JP2006019365A - Ultraviolet laser device - Google Patents

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基晴 中根
Taku Yamazaki
卓 山崎
Takeshi Ota
毅 太田
Masaya Yoshino
雅也 吉野
Toru Suzuki
徹 鈴木
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Ushio Denki KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prolong the exchanging cycle of a band-narrowed module by extending the service life of a band-narrowed element or a line selecting element contained in the band-narrowed module. <P>SOLUTION: The band-narrowed module is constituted of one or more prisms, a grating, and an enclosure which contains the band-narrowed elements and can be displaced and fixed freely in the facing direction of electrodes. The enclosure is provided with an opening through which light comes in and out of the enclosure and the lengths of the opening, prisms, and grating in the facing direction of the electrodes are made longer than the length of a beam profile in the facing direction of the electrodes by two or more times. Consequently, two or more light incident areas are formed in the facing direction of the electrodes on the diffracting surfaces of the prisms and grating. Each light incident area on the diffracting surface of the grating is checked for spectrum in combination with the light incident area of the corresponding prism, and the curvature of the area is adjusted in advance so that the area may obtain the optimum spectral characteristics. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体露光装置の光源として使用される紫外線レーザ装置に関し、特に紫外線レーザ装置に備えられる狭帯域化素子またはラインセレクト素子の耐用期間を長期化するものである。   The present invention relates to an ultraviolet laser device used as a light source of a semiconductor exposure apparatus, and particularly to prolonging the service life of a narrowband element or line select element provided in the ultraviolet laser apparatus.

半導体露光装置の光源としては、狭帯域エキシマレーザ装置や、ラインセレクトフッ素分子レーザ装置や、狭帯域フッ素レーザ装置といった紫外線レーザ装置が使用される。半導体露光装置内部にはフッ化カルシウムや石英を材料としたレンズ光学系が設けられるが、このレンズ光学系が紫外光に対して使用されると収差が問題となる。したがって光源とされる紫外線レーザの発振スペクトル幅を狭くしてこの収差の問題を軽減することが必要となる。   As a light source of the semiconductor exposure apparatus, an ultraviolet laser apparatus such as a narrow band excimer laser apparatus, a line select fluorine molecular laser apparatus, or a narrow band fluorine laser apparatus is used. A lens optical system using calcium fluoride or quartz as a material is provided inside the semiconductor exposure apparatus. When this lens optical system is used for ultraviolet light, aberration becomes a problem. Therefore, it is necessary to reduce the problem of this aberration by narrowing the oscillation spectrum width of the ultraviolet laser used as the light source.

まず狭帯域エキシマレーザ装置について説明する。
狭帯域エキシマレーザ装置とは、波長がおよそ248nmの帯域で発振するKrFエキシマレーザや、波長がおよそ193nmの帯域で発振するArFエキシマレーザなどのレーザ光を狭帯域化素子を用いて狭帯域化するレーザ装置をいう。狭帯域化しない場合の発振スペクトル幅はおよそ300pm程度であるが、狭帯域化することによって発振スペクトル幅を1pm以下、さらに0.5pm以下まで狭くすることが可能である。
First, a narrow band excimer laser device will be described.
The narrow-band excimer laser device narrows a laser beam using a narrow-band device, such as a KrF excimer laser that oscillates in a wavelength band of about 248 nm or an ArF excimer laser that oscillates in a band of about 193 nm. A laser device. When the band is not narrowed, the oscillation spectrum width is about 300 pm, but by narrowing the band, the oscillation spectrum width can be narrowed to 1 pm or less, and further to 0.5 pm or less.

図8は狭帯域エキシマレーザ装置の構成を示す平面図である。
レーザチャンバ1は金属性であり、内部にレーザ媒体となるレーザガスが封入される。レーザガスは大きくはハロゲンガス、バッファガス、希ガス等のガスからなる。ハロゲンガスにはフッ素ガス(F2)が使用され、バッファガスにはネオンガス(Ne)が使用される。KrFエキシマレーザの場合は希ガスにクリプトン(Kr)が使用され、ArFエキシマレーザの場合は希ガスにアルゴン(Ar)が使用される。またレーザチャンバ1の内部には互いに対向する一対の放電電極3が設けられ、外部には高電圧パルス電源が設けられる。なお図8において、一対の放電電極3は図面に垂直する方向に対向して配置されているとしており、また高電圧パルス電源は図示されていない。
FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the narrow-band excimer laser device.
The laser chamber 1 is metallic, and a laser gas serving as a laser medium is sealed inside. The laser gas is mainly composed of a gas such as a halogen gas, a buffer gas, or a rare gas. Fluorine gas (F2) is used as the halogen gas, and neon gas (Ne) is used as the buffer gas. In the case of a KrF excimer laser, krypton (Kr) is used as a rare gas, and in the case of an ArF excimer laser, argon (Ar) is used as a rare gas. A pair of discharge electrodes 3 facing each other is provided inside the laser chamber 1, and a high voltage pulse power source is provided outside. In FIG. 8, the pair of discharge electrodes 3 are arranged to face each other in the direction perpendicular to the drawing, and the high voltage pulse power source is not shown.

レーザチャンバ1の両側(図面左右)にはCaF2のウィンドウ4、5が設けられる。ウィンドウ4側の光軸上には一以上(図8では一つ)のプリズム25と互いに平行する複数の溝が形成された回折面26aを有するグレーティング26が設けられる。プリズム25はレーザチャンバ1から出射された光を特定方向に拡大する機能を有するため、ビームエキスパンダともよばれる。グレーティング26は回折面26aに入射した光をその波長に応じた方向に反射する機能を有する。言い換えると、グレーティング26は特定狭帯域内の波長の光を特定方向に反射する。こうした構成によれば、レーザチャンバ1から出射された光のうち特定狭帯域内の波長の光のみが再びレーザチャンバ1側に戻るため、プリズム25及びグレーティング26を狭帯域化素子という。ウィンドウ5側の光軸上にはフロントミラー7を内蔵するモニタボックス8が設けられる。プリズム25、グレーティング26及びフロントミラー7で光共振器が構成される。   CaF 2 windows 4 and 5 are provided on both sides (left and right in the drawing) of the laser chamber 1. On the optical axis on the window 4 side, a grating 26 having one or more (one in FIG. 8) prisms 25 and a diffraction surface 26a formed with a plurality of grooves parallel to each other is provided. Since the prism 25 has a function of expanding light emitted from the laser chamber 1 in a specific direction, it is also called a beam expander. The grating 26 has a function of reflecting light incident on the diffraction surface 26a in a direction corresponding to the wavelength. In other words, the grating 26 reflects light having a wavelength within a specific narrow band in a specific direction. According to such a configuration, only the light having a wavelength within a specific narrow band of the light emitted from the laser chamber 1 returns to the laser chamber 1 side again, and the prism 25 and the grating 26 are referred to as a narrow band element. A monitor box 8 incorporating a front mirror 7 is provided on the optical axis on the window 5 side. The prism 25, the grating 26, and the front mirror 7 constitute an optical resonator.

通常、プリズム25やグレーティング26等の狭帯域化素子は筐体20に内包される。このユニットを狭帯域化モジュール2という。狭帯域化モジュール2では、各光学素子を損傷させる要因となるダストや、オゾンの発生源となる酸素を筐体外に排出するために、乾燥した清浄窒素ガスや希ガスによって筐体内部がパージされる。   Usually, the band narrowing elements such as the prism 25 and the grating 26 are included in the housing 20. This unit is referred to as a narrowband module 2. In the narrow-band module 2, the inside of the casing is purged with dry clean nitrogen gas or rare gas in order to discharge dust that causes damage to each optical element and oxygen that is a source of ozone generation out of the casing. The

なお現実的な狭帯域化素子としては、プリズムとグレーティングの組合せで構成されるものが多いが、プリズムとエタロンの組合せやエタロンとグレーティングの組合せ等を検討した事例もある。   In addition, as a practical narrow band narrowing element, many are composed of a combination of a prism and a grating, but there are cases in which a combination of a prism and an etalon, a combination of an etalon and a grating, or the like is examined.

ここで図8を参照して狭帯域エキシマレーザ装置の動作を説明する。図示しない高電圧パルス電源から一対の放電電極3に電流が供給され、放電電極3間の電圧がブレークダウン電圧を超えると、レーザチャンバ1内の放電電極3間で放電が生じる。この放電によってレーザガスが励起され、さらに基底状態に移行する際に光が発生する。ウィンドウ4を透過した光はプリズム25に入射する。プリズム25では所定方向に光の幅が拡大される。プリズム25を出射した光はグレーティング26の回折面26aに入射する。回折面26aに入射した光のうち、特定狭帯域内の波長の光のみがプリズム25を介してレーザチャンバ1側に反射する。レーザチャンバ1に戻った光はウィンドウ5を透過し、フロントミラー7に入射し、レーザチャンバ1側に反射する。こうして光はレーザチャンバ1を介してグレーティング26とフロントミラー7の間を複数回往復する。その間に特定狭帯域内の波長の光はエネルギーが増幅され、ある程度のエネルギーに達するとフロントミラー7からレーザ光が出射される。   Here, the operation of the narrow-band excimer laser device will be described with reference to FIG. When a current is supplied to the pair of discharge electrodes 3 from a high voltage pulse power source (not shown) and the voltage between the discharge electrodes 3 exceeds the breakdown voltage, a discharge occurs between the discharge electrodes 3 in the laser chamber 1. The laser gas is excited by this discharge, and light is generated when the state further shifts to the ground state. The light transmitted through the window 4 enters the prism 25. In the prism 25, the width of light is expanded in a predetermined direction. The light emitted from the prism 25 enters the diffraction surface 26 a of the grating 26. Of the light incident on the diffraction surface 26 a, only light having a wavelength within a specific narrow band is reflected to the laser chamber 1 side via the prism 25. The light that has returned to the laser chamber 1 passes through the window 5, enters the front mirror 7, and is reflected toward the laser chamber 1 side. Thus, the light reciprocates between the grating 26 and the front mirror 7 a plurality of times through the laser chamber 1. Meanwhile, the energy of the light having a wavelength in the specific narrow band is amplified, and when the energy reaches a certain level, the laser light is emitted from the front mirror 7.

