen in the air and the laser beam. Occurs. Therefore, the laser light path is surrounded by the cylindrical enclosure 8, and the interior of the cylindrical enclosure 8 and the band narrowing box 4 are purged with a clean inert gas (for example, nitrogen (N 2 )). Note that purging with an inert gas (for example, nitrogen (N 2 )) in the narrow band box 4 also has a role of preventing dust from being deposited on optical components constituting the narrow band optical system 3.
【００１０】このような放電励起ガスレーザ装置から効
率良くレーザ光を発振させるには、主放電用電極２間で
一様な放電を発生させることが必要であるが、数百ｋＰ
ａの高圧ガス雰囲気中で一様な放電を発生させるため
に、通常、主放電用電極２近傍に設けたコロナ放電器等
からなる予備電離手段により、主放電開始前に主放電電
極間の主放電空間に存在するレーザガスを予備電離する
ことが一般的である。In order to oscillate laser light efficiently from such a discharge excitation gas laser device, it is necessary to generate a uniform discharge between the main discharge electrodes 2.
In order to generate a uniform discharge in the high-pressure gas atmosphere of a, the pre-ionization means such as a corona discharge device or the like provided near the main discharge electrode 2 usually uses a pre-ionization means between the main discharge electrodes before starting the main discharge. It is common to pre-ionize the laser gas present in the discharge space.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】一般に、上記のような
ＡｒＦエキシマレーザ装置やフッ素レーザ装置は、利得
が小さい。また、電極２間の放電安定持続時間が短く、
レーザパルス幅が短いという特性を有する。そのため、
放電によりレーザ媒質が励起されても、誘導放出により
レーザ光がビルドアップする前に、ＡＳＥ（amplified
spontaneous emission）として共振器外へ放出される部
分が多くなる。Generally, the above-mentioned ArF excimer laser device or fluorine laser device has a small gain. Also, the discharge stabilization time between the electrodes 2 is short,
It has the characteristic that the laser pulse width is short. for that reason,
Even if the laser medium is excited by the discharge, an ASE (amplified) occurs before the laser beam builds up by the stimulated emission.
The portion emitted as a spontaneous emission outside the resonator increases.
【００１２】そのため、利得空間（放電空間）にできる
だけ長く存在するフォトンの数を多くすることが望まし
い。すなわち、利得空間を挟んだレーザ共振器の共振器
長をできるだけ短くし、フォトンが安定持続時間が短い
放電空間をできるだけ多く往復するようにすると、レー
ザ出力が増大することになる。レーザ共振器の短共振器
化は、レーザ共振器の回折損失も減少させ、レーザ発振
効率の向上にも繋がる。Therefore, it is desirable to increase the number of photons existing as long as possible in the gain space (discharge space). That is, if the length of the laser resonator sandwiching the gain space is made as short as possible and the photons reciprocate as much as possible in the discharge space where the stable duration is short, the laser output will increase. Reducing the length of the laser resonator also reduces the diffraction loss of the laser resonator and leads to an improvement in laser oscillation efficiency.
【００１３】しかしながら、図４に示すように、これら
の放電励起ガスレーザ装置は、レーザチェンバ１の端部
はブリュースター窓部６が構成され、その周囲が筒状包
囲体８に包囲され、さらに、狭帯域化光学系３を収容す
る狭帯域化ボックス４が筒状包囲体８を介してレーザチ
ェンバ１と接続されている構成であるので、レーザー共
振器の短共振器化には、構成上ある程度の限界があっ
た。However, as shown in FIG. 4, in these discharge-excited gas laser devices, a Brewster window 6 is formed at the end of the laser chamber 1, and the periphery thereof is surrounded by a cylindrical surrounding body 8. Since the band-narrowing box 4 accommodating the band-narrowing optical system 3 is connected to the laser chamber 1 via the cylindrical enclosure 8, the laser resonator can be shortened to a certain extent in terms of the configuration. There was a limit.
