JP2010010551A

JP2010010551A - 高繰返しパルスガスレーザ装置

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Publication number: JP2010010551A
Application number: JP2008170251A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ariga; 達哉有我; Takanobu Ishihara; 孝信石原
Original assignee: Gigaphoton Inc
Current assignee: Gigaphoton Inc
Priority date: 2008-06-30
Filing date: 2008-06-30
Publication date: 2010-01-14
Anticipated expiration: 2028-06-30
Also published as: JP5224939B2

Abstract

【課題】同一共振器内に複数組の電極対を配置して交互発振するパルスガスレーザ装置において、フロントミラー側の放電によるレーザ光とリアミラー側の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスを同等にすること。
【解決手段】レーザガスが封入されたチャンバ３０内に複数組の一対の電極３０ａ〜３０ｄを設け、電極３０ａ〜３０ｄへパルス状の電圧を順次印加して放電を発生させ、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振させて、発振段レーザ１００から注入されるレーザ光を増幅して出力する。レーザ光の出射側であるフロントミラー３７側に、スリット５０を設け、その放電方向のサイズを、電極３０ａ，３０ｂ間での放電により出力されるレーザ光の放電方向のビームサイズと同じか、それより小さくする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高繰返しパルスガスレーザ装置に関し、特に露光装置用エキシマレーザに関するものである。

半導体デバイスの高集積化の要求に対応するため、半導体露光装置用光源には、エキシマレーザ装置が用いられている。近年、露光装置のスループット向上と回路パターンの超微細化のため、特許文献１や特許文献２で示されている、発振段用レーザ及び増幅段用レーザを備えたダブルチャンバシステムで高出力化が計られている。
今後、半導体デバイスの高集積化が進んで３２ｎｍノードプロセスになると、露光装置は液浸技術による高ＮＡ（１．３〜１．５）化とダブルパターニング等の技術の導入に必要になる。
この３２ｎｍノード対応露光装置の高スループット化のため、ＡｒＦエキシマレーザには、高繰返し周波数（１０ｋＨｚ以上）かつ高出力（１００Ｗ以上）が要求されている。

ダブルチャンバシステムは、高出力化の要求に答えるため、高光品位（スペクトル性能など）、小出力のレーザ光をつくる発振段レーザと、そのレーザ光を増幅する増幅段レーザで構成されている。ダブルチャンバシステムの形態としては、増幅段チャンバに共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ（ＭａｓｔｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ（ＭａｓｔｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒＰｏｗｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）方式とに大別される。
３２ｎｍノードプロセス用の露光装置用光源には１０ｋＨｚ以上の繰返し周波数が要求されている。

一般に、エキシマレーザにおける、動作可能な繰返し周波数は、クリアランスレシオ（ＣＲ：ＣｌｅａｒａｎｃｅＲａｔｉｏ）と関連付けて説明される。クリアランスレシオ（ＣＲ）は電極間ガス流速をＶ、放電感覚時間をｔ、放電幅をＷとすると以下の式で表される。
ＣＲ= Ｖｔ／Ｗ …（１）
クリアランスレシオ（ＣＲ）が大きい方が、安定な放電が得られる。必要なクリアランスレシオ（ＣＲ）の値は、レーザの用途によって異なるが２程度以上は必要になる。なお、露光装置用光源の様に、高いエネルギー安定性が要求される用途では、大きなクリアランスレシオ（ＣＲ）が必要になる。
繰返し周波数を現状の６ｋＨｚから１０ｋＨｚに上げると放電間隔ｔは１６７μｓｅｃ〜１００μｓｅｃに短くなる。
同じＣＲ値を確保するには（１）式より、電極間ガス流速Ｖを１．６７倍にするか、放電幅Ｗを１/ １．６７にする必要がある。

特許文献３では放電幅（Ｗ）を小さくすることにより、１０ｋＨｚ以上の高繰返し発振を達成している。この方式は、ダブルチャンバシステムにおける発振段レーザのような比較的エネルギーが小さい用途においては有効であるが、増幅段レーザのようなエネルギーが大きい用途では問題がある。
すなわち、ビームサイズが小さくなるため、エネルギー密度が高くなり、出力ミラー、ウィンドウなどの光学素子が損傷し、寿命などが達成できなくなる。

