JP2003204104A - Laser unit - Google Patents
Laser unitInfo
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- JP2003204104A JP2003204104A JP2002002992A JP2002002992A JP2003204104A JP 2003204104 A JP2003204104 A JP 2003204104A JP 2002002992 A JP2002002992 A JP 2002002992A JP 2002002992 A JP2002002992 A JP 2002002992A JP 2003204104 A JP2003204104 A JP 2003204104A
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- band
- oscillator
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Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Lasers (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、狭帯域化された短
波長光を出力するレーザ装置に関し、特に、屈折系の投
影光学系を有する露光装置の光源として適合するレーザ
装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser device which outputs a narrow band short wavelength light, and more particularly to a laser device which is suitable as a light source of an exposure apparatus having a refraction projection optical system.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の集積度の向上に伴い、70
nm以下の刻印幅の回路を実現するための露光装置の光
源として、160nm以下の波長を有する光を発生する
光源が要求されている。とりわけ、157nm付近の波
長を有する光を発生するF2(フッ素分子:molecular f
luorine)レーザ装置が、その光源として有力視されて
いる。2. Description of the Related Art As the degree of integration of semiconductor devices has improved, 70
As a light source of an exposure apparatus for realizing a circuit having a marking width of nm or less, a light source that emits light having a wavelength of 160 nm or less is required. In particular, F 2 (fluorine molecule: molecular f) that generates light having a wavelength near 157 nm
A laser device is considered to be a promising light source.
【0003】ところで、露光装置の投影光学系として
は、大きく分けて、屈折系(dioptricsystem)と反射屈
折系(catadioptric system)の2種類が存在する。屈
折系は、従来の露光装置に広く用いられてきた投影光学
系であるが、レンズ等の色収差を補正することが大きな
問題となる。従来は、異なる屈折率を有する複数のレン
ズ等の光学素子を組み合わせることによって、光源が発
生する光に含まれる複数の波長に対して色収差を補正し
ていた。しかしながら、F2レーザ装置が発生する15
7nm付近の波長域の光に対して十分な透過性を有する
材料としては、CaF2以外の材料は使用できない状況
にある。一方、反射屈折系の投影光学系を用いる場合に
は、色収差の発生が抑えられる。しかしながら、反射屈
折系においては、多くの反射ミラーが用いられて多軸と
なるため、屈折系の単軸構造と比較して光軸の調整が困
難である。By the way, the projection optical system of the exposure apparatus is roughly classified into two types: a dioptric system and a catadioptric system. The refraction system is a projection optical system that has been widely used in conventional exposure apparatuses, but the correction of chromatic aberration of lenses and the like poses a serious problem. Conventionally, chromatic aberration has been corrected for a plurality of wavelengths included in light generated by a light source by combining a plurality of optical elements such as lenses having different refractive indexes. However, the F 2 laser device generates 15
As a material having sufficient transmissivity for light in the wavelength region near 7 nm, materials other than CaF 2 cannot be used. On the other hand, when a catadioptric projection optical system is used, the occurrence of chromatic aberration can be suppressed. However, in the catadioptric system, since many reflecting mirrors are used and they are multiaxial, it is difficult to adjust the optical axis as compared with the uniaxial structure of the refractive system.
【0004】そこで、屈折系の投影光学系を有する露光
装置の光源としてF2レーザ装置を用いるために、F2レ
ーザ装置の出力光を狭帯域化することが望まれる。フリ
ーラン(Free Running)の場合におけるF2レーザ装置
の出力光のスペクトルの半値全幅(FWHM:full wid
th at half maximum)は0.8pm〜1.3pm程度で
あるが、屈折系の投影光学系を有する露光装置の光源と
して用いるためには、これを0.2pm以下にする必要
がある。狭帯域化の一例として、レーザ装置の共振器の
光路中にエタロンを配置する技術が知られている。Therefore, in order to use the F 2 laser device as a light source of an exposure device having a refraction type projection optical system, it is desired to narrow the output light of the F 2 laser device. Full width at half maximum (FWHM) of the spectrum of the output light of the F 2 laser device in the case of free running
th at half maximum) is about 0.8 pm to 1.3 pm, but in order to use it as a light source of an exposure apparatus having a projection optical system of refraction system, it must be 0.2 pm or less. As an example of narrowing the band, a technique is known in which an etalon is arranged in the optical path of a resonator of a laser device.
【0005】図11に、共振器の光路中にエタロンを配
置した1段式の狭帯域化レーザ装置の例を示す。図11
において、レーザチャンバ1内には、紙面に対して垂直
方向に配置されたアノード電極とカソード電極からなる
一対の放電電極2と、ガスを循環させるためのファン3
と、放電により高温になったガスを冷却するためのラジ
エータ(図示せず)とが配置されている。また、レーザ
チャンバ1のリア側とフロント側の壁には、それぞれウ
インド4と5が、レーザチャンバ1を貫く光軸と所定の
ブリュースタ角を為すようにハの字状に配置されてい
る。レーザチャンバ1のリア側には、エタロン51と全
反射ミラー52とを含む狭帯域化モジュール50が配置
されている。エタロン51は、出力光の狭帯域化を実現
するためのフィルタとして機能する。FIG. 11 shows an example of a one-stage band narrowing laser device in which an etalon is arranged in the optical path of a resonator. Figure 11
In the laser chamber 1, a pair of discharge electrodes 2 composed of an anode electrode and a cathode electrode arranged in a direction perpendicular to the plane of the drawing, and a fan 3 for circulating a gas.
And a radiator (not shown) for cooling the gas heated to a high temperature by the discharge. Further, windows 4 and 5 are arranged on the rear side wall and the front side wall of the laser chamber 1, respectively, in a V-shape so as to form a predetermined Brewster angle with the optical axis passing through the laser chamber 1. On the rear side of the laser chamber 1, a band narrowing module 50 including an etalon 51 and a total reflection mirror 52 is arranged. The etalon 51 functions as a filter for realizing a narrow band of output light.
【0006】レーザチャンバ1内にはレーザ媒質として
レーザガスが充填されており、高電圧パルス発生装置6
により放電電極2に高電圧が印加されると、レーザガス
が励起されてレーザ光となる種光が発生する。発生した
種光は、リア側のウインド4から狭帯域化モジュール5
0の方向へ出射し、狭帯域化モジュール内のエタロン5
1を通過して全反射ミラー52によって全反射され、再
びエタロン51を通過した後、レーザチャンバ1を通過
し、フロント側に設置されているフロントミラー7に到
達する。その後、フロントミラーの反射率に応じて一部
が再びレーザチャンバ1へ反射され、全反射ミラー52
とフロントミラー7との間を往復した後、フロントミラ
ー7からレーザ光として出力される。The laser chamber 1 is filled with a laser gas as a laser medium, and a high voltage pulse generator 6 is used.
Thus, when a high voltage is applied to the discharge electrode 2, the laser gas is excited to generate seed light which becomes laser light. The generated seed light is transmitted from the rear window 4 to the band narrowing module 5
Etalon 5 in the band narrowing module
After passing through 1, the laser beam is totally reflected by the total reflection mirror 52, passes through the etalon 51 again, passes through the laser chamber 1, and reaches the front mirror 7 installed on the front side. After that, a part of the light is reflected again to the laser chamber 1 according to the reflectance of the front mirror, and the total reflection mirror 52
After reciprocating between the front mirror 7 and the front mirror 7, laser light is output from the front mirror 7.
【0007】フロントミラー7の右側には、光を2つの
方向に分割するビームスプリッタ8が配置されている。
波長モニター9は、モニター用に分割されたレーザ光の
一部について出力や中心波長等を測定し、コントローラ
10は、波長モニター9の測定結果に基づいて、エタロ
ン51の入射角度やエタロンギャップ間のガス圧力等を
調整することにより、発振中心波長の制御を行う。On the right side of the front mirror 7, there is arranged a beam splitter 8 which splits light into two directions.
The wavelength monitor 9 measures the output, the center wavelength, etc. of a part of the laser light divided for the monitor, and the controller 10 determines the incident angle of the etalon 51 and the etalon gap between them based on the measurement result of the wavelength monitor 9. The oscillation center wavelength is controlled by adjusting the gas pressure and the like.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記のレーザ装置を露
光装置の光源として使用する場合には、5mJ〜10m
Jの高出力が必要とされるが、このような高出力を得る
ためには強度の高い光をエタロンに通過させることにな
り、エタロンのコーティングの劣化や変形を招いてしま
う。このため、コーティング無しのエタロンしか使用す
ることができず、フィネス(Finesse)を大きくするこ
とができないために、線幅を狭くすることができなかっ
た。When the above laser device is used as a light source of an exposure device, it is 5 mJ to 10 m.
Although a high output of J is required, in order to obtain such a high output, light of high intensity is passed through the etalon, which causes deterioration or deformation of the coating of the etalon. Therefore, only the etalon without coating can be used, and the finesse cannot be increased, so that the line width cannot be narrowed.
【0009】このように、屈折系の投影光学系を有する
露光装置の光源としてF2レーザ装置の出力光を狭帯域
化することが望まれるが、狭帯域化手段としてエタロン
を用いる場合、露光装置の光源として要求される出力及
び耐久性を満たそうとすると、出力光のスペクトル幅の
要求を達成することができないという問題があった。As described above, it is desired to narrow the output light of the F 2 laser device as the light source of the exposure apparatus having the refraction type projection optical system. When the etalon is used as the narrowing means, the exposure apparatus is used. In order to satisfy the output and durability required as the light source of the above, there was a problem that the requirement of the spectral width of the output light could not be achieved.