以下で狭帯域化モジュールに関する従来技術を追加説明する。
下記特許文献1で開示されるように、プリズムと光軸のなす角度を変化させるとグレーティングの回折面と光軸のなす角度が変化し、結果としてフロントミラーから出射されるレーザ光の波長が変化する。またグレーティング自体の角度を変化させてもグレーティングの回折面と光軸のなす角度が変化するため、同様の結果が得られる。またプリズムから出射される光を高反射ミラーで反射してグレーティングに入射するような構成にし、この高反射ミラーと光軸のなす角度を変化させてもグレーティングの回折面と光軸のなす角度が変化するため、同様の結果が得られる。
In the following, the prior art related to the narrowband module will be additionally described.
As disclosed in Patent Document 1 below, when the angle formed by the prism and the optical axis is changed, the angle formed by the diffraction surface of the grating and the optical axis changes, and as a result, the wavelength of the laser light emitted from the front mirror changes. To do. Even if the angle of the grating itself is changed, the angle formed by the diffraction surface of the grating and the optical axis changes, so that the same result can be obtained. In addition, the configuration is such that the light emitted from the prism is reflected by the high reflection mirror and incident on the grating. Even if the angle formed by the high reflection mirror and the optical axis is changed, the angle formed by the diffraction surface of the grating and the optical axis is not changed. Because it varies, similar results are obtained.

狭帯域化モジュールをエキシマレーザに搭載しても、レーザ装置毎に発振スペクトルが異なり、発振中心波長やスペクトル幅のばらつきが現れる。その原因は、プリズムやグレーティング自体の個体差である。さらに別の原因は、プリズムに入射する光の波面の歪みがレーザ装置毎に異なることである。光の波面のばらつきは放電特性のばらつきが原因であると推測されている。   Even when the narrowband module is mounted on an excimer laser, the oscillation spectrum differs for each laser device, and variations in the oscillation center wavelength and spectrum width appear. The cause is individual differences in the prism and the grating itself. Yet another cause is that the distortion of the wavefront of the light incident on the prism differs for each laser device. It is estimated that the variation in the wavefront of light is caused by the variation in the discharge characteristics.

下記特許文献2には、複数のプリズムを組み合わせる際に適用される技術が開示されている。複数のプリズムを組み合わせて狭帯域化モジュールを構成すると、プリズム自体の特性ばらつきに起因してスペクトルばらつきが生ずる。したがって通常は購入してきたプリズムをそのまま組み合わせて使用することはできない。特許文献2の技術は、複数のプリズムの光透過特性を予め個々に計測し、個々の計測結果に基づいて任意の3個または4個のプリズムを組み合わせた場合の光透過特性を予測し、予測結果の中から所望の光透過特性に近い特性が得られるプリズムの組合せを狭帯域化モジュールに設けるというものである。こうして構成された狭帯域化モジュールはレーザ装置に搭載される。   Patent Document 2 below discloses a technique applied when a plurality of prisms are combined. When a band-narrowing module is configured by combining a plurality of prisms, spectral variations occur due to variations in the characteristics of the prisms themselves. Therefore, it is usually impossible to use the prisms that have been purchased in combination. The technique of Patent Document 2 measures the light transmission characteristics of a plurality of prisms individually in advance and predicts the light transmission characteristics when any three or four prisms are combined based on the individual measurement results. Among the results, a combination of prisms capable of obtaining a characteristic close to a desired light transmission characteristic is provided in the narrowband module. The band-narrowing module thus configured is mounted on the laser device.

狭帯域化モジュールを搭載したレーザ装置で実際にレーザ発振を行い、出力レーザ光のスペクトルをチェックした時に、所望のスペクトル幅が得られない等の不具合が生ずる場合もある。下記特許文献3には、グレーティングの回折面の曲率を微調整することで所望のスペクトル幅を得る技術が開示されている。   When laser oscillation is actually performed with a laser device equipped with a narrow band module and the spectrum of the output laser beam is checked, there may be a problem that a desired spectrum width cannot be obtained. Patent Document 3 below discloses a technique for obtaining a desired spectral width by finely adjusting the curvature of the diffraction surface of the grating.

しかし特許文献3の技術のように出力レーザ光のスペクトルをチェックするには高分解能の大型分光器が必要である。大型分光器をレーザ装置が設置される半導体工場に持ち込むことは事実上不可能であることから、半導体製造工場でスペクトルチェックを行うことはできない。したがって狭帯域化モジュールをレーザ製造工場に持ち込んでスペクトルのチェックをする必要がある。   However, in order to check the spectrum of the output laser light as in the technique of Patent Document 3, a large-resolution spectroscope with high resolution is required. Since it is practically impossible to bring a large spectrometer into a semiconductor factory where a laser device is installed, it is not possible to perform a spectrum check at a semiconductor manufacturing factory. Therefore, it is necessary to check the spectrum by bringing the narrow-band module into the laser manufacturing factory.

レーザ製造工場でのチェック作業は、狭帯域化モジュールにチェック用の光を入射し、モジュール内から反射してくる光のスペクトル特性を計測し、そのスペクトルが所望のスペクトル幅等を有するように必要に応じてグレーティングの回折面の曲率微調整を行う、といった手順で行われる。   Checking operations at the laser manufacturing plant are necessary so that the checking light is incident on the narrowband module, the spectral characteristics of the light reflected from the module are measured, and the spectrum has a desired spectral width, etc. According to the procedure, the fine adjustment of the curvature of the diffraction surface of the grating is performed.

次にラインセレクトフッ素分子レーザ装置について説明する。フッ素分子レーザ装置は前述したエキシマレーザ装置とは異なり、もともと発振スペクトル幅が1pm以下の狭帯域になっている。しかしながら、中心波長がおよそ157.5nmと157.6nmをメインに複数の発振スペクトルが現れる。したがってやはり前述した収差が問題となる。そこでこの問題を軽減するために、複数の発振スペクトルのうち何れか一本の発振スペクトルを選択的に発振させて、他の発振スペクトルを抑制する必要がある。これを実現したフッ素分子レーザ装置をラインセレクトフッ素分子レーザ装置という。発振スペクトルの選択は、プリズム又はエタロンといった光学素子を用いて行われる。これらをラインセレクト素子という。フッ素分子レーザ装置では、中心波長が157.6nmの発振スペクトルが最大の光エネルギーを有するため、通常はこの発振スペクトルを選択的に発振させ他の発振スペクトルを抑制している。   Next, the line select fluorine molecular laser device will be described. Unlike the excimer laser device described above, the fluorine molecular laser device originally has a narrow band with an oscillation spectrum width of 1 pm or less. However, a plurality of oscillation spectra appear mainly with center wavelengths of about 157.5 nm and 157.6 nm. Therefore, the above-mentioned aberration is also a problem. In order to alleviate this problem, it is necessary to selectively oscillate any one of a plurality of oscillation spectra and suppress other oscillation spectra. A fluorine molecular laser device that realizes this is called a line select fluorine molecular laser device. The oscillation spectrum is selected using an optical element such as a prism or an etalon. These are called line select elements. In the fluorine molecular laser device, since the oscillation spectrum with the center wavelength of 157.6 nm has the maximum light energy, the oscillation spectrum is normally selectively oscillated to suppress other oscillation spectra.

狭帯域フッ素分子レーザ装置とは、前述したラインセレクトフッ素分子レーザ装置において選択的に発振するスペクトル幅をさらに狭くし、収差の問題を一層軽減したレーザ装置をいう。スペクトル幅を狭くするためにプリズム、エタロン、グレーティングが用いられる。   The narrow-band fluorine molecular laser device refers to a laser device that further reduces the aberration problem by further narrowing the spectrum width that selectively oscillates in the above-described line select fluorine molecular laser device. In order to narrow the spectrum width, a prism, an etalon, and a grating are used.

ところで、前述した各種紫外線レーザ装置は、深紫外域であるおよそ248nm、真空紫外域であるおよそ193nmまたはおよそ157nmの波長の光を出力する。光子エネルギーの大きい紫外光が各種光学素子を透過したり、その表面へ入射して反射したりすると、その光エネルギー自体が各種光学素子の表面のコーティングを劣化させる原因となることは知られている。紫外光によって劣化する光学素子としては、狭帯域化素子やラインセレクト素子の他にウィンドウや各種ミラーがある。これら光学素子の劣化に起因してレーザ発振が所望の仕様を満たすことができなくなった場合は、光学素子の交換が必要になる。   By the way, the various ultraviolet laser devices described above output light having a wavelength of about 248 nm in the deep ultraviolet region and about 193 nm or about 157 nm in the vacuum ultraviolet region. It is known that when ultraviolet light having a large photon energy passes through various optical elements or is incident on and reflected from the surface, the light energy itself causes deterioration of the coating on the surface of the various optical elements. . As optical elements that deteriorate due to ultraviolet light, there are a window and various mirrors in addition to a band narrowing element and a line select element. If the laser oscillation can no longer satisfy the desired specifications due to the deterioration of these optical elements, the optical elements need to be replaced.

エキシマレーザ装置やフッ素分子レーザ装置の光学素子交換時には、レーザ発振を停止し、光学素子をレーザ装置からとり外し、新しい光学素子を取り付ける交換作業が行われる。半導体の露光処理は半導体工場のクリーンルームで行われるが、前述した交換作業をクリーンルーム内で行うとなると、クリーンルーム内の清浄度を低下させるおそれがある。   At the time of exchanging the optical element of the excimer laser apparatus or the fluorine molecular laser apparatus, the laser oscillation is stopped, the optical element is removed from the laser apparatus, and a replacement operation for attaching a new optical element is performed. Semiconductor exposure processing is performed in a clean room of a semiconductor factory. However, if the above-described replacement operation is performed in a clean room, the cleanliness in the clean room may be reduced.

下記特許文献4及び下記非特許文献1には、光学素子の交換作業のうちウィンドウの交換作業に関して、クリーンルーム内の清浄度を維持できる技術が開示されている。
特許文献4の技術では、レーザチャンバには回転自在のウィンドウホルダが設けられ、このウィンドウホルダで大型のウィンドウが保持される。この際ウィンドウの中心部以外の一部分が光軸上に配置され光透過部分とされる。レーザ発振の経過に伴いウィンドウの光透過部分が劣化し光透過率が低下した場合は、ウィンドウホルダが回転される。すると光軸上に位置していたウィンドウの光透過部分が移動し、他の部分が光軸上に位置する。
The following Patent Document 4 and Non-Patent Document 1 disclose a technique capable of maintaining the cleanliness in the clean room with respect to the window replacement work among the optical element replacement work.
In the technique of Patent Document 4, a rotatable window holder is provided in the laser chamber, and a large window is held by this window holder. At this time, a portion other than the central portion of the window is disposed on the optical axis to be a light transmitting portion. When the light transmission portion of the window deteriorates and the light transmittance decreases with the progress of laser oscillation, the window holder is rotated. Then, the light transmission part of the window located on the optical axis moves, and the other part is located on the optical axis.