他の高繰返し動作を実現する方法として、シングルスチャンバシステムにおいては特許文献４で、ダブルチャンバシステムにおいては前記特許文献３、特許文献５で、増幅段レーザの共振器内に二対の電極を配置して、放電を半周期ずらして交互発振する方法が示されている。例えば、５ｋＨｚ動作で必要なＣＲ値が得られているチャンバ内に二対の電極を配置して交互発振すれば１０ｋＨｚの動作が可能である。この方法は、単独動作時と同じビームサイズにできるので、エネルギー密度を高くすることなく高繰返し動作が実現できる。このため、ダブルチャンバシステムの増幅段レーザのようなエネルギーが大きい用途にも適用可能である。

特開２００１−１５６３６７号公報特開２００１−２４２６５号号公報特開２００８−７８３７２号公報特開昭６３−９８１７２号公報米国特許第７００６５４７号明細書

上述した、同一共振器内に二対あるいはそれ以上の電極対を配置して、放電を半周期ずらして交互発振するレーザ装置において、リアミラー側に配置された放電部の放電によるレーザ光と、フロントミラー側に配置された放電部の放電によるレーザ光のビームダイバージェンス（特に放電方向のビームダイバージェンス）等の光品位とエネルギーとが違うことがわかった。
フロントミラー側の放電によるレーザ光はリアミラー側の放電によるレーザ光より、ビームダイバージェンス（放電方向）、エネルギー共に大きい。エネルギーはパルス電源の電圧を制御することにより、同等にすることは可能である。しかし、縦方向（放電方向）のビームダイバージェンスの制御は困難である。

露光装置において、ビームダイバージェンスの違う光が交互に出力されることは、好ましくない。ＡｒＦエキシマレーザ装置の出射口から、露光装置内のレジストや投影レンズに到達するまで数ｍの距離がある。
この間、ビームダイバージェンスによりレーザ光は広がる。ビームダイバージェンスが違うとレーザ光の広がりが変わり、レジストや投影レンズに入射するレーザ光のビームサイズが変わる。これをスリット等でカットし、同等にするとエネルギーが変わり好ましくない。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、同一共振器内に複数組の電極対を配置して交互発振するパルスガスレーザ装置において、フロントミラー側の放電によるレーザ光とリアミラー側の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスを同等にすることができる高繰り返しパルスガスレーザ装置を提供ることを目的とする。

同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振するパルスガスレーザ装置においては、フロントミラー側（レーザ光の出射側）に配置された電極対の放電によるレーザ光は、リアミラー側に配置された電極対の放電によるレーザ光よりビームダイバージェンス（放電方向）が大きい。
ダブルチャンバシステムでは、発振段レーザからのレーザ光は増幅段レーザの共振器で数往復しなくても、１ｐａｓｓで大きく増幅され出力される。この１ｐａｓｓで増幅されたレーザ光のビームダイバージェンスは共振器で数往復して出力されたレーザ光のビームダイバージェンスより大きい。

フロントミラー側（レーザ光の出射側）の電極対の放電によるレーザ光は、この１ｐａｓｓで増幅されたレーザ光のビームダイバージェンスが、リアミラー側の放電によるレーザ光より大きいと考えられる。
すなわち、リアミラー側の放電により増幅した１ｐａｓｓ目のレーザ光はフロントミラー側の放電部である電極間を通過してフロントミラーから出力され、フロントミラー側の放電により増幅した１ｐａｓｓ目のレーザ光は、そのままフロントミラーから出力される。
その違いは、リアミラー側の放電によるレーザ光は、フロントミラー側の放電部である電極間を通る点である。
リアミラー側の放電により増幅した１ｐａｓｓ目のレーザ光は、この電極間で、大きな広がり成分がカットされ、放電方向のビームダイバージェンスが小さくなっていると考えられる。
このことより、フロントミラーとフロントミラー側の電極対の間に、電極対の間隔以下の放電方向のスリットを配置すれば、フロントミラー側の放電により増幅した１ｐａｓｓ目のレーザ光の、大きな広がり成分をカットできる。

また、放電方向のビームダイバージェンスが違う要因として、電極長が短いことも影響していると考えられる。同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振する場合、一対の電極を配置するより、電極長が短くなる。電極長が長くなるほど、放電している電極で、大きな広がり成分をカットできる。このため、電極長が短いほど、フロントミラー側の放電によるレーザ光とリアミラー側の放電によるレーザ光の、放電方向のビームダイバージェンスの差が大きくなると考えられる。よって、電極対の間隔に対する効果的な放電方向のスリットのサイズ（長さ) は、電極長、共振器長により変わる。

