JP2004140265A - 狭帯域化レーザ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】所定値以上のビーム幅を有し、かつスペクトル線幅の狭いレーザ光を発振することが可能な狭帯域化レーザ装置を提供する。
【解決手段】波長を狭帯域化した出射レーザ光（２１Ｃ）を発振する狭帯域化レーザ装置において、出射レーザ光（２１Ｃ）の光特性をモニタリングするモニタモジュール（３７）を備え、フロントミラー（１６）とモニタモジュール（３７）との間に出射レーザ光（２１Ｃ）のビーム幅を拡大するビームエキスパンダ（３５）を設け、前記ビームエキスパンダ（３５）が、複数のプリズム（３９，４０）、複数のレンズ（４３，４４）、複数の曲面鏡（４５，４６）、又はプリズム（３９）及びミラー（４１，４２）を組み合わせて構成されていることを特徴とする狭帯域化レーザ装置。
【選択図】 図１
【解決手段】波長を狭帯域化した出射レーザ光（２１Ｃ）を発振する狭帯域化レーザ装置において、出射レーザ光（２１Ｃ）の光特性をモニタリングするモニタモジュール（３７）を備え、フロントミラー（１６）とモニタモジュール（３７）との間に出射レーザ光（２１Ｃ）のビーム幅を拡大するビームエキスパンダ（３５）を設け、前記ビームエキスパンダ（３５）が、複数のプリズム（３９，４０）、複数のレンズ（４３，４４）、複数の曲面鏡（４５，４６）、又はプリズム（３９）及びミラー（４１，４２）を組み合わせて構成されていることを特徴とする狭帯域化レーザ装置。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭帯域化レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、波長を狭帯域化したレーザ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。図１０は、従来技術に係るエキシマレーザ装置の平面構成図を表しており、以下図１０に基づいて従来技術を説明する。
図１０において、エキシマレーザ装置１１は、フッ素を含むレーザガスを封入したレーザチャンバ１２を備えている。レーザチャンバ１２の前後部には、レーザ光２１を透過するウィンドウ１７，１９が付設されている。
【０００３】
レーザチャンバ１２の前後方には、レーザ光２１のビーム幅を制限するフロント及びリアのスリット２６，２７が、それぞれ設置されている。また、レーザチャンバ１２の前後方には、レーザ光２１を部分反射するフロントミラー１６と、レーザ光２１の波長を狭帯域化する狭帯域化光学素子からなる狭帯域化ユニット３０とが、それぞれ配置されている。
尚、以下の説明において、ビーム幅とは、エキシマレーザ装置１１を平面視した場合（図１０における上下方向）の幅を指すものとする。
【０００４】
レーザチャンバ１２の内部には、一対の主放電電極１４，１５が、レーザチャンバ１２と長手方向を略同一にして、図１０中紙面と垂直方向に対向して設置されている。この主放電電極１４，１５間に、図示しない高圧電源から高電圧パルスを印加し、パルス状の主放電を起こすことにより、レーザガスを励起して励起レーザ光２１Ａを発生させる。
発生した励起レーザ光２１Ａは、レーザチャンバ１２後方（図１０中左方）に配置された狭帯域化ユニット３０に入射する。
【０００５】
狭帯域化ユニット３０は、励起レーザ光２１Ａのビーム幅を拡大させる拡大ユニット３６と、間隔Ｇで精密な溝が設けられたグレーティング３３とからなっている。ここでグレーティング３３は、反射型グレーティングである。励起レーザ光２１Ａは、拡大ユニット３６によってビーム幅を拡大され、狭帯域化レーザ光２１Ｂとなって、グレーティング３３に入射する。
狭帯域化レーザ光２１Ｂは、グレーティング３３によって波長に応じて回折され、回折光は、角度分散する。このとき、所望の波長範囲の回折光がレーザ共振器内で増幅されるように、グレーティング３３の角度を決定する。
このようにして、発振波長のスペクトル線幅を所定の中心波長の近辺のみに制限してレーザ発振させることを、狭帯域化と言う。
【０００６】
狭帯域化されたレーザ光２１は、光路を逆向きに通り、フロントミラー１６に達する。フロントミラー１６は、レーザ光２１の一部を反射し、一部を透過する。従って、レーザ光２１の一部はフロントミラー１６とグレーティング３３との間で反射を繰り返し、その間に主放電電極１４，１５間の励起領域で増幅される。一方、フロントミラー１６を透過した成分は、出射レーザ光２１Ｃとなって、エキシマレーザ装置１１の前方に出射する。
【０００７】
エキシマレーザ装置１１の前方には、モニタモジュール３７が設置されている。出射レーザ光２１Ｃの一部は、ビームスプリッタ２２で反射され、光モニタ３８に入射してその光特性を測定される。
【０００８】
モニタモジュール３７を出射した出射レーザ光２１Ｃは、伝送ミラー５２，５２を介して、ステッパ等の露光機２５に入射する。露光機２５は、図示しないビーム整形器を備えており、出射レーザ光２１Ｃを、例えば略正方形のビームに整形して、レチクルと呼ばれるマスクに照射する。そして、レチクルのパターンをレンズを介してウェハに投影することにより、ウェハの露光を行なっている。
【０００９】
図１１に、狭帯域化ユニット３０の詳細図を示す。
拡大ユニット３６の拡大率をＭとすると、拡大ユニット３６に入射する、拡大前の励起レーザ光２１Ａの増幅ビーム幅ｄ（即ちスリット２６，２７の幅）と、拡大されてグレーティング３３に入射する、狭帯域化レーザ光２１Ｂの狭帯域化ビーム幅Ｄとの間には、次の数式１に示す関係がある。
Ｄ＝Ｍ・ｄ …………（１）
【００１０】
拡大ユニット３６によって拡大された狭帯域化レーザ光２１Ｂは、所定の入射角αでグレーティング３３に入射する。グレーティング３３は、回折によって、次の数式２で定められる中心波長λ、及びその近辺の波長のみを、入射と同一方向逆向きに反射する。
ｍ・λ＝２・Ｇ・ｓｉｎ（α） ………… （２）
数式２において、ｍは回折次数であり、正の整数である。また、Ｇはグレーティング３３の溝間隔である。
【００１１】
また、グレーティング３３への入射角αの微小変化ｄαと、グレーティング３３で回折される狭帯域化レーザ光２１Ｂのスペクトル線幅の微小変化ｄλとの間には、次の数式３で示す関係がある。
ｄλ／ｄα＝２・Ｇ・ｃｏｓ（α） ………… （３）
【００１２】
また、グレーティング３３への入射角αの微小変化ｄαと、励起レーザ光２１Ａの拡大ユニット３６への入射角の微小変化ｄθとの間には、次の数式４に示すような関係がある。
ｄθ＝Ｍ・ｄα ………… （４）
【００１３】
従って、数式３及び数式４より、次の数式５に示すような関係が導かれる。
ｄλ／ｄθ＝｛２・Ｇ・ｃｏｓ（α）｝／Ｍ ………… （５）