【0010】そこで、上記の点に鑑み、本発明は、屈折
系の投影光学系を有する露光装置の短波長光源として、
要求される出力を満たしつつ、出力光を狭帯域化したレ
ーザ装置を提供することを目的とする。In view of the above points, the present invention provides a short wavelength light source for an exposure apparatus having a refractive projection optical system,
An object of the present invention is to provide a laser device in which the output light is narrowed while satisfying the required output.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、本発明の第1の観点に係るレーザ装置は、対向面に
コーティングを有する2枚の基板からなるエタロンを用
いた狭帯域化手段を含み、狭帯域化手段によって狭帯域
化されたレーザ光を放出するレーザ発振器と、レーザ発
振器から放出されたレーザ光を増幅するレーザ増幅器と
を具備するとともに、レーザ発振器から放出されるレー
ザ光の狭帯域化されていないときのスペクトルの幅を2
A、狭帯域化手段をレーザ光が通過する回数をMとする
と、コーティングの光反射率Rが、下記に示す式In order to solve the above problems, the laser device according to the first aspect of the present invention is a band narrowing means using an etalon composed of two substrates having coatings on opposite surfaces. Including a laser oscillator that emits a laser beam narrowed by the band narrowing means, and a laser amplifier that amplifies the laser beam emitted from the laser oscillator, and The width of the spectrum when it is not narrowed is 2
Assuming that A is the number of times that the laser light passes through the band narrowing means, and M is the light reflectance R of the coating,
【数4】 を満たすようにエタロンが構成されている。[Equation 4] The etalon is configured to meet.
【0012】また、本発明の第2の観点に係るレーザ装
置は、レーザ光の光軸上に所定の傾斜角度で配置されて
いて、いずれか一方の面にコーティングを有するビーム
スプリッタと、このビームスプリッタの上方及び下方に
それぞれの反射面を対向させて配置された2枚の全反射
ミラーとからなるFOX−SMITH干渉計を用いた狭
帯域化手段を含み、狭帯域化手段によって狭帯域化され
たレーザ光を放出するレーザ発振器と、レーザ発振器か
ら放出されたレーザ光を増幅するレーザ増幅器とを具備
するとともに、FOX−SMITH干渉計がレーザ発振
器のフロント側に配置されていて、レーザ発振器から放
出されるレーザ光の狭帯域化されていないときのスペク
トルの幅を2A、狭帯域化手段をレーザ光が通過する回
数をMとすると、コーティングの光透過率Tが、下記に
示す式A laser device according to a second aspect of the present invention is a beam splitter which is arranged on the optical axis of laser light at a predetermined inclination angle and has a coating on either one of the surfaces, and this beam splitter. It includes a band narrowing means using a FOX-SMITH interferometer, which is composed of two total reflection mirrors which are arranged above and below the splitter with their respective reflecting surfaces facing each other, and is narrowed by the band narrowing means. A laser oscillator that emits a laser beam and a laser amplifier that amplifies the laser beam emitted from the laser oscillator, and the FOX-SMITH interferometer is arranged on the front side of the laser oscillator to emit the laser beam. If the width of the spectrum of the laser light to be narrowed is 2A and the number of times the laser light passes through the narrowing means is M, Computing the light transmittance T is of the formula shown below
【数5】
を満たすようにFOX−SMITH干渉計が構成されて
いる。[Equation 5] The FOX-SMITH interferometer is configured to satisfy
【0013】さらに、本発明の第3の観点に係るレーザ
装置は、レーザ光の光軸上に所定の傾斜角度で配置され
ていて、レーザ媒質側と反対側の面にコーティングを有
するビームスプリッタと、このビームスプリッタのコー
ティング面に全反射面が向くように配置された2枚の全
反射ミラーとからなるFOX−SMITH干渉計を用い
た狭帯域化手段を含み、狭帯域化手段によって狭帯域化
されたレーザ光を放出するレーザ発振器と、レーザ発振
器から放出されたレーザ光を増幅するレーザ増幅器とを
具備するとともに、FOX−SMITH干渉計がレーザ
発振器のリア側に配置されていて、レーザ発振器から放
出されるレーザ光の狭帯域化されていないときのスペク
トルの幅を2A、狭帯域化手段をレーザ光が通過する回
数をMとすると、コーティングの光反射率Rが、下記に
示す式Further, a laser device according to a third aspect of the present invention includes a beam splitter which is arranged on the optical axis of laser light at a predetermined inclination angle and has a coating on the surface opposite to the laser medium side. , A narrowing means using a FOX-SMITH interferometer comprising two total reflection mirrors arranged so that the total reflection surface faces the coating surface of the beam splitter, and the narrowing means narrows the band. A laser oscillator that emits the emitted laser light and a laser amplifier that amplifies the laser light emitted from the laser oscillator, and the FOX-SMITH interferometer is arranged on the rear side of the laser oscillator. Assuming that the width of the spectrum of the emitted laser light when the bandwidth is not narrowed is 2A and the number of times the laser light passes through the narrowing means is M, Computing the optical reflectance R is represented by the formula shown below
【数6】
を満たすようにFOX−SMITH干渉計が構成されて
いる。[Equation 6] The FOX-SMITH interferometer is configured to satisfy
【0014】本発明によれば、レーザ発振器から放出し
たレーザ光をレーザ増幅器によって増幅する2ステージ
構成としたので、レーザ発振器内に配置されるエタロン
等に入射する光の強度を抑えることができる。従って、
エタロン等のコーティングの劣化や変形を未然に防ぐこ
とができるので、コーティングにより高いフィネス(Fi
nesse)を有するエタロン等を使用して、出力光を十分
に狭帯域化することが可能である。According to the present invention, since the laser light emitted from the laser oscillator is amplified by the laser amplifier in a two-stage configuration, the intensity of light incident on the etalon or the like arranged in the laser oscillator can be suppressed. Therefore,
Since it is possible to prevent the deterioration and deformation of the coating such as etalon, the high finesse (Fi
It is possible to sufficiently narrow the output light band by using an etalon or the like having a nesse).
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施形態について説明する。以下の各実施形態
においては、F2レーザ装置を例に挙げて説明する。な
お、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明
を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring to the accompanying drawings,
An embodiment of the present invention will be described. In each of the following embodiments, an F 2 laser device will be described as an example. In addition, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted.
【0016】まず、本発明の第1の実施形態について説
明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るレーザ
装置の構成を示す図である。このレーザ装置は、レーザ
発振器から放出したレーザ光をレーザ増幅器によって増
幅する2ステージ構成となっている。ここでは、インジ
ェクション・ロック(injection locking)方式の2ス
テージレーザ装置について説明するが、MOPA(mast
er oscillator poweramplifier)方式の2ステージレー
ザ装置としても良い。ここで、インジェクション・ロッ
ク方式とは、レーザ増幅器が共振器を構成する、すなわ
ちリア側及びフロント側の両方に反射ミラーを配置する
方式であり、MOPA方式とは、レーザ増幅器が共振器
を構成しない、すなわちリア側及びフロント側の両方に
反射ミラーを配置しない方式である。First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention. This laser device has a two-stage configuration in which laser light emitted from a laser oscillator is amplified by a laser amplifier. Here, an injection locking type two-stage laser device will be described.
It may be a two-stage laser device of the er oscillator power amplifier) type. Here, the injection lock method is a method in which a laser amplifier constitutes a resonator, that is, reflection mirrors are arranged on both the rear side and the front side, and in the MOPA method, the laser amplifier does not constitute a resonator. That is, this is a system in which no reflecting mirror is arranged on both the rear side and the front side.
【0017】図1に示すように、レーザ媒質としてフッ
素分子を用いるレーザ発振器100は、フッ素とバッフ
ァガス等との混合ガスを収容するレーザチャンバ11を
含んでいる。レーザチャンバ11の内部には、電極(図
示せず)が上下に対面するように配置されており、レー
ザチャンバ11の両側には、ウインド14、15が、レ
ーザチャンバ11を貫く光軸と所定のブリュースタ角を
為すように、ハの字型に配置されている。このブリュス
タ角により、ウインド14、15の各表面における光の
反射による損失を抑えることができる。As shown in FIG. 1, a laser oscillator 100 using fluorine molecules as a laser medium includes a laser chamber 11 containing a mixed gas of fluorine and a buffer gas. Electrodes (not shown) are arranged inside the laser chamber 11 so as to face each other vertically, and windows 14 and 15 are provided on both sides of the laser chamber 11 with a predetermined optical axis that penetrates the laser chamber 11. They are arranged in a V shape so as to form Brewster's angle. This Brewster angle makes it possible to suppress the loss due to the reflection of light on the surfaces of the windows 14 and 15.
【0018】レーザチャンバ11の左方には、レーザチ
ャンバの光軸上にレーザ光を通す貫通孔を有するアパー
チャ101を介して、狭帯域化モジュール150が配置
されている。狭帯域化モジュール150は、エタロン1
51と、リアミラー152とを含んでいる。A band narrowing module 150 is arranged on the left side of the laser chamber 11 via an aperture 101 having a through hole on the optical axis of the laser chamber for passing laser light therethrough. The band narrowing module 150 is the etalon 1
51 and a rear mirror 152.
【0019】エタロン151は、レーザ光の光軸に対し
て所定の傾斜角度を持って設置されている。エタロン1
51は、距離dで対向する2枚の基板153、154を
有し、これらの基板の対向面には部分反射コーティング
が施されている。なお、エタロンの基板材料としては、
CaF2を用いることができる。エアギャップエタロン
の場合には、コンタクト材料として、Zerodur、ULE
等の低膨張ガラスを用いることができる。エアギャップ
エタロンに替えて、CaF2等の高透過性平行基板の両
面に上記部分反射コーティングを施したソリッドエタロ
ンを用いることもできる。The etalon 151 is installed with a predetermined inclination angle with respect to the optical axis of the laser light. Etalon 1
51 has two substrates 153 and 154 facing each other at a distance d, and the facing surfaces of these substrates are provided with a partial reflection coating. In addition, as the substrate material of etalon,
CaF 2 can be used. In the case of air gap etalon, contact materials such as Zerodur and ULE
Low expansion glass such as Instead of the air gap etalon, it is also possible to use a solid etalon in which the above-mentioned partial reflection coating is applied to both surfaces of a highly transparent parallel substrate such as CaF 2 .