【００１４】本発明は従来技術のこのような問題に鑑み
てなされたものであり、その目的は、レーザ共振器の短
共振器化が可能なＡｒＦエキシマレーザ装置、フッ素レ
ーザ装置等の放電励起ガスレーザ装置を提供することで
ある。The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and has as its object to discharge discharge gas lasers such as an ArF excimer laser device, a fluorine laser device, and the like, which can shorten the laser resonator. It is to provide a device.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の放電励起ガスレーザ装置は、放電励起可能なレーザ
ガスが密封され、光軸方向両端部に光軸に対してブリュ
ースター角をなす窓材を備えたブリュースター窓部を有
し、光軸に沿って相互に対向して平行に配置されその間
に放電領域を形成する一対の主放電用電極を有するレー
ザチェンバと、このレーザチェンバの一方のブリュース
ター窓部からの光が入射しこの光を狭帯域化する狭帯域
化手段とを備えた放電励起ガスレーザ装置において、前
記一方のブリュースター窓部の窓材と前記狭帯域化手段
との間にスリットが配置され、前記スリットは前記一方
のブリュースター窓部の窓材の出射面と略平行に配置さ
れていることを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a discharge excitation gas laser apparatus in which a laser gas capable of being excited by discharge is sealed, and a window material having a Brewster angle with respect to the optical axis at both ends in the optical axis direction. A laser chamber having a Brewster window with a pair of main discharge electrodes arranged in parallel to each other along the optical axis and facing each other and forming a discharge region, and one of the laser chambers Light from a Brewster window, and a narrowing means for narrowing this light.The discharge excitation gas laser device further comprises: a gap between the window material of the one Brewster window and the narrowing means. A slit, and the slit is arranged substantially in parallel with the exit surface of the window material of the one Brewster window.
【００１６】本発明のもう１つの放電励起ガスレーザ装
置は、放電励起可能なレーザガスが密封され、光軸方向
両端部に光軸に対してブリュースター角をなす窓材を備
えたブリュースター窓部を有し、光軸に沿って相互に対
向して平行に配置されその間に放電領域を形成する一対
の主放電用電極を有するレーザチェンバと、このレーザ
チェンバの一方のブリュースター窓部からの光が入射し
この光を狭帯域化する狭帯域化手段とを備えた放電励起
ガスレーザ装置において、前記狭帯域化手段は、光の入
射側から順に１個以上の拡大プリズムと回折格子とを備
え、前記一方のブリュースター窓部の窓材と前記狭帯域
化手段との間にスリットが配置され、前記スリットは前
記拡大プリズムの中最も前記スリットに近い拡大プリズ
ムの入射面と略平行に、あるいは、前記拡大プリズムの
中最も前記スリットに近い拡大プリズムの入射面と前記
一方のブリュースター窓部の窓材の出射面とがなす角度
の間の角度であって光軸に斜めに配置されていることを
特徴とするものである。According to another aspect of the present invention, there is provided a discharge-excitation gas laser apparatus having a Brewster window portion, which is provided with a window material having a Brewster angle with respect to the optical axis at both ends in the optical axis direction, in which a laser gas capable of being excited by discharge is sealed. A laser chamber having a pair of main discharge electrodes disposed in parallel to each other along the optical axis to form a discharge region therebetween, and light from one Brewster window of the laser chamber. A discharge-excited gas laser device comprising: a narrowing means for narrowing the band of the incident light; the narrowing means includes one or more expanding prisms and a diffraction grating in order from the light incident side; A slit is disposed between the window material of one Brewster window and the band-narrowing unit, and the slit is substantially flat with the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit among the magnifying prisms. Alternatively, the angle between the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit of the magnifying prism and the exit surface of the window material of the one Brewster window portion is disposed obliquely to the optical axis. It is characterized by having been done.