他の位置にも放電方向のビームダイバージェンスを規制するスリットを配置する場合、例えば、フロントミラーとフロントミラー側の電極対の間、またはリアミラー側の電極対とフロントミラー側電極対の間であるが、フロントミラー側の放電方向のスリットのサイズ（長さ) がビームダイバージェンスを決める。
交互発振の場合は、このフロントミラー側のスリットの位置に対して放電位置が違うレーザ光が出力されるため影響が大きい。フロントミラー側の電極対の放電で増幅されたレーザ光とリアミラー側の電極対の放電で増幅されたレーザ光のビームダイバージェンスを同等にするには、上記と同様に、フロントミラー側の放電方向のスリットのサイズを他の放電方向のスリットのサイズ以下にすれば良い。なお、他の放電方向のスリットに対する効果的なフロントミラー側の放電方向のスリットのサイズは、電極長、共振器長により変わる。

よって、本発明は、次のようにして前記課題を解決する。
（１）レーザチャンバ内部に所定間隔離間して対向する複数組の一対の電極が配置され、この電極対を交互に発振させる高繰返し高出力パルスガスレーザ装置において、レーザ光の光出射側（フロントミラー側）に、放電方向のサイズが、光出射側に最も近い一対の電極よりチャンバ奥側にある電極間で放電が生じたことにより出力されるレーザ光の放電方向のビームサイズと同じか、それより小さいスリットを配置する。
（２）上記（１）において、他の位置にもスリットを配置する場合、光出射側のスリットの放電方向のサイズを他のスリットの放電方向のサイズ以下にする。
（３）発振段レーザと、増幅段レーザとからなる注入同期式レーザ装置における増幅段レーザに、上記（１）（２）を適用する。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振するレーザ装置において、レーザ光の光出射側に、放電方向のサイズが、光出射側に最も近い一対の電極よりチャンバ奥側にある電極間で放電が生じたことにより出力されるレーザ光のビームサイズと同じか、それより小さいスリットを配置したので、光出射側に配置された放電部における放電によるレーザ光と、光出射側の電極よりチャンバ奥側にある電極間での放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスを同等とすることができる。
（２）発振段レーザと、増幅段レーザとからなる注入同期式レーザ装置における増幅段レーザに本発明を適用することにより、レーザ装置の高出力化を図ることができる。

（１）第１の実施形態
図１に、本発明の第１の実施形態に係るレーザシステムの構成図を示す。
同図に示すものは、ＭＯＰＯ方式で、増幅段用チャンバ３０に二対の電極が配置されたダブルチャンバシステムである。
発振段用レーザ１００で高光品位（スペクトル性能など）、小出力のレーザ光が生成される。そして、増幅段用レーザ３００でそのレーザ光が増幅される。すなわち、発振段用レーザ１００から出力されるレーザ光の光品位（スペクトル性能など）によってレーザシステム全体の光品位（スペクトル性能など）が決定され、増幅段用レーザ３００によってレーザシステム自体のエネルギーが決定される。

発振段用レーザ１００は発振段用チャンバ１０と、発振段用高電圧パルス発生器１２と、スペクトルを狭帯域化する狭帯域化モジュール（以下ＬＮＭという）１６と、フロントミラー１７と、で構成される。増幅段用レーザ３００は増幅段用チャンバ３０と、増幅段用高電圧パルス発生器３３、３４と、リアミラー３６と、フロントミラー３７とで構成される。
発振段用レーザ１００の構成と機能について説明する。
発振段用チャンバ１０の内部には、所定距離だけ離隔し、互いの長手方向が平行であって且つ放電面が対向する一対の電極（カソード電極及びアノード電極）１０ａ、１０ｂが設けられる。
この電極の間隔は、１０ｋＨｚ動作を実現するため、特許文献３に開示されているように、８ｍｍとした。

発振段用チャンバ１０内にはアルゴン（Ａｒ）ガス、フッ素（Ｆ₂）ガスとバッファガスのネオン（Ｎｅ）が満たされている。なお、バッファガスはヘリウム（Ｈｅ）でも良い。
電極１０ａ、１０ｂに、高電圧パルス発生器１２と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極１０ａ、１０ｂ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。そして、ＬＮＭ１６とフロントミラー１７で構成される共振器で共振し、レーザ光が発生する。ＬＮＭ１６は、拡大プリズムと波長選択素子であるグレーティング（回折格子）で構成され、レーザ光のスペクトル幅を４００ｐｍから０．３ｐｍ程度まで狭帯域化している。