また別の形態としては、レーザチャンバには回転自在のウィンドウホルダが設けられ、このウィンドウホルダで複数のウィンドウが保持される。この際何れかのウィンドウのみが光軸上に配置される。レーザ発振の経過に伴いウィンドウが劣化し光透過率が低下した場合は、ウィンドウホルダが回転される。すると光軸上に位置していたウィンドウが移動し、他のウィンドウが光軸上に位置する。   As another form, the laser chamber is provided with a rotatable window holder, and a plurality of windows are held by the window holder. At this time, only one of the windows is arranged on the optical axis. When the window deteriorates and the light transmittance decreases with the progress of laser oscillation, the window holder is rotated. Then, the window located on the optical axis moves, and the other windows are located on the optical axis.

これら二つの態様によれば、大掛かりな部品交換作業が必要なくなるため、クリーンルーム内の清浄度が維持され、またウィンドウの交換作業が短縮化される。   According to these two modes, since a large-scale part replacement operation is not necessary, the cleanliness in the clean room is maintained, and the window replacement operation is shortened.

非特許文献1の技術では、光の出射方向と直交する方向にスライド自在のウィンドウホルダが設けらる。ウィンドウ交換時には、このウィンドウホルダにウィンドウを装着し、ウィンドウホルダをスライドさせてウィンドウを光軸上に配置する。この構成によれば、特許文献4と同等の効果が得られる。
特許2631554号公報 特開平11−214803号公報 特開2000−208848号公報 実開平1−65162号公報 Lambda Physik社カタログ
In the technique of Non-Patent Document 1, a window holder that is slidable in a direction orthogonal to the light emission direction is provided. When replacing the window, the window is mounted on the window holder, and the window holder is slid to place the window on the optical axis. According to this configuration, an effect equivalent to that of Patent Document 4 can be obtained.
Japanese Patent No. 2631554 JP-A-11-214803 JP 2000-208848 A Japanese Utility Model Publication No. 1-65162 Lambda Physik catalog

紫外線レーザ装置で用いられる光学素子の中でも劣化が激しいのはグレーティングである。一方、プリズムの劣化は少ないが、最小のプリズムがレーザチャンバの近傍に設けられる場合は、高エネルギーの光の透過によってプリズムの劣化が進む可能性がある。よってグレーティングやプリズムも交換が必要である。   Of the optical elements used in the ultraviolet laser apparatus, the grating is severely deteriorated. On the other hand, when the minimum prism is provided in the vicinity of the laser chamber, the prism may be deteriorated due to the transmission of high-energy light. Therefore, the grating and prism also need to be replaced.

特許文献4には、その技術をウィンドウ以外の光学素子に適用してもよい旨の記載がある。しかしこの技術をグレーティングやプリズムといった狭帯域化素子やラインセレクト素子に転用することには問題がある。   Patent Document 4 describes that the technique may be applied to optical elements other than windows. However, there is a problem in diverting this technology to a narrow band element such as a grating or a prism or a line select element.

レーザ装置のスペクトル特性はプリズムとグレーティングの組み合わせに影響を受ける。所望のスペクトル特性を得るためには、適切なプリズムの選択と、そのプリズムに応じたグレーティングの回折面の曲率調整が必要になる。現実には、レーザ装置の出荷段階にレーザ製造工場で狭帯域化モジュールのスペクトルチェックが行われ、適切なプリズムの選択や、選択したプリズムに対するグレーティングの曲率微調整が行われ、プリズムの個体差とグレーティングの曲率との組み合わせが最適化されている。   The spectral characteristics of the laser device are affected by the combination of prism and grating. In order to obtain a desired spectral characteristic, it is necessary to select an appropriate prism and adjust the curvature of the diffraction surface of the grating corresponding to the prism. In reality, the spectrum of the band-narrowing module is checked at the laser manufacturing factory at the shipping stage of the laser device, the appropriate prism is selected, and the curvature of the grating for the selected prism is finely adjusted. The combination with the curvature of the grating is optimized.

ここで特許文献4をグレーティングに適用した場合を想定する。この場合はウィンドウの代わりにグレーティングを変位させることになる。するとグレーティングとプリズムの相対的な位置関係が変化する。グレーティングの特性は同一回折面内であってもばらつき(分布)がある。このためグレーティングの変位によって、最適化されたプリズムとグレーティングの関係が崩れ、スペクトル特性が変化するおそれがある。このような理由によって特許文献4の技術を単にグレーティングに適用することはできない。   Here, it is assumed that Patent Document 4 is applied to a grating. In this case, the grating is displaced instead of the window. Then, the relative positional relationship between the grating and the prism changes. The characteristics of the grating vary (distribution) even within the same diffraction plane. For this reason, the relationship between the optimized prism and the grating is broken due to the displacement of the grating, and the spectral characteristics may be changed. For this reason, the technique of Patent Document 4 cannot be simply applied to the grating.

したがって従来はグレーティングやプリズムの劣化に関しては部品交換という手段が妥当であると考えられていた。ところがこれらの光学素子の交換作業を個々に行うとなると、交換の度に狭帯域化モジュールのスペクトルチェックが必要になる。前述したようにスペクトルチェックはレーザ製造工場で行わなければならない。これは非常に煩わしい作業である。このため実際は、スペクトルチェック済みの新品の狭帯域化モジュールがレーザ製造工場に保管され、必要に応じて作業員が半導体工場に行き、古い狭帯域化モジュールから新品の狭帯域化モジュールへ交換する作業が行われる。   Therefore, conventionally, it has been considered that a means of replacing parts is appropriate for the deterioration of the grating and the prism. However, if these optical elements are exchanged individually, a spectrum check of the band-narrowing module is required each time the optical elements are exchanged. As described above, the spectrum check must be performed at the laser manufacturing plant. This is a very cumbersome task. Therefore, in practice, a new spectrum-checked narrowband module is stored in the laser manufacturing factory, and workers go to the semiconductor factory as needed to replace the old narrowband module with a new narrowband module. Is done.

従来の狭帯域化モジュールの交換作業は作業員の手間を要する。さらにグレーティングやプリズムといった高価な光学素子を交換するとなるとコスト上昇を招く。狭帯域化モジュールの交換周期が長ければこれらの問題は低減される。   Replacing the conventional narrowband module requires labor. Furthermore, if an expensive optical element such as a grating or a prism is replaced, the cost increases. These problems are reduced if the exchange period of the narrowband module is long.

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、狭帯域化モジュールに内包される狭帯域化素子またはラインセレクト素子の耐用期間を延ばし、狭帯域化モジュールの交換周期を長くすることを解決課題とするものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and it is an object of the present invention to extend the service life of a narrowband element or a line select element included in a narrowband module and lengthen the replacement period of the narrowband module. It is what.

第1発明は、
内部に一対の対向する放電電極と、レーザ媒体とを有するレーザチャンバと、
一以上のプリズムと、互いに平行する複数の溝が形成された回折面を有するグレーティングと、を含む光共振器と、を備え、
前記レーザチャンバから電極対向方向と直交する方向にレーザ光を出射し、当該レーザ光を前記プリズムで拡大して前記グレーティングの回折面に入射し、当該回折面で反射するレーザ光のうち所定波長帯域のレーザ光のみを前記プリズムを介して前記レーザチャンバに戻すようにした紫外線レーザ装置において、
前記電極対向方向と前記プリズムの光拡大方向が直交するように前記プリズムを内包し、また前記電極対向方向と前記グレーティングの溝方向が平行するように前記グレーティングを内包し、またレーザ光が出入する開口部を有し、また前記レーザチャンバに対して前記電極対向方向に変位自在であって且つ所定位置で固定自在である筐体を備え、
前記開口部、前記プリズム及び前記グレーティングの前記電極対向方向の長さがビームプロファイルの前記電極対向方向の長さの二倍以上長く、また前記グレーティングの回折面に位置する二以上の光入射領域がそれぞれ曲率調整されていること
を特徴とする。
The first invention is
A laser chamber having a pair of opposed discharge electrodes therein and a laser medium;
An optical resonator including one or more prisms and a grating having a diffractive surface formed with a plurality of grooves parallel to each other, and
A laser beam is emitted from the laser chamber in a direction perpendicular to the electrode facing direction, the laser beam is enlarged by the prism, is incident on the diffraction surface of the grating, and is a predetermined wavelength band among the laser beams reflected by the diffraction surface. In the ultraviolet laser apparatus in which only the laser beam is returned to the laser chamber through the prism,
The prism is included so that the electrode facing direction and the light expansion direction of the prism are orthogonal to each other, the grating is included so that the electrode facing direction and the groove direction of the grating are parallel, and laser light enters and exits. A housing having an opening and being displaceable in the electrode facing direction with respect to the laser chamber and being fixed at a predetermined position;
The length of the opening, the prism and the grating in the electrode facing direction is at least twice as long as the length of the beam profile in the electrode facing direction, and two or more light incident areas located on the diffraction surface of the grating It is characterized in that each curvature is adjusted.

第1発明では、1以上のプリズムとグレーティングとこれら狭帯域化素子を内包し電極対向方向に変位と固定が自在である筐体とで狭帯域化モジュールが構成される。筐体にはレーザ光が出入りする開口部が設けられており、この開口部とプリズムとグレーティングの電極対向方向の長さは、レーザ光のビームプロファイルの電極対向方向の長さよりも二倍以上長い。するとプリズムとグレーティングの回折面には光入射領域が電極対向方向に二以上形成される。グレーティングの回折面の各光入射領域は、対応するプリズムの光入射領域との組み合わせでスペクトルチェックが行われ、それぞれ最適なスペクトル特性が得られるように予め曲率調整される。   In the first invention, a band narrowing module is constituted by one or more prisms, a grating, and a casing that includes these band narrowing elements and that can be displaced and fixed in the direction of electrode facing. The housing is provided with an opening through which laser light enters and exits, and the length of the opening, the prism and the grating in the electrode facing direction is at least twice as long as the length of the laser light beam profile in the electrode facing direction. . Then, two or more light incident areas are formed in the direction of electrode facing on the diffraction surfaces of the prism and the grating. Each light incident area of the diffraction surface of the grating is subjected to a spectrum check in combination with the light incident area of the corresponding prism, and the curvature is adjusted in advance so that optimum spectral characteristics can be obtained.

第1発明の使用法について、電極対向方向を上下方向とし、さらに各狭帯域化素子の上下方向の長さをビームプロファイルの約二倍にし、二つの光入射領域を形成する場合を想定して説明する。例えば最初に筐体を上側位置に配置してレーザ発振を行う。レーザ光はプリズムやグレーティングの下側の光入射領域に入射する。すると各狭帯域化素子の下側が劣化する。所望のスペクトル特性が得られなくなったならば、筐体を下側位置に配置してレーザ発振を行う。レーザ光はプリズムやグレーティングの上側の光入射領域に入射する。所望のスペクトル特性が得られなくなったならば、新たな狭帯域化モジュールに交換する。   Regarding the usage of the first invention, assuming that the electrode facing direction is the vertical direction, and that the vertical length of each band-narrowing element is approximately twice the beam profile to form two light incident regions. explain. For example, first, the case is placed in the upper position to perform laser oscillation. The laser light is incident on a light incident area below the prism or grating. Then, the lower side of each narrow-band element deteriorates. When the desired spectral characteristics cannot be obtained, the case is placed in the lower position and laser oscillation is performed. The laser light is incident on the light incident area on the upper side of the prism or grating. When the desired spectral characteristics cannot be obtained, a new band narrowing module is replaced.