【００１７】本発明においては、スリットが一方のブリ
ュースター窓部の窓材の出射面と略平行に配置されてい
るか、狭帯域化手段の拡大プリズムの中最もスリットに
近い拡大プリズムの入射面と略平行に、あるいは、拡大
プリズムの中最もスリットに近い拡大プリズムの入射面
と一方のブリュースター窓部の窓材の出射面とがなす角
度の間の角度であって光軸に斜めに配置されているの
で、光軸に斜めに配置されるブリュースター窓部の窓材
による光軸方向のデットスペース、あるいは、狭帯域化
手段の拡大プリズムの中最もスリットに近い拡大プリズ
ムの入射面が光軸に斜めに配置されることによる光軸方
向のデットスペース中に、発振されるレーザ光の狭帯域
化に寄与するスリットが配置されるため、レーザ共振器
の共振器長の短縮化が図れ、放電励起ガスレーザ装置の
利得を向上させることができ、レーザ出力を増大させる
ことができる。In the present invention, the slit is disposed substantially parallel to the exit surface of the window material of one of the Brewster windows, or the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit among the magnifying prisms of the band narrowing means. Almost parallel, or at an angle between the angle formed by the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit in the magnifying prism and the exit surface of the window material of one Brewster window, and arranged obliquely to the optical axis. Therefore, the dead space in the direction of the optical axis due to the window material of the Brewster window, which is disposed obliquely to the optical axis, or the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit in the magnifying prism of the band narrowing means is the optical axis. Since the slit that contributes to narrowing the band of the oscillated laser light is arranged in the dead space in the optical axis direction due to the oblique arrangement, the length of the laser cavity can be shortened. Hakare, the gain of the discharge excitation gas laser device can be improved, it is possible to increase the laser output.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の放電励起ガスレー
ザ装置の実施例を図面に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a discharge excitation gas laser device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１９】図１に、本発明の１実施例の放電励起ガス
レーザ装置の構成を示す断面図を示す。装置の主要部
は、図４の従来例と同様であるが、重複をいとわず詳細
に説明する。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a discharge excitation gas laser device according to one embodiment of the present invention. The main part of the apparatus is the same as that of the conventional example shown in FIG. 4, but will be described in detail without any overlap.
【００２０】ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、レ
ーザチェンバ１内にフッ素（Ｆ2 ）やアルゴン（Ａ
ｒ）、ネオン（Ｎｅ）等のレーザガスが数百ｋＰａで封
入されている。また、フッ素レーザ装置においては、レ
ーザチェンバ１内にフッ素（Ｆ2）やヘリウム（Ｈｅ）
等のレーザガスが数百ｋＰａで封入されている。In the ArF excimer laser device, fluorine (F 2 ) or argon (A
r), a laser gas such as neon (Ne) is sealed at several hundred kPa. In a fluorine laser apparatus, fluorine (F 2 ) or helium (He) is contained in the laser chamber 1.
Is sealed at several hundred kPa.
【００２１】レーザチェンバ１内部には、レーザ光軸
（点線）に平行な方向に延び、レーザ光軸を挟んで所定
間隔だけ離間して対向した一対の主放電用電極２（以
下、電極２と言う。）が配置されている（図１において
は、一対の電極２の中一方のみが図示されており、放電
方向は紙面に垂直な方向である。）。この電極２間に、
図示を省いた高電圧パルス発生装置より立上りの早い高
電圧パルスを印加して放電を発生させることにより、レ
ーザチェンバ１内に封入されたレーザ媒質であるレーザ
ガスが励起される。Inside the laser chamber 1, a pair of main discharge electrodes 2 (hereinafter, referred to as electrodes 2) extending in a direction parallel to the laser optical axis (dotted line) and facing each other at a predetermined interval with the laser optical axis interposed therebetween. (In FIG. 1, only one of the pair of electrodes 2 is shown, and the discharge direction is a direction perpendicular to the paper surface.) Between the electrodes 2,
By generating a discharge by applying a high-voltage pulse that rises faster than a high-voltage pulse generator (not shown), a laser gas as a laser medium sealed in the laser chamber 1 is excited.