【0020】レーザチャンバ11の右方には、レーザチ
ャンバ11を貫く光軸上にレーザ光を通す貫通孔を有す
るアパーチャ102を介して、出力鏡103が配置され
ている。なお、アパーチャ101、102には、実際に
貫通孔が形成されていても良いし、反射を低減するため
に貫通孔部分周囲に黒色コーティングが施されたアパー
チャを使用しても良い。An output mirror 103 is arranged on the right side of the laser chamber 11 via an aperture 102 having a through hole on the optical axis passing through the laser chamber 11 for passing laser light therethrough. It should be noted that the apertures 101 and 102 may actually have through holes formed therein, or an aperture having a black coating around the through holes may be used to reduce reflection.
【0021】レーザ発振器100とレーザ増幅器200
との間には、レーザ発振器から出射されたレーザ光をレ
ーザ増幅器へ伝達するように配置された2枚の反射ミラ
ー301、302を含む伝搬系300が設けられてい
る。Laser oscillator 100 and laser amplifier 200
A transmission system 300 including two reflection mirrors 301 and 302 arranged so as to transmit the laser light emitted from the laser oscillator to the laser amplifier is provided between and.
【0022】レーザチャンバ11で発生したレーザ光
は、ウインド14及びアパーチャ101を通過して、狭
帯域化モジュール150内に配置されたエタロン151
の方へ出射する。エタロン151に入射したレーザ光
は、リアミラー152で全反射された後、再びエタロン
151に入射し、波長に応じて異なる方向に向けられ
る。これにより、所定の波長を有するレーザ光のみがア
パーチャ101を通過する。アパーチャ101を通過し
たレーザ光は、レーザチャンバ11内部を通過してアパ
ーチャ102の方へ出射する。ここでも、所定の波長を
有するレーザ光のみがアパーチャ102を通過すること
により、レーザ光が狭帯域化される。The laser light generated in the laser chamber 11 passes through the window 14 and the aperture 101, and the etalon 151 arranged in the band-narrowing module 150.
It emits toward. The laser light that has entered the etalon 151 is totally reflected by the rear mirror 152, then again enters the etalon 151, and is directed in different directions depending on the wavelength. As a result, only the laser light having the predetermined wavelength passes through the aperture 101. The laser light that has passed through the aperture 101 passes through the inside of the laser chamber 11 and is emitted toward the aperture 102. Here, too, only the laser light having the predetermined wavelength passes through the aperture 102, so that the laser light has a narrow band.
【0023】アパーチャ102を通過したレーザ光の一
部は、出力鏡103によって反射されてレーザチャンバ
11に戻る。このようにして、リアミラー152と出力
鏡103との間において、レーザ光の共振が生じる。ま
た、アパーチャ102を通過したレーザ光の他の一部
は、出力鏡103を透過して、伝搬系300内に配置さ
れた反射ミラー301の方へ出射する。A part of the laser beam that has passed through the aperture 102 is reflected by the output mirror 103 and returns to the laser chamber 11. In this way, the resonance of the laser light occurs between the rear mirror 152 and the output mirror 103. The other part of the laser light that has passed through the aperture 102 passes through the output mirror 103 and is emitted toward the reflection mirror 301 arranged in the propagation system 300.
【0024】本実施形態においては、レーザ増幅器とし
て、倍率が3倍以上の不安定型共振器を使用する。図1
に示すように、レーザ増幅器200は、両側にブリュー
スタ角で設置したウインド202、203を有するレー
ザチャンバ201を含んでいる。レーザチャンバ201
のレーザ光の入射側には、凹面ミラー205が配置さ
れ、レーザ光の出射側には、凸面ミラー204が配置さ
れている。In this embodiment, an unstable resonator having a magnification of 3 times or more is used as the laser amplifier. Figure 1
As shown in FIG. 1, the laser amplifier 200 includes a laser chamber 201 having windows 202 and 203 installed at Brewster's angles on both sides. Laser chamber 201
A concave mirror 205 is arranged on the laser light incident side, and a convex mirror 204 is arranged on the laser light emitting side.
【0025】凹面ミラー205には、入射レーザ光を通
過させるための貫通孔206が光軸上に形成されてお
り、貫通孔206の周囲には、高反射性のHR(high r
eflection)コーティングが施されている。なお、凹面
ミラー205には、実際に貫通孔が形成されていても良
いし、貫通孔に相当する部分が透過部となるように反射
防止用のAR(anti-reflection)コーティングが施さ
れたミラー基板を使用しても良い。凸面鏡204のレー
ザチャンバに対向する面の中心部にはHRコーティング
が施されており、その周囲のレーザ光が出射する部分に
はARコーティングが施されている。The concave mirror 205 is formed with a through hole 206 for passing the incident laser beam on the optical axis, and a highly reflective HR (high r) is formed around the through hole 206.
eflection) coating is applied. It should be noted that the concave mirror 205 may actually have a through hole formed therein, or a mirror having an AR (anti-reflection) coating for antireflection so that a portion corresponding to the through hole becomes a transmissive portion. A substrate may be used. An HR coating is applied to the central portion of the surface of the convex mirror 204 facing the laser chamber, and an AR coating is applied to the surrounding portion of the convex mirror 204 where the laser light is emitted.
【0026】本発明においては、ARコーティング、部
分反射コーティング及びHRコーティングのコーティン
グ材料として、AlF3、MgF2、NdF2、GdF3、
LaF3、LiF3のようなフッ化物(誘電体多層膜材
料)を用いることができる。また、HRコーティングの
コーティング材料としては、Al、Al+MgF2のオー
バーコート、Al+誘電体多層膜材料のオーバーコート
等を用いることもできる。In the present invention, as coating materials for AR coating, partial reflection coating and HR coating, AlF 3 , MgF 2 , NdF 2 , GdF 3 ,
A fluoride (dielectric multilayer film material) such as LaF 3 or LiF 3 can be used. Further, as a coating material for the HR coating, an overcoat of Al, Al + MgF 2, an overcoat of an Al + dielectric multilayer film material, or the like can be used.
【0027】図1において、レーザ発振器から出射され
たレーザ光は、伝搬系内に配置された反射ミラー30
1、302によって反射され、レーザ増幅器200に伝
達される。レーザ光は、レーザ増幅器200内に配置さ
れた凹面ミラー205の中央の貫通孔206から、レー
ザチャンバ201内に入射する。レーザチャンバを通過
したレーザ光は、凸面ミラー204に入射する。凸面ミ
ラー204によって反射されたレーザ光は、レーザチャ
ンバの右側に設置された凹面ミラー205によって反射
され、凸面ミラー204と凹面ミラー205との間を往
復しながら増幅される。凸面ミラー204の中心部には
全反射コーティングが施されており、中心部に当った光
は凹面ミラー205の方へ反射される。凸面ミラー20
4の中心部以外の部分にはARコーティングが施されて
おり、凹面ミラー205からの反射光がこの部分に当る
と透過し凸面ミラー204より出力される。In FIG. 1, the laser light emitted from the laser oscillator is reflected by a reflection mirror 30 arranged in the propagation system.
It is reflected by 1, 302 and transmitted to the laser amplifier 200. The laser light enters the laser chamber 201 through the through hole 206 at the center of the concave mirror 205 arranged in the laser amplifier 200. The laser light that has passed through the laser chamber is incident on the convex mirror 204. The laser light reflected by the convex mirror 204 is reflected by the concave mirror 205 installed on the right side of the laser chamber, and is amplified while reciprocating between the convex mirror 204 and the concave mirror 205. The central portion of the convex mirror 204 is provided with a total reflection coating, and the light hitting the central portion is reflected toward the concave mirror 205. Convex mirror 20
The portion other than the central portion of 4 is AR-coated, and when the reflected light from the concave mirror 205 hits this portion, it is transmitted and output from the convex mirror 204.
【0028】本実施形態においては、レーザ発振器から
放出したレーザ光をレーザ増幅器によって増幅するよう
にしたので、レーザ発振器から出射するレーザ光の出力
は、0.1mJ/cm2以下で十分である。従って、レ
ーザ発振器内に設置したエタロンに入射するレーザ光の
強度を低く抑えることができ、エタロンのコーティング
を劣化又は変形させることがないので、コーティングが
施されたフィネスの高いエタロンを使用することができ
る。In the present embodiment, since the laser light emitted from the laser oscillator is amplified by the laser amplifier, the output of the laser light emitted from the laser oscillator is 0.1 mJ / cm 2 or less. Therefore, the intensity of the laser light incident on the etalon installed in the laser oscillator can be suppressed to a low level, and the etalon coating is not deteriorated or deformed. Therefore, it is possible to use the etalon with high finesse. it can.
【0029】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。本発明の第2の実施形態においては、狭帯域化
手段として、エタロンの替わりにFOX−SMITH干
渉計を用いている。図2に、本発明の第2の実施形態に
係るレーザ装置に含まれるレーザ発振器の構成を示す。
このレーザ発振器においては、両側にブリュースタ角で
設置したウインド14、15を有するレーザチャンバ1
1のリア側に、レーザチャンバ内で発生したレーザ光を
全反射するリアミラー111が配置されており、フロン
ト側には、狭帯域化モジュール160が配置されてい
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment of the present invention, a FOX-SMITH interferometer is used as the band narrowing means instead of the etalon. FIG. 2 shows the configuration of a laser oscillator included in the laser device according to the second embodiment of the present invention.
In this laser oscillator, a laser chamber 1 having windows 14 and 15 installed on both sides at Brewster's angle is provided.
A rear mirror 111 that totally reflects the laser light generated in the laser chamber is arranged on the rear side of 1, and a narrowing module 160 is arranged on the front side.
【0030】狭帯域化モジュール160内には、ビーム
スプリッタ117と2枚の全反射ミラー(エンドミラ
ー)112、114とを含むFOX−SMITH干渉計
が配置されている。ビームスプリッタ117は、レーザ
光の光軸上に所定の傾斜角度で配置されている。2枚の
全反射ミラー112、114は、ビームスプリッタ11
7の上方と下方に、それぞれのコーティング面113、
115を対向させて配置されている。ここで、全反射ミ
ラー112と全反射ミラー114との間の距離をDで示
している。なお、ビームスプリッタの基板材料として
は、CaF2を用いることができる。A FOX-SMITH interferometer including a beam splitter 117 and two total reflection mirrors (end mirrors) 112 and 114 is arranged in the band-narrowing module 160. The beam splitter 117 is arranged on the optical axis of the laser light at a predetermined inclination angle. The two total reflection mirrors 112 and 114 include the beam splitter 11
7 above and below the respective coated surfaces 113,
115 are arranged to face each other. Here, the distance between the total reflection mirror 112 and the total reflection mirror 114 is indicated by D. Note that CaF 2 can be used as the substrate material of the beam splitter.