第2発明は、第1発明において、
前記筐体を前記電極対向方向に駆動する筐体駆動手段を備えたこと
を特徴とする。
The second invention is the first invention,
A housing driving means for driving the housing in the electrode facing direction is provided.

第2発明では、筐体がモータ(筐体駆動手段)によって電極対向方向に駆動される。   In the second invention, the housing is driven in the electrode facing direction by the motor (housing driving means).

第3発明は、
内部に一対の対向する放電電極と、レーザ媒体とを有するレーザチャンバと、
一以上のプリズムと、互いに平行する複数の溝が形成された回折面を有するグレーティングと、を含む光共振器と、を備え、
前記レーザチャンバから電極対向方向と直交する方向にレーザ光を出射し、当該レーザ光を前記プリズムで拡大して前記グレーティングの回折面に入射し、当該回折面で反射するレーザ光のうち所定波長帯域のレーザ光のみを前記プリズムを介して前記レーザチャンバに戻すようにした紫外線レーザ装置において、
前記電極対向方向と前記プリズムの光拡大方向が直交するように前記プリズムを内包し、また前記電極対向方向と前記グレーティングの溝方向が平行するように前記グレーティングを内包し、またレーザ光が出入する開口部を有する筐体を備え、
前記グレーティングの前記電極対向方向の長さがビームプロファイルの前記電極対向方向の長さの二倍以上長く、また前記グレーティングの回折面に位置する二以上の光入射領域がそれぞれ曲率調整されており、また前記グレーティング自体が前記筐体内で前記電極対向方向に変位自在であって且つ所定位置で固定自在であること
を特徴とする。
The third invention is
A laser chamber having a pair of opposed discharge electrodes therein and a laser medium;
An optical resonator including one or more prisms and a grating having a diffractive surface formed with a plurality of grooves parallel to each other, and
A laser beam is emitted from the laser chamber in a direction perpendicular to the electrode facing direction, the laser beam is enlarged by the prism, is incident on the diffraction surface of the grating, and is a predetermined wavelength band among the laser beams reflected by the diffraction surface. In the ultraviolet laser apparatus in which only the laser beam is returned to the laser chamber through the prism,
The prism is included so that the electrode facing direction and the light expansion direction of the prism are orthogonal to each other, the grating is included so that the electrode facing direction and the groove direction of the grating are parallel, and laser light enters and exits. A housing having an opening;
The length of the grating in the electrode facing direction is at least twice as long as the length of the beam profile in the electrode facing direction, and two or more light incident areas located on the diffraction surface of the grating are each adjusted in curvature. Further, the grating itself is displaceable in the electrode facing direction in the casing and can be fixed at a predetermined position.

第3発明では、1以上のプリズムと電極対向方向に変位と固定が自在であるグレーティングとこれら狭帯域化素子を内包する筐体とで狭帯域化モジュールが構成される。筐体にはレーザ光が出入りする開口部が設けられている。グレーティングの電極対向方向の長さは、レーザ光のビームプロファイルの電極対向方向の長さよりも二倍以上長い。するとグレーティングの回折面には光入射領域が電極対向方向に二以上形成される。グレーティングの回折面の各光入射領域は、プリズムの光入射領域との組み合わせでスペクトルチェックが行われ、それぞれ最適なスペクトル特性が得られるように予め曲率調整される。   In the third invention, a band-narrowing module is constituted by one or more prisms, a grating that can be freely displaced and fixed in the electrode facing direction, and a housing that contains these band-narrowing elements. The housing is provided with an opening through which laser light enters and exits. The length of the grating in the electrode facing direction is at least twice as long as the length of the laser beam beam profile in the electrode facing direction. Then, two or more light incident regions are formed on the diffraction surface of the grating in the electrode facing direction. Each light incident area of the diffraction surface of the grating is subjected to a spectrum check in combination with the light incident area of the prism, and the curvature is adjusted in advance so as to obtain optimum spectral characteristics.

第3発明の使用法について、電極対向方向を上下方向とし、さらにグレーティングの上下方向の長さをビームプロファイルの約二倍にし、二つの光入射領域を形成する場合を想定して説明する。例えば最初にグレーティングを上側位置に配置してレーザ発振を行う。レーザ光はグレーティングの下側の光入射領域に入射する。するとグレーティングの下側が劣化する。所望のスペクトル特性が得られなくなったならば、グレーティングを下側位置に配置してレーザ発振を行う。レーザ光はグレーティングの上側の光入射領域に入射する。所望のスペクトル特性が得られなくなったならば、新たな狭帯域化モジュールに交換する。   The usage of the third invention will be described on the assumption that the electrode facing direction is the up-down direction and the length of the grating in the up-down direction is about twice the beam profile to form two light incident regions. For example, the laser is first oscillated by placing the grating in the upper position. The laser light is incident on the light incident area below the grating. Then, the lower side of the grating deteriorates. If the desired spectral characteristics cannot be obtained, the grating is placed at the lower position and laser oscillation is performed. The laser light is incident on the light incident area on the upper side of the grating. When the desired spectral characteristics cannot be obtained, a new band narrowing module is replaced.

第4発明は、第3発明において、
前記グレーティングを前記電極対向方向に駆動するグレーティング駆動手段を備えたこと
を特徴とする。
The fourth invention is the third invention,
Grating driving means for driving the grating in the electrode facing direction is provided.

第4発明では、グレーティングがモータ(筐体駆動手段)によって電極対向方向に駆動される。   In the fourth invention, the grating is driven in the electrode facing direction by the motor (housing driving means).

第5発明は、第1、第3発明において、
前記グレーティングは、前記電極対向方向に重なる複数のグレーティング群からなること
を特徴とする。
5th invention is 1st, 3rd invention,
The grating is composed of a plurality of grating groups overlapping in the electrode facing direction.

第5発明では、複数のグレーティングが電極対向方向に重ねられ、電極対向方向に長いグレーティング群が形成される。複数のグレーティングにはそれぞれ光入射領域が形成され、個々に曲率調整がなされる。このグレーティング群は電極対向方向に長い単体のグレーティングと同等の効果を得られる。   In the fifth invention, a plurality of gratings are stacked in the electrode facing direction, and a long grating group is formed in the electrode facing direction. Each of the plurality of gratings has a light incident region, and the curvature is individually adjusted. This grating group can obtain the same effect as a single grating that is long in the electrode facing direction.

本発明によれば、狭帯域化素子またはラインセレクト素子には個々に曲率調整された光入射領域が二以上設けられているため、一つの光入射領域が劣化しても他の光入射領域を利用できる。このようにすると一つの狭帯域化素子の耐用期間を伸ばすことができるため、狭帯域化モジュールの交換周期が二倍以上になる。したがって狭帯域化モジュールの交換作業に必要なコストを削減でき、また狭帯域化モジュールの交換作業を行う作業員の労力を軽減できる。   According to the present invention, since the band narrowing element or the line select element is provided with two or more light incident areas whose curvatures are individually adjusted, even if one light incident area deteriorates, other light incident areas are not affected. Available. In this way, since the service life of one narrow band element can be extended, the replacement period of the narrow band module is doubled or more. Therefore, it is possible to reduce the cost required for the replacement work of the narrowband module, and to reduce the labor of the worker who performs the replacement work of the narrowband module.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本明細書の各実施形態では、紫外線レーザはプリズムとグレーティングを狭帯域化素子とした狭帯域エキシマレーザ装置であるとしている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In each embodiment of the present specification, the ultraviolet laser is a narrow band excimer laser device using a prism and a grating as a narrow band element.

図1は狭帯域エキシマレーザ装置の構成を示す正面図である。図2は上側の固定位置に固定された狭帯域化モジュールを示す図である。図3は下側の固定位置に固定された狭帯域化モジュールを示す図である。図2(a)、図3(a)では正面から見た断面が示され、図2(b)、図3(b)では図2(a)、図3(a)で示されるA−A面での断面が示されている。なお図1ではレーザチャンバ内部に設けられた一対の放電電極3の配置が示されている。   FIG. 1 is a front view showing a configuration of a narrow-band excimer laser device. FIG. 2 is a diagram showing the band narrowing module fixed at the upper fixed position. FIG. 3 is a diagram showing the band narrowing module fixed at the lower fixed position. 2 (a) and 3 (a) show a cross section viewed from the front, and FIGS. 2 (b) and 3 (b) show AA shown in FIGS. 2 (a) and 3 (a). A cross section in the plane is shown. FIG. 1 shows the arrangement of a pair of discharge electrodes 3 provided in the laser chamber.

図1で示されるように、台座6には、レーザチャンバ1が載置され、前方取付プレート40と後方取付プレート30が垂直方向に立てて固定される。前方取付プレート40にはモニタボックス8が固定される。後方取付プレート30には狭帯域化モジュール2が固定される。本実施形態では、上下方向とレーザチャンバ1内の一対の放電電極3の電極対向方向とが平行する。そこで以下ではこの電極対向方向を上下方向という。   As shown in FIG. 1, the laser chamber 1 is placed on the pedestal 6, and the front mounting plate 40 and the rear mounting plate 30 are fixed upright in the vertical direction. The monitor box 8 is fixed to the front mounting plate 40. The band narrowing module 2 is fixed to the rear mounting plate 30. In the present embodiment, the vertical direction and the electrode facing direction of the pair of discharge electrodes 3 in the laser chamber 1 are parallel to each other. Therefore, in the following, this electrode facing direction is referred to as the vertical direction.

図2(a)、(b)及び図3(a)、(b)で示されるように、後方取付プレート30には貫通する光通過口31と、狭帯域化モジュール2側からのネジの螺合が自在である複数の雌ネジ部が設けられる。光通過口31はレーザチャンバ1から出射されるレーザ光Lの光軸上に位置する。後方取付プレート30には狭帯域化モジュール2の固定位置が上下方向に二箇所設けられる。二つの固定位置が離隔する距離は、レーザ光Lのビームプロファイルの上下方向の長さ(以下、単に「ビームプロファイルの長さ」という)よりも二倍以上長い。各固定位置は雌ネジ部で決定される。上側の固定位置には四つの上側雌ネジ部32Uが螺刻され、下側の固定位置には四つの下側雌ネジ部32Lが螺刻される。上側雌ネジ部32Uの互いに対する相対的な位置関係と、下側雌ネジ部32Lの互いに対する相対的な位置関係は同一である。   As shown in FIGS. 2A and 2B and FIGS. 3A and 3B, the rear mounting plate 30 has a light passage port 31 therethrough and a screw thread from the narrowband module 2 side. A plurality of female screw portions that can be freely combined are provided. The light passage port 31 is located on the optical axis of the laser light L emitted from the laser chamber 1. Two fixing positions of the band narrowing module 2 are provided on the rear mounting plate 30 in the vertical direction. The distance at which the two fixed positions are separated is at least twice as long as the length of the beam profile of the laser beam L in the vertical direction (hereinafter simply referred to as “the length of the beam profile”). Each fixing position is determined by a female screw portion. Four upper female screw portions 32U are threaded at the upper fixed position, and four lower female screw portions 32L are threaded at the lower fixed position. The relative positional relationship between the upper female screw portion 32U and the relative positional relationship between the lower female screw portion 32L and each other are the same.