また、発振段用チャンバ１０の内部には、図示しないクロスフローファン、熱交換器、温度センサとウィンドウが設けられる。クロスフローファンはチャンバ１０内のレーザガスを循環させ、電極１０ａ、１０ｂ間のガスを置換する。熱交換器は、発振段用チャンバ１０内の排熱を行う。温度センサは、ガス温度によりエネルギーが変化するため、所望の温度に制御するためのモニタである。ウィンドウは、レーザ光の光軸上にあって発振段様チャンバ１０の出力部分に設けられる。ウィンドウの材質は、レーザ光の波長１９３ｎｍに対して透過性があるＣａＦ₂である。

発振段用レーザ１００のフロントミラー１７と増幅段用レーザ３００のリアミラー３６との間には、ビームエキスパンダ２０と、高反射ミラー２１、２２と、モニタモジュール１９が設けられる。
フロントミラー１７を透過したレーザ光は、ビームエキスパンダ２０により、少なくとも放電方向に拡大され、高反射ミラー２１でビーム方向を変え、モニタモジュール１９に案内される。モニタモジュール１９はシード光のエネルギーをモニタしている。その後、高反射ミラー２２でビーム方向を変え、リアミラー３６から増幅段用レーザ３００に注入される。

次に、増幅段用レーザ３００について、発振段レーザ１００と違う構成と機能についてのみ説明する。
増幅段チャンバ３０内には、二対の電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄを配置して、交互に放電することにより高繰返し動作を実現している。二つの電極対の間隔は高エネルギーが必要なため、１６ｍｍと発振段用レーザより広い。電極長は発振段レーザの電極の半分程度である。
増幅段用チャンバ３０内には発振段用チャンバ１０と同様にアルゴン（Ａｒ）ガス、フッ素（Ｆ₂）ガスとバッファガスのネオン（Ｎｅ）が満たされている。なお、バッファガスはヘリウム（Ｈｅ）でも良い。

電極３０ａ、３０ｂに、高電圧パルス発生器３３と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ａ、３０ｂ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザから注入されるレーザ光が増幅される。
この時、フロントミラー３７側の電極対３０ｃ、３０ｄとフロントミラー３７の間に配置された、電極対３０ｃ、３０ｄの間隔と、放電方向のサイズ（長さ）が同じであるスリット５０により、レーザ光の大きな広がり成分がカットされる。
次に電極３０ｃ、３０ｄに、高電圧パルス発生器３４と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ｃ、３０ｄ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザから注入されるレーザ光が増幅される。
この時、上述したように、フロントミラー側電極対３０ｃ、３０ｄとフロントミラー３７の間に配置された、電極対３０ｃ、３０ｄの間隔と、放電方向のサイズ（長さ）が同じであるスリット５０により、レーザ光の大きな広がり成分がカットされる。これらの二対の電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄでの放電を交互に繰り返す。

第１の実施形態では、フロントミラー３７とフロントミラー側の電極対３０ｃ、３０ｄの間に、電極対の間隔と同等のサイズ（長さ）の放電方向のビームの広がりをカットするスリット５０を配置した。
このスリット５０により、フロントミラー側の放電による１ｐａｓｓ目のレーザ光も、大きな広がり成分がカットされる。よって、リアミラー側の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスとフロントミラー側の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスが同等になる。

以上、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成について説明したが、本発明は図２に示す様なＭＯＰＡ方式のレーザ装置にも適用可能である。
ＭＯＰＡ方式の場合は、増幅段用チャンバ３０にリアミラー３６とフロントミラー３７を設けない構成になる。
その他の構成は前記図１に示したものと同様であり、発振段用レーザ１００は発振段用チャンバ１０と、発振段用高電圧パルス発生器１２と、スペクトルを狭帯域化する狭帯域化モジュール（以下ＬＮＭという）１６と、フロントミラー１７とで構成される。
発振段用レーザ１００のフロントミラー１７と増幅段用レーザ３０１との間には、ビームエキスパンダ２０と、高反射ミラー２１、２２と、モニタモジュール１９とが設けられる。