【００２２】レーザチェンバ１の光軸方向両端部には、
レーザ光を通過させる窓部６が設けられ、この窓部６は
所定の直線偏光（Ｐ偏光）に対して反射損が最小となる
ように、ＣａＦ2 等からなる窓材が光軸に対してブリュ
ースター角をなすように取り付けられており、この窓部
６はブリュースター窓部となっている。At both ends of the laser chamber 1 in the optical axis direction,
A window 6 through which laser light passes is provided. The window 6 is made of a window material made of CaF 2 or the like with respect to the optical axis so that the reflection loss with respect to a predetermined linearly polarized light (P-polarized light) is minimized. The window 6 is attached to form a Brewster angle, and the window 6 is a Brewster window.
【００２３】レーザチェンバ１のブリュースター窓部の
前後には、出力鏡７と、露光装置の投影光学系における
色収差の問題を回避するためにレーザ光のスペクトル幅
を狭帯域化し、中心波長の波長安定化を実現するための
狭帯域化光学系３とがそれぞれ配置され、この出力鏡７
と狭帯域化光学系３によりレーザ共振器が構成されてい
る。電極２間の放電によりレーザガスが励起され、レー
ザチェンバ１から放出される光はこのレーザ共振器中を
往復することにより増幅され、レーザ光としてレーザ共
振器の出力鏡７より取り出される。Before and after the Brewster window of the laser chamber 1, the spectral width of the laser beam is narrowed to avoid the problem of chromatic aberration in the output mirror 7 and the projection optical system of the exposure apparatus, and the wavelength of the center wavelength is reduced. The narrowing optical system 3 for realizing stabilization is arranged, and the output mirror 7 is provided.
A laser resonator is configured by the optical system 3 and the band-narrowing optical system 3. The laser gas is excited by the discharge between the electrodes 2, and the light emitted from the laser chamber 1 is amplified by reciprocating in the laser resonator, and is extracted from the output mirror 7 of the laser resonator as laser light.
【００２４】上記狭帯域化光学系３は、例えば、波長選
択素子であるリトロー配置のグレーティング（反射型回
折格子）３１と、１個若しくは複数個のビーム拡大プリ
ズム３２とから構成され、狭帯域化ボックス４内に収容
される。また、狭帯域化されるレーザ光のスペクトル線
幅をさらに細くするために、拡大プリズム３２の光入射
側の光路上に、スリット５が配置される。The band narrowing optical system 3 is composed of, for example, a Littrow-arranged grating (reflection type diffraction grating) 31 as a wavelength selection element and one or a plurality of beam expanding prisms 32. It is housed in box 4. Further, in order to further narrow the spectral line width of the laser light to be narrowed, a slit 5 is arranged on the optical path on the light incident side of the magnifying prism 32.
【００２５】上記した放電励起ガスレーザ装置が放出す
るレーザ光は、波長２００ｎｍ以下の短波長であるの
で、レーザ光が通過する光路中に空気があると、空気中
の酸素とレーザ光により有害なオゾンが発生する。その
ため、レーザ光路は、筒状包囲体８で包囲され、筒状包
囲体８、狭帯域化ボックス４内は清浄な不活性ガス（例
えば、窒素（Ｎ2 ））によりパージされる。なお、狭帯
域化ボックス４内の不活性ガス（例えば、窒素
（Ｎ2 ））によるパージは、狭帯域化光学系３を構成す
る光学部品にダストを堆積させない役割も有する。The laser light emitted by the above-mentioned discharge excitation gas laser device has a short wavelength of 200 nm or less. Therefore, if air is present in the optical path through which the laser light passes, harmful ozone due to oxygen in the air and the laser light. Occurs. Therefore, the laser light path is surrounded by the cylindrical enclosure 8, and the interior of the cylindrical enclosure 8 and the band narrowing box 4 are purged with a clean inert gas (for example, nitrogen (N 2 )). Note that purging with an inert gas (for example, nitrogen (N 2 )) in the narrow band box 4 also has a role of preventing dust from being deposited on optical components constituting the narrow band optical system 3.