数式５に表されたｄλ／ｄθを、角度分散と呼び、拡大ユニット３６へ入射する励起レーザ光２１Ａの入射角θの変化に対する、スペクトル線幅の変化度合いを示す。この角度分散ｄλ／ｄθを小さくすることにより、発振波長のスペクトル線幅を小さくすることができる。
【００１４】
【特許文献１】
特許２５３１７８８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
数式５に示すように、角度分散ｄλ／ｄθを小さくするためには、拡大ユニット３６の拡大率Ｍを大きくする必要がある。即ち、狭帯域化レーザ光２１Ｂの狭帯域化ビーム幅Ｄを大きくするか、励起レーザ光２１Ａの増幅ビーム幅ｄを小さくするかである。
【００１６】
ところが、狭帯域化ビーム幅Ｄを大きくすると、狭帯域化レーザ光２１Ｂが入射するグレーティング３３の長さを、長くする必要がある。グレーティング３３は、非常に精密な光学素子であり、溝の間隔Ｇを正確に保ったまま、長いグレーティング３３を製作することは、非常に困難である。
また、グレーティング３３の長さが長くなるほど、温度変化等の外乱の影響を受けやすく、グレーティング３３が歪んで溝の間隔Ｇが変化したりして、スペクトル線幅が広くなってしまうようなことがある。
【００１７】
一方、従来技術においては、フロントミラー１６から出射する出射レーザ光２１Ｃの出射ビーム幅と、増幅ビーム幅ｄとが略一致している。従って、増幅ビーム幅ｄを小さくすると、出射ビーム幅も狭くなる。その結果、出射レーザ光２１Ｃのエネルギー密度が大きくなり、伝送ミラー５２やビームスプリッタ２２、さらには光特性を測定するための光モニタ３８が損傷を受けることがある。
【００１８】
また、ビーム幅が狭い状態で、出射レーザ光２１Ｃが露光機２５に入射すると、露光機２５内部のビーム整形器の、ビーム幅の拡大率を大きくする必要がある。その結果、ビーム整形器が複雑な構成となるため、露光機２５側の設計上の制約などから負担が大きく、エキシマレーザ装置１１から出射する出射レーザ光２１Ｃのビーム幅を、所定の許容範囲に収めるように露光機２５から要求されることがある。
このように、増幅ビーム幅ｄを小さくすると、出射レーザ光２１Ｃのビーム幅が小さくなり、種々の問題を引き起こす。
【００１９】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、所定値以上のビーム幅を有し、かつスペクトル線幅の狭いレーザ光を発振することが可能な狭帯域化レーザ装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明は、
本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
励起領域よりも出射側に、出射レーザ光のビーム幅を拡大するビームエキスパンダを設けている。
これにより、狭帯域化性能を低下させることなく、ビーム幅の広い出射レーザ光を得ることができる。
【００２１】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダの設置位置が、フロントミラーよりも出射側である。フロントミラーの共振器内部側に置くのに比べ、ビームエキスパンダに入射する出射レーザ光のエネルギー密度が低くなるため、ビームエキスパンダの損傷が少ない。また、共振器外に置かれることになるので、レーザ光の損失も小さい。
【００２２】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
出射レーザ光の光特性をモニタリングするモニタモジュールを備え、
前記ビームエキスパンダの設置位置が、フロントミラーとモニタモジュールとの間である。
これにより、ビーム幅を広げてエネルギー密度が小さくなった後のレーザ光がモニタモジュールに入射するので、モニタモジュールの損傷が小さい。
【００２３】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数のプリズムを組み合わせて構成されている。
これにより、コンパクトな構成で、拡大率を大きくすることができる。
【００２４】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数のレンズを組み合わせて構成されている。
これにより、拡大前の出射レーザ光の光軸と、拡大後の拡大レーザ光の光軸とを、略一致させるのが容易である。
【００２５】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数の曲面鏡を組み合わせて構成されている。
これにより、ビームを拡大する際の損失が小さい。
【００２６】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数のプリズムを組み合わせて構成され、
プリズムの１つが出射レーザ光の一部をサンプリングするビームスプリッタを兼用している。
これにより、部品点数が低減する。
【００２７】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、プリズムとミラーとを組み合わせて構成されている。
これにより、ミラーの位置や枚数を適宜変更することにより、光軸を変えることも可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係るエキシマレーザ装置１１の平面構成図を示している。図１において、エキシマレーザ装置１１は、フッ素を含むレーザガスを封入したレーザチャンバ１２を備えている。
【００２９】
レーザチャンバ１２の前後方には、それぞれフロント及びリアのキャビティ板４８，４９が、互いに略平行に対向して設置されている。キャビティ板４８，４９とレーザチャンバ１２との間は、ベローズ４７，４７によって、それぞれ封止されている。キャビティ板４８，４９同士は、例えば３本のキャビティロッド５０によって、その相対位置を固定されている。キャビティロッド５０は、インバー等の熱膨張率が非常に低い材質からなっている。
【００３０】
フロントキャビティ板４８の前部には、フロントミラー１６が固定され、リアキャビティ板４９の後部には、後述する狭帯域化光学素子を囲繞する狭帯域化ボックス３１が、固定されている。
【００３１】
レーザチャンバ１２の前後部には、レーザ光２１を透過するウィンドウ１７，１９が付設されている。また、レーザチャンバ１２の前後方には、レーザ光２１のビーム幅を制限するフロント及びリアのスリット２６，２７が、それぞれ設置されている。
尚、以下の説明において、ビーム幅とは、エキシマレーザ装置１１を平面視した場合（図１における上下方向）の幅を指すものとする。
【００３２】