発振段用レーザ１００からのレーザ光は、ビームエキスパンダ２０により、少なくとも放電方向に拡大され、高反射ミラー２１でビーム方向を変え、モニタモジュール１９を介して高反射ミラー２２に入射し、ここでビーム方向を変え、増幅段用レーザ３０１に注入される。増幅段用レーザ３０１は、前述したように二対の電極３０ａと３０ｂおよび３０ｃと３０ｄを有し、これを交互に放電させることにより高繰返し動作を実現している。
増幅段用レーザ３０１に注入されたレーザ光は、増幅段用レーザ３０１で増幅され、出射する。増幅段用レーザ３００の出射側にはモニタモジュール３９が設けられ、出力レーザ光がモニタされる。
電極対３０ｃ、３０ｄが配置された増幅段用チャンバ３０の光出射側には、この電極対の間隔と同等のサイズ（長さ）の放電方向のビームの広がりをカットするスリット５０が配置されている。
このスリット５０により、レーザ光の大きな広がり成分がカットされ、光出射側に配置された電極対の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスと、光出射側に対向する側に配置された電極対の放電によるフロントミラー側の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスが同等にすることができる。
なお、ＭＯＰＡ方式では、光が増幅段用チャンバ３０内を通過する回数は１回であるが、これに限るものではない。例えば、折り返しミラーを設けて、増幅段用チャンバを複数回通過させてもよい。このように構成することにより、より高い出力のレーザ光を取り出すことが可能となる。

発振段レーザ１００のレーザ光の注入は、図１に示したように増幅段レーザ３００のリアミラー３６側に限定されるものではなくフロントミラー３７側から注入してもよい。
図３にフロントミラー側から注入した場合の構成例を示す。同図（ａ）は側面図を示し、同図（ｂ）は増幅段用レーザ３００の上面図を示し、レーザ光の注入方法を変えた点を除き、前記図１に示したものと同様である。
前述したように、発振段用レーザ１００は発振段用チャンバ１０と、発振段用高電圧パルス発生器１２と、スペクトルを狭帯域化する狭帯域化モジュール（以下ＬＮＭという）１６と、フロントミラー１７とで構成される。
発振段用レーザ１００のフロントミラー１７と増幅段用レーザ３００との間には、ビームエキスパンダ２０と、高反射ミラー２１、２２と、モニタモジュール１９とが設けられる。

発振段用レーザ１００からのレーザ光は、ビームエキスパンダ２０により少なくとも放電方向に拡大され、高反射ミラー２１でビーム方向を変え、モニタモジュール１９を介して高反射ミラー２２に入射する。
高反射ミラー２２で反射したレーザ光は、図３（ｂ）に示すように高反射ミラー２３、２４で反射して、フロントミラー３７側から増幅段用レーザ３００のフロントミラー３７とリアミラー３６で構成される共振器内に注入される。増幅段用レーザ３００は、前述したように二対の電極３０ａと３０ｂおよび３０ｃと３０ｄを有し、これを交互に放電させることにより高繰返し動作を実現している。
増幅段用レーザ３００に注入されたレーザ光は、フロントミラー３７とリアミラー３６で構成される共振器内で増幅され出射する。増幅段用レーザ３００の出射側にはモニタモジュール３９が設けられ、出力レーザ光がモニタされる。

図１と同様、フロントミラー３７とフロントミラー側の電極対３０ａ、３０ｂの間に、電極対の間隔と同等のサイズ（長さ）の放電方向のビームの広がりをカットするスリット５０が配置されている。
このスリット５０により、フロントミラー側の放電によるレーザ光も、大きな広がり成分がカットされる。よって、リアミラー側の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスとフロントミラー側の放電によるレーザ光の放電方向のビームダイバージェンスが同等になる。
なお、図３では、フロントミラー３７側から注入するため、高反射ミラー２３、２４が追加されている。
この場合、レーザ光は１ｐａｓｓでは出力されず、２ｐａｓｓ以上で出力される。このため、増幅段用レーザ３００で増幅された光は、フロントミラー３７から出力される前に必ず電極対の間を通る。このため、電極対で大きな広がり成分はカットされて、ビームダイバージェンス（放電方向）の差が小さくなる。しかし、フロントミラー側の放電によるレーザ光は２Ｐａｓｓ目の増幅後、そのまま出力されるので、若干大きくなる。このため、図３に示すダブルチャンバシステムのレーザ装置においても本発明は効果がある。