【００２６】このような構成において、図４の従来例と
の相違点は、レーザ光のスペクトル線幅をさらに細くす
るために用いるスリット５が、狭帯域化光学系３の入射
側の最初の拡大プリズム３２の入射面、若しくは、ブリ
ュースター窓部６の出射面に略平行に、あるいは、拡大
プリズム３２の入射面とブリュースター窓部６の出射面
とがなす角度の間の角度であって光軸に斜めに配置され
ている点である。In such a configuration, the difference from the conventional example shown in FIG. 4 is that the slit 5 used for further narrowing the spectral line width of the laser beam is the first enlargement on the incidence side of the band-narrowing optical system 3. The light having an angle substantially parallel to the entrance surface of the prism 32 or the exit surface of the Brewster window 6 or an angle between the angle formed by the entrance surface of the magnifying prism 32 and the exit surface of the Brewster window 6. This is a point that is arranged obliquely to the axis.
【００２７】図２に、図４の従来例と本発明の要部とを
比較した図を示す。図２中、（ａ）は従来例、（ｂ）は
本発明においてスリット５を拡大プリズム３２の入射面
と略平行に配置した例、（ｃ）は本発明においてスリッ
ト５をブリュースター窓部６の窓材の出射面に略平行に
配置した例を示す。この窓材としてＣａＦ2 を用いる場
合、ブリュースター角は５６．３°であり、また、拡大
プリズム３２に同様の材料を用いる場合、拡大率にもよ
るが、拡大プリズム３２の入射面の入射角は例えば７０
°〜７５°に設定されるので、光軸に対する傾き角は通
常拡大プリズム３２の入射面の方が大きい。図中、点線
で示したレーザ光軸が、レーザチェンバ１の端部に突出
したブリュースター窓部６の底部が接続された壁部と、
狭帯域化光学系３の入射側の最初の拡大プリズム３２の
入射面と交差する距離ａ，ｂ，ｃに着目すると、図２か
ら明らかなように、（ａ）の従来例における距離ａよ
り、本発明による配置の場合の距離ｂ，ｃの方が短くな
っている。したがって、図１、図２（ｂ）、（ｃ）のよ
うに、ブリュースター窓部６と狭帯域化光学系３との間
に配置するスリット５を、狭帯域化光学系３の入射側の
最初の拡大プリズム３２の入射面、若しくは、ブリュー
スター窓部６の出射面に略平行に、あるいは、拡大プリ
ズム３２の入射面とブリュースター窓部６の出射面とが
なす角度の間の角度に配置することにより、レーザ共振
器の共振器長のより短縮化が図れる。FIG. 2 is a diagram comparing the conventional example of FIG. 4 with the main part of the present invention. 2, (a) is a conventional example, (b) is an example in which the slit 5 is arranged substantially parallel to the incident surface of the magnifying prism 32 in the present invention, and (c) is a slit in which the slit 5 is used in the present invention. In this example, the window member is arranged substantially parallel to the exit surface of the window member. When CaF 2 is used as the window material, the Brewster angle is 56.3 °, and when the same material is used for the magnifying prism 32, the angle of incidence on the entrance surface of the magnifying prism 32 depends on the magnification. Is, for example, 70
Since the angle is set to 75 ° to 75 °, the inclination angle with respect to the optical axis is generally larger on the incident surface of the magnifying prism 32. In the figure, a laser beam axis indicated by a dotted line is connected to a wall to which the bottom of the Brewster window 6 protruding from the end of the laser chamber 1 is connected.
Focusing on the distances a, b, and c that intersect with the entrance surface of the first magnifying prism 32 on the entrance side of the band-narrowing optical system 3, as is clear from FIG. The distances b and c for the arrangement according to the invention are shorter. Therefore, as shown in FIGS. 1, 2 (b), and (c), the slit 5 arranged between the Brewster window 6 and the band-narrowing optical system 3 is provided on the entrance side of the band-narrowing optical system 3. The angle is substantially parallel to the first entrance surface of the magnifying prism 32 or the exit surface of the Brewster window 6, or at an angle between the angle between the entrance surface of the enlargement prism 32 and the exit surface of the Brewster window 6. By arranging them, the length of the laser resonator can be further reduced.