レーザチャンバ１２の所定位置には、一対の主放電電極１４，１５が、レーザチャンバ１２と長手方向を同一にして、互いに平行に設置されている。この主放電電極１４，１５間の励起領域に、図示しない高圧電源から高電圧パルスを印加し、パルス状の主放電を起こすことによってレーザガスを励起して励起レーザ光２１Ａを発生させる。
発生した励起レーザ光２１Ａは、レーザチャンバ１２後方（図１中左方）に配置された、狭帯域化ボックス３１の内部に入射する。
【００３３】
狭帯域化ボックス３１の内部には、例えば４個のプリズム３２からなる拡大ユニット３６と、間隔Ｇで精密な溝が設けられたグレーティング３３とからなる、狭帯域化ユニット３０が設置されている。励起レーザ光２１Ａは、拡大ユニット３６によってビーム幅を拡大され、狭帯域化レーザ光２１Ｂとなって、グレーティング３３に入射し、前述したように波長を狭帯域化される。
【００３４】
波長を狭帯域化された励起レーザ光２１Ａは、光路を逆向きに通り、フロントミラー１６に達する。フロントミラー１６は、励起レーザ光２１Ａの一部を反射し、一部を透過する。従って、励起レーザ光２１Ａの一部はフロントミラー１６とグレーティング３３との間で反射を繰り返し、その間に主放電電極１４，１５間で増幅される。一方、フロントミラー１６を透過した励起レーザ光２１Ａの成分は、出射レーザ光２１Ｃとして、エキシマレーザ装置１１の前方に出射する。
【００３５】
フロントミラー１６の前方には、ビームエキスパンダ３５が設置されている。ビームエキスパンダ３５は、ビーム幅を広げる光学系であり、詳細については後述する。ビーム幅を広げられた拡大レーザ光２１Ｄは、モニタモジュール３７に入射する。拡大レーザ光２１Ｄの一部は、ビームスプリッタ２２で反射され、光モニタ３８に入射してその光特性を測定される。
ビームスプリッタ２２を透過した拡大レーザ光２１Ｄは、シャッタ５１を通過し、伝達ミラー５２を介してステッパ等の露光機２５に入射する。
【００３６】
図２〜図９に、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。
図２は、２枚のプリズム３９，４０によって、ビームエキスパンダ３５を構成した例である。図２において、２枚のプリズムの入射面３９Ａ，４０Ａにはコーティングを施さず（これを、ノーコートと言う）、出射面３９Ｂ，４０Ｂには、無反射（ＡＲ）コーティングを施している。
【００３７】
図２に示すように、出射レーザ光２１Ｃは、第１プリズム３９の入射面３９Ａに、ブリュースタ角θＢで入射する。そして、ビーム幅を広げられ、第１プリズム３９の出射面３９Ｂから、略垂直に（出射角が約０度で）出射する。
そして、第２プリズム４０の入射面４０Ａにブリュースタ角θＢで入射し、ビーム幅をさらに広げられて、第２プリズム４０の出射面３９Ｂから、略垂直に出射する。これにより、第２プリズム４０の出射面３９Ｂから出射する拡大レーザ光２１Ｄの方向は、第１プリズム３９の入射面３９Ａに入射した際の出射レーザ光２１Ｃの方向と、略平行になっている。
【００３８】
これにより、コンパクトな構成で、拡大率を大きくすることができる。さらには、プリズムへの入射角をブリュースタ角θＢとすることにより、入射時の損失がほぼゼロとなり、損失の少ないビームエキスパンダ３５を得ることができる。また、プリズム３９，４０の分散方向が、互いにキャンセルし合うような配置となっているので、出射レーザ光２１Ｃによってプリズム３９，４０が熱せられても、光軸の変動方向が互いにキャンセルし合って、光軸変動が小さくなる。
【００３９】
図３に、凹レンズ４３と凸レンズ４４とを用いて、ビームエキスパンダ３５を構成した例を示す。凹レンズ４３及び凸レンズ４４の入射面４３Ａ，４４Ａ及び出射面４３Ａ，４３Ｂには、すべて無反射コーティングが施されている。尚、凹レンズ４３及び凸レンズ４４は、球面レンズでもよいが、出射レーザ光２１Ｃを、ビーム幅方向のみにおいて拡大／縮小するシリンドリカルレンズでもよい。
【００４０】
凹レンズ４３の入射面４３Ａに略垂直に（入射角が約０度で）入射した出射レーザ光２１Ｃは、そのビーム幅方向に拡散される。凸レンズ４４と凹レンズ４３とは、焦点を略一致させて配置されているので、拡散された出射レーザ光２１Ｃは、凸レンズ４４によって平行光に整形され、拡大レーザ光２１Ｄとなる。このとき、凹レンズ４３の焦点距離をｆ１、凸レンズ４４の焦点距離をｆ２とすると、拡大率は、（−ｆ２／ｆ１）で表される。
【００４１】
図４に、凸面鏡４５及び凹面鏡４６を用いて、ビームエキスパンダ３５を構成した例を示す。凸面鏡４５及び凹面鏡４６の反射面４５Ｃ，４６Ｃは、いずれも無反射コーティングを施されている。凸面鏡４５の反射面４５Ｃに入射した出射レーザ光２１Ｃは、ビーム幅を拡散される。そして、凹面鏡４６の反射面４６Ｃに反射して平行光に整形され、拡大レーザ光２１Ｄとなる。
【００４２】
このとき、凸面鏡４５及び凹面鏡４６としては、球面ミラー又は１方向にのみ球面のシリンドリカルミラーを用いてもよいが、より平行度を向上させるためには、球面収差がなくなる非球面ミラーを用いるのがよい。
【００４３】
図５に、２個のプリズム３９，４０を用いてビームエキスパンダ３５を構成するとともに、第１のプリズム３９に、ビームスプリッタ２２の役割を兼用させる場合の構成例を示す。
図５において、第１、第２プリズム３９，４０の入射面３９Ａ，４０Ａは、いずれもノーコートであり、第１、第２プリズム３９，４０の出射面３９Ｂ，４０Ｂには、いずれも無反射コーティングを施してある。
【００４４】
第１プリズム３９は、出射レーザ光２１Ｃに対して入射角が４５度となるように、その入射面３９Ａが配置されている。これにより、第１プリズム３９の入射面３９Ａに入射した出射レーザ光２１Ｃの一部は、図５中上向きに反射され、光モニタ３８に入射する。一方、出射レーザ光２１Ｃのうち、第１プリズム３９の入射面３９Ａを通過した成分は、ビーム幅を広げられ、第１プリズム３９の出射面３９Ｂから略垂直に出射する。
【００４５】
そして、第２プリズム４０の入射面４０Ａにブリュースタ角θＢで入射し、ビーム幅をさらに広げられて、第２プリズム４０の出射面４０Ｂから略垂直に出射し、拡大レーザ光２１Ｄとなる。
このように、第１プリズム３９がビームスプリッタ２２を兼ねているので、部品点数が少なくなる。
【００４６】
図６に、プリズム５３と反射ミラー５４とを用いた、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。図６において、プリズム５３の入射面５３Ａにブリュースタ角θＢで入射した出射レーザ光２１Ｃは、拡大されて出射面５３Ｂから略垂直に出射する。この出射した出射レーザ光２１Ｃを、反射ミラー５４で反射することによって向きを変え、出射レーザ光２１Ｃに対して略平行な、拡大レーザ光２１Ｄを取り出すことができる。
【００４７】