（２）第２の実施形態
第２の本施形態に係るレーザシステムの構成図を図４に示す。第１の実施形態と違う構成と機能についてのみ説明する。
第２の実施形態ではリアミラー側の電極対電極３０ａ、３０ｂとリアミラー３６の間にも放電方向のスリット５１を配置した。この場合、レーザ光のビームダイバージェンス（放電方向）は、フロントミラー３７側の放電方向のスリット５０が決める。よって、フロントミラー３７側の放電方向のスリット５０のサイズ（長さ）を、リアミラー側の放電方向のスリット５１のサイズ（長さ）より１ｍｍ小さくした。

本実施形態のレーザシステムの動作は、図１に示したものと同様、次の通りである。
高電圧パルス発生器３３と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ａ、３０ｂ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。
そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザ１００から注入されるレーザ光が増幅される。
この時、放電方向のスリット５０で大きな広がり成分がカットされたレーザ光がフロントミラー３７から出力される。次に電極３０ｃ、３０ｄに、高電圧パルス発生器３４と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ｃ、３０ｄ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。
そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザ１００から注入されるレーザ光が増幅される。
この時、放電方向のスリット５０で大きな広がり成分がカットされたレーザ光がフロントミラー３７から出力される。これらの二対の電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄでの放電を交互に繰り返す。

第２の実施形態では、フロントミラー側の放電方向のスリット５０の長さをリアミラー側の放電方向のスリット５１の長さより１ｍｍ短くした。この放電方向のスリット５０により、フロントミラー３７側の放電によるレーザ光と、リアミラー３６側の放電によるレーザ光の大きな広がり成分がカットされ出力される。
よって、リアミラー側の放電によるレーザ光のビームダイバージェンス（放電方向）とフロントミラー側の放電によるレーザ光のビームダイバージェンス（放電方向）が同等になる。
以上、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成について説明したが、第１の実施形態と同様にＭＯＰＡ方式のレーザ装置にも適用可能である。また、増幅段レーザ３００のフロントミラー側から発振段レーザ１００のレーザ光を注入しても良い。

（３）第３の実施形態
第３の本実施形態に係るレーザシステムの構成図を図５に示す。第１の実施形態と違う構成と機能についてのみ説明する。
第３の実施形態ではリアミラー側の電極対電極３０ａ、３０ｂとフロントミラー側の電極対電極３０ａ、３０ｂの間にも放電方向のスリット５２を配置した。この場合、レーザ光の放電方向のビームダイバージェンスは、フロントミラー３７側の放電方向のスリット５０が決める。よって、第２の実施形態と同様、フロントミラー２７側の放電方向のスリット５０のサイズ（長さ）を、放電方向のスリット５２のサイズ（長さ）より１ｍｍ小さくした。

本実施形態のレーザシステムの動作は、図１に示したものと同様、次の通りである。
高電圧パルス発生器３３と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ａ、３０ｂ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。
そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザ１００から注入されるレーザ光が増幅される。
この時、放電方向のスリット５０で大きな広がり成分がカットされたレーザ光がフロントミラー３７から出力される。次に電極３０ｃ、３０ｄに、高電圧パルス発生器３４と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ｃ、３０ｄ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザから注入されるレーザ光が増幅される。
この時、放電方向のスリット５０で大きな広がり成分がカットされたレーザ光がフロントミラーから出力される。これらの二対の電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄでの放電を交互に繰り返す。

第３の実施形態では、フロントミラー側の放電方向のスリット５０の長さを放電方向のスリット５２の長さより１ｍｍ短くした。この放電方向のスリット５０により、フロントミラー側の放電によるレーザ光と、リアミラー側の放電によるレーザ光の大きな広がり成分がカットされ出力される。よって、リアミラー側の放電によるレーザ光のビームダイバージェンス（放電方向）とフロントミラー側の放電によるレーザ光のビームダイバージェンス（放電方向）が同等になる。
以上、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成について説明したが、第１の実施形態同様にＭＯＰＡ方式のレーザ装置にも適用可能である。また、増幅段レーザ３００のフロントミラー側から発振段レーザ１００のレーザを注入しても良い。