狭帯域化モジュール2は、台座27に固定されるプリズム25と、台座28に固定されるグレーティング26と、これらを内包する筐体20で構成される。筐体20は、互いに対向する三組の面を有する略六面の箱型である。そのうちの一面が後方取付プレート30に密着して固定される。そこでこの一面を形成するプレートを取付面側プレート21という。この取付面側プレート21は対向面と比較して上下方向に長い。この上下に長い部分を縁部23という。上下の縁部23にはそれぞれ二つの孔24が設けられる。よって取付面側プレート21には四つの孔24が設けられることになる。孔24の互いに対する相対的な位置関係は、後方取付プレート30に設けられた上側雌ネジ部32U及び下側雌ネジ部32Lの相対的な位置関係と同一である。取付面側プレート21には貫通する光通過口22が設けられる。光通過口22の上下方向の長さ(以下、単に「光通過口22の長さ」という)は、レーザ光Lのビームプロファイルの長さよりも二倍以上長い。   The band-narrowing module 2 includes a prism 25 fixed to a pedestal 27, a grating 26 fixed to the pedestal 28, and a housing 20 containing these. The housing | casing 20 is a substantially six-sided box shape which has three sets of surfaces which mutually oppose. One of them is fixed in close contact with the rear mounting plate 30. Therefore, the plate forming this one surface is referred to as a mounting surface side plate 21. The mounting surface side plate 21 is longer in the vertical direction than the facing surface. This vertically long part is referred to as edge 23. Two holes 24 are provided in the upper and lower edges 23, respectively. Therefore, the mounting surface side plate 21 is provided with four holes 24. The relative positional relationship of the holes 24 with respect to each other is the same as the relative positional relationship between the upper female screw portion 32U and the lower female screw portion 32L provided in the rear mounting plate 30. The mounting surface side plate 21 is provided with a light passage port 22 therethrough. The length of the light passage opening 22 in the vertical direction (hereinafter simply referred to as “the length of the light passage opening 22”) is longer than the length of the beam profile of the laser light L by at least twice.

図4はプリズムとグレーティングの配置の一例を示す斜視図である。なお図4では上下二つのレーザ光Lがプリズム25及びグレーティング26に入射する様子が示されているが、この二つのレーザ光Lは説明のために示されているのであって、実際のレーザ発振では上下何れか一方のレーザ光Lのみがプリズム25及びグレーティング26に入射することになる。   FIG. 4 is a perspective view showing an example of the arrangement of prisms and gratings. FIG. 4 shows a state in which the two upper and lower laser beams L are incident on the prism 25 and the grating 26. However, these two laser beams L are shown for explanation, and actual laser oscillation is performed. Then, only one of the upper and lower laser beams L enters the prism 25 and the grating 26.

プリズム25は自身の光拡大方向と上下方向とが直交するようにして配置される。上下方向に直交する水平面内での角度は所望のスペクトル特性が得られるように調整される。グレーティング26は回折面26aに互いに平行する多数の溝が設けられており、プリズム25から出射されたレーザ光の光軸上に、溝方向と上下方向とが平行するようにして配置される。プリズム25とグレーティング26は同じ高さ位置で固定される。プリズム25とグレーティング26の上下方向の長さ(以下、単に「プリズム25、グレーティング26の長さ」という)HP、HGは、レーザ光Lのビームプロファイルの長さHLよりも二倍以上長い。このためプリズム25にはレーザ光Lの入射領域(光入射領域)A1、A2が上下に二つ形成され、同様にグレーティング26の回折面26aにはレーザ光Lの入射領域(光入射領域)B1、B2が上下に二つ形成される。   The prism 25 is arranged so that its light expansion direction and the vertical direction are orthogonal to each other. The angle in the horizontal plane perpendicular to the vertical direction is adjusted so as to obtain a desired spectral characteristic. The grating 26 is provided with a large number of grooves parallel to each other on the diffraction surface 26a, and is arranged on the optical axis of the laser light emitted from the prism 25 so that the groove direction and the vertical direction are parallel to each other. The prism 25 and the grating 26 are fixed at the same height position. The lengths of the prism 25 and the grating 26 in the vertical direction (hereinafter simply referred to as “the length of the prism 25 and the grating 26”) HP and HG are two or more times longer than the length HL of the beam profile of the laser beam L. For this reason, two incident areas (light incident areas) A1 and A2 of the laser beam L are formed on the prism 25 in the upper and lower directions. Similarly, an incident area (light incident area) B1 of the laser beam L is formed on the diffraction surface 26a of the grating 26. , B2 are formed two above and below.

図2〜図4では省略されているが、グレーティング26には曲率を調整するための機構が設けられる。   Although omitted in FIGS. 2 to 4, the grating 26 is provided with a mechanism for adjusting the curvature.

図5はグレーティングの曲率調整機構を示す図である。図5(a)ではグレーティングが押されている状態が示され、図5(b)ではグレーティングが引かれている状態が示されている。   FIG. 5 is a diagram showing a grating curvature adjustment mechanism. FIG. 5A shows a state where the grating is pressed, and FIG. 5B shows a state where the grating is pulled.

曲率調整機構50は、グレーティング26の両側面を支持する支持部材51と、グレーティング26の上下の中央部を把持する把持部材52と、把持部材52を介してグレーティング26の中央部を押し方向又は引き方向に移動させるバネ53及び押し部材54で構成される。   The curvature adjusting mechanism 50 includes a support member 51 that supports both side surfaces of the grating 26, a gripping member 52 that grips the upper and lower central portions of the grating 26, and a central portion of the grating 26 that is pushed or pulled via the gripping member 52. It consists of a spring 53 and a pushing member 54 that move in the direction.

図5(a)で示されるように、押し部材54を押し方向に移動させると、グレーティング26の中央部は押され、回折面26aが凸面に成型される。図5(b)で示されるように、押し部材54を引き方向に移動させると、グレーティング26の中央部は引かれ、回折面26aが凹面に成型される。押し部材54が固定されるとグレーティング26の曲率は保持される。曲率調整機構50はナノメートル単位の精度の高い調整を可能にするものである。回折面26aはこの曲率調整機構50を用いて光入射領域毎に予め曲率調整がなされている。この曲率調整については後述する。   As shown in FIG. 5A, when the pushing member 54 is moved in the pushing direction, the central portion of the grating 26 is pushed, and the diffractive surface 26a is formed into a convex surface. As shown in FIG. 5B, when the pushing member 54 is moved in the pulling direction, the central portion of the grating 26 is pulled, and the diffractive surface 26a is formed into a concave surface. When the pressing member 54 is fixed, the curvature of the grating 26 is maintained. The curvature adjustment mechanism 50 enables high-precision adjustment in nanometer units. The curvature of the diffractive surface 26a is adjusted in advance for each light incident region using the curvature adjusting mechanism 50. This curvature adjustment will be described later.

筐体20内には複数のプリズムが設けられる場合もあり、またプリズム25とグレーティング26との間に全反射ミラーが設けられる場合もある。そのような場合は、複数のプリズム及び全反射ミラーの上下方向の長さを、レーザ光Lのビームプロファイルの長さよりも二倍以上長くする必要がある。   A plurality of prisms may be provided in the housing 20, and a total reflection mirror may be provided between the prism 25 and the grating 26. In such a case, the vertical lengths of the plurality of prisms and total reflection mirrors need to be longer than the length of the beam profile of the laser light L by at least twice.

ここでグレーティング26の曲率調整について説明する。
狭帯域化モジュール2を構成する際には、所望のプリズム25とグレーティング26とを組み合わせてスペクトルチェックが行われる。
Here, the curvature adjustment of the grating 26 will be described.
When the band narrowing module 2 is configured, spectrum check is performed by combining a desired prism 25 and a grating 26.

まずチェック用の光がプリズム25の下側の光入射領域とグレーティング26の下側の光入射領域に入射するように狭帯域化モジュール2を配置する。そして狭帯域化モジュール2内にチェック用の光を出射し、狭帯域化モジュール2内から戻ってくる光のスペクトル特性を計測する。そのスペクトルが所望のスペクトル幅等を有するように必要に応じてグレーティング26の回折面26aの曲率調整を行う。こうすることでプリズム25の下側とグレーティング26の下側の組み合わせによって得られるスペクトル特性を最適状態にする。   First, the band narrowing module 2 is arranged so that the check light is incident on the lower light incident area of the prism 25 and the lower light incident area of the grating 26. Then, the check light is emitted into the narrowband module 2 and the spectral characteristics of the light returning from the narrowband module 2 are measured. The curvature of the diffraction surface 26a of the grating 26 is adjusted as necessary so that the spectrum has a desired spectral width or the like. In this way, the spectral characteristics obtained by the combination of the lower side of the prism 25 and the lower side of the grating 26 are brought into an optimum state.

続いてチェック用の光がプリズム25の上側の光入射領域とグレーティング26の上側の光入射領域に入射するように狭帯域化モジュール2を配置する。そして狭帯域化モジュール2内にチェック用の光を出射し、狭帯域化モジュール2内から戻ってくる光のスペクトル特性を計測する。そのスペクトルが所望のスペクトル幅等を有するように必要に応じてグレーティング26の回折面26aの曲率調整を行う。こうすることでプリズム25の上側とグレーティング26の上側の組み合わせによって得られるスペクトル特性を最適状態にする。   Subsequently, the band narrowing module 2 is arranged so that the check light is incident on the light incident area on the upper side of the prism 25 and the light incident area on the upper side of the grating 26. Then, the check light is emitted into the narrowband module 2 and the spectral characteristics of the light returning from the narrowband module 2 are measured. The curvature of the diffraction surface 26a of the grating 26 is adjusted as necessary so that the spectrum has a desired spectral width or the like. By doing so, the spectral characteristics obtained by the combination of the upper side of the prism 25 and the upper side of the grating 26 are brought into an optimum state.