【0031】レーザチャンバ11で発生したレーザ光
は、ウインド14及びアパーチャ101を通過してリア
ミラー111によって全反射された後、レーザチャンバ
11内を通過し、アパーチャ102を通過してビームス
プリッタ117に入射する。ビームスプリッタ117に
は部分反射コーティングが施されており、これによって
レーザ光が2つの方向に分割される。レーザ光の一部
は、全反射ミラー114の方へ反射され、全反射ミラー
114と全反射ミラー112との間を往復した後、アパ
ーチャ102を介してレーザチャンバ11に戻される。
これにより、リアミラー111と全反射ミラー112、
114との間でレーザ光の共振が生じると共に、レーザ
光が狭帯域化される。また、レーザ光の他の一部は、伝
搬系300内に配置された反射ミラー301の方へ出射
する。The laser light generated in the laser chamber 11 passes through the window 14 and the aperture 101, is totally reflected by the rear mirror 111, then passes through the laser chamber 11, passes through the aperture 102, and enters the beam splitter 117. To do. The beam splitter 117 is provided with a partially reflective coating, which splits the laser light into two directions. A part of the laser light is reflected toward the total reflection mirror 114, travels back and forth between the total reflection mirror 114 and the total reflection mirror 112, and then is returned to the laser chamber 11 via the aperture 102.
As a result, the rear mirror 111 and the total reflection mirror 112,
Resonance of the laser light occurs with 114 and the laser light is narrowed. The other part of the laser light is emitted toward the reflection mirror 301 arranged in the propagation system 300.
【0032】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。本発明の第3の実施形態においても、狭帯域化
手段として、エタロンの替わりにFOX−SMITH干
渉計を用いている。図3に、本発明の第3の実施形態に
係るレーザ装置に含まれるレーザ発振器の構成を示す。
このレーザ発振器においては、両側壁にブリュースタ角
で設置したウインド14、15を有するレーザチャンバ
11のリア側に、狭帯域化モジュール170が配置され
ている。Next, a third embodiment of the present invention will be described. Also in the third embodiment of the present invention, the FOX-SMITH interferometer is used instead of the etalon as the band narrowing means. FIG. 3 shows the configuration of a laser oscillator included in the laser device according to the third embodiment of the present invention.
In this laser oscillator, a band narrowing module 170 is arranged on the rear side of the laser chamber 11 having windows 14 and 15 installed at Brewster's angles on both side walls.
【0033】狭帯域化モジュール170内には、ビーム
スプリッタ121と2枚の全反射ミラー122、124
とを含むFOX−SMITH干渉計が配置されている。
ビームスプリッタ121は、レーザ光の光軸上に所定の
傾斜角度で配置されている。全反射ミラー122は、レ
ーザチャンバ11との間でビームスプリッタ121を挟
むようにレーザ光の光軸上に配置されている。また、全
反射ミラー124は、ビームスプリッタ121の下方に
おいて、コーティング面をビームスプリッタに対向させ
るように配置されている。ここで、2枚の全反射ミラー
122、124間の光路の長さをDで示している。A beam splitter 121 and two total reflection mirrors 122 and 124 are provided in the band narrowing module 170.
A FOX-SMITH interferometer including and is arranged.
The beam splitter 121 is arranged at a predetermined inclination angle on the optical axis of the laser light. The total reflection mirror 122 is arranged on the optical axis of the laser light so that the beam splitter 121 is sandwiched between the total reflection mirror 122 and the laser chamber 11. Further, the total reflection mirror 124 is arranged below the beam splitter 121 so that the coating surface faces the beam splitter. Here, the length of the optical path between the two total reflection mirrors 122 and 124 is indicated by D.
【0034】レーザチャンバ11で発生したレーザ光
は、ウインド14及びアパーチャ101を通過し、ビー
ムスプリッタ121に入射する。ビームスプリッタ12
1には部分反射コーティング123が施されており、こ
れによってレーザ光が2つの方向に分割される。全反射
ミラー122の方へ透過したレーザ光は、全反射ミラー
122と全反射ミラー124との間を往復した後、レー
ザチャンバ11に戻される。レーザチャンバ11から出
射したレーザ光は、ウインド15及びアパーチャ102
を通過して出力鏡126の方へ出射される。全反射ミラ
ー122、124と出力鏡126との間でレーザ光の共
振が生じると共に、レーザ光が狭帯域化される。出力鏡
126を通過したレーザ光は、アパーチャ102を通過
して、伝搬系300内に配置された反射ミラー301の
方へ出射する。The laser light generated in the laser chamber 11 passes through the window 14 and the aperture 101 and enters the beam splitter 121. Beam splitter 12
1 has a partially reflective coating 123, which splits the laser light in two directions. The laser light transmitted to the total reflection mirror 122 reciprocates between the total reflection mirror 122 and the total reflection mirror 124, and then is returned to the laser chamber 11. The laser light emitted from the laser chamber 11 is emitted from the window 15 and the aperture 102.
And is emitted toward the output mirror 126. Resonance of the laser light occurs between the total reflection mirrors 122 and 124 and the output mirror 126, and the laser light is narrowed. The laser light passing through the output mirror 126 passes through the aperture 102 and is emitted toward the reflecting mirror 301 arranged in the propagation system 300.
【0035】図1においてレーザ発振器の狭帯域化モジ
ュール内に配置されたエタロン、及び、図2と図3にお
いて狭帯域化モジュール内に配置されたFOX−SMI
TH干渉計におけるFSRは以下に示すように設定され
る。図4に、レーザ発振器において狭帯域化モジュール
を用いずにレーザ発振させたとき(フリーラン:Free R
unning)のスペクトル波形を示し、図5及び図6に、レ
ーザ発振器においてエタロンを用いた狭帯域化モジュー
ルによって、狭帯域化を行ったときのスペクトル波形を
それぞれ示す。The etalon arranged in the band narrowing module of the laser oscillator in FIG. 1 and the FOX-SMI arranged in the band narrowing module in FIGS. 2 and 3.
The FSR in the TH interferometer is set as shown below. Fig. 4 shows the case where laser oscillation is performed in the laser oscillator without using the band narrowing module (free run: Free R
FIG. 5 and FIG. 6 show spectrum waveforms when the band is narrowed by the band narrowing module using the etalon in the laser oscillator.
【0036】図4において、フリーラン時のスペクトル
波形は、2Aの幅の広がりを持つものとする。この広が
り幅を、例えば、フリーラン時のスペクトル純度で規定
する。「スペクトル純度」とは、スペクトルエネルギー
の集中度に関する1つの指標であり、スペクトル波形の
全面積に対して「ある面積比率」を有するように引いた
線幅をいう。例えば、一般によく使われる「95%純度」
は、そのスペクトル波形の全面積のうち、スペクトル波
形の中心から95%の面積を有するように引いた線幅で規
定される。In FIG. 4, it is assumed that the spectrum waveform at the time of free running has a width of 2A. This spread width is defined by, for example, the spectral purity during free running. “Spectral purity” is one index relating to the degree of concentration of spectral energy, and means a line width drawn so as to have “a certain area ratio” with respect to the total area of the spectrum waveform. For example, the commonly used "95% purity"
Is defined by the line width drawn so as to have an area of 95% from the center of the spectrum waveform in the total area of the spectrum waveform.
【0037】図5及び図6に示すように、狭帯域化を行
ったときのスペクトル波形は、周期的な複数の山型形状
を有するエタロンの透過関数波形によって、ほぼ決定さ
れる。ここで、図5においてはエタロンのFSRが狭
く、フリーラン時のスペクトル波形に対してエタロンの
透過関数の山型形状が複数重ね合わされた状態であるの
で、狭帯域化時のスペクトル波形は中心の山型の両サイ
ドにこぶがある形状となる。As shown in FIGS. 5 and 6, the spectral waveform when the band is narrowed is almost determined by the transmission function waveform of the etalon having a plurality of periodic mountain-shaped shapes. Here, in FIG. 5, the FSR of the etalon is narrow, and a plurality of peak shapes of the transmission function of the etalon are superimposed on the spectrum waveform at the time of free running, so the spectrum waveform at the time of narrowing the band is at the center. It becomes a shape with bumps on both sides of the mountain shape.
【0038】図5及び図6に示すフリーラン時のスペク
トル波形において、スペクトルの半値全幅(FWHM)
は両者とも同じであるが、露光用光源として用いる場合
には、スペクトルの半値全幅(FWHM)の他に狭帯域
化されたレーザ光のスペクトル純度も重要となる。な
お、スペクトル純度の定義は、上記のフリーラン時のス
ペクトル純度と同じである。図5における両サイドのこ
ぶは、スペクトル純度の悪化の原因となる。このスペク
トル純度の悪化を防止するためには、図6に示すよう
に、FSR=2Aと設定することが望ましいことを発明
した。In the spectrum waveforms during free running shown in FIGS. 5 and 6, the full width at half maximum (FWHM) of the spectrum
Both are the same, but when used as a light source for exposure, in addition to the full width at half maximum (FWHM) of the spectrum, the spectral purity of the narrowed laser light is also important. The definition of the spectral purity is the same as the above-mentioned spectral purity during free running. The bumps on both sides in FIG. 5 cause deterioration of the spectral purity. In order to prevent the deterioration of the spectral purity, it has been invented that it is desirable to set FSR = 2A as shown in FIG.
【0039】図2、図3に示すようなFOX−SMIT
H干渉計を用いて狭帯域化を行った場合には、図5及び
図6におけるエタロンの透過関数が、図2におけるビー
ムスプリッタ117、図3におけるビームスプリッタ1
21によってレーザチャンバ11の方へ反射される光の
反射関数に相当すること以外はエタロンの場合と同様で
あり、FOX−SMITH干渉計のFSRもFSR=2
Aと設定することが望ましい。FOX-SMIT as shown in FIGS. 2 and 3.