【００２８】図３に、ＡｒＦエキシマレーザ装置におい
て、本発明による上記のようなスリット５の配置によ
り、共振器長を１００ｍｍ短くしたときの出力結果を示
す。レーザ条件は以下の通りである。FIG. 3 shows an output result when the resonator length is shortened by 100 mm in the ArF excimer laser device by the arrangement of the slits 5 according to the present invention as described above. The laser conditions are as follows.
【００２９】レーザガス：フッ素濃度０．０９％、アル
ゴン濃度２．３％、バッファーガス：ネオン、全圧４４
０ｋＰａ 主放電用電極長：５００ｍｍ 放電時間：３０ｎｓ 放電時の電極間電圧：１８ｋＶ，２０ｋＶ，２２ｋＶ，
２４ｋＶ 図３の結果から明らかなように、本発明に基づいて、共
振器長を１１５０ｍｍから１０５０ｍｍに短共振器化を
行うことで、レーザ出力が向上している。これは、前記
したように、利得空間を挟んだレーザ共振器の共振器長
が短くなったため、フォトンが安定持続時間が短い放電
空間をより多く往復するようになって、ラウンドトリッ
プの回数がより多くなったため、レーザ出力が増大した
ものと考えられる。また、短共振器化によるレーザ共振
器での回折損失の減少も、これに寄与しているものと考
えられる。Laser gas: fluorine concentration 0.09%, argon concentration 2.3%, buffer gas: neon, total pressure 44
0 kPa Main discharge electrode length: 500 mm Discharge time: 30 ns Voltage between electrodes during discharge: 18 kV, 20 kV, 22 kV,
24 kV As is clear from the results of FIG. 3, the laser output is improved by shortening the cavity length from 1150 mm to 1050 mm based on the present invention. This is because, as described above, since the cavity length of the laser cavity sandwiching the gain space is shortened, photons reciprocate more and more in the discharge space where the stable duration is short, and the number of round trips is increased. It is considered that the laser output increased due to the increase. In addition, it is considered that the reduction of the diffraction loss in the laser resonator due to the shortening of the resonator also contributes to this.
【００３０】以上の実施例においては、ＡｒＦエキシマ
レーザ装置について説明してきたが、同様な放電励起ガ
スレーザ装置であるフッ素レーザ装置においても、この
ような利点を得られるのは明らかである。In the above embodiment, the ArF excimer laser device has been described. However, it is apparent that such an advantage can be obtained also in a fluorine laser device which is a similar discharge excitation gas laser device.
【００３１】以上、本発明の放電励起ガスレーザ装置を
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。Although the discharge excitation gas laser device of the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の放電励起ガスレーザ装置によると、スリットが一方の
ブリュースター窓部の窓材の出射面と略平行に配置され
ているか、狭帯域化手段の拡大プリズムの中最もスリッ
トに近い拡大プリズムの入射面と略平行に、あるいは、
拡大プリズムの中最もスリットに近い拡大プリズムの入
射面と一方のブリュースター窓部の窓材の出射面とがな
す角度の間の角度であって光軸に斜めに配置されている
ので、光軸に斜めに配置されるブリュースター窓部の窓
材による光軸方向のデットスペース、あるいは、狭帯域
化手段の拡大プリズムの中最もスリットに近い拡大プリ
ズムの入射面が光軸に斜めに配置されることによる光軸
方向のデットスペース中に、発振されるレーザ光の狭帯
域化に寄与するスリットが配置されるため、レーザ共振
器の共振器長の短縮化が図れ、放電励起ガスレーザ装置
の利得を向上させることができ、レーザ出力を増大させ
ることができる。As is apparent from the above description, according to the discharge excitation gas laser apparatus of the present invention, the slit is disposed substantially parallel to the exit surface of the window material of one of the Brewster windows, or the band is narrowed. Of the magnifying prism of the means, substantially parallel to the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit, or
The angle between the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit of the magnifying prism and the exit surface of the window material of one of the Brewster windows is arranged at an angle to the optical axis. The dead space in the optical axis direction due to the window material of the Brewster window portion which is arranged obliquely, or the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit among the magnifying prisms of the band narrowing means is arranged obliquely to the optical axis. Since a slit contributing to narrowing the band of the oscillated laser light is arranged in the dead space in the direction of the optical axis, the length of the laser resonator can be shortened, and the gain of the discharge excitation gas laser device can be reduced. And the laser output can be increased.