各狭帯域化素子25、26の上側の組み合わせによって得られるスペクトル特性を最適状態にした場合に、各狭帯域化素子25、26の下側の組み合わせによって得られるスペクトル特性も最適状態であることが最も好ましい。しかし実際の光学素子は一つの部品名でも特性にばらつき(分布)があるため、必ずしもそうはならない。そのような場合は、各狭帯域化素子25、26の上側の組み合わせによって得られるスペクトル特性と各狭帯域化素子25、26の下側の組み合わせによって得られるスペクトル特性の両方が、狭帯域化モジュール2の仕様範囲に入るような調整点を見出せばよい。   When the spectral characteristics obtained by the upper combination of the narrowband elements 25 and 26 are optimized, the spectral characteristics obtained by the lower combination of the narrowband elements 25 and 26 are also optimal. Most preferred. However, since an actual optical element has a variation (distribution) in characteristics even with one part name, this is not necessarily the case. In such a case, both the spectral characteristics obtained by the upper combination of the narrowband elements 25 and 26 and the spectral characteristics obtained by the lower combination of the narrowband elements 25 and 26 are obtained by the narrowband module. It is sufficient to find an adjustment point that falls within the specification range of 2.

以上のスペクトルチェックは、狭帯域化モジュール2の出荷に先立ちレーザ製造工場で行われれる。また各狭帯域化素子25、26の上側の組み合わせでのチェックと各狭帯域化素子25、26の下側の組み合わせでのチェックの順序が逆でもよい。   The above spectrum check is performed at the laser manufacturing factory prior to shipment of the narrowband module 2. In addition, the order of the check in the combination above the narrow band narrowing elements 25 and 26 and the check in the combination below the narrow band narrowing elements 25 and 26 may be reversed.

次に狭帯域化モジュール2の固定作業及び固定位置の変更作業に関して説明する。   Next, the fixing operation of the band narrowing module 2 and the changing operation of the fixing position will be described.

狭帯域化モジュール2は後方取付プレート30に固定される。例えば、図2(a)、(b)で示されるように、狭帯域化モジュール2は上側の固定位置に固定される。狭帯域化モジュール2を後方取付プレート30の上側の固定位置に固定する場合は、四つの孔24と四つの上側雌ネジ部32Uの位置を合わせ、雄ネジ18を孔24に挿通しさらに上側雌ネジ部32Uに螺合する。四つの雄ネジ18が各上側雌ネジ部32Uに螺合されると、狭帯域化モジュール2が後方取付プレート30に固定される。   The band narrowing module 2 is fixed to the rear mounting plate 30. For example, as shown in FIGS. 2A and 2B, the band narrowing module 2 is fixed at the upper fixed position. When the band narrowing module 2 is fixed to the upper fixed position of the rear mounting plate 30, the positions of the four holes 24 and the four upper female screw portions 32U are aligned, the male screw 18 is inserted into the hole 24, and the upper female Screwed onto the screw portion 32U. When the four male screws 18 are screwed into the upper female screw portions 32 </ b> U, the band narrowing module 2 is fixed to the rear mounting plate 30.

レーザ発振が行われると、レーザ光Lは筐体20の光通過口22の下側部分を通過し、プリズム25の下側部分を透過し、グレーティング26の下側部分に入射する。この状態でレーザ発振が繰り返されると、狭帯域化素子、特にグレーティング26の下側部分が著しく劣化する。狭帯域化素子の劣化に起因してスペクトル幅等のパラメータが仕様を満たさなくなった場合は、狭帯域化モジュール2の固定位置を変更する。   When laser oscillation is performed, the laser light L passes through the lower part of the light passage opening 22 of the housing 20, passes through the lower part of the prism 25, and enters the lower part of the grating 26. When laser oscillation is repeated in this state, the band-narrowing element, particularly the lower portion of the grating 26, is significantly deteriorated. When parameters such as the spectrum width do not satisfy the specification due to the deterioration of the band narrowing element, the fixed position of the band narrowing module 2 is changed.

この場合、図3(a)、(b)で示されるように、狭帯域化モジュール2は下側の固定位置に固定される。狭帯域化モジュール2を後方取付プレート30の下側の固定位置に固定する場合は、まず各上側雌ネジ部32Uに螺合された雄ネジ18を取り外し、狭帯域化モジュール2を下方に平行移動する。そして四つの孔24と四つの下側雌ネジ部32Lの位置を合わせ、雄ネジ18を孔24に挿通しさらに下側雌ネジ部32Lに螺合する。四つの雄ネジ18が各下側雌ネジ部32Lに螺合されると、狭帯域化モジュール2が後方取付プレート30に固定される。   In this case, as shown in FIGS. 3A and 3B, the band-narrowing module 2 is fixed at the lower fixed position. When the narrow band module 2 is fixed at the lower fixed position of the rear mounting plate 30, first, the male screw 18 screwed into each upper female thread portion 32U is removed, and the narrow band module 2 is translated downward. To do. Then, the positions of the four holes 24 and the four lower female screw portions 32L are aligned, the male screw 18 is inserted into the hole 24, and further screwed into the lower female screw portion 32L. When the four male screws 18 are screwed into the lower female screw portions 32 </ b> L, the band narrowing module 2 is fixed to the rear mounting plate 30.

レーザ発振が行われると、レーザ光Lは筐体20の光通過口22の上側部分を通過し、プリズム25の上側部分を透過し、グレーティング26の上側部分に入射する。この状態でレーザ発振が繰り返されると、狭帯域化素子、特にグレーティング26の上側部分が著しく劣化する。狭帯域化素子の劣化に起因してスペクトル幅等のパラメータが仕様を満たさなくなった場合は、狭帯域化モジュール2そのものを交換する。   When laser oscillation is performed, the laser light L passes through the upper part of the light passage port 22 of the housing 20, passes through the upper part of the prism 25, and enters the upper part of the grating 26. If laser oscillation is repeated in this state, the band-narrowing element, particularly the upper portion of the grating 26, is significantly deteriorated. When parameters such as the spectrum width do not satisfy the specifications due to the deterioration of the narrow band element, the narrow band module 2 itself is replaced.

なお筐体20に当接して狭帯域化モジュール2の位置決めをする位置決め用のピンを後方取付プレート30に抜き差し自在にして設けてもよい。この場合、後方取付プレート30には上側の位置決め用の穴と、下側の位置決め用の穴とが穿孔される。狭帯域化モジュール2を上側の固定位置に固定する場合は、位置決め用のピンが上側位置決め用の穴に挿入され、筐体20の縁部23が位置決め用のピンに当接される。狭帯域化モジュール2を下側の固定位置に固定する場合は、位置決め用のピンが下側位置決め用の穴に挿入され、筐体20の縁部23が位置決め用のピンに当接される。   A positioning pin that contacts the housing 20 to position the band-narrowing module 2 may be provided so as to be freely inserted into and removed from the rear mounting plate 30. In this case, the rear mounting plate 30 is perforated with an upper positioning hole and a lower positioning hole. When the narrow band module 2 is fixed to the upper fixing position, the positioning pin is inserted into the upper positioning hole, and the edge 23 of the housing 20 is brought into contact with the positioning pin. When the band narrowing module 2 is fixed at the lower fixing position, the positioning pin is inserted into the lower positioning hole, and the edge 23 of the housing 20 is brought into contact with the positioning pin.

以上では、狭帯域化モジュール2が上側の固定位置に取り付けられた後に下側の固定位置に固定される例を説明したが、上側、下側の固定位置の順序は逆でもよい。   In the above, an example has been described in which the band narrowing module 2 is fixed to the lower fixed position after being attached to the upper fixed position, but the order of the upper and lower fixed positions may be reversed.

なおプリズム25やグレーティング26といった狭帯域化素子の端部は、加工歪みが残っている場合や、表面のコーティング状態が悪い場合等がある。このような理由から、狭帯域化素子の端部は光入射領域に含まれない方が好ましい。このためプリズム、グレーティングの長さを、レーザ光Lのビームプロファイルの長さの二倍+α以上長くする方が好ましい。   Note that the end portions of the band-narrowing elements such as the prism 25 and the grating 26 may have a processing distortion or a poor surface coating state. For this reason, it is preferable that the end portion of the band narrowing element is not included in the light incident region. For this reason, it is preferable to make the lengths of the prism and grating longer than the length of the beam profile of the laser beam L by + α or more.

本実施形態では二箇所の固定位置が設けられた例を示したが、その数を特に定める必要はない。N箇所の固定位置を設ける場合は、筐体20の光通過口22やプリズム25やグレーティング26の長さを、レーザ光Lのビームプロファイルの長さよりもN倍以上長くし、また後方取付プレート30にN組の雌ネジ部を設ければよい。   In the present embodiment, an example in which two fixed positions are provided is shown, but it is not necessary to determine the number thereof. When N fixed positions are provided, the lengths of the light passage opening 22, the prism 25, and the grating 26 of the housing 20 are made longer than the length of the beam profile of the laser light L by N times or more, and the rear mounting plate 30. N sets of female screw portions may be provided.

なお本実施形態ではプリズム25やグレーティング26の長さがレーザ光Lのビームプロファイルの長さよりも長い。しかし上下方向の長さがレーザ光Lのビームプロファイルの長さとほぼ等しいプリズムやグレーティングを複数用意し、これらを上下方向に重ねて狭帯域化モジュールを構成してもよい。この場合は各グレーティング毎に、対応するプリズムとの組み合わせで曲率調整を行えばよい。   In the present embodiment, the lengths of the prism 25 and the grating 26 are longer than the length of the beam profile of the laser beam L. However, a narrow band module may be configured by preparing a plurality of prisms and gratings whose length in the vertical direction is substantially equal to the length of the beam profile of the laser beam L and stacking these in the vertical direction. In this case, curvature adjustment may be performed for each grating in combination with a corresponding prism.

本実施形態によれば、狭帯域化素子またはラインセレクト素子には個々に曲率調整された光入射領域が二以上設けられているため、一つの光入射領域が劣化しても他の光入射領域を利用できる。つまり一つの狭帯域化素子の耐用期間を伸ばすことができる。よって狭帯域化モジュールの交換周期が二倍以上になる。したがって狭帯域化モジュールの交換作業に必要なコストを削減でき、また狭帯域化モジュールの交換作業を行う作業員の労力を軽減できる。   According to the present embodiment, since the band narrowing element or the line select element is provided with two or more light incident areas whose curvatures are individually adjusted, even if one light incident area deteriorates, another light incident area Can be used. That is, the service life of one narrow band narrowing element can be extended. Therefore, the exchange period of the narrowband module is more than doubled. Therefore, it is possible to reduce the cost required for the replacement work of the narrowband module, and to reduce the labor of the worker who performs the replacement work of the narrowband module.