When the band narrowing is performed using the H interferometer, the transmission function of the etalon in FIGS. 5 and 6 becomes the beam splitter 117 in FIG. 2 and the beam splitter 1 in FIG.
The FSR of the FOX-SMITH interferometer is the same as that of the etalon except that it corresponds to the reflection function of the light reflected toward the laser chamber 11 by FSR = 2.
It is desirable to set to A.
【0040】図1において、レーザ発振器の狭帯域化モ
ジュール内に配置されたエタロンにおけるフィネス(Fi
nesse)及びFSRとスペクトルの半値全幅(FWH
M)Δλとの関係は、下記に示す(1)式及び(2)式
で求まる。In FIG. 1, the finesse (Fi) in the etalon arranged in the band-narrowing module of the laser oscillator is shown.
nesse) and FSR and full width at half maximum (FWH) of spectrum
The relationship between M) and Δλ is obtained by the following equations (1) and (2).
【数7】 [Equation 7]
【0041】(1)式及び(2)式において、Finesse
Multiは、狭帯域化モジュール内の狭帯域化素子を複数
回(M回)レーザ光が通過する(マルチパス)ときのエ
タロンの実効的なフィネスを示す。また、λはレーザビ
ームの中心波長であり、nはエタロン基板間の空隙の屈
折率、dはエタロン基板間の空隙の長さである。In equations (1) and (2), Finesse
Multi indicates the effective finesse of the etalon when the laser beam passes through the band-narrowing element in the band-narrowing module a plurality of times (M times) (multi-pass). Further, λ is the central wavelength of the laser beam, n is the refractive index of the gap between the etalon substrates, and d is the length of the gap between the etalon substrates.
【0042】FinesseMultiと光がエタロンを1回通過す
るときのフィネス(FinesseSingle)とは、(3)式に
示す関係がある。なお、(3)式については、"The Fab
ry-Perot Interferometer", J.M.Vauhan MA-D.Phil著,I
OP Publishing Ltd.出版, 1989, ISBN 0-85274-138-3を
参照されたい。The Finesse Multi and the Finesse Single when light passes through the etalon once have the relationship shown in the equation (3). For formula (3), refer to "The Fab
ry-Perot Interferometer ", by JM Vauhan MA-D.Phil, I
See OP Publishing Ltd. Publishing, 1989, ISBN 0-85274-138-3.
【数8】 [Equation 8]
【0043】ここで、FinesseSingleが反射フィネス(F
inesseR)に近似される場合には、FinesseSingleは、
(4)式の反射フィネスの式で求められる。Here, Finesse Single is the reflection finesse (F
inesse R ), Finesse Single is
It is obtained by the expression of the reflection finesse of the expression (4).
【数9】
(4)式において、Rはエタロンの反射面の反射率であ
る。[Equation 9] In the equation (4), R is the reflectance of the reflection surface of the etalon.
【0044】また、FinesseSingleは反射フィネスと平
行度フィネス等とを組み合わせて求めても良い。その
際、FinesseSingleの逆数は、各フィネスの逆数の和と
なる。The Finesse Single may be obtained by combining the reflection finesse and the parallelism finesse. At that time, the reciprocal of Finesse Single is the sum of the reciprocals of each finesse.
【0045】次いで、FSR及び実効的なフィネスの設
定条件をもとに、レーザ発振器に用いるエタロンの仕様
を定める。上述したように、屈折系の投影光学系を有す
る露光装置の光源としてF2レーザ装置を用いる場合に
は、スペクトルの半値全幅(FWHM)を0.2pm以
下に狭帯域化する必要がある。また、FSR=2A(p
m)と設定することが望ましい。よって、(1)式よ
り、(5)式が導出される。Next, the specifications of the etalon used for the laser oscillator are determined based on the FSR and the effective finesse setting conditions. As described above, when the F 2 laser device is used as the light source of the exposure apparatus having the refractive projection optical system, the full width at half maximum (FWHM) of the spectrum needs to be narrowed to 0.2 pm or less. Also, FSR = 2A (p
It is desirable to set m). Therefore, the expression (5) is derived from the expression (1).
【数10】
(5)式において、A(pm)はフリーラン時のスペク
トル波形の幅2Aの1/2であり、例えば、フリーラン
時におけるスペクトル純度幅の1/2である。[Equation 10] In the equation (5), A (pm) is 1/2 of the width 2A of the spectrum waveform at the time of free run, and is, for example, 1/2 of the spectrum purity width at the time of free run.
【0046】(3)式及び(5)式より、Finesse
Singleが求められ、(6)式で示される。From Equations (3) and (5), Finesse
Single is obtained and is shown by the equation (6).
【数11】 [Equation 11]
【0047】Finesse#Singleが反射フィネス(Finess
eR)に近似される場合には、(4)式及び(6)式よ
り、下記(7)式が導出される。Finesse #Single is a reflection finesse
When approximated to e R ), the following expression (7) is derived from the expressions (4) and (6).
【数12】
なお、A>0、M≧1であるので、(7)式の左辺は0
より大きい。[Equation 12] Since A> 0 and M ≧ 1, the left side of equation (7) is 0.
Greater than
【0048】ここで、Here,
【数13】
とすると、(7)式及び(8)式より、下記式が導出さ
れる。[Equation 13] Then, the following equation is derived from the equations (7) and (8).
【数14】 ここで、C>0なので、(9)式が導出される。[Equation 14] Here, since C> 0, the equation (9) is derived.
【数15】 [Equation 15]
【0049】(9)式において、右辺の数値は1を越え
るが、0<R<1であるので、(9)式は(10)式の
ようになる。In the expression (9), the value on the right side exceeds 1, but since 0 <R <1, the expression (9) becomes the expression (10).
【数16】
すなわち、エタロンの反射面の反射率が(10)式を満
たすように、エタロンの反射面にコーティングを行えば
よい。[Equation 16] That is, the reflective surface of the etalon may be coated so that the reflectance of the reflective surface of the etalon satisfies the expression (10).
【0050】エタロンの替りに、図2又は図3に示すよ
うなFOX−SMITH干渉計を用いて狭帯域化を行う
場合にも、フィネス(Finesse)及びFSRとスペクト
ルの半値全幅Δλ(FWHM)との関係において、
(1)式及び(2)式が成立し、実効的なフィネスはこ
れらの式から求められる。ただし、(2)式において、
nは全反射ミラー間の媒質の屈折率であり、また、dは
ビームスプリッタを介した全反射ミラー間の距離であ
り、図2、図3におけるDに相当する。When narrowing the band using a FOX-SMITH interferometer as shown in FIG. 2 or 3 instead of the etalon, the finesse and FSR and the full width at half maximum Δλ (FWHM) In relation to
The expressions (1) and (2) are established, and the effective finesse is obtained from these expressions. However, in equation (2),
n is the refractive index of the medium between the total reflection mirrors, d is the distance between the total reflection mirrors through the beam splitter, and corresponds to D in FIGS. 2 and 3.
【0051】図2に示す第2の実施形態の場合には、式
(3)におけるFinesseSingleはFOX−SMITH干
渉計の透過フィネスFinesseTで近似される。図2におけ
るビームスプリッタ117の透過率をTとしたとき、透
過フィネス(FinesseT)は(11)式で求められる。In the case of the second embodiment shown in FIG. 2, Finesse Single in equation (3) is approximated by the transmission Finesse T of the FOX-SMITH interferometer. When the transmittance of the beam splitter 117 in FIG. 2 is T, the transmission finesse (Finesse T ) is calculated by the equation (11).
【数17】 [Equation 17]
【0052】また、FinesseSingleは透過フィネスと平
行度フィネス等とを組み合わせて求めても良い。その
際、FinesseSingleの逆数は、各フィネスの逆数の和と
なる。The Finesse Single may be obtained by combining the transmission finesse and the parallelism finesse. At that time, the reciprocal of Finesse Single is the sum of the reciprocals of each finesse.
【0053】図3に示す第3の実施形態の場合には、
(3)式におけるFinesseSingleは、狭帯域化手段とし
てエタロンを用いた場合と同様に、FOX−SMITH
干渉計の反射フィネスに近似する。反射フィネス(Fine
sseR)は(4)式によって求められる。なお、反射率R
は、図3におけるビームスプリッタ121の反射面の反
射率である。In the case of the third embodiment shown in FIG. 3,
Finesse Single in equation (3) is similar to the case where an etalon is used as the band narrowing means, and FOX-SMITH
It approximates the reflection finesse of an interferometer. Reflective finesse
sse R ) is calculated by the equation (4). The reflectance R
Is the reflectance of the reflecting surface of the beam splitter 121 in FIG.
【0054】図3に示す第3の実施形態においては、ビ
ームスプリッタ121の反射面の反射率Rが(10)式
を満たすように設定すればよい。一方、図2に示す第2
の実施形態においては、ビームスプリッタ117の透過
率Tが(12)式を満たすように設定すればよい。In the third embodiment shown in FIG. 3, the reflectance R of the reflecting surface of the beam splitter 121 may be set so as to satisfy the expression (10). On the other hand, the second shown in FIG.
In the embodiment, the transmittance T of the beam splitter 117 may be set so as to satisfy the expression (12).
【数18】 [Equation 18]
【0055】次いで、上記設定条件を実証するために、
実証例において実際に狭帯域化モジュールを設計し、そ
の狭帯域化モジュールを用いたレーザ装置から放出され
るレーザビームのスペクトルの半値全幅を測定した。
(実証例1)図1に示す第1の実施形態において、レー
ザ発振器100のレーザチャンバ11内に全圧400k
Pa、フッ素(F2)ガス10%以下、バッファーガス
をヘリウム(He)としたレーザガスを充填して、フリ
ーランさせたところ、放出されるレーザビームのスペク
トル純度(95%純度)は約4pmとなった。そこでエ
タロンのFSR=4pm、すなわち、A=2pmとし
た。Next, in order to verify the above set conditions,
In the demonstration example, an actual narrowing band module was designed, and the full width at half maximum of the spectrum of the laser beam emitted from the laser device using the narrowing band module was measured. Demonstration Example 1 In the first embodiment shown in FIG. 1, a total pressure of 400 k is set in the laser chamber 11 of the laser oscillator 100.