また図７においては、反射ミラー５４を２枚用いて、拡大レーザ光２１Ｄを取り出している。これにより、出射レーザ光２１Ｃに対して光軸２０が略一致した、拡大レーザ光２１Ｄを取り出すことが可能となっている。
【００４８】
図８に、２個のプリズム５３，５５を用いた、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。図８において、第１のプリズム５３の入射面５３Ａは、ノーコートとなっており、出射面５３Ｂには、無反射コーティングが施されている。また、第２のプリズム５５の入射面５５Ａ及び出射面５５Ｂには、無反射コーティングが施されている。
【００４９】
第１のプリズム５３の入射面５３Ａに、ブリュースタ角θＢで入射した出射レーザ光２１Ｃは、ビーム幅を拡大されて出射面５３Ｂから略垂直に出射する。そして、第２のプリズム５５の入射面５５Ａに、略垂直に入射する。
出射レーザ光２１Ｃは、第２のプリズム５５の反射面５５Ｄ，５５Ｄで内部反射を２回行ない、出射面５５Ｂから略垂直に出射して拡大レーザ光２１Ｄとなる。
【００５０】
このとき、出射レーザ光２１Ｃが、第２のプリズム５５の反射面５５Ｄ，５５Ｄで全反射するように、第２のプリズム５５の形状及び配置を設定することにより、出射レーザ光２１Ｃの第２のプリズム５５内部での損失を、最小限に抑えることができる。
そして、出射レーザ光２１Ｃを第２のプリズム５５内部で２回反射させることにより、出射レーザ光２１Ｃに対して光軸２０が略一致した、拡大レーザ光２１Ｄを取り出すことが可能となっている。
【００５１】
図９に、凸レンズ５９，６０を２枚用いた、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。第１、第２凸レンズ５９，６０は、その焦点が略一致するように配設されている。図９に示すように、出射レーザ光２１Ｃは、第１の凸レンズ５９で集光され、凸レンズ５９，６０間で焦点を結ぶ。
そして、拡散した出射レーザ光２１Ｃは、第２の凸レンズ６０によって平行光に整形され、拡大レーザ光２１Ｄとなる。
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば、増幅レーザ光２１Ａをビーム幅の狭い状態で増幅し、これを拡大ユニット３６によってビーム幅を広げて狭帯域化レーザ光２１Ｂとして、狭帯域化している。これにより、狭帯域化時の角度分散ｄλ／ｄθが小さくなるので、スペクトル線幅の狭いレーザ光２１を得ることができる。
【００５３】
そして、スペクトル線幅を狭くした出射レーザ光２１Ｃを、ビームエキスパンダ３５でビーム幅を広げ、拡大レーザ光２１Ｄとして出射している。これにより、伝送ミラー５２や光モニタ３８等の光学素子が損傷を受けることが少ない。
また、このような拡大レーザ光２１Ｄを露光に用いる場合に、露光機２５の内部でのビーム整形器の拡大率を大きくする必要がなく、露光機２５側の負担が減少する。
【００５４】
尚、ビームエキスパンダ３５の設置場所としては、図１に示したように、フロントミラー１６とモニタモジュール３７との間のＢ位置が最適である。これにより、ビームエキスパンダ３５が共振器内にあるのに比べ、入射する出射レーザ光２１Ｃのエネルギー密度が小さく、ビームエキスパンダ３５を構成する光学素子に負担がかからなくなる。また、モニタモジュール３７よりも手前で拡大することにより、モニタモジュール３７の光モニタ３８にかかる負担が小さくなる。
【００５５】
しかしながら、フロントミラー１６とフロントウィンドウ１７との間のＡ位置、モニタモジュール３７とシャッタ５１との間のＣ位置、或いはシャッタ５１の直後のＤ位置に配置してもよい。さらには、レーザチャンバ１２内において、主放電電極１４，１５間の励起領域と、フロントウィンドウ１７との間の、Ｅ位置に配置してもよい。
【００５６】
尚、上記の説明は、エキシマレーザ装置を例にとって行なったが、フッ素分子レーザ装置等、他の狭帯域化レーザ装置においても、同様に応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るエキシマレーザ装置の平面構成図。
【図２】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図３】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図４】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図５】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図６】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図７】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図８】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図９】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図１０】従来技術に係るエキシマレーザ装置の平面構成図。
【図１１】狭帯域化ユニットの詳細図。
【符号の説明】
１１：エキシマレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１３：熱交換器、１４：主放電電極、１５：主放電電極、１６：フロントミラー、１７：フロントウィンドウ、１８：リアミラー、１９：リアウィンドウ、２０：レーザ光軸、２１：レーザ光、２２：ビームスプリッタ、２３：高圧電源、２４：貫流ファン、２５：露光機、２６：フロントスリット、２７：リアスリット、２８：分散プリズム、２９：レーザコントローラ、３１：狭帯域化ボックス、３２：プリズム、３３：グレーティング、３５：ビームエキスパンダ、３６：拡大ユニット、３７：モニタモジュール、３８：光モニタ、３９：第１プリズム、４０：第２プリズム、４３：凹レンズ、４４：凸レンズ、４５：凸面鏡、４６：凹面鏡、４７：ベローズ、４８：フロントキャビティ板、４９：リアキャビティ板、５０：キャビティロッド、５１：シャッタ、５２：伝送ミラー、５３：プリズム、５４：反射ミラー、５５：プリズム、５６：有孔凹面鏡、５７：入射孔、５８：遮光板、５９：第１凸レンズ、６０：第２凸レンズ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭帯域化レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、波長を狭帯域化したレーザ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。図１０は、従来技術に係るエキシマレーザ装置の平面構成図を表しており、以下図１０に基づいて従来技術を説明する。