前述したように、狭帯域化モジュールの調整はレーザ製造工場で行わなければならない。このため、例えばレーザ装置が一国のレーザ製造工場から世界各国に出荷される場合は、作業員が調整された狭帯域化モジュールを現場まで持参し交換作業を行わなければならない。このような作業は時間及びコストを要する。本発明によれば交換作業自体が1/2以下になるため、時間及びコストの負担を大きく低減することができる。   As described above, the adjustment of the narrow-band module must be performed at the laser manufacturing factory. For this reason, for example, when a laser apparatus is shipped from a laser manufacturing factory in one country to countries around the world, an operator must bring the adjusted narrow-band module to the site and perform an exchange operation. Such work requires time and cost. According to the present invention, since the replacement work itself is ½ or less, time and cost burden can be greatly reduced.

第1の実施形態では、狭帯域化モジュール2の固定位置はネジ位置の設定で定められる。これに対して第2の実施形態では、狭帯域化モジュール2が上下方向にモータで駆動され、狭帯域化モジュール2の固定位置はモータの停止位置の設定で定められる。以下では第1の実施形態と異なる点のみを説明する。   In the first embodiment, the fixed position of the band narrowing module 2 is determined by setting the screw position. On the other hand, in the second embodiment, the band narrowing module 2 is driven by the motor in the vertical direction, and the fixed position of the band narrowing module 2 is determined by setting the stop position of the motor. Only the points different from the first embodiment will be described below.

図6は上下方向に変位自在である狭帯域化モジュールを示す図である。図6(a)では正面から見た断面が示され、図6(b)では図6(a)で示されるA−A面での断面が示され、図6(c)では平面図が示されている。   FIG. 6 is a diagram showing a narrow-band module that can be displaced in the vertical direction. 6 (a) shows a cross section viewed from the front, FIG. 6 (b) shows a cross section along the plane AA shown in FIG. 6 (a), and FIG. 6 (c) shows a plan view. Has been.

後方取付プレート30と筐体20の取付面側プレート21との間には二つのリニアガイド60が設けられる。リニアガイド60は長手方向が上下方向と平行にされて後方取付プレート30及び取付面側プレート21に固着される。   Two linear guides 60 are provided between the rear mounting plate 30 and the mounting surface side plate 21 of the housing 20. The linear guide 60 is fixed to the rear mounting plate 30 and the mounting surface side plate 21 with its longitudinal direction parallel to the vertical direction.

後方取付プレート30にはモータ61が固定される。モータ61の回転軸はボールネジ62を介して筐体20と連結される。ボールネジ62はスクリューを含む回動部62aとナットを含む直動部62bとで構成され、回動部62aはモータ61の回転軸に接続され、直動部62bは筐体20に接続される。   A motor 61 is fixed to the rear mounting plate 30. The rotation shaft of the motor 61 is connected to the housing 20 via a ball screw 62. The ball screw 62 includes a rotating part 62 a including a screw and a linearly moving part 62 b including a nut. The rotating part 62 a is connected to the rotation shaft of the motor 61, and the linearly moving part 62 b is connected to the housing 20.

モータ61の回転軸が回転すると回動部62aが回転する。この回転動作を受けて直動部62bは上下方向に直線動作する。直動部62bの上下方向の動作に伴い狭帯域化モジュール2は上下方向に動作する。狭帯域化モジュール2はリニアガイド60によって上下方向に案内される。   When the rotating shaft of the motor 61 rotates, the rotating part 62a rotates. In response to this rotational movement, the linear motion part 62b linearly moves in the vertical direction. The band-narrowing module 2 operates in the vertical direction along with the vertical movement of the linear motion part 62b. The band narrowing module 2 is guided in the vertical direction by the linear guide 60.

図6(b)で示されるように、後方取付プレート30には上限リミットスイッチ65と下限リミットスイッチ66が設けられる。上限リミットスイッチ65と下限リミットスイッチ66は筐体20の取付面側プレート21の上面位置を検知する。上限リミットスイッチ65は、設定された上限位置に取付面側プレート21の上面が達したことを検知したら、図示しないコントローラにモータ停止信号を出力する。この信号を受けたコントローラはモータ61の動作を停止する。下限リミットスイッチ66は、設定された下限位置に取付面側プレート21の上面が達したことを検知したら、図示しないコントローラにモータ停止信号を出力する。この信号を受けたコントローラはモータ61の動作を停止する。   As shown in FIG. 6B, the rear mounting plate 30 is provided with an upper limit switch 65 and a lower limit switch 66. The upper limit switch 65 and the lower limit switch 66 detect the upper surface position of the mounting surface side plate 21 of the housing 20. When the upper limit switch 65 detects that the upper surface of the mounting surface side plate 21 has reached the set upper limit position, the upper limit switch 65 outputs a motor stop signal to a controller (not shown). Upon receiving this signal, the controller stops the operation of the motor 61. When the lower limit switch 66 detects that the upper surface of the mounting surface side plate 21 has reached the set lower limit position, the lower limit switch 66 outputs a motor stop signal to a controller (not shown). Upon receiving this signal, the controller stops the operation of the motor 61.

上限リミットスイッチ65で設定される上限位置と下限リミットスイッチ66で設定される下限位置によって、狭帯域化モジュール2の固定位置が決定される。上限位置と下限位置の離隔する長さは、レーザ光Lのビームプロファイルの長さよりも二倍以上長い。   The fixed position of the band narrowing module 2 is determined by the upper limit position set by the upper limit switch 65 and the lower limit position set by the lower limit switch 66. The length of separation between the upper limit position and the lower limit position is twice or more longer than the length of the beam profile of the laser beam L.

狭帯域化モジュール2の固定位置の変更作業に関しては、第1の実施形態で行われるネジの取り付けや取り外し作業が必要なくなり、モータ61の動作と停止のみで行われる。   The work for changing the fixing position of the band-narrowing module 2 does not require the screw attachment and removal work performed in the first embodiment, and is performed only by operating and stopping the motor 61.

本実施形態では二箇所の固定位置が設けられた例を示したが、その数を特に定める必要はない。N箇所の固定位置が必要な場合は、筐体20の光通過口22やプリズム25やグレーティング26の長さを、レーザ光Lのビームプロファイルの長さよりもN倍以上長くすればよく、またリN個のミットスイッチを設ければよい。   In the present embodiment, an example in which two fixed positions are provided is shown, but it is not necessary to determine the number thereof. If N fixed positions are required, the lengths of the light passage port 22, the prism 25, and the grating 26 of the housing 20 may be longer than the length of the beam profile of the laser beam L by at least N times. N Mitt switches may be provided.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得られる。さらにモータやリミットスイッチの使用により狭帯域化モジュールの固定位置の変更作業がさらに容易になる。   According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, the use of a motor or limit switch makes it easier to change the fixed position of the narrowband module.

第1、第2の実施形態では、狭帯域化モジュール2の固定位置が変更されるが、第3の実施形態では、グレーティングの固定位置が変更される。以下では第1、第2の実施形態と異なる点を中心に説明する。   In the first and second embodiments, the fixed position of the band narrowing module 2 is changed. In the third embodiment, the fixed position of the grating is changed. Below, it demonstrates centering on a different point from 1st, 2nd embodiment.

図7は上下方向に変位自在であるグレーティングを内包する狭帯域化モジュールを示す図である。図7では正面から見た断面が示されている。
狭帯域化モジュール72は、台座77に固定されるプリズム75と、台座78に固定されるグレーティング76と、これらを内包する筐体70で構成される。グレーティング76の電極対向方向の長さはビームプロファイルの電極対向方向の長さよりも二倍以上長い。筐体70は後方取付プレート80の所定位置に取り外し自在にして固定される。
FIG. 7 is a diagram showing a narrow-band module including a grating that can be displaced in the vertical direction. FIG. 7 shows a cross section viewed from the front.
The band-narrowing module 72 includes a prism 75 fixed to the pedestal 77, a grating 76 fixed to the pedestal 78, and a housing 70 containing these. The length of the grating 76 in the electrode facing direction is at least twice as long as the length of the beam profile in the electrode facing direction. The housing 70 is detachably fixed at a predetermined position on the rear mounting plate 80.

筐体70の外部にはモータ91が設けられる。モータ91の回転軸はボールネジ92を介してグレーティング76の台座78と連結される。ボールネジ92はスクリューを含む回動部92aとナットを含む直動部92bとで構成され、回動部92aはモータ91の回転軸に接続され、直動部92bは台座78に接続される。ボールネジ92の回動部92aは筐体70に挿通されているため、筐体70の外部のモータ91で筐体70の内部のグレーティング76を上下に変位させることができる。   A motor 91 is provided outside the housing 70. The rotating shaft of the motor 91 is connected to a base 78 of the grating 76 via a ball screw 92. The ball screw 92 includes a rotating part 92a including a screw and a linearly moving part 92b including a nut. The rotating part 92a is connected to a rotation shaft of the motor 91, and the linearly moving part 92b is connected to a pedestal 78. Since the rotating portion 92 a of the ball screw 92 is inserted into the housing 70, the grating 76 inside the housing 70 can be displaced up and down by a motor 91 outside the housing 70.

図7では図示されていないが、筐体70の内部には、グレーティング76または台座78またはボールネジ92の回動部92aの何れかの上限位置及び下限位置を検知するリミットセンサが設けられる。   Although not shown in FIG. 7, a limit sensor that detects an upper limit position and a lower limit position of any of the grating 76, the pedestal 78, and the rotating portion 92 a of the ball screw 92 is provided in the housing 70.

ここでグレーティング76の曲率調整について説明する。
狭帯域化モジュール72を構成する際には、所望のプリズム75とグレーティング76とを組み合わせてスペクトルチェックが行われる。
Here, the curvature adjustment of the grating 76 will be described.
When the narrow-band module 72 is configured, spectrum check is performed by combining a desired prism 75 and a grating 76.

まずチェック用の光がプリズム75の光入射領域とグレーティング76の下側の光入射領域に入射するように狭帯域化モジュール72を配置する。そして狭帯域化モジュール72内にチェック用の光を出射し、狭帯域化モジュール72内から戻ってくる光のスペクトル特性を計測する。そのスペクトルが所望のスペクトル幅等を有するように必要に応じてグレーティング76の回折面の曲率調整を行う。こうすることでプリズム75とグレーティング76の下側の組み合わせによって得られるスペクトル特性を最適状態にする。   First, the band narrowing module 72 is arranged so that the check light enters the light incident area of the prism 75 and the light incident area below the grating 76. Then, the check light is emitted into the narrowband module 72, and the spectral characteristics of the light returning from the narrowband module 72 are measured. The curvature of the diffraction surface of the grating 76 is adjusted as necessary so that the spectrum has a desired spectral width or the like. By doing so, the spectral characteristics obtained by the combination of the prism 75 and the lower side of the grating 76 are optimized.