Pa, a fluorine (F 2 ) gas of 10% or less, and a laser gas containing helium (He) as a buffer gas were filled and free-running. The spectral purity (95% purity) of the emitted laser beam was about 4 pm. became. Therefore, the etalon FSR = 4 pm, that is, A = 2 pm.
【0056】また、露光用レーザ装置のレーザ発振器と
して実際に用いられるレーザ共振器においては、レーザ
光の共振により最低1回以上のラウンドトリップが期待
できるので、M=2とした。Further, in the laser resonator actually used as the laser oscillator of the exposure laser device, at least one round trip can be expected due to the resonance of the laser beam, so M = 2.
【0057】A=2、M=2のとき、(8)式よりC=
12.87となり、この値を(10)式に代入すると、
0.7839<Rとなる。よって、エタロンの反射面の
反射率(R)がR=79%となるように、エタロンの反
射面にコーティングを施した。コーティング材料として
は、上記したようなフッ化物(誘電体多層膜材料)を用
いた。またFSR=4pmとなるように、(2)式に基
づいて、エタロン基板間の空隙の長さdを定めた。When A = 2 and M = 2, C =
It becomes 12.87, and if this value is substituted into the equation (10),
0.7839 <R. Therefore, the reflective surface of the etalon was coated so that the reflectance (R) of the reflective surface of the etalon was R = 79%. As the coating material, the above-mentioned fluoride (dielectric multilayer film material) was used. Further, the length d of the gap between the etalon substrates was determined based on the equation (2) so that FSR = 4 pm.
【0058】このように設計したエタロンを有する狭帯
域化モジュールを用いて、レーザ発振器の狭帯域化を行
い、レーザ発振器から放出されるレーザビームのスペク
トルの半値全幅(FWHM)を測定したところ、0.1
8pmであり、FWHMが0.2pm以下の条件を満足
した。Using the band-narrowing module having the etalon thus designed, the laser oscillator was band-narrowed, and the full width at half maximum (FWHM) of the spectrum of the laser beam emitted from the laser oscillator was measured. .1
It was 8 pm, and FWHM satisfied the condition of 0.2 pm or less.
【0059】(実証例2)図1に示す第1の実施形態に
おいて、レーザ発振器100のレーザチャンバ11内に
全圧400kPa、フッ素(F2)ガス10%以下、バ
ッファーガスをネオン(Ne)としたレーザガスを充填
して、フリーランさせたところ、放出されるレーザビー
ムのスペクトル純度(95%純度)は約2pmとなっ
た。そこでエタロンのFSR=2pm、すなわち、A=
1pmとした。また、実証例1と同様に、M=2とし
た。Demonstration Example 2 In the first embodiment shown in FIG. 1, the total pressure is 400 kPa, the fluorine (F 2 ) gas is 10% or less, and the buffer gas is neon (Ne) in the laser chamber 11 of the laser oscillator 100. When the above laser gas was filled and free-run was performed, the spectral purity (95% purity) of the emitted laser beam was about 2 pm. So the etalon's FSR = 2pm, that is, A =
It was set to 1 pm. In addition, as in Verification Example 1, M = 2.
【0060】A=1、M=2のとき、(8)式よりC=
6.436となり、この値を(10)式に代入すると、
0.6166<Rとなる。よって、エタロンの反射面の
反射率R=62%となるように、エタロンの反射面にコ
ーティングを施した。コーティング材料は、上記したよ
うなフッ化物(誘電体多層膜材料)を用いた。またFS
R=2pmとなるように、(2)式に基づいて、エタロ
ン基板間の空隙の長さdを定めた。When A = 1 and M = 2, from the equation (8), C =
6.436 is obtained, and when this value is substituted into the equation (10),
0.6166 <R. Therefore, the reflective surface of the etalon was coated so that the reflectance R of the reflective surface of the etalon was 62%. As the coating material, the above-described fluoride (dielectric multilayer film material) was used. Also FS
The length d of the gap between the etalon substrates was determined based on the equation (2) so that R = 2 pm.
【0061】このように設計したエタロンを有する狭帯
域化モジュールを用いて、レーザ発振器の狭帯域化を行
い、レーザ発振器から放出されるレーザビームのスペク
トルの半値全幅(FWHM)を測定したところ、0.1
8pmであり、FWHMが0.2pm以下の条件を満足
した。Using the band-narrowing module having the etalon thus designed, the laser oscillator was band-narrowed, and the full width at half maximum (FWHM) of the spectrum of the laser beam emitted from the laser oscillator was measured. .1
It was 8 pm, and FWHM satisfied the condition of 0.2 pm or less.
【0062】実証例1及び実証例2から明らかなよう
に、レーザガスのバッファーガスとしてネオン(Ne)
を用いる方が、ヘリウム(He)を用いるよりも、フリ
ーラン時のスペクトルの幅2Aが狭いという傾向があ
り、エタロンの反射率(第2の実施形態の場合はビーム
スプリッタの透過率、第3の実施形態の場合はビームス
プリッタの反射面の反射率)が小さくてよい。すなわ
ち、フリーラン時のスペクトルの幅2Aが狭いほど、エ
タロンやビームスプリッタの製作が容易である。As is clear from the demonstration examples 1 and 2, neon (Ne) is used as the buffer gas for the laser gas.
It tends to have a narrower spectrum width 2A in the free run than the case of using helium (He), and the reflectance of the etalon (in the case of the second embodiment, the transmittance of the beam splitter, the third In the case of the above embodiment, the reflectance of the reflecting surface of the beam splitter may be small. That is, the narrower the spectrum width 2A during the free run is, the easier the etalon or beam splitter can be manufactured.
【0063】図7に示すように、F2レーザ装置におい
てレーザチャンバ内のレーザガス圧力を低くすると、ス
ペクトル線幅は狭くなる。例えば、レーザガス圧力が1
気圧低くなると、フリーラン時のスペクトルの半値全幅
(FWHM)は0.2〜0.3pm狭くなる。同様に、
フリーラン時のスペクトルの幅2Aも、レーザガス圧力
が低くなるに従って狭くなる傾向にある。上記したよう
に、フリーラン時のスペクトルの幅2Aが狭いほど、エ
タロンやビームスプリッタの製作が容易であるので、レ
ーザガス圧力はできるだけ低い方が好ましい。しかしな
がら、レーザガス圧力が下がるとレーザ出力も低下する
ので、極端にレーザガス圧力を下げることはできない。As shown in FIG. 7, when the laser gas pressure in the laser chamber of the F 2 laser device is lowered, the spectral line width becomes narrow. For example, the laser gas pressure is 1
As the atmospheric pressure decreases, the full width at half maximum (FWHM) of the spectrum during free running becomes narrower by 0.2 to 0.3 pm. Similarly,
The free-run spectrum width 2A also tends to narrow as the laser gas pressure decreases. As described above, the narrower the spectrum width 2A during free running, the easier the production of the etalon and the beam splitter. Therefore, the laser gas pressure is preferably as low as possible. However, when the laser gas pressure decreases, the laser output also decreases, so the laser gas pressure cannot be extremely decreased.
【0064】なお、実証例1及び実証例2においては、
レーザガスのバッファーガスがHe又はNeである場合
について示したが、バッファーガスとしてHe及びNe
の混合ガスを用いてもよい。In the demonstration example 1 and the demonstration example 2,
The case where the buffer gas of the laser gas is He or Ne is shown, but He and Ne are used as the buffer gas.
You may use the mixed gas of.
【0065】また、上記実証例1及び2においては、狭
帯域化手段をレーザ光が通過する回数(M)を2回とし
たが、レーザの特性に応じてMの値を定めても良い。Further, in the above-mentioned demonstration examples 1 and 2, the number of times (M) the laser light passes through the band narrowing means is set to two, but the value of M may be set according to the characteristics of the laser.
【0066】図8に、M=2として、(8)式及び(1
0)式に基づいて、コーティングの反射率を求めて設計
したエタロンを用いて狭帯域化したレーザ発振器におけ
る、レーザパルス波形とサイドライト波形を示す。図8
において、縦軸は強度、横軸は時間を示す。ただし、横
軸の時間は、狭帯域化手段を光が通過する回数(共振器
の往復回数)Mで表記されている。例えば、共振器長が
1500mmの場合、図8に記されているM=2は、2
×(1.5m×2/c)〔c(光速):約3×108m
/s〕=約20nsに対応する。In FIG. 8, assuming that M = 2, equation (8) and (1)
The laser pulse waveform and the sidelight waveform in the laser oscillator whose band is narrowed by using the etalon designed by obtaining the reflectance of the coating based on the equation (0) are shown. Figure 8
In, the vertical axis represents intensity and the horizontal axis represents time. However, the time on the horizontal axis is represented by the number of times light passes through the band-narrowing means (the number of round trips of the resonator) M. For example, when the resonator length is 1500 mm, M = 2 shown in FIG. 8 is 2
X (1.5 m x 2 / c) [c (speed of light): about 3 x 10 8 m
/ S] = corresponding to about 20 ns.
【0067】ここでは、一対の電極間で発生する放電に
より励起されたレーザガスから発生する光を「サイドラ
イト」と称することにする。サイドライトの観測は、レ
ーザ共振器上にない位置(例えば、電極の長手方向とほ
ぼ垂直な方向の電極サイド位置)から行われる。サイド
ライトは、レーザ発振時のゲイン分布を示している。す
なわち、サイドライトのピーク時に閾値を超えて急激に
レーザパルスが立ち上がる。Here, the light generated from the laser gas excited by the discharge generated between the pair of electrodes will be referred to as "sidelight". The sidelight is observed from a position not on the laser resonator (for example, an electrode side position in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the electrode). The sidelight shows the gain distribution during laser oscillation. That is, at the peak of the sidelight, the laser pulse rises sharply beyond the threshold value.