図１０において、エキシマレーザ装置１１は、フッ素を含むレーザガスを封入したレーザチャンバ１２を備えている。レーザチャンバ１２の前後部には、レーザ光２１を透過するウィンドウ１７，１９が付設されている。
【０００３】
レーザチャンバ１２の前後方には、レーザ光２１のビーム幅を制限するフロント及びリアのスリット２６，２７が、それぞれ設置されている。また、レーザチャンバ１２の前後方には、レーザ光２１を部分反射するフロントミラー１６と、レーザ光２１の波長を狭帯域化する狭帯域化光学素子からなる狭帯域化ユニット３０とが、それぞれ配置されている。
尚、以下の説明において、ビーム幅とは、エキシマレーザ装置１１を平面視した場合（図１０における上下方向）の幅を指すものとする。
【０００４】
レーザチャンバ１２の内部には、一対の主放電電極１４，１５が、レーザチャンバ１２と長手方向を略同一にして、図１０中紙面と垂直方向に対向して設置されている。この主放電電極１４，１５間に、図示しない高圧電源から高電圧パルスを印加し、パルス状の主放電を起こすことにより、レーザガスを励起して励起レーザ光２１Ａを発生させる。
発生した励起レーザ光２１Ａは、レーザチャンバ１２後方（図１０中左方）に配置された狭帯域化ユニット３０に入射する。
【０００５】
狭帯域化ユニット３０は、励起レーザ光２１Ａのビーム幅を拡大させる拡大ユニット３６と、間隔Ｇで精密な溝が設けられたグレーティング３３とからなっている。ここでグレーティング３３は、反射型グレーティングである。励起レーザ光２１Ａは、拡大ユニット３６によってビーム幅を拡大され、狭帯域化レーザ光２１Ｂとなって、グレーティング３３に入射する。
狭帯域化レーザ光２１Ｂは、グレーティング３３によって波長に応じて回折され、回折光は、角度分散する。このとき、所望の波長範囲の回折光がレーザ共振器内で増幅されるように、グレーティング３３の角度を決定する。
このようにして、発振波長のスペクトル線幅を所定の中心波長の近辺のみに制限してレーザ発振させることを、狭帯域化と言う。
【０００６】
狭帯域化されたレーザ光２１は、光路を逆向きに通り、フロントミラー１６に達する。フロントミラー１６は、レーザ光２１の一部を反射し、一部を透過する。従って、レーザ光２１の一部はフロントミラー１６とグレーティング３３との間で反射を繰り返し、その間に主放電電極１４，１５間の励起領域で増幅される。一方、フロントミラー１６を透過した成分は、出射レーザ光２１Ｃとなって、エキシマレーザ装置１１の前方に出射する。
【０００７】
エキシマレーザ装置１１の前方には、モニタモジュール３７が設置されている。出射レーザ光２１Ｃの一部は、ビームスプリッタ２２で反射され、光モニタ３８に入射してその光特性を測定される。
【０００８】
モニタモジュール３７を出射した出射レーザ光２１Ｃは、伝送ミラー５２，５２を介して、ステッパ等の露光機２５に入射する。露光機２５は、図示しないビーム整形器を備えており、出射レーザ光２１Ｃを、例えば略正方形のビームに整形して、レチクルと呼ばれるマスクに照射する。そして、レチクルのパターンをレンズを介してウェハに投影することにより、ウェハの露光を行なっている。
【０００９】
図１１に、狭帯域化ユニット３０の詳細図を示す。
拡大ユニット３６の拡大率をＭとすると、拡大ユニット３６に入射する、拡大前の励起レーザ光２１Ａの増幅ビーム幅ｄ（即ちスリット２６，２７の幅）と、拡大されてグレーティング３３に入射する、狭帯域化レーザ光２１Ｂの狭帯域化ビーム幅Ｄとの間には、次の数式１に示す関係がある。
Ｄ＝Ｍ・ｄ …………（１）
【００１０】
拡大ユニット３６によって拡大された狭帯域化レーザ光２１Ｂは、所定の入射角αでグレーティング３３に入射する。グレーティング３３は、回折によって、次の数式２で定められる中心波長λ、及びその近辺の波長のみを、入射と同一方向逆向きに反射する。
ｍ・λ＝２・Ｇ・ｓｉｎ（α） ………… （２）
数式２において、ｍは回折次数であり、正の整数である。また、Ｇはグレーティング３３の溝間隔である。
【００１１】
また、グレーティング３３への入射角αの微小変化ｄαと、グレーティング３３で回折される狭帯域化レーザ光２１Ｂのスペクトル線幅の微小変化ｄλとの間には、次の数式３で示す関係がある。
ｄλ／ｄα＝２・Ｇ・ｃｏｓ（α） ………… （３）
【００１２】
また、グレーティング３３への入射角αの微小変化ｄαと、励起レーザ光２１Ａの拡大ユニット３６への入射角の微小変化ｄθとの間には、次の数式４に示すような関係がある。
ｄθ＝Ｍ・ｄα ………… （４）
【００１３】
従って、数式３及び数式４より、次の数式５に示すような関係が導かれる。
ｄλ／ｄθ＝｛２・Ｇ・ｃｏｓ（α）｝／Ｍ ………… （５）
数式５に表されたｄλ／ｄθを、角度分散と呼び、拡大ユニット３６へ入射する励起レーザ光２１Ａの入射角θの変化に対する、スペクトル線幅の変化度合いを示す。この角度分散ｄλ／ｄθを小さくすることにより、発振波長のスペクトル線幅を小さくすることができる。
【００１４】
【特許文献１】
特許２５３１７８８号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
数式５に示すように、角度分散ｄλ／ｄθを小さくするためには、拡大ユニット３６の拡大率Ｍを大きくする必要がある。即ち、狭帯域化レーザ光２１Ｂの狭帯域化ビーム幅Ｄを大きくするか、励起レーザ光２１Ａの増幅ビーム幅ｄを小さくするかである。
【００１６】
ところが、狭帯域化ビーム幅Ｄを大きくすると、狭帯域化レーザ光２１Ｂが入射するグレーティング３３の長さを、長くする必要がある。グレーティング３３は、非常に精密な光学素子であり、溝の間隔Ｇを正確に保ったまま、長いグレーティング３３を製作することは、非常に困難である。
また、グレーティング３３の長さが長くなるほど、温度変化等の外乱の影響を受けやすく、グレーティング３３が歪んで溝の間隔Ｇが変化したりして、スペクトル線幅が広くなってしまうようなことがある。
【００１７】
一方、従来技術においては、フロントミラー１６から出射する出射レーザ光２１Ｃの出射ビーム幅と、増幅ビーム幅ｄとが略一致している。従って、増幅ビーム幅ｄを小さくすると、出射ビーム幅も狭くなる。その結果、出射レーザ光２１Ｃのエネルギー密度が大きくなり、伝送ミラー５２やビームスプリッタ２２、さらには光特性を測定するための光モニタ３８が損傷を受けることがある。
【００１８】
また、ビーム幅が狭い状態で、出射レーザ光２１Ｃが露光機２５に入射すると、露光機２５内部のビーム整形器の、ビーム幅の拡大率を大きくする必要がある。その結果、ビーム整形器が複雑な構成となるため、露光機２５側の設計上の制約などから負担が大きく、エキシマレーザ装置１１から出射する出射レーザ光２１Ｃのビーム幅を、所定の許容範囲に収めるように露光機２５から要求されることがある。