（４）第４の実施形態
第４の本実施形態に係るレーザシステムの構成図を図６に示す。第１の実施形態と違う構成と機能についてのみ説明する。
第４の実施形態ではリアミラー３６側の電極対電極３０ａ、３０ｂとリアミラー３６の間と、リアミラー３６側の電極対電極３０ａ、３０ｂとフロントミラー３７側の電極対電極３０ａ、３０ｂの間にも放電方向のレーザ光の広がりをカットするスリット５１，５２を配置した。
この場合、レーザ光の放電方向のビームダイバージェンスは、フロントミラー３７側の放電方向のスリット５０が決める。よって、フロントミラー３７側の放電方向のスリット５０のサイズ（長さ）を、スリット５１、５２の放電方向のサイズ（長さ）より１ｍｍ小さくした。なお、放電方向のスリット５１と５２の長さは同じとした。

本実施形態のレーザシステムの動作は、図１に示したものと同様、次の通りである。
高電圧パルス発生器３３と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ａ、３０ｂ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザ１００から注入されるレーザ光が増幅される。
この時、放電方向のスリット５０で大きな広がり成分がカットされたレーザ光がフロントミラー３７から出力される。
次に電極３０ｃ、３０ｄに、高電圧パルス発生器３４と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ｃ、３０ｄ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、発振段用レーザ１００から注入されるレーザ光が増幅される。
この時、放電方向のスリット５０で大きな広がり成分がカットされたレーザ光がフロントミラーから出力される。これらの二対の電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄでの放電を交互に繰り返す。

第４の実施形態では、フロントミラー側のスリット５０の放電方向のサイズ（長さ）をスリット５１、５２の放電方向のサイズ（長さ）より１ｍｍ短くした。この放電方向のスリット５０により、フロントミラー３７側の放電によるレーザ光と、リアミラー３６側の放電によるレーザ光の大きな広がり成分がカットされ出力される。
よって、リアミラー側の放電によるレーザ光のビームダイバージェンス（放電方向）とフロントミラー側の放電によるレーザ光のビームダイバージェンス（放電方向）が同等になる。
以上、ＭＯＰＯ方式のレーザ装置の構成について説明したが、第１の実施形態と同様にＭＯＰＡ方式のレーザ装置にも適用可能である。また、増幅段レーザ３００のフロントミラー側から発振段レーザ１００のレーザを注入しても良い。

本発明の第１の実施形態に係るレーザシステム（ＭＯＰＯ方式）の構成図である。本発明の第１の本実施形態に係るレーザシステム（ＭＯＰＡ方式）の構成図である。本発明の第１の本実施形態に係るレーザシステム（フロントミラー側から注入）の構成図である。本発明の第２の実施形態に係るレーザシステムの構成図である。本発明の第３の実施形態に係るレーザシステムの構成図である。本発明の第４の実施形態に係るレーザシステムの構成図である。

符号の説明

１０発振段用チャンバ
１０ａ，１０ｂ電極
１２発振段用高電圧パルス発生器
１６狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）
１７フロントミラー
１９，３９モニタモジュール
１００発振段用レーザ
２０ビームエキスパンダ
２１，２２高反射ミラー
２３，２４高反射ミラー
３０増幅段用チャンバ
３０ａ〜３０ｄ電極
３３，３４増幅段用高電圧パルス発生器
３６リアミラー
３７フロントミラー
３００増幅段用レーザ（ＭＯＰＯ方式）
３０１増幅段用レーザ（ＭＯＰＡ方式）

Claims

レーザガスが封入されたレーザチャンバと、該レーザチャンバ内部に所定間隔離間して対向する複数組の一対の電極と、それぞれの一対の電極を放電させるための電源回路を備え、
上記電源回路から上記複数組の一対の電極へパルス状の電圧を順次印加し、複数の一対の電極間に所定の時間隔で順次放電を発生させる高繰返し高出力パルスガスレーザ装置であって、
上記レーザチャンバの光出射側にスリットを設け、
該スリットの放電方向サイズを、光出射側に最も近い一対の電極よりチャンバ奥側にある電極間で放電が生じたことにより出力されるレーザ光のビームサイズと同じか、それより小さくした
ことを特徴とする高繰返しパルスガスレーザ装置。
レーザチャンバの両側にスリットを設け、光出射側に設けたスリットの放電方向のサイズを他方に設けたスリットの放電方向のサイズより小さくした
ことを特徴とする請求項１に記載の高繰返しパルスガスレーザ装置。
請求項１または請求項２の高繰返し高出力パルスガスレーザ装置は、発振段レーザと、増幅段レーザとからなる注入同期式レーザ装置における増幅段レーザであって、
該増幅段レーザのレーザチャンバ内に、複数組の一対の放電電極が配置されている
ことを特徴とする高繰返しパルスガスレーザ装置。