【0068】図8において、サイドライトの第1ピーク
発生以前で、第1ピークの強度の5%の時点をサイドラ
イト波形の起点とし、レーザパルス波形の第1ピーク発
生以前で、第1ピークの強度の5%の時点をレーザパル
ス波形の起点とする。In FIG. 8, before the occurrence of the first peak of the sidelight, the time point of 5% of the intensity of the first peak is the starting point of the sidelight waveform, and before the occurrence of the first peak of the laser pulse waveform, the first peak of The time point of 5% of the intensity is the starting point of the laser pulse waveform.
【0069】ここで、サイドライト波形の起点からレー
ザパルス波形の起点までの時間をΔtとすると、Δt
は、レーザパルスが立ち上がるまで、放電により発生し
た光がレーザ共振器内を往復する時間である。図8にお
いては、Δt=Xであり、時間Δtの間に光がエタロン
を通過する回数MがX回であって、X>2である。よっ
て、M=Xとして、(8)(10)式に基づき、コーテ
ィングの反射率を求めることができる。Here, if the time from the starting point of the sidelight waveform to the starting point of the laser pulse waveform is Δt, then Δt
Is the time during which the light generated by the discharge reciprocates in the laser resonator until the laser pulse rises. In FIG. 8, Δt = X, the number of times M light passes through the etalon during the time Δt is X, and X> 2. Therefore, with M = X, the reflectance of the coating can be obtained based on the equations (8) and (10).
【0070】すなわち、M=X>2のときはM=2のと
きと比較して、反射フィネス等のフィネスが低減でき
る。これは、エタロンの設計を緩めることを意味し、エ
タロンの透過率向上及びエタロンの製作(面精度の加
工、面平行度の加工精度の緩和)が容易になる。図8の
特性を示すレーザ装置の場合、透過率、加工精度の点
で、M=Xとしてエタロンを再設計することが望まし
い。That is, when M = X> 2, finesse such as reflection finesse can be reduced as compared with when M = 2. This means that the design of the etalon is loosened, and it becomes easy to improve the transmittance of the etalon and to manufacture the etalon (machining of surface accuracy, relaxation of surface parallelism processing accuracy). In the case of the laser device having the characteristics shown in FIG. 8, it is desirable to redesign the etalon with M = X in terms of transmittance and processing accuracy.
【0071】なお、狭帯域化手段をレーザ光が通過する
回数Mは、Lをレーザ共振器長、cを光速、Δtをサイ
ドライト波形の起点からレーザパルス波形の起点までの
時間とすると、The number M of times that the laser beam passes through the band narrowing means is such that L is the laser cavity length, c is the speed of light, and Δt is the time from the sidelight waveform starting point to the laser pulse waveform starting point.
【数19】 で求められる。[Formula 19] Required by.
【0072】上記したように、通常のレーザ発振器にお
いて、光は最低でもレーザ共振器間を1往復はするの
で、M=2としてエタロンを設計しておけば確実に所望
の線幅が得られる。よって、M=2は設計の目安にな
る。但し、M=2としてエタロンを設計することが困難
である場合には、Δtを長くし、Mを増加させることに
より、エタロンの設計を容易にすることも可能である。As described above, in the ordinary laser oscillator, the light makes one round trip between the laser resonators at a minimum. Therefore, if the etalon is designed with M = 2, the desired line width can be surely obtained. Therefore, M = 2 is a design guide. However, if it is difficult to design the etalon with M = 2, it is possible to facilitate the design of the etalon by increasing Δt and increasing M.
【0073】Δtを長くする方法としては、レーザのゲ
インを低くすることが有効である。F2レーザ装置の場
合には、放電注入電力を低減させたり、または動作レー
ザガスの条件を最適化すること等により、レーザのゲイ
ンを低くすることができる。F2レーザ装置の動作レー
ザガス条件としては、全圧が3500hPa以下であ
り、F2濃度が10%以下であることが望ましい。これ
は、バッファーガスがHeのみ又はNeのみでも、ある
いはHeとNeの混合であっても適応することができ
る。バッファーガス成分としてNeが含まれる場合に
は、Xeを添加することにより、高繰り返し条件におい
てレーザ出力が増加する。よって、バッファーガス成分
としてNeが含まれる場合には、バッファーガスにXe
を含有することが好ましい。As a method of lengthening Δt, it is effective to lower the gain of the laser. In the case of the F 2 laser apparatus, the gain of the laser can be lowered by reducing the discharge injection power or optimizing the conditions of the operating laser gas. As the operating laser gas conditions of the F 2 laser device, it is desirable that the total pressure is 3500 hPa or less and the F 2 concentration is 10% or less. This can be applied whether the buffer gas is He only, Ne only, or a mixture of He and Ne. When Ne is included as the buffer gas component, the addition of Xe increases the laser output under high repetition conditions. Therefore, when Ne is contained as a buffer gas component, Xe is added to the buffer gas.
It is preferable to contain
【0074】次に、図1に示す第1の実施形態におい
て、エタロンの透過率とレーザ出力エネルギーとの関係
を調べた。その結果を図9に示す。ここでは、エタロン
を用いないフリーラン時のレーザ出力エネルギーを、エ
タロン透過率100%のときのデータとした。Next, in the first embodiment shown in FIG. 1, the relationship between the transmittance of the etalon and the laser output energy was examined. The result is shown in FIG. Here, the laser output energy during free running without using an etalon is data when the etalon transmittance is 100%.
【0075】レーザ発振器とレーザ増幅器とからなる2
ステージ方式のF2レーザ装置においては、先に述べた
ようにレーザ発振器から出射するレーザビームの出力を
低く抑えることができる。しかし、図9から明らかなよ
うに、エタロンの透過率が20%未満では、レーザ出力
エネルギーが殆ど得られず、2ステージ方式のF2レー
ザ装置においてレーザ発振器から出射されるレーザビー
ムに必要とされるレーザ出力エネルギーよりも小さくな
ることが多い。よって、エタロンの透過率は20%以上
であることが望ましい。2 consisting of laser oscillator and laser amplifier
In the stage type F 2 laser device, the output of the laser beam emitted from the laser oscillator can be suppressed to a low level as described above. However, as is apparent from FIG. 9, when the transmittance of the etalon is less than 20%, almost no laser output energy is obtained, and it is necessary for the laser beam emitted from the laser oscillator in the two-stage F 2 laser device. Often less than the laser output energy. Therefore, the transmittance of the etalon is preferably 20% or more.
【0076】また、エタロンの反射面の反射率Rを、そ
れぞれ60%、70%、80%としたコーティングを有
する3種類のエタロンを設計し、各エタロンについて、
コーティング(反射膜)の膜吸収率とエタロンの透過率
との関係を調べた。その結果を図10に示す。図10か
ら明らかなように、反射率(R)が60%のコーティン
グ(反射膜)を有するエタロンにおいては、膜吸収率が
20%を越えると、エタロンの透過率が20%を下回る
ようになる。また、反射率(R)が80%のコーティン
グ(反射膜)を有するエタロンにおいては、膜吸収率が
10%を越えると、エタロンの透過率は20%を下回る
ようになる。Further, three types of etalons having coatings with reflectances R of the reflecting surfaces of the etalons set to 60%, 70%, and 80% were designed, and for each etalon,
The relationship between the film absorption of the coating (reflection film) and the transmittance of the etalon was investigated. The result is shown in FIG. As is apparent from FIG. 10, in the etalon having the coating (reflection film) having the reflectance (R) of 60%, the transmittance of the etalon becomes less than 20% when the film absorption rate exceeds 20%. . Further, in an etalon having a coating (reflecting film) having a reflectance (R) of 80%, when the film absorptivity exceeds 10%, the etalon transmittance falls below 20%.
【0077】露光用に使用されるF2レーザ装置におい
て、レーザガス圧力が400kPa、バッファーガスと
してHeを使用した実証例1の条件付近が、フリーラン
時のスペクトル幅2Aを最も大きくすることができるこ
とが分った。実証例1のときのエタロンの反射率は79
%であるが、フリーラン時のスペクトルの幅2Aの最大
値に対応するエタロンの反射率を80%とすると、図1
0から、コーティングの膜吸収率は10%以下であるこ
とが望ましい。In the F 2 laser apparatus used for exposure, the spectrum width 2A during the free run can be maximized in the vicinity of the conditions of Demonstration Example 1 in which the laser gas pressure is 400 kPa and He is used as the buffer gas. I understand. The reflectance of the etalon in the demonstration example 1 is 79.
%, But if the reflectance of the etalon corresponding to the maximum value of the spectrum width 2A during free running is 80%,
From 0, the film absorption of the coating is preferably 10% or less.
【0078】上述のエタロンに関する実証例及び考察
は、FOX−SMITH干渉計の場合においても同様の
傾向を示すものであり、図2及び図3に示すFOX−S
MITH干渉計のビームスプリッタに施されるコーティ
ングの膜吸収率も10%以下であることが好ましい。The above-mentioned demonstrative examples and consideration regarding the etalon show the same tendency also in the case of the FOX-SMITH interferometer, and the FOX-S shown in FIGS. 2 and 3.
The film absorptance of the coating applied to the beam splitter of the MITH interferometer is also preferably 10% or less.
【0079】[0079]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ発振器内に配置されるエタロン等に入射する光の
強度を抑えることができる。従って、エタロン等のコー
ティングの劣化や変形を未然に防ぐことができるので、
コーティングにより高いフィネスを有するエタロン等を
使用して、出力光を十分に狭帯域化することが可能であ
る。As described above, according to the present invention,
The intensity of light incident on the etalon or the like arranged in the laser oscillator can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent deterioration and deformation of the coating such as etalon.
It is possible to sufficiently narrow the output light band by using an etalon having a high finesse due to the coating.
【0080】また、エタロンのコーティングの反射率の
条件、FOX−SMITH干渉計におけるビームスプリ
ッタのコーティングの反射率もしくは透過率の条件を定
めることにより、スペクトル線幅のみならずスペクトル
純度も所望の値になるように狭帯域化することが可能で
ある。Further, by determining the condition of the reflectance of the coating of the etalon and the condition of the reflectance or the transmittance of the coating of the beam splitter in the FOX-SMITH interferometer, not only the spectral line width but also the spectral purity can be set to a desired value. It is possible to narrow the band.