続いてチェック用の光がプリズム75の光入射領域とグレーティング76の上側の光入射領域に入射するように狭帯域化モジュール72を配置する。そして狭帯域化モジュール72内にチェック用の光を出射し、狭帯域化モジュール72内から戻ってくる光のスペクトル特性を計測する。そのスペクトルが所望のスペクトル幅等を有するように必要に応じてグレーティング76の回折面の曲率調整を行う。こうすることでプリズム75とグレーティング76の上側の組み合わせによって得られるスペクトル特性を最適状態にする。   Subsequently, the band narrowing module 72 is arranged so that the check light is incident on the light incident area of the prism 75 and the light incident area on the upper side of the grating 76. Then, the check light is emitted into the narrowband module 72, and the spectral characteristics of the light returning from the narrowband module 72 are measured. The curvature of the diffraction surface of the grating 76 is adjusted as necessary so that the spectrum has a desired spectral width or the like. By doing so, the spectral characteristics obtained by the upper combination of the prism 75 and the grating 76 are optimized.

プリズム75とグレーティング76の上側の組み合わせによって得られるスペクトル特性を最適状態にした場合に、プリズム75とグレーティング76の下側の組み合わせによって得られるスペクトル特性も最適状態であることが最も好ましい。しかし実際の光学素子は一つの部品名でも特性にばらつき(分布)があるため、必ずしもそうはならない。そのような場合は、プリズム75とグレーティング76の上側の組み合わせによって得られるスペクトル特性とプリズム75とグレーティング76の下側の組み合わせによって得られるスペクトル特性の両方が、狭帯域化モジュール72の仕様範囲に入るような調整点を見出せばよい。   When the spectral characteristic obtained by the upper combination of the prism 75 and the grating 76 is set to the optimum state, the spectral characteristic obtained by the lower combination of the prism 75 and the grating 76 is most preferably in the optimum state. However, since an actual optical element has a variation (distribution) in characteristics even with one part name, this is not necessarily the case. In such a case, both the spectral characteristics obtained by the upper combination of the prism 75 and the grating 76 and the spectral characteristics obtained by the lower combination of the prism 75 and the grating 76 fall within the specification range of the narrowband module 72. What is necessary is just to find such an adjustment point.

以上のスペクトルチェックは、狭帯域化モジュール72の出荷に先立ちレーザ製造工場で行われれる。またプリズム75とグレーティング76の上側の組み合わせでのチェックとプリズム75とグレーティング76の下側の組み合わせでのチェックの順序が逆でもよい。   The above spectrum check is performed at the laser manufacturing factory prior to shipment of the narrowband module 72. Further, the order of the check in the upper combination of the prism 75 and the grating 76 and the check in the lower combination of the prism 75 and the grating 76 may be reversed.

本実施形態では二箇所の固定位置が設けられた例を示したが、その数を特に定める必要はない。N箇所の固定位置が必要な場合は、グレーティング76の長さを、レーザ光Lのビームプロファイルの長さよりもN倍以上長くすればよく、またリN個のミットスイッチを設ければよい。   In the present embodiment, an example in which two fixed positions are provided is shown, but it is not necessary to determine the number thereof. When N fixed positions are required, the length of the grating 76 may be longer than the length of the beam profile of the laser light L by N times or more, and only N mitt switches may be provided.

本実施形態によれば、第1の実施形態と同様の効果を得られる。さらにモータやリミットスイッチの使用により狭帯域化モジュールの固定位置の変更作業がさらに容易になる。   According to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, the use of a motor or limit switch makes it easier to change the fixed position of the narrowband module.

図1は狭帯域エキシマレーザ装置の構成を示す正面図である。FIG. 1 is a front view showing a configuration of a narrow-band excimer laser device. 図2は上側の固定位置に固定された狭帯域化モジュールを示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the band narrowing module fixed at the upper fixed position. 図3は下側の固定位置に固定された狭帯域化モジュールを示す図であるFIG. 3 is a diagram showing the band narrowing module fixed at the lower fixed position. 図4はプリズムとグレーティングの配置の一例を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing an example of the arrangement of prisms and gratings. 図5はグレーティングの曲率調整機構を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a grating curvature adjustment mechanism. 図6は上下方向に変位自在である狭帯域化モジュールを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a narrow-band module that can be displaced in the vertical direction. 図7は上下方向に変位自在であるグレーティングを内包する狭帯域化モジュールを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a narrow-band module including a grating that can be displaced in the vertical direction. 図8は狭帯域エキシマレーザ装置の構成を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the narrow-band excimer laser device.

符号の説明Explanation of symbols

1…レーザチャンバ
2、72…狭帯域化モジュール
3…放電電極
18…雄ネジ
20、70…筐体
22…光通過口
24…孔
25、75…プリズム
26、76…グレーティング
30、80…後方取付プレート
32U…上側雌ネジ部
32L…下側雌ネジ部
61、91…モータ
62、92…ボールネジ
62a、92a…回動部
62b、92b…直動部
65…上限リミットスイッチ
66…下限リミットスイッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser chamber 2, 72 ... Narrow-band module 3 ... Discharge electrode 18 ... Male screw 20, 70 ... Case 22 ... Light passage port 24 ... Hole 25, 75 ... Prism 26, 76 ... Grating 30, 80 ... Back mounting Plate 32U ... Upper female screw portion 32L ... Lower female screw portion 61, 91 ... Motor 62, 92 ... Ball screw 62a, 92a ... Turning portion 62b, 92b ... Linear motion portion 65 ... Upper limit switch 66 ... Lower limit switch

Claims (5)

内部に一対の対向する放電電極と、レーザ媒体とを有するレーザチャンバと、
一以上のプリズムと、互いに平行する複数の溝が形成された回折面を有するグレーティングと、を含む光共振器と、を備え、
前記レーザチャンバから電極対向方向と直交する方向にレーザ光を出射し、当該レーザ光を前記プリズムで拡大して前記グレーティングの回折面に入射し、当該回折面で反射するレーザ光のうち所定波長帯域のレーザ光のみを前記プリズムを介して前記レーザチャンバに戻すようにした紫外線レーザ装置において、
前記電極対向方向と前記プリズムの光拡大方向が直交するように前記プリズムを内包し、また前記電極対向方向と前記グレーティングの溝方向が平行するように前記グレーティングを内包し、またレーザ光が出入する開口部を有し、また前記レーザチャンバに対して前記電極対向方向に変位自在であって且つ所定位置で固定自在である筐体を備え、
前記開口部、前記プリズム及び前記グレーティングの前記電極対向方向の長さがビームプロファイルの前記電極対向方向の長さの二倍以上長く、また前記グレーティングの回折面に位置する二以上の光入射領域がそれぞれ曲率調整されていること
を特徴とする紫外線レーザ装置。
A laser chamber having a pair of opposed discharge electrodes therein and a laser medium;
An optical resonator including one or more prisms and a grating having a diffractive surface formed with a plurality of grooves parallel to each other, and
A laser beam is emitted from the laser chamber in a direction perpendicular to the electrode facing direction, the laser beam is enlarged by the prism, is incident on the diffraction surface of the grating, and is a predetermined wavelength band among the laser beams reflected by the diffraction surface. In the ultraviolet laser apparatus in which only the laser beam is returned to the laser chamber through the prism,
The prism is included so that the electrode facing direction and the light expansion direction of the prism are orthogonal to each other, the grating is included so that the electrode facing direction and the groove direction of the grating are parallel, and laser light enters and exits. A housing having an opening and being displaceable in the electrode facing direction with respect to the laser chamber and being fixed at a predetermined position;
The length of the opening, the prism and the grating in the electrode facing direction is at least twice as long as the length of the beam profile in the electrode facing direction, and two or more light incident areas located on the diffraction surface of the grating An ultraviolet laser device characterized in that each curvature is adjusted.
前記筐体を前記電極対向方向に駆動する筐体駆動手段を備えたこと
を特徴とする請求項1記載の紫外線レーザ装置。
The ultraviolet laser device according to claim 1, further comprising housing driving means for driving the housing in the electrode facing direction.
内部に一対の対向する放電電極と、レーザ媒体とを有するレーザチャンバと、
一以上のプリズムと、互いに平行する複数の溝が形成された回折面を有するグレーティングと、を含む光共振器と、を備え、
前記レーザチャンバから電極対向方向と直交する方向にレーザ光を出射し、当該レーザ光を前記プリズムで拡大して前記グレーティングの回折面に入射し、当該回折面で反射するレーザ光のうち所定波長帯域のレーザ光のみを前記プリズムを介して前記レーザチャンバに戻すようにした紫外線レーザ装置において、
前記電極対向方向と前記プリズムの光拡大方向が直交するように前記プリズムを内包し、また前記電極対向方向と前記グレーティングの溝方向が平行するように前記グレーティングを内包し、またレーザ光が出入する開口部を有する筐体を備え、
前記グレーティングの前記電極対向方向の長さがビームプロファイルの前記電極対向方向の長さの二倍以上長く、また前記グレーティングの回折面に位置する二以上の光入射領域がそれぞれ曲率調整されており、また前記グレーティング自体が前記筐体内で前記電極対向方向に変位自在であって且つ所定位置で固定自在であること
を特徴とする紫外線レーザ装置。
A laser chamber having a pair of opposed discharge electrodes therein and a laser medium;
An optical resonator including one or more prisms and a grating having a diffractive surface formed with a plurality of grooves parallel to each other, and
A laser beam is emitted from the laser chamber in a direction perpendicular to the electrode facing direction, the laser beam is enlarged by the prism, is incident on the diffraction surface of the grating, and is a predetermined wavelength band among the laser beams reflected by the diffraction surface. In the ultraviolet laser apparatus in which only the laser beam is returned to the laser chamber through the prism,
The prism is included so that the electrode facing direction and the light expansion direction of the prism are orthogonal to each other, the grating is included so that the electrode facing direction and the groove direction of the grating are parallel, and laser light enters and exits. A housing having an opening;
The length of the grating in the electrode facing direction is at least twice as long as the length of the beam profile in the electrode facing direction, and two or more light incident areas located on the diffraction surface of the grating are each adjusted in curvature. The ultraviolet laser device characterized in that the grating itself is displaceable in the electrode-facing direction within the casing and can be fixed at a predetermined position.
前記グレーティングを前記電極対向方向に駆動するグレーティング駆動手段を備えたこと
を特徴とする請求項3記載の紫外線レーザ装置。
The ultraviolet laser device according to claim 3, further comprising a grating driving unit that drives the grating in the electrode facing direction.
前記グレーティングは、前記電極対向方向に重なる複数のグレーティング群からなること
を特徴とする請求項1、請求項3記載の紫外線レーザ装置。
The ultraviolet laser device according to claim 1, wherein the grating is composed of a plurality of grating groups overlapping in the electrode facing direction.
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