このように、増幅ビーム幅ｄを小さくすると、出射レーザ光２１Ｃのビーム幅が小さくなり、種々の問題を引き起こす。
【００１９】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、所定値以上のビーム幅を有し、かつスペクトル線幅の狭いレーザ光を発振することが可能な狭帯域化レーザ装置を提供することを目的としている。
【００２０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明は、
本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
励起領域よりも出射側に、出射レーザ光のビーム幅を拡大するビームエキスパンダを設けている。
これにより、狭帯域化性能を低下させることなく、ビーム幅の広い出射レーザ光を得ることができる。
【００２１】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダの設置位置が、フロントミラーよりも出射側である。フロントミラーの共振器内部側に置くのに比べ、ビームエキスパンダに入射する出射レーザ光のエネルギー密度が低くなるため、ビームエキスパンダの損傷が少ない。また、共振器外に置かれることになるので、レーザ光の損失も小さい。
【００２２】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
出射レーザ光の光特性をモニタリングするモニタモジュールを備え、
前記ビームエキスパンダの設置位置が、フロントミラーとモニタモジュールとの間である。
これにより、ビーム幅を広げてエネルギー密度が小さくなった後のレーザ光がモニタモジュールに入射するので、モニタモジュールの損傷が小さい。
【００２３】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数のプリズムを組み合わせて構成されている。
これにより、コンパクトな構成で、拡大率を大きくすることができる。
【００２４】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数のレンズを組み合わせて構成されている。
これにより、拡大前の出射レーザ光の光軸と、拡大後の拡大レーザ光の光軸とを、略一致させるのが容易である。
【００２５】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数の曲面鏡を組み合わせて構成されている。
これにより、ビームを拡大する際の損失が小さい。
【００２６】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、複数のプリズムを組み合わせて構成され、
プリズムの１つが出射レーザ光の一部をサンプリングするビームスプリッタを兼用している。
これにより、部品点数が低減する。
【００２７】
また本発明に係る狭帯域化レーザ装置は、
前記ビームエキスパンダが、プリズムとミラーとを組み合わせて構成されている。
これにより、ミラーの位置や枚数を適宜変更することにより、光軸を変えることも可能である。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
図１は、実施形態に係るエキシマレーザ装置１１の平面構成図を示している。図１において、エキシマレーザ装置１１は、フッ素を含むレーザガスを封入したレーザチャンバ１２を備えている。
【００２９】
レーザチャンバ１２の前後方には、それぞれフロント及びリアのキャビティ板４８，４９が、互いに略平行に対向して設置されている。キャビティ板４８，４９とレーザチャンバ１２との間は、ベローズ４７，４７によって、それぞれ封止されている。キャビティ板４８，４９同士は、例えば３本のキャビティロッド５０によって、その相対位置を固定されている。キャビティロッド５０は、インバー等の熱膨張率が非常に低い材質からなっている。
【００３０】
フロントキャビティ板４８の前部には、フロントミラー１６が固定され、リアキャビティ板４９の後部には、後述する狭帯域化光学素子を囲繞する狭帯域化ボックス３１が、固定されている。
【００３１】
レーザチャンバ１２の前後部には、レーザ光２１を透過するウィンドウ１７，１９が付設されている。また、レーザチャンバ１２の前後方には、レーザ光２１のビーム幅を制限するフロント及びリアのスリット２６，２７が、それぞれ設置されている。
尚、以下の説明において、ビーム幅とは、エキシマレーザ装置１１を平面視した場合（図１における上下方向）の幅を指すものとする。
【００３２】
レーザチャンバ１２の所定位置には、一対の主放電電極１４，１５が、レーザチャンバ１２と長手方向を同一にして、互いに平行に設置されている。この主放電電極１４，１５間の励起領域に、図示しない高圧電源から高電圧パルスを印加し、パルス状の主放電を起こすことによってレーザガスを励起して励起レーザ光２１Ａを発生させる。
発生した励起レーザ光２１Ａは、レーザチャンバ１２後方（図１中左方）に配置された、狭帯域化ボックス３１の内部に入射する。
【００３３】
狭帯域化ボックス３１の内部には、例えば４個のプリズム３２からなる拡大ユニット３６と、間隔Ｇで精密な溝が設けられたグレーティング３３とからなる、狭帯域化ユニット３０が設置されている。励起レーザ光２１Ａは、拡大ユニット３６によってビーム幅を拡大され、狭帯域化レーザ光２１Ｂとなって、グレーティング３３に入射し、前述したように波長を狭帯域化される。
【００３４】
波長を狭帯域化された励起レーザ光２１Ａは、光路を逆向きに通り、フロントミラー１６に達する。フロントミラー１６は、励起レーザ光２１Ａの一部を反射し、一部を透過する。従って、励起レーザ光２１Ａの一部はフロントミラー１６とグレーティング３３との間で反射を繰り返し、その間に主放電電極１４，１５間で増幅される。一方、フロントミラー１６を透過した励起レーザ光２１Ａの成分は、出射レーザ光２１Ｃとして、エキシマレーザ装置１１の前方に出射する。
【００３５】
フロントミラー１６の前方には、ビームエキスパンダ３５が設置されている。ビームエキスパンダ３５は、ビーム幅を広げる光学系であり、詳細については後述する。ビーム幅を広げられた拡大レーザ光２１Ｄは、モニタモジュール３７に入射する。拡大レーザ光２１Ｄの一部は、ビームスプリッタ２２で反射され、光モニタ３８に入射してその光特性を測定される。
ビームスプリッタ２２を透過した拡大レーザ光２１Ｄは、シャッタ５１を通過し、伝達ミラー５２を介してステッパ等の露光機２５に入射する。
【００３６】
図２〜図９に、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。