【図１】本発明の１実施例の放電励起ガスレーザ装置の
構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a discharge excitation gas laser device according to one embodiment of the present invention.
【図２】図４の従来例と本発明の要部とを比較した図で
ある。FIG. 2 is a diagram comparing the conventional example of FIG. 4 with a main part of the present invention.
【図３】本発明によるスリットの配置により共振器長を
短くしたときの出力結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an output result when a resonator length is shortened by disposing slits according to the present invention.
【図４】露光用光源として用いられる従来の放電励起ガ
スレーザ装置の一構成例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a conventional discharge excitation gas laser device used as a light source for exposure.
１…レーザチェンバ ２…主放電用電極 ３…狭帯域化光学系 ４…狭帯域化ボックス ５…スリット ６…ブリュースター窓部 ７…出力鏡 ８…筒状包囲体 ３１…グレーティング（反射型回折格子） ３２…ビーム拡大プリズム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser chamber 2 ... Main discharge electrode 3 ... Band-narrowing optical system 4 ... Band-narrowing box 5 ... Slit 6 ... Brewster window 7 ... Output mirror 8 ... Cylindrical enclosure 31 ... Grating (reflection type diffraction grating) 32) Beam expansion prism
Claims (2)
光軸方向両端部に光軸に対してブリュースター角をなす
窓材を備えたブリュースター窓部を有し、光軸に沿って
相互に対向して平行に配置されその間に放電領域を形成
する一対の主放電用電極を有するレーザチェンバと、こ
のレーザチェンバの一方のブリュースター窓部からの光
が入射しこの光を狭帯域化する狭帯域化手段とを備えた
放電励起ガスレーザ装置において、 前記一方のブリュースター窓部の窓材と前記狭帯域化手
段との間にスリットが配置され、前記スリットは前記一
方のブリュースター窓部の窓材の出射面と略平行に配置
されていることを特徴とする放電励起ガスレーザ装置。1. A discharge-excitable laser gas is sealed,
It has a Brewster window provided with a window material forming a Brewster angle with respect to the optical axis at both ends in the optical axis direction, and is disposed in parallel with each other along the optical axis so as to form a discharge region therebetween. A discharge-excited gas laser device comprising: a laser chamber having a pair of main discharge electrodes; and a band narrowing unit that receives light from one Brewster window of the laser chamber and narrows the band of the light. A slit is arranged between the window material of one Brewster window and the band-narrowing unit, and the slit is arranged substantially in parallel with an emission surface of the window material of the one Brewster window. Discharge excitation gas laser device.