【図1】本発明の第1の実施形態に係るレーザ装置の構
成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2の実施形態に係るレーザ装置に含
まれるレーザ発振器の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a laser oscillator included in a laser device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3の実施形態に係るレーザ装置に含
まれるレーザ発振器の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a laser oscillator included in a laser device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】フリーラン時のスペクトル波形を示す図であ
る。FIG. 4 is a diagram showing a spectrum waveform during a free run.
【図5】狭帯域化された第1のスペクトル波形とエタロ
ンの透過関数を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a first spectral waveform having a narrow band and a transmission function of an etalon.
【図6】狭帯域化された第2のスペクトル波形とエタロ
ンの透過関数を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a narrowed second spectrum waveform and a transmission function of an etalon.
【図7】レーザチャンバ内の動作ガス圧力と線幅との関
係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a working gas pressure in a laser chamber and a line width.
【図8】サイドライト波形とレーザパルス波形とを示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing a sidelight waveform and a laser pulse waveform.
【図9】エタロンの透過率とレーザ出力エネルギーとの
関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between etalon transmittance and laser output energy.
【図10】エタロンの膜吸収率とエタロン透過率との関
係を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the relationship between the film absorption rate of etalon and the etalon transmittance.
【図11】従来の1段式レーザ装置の構成を示す図であ
る。FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a conventional one-stage laser device.
1、11 レーザチャンバ
2 電極
3 ファン
4、5、14、15 ウインド
6 高電圧パルス発生装置
7 フロントミラー
8、117、121 ビームスプリッタ
9 波長モニタ
10 コントローラ
50、150、160、170 狭帯域化モジュール
51、151 エタロン
52、112、114、122、124、152 全反
射ミラー
100 レーザ発振器
101、102 アパーチャ
103 出力鏡
111 リアミラー
113、115 コーティング面
153、154 基板
200 レーザ増幅器
201 レーザチャンバ
202、203 ウインド
204 凸面ミラー
205 凹面ミラー
300 伝搬系
301、302 反射ミラー1, 11 Laser chamber 2 Electrode 3 Fan 4, 5, 14, 15 Window 6 High-voltage pulse generator 7 Front mirror 8, 117, 121 Beam splitter 9 Wavelength monitor 10 Controller 50, 150, 160, 170 Band narrowing module 51 , 151 Etalon 52, 112, 114, 122, 124, 152 Total reflection mirror 100 Laser oscillator 101, 102 Aperture 103 Output mirror 111 Rear mirror 113, 115 Coating surface 153, 154 Substrate 200 Laser amplifier 201 Laser chamber 202, 203 Window 204 Convex surface Mirror 205 Concave mirror 300 Propagation system 301, 302 Reflecting mirror
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 理 神奈川県平塚市万田1200 ギガフォトン株 式会社内 Fターム(参考) 2H048 GA01 GA09 GA13 GA25 GA48 5F046 CA04 5F072 AA04 FF08 JJ03 JJ05 JJ09 JJ13 KK06 KK08 KK09 KK15 KK30 RR05 YY09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Osamu Wakabayashi 1200 Gigaphoton Co., Ltd. Manda 1200, Hiratsuka City, Kanagawa Prefecture Inside the company F-term (reference) 2H048 GA01 GA09 GA13 GA25 GA48 5F046 CA04 5F072 AA04 FF08 JJ03 JJ05 JJ09 JJ13 KK06 KK08 KK09 KK15 KK30 RR05 YY09
Claims (9)
板からなるエタロンを用いた狭帯域化手段を含み、前記
狭帯域化手段によって狭帯域化されたレーザ光を放出す
るレーザ発振器と、前記レーザ発振器から放出されたレ
ーザ光を増幅するレーザ増幅器とを具備するレーザ装置
において、 前記レーザ発振器から放出されるレーザ光の狭帯域化さ
れていないときのスペクトルの幅を2A、狭帯域化手段
をレーザ光が通過する回数をMとすると、前記コーティ
ングの光反射率Rが、下記に示す式 【数1】 を満たすように前記エタロンが構成されていることを特
徴とするレーザ装置。1. A laser oscillator including a band narrowing means using an etalon composed of two substrates having coatings on opposite surfaces, and emitting a laser beam narrowed by the band narrowing means, and the laser. A laser device comprising a laser amplifier for amplifying laser light emitted from an oscillator, wherein the spectrum width of the laser light emitted from the laser oscillator when not narrowed is 2A, and the narrowing means is a laser. Assuming that the number of times light passes through is M, the light reflectance R of the coating is expressed by the following equation: A laser device in which the etalon is configured to satisfy the above condition.
置されていて、いずれか一方の面にコーティングを有す
るビームスプリッタと、該ビームスプリッタの上方及び
下方にそれぞれの反射面を対向させて配置された2枚の
全反射ミラーとからなるFOX−SMITH干渉計を用
いた狭帯域化手段を含み、前記狭帯域化手段によって狭
帯域化されたレーザ光を放出するレーザ発振器と、前記
レーザ発振器から放出されたレーザ光を増幅するレーザ
増幅器とを具備するレーザ装置において、 前記FOX−SMITH干渉計がレーザ発振器のフロン
ト側に配置されていて、 前記レーザ発振器から放出されるレーザ光の狭帯域化さ
れていないときのスペクトルの幅を2A、狭帯域化手段
をレーザ光が通過する回数をMとすると、前記コーティ
ングの光透過率Tが、下記に示す式 【数2】 を満たすように前記FOX−SMITH干渉計が構成さ
れていることを特徴とするレーザ装置。2. A beam splitter, which is arranged on the optical axis of the laser beam at a predetermined inclination angle and has a coating on one of the surfaces, and a reflecting surface facing the upper and lower sides of the beam splitter. A laser oscillator for emitting a laser beam narrowed by the narrowing means, which includes a narrowing means using a FOX-SMITH interferometer composed of two total reflection mirrors arranged in parallel. A laser device comprising a laser amplifier for amplifying laser light emitted from an oscillator, wherein the FOX-SMITH interferometer is arranged on a front side of the laser oscillator, and a narrow band of laser light emitted from the laser oscillator is provided. Assuming that the width of the spectrum when it is not converted is 2 A and the number of times the laser beam passes through the band narrowing means is M, Transmittance T is represented by the formula [number 2] shown below The laser device, wherein the FOX-SMITH interferometer is configured to satisfy the above condition.
置されていて、レーザ媒質側とは反対側の面にコーティ
ングを有するビームスプリッタと、該ビームスプリッタ
のコーティング面にそれぞれの反射面が向くように配置
された2枚の全反射ミラーとからなるFOX−SMIT
H干渉計を用いた狭帯域化手段を含み、前記狭帯域化手
段によって狭帯域化されたレーザ光を放出するレーザ発
振器と、前記レーザ発振器から放出されたレーザ光を増
幅するレーザ増幅器とを具備するレーザ装置において、 前記FOX−SMITH干渉計がレーザ発振器のリア側
に配置されていて、 前記レーザ発振器から放出されるレーザ光の狭帯域化さ
れていないときのスペクトルの幅を2A、狭帯域化手段
をレーザ光が通過する回数をMとすると、前記コーティ
ングの光反射率Rが、下記に示す式 【数3】 を満たすように前記FOX−SMITH干渉計が構成さ
れていることを特徴とするレーザ装置。3. A beam splitter, which is arranged on the optical axis of the laser beam at a predetermined inclination angle and has a coating on the surface opposite to the laser medium side, and respective reflecting surfaces on the coating surface of the beam splitter. FOX-SMIT consisting of two total reflection mirrors arranged so that
A laser oscillator including a band narrowing unit using an H interferometer, emitting a laser beam narrowed by the band narrowing unit, and a laser amplifier amplifying the laser beam emitted from the laser oscillator. In the laser device described above, the FOX-SMITH interferometer is arranged on the rear side of the laser oscillator, and the width of the spectrum of the laser light emitted from the laser oscillator when the band is not narrowed is 2A, and the band is narrowed. Letting M be the number of times the laser light passes through the means, the light reflectance R of the coating is expressed by the following equation: The laser device, wherein the FOX-SMITH interferometer is configured to satisfy the above condition.
光の狭帯域化されていないときのスペクトル波形の幅2
Aが、スペクトル純度に等しいことを特徴とする請求項
1〜3のいずれか1項記載のレーザ装置。4. The width 2 of the spectrum waveform of the laser beam emitted from the laser oscillator when the band is not narrowed.
4. The laser device according to claim 1, wherein A is equal to spectral purity.
回数Mが2であることを特徴とする請求項1〜4のいず
れか1項記載のレーザ装置。5. The laser device according to claim 1, wherein the number of times M the laser light passes through the band narrowing means is 2.
下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項
記載のレーザ装置。6. The laser device according to claim 1, wherein a film absorption rate of the coating is 10% or less.
インジェクション・ロック方式又はMOPA(master o
scillator power amplifier)方式の2ステージ・レー
ザシステムを構成することを特徴とする請求項1〜6の
いずれか1項記載のレーザ装置。7. The laser oscillator and the laser amplifier are
Injection lock method or MOPA (master o
A laser device according to any one of claims 1 to 6, which constitutes a two-stage laser system of a scillator power amplifier type.
レーザガスを充填したレーザチャンバ内に配置された一
対の放電電極に電圧をかけることにより、レーザガスを
励起してレーザ光を発生させるものであり、レーザ媒質
としてF2(フッ素分子)を含むことを特徴とする請求
項1〜7のいずれか1項記載のレーザ装置。8. The laser oscillator excites a laser gas to generate laser light by applying a voltage to a pair of discharge electrodes arranged in a laser chamber filled with a laser gas as a laser medium, The laser device according to claim 1, wherein F 2 (fluorine molecule) is contained as a laser medium.
に含むことを特徴とする請求項8記載のレーザ装置。9. The laser device according to claim 8, wherein the laser gas further contains xenon gas.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
2002
- 2002-01-10 JP JP2002002992A patent/JP2003204104A/en not_active Withdrawn
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