図２は、２枚のプリズム３９，４０によって、ビームエキスパンダ３５を構成した例である。図２において、２枚のプリズムの入射面３９Ａ，４０Ａにはコーティングを施さず（これを、ノーコートと言う）、出射面３９Ｂ，４０Ｂには、無反射（ＡＲ）コーティングを施している。
【００３７】
図２に示すように、出射レーザ光２１Ｃは、第１プリズム３９の入射面３９Ａに、ブリュースタ角θＢで入射する。そして、ビーム幅を広げられ、第１プリズム３９の出射面３９Ｂから、略垂直に（出射角が約０度で）出射する。
そして、第２プリズム４０の入射面４０Ａにブリュースタ角θＢで入射し、ビーム幅をさらに広げられて、第２プリズム４０の出射面３９Ｂから、略垂直に出射する。これにより、第２プリズム４０の出射面３９Ｂから出射する拡大レーザ光２１Ｄの方向は、第１プリズム３９の入射面３９Ａに入射した際の出射レーザ光２１Ｃの方向と、略平行になっている。
【００３８】
これにより、コンパクトな構成で、拡大率を大きくすることができる。さらには、プリズムへの入射角をブリュースタ角θＢとすることにより、入射時の損失がほぼゼロとなり、損失の少ないビームエキスパンダ３５を得ることができる。また、プリズム３９，４０の分散方向が、互いにキャンセルし合うような配置となっているので、出射レーザ光２１Ｃによってプリズム３９，４０が熱せられても、光軸の変動方向が互いにキャンセルし合って、光軸変動が小さくなる。
【００３９】
図３に、凹レンズ４３と凸レンズ４４とを用いて、ビームエキスパンダ３５を構成した例を示す。凹レンズ４３及び凸レンズ４４の入射面４３Ａ，４４Ａ及び出射面４３Ａ，４３Ｂには、すべて無反射コーティングが施されている。尚、凹レンズ４３及び凸レンズ４４は、球面レンズでもよいが、出射レーザ光２１Ｃを、ビーム幅方向のみにおいて拡大／縮小するシリンドリカルレンズでもよい。
【００４０】
凹レンズ４３の入射面４３Ａに略垂直に（入射角が約０度で）入射した出射レーザ光２１Ｃは、そのビーム幅方向に拡散される。凸レンズ４４と凹レンズ４３とは、焦点を略一致させて配置されているので、拡散された出射レーザ光２１Ｃは、凸レンズ４４によって平行光に整形され、拡大レーザ光２１Ｄとなる。このとき、凹レンズ４３の焦点距離をｆ１、凸レンズ４４の焦点距離をｆ２とすると、拡大率は、（−ｆ２／ｆ１）で表される。
【００４１】
図４に、凸面鏡４５及び凹面鏡４６を用いて、ビームエキスパンダ３５を構成した例を示す。凸面鏡４５及び凹面鏡４６の反射面４５Ｃ，４６Ｃは、いずれも無反射コーティングを施されている。凸面鏡４５の反射面４５Ｃに入射した出射レーザ光２１Ｃは、ビーム幅を拡散される。そして、凹面鏡４６の反射面４６Ｃに反射して平行光に整形され、拡大レーザ光２１Ｄとなる。
【００４２】
このとき、凸面鏡４５及び凹面鏡４６としては、球面ミラー又は１方向にのみ球面のシリンドリカルミラーを用いてもよいが、より平行度を向上させるためには、球面収差がなくなる非球面ミラーを用いるのがよい。
【００４３】
図５に、２個のプリズム３９，４０を用いてビームエキスパンダ３５を構成するとともに、第１のプリズム３９に、ビームスプリッタ２２の役割を兼用させる場合の構成例を示す。
図５において、第１、第２プリズム３９，４０の入射面３９Ａ，４０Ａは、いずれもノーコートであり、第１、第２プリズム３９，４０の出射面３９Ｂ，４０Ｂには、いずれも無反射コーティングを施してある。
【００４４】
第１プリズム３９は、出射レーザ光２１Ｃに対して入射角が４５度となるように、その入射面３９Ａが配置されている。これにより、第１プリズム３９の入射面３９Ａに入射した出射レーザ光２１Ｃの一部は、図５中上向きに反射され、光モニタ３８に入射する。一方、出射レーザ光２１Ｃのうち、第１プリズム３９の入射面３９Ａを通過した成分は、ビーム幅を広げられ、第１プリズム３９の出射面３９Ｂから略垂直に出射する。
【００４５】
そして、第２プリズム４０の入射面４０Ａにブリュースタ角θＢで入射し、ビーム幅をさらに広げられて、第２プリズム４０の出射面４０Ｂから略垂直に出射し、拡大レーザ光２１Ｄとなる。
このように、第１プリズム３９がビームスプリッタ２２を兼ねているので、部品点数が少なくなる。
【００４６】
図６に、プリズム５３と反射ミラー５４とを用いた、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。図６において、プリズム５３の入射面５３Ａにブリュースタ角θＢで入射した出射レーザ光２１Ｃは、拡大されて出射面５３Ｂから略垂直に出射する。この出射した出射レーザ光２１Ｃを、反射ミラー５４で反射することによって向きを変え、出射レーザ光２１Ｃに対して略平行な、拡大レーザ光２１Ｄを取り出すことができる。
【００４７】
また図７においては、反射ミラー５４を２枚用いて、拡大レーザ光２１Ｄを取り出している。これにより、出射レーザ光２１Ｃに対して光軸２０が略一致した、拡大レーザ光２１Ｄを取り出すことが可能となっている。
【００４８】
図８に、２個のプリズム５３，５５を用いた、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。図８において、第１のプリズム５３の入射面５３Ａは、ノーコートとなっており、出射面５３Ｂには、無反射コーティングが施されている。また、第２のプリズム５５の入射面５５Ａ及び出射面５５Ｂには、無反射コーティングが施されている。
【００４９】
第１のプリズム５３の入射面５３Ａに、ブリュースタ角θＢで入射した出射レーザ光２１Ｃは、ビーム幅を拡大されて出射面５３Ｂから略垂直に出射する。そして、第２のプリズム５５の入射面５５Ａに、略垂直に入射する。
出射レーザ光２１Ｃは、第２のプリズム５５の反射面５５Ｄ，５５Ｄで内部反射を２回行ない、出射面５５Ｂから略垂直に出射して拡大レーザ光２１Ｄとなる。
【００５０】
このとき、出射レーザ光２１Ｃが、第２のプリズム５５の反射面５５Ｄ，５５Ｄで全反射するように、第２のプリズム５５の形状及び配置を設定することにより、出射レーザ光２１Ｃの第２のプリズム５５内部での損失を、最小限に抑えることができる。
そして、出射レーザ光２１Ｃを第２のプリズム５５内部で２回反射させることにより、出射レーザ光２１Ｃに対して光軸２０が略一致した、拡大レーザ光２１Ｄを取り出すことが可能となっている。
【００５１】
図９に、凸レンズ５９，６０を２枚用いた、ビームエキスパンダ３５の構成例を示す。第１、第２凸レンズ５９，６０は、その焦点が略一致するように配設されている。図９に示すように、出射レーザ光２１Ｃは、第１の凸レンズ５９で集光され、凸レンズ５９，６０間で焦点を結ぶ。
そして、拡散した出射レーザ光２１Ｃは、第２の凸レンズ６０によって平行光に整形され、拡大レーザ光２１Ｄとなる。
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば、増幅レーザ光２１Ａをビーム幅の狭い状態で増幅し、これを拡大ユニット３６によってビーム幅を広げて狭帯域化レーザ光２１Ｂとして、狭帯域化している。これにより、狭帯域化時の角度分散ｄλ／ｄθが小さくなるので、スペクトル線幅の狭いレーザ光２１を得ることができる。
【００５３】
そして、スペクトル線幅を狭くした出射レーザ光２１Ｃを、ビームエキスパンダ３５でビーム幅を広げ、拡大レーザ光２１Ｄとして出射している。これにより、伝送ミラー５２や光モニタ３８等の光学素子が損傷を受けることが少ない。
また、このような拡大レーザ光２１Ｄを露光に用いる場合に、露光機２５の内部でのビーム整形器の拡大率を大きくする必要がなく、露光機２５側の負担が減少する。
【００５４】
尚、ビームエキスパンダ３５の設置場所としては、図１に示したように、フロントミラー１６とモニタモジュール３７との間のＢ位置が最適である。これにより、ビームエキスパンダ３５が共振器内にあるのに比べ、入射する出射レーザ光２１Ｃのエネルギー密度が小さく、ビームエキスパンダ３５を構成する光学素子に負担がかからなくなる。また、モニタモジュール３７よりも手前で拡大することにより、モニタモジュール３７の光モニタ３８にかかる負担が小さくなる。
【００５５】
しかしながら、フロントミラー１６とフロントウィンドウ１７との間のＡ位置、モニタモジュール３７とシャッタ５１との間のＣ位置、或いはシャッタ５１の直後のＤ位置に配置してもよい。さらには、レーザチャンバ１２内において、主放電電極１４，１５間の励起領域と、フロントウィンドウ１７との間の、Ｅ位置に配置してもよい。
【００５６】
尚、上記の説明は、エキシマレーザ装置を例にとって行なったが、フッ素分子レーザ装置等、他の狭帯域化レーザ装置においても、同様に応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係るエキシマレーザ装置の平面構成図。
【図２】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図３】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図４】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図５】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図６】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図７】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図８】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図９】ビームエキスパンダの構成例を示す平面図。
【図１０】従来技術に係るエキシマレーザ装置の平面構成図。
【図１１】狭帯域化ユニットの詳細図。
【符号の説明】
１１：エキシマレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１３：熱交換器、１４：主放電電極、１５：主放電電極、１６：フロントミラー、１７：フロントウィンドウ、１８：リアミラー、１９：リアウィンドウ、２０：レーザ光軸、２１：レーザ光、２２：ビームスプリッタ、２３：高圧電源、２４：貫流ファン、２５：露光機、２６：フロントスリット、２７：リアスリット、２８：分散プリズム、２９：レーザコントローラ、３１：狭帯域化ボックス、３２：プリズム、３３：グレーティング、３５：ビームエキスパンダ、３６：拡大ユニット、３７：モニタモジュール、３８：光モニタ、３９：第１プリズム、４０：第２プリズム、４３：凹レンズ、４４：凸レンズ、４５：凸面鏡、４６：凹面鏡、４７：ベローズ、４８：フロントキャビティ板、４９：リアキャビティ板、５０：キャビティロッド、５１：シャッタ、５２：伝送ミラー、５３：プリズム、５４：反射ミラー、５５：プリズム、５６：有孔凹面鏡、５７：入射孔、５８：遮光板、５９：第１凸レンズ、６０：第２凸レンズ。
Claims (8)
- 波長を狭帯域化した出射レーザ光（２１Ｃ）を発振する狭帯域化レーザ装置において、
励起領域よりも出射側に、出射レーザ光（２１Ｃ）のビーム幅を拡大するビームエキスパンダ（３５）を設けた
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。 - 請求項１に記載の狭帯域化レーザ装置において、
前記ビームエキスパンダ（３５）の設置位置が、フロントミラー（１６）よりも出射側である
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。 - 請求項１に記載の狭帯域化レーザ装置において、
出射レーザ光（２１Ｃ）の光特性をモニタリングするモニタモジュール（３７）を備え、
前記ビームエキスパンダ（３５）の設置位置が、フロントミラー（１６）とモニタモジュール（３７）との間である
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の狭帯域化レーザ装置において、
前記ビームエキスパンダ（３５）が、複数のプリズム（３９，４０）を組み合わせて構成されている
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の狭帯域化レーザ装置において、
前記ビームエキスパンダ（３５）が、複数のレンズ（４３，４４）を組み合わせて構成されている
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の狭帯域化レーザ装置において、
前記ビームエキスパンダ（３５）が、複数の曲面鏡（４５，４６）を組み合わせて構成されている
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の狭帯域化レーザ装置において、
前記ビームエキスパンダ（３５）が、複数のプリズム（３９，４０）を組み合わせて構成され、
プリズムの１つが出射レーザ光（２１Ｃ）の一部をサンプリングするビームスプリッタを兼用している
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。 - 請求項１〜３のいずれかに記載の狭帯域化レーザ装置において、
前記ビームエキスパンダ（３５）が、プリズム（５３）とミラー（５４）とを組み合わせて構成されている
ことを特徴とする狭帯域化レーザ装置。
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