光軸方向両端部に光軸に対してブリュースター角をなす
窓材を備えたブリュースター窓部を有し、光軸に沿って
相互に対向して平行に配置されその間に放電領域を形成
する一対の主放電用電極を有するレーザチェンバと、こ
のレーザチェンバの一方のブリュースター窓部からの光
が入射しこの光を狭帯域化する狭帯域化手段とを備えた
放電励起ガスレーザ装置において、 前記狭帯域化手段は、光の入射側から順に１個以上の拡
大プリズムと回折格子とを備え、 前記一方のブリュースター窓部の窓材と前記狭帯域化手
段との間にスリットが配置され、前記スリットは前記拡
大プリズムの中最も前記スリットに近い拡大プリズムの
入射面と略平行に、あるいは、前記拡大プリズムの中最
も前記スリットに近い拡大プリズムの入射面と前記一方
のブリュースター窓部の窓材の出射面とがなす角度の間
の角度であって光軸に斜めに配置されていることを特徴
とする放電励起ガスレーザ装置。2. A discharge-excitable laser gas is sealed,
It has a Brewster window provided with a window material forming a Brewster angle with respect to the optical axis at both ends in the optical axis direction, and is disposed in parallel with each other along the optical axis so as to form a discharge region therebetween. A discharge-excited gas laser device comprising: a laser chamber having a pair of main discharge electrodes; and a band narrowing unit that receives light from one Brewster window of the laser chamber and narrows the band of the light. The band narrowing unit includes one or more magnifying prisms and diffraction gratings in order from the light incident side, and a slit is disposed between the window material of the one Brewster window and the band narrowing unit. The slit is substantially parallel to the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit in the magnifying prism, or the entrance surface of the magnifying prism closest to the slit in the magnifying prism and the one of the one. Discharge excitation gas laser device an angle between the angle between the exit surface of the window material Liu star window, characterized in that it is disposed obliquely to the optical axis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000223430A JP3767674B2 (en) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | Discharge excitation gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000223430A JP3767674B2 (en) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | Discharge excitation gas laser device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002043658A true JP2002043658A (en) | 2002-02-08 |
| JP3767674B2 JP3767674B2 (en) | 2006-04-19 |
Family
ID=18717523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000223430A Expired - Lifetime JP3767674B2 (en) | 2000-07-25 | 2000-07-25 | Discharge excitation gas laser device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3767674B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141239A (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Brewster window and laser oscillator |
| WO2022009289A1 (en) * | 2020-07-06 | 2022-01-13 | ギガフォトン株式会社 | Gas laser device and method for manufacturing electronic device |
-
2000
- 2000-07-25 JP JP2000223430A patent/JP3767674B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009141239A (en) * | 2007-12-10 | 2009-06-25 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | Brewster window and laser oscillator |
| WO2022009289A1 (en) * | 2020-07-06 | 2022-01-13 | ギガフォトン株式会社 | Gas laser device and method for manufacturing electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3767674B2 (en) | 2006-04-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7245420B2 (en) | Master-oscillator power-amplifier (MOPA) excimer or molecular fluorine laser system with long optics lifetime | |
| US6577665B2 (en) | Molecular fluorine laser | |
| US6381256B1 (en) | Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1 pm | |
| US20020186741A1 (en) | Very narrow band excimer or molecular fluorine laser | |
| US6463086B1 (en) | Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1 pm | |
| US6834069B1 (en) | Molecular fluorine laser with intracavity polarization enhancer | |
| JP3296430B2 (en) | ArF excimer laser device for exposure | |
| US6757315B1 (en) | Corona preionization assembly for a gas laser | |
| US6999492B2 (en) | Reduced-maintenance excimer laser with oil-free solid state pulser | |
| JP3427889B2 (en) | ArF excimer laser device and fluorine laser device | |
| US6546037B2 (en) | Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1 pm | |
| JP2002094160A (en) | F2 laser | |
| JP3767674B2 (en) | Discharge excitation gas laser device | |
| US6671302B2 (en) | Device for self-initiated UV pre-ionization of a repetitively pulsed gas laser | |
| US6570901B2 (en) | Excimer or molecular fluorine laser having lengthened electrodes | |
| WO2001001531A1 (en) | Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1pm | |
| US6393040B1 (en) | Molecular fluorine (F2) excimer laser with reduced coherence length | |
| JP2957637B2 (en) | Narrow band laser device | |
| JP2002076489A (en) | Fluorine laser device and exposure device using the same | |
| KR20020022136A (en) | Molecular fluorine laser with spectral linewidth of less than 1pm | |
| JP2002151768A (en) | Fluorine laser device for exposure | |
| JP2003142758A (en) | Fluorine molecule laser device | |
| KR20010031030A (en) | Narrow band excimer laser | |
| JPH0846275A (en) | Gas laser equipment | |
| JP2002232045A (en) | Gas laser equipment and method for aligning narrow- band realizing unit in gas laser equipment |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20041125 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050913 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050921 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051107 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051213 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060111 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060124 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3767674 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090210 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100210 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110210 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120210 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130210 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130210 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140210 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |