JP3427889B2 - ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置 - Google Patents
ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置Info
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- laser device
- peaking capacitor
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線を放出する
ガスレーザ装置に関し、特に、ＡｒＦエキシマレーザ装
置及びフッ素レーザ装置において、レーザ発振パルス幅
の長いレーザ動作を行うガスレーザ装置に関するもので
ある。
ガスレーザ装置に関し、特に、ＡｒＦエキシマレーザ装
置及びフッ素レーザ装置において、レーザ発振パルス幅
の長いレーザ動作を行うガスレーザ装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の微細化、高集積化につ
れて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向
上が要請されている。このため、露光用光源から放出さ
れる露光光の短波長化が進められており、次世代の半導
体露光用光源として、ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフ
ッ素レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置が
有力である。
れて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向
上が要請されている。このため、露光用光源から放出さ
れる露光光の短波長化が進められており、次世代の半導
体露光用光源として、ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフ
ッ素レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置が
有力である。
【０００３】ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、フ
ッ素（Ｆ2 ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及びバッファ
ーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合
ガス、あるいは、フッ素レーザ装置においては、フッ素
（Ｆ2 ）ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈ
ｅ）等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数
百ｋＰａで封入されたレーザチェンバの内部で放電を発
生させることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励
起される。
ッ素（Ｆ2 ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及びバッファ
ーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合
ガス、あるいは、フッ素レーザ装置においては、フッ素
（Ｆ2 ）ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈ
ｅ）等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数
百ｋＰａで封入されたレーザチェンバの内部で放電を発
生させることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励
起される。
【０００４】この中、ＡｒＦエキシマレーザ装置は、放
出するレーザ光のスペクトル幅が４００ｐｍ程度と広い
ので、露光装置の投影光学系における色収差の問題を回
避するためには、スペクトル幅を１ｐｍ以下に狭帯域化
することが必要となる。スペクトル線幅の狭帯域化は、
例えば拡大プリズムと回折格子からなる狭帯域化光学系
をレーザ共振器内に配置することにより実現される。
出するレーザ光のスペクトル幅が４００ｐｍ程度と広い
ので、露光装置の投影光学系における色収差の問題を回
避するためには、スペクトル幅を１ｐｍ以下に狭帯域化
することが必要となる。スペクトル線幅の狭帯域化は、
例えば拡大プリズムと回折格子からなる狭帯域化光学系
をレーザ共振器内に配置することにより実現される。
【０００５】ところで、ＡｒＦエキシマレーザ装置は、
中心発振波長が１９３．３ｎｍであり、現在露光用光源
として使用されているＫｒＦエキシマレーザ装置の中心
発振波長２４８ｎｍより短い。このため、ステッパー等
の露光装置の投影レンズ系に使用されている硝材である
石英に与えるダメージがＫｒＦエキシマレーザ装置を使
用した場合と比較して大きく、レンズ系の寿命が短くな
るという問題がある。
中心発振波長が１９３．３ｎｍであり、現在露光用光源
として使用されているＫｒＦエキシマレーザ装置の中心
発振波長２４８ｎｍより短い。このため、ステッパー等
の露光装置の投影レンズ系に使用されている硝材である
石英に与えるダメージがＫｒＦエキシマレーザ装置を使
用した場合と比較して大きく、レンズ系の寿命が短くな
るという問題がある。
【０００６】石英のダメージとしては、２光子吸収によ
るカラーセンターの形成とコンパクション（屈折率上
昇）がある。前者は透過率の減少、後者はレンズ系の分
解能の減少として現れる。この影響は、レーザパルスの
エネルギーを一定とした場合、次式で定義されるレーザ
パルス幅（Ｔis）に反比例する。
るカラーセンターの形成とコンパクション（屈折率上
昇）がある。前者は透過率の減少、後者はレンズ系の分
解能の減少として現れる。この影響は、レーザパルスの
エネルギーを一定とした場合、次式で定義されるレーザ
パルス幅（Ｔis）に反比例する。
【０００７】
Ｔis＝（∫Ｔ（ｔ）ｄｔ）2 ／∫（Ｔ（ｔ））2 ｄｔ ・・・（１）
ここで、Ｔ（ｔ）は時間的なレーザ形状である。
【０００８】ここで、このレーザパルス幅Ｔisの定義に
ついて説明しておく。光学素子のダメージが２光子吸収
により生じると仮定すると、ダメージは、レーザ光強度
の２乗に比例するため、１パルス当たり蓄積されるダメ
ージＤは次式で与えられる。
ついて説明しておく。光学素子のダメージが２光子吸収
により生じると仮定すると、ダメージは、レーザ光強度
の２乗に比例するため、１パルス当たり蓄積されるダメ
ージＤは次式で与えられる。
【０００９】
Ｄ＝ｋ・∫（Ｐ（ｔ））2 ｄｔ ・・・（２）
ここで、ｋは物質により決まる定数、Ｐ（ｔ）は時間的
なレーザ強度（ＭＷ）である。
なレーザ強度（ＭＷ）である。
【００１０】レーザ強度Ｐ（ｔ）は、次式により、時間
とエネルギーに分離することができる。
とエネルギーに分離することができる。
【００１１】
Ｐ（ｔ）＝Ｉ・Ｔ（ｔ）／∫Ｔ（ｔ’）ｄｔ’ ・・・（３）
ここで、Ｉはエネルギー（ｍＪ）、Ｔ（ｔ）は時間的な
レーザ形状である。
レーザ形状である。
【００１２】Ｐ（ｔ）を時間的に積分するとＩになり、
ＡｒＦエキシマレーザの場合、Ｉは例えば５ｍＪであ
る。
ＡｒＦエキシマレーザの場合、Ｉは例えば５ｍＪであ
る。
【００１３】ここで、（３）式を（２）式に代入する
と、ダメージＤは以下の式で表される。
と、ダメージＤは以下の式で表される。
【００１４】
Ｄ＝ｋ・Ｉ2 ・∫（Ｔ（ｔ）／∫Ｔ（ｔ’）ｄｔ’）2 ｄｔ
＝ｋ・Ｉ2 ・∫（Ｔ（ｔ））2 ｄｔ／（∫Ｔ（ｔ）ｄｔ）2
・・・（４）
ここで、（１）式を代入すると、
Ｄ＝ｋ・Ｉ2 ／Ｔis ・・・（５）
となる。この（５）式より、ｋ・Ｉ2 は一定であるため
（Ｉは一定に維持される。）、ダメージＤに反比例する
パルス幅Ｔisが（１）式により定義される。
（Ｉは一定に維持される。）、ダメージＤに反比例する
パルス幅Ｔisが（１）式により定義される。
【００１５】従来、レーザパルス幅を時間的なレーザ形
状の半値全幅ＦＷＨＭで定義する場合があった。半値全
幅でレーザパルス幅を定義する場合、図８のモデル図に
示すように、時間的なレーザ形状が互いに異なっても同
じ値となる。しかしながら、図８に示す例では、実際の
レーザパルスの継続時間は、三角形形状の方が矩形形状
よりも長い。一方、（１) 式で定義されるレーザパルス
幅Ｔisでは、図８に示す三角形形状の方が矩形形状より
も長い。例えば図８に示す例では、三角形形状のレーザ
パルス幅Ｔisは、矩形形状のレーザパルス幅Ｔisの２倍
となる。
状の半値全幅ＦＷＨＭで定義する場合があった。半値全
幅でレーザパルス幅を定義する場合、図８のモデル図に
示すように、時間的なレーザ形状が互いに異なっても同
じ値となる。しかしながら、図８に示す例では、実際の
レーザパルスの継続時間は、三角形形状の方が矩形形状
よりも長い。一方、（１) 式で定義されるレーザパルス
幅Ｔisでは、図８に示す三角形形状の方が矩形形状より
も長い。例えば図８に示す例では、三角形形状のレーザ
パルス幅Ｔisは、矩形形状のレーザパルス幅Ｔisの２倍
となる。
【００１６】上記のように、レーザパルスのエネルギー
を一定とした場合、２光子吸収による透過率の減少、コ
ンパクションによる分解能の減少は、（１）式で与えら
れるレーザパルス幅Ｔisに反比例するので、レーザパル
ス幅Ｔisを長くすること（ロングパルス化）が望まれて
いる。
を一定とした場合、２光子吸収による透過率の減少、コ
ンパクションによる分解能の減少は、（１）式で与えら
れるレーザパルス幅Ｔisに反比例するので、レーザパル
ス幅Ｔisを長くすること（ロングパルス化）が望まれて
いる。
【００１７】現状、商品化されている露光用狭帯域化Ａ
ｒＦエキシマレーザ装置は、発振動作の繰返し周波数
（以後、繰返し周波数と呼ぶ。）１ｋＨｚ、レーザ光出
力が５Ｗのものが一般的であり、半導体露光装置に塔載
される光学系のダメージを回避するためには、レーザパ
ルス幅Ｔisは３０ｎｓ以上であることが必要とされてい
る。
ｒＦエキシマレーザ装置は、発振動作の繰返し周波数
（以後、繰返し周波数と呼ぶ。）１ｋＨｚ、レーザ光出
力が５Ｗのものが一般的であり、半導体露光装置に塔載
される光学系のダメージを回避するためには、レーザパ
ルス幅Ｔisは３０ｎｓ以上であることが必要とされてい
る。
【００１８】上記したように、露光装置に塔載される光
学系のダメージを低減するためには、レーザパルス幅Ｔ
isを長くするロングパルス化が求められるが、このロン
グパルス化は、以下の点からも要請される。
学系のダメージを低減するためには、レーザパルス幅Ｔ
isを長くするロングパルス化が求められるが、このロン
グパルス化は、以下の点からも要請される。
【００１９】投影露光装置において、回路パターン等が
施されたマスクの像が、投影レンズを介してフォトレジ
ストが塗布されたウエーハ等のワークに投影される投影
像の解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦは、次式で表される。
施されたマスクの像が、投影レンズを介してフォトレジ
ストが塗布されたウエーハ等のワークに投影される投影
像の解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦは、次式で表される。
【００２０】
Ｒ＝ｋ1 ・λ／ＮＡ ・・・（６）
ＤＯＦ＝ｋ2 ・λ／（ＮＡ）2 ・・・（７）
ここで、ｋ1 、ｋ2 はレジストの特性等を反映する係
数、λは露光用光源から放出される露光光の波長、ＮＡ
は開口数である。
数、λは露光用光源から放出される露光光の波長、ＮＡ
は開口数である。
【００２１】解像度Ｒを向上させるため、（６）式から
明らかなように、露光光の波長の短波長化、高ＮＡ化が
進んでいるが、その分、（７）式が示す通り、焦点深度
ＤＯＦが小さくなる。そのため、色収差の影響が大きく
なるので、露光光のスペクトル線幅をより狭くする必要
がある。すなわち、ＡｒＦエキシマレーザ装置から放出
されるレーザ光のスペクトル線幅のさらなる狭帯化が要
請される。
明らかなように、露光光の波長の短波長化、高ＮＡ化が
進んでいるが、その分、（７）式が示す通り、焦点深度
ＤＯＦが小さくなる。そのため、色収差の影響が大きく
なるので、露光光のスペクトル線幅をより狭くする必要
がある。すなわち、ＡｒＦエキシマレーザ装置から放出
されるレーザ光のスペクトル線幅のさらなる狭帯化が要
請される。
【００２２】ここで、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３
６７９．（１９９９）１０３０〜１０３７には、レーザ
パルス幅が長くなると、それに伴って、レーザ光のスペ
クトル線幅が狭くなって行くことが記載されており、実
際、本発明者等の実験でもこれは証明された。すなわ
ち、解像度Ｒを向上させるためには、レーザ光のスペク
トル線幅のさらなる狭帯化が要請され、そのためにはレ
ーザパルス幅のロングパルス化が必要となる。
６７９．（１９９９）１０３０〜１０３７には、レーザ
パルス幅が長くなると、それに伴って、レーザ光のスペ
クトル線幅が狭くなって行くことが記載されており、実
際、本発明者等の実験でもこれは証明された。すなわ
ち、解像度Ｒを向上させるためには、レーザ光のスペク
トル線幅のさらなる狭帯化が要請され、そのためにはレ
ーザパルス幅のロングパルス化が必要となる。
【００２３】以上のように、露光装置の光学系へ与える
ダメージの回避、及び、解像度の向上のために、レーザ
パルス幅Ｔisのロングパルス化が必須となってきた。レ
ーザパルス幅Ｔisは、レーザチェンバに封入されるレー
ザガス中のフッ素ガス濃度に依存することが知られてお
り（前出：Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３６７９．
（１９９９）１０３０〜１０３７）、フッ素ガス濃度を
調整することにより、レーザパルス幅ＴisをＴis≧３０
ｎｓとなるようにロングパルス化することが可能とな
る。
ダメージの回避、及び、解像度の向上のために、レーザ
パルス幅Ｔisのロングパルス化が必須となってきた。レ
ーザパルス幅Ｔisは、レーザチェンバに封入されるレー
ザガス中のフッ素ガス濃度に依存することが知られてお
り（前出：Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３６７９．
（１９９９）１０３０〜１０３７）、フッ素ガス濃度を
調整することにより、レーザパルス幅ＴisをＴis≧３０
ｎｓとなるようにロングパルス化することが可能とな
る。
【００２４】また、特願平１１−２６１６２８号では、
本発明者等により、極性が反転する１パルスの放電振動
電流波形の始めの半周期と、それに続く少なくとも１つ
の半周期によってレーザ発振動作を行わせるように構成
して、Ｔis≧３０ｎｓのレーザパルスを形成する方法が
提案されている。
本発明者等により、極性が反転する１パルスの放電振動
電流波形の始めの半周期と、それに続く少なくとも１つ
の半周期によってレーザ発振動作を行わせるように構成
して、Ｔis≧３０ｎｓのレーザパルスを形成する方法が
提案されている。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】次世代の半導体露光用
光源として有力視されているＡｒＦエキシマレーザ装置
あるいはフッ素レーザ装置に対し、さらなる高解像度
化、高スループット化、石英に対する低ダメージ化が要
請されている。
光源として有力視されているＡｒＦエキシマレーザ装置
あるいはフッ素レーザ装置に対し、さらなる高解像度
化、高スループット化、石英に対する低ダメージ化が要
請されている。
【００２６】しかしながら、高解像度化、低ダメージ化
に効果のあるロングパルス化と、高スループット化のた
めの高繰り返し化は、放電の安定持続性の観点から相反
する技術であり、両立は困難と考えられていた。
に効果のあるロングパルス化と、高スループット化のた
めの高繰り返し化は、放電の安定持続性の観点から相反
する技術であり、両立は困難と考えられていた。
【００２７】本発明は従来技術のこのような問題点に鑑
みてなされたものであって、その目的は、繰返し周波数
が２ｋＨｚを越えてもロングパルス化が可能な露光用Ａ
ｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置を提供す
ることである。
みてなされたものであって、その目的は、繰返し周波数
が２ｋＨｚを越えてもロングパルス化が可能な露光用Ａ
ｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置を提供す
ることである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のＡｒＦエキシマレーザ装置は、磁気パルス圧
縮回路の出力端に接続され、レーザチェンバー内に配置
された一対のレーザ放電電極とその一対のレーザ放電電
極と並列に接続されたピーキングコンデンサとを有する
ＡｒＦエキシマレーザ装置において、前記磁気パルス圧
縮回路から前記ピーキングコンデンサを介して前記放電
電極へエネルギーを注入する１次電流と、前記磁気パル
ス圧縮回路の最終段の前記ピーキングコンデンサ充電用
のコンデンサから前記放電電極へエネルギーを注入する
２次電流とを重畳させ、かつ、前記２次電流の振動周期
を前記１次電流の振動周期より長く設定して、前記２次
電流が重畳した前記１次電流の極性が反転する放電振動
電流波形の始めの半周期と、それに続く少なくとも２つ
の半周期とによって１パルスのレーザ発振動作を行うよ
うに構成し、繰返し周波数２ｋＨｚ以上で、レーザパル
ス幅Ｔisが４０ｎｓ以上であることを特徴とするもので
ある。
の本発明のＡｒＦエキシマレーザ装置は、磁気パルス圧
縮回路の出力端に接続され、レーザチェンバー内に配置
された一対のレーザ放電電極とその一対のレーザ放電電
極と並列に接続されたピーキングコンデンサとを有する
ＡｒＦエキシマレーザ装置において、前記磁気パルス圧
縮回路から前記ピーキングコンデンサを介して前記放電
電極へエネルギーを注入する１次電流と、前記磁気パル
ス圧縮回路の最終段の前記ピーキングコンデンサ充電用
のコンデンサから前記放電電極へエネルギーを注入する
２次電流とを重畳させ、かつ、前記２次電流の振動周期
を前記１次電流の振動周期より長く設定して、前記２次
電流が重畳した前記１次電流の極性が反転する放電振動
電流波形の始めの半周期と、それに続く少なくとも２つ
の半周期とによって１パルスのレーザ発振動作を行うよ
うに構成し、繰返し周波数２ｋＨｚ以上で、レーザパル
ス幅Ｔisが４０ｎｓ以上であることを特徴とするもので
ある。
【００２９】この場合に、前記磁気パルス圧縮回路は、
半導体スイッチと少なくとも１段以上のコンデンサ及び
磁気スイッチからなる磁気パルス圧縮部を備え、前記ピ
ーキングコンデンサと前記主放電電極とが形成する回路
ループのインダクタンスが５〜８ｎＨ、前記レーザチャ
ンバ内の全ガス圧が２．５〜３．７気圧であり、この中
のフッ素分圧が０．１％以下であって、さらに、前記主
放電電極に印加される電圧のブレークダウンが発生する
までの立ち上がり時間が３０〜８０ｎｓであるとき、前
記ピーキングコンデンサの容量Ｃｐと、前記磁気パルス
圧縮回路の最終段の前記ピーキングコンデンサ充電用の
コンデンサの容量Ｃｎとが、０．４５＜Ｃｐ／Ｃｎ＜
０．７５の関係にあることが望ましい。
半導体スイッチと少なくとも１段以上のコンデンサ及び
磁気スイッチからなる磁気パルス圧縮部を備え、前記ピ
ーキングコンデンサと前記主放電電極とが形成する回路
ループのインダクタンスが５〜８ｎＨ、前記レーザチャ
ンバ内の全ガス圧が２．５〜３．７気圧であり、この中
のフッ素分圧が０．１％以下であって、さらに、前記主
放電電極に印加される電圧のブレークダウンが発生する
までの立ち上がり時間が３０〜８０ｎｓであるとき、前
記ピーキングコンデンサの容量Ｃｐと、前記磁気パルス
圧縮回路の最終段の前記ピーキングコンデンサ充電用の
コンデンサの容量Ｃｎとが、０．４５＜Ｃｐ／Ｃｎ＜
０．７５の関係にあることが望ましい。
【００３０】この場合に、ピーキングコンデンサの容量
Ｃｐは１０ｎＦ未満であることが望ましい。
Ｃｐは１０ｎＦ未満であることが望ましい。
【００３１】また、主放電電極の一方には予備電離電極
が近接して配置されており、ピーキングコンデンサと並
列に接続され、かつ、予備電離電極と直列に接続された
予備電離用コンデンサの容量Ｃｃが、ピーキングコンデ
ンサの容量Ｃｐの５％以下であることが望ましい。
が近接して配置されており、ピーキングコンデンサと並
列に接続され、かつ、予備電離電極と直列に接続された
予備電離用コンデンサの容量Ｃｃが、ピーキングコンデ
ンサの容量Ｃｐの５％以下であることが望ましい。
【００３２】また、レーザチャンバ内に配置された光共
振器の出力鏡の反射率が５０％以上であることが望まし
い。
振器の出力鏡の反射率が５０％以上であることが望まし
い。
【００３３】また、光共振器のラウンドトリップ回数が
６回以上であることが望ましい。
６回以上であることが望ましい。
【００３４】また、主放電電極は、長さが５５０〜７５
０ｍｍ、電極間距離が１４〜１８ｍｍであることが望ま
しい。
０ｍｍ、電極間距離が１４〜１８ｍｍであることが望ま
しい。
【００３５】本発明のフッ素レーザ装置は、磁気パルス
圧縮回路の出力端に接続され、レーザチェンバー内に配
置された一対のレーザ放電電極とその一対のレーザ放電
電極と並列に接続されたピーキングコンデンサとを有す
るフッ素レーザ装置において、前記磁気パルス圧縮回路
から前記ピーキングコンデンサを介して前記放電電極へ
エネルギーを注入する１次電流と、前記磁気パルス圧縮
回路の最終段の前記ピーキングコンデンサ充電用のコン
デンサから前記放電電極へエネルギーを注入する２次電
流とを重畳させ、かつ、前記２次電流の振動周期を前記
１次電流の振動周期より長く設定して、前記２次電流が
重畳した前記１次電流の極性が反転する放電振動電流波
形の始めの半周期と、それに続く少なくとも２つの半周
期とによって１パルスのレーザ発振動作を行うように構
成し、繰返し周波数２ｋＨｚ以上で、レーザパルス幅Ｔ
isが４０ｎｓ以上であることを特徴とするものである。
圧縮回路の出力端に接続され、レーザチェンバー内に配
置された一対のレーザ放電電極とその一対のレーザ放電
電極と並列に接続されたピーキングコンデンサとを有す
るフッ素レーザ装置において、前記磁気パルス圧縮回路
から前記ピーキングコンデンサを介して前記放電電極へ
エネルギーを注入する１次電流と、前記磁気パルス圧縮
回路の最終段の前記ピーキングコンデンサ充電用のコン
デンサから前記放電電極へエネルギーを注入する２次電
流とを重畳させ、かつ、前記２次電流の振動周期を前記
１次電流の振動周期より長く設定して、前記２次電流が
重畳した前記１次電流の極性が反転する放電振動電流波
形の始めの半周期と、それに続く少なくとも２つの半周
期とによって１パルスのレーザ発振動作を行うように構
成し、繰返し周波数２ｋＨｚ以上で、レーザパルス幅Ｔ
isが４０ｎｓ以上であることを特徴とするものである。
【００３６】本発明においては、磁気パルス圧縮回路か
らピーキングコンデンサを介して放電電極へエネルギー
を注入する１次電流と、磁気パルス圧縮回路の最終段の
ピーキングコンデンサ充電用のコンデンサから放電電極
へエネルギーを注入する２次電流とを重畳させ、かつ、
２次電流の振動周期を１次電流の振動周期より長く設定
して、２次電流が重畳した１次電流の極性が反転する放
電振動電流波形の始めの半周期と、それに続く少なくと
も２つの半周期とによって１パルスのレーザ発振動作を
行うように構成したので、繰返し周波数２ｋＨｚ以上の
場合において、高繰返しロングパルス化狭帯域ＡｒＦエ
キシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置を実現すること
ができる。
らピーキングコンデンサを介して放電電極へエネルギー
を注入する１次電流と、磁気パルス圧縮回路の最終段の
ピーキングコンデンサ充電用のコンデンサから放電電極
へエネルギーを注入する２次電流とを重畳させ、かつ、
２次電流の振動周期を１次電流の振動周期より長く設定
して、２次電流が重畳した１次電流の極性が反転する放
電振動電流波形の始めの半周期と、それに続く少なくと
も２つの半周期とによって１パルスのレーザ発振動作を
行うように構成したので、繰返し周波数２ｋＨｚ以上の
場合において、高繰返しロングパルス化狭帯域ＡｒＦエ
キシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置を実現すること
ができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の原理とその実施例
について、図面に基づいて説明する。
について、図面に基づいて説明する。
【００３８】本発明者は、上記のような要請に対応する
ために、レーザ放電回路において高繰返し動作に対応す
るロングパルス化回路を形成することにより、繰返し周
波数が２ｋＨｚ以上でも、安定に動作可能なＴis≧４０
ｎｓとなるロングパルス露光用ＡｒＦエキシマレーザ装
置を開発した。
ために、レーザ放電回路において高繰返し動作に対応す
るロングパルス化回路を形成することにより、繰返し周
波数が２ｋＨｚ以上でも、安定に動作可能なＴis≧４０
ｎｓとなるロングパルス露光用ＡｒＦエキシマレーザ装
置を開発した。
【００３９】その原理としては、ロングパルス化回路の
具体的な動作として、レーザチェンバー内に配置された
一対のレーザ放電電極と並列に接続されたピーキングコ
ンデンサから放電空間に流れる１次電流の立上りを速
く、かつ、ピーク値を高くし、さらに、その周期を短く
し、放電を安定持続しやすくすると共に、ピーキングコ
ンデンサから放電空間に流れる１次電流の第２周期に、
磁気パルス圧縮回路のピーキングコンデンサ充電用のコ
ンデンサに残留している電荷（放電までにピーキングコ
ンデンサに移行せずに残った分）を合わせて流れるよう
にすることによって、１次電流極性が反転する１パルス
の放電振動電流波形の始めの半周期と、それに続く少な
くとも２つの半周期によってレーザ発振動作をするよう
にすることである。
具体的な動作として、レーザチェンバー内に配置された
一対のレーザ放電電極と並列に接続されたピーキングコ
ンデンサから放電空間に流れる１次電流の立上りを速
く、かつ、ピーク値を高くし、さらに、その周期を短く
し、放電を安定持続しやすくすると共に、ピーキングコ
ンデンサから放電空間に流れる１次電流の第２周期に、
磁気パルス圧縮回路のピーキングコンデンサ充電用のコ
ンデンサに残留している電荷（放電までにピーキングコ
ンデンサに移行せずに残った分）を合わせて流れるよう
にすることによって、１次電流極性が反転する１パルス
の放電振動電流波形の始めの半周期と、それに続く少な
くとも２つの半周期によってレーザ発振動作をするよう
にすることである。
【００４０】この状態の概念図を図１に示す。ピーキン
グコンデンサから流れる１次電流の立上りが速く、ピー
ク値が高く、その周期が短くなるように回路定数を定め
ることにより（具体的な回路構成、回路定数は後述す
る。）、放電を安定持続しやすくする。
グコンデンサから流れる１次電流の立上りが速く、ピー
ク値が高く、その周期が短くなるように回路定数を定め
ることにより（具体的な回路構成、回路定数は後述す
る。）、放電を安定持続しやすくする。
【００４１】一方、放電開始時に、磁気パルス圧縮回路
のピーキングコンデンサ充電用のコンデンサ（最終段の
コンデンサ）に電荷が残留するように回路定数を定めて
（具体的な回路構成、回路定数は後述する。）、その残
留電荷が放電空間に流れる２次電流の周期を１次電流の
周期より長く（例えば３倍以上６倍以下）に設定する。
のピーキングコンデンサ充電用のコンデンサ（最終段の
コンデンサ）に電荷が残留するように回路定数を定めて
（具体的な回路構成、回路定数は後述する。）、その残
留電荷が放電空間に流れる２次電流の周期を１次電流の
周期より長く（例えば３倍以上６倍以下）に設定する。
【００４２】そして、放電電極間に流れる電流をこの１
次電流と２次電流とが重畳したものとして、図１のよう
に、重畳した電流の極性が反転する振動電流波形の始め
の半周期と、それに続く少なくとも２つの半周期とによ
って１パルスのレーザ発振動作を行うようにする。
次電流と２次電流とが重畳したものとして、図１のよう
に、重畳した電流の極性が反転する振動電流波形の始め
の半周期と、それに続く少なくとも２つの半周期とによ
って１パルスのレーザ発振動作を行うようにする。
【００４３】補足的に説明すると、図１の重畳した振動
電流の第１の半周期と第３の半周期は同じ極性であり、
電流が重畳して強度が大きくなっており、その間に放電
空間に注入されるエネルギーは、２次電流がない従来の
場合に比較して大きくなっており、発振エネルギーも大
きくなる。しかし、振動電流の第２の半周期において
は、電流値は逆に小さくなるため、注入されるエネルギ
ーは少なくなるが、この間も第１の半周期に続いて放電
空間内で極性は反転するものの放電が持続していて効率
的にエネルギーが注入されるので、レーザ発振動作は第
１の半周期から第２の半周期、そして第３の半周期と持
続させることができる。
電流の第１の半周期と第３の半周期は同じ極性であり、
電流が重畳して強度が大きくなっており、その間に放電
空間に注入されるエネルギーは、２次電流がない従来の
場合に比較して大きくなっており、発振エネルギーも大
きくなる。しかし、振動電流の第２の半周期において
は、電流値は逆に小さくなるため、注入されるエネルギ
ーは少なくなるが、この間も第１の半周期に続いて放電
空間内で極性は反転するものの放電が持続していて効率
的にエネルギーが注入されるので、レーザ発振動作は第
１の半周期から第２の半周期、そして第３の半周期と持
続させることができる。
【００４４】このように、磁気パルス圧縮回路からピー
キングコンデンサを介して放電電極へエネルギーを注入
する１次電流と、磁気パルス圧縮回路のピーキングコン
デンサ充電用のコンデンサから放電電極へエネルギーを
注入する２次電流とを重畳させ、かつ、２次電流の振動
周期を１次電流の振動周期より長く設定し、２次電流が
重畳した１次電流の極性が反転する放電振動電流波形の
始めの半周期と、それに続く少なくとも２つの半周期と
によって１パルスのレーザ発振動作を行うように構成す
ることにより、Ｔis≧４０ｎｓとロングパルス化が可能
になり、線幅が０．５ｐｍ（半値）より狭くなり、解像
度が向上し、また、そのロングパルス化によりピーク光
強度が低下したことにより、石英材料のダメージを軽減
することもできる。
キングコンデンサを介して放電電極へエネルギーを注入
する１次電流と、磁気パルス圧縮回路のピーキングコン
デンサ充電用のコンデンサから放電電極へエネルギーを
注入する２次電流とを重畳させ、かつ、２次電流の振動
周期を１次電流の振動周期より長く設定し、２次電流が
重畳した１次電流の極性が反転する放電振動電流波形の
始めの半周期と、それに続く少なくとも２つの半周期と
によって１パルスのレーザ発振動作を行うように構成す
ることにより、Ｔis≧４０ｎｓとロングパルス化が可能
になり、線幅が０．５ｐｍ（半値）より狭くなり、解像
度が向上し、また、そのロングパルス化によりピーク光
強度が低下したことにより、石英材料のダメージを軽減
することもできる。
【００４５】以下、本発明のＡｒＦエキシマレーザ装置
とその励起回路の具体例を示す。
とその励起回路の具体例を示す。
【００４６】図２は、本発明の露光用ＡｒＦエキシマレ
ーザ装置の構成例を示す図であり、図中、１はレーザチ
ェンバであり、両端に窓部が設けられ、フッ素ガス、ア
ルゴンガス及びバッファーガス（例えばネオンガス）か
らなる混合ガスであるレーザガスが封入されている。
ーザ装置の構成例を示す図であり、図中、１はレーザチ
ェンバであり、両端に窓部が設けられ、フッ素ガス、ア
ルゴンガス及びバッファーガス（例えばネオンガス）か
らなる混合ガスであるレーザガスが封入されている。
【００４７】レーザチェンバ１の内部には、所定間隔だ
け離間して対向した一対の放電電極２、２が設けられ、
高電圧パルス発生装置３より高電圧パルスを印加して放
電電極２、２間に放電を発生させることにより、レーザ
媒質であるレーザガスが励起される。 レーザチェンバ
１内に設置されたファン４によって、レーザガスはレー
ザチェンバ１内部を循環する。
け離間して対向した一対の放電電極２、２が設けられ、
高電圧パルス発生装置３より高電圧パルスを印加して放
電電極２、２間に放電を発生させることにより、レーザ
媒質であるレーザガスが励起される。 レーザチェンバ
１内に設置されたファン４によって、レーザガスはレー
ザチェンバ１内部を循環する。
【００４８】このレーザガス循環により、放電電極２間
のレーザガスは、放電発生後、次の放電が発生する前に
新しいガスに置換されるので、次の放電は安定な放電と
なる。
のレーザガスは、放電発生後、次の放電が発生する前に
新しいガスに置換されるので、次の放電は安定な放電と
なる。
【００４９】本発明者等はレーザチェンバ１のレーザガ
ス循環構造、ファン４の形状等の改良を行い、繰返し周
波数２ｋＨｚ以上を実現した。
ス循環構造、ファン４の形状等の改良を行い、繰返し周
波数２ｋＨｚ以上を実現した。
【００５０】レーザチェンバ１の一方の端部側には、レ
ーザ光のスペクトル幅を狭帯域化するための狭帯域化光
学系を有する狭帯域化モジュール５が設けられる。狭帯
域化モジュール５は、例えば、１個以上のプリズムから
なるビーム径拡大光学系とリトロー配置の反射型回折格
子とから構成される。レーザチェンバ１の他方の端部側
には出力鏡６が設けられ、この出力鏡６と狭帯域化モジ
ュール５に設置された狭帯域化光学系によりレーザ共振
器が構成される。
ーザ光のスペクトル幅を狭帯域化するための狭帯域化光
学系を有する狭帯域化モジュール５が設けられる。狭帯
域化モジュール５は、例えば、１個以上のプリズムから
なるビーム径拡大光学系とリトロー配置の反射型回折格
子とから構成される。レーザチェンバ１の他方の端部側
には出力鏡６が設けられ、この出力鏡６と狭帯域化モジ
ュール５に設置された狭帯域化光学系によりレーザ共振
器が構成される。
【００５１】出力鏡６より放出されたＡｒＦエキシマレ
ーザ光の一部はビームサンプラー７により取り出され、
レーザ光の時間的波形を検出する波形検出手段８に導か
れる。波形検出手段８、例えば、フォトダイオード又は
光電子増倍管を光電変換手段として備えている。波形検
出手段８で得られた波形データは、パルス幅算出手段９
に送られる。パルス幅算出手段９は、受け取ったパルス
幅データに基いて、前記した式（１）に従って、レーザ
パルス幅Ｔisを算出する。
ーザ光の一部はビームサンプラー７により取り出され、
レーザ光の時間的波形を検出する波形検出手段８に導か
れる。波形検出手段８、例えば、フォトダイオード又は
光電子増倍管を光電変換手段として備えている。波形検
出手段８で得られた波形データは、パルス幅算出手段９
に送られる。パルス幅算出手段９は、受け取ったパルス
幅データに基いて、前記した式（１）に従って、レーザ
パルス幅Ｔisを算出する。
【００５２】このようなＡｒＦエキシマレーザ装置の主
放電電極２、２の間に図３に示すような励起回路により
主放電電圧が、また、コロナ予備電離部１０の電極１１
と１３の間に予備電離用コンデンサＣｃを介して予備放
電電圧が印加される。なお、この例において、コロナ予
備電離部１０は、例えば、第１電極１１が高純度アルミ
ナセラミックス等の誘電体物質製の片側開放のチューブ
１２内に円柱状電極を挿入して構成され、第２電極１３
が矩形の板状体電極から構成され、第２電極１３の板状
体はその１つの直線状のエッジ近傍で屈曲されており、
そのエッジにおいて第１電極１１の誘電体チューブ１２
の外面に平行に線接触してなり、その接触位置が、主放
電電極２、２の間のレーザ励起空間を見込むことができ
る位置の一方の主放電電極２に近接して配置されてなる
ものである。
放電電極２、２の間に図３に示すような励起回路により
主放電電圧が、また、コロナ予備電離部１０の電極１１
と１３の間に予備電離用コンデンサＣｃを介して予備放
電電圧が印加される。なお、この例において、コロナ予
備電離部１０は、例えば、第１電極１１が高純度アルミ
ナセラミックス等の誘電体物質製の片側開放のチューブ
１２内に円柱状電極を挿入して構成され、第２電極１３
が矩形の板状体電極から構成され、第２電極１３の板状
体はその１つの直線状のエッジ近傍で屈曲されており、
そのエッジにおいて第１電極１１の誘電体チューブ１２
の外面に平行に線接触してなり、その接触位置が、主放
電電極２、２の間のレーザ励起空間を見込むことができ
る位置の一方の主放電電極２に近接して配置されてなる
ものである。
【００５３】図３の励起回路は、可飽和リアクトルから
なる３個の磁気スイッチＳＬ０、ＳＬ１、ＳＬ２を用い
た２段の磁気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチＳ
Ｌ０は固体スイッチＳＷ保護用のものであり、第１の磁
気スイッチＳＬ１と第２の磁気スイッチＳＬ２により２
段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
なる３個の磁気スイッチＳＬ０、ＳＬ１、ＳＬ２を用い
た２段の磁気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチＳ
Ｌ０は固体スイッチＳＷ保護用のものであり、第１の磁
気スイッチＳＬ１と第２の磁気スイッチＳＬ２により２
段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
【００５４】図３に従って回路の構成と動作を以下に説
明する。まず、高電圧電源ＨＶの電圧が所定の値に調整
され、磁気スイッチＳＬ０、インダクタンスＬ１を介し
て主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイ
ッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電
が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体
スイッチＳＷ両端にかかる電圧は磁気スイッチＳＬ０の
両端にかかるよう移り、固体スイッチＳＷを保護する。
磁気スイッチＳＬ０の両端にかかる主コンデンサＣ０の
充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＬ０の特性
で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＬ０が飽和
して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイ
ッチＳＬ０、固体スイッチＳＷ、コンデンサＣ１のルー
プに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が
移行してコンデンサＣ１に充電される。
明する。まず、高電圧電源ＨＶの電圧が所定の値に調整
され、磁気スイッチＳＬ０、インダクタンスＬ１を介し
て主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイ
ッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電
が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体
スイッチＳＷ両端にかかる電圧は磁気スイッチＳＬ０の
両端にかかるよう移り、固体スイッチＳＷを保護する。
磁気スイッチＳＬ０の両端にかかる主コンデンサＣ０の
充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＬ０の特性
で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＬ０が飽和
して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイ
ッチＳＬ０、固体スイッチＳＷ、コンデンサＣ１のルー
プに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が
移行してコンデンサＣ１に充電される。
【００５５】この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１
の時間積分値が磁気スイッチＳＬ１の特性で決まる限界
値に達すると、磁気スイッチＳＬ１が飽和して磁気スイ
ッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気ス
イッチＳＬ２のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に
蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電され
る。
の時間積分値が磁気スイッチＳＬ１の特性で決まる限界
値に達すると、磁気スイッチＳＬ１が飽和して磁気スイ
ッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気ス
イッチＳＬ２のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に
蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電され
る。
【００５６】さらに、この後、コンデンサＣ２における
電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＬ２の特性で決
まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＬ２が飽和して
磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコン
デンサＣｐ、磁気スイッチＳＬ２のループに電流が流
れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキ
ングコンデンサＣｐが充電される。
電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＬ２の特性で決
まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＬ２が飽和して
磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコン
デンサＣｐ、磁気スイッチＳＬ２のループに電流が流
れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキ
ングコンデンサＣｐが充電される。
【００５７】図３の説明から明らかなように、予備電離
のためのコロナ放電は、誘電体チューブ１２と第２電極
１３とが接触している個所を基点として誘電体チューブ
１２の外周面に発生するが、図３のピーキングコンデン
サＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖ３が上昇し、Ｖ
３が所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チュ
ーブ１２表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電
によって誘電体チューブ１２の表面に紫外線が発生し、
主放電電極２、２間のレーザ媒質であるレーザガスが予
備電離される。
のためのコロナ放電は、誘電体チューブ１２と第２電極
１３とが接触している個所を基点として誘電体チューブ
１２の外周面に発生するが、図３のピーキングコンデン
サＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖ３が上昇し、Ｖ
３が所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チュ
ーブ１２表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電
によって誘電体チューブ１２の表面に紫外線が発生し、
主放電電極２、２間のレーザ媒質であるレーザガスが予
備電離される。
【００５８】ピーキングコンデンサＣｐの充電がさらに
進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖ３が
上昇し、この電圧Ｖ３がある値（ブレークダウン電圧）
Ｖｂに達すると、主放電電極２、２間のレーザガスが絶
縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ
媒質が励起され、レーザ光が発生する。
進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖ３が
上昇し、この電圧Ｖ３がある値（ブレークダウン電圧）
Ｖｂに達すると、主放電電極２、２間のレーザガスが絶
縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ
媒質が励起され、レーザ光が発生する。
【００５９】この後、主放電によりピーキングコンデン
サＣｐの電圧が急速に低下し、やがて充電開始前の状態
に戻る。
サＣｐの電圧が急速に低下し、やがて充電開始前の状態
に戻る。
【００６０】このような放電動作が固体スイッチＳＷの
スイッチング動作によって繰り返し行なわれることによ
り、所定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行わ
れる。
スイッチング動作によって繰り返し行なわれることによ
り、所定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行わ
れる。
【００６１】ここで、磁気スイッチＳＬ１、ＳＬ２及び
コンデンサＣ１、Ｃ２で構成される各段の容量移行型回
路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるよ
うに設定することにより、各段を流れる電流パルスのパ
ルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、
主放電電極２、２間に短パルスの強い放電が実現され
る。
コンデンサＣ１、Ｃ２で構成される各段の容量移行型回
路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるよ
うに設定することにより、各段を流れる電流パルスのパ
ルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、
主放電電極２、２間に短パルスの強い放電が実現され
る。
【００６２】ところで、半導体露光用の光源としてのＡ
ｒＦエキシマレーザ装置の場合、露光に必要なレーザ出
力エネルギーからそれに必要な放電体積が自ずから決ま
り、その放電体積から主放電電極２、２間の間隔は１４
〜１８ｍｍ程度、長さは５５０〜７５０ｍｍ程度ある必
要がある。
ｒＦエキシマレーザ装置の場合、露光に必要なレーザ出
力エネルギーからそれに必要な放電体積が自ずから決ま
り、その放電体積から主放電電極２、２間の間隔は１４
〜１８ｍｍ程度、長さは５５０〜７５０ｍｍ程度ある必
要がある。
【００６３】また、そのレーザ出力エネルギーは一般に
はピーキングコンデンサＣｐの容量で決まり（放電によ
る入力エネルギーは１／２×Ｃｐ・Ｖｂ2 ）、Ｃｐは大
きい方が良いが、ピーキングコンデンサＣｐから主放電
電極２、２間を流れる電流の周期を短くするにはＣｐは
小さくしなけばならない。しかも、図１に関して説明し
たように、Ｃｐから主放電電極２、２間を電流が流れて
も、Ｃ２に電荷が残留しているようにするには、Ｃｐは
余り大きくできない。これらの条件からピーキングコン
デンサＣｐの容量は１０ｎＦ未満にする必要がある。
はピーキングコンデンサＣｐの容量で決まり（放電によ
る入力エネルギーは１／２×Ｃｐ・Ｖｂ2 ）、Ｃｐは大
きい方が良いが、ピーキングコンデンサＣｐから主放電
電極２、２間を流れる電流の周期を短くするにはＣｐは
小さくしなけばならない。しかも、図１に関して説明し
たように、Ｃｐから主放電電極２、２間を電流が流れて
も、Ｃ２に電荷が残留しているようにするには、Ｃｐは
余り大きくできない。これらの条件からピーキングコン
デンサＣｐの容量は１０ｎＦ未満にする必要がある。
【００６４】ここで、上記したように、本発明に基づい
て、ピーキングコンデンサＣｐから主放電電極２、２間
を流れる電流の立上りを速く、かつ、電流のピーク値を
高くするように回路定数を定める必要がある。電流のピ
ーク値を大きくするには、主放電電極２、２間で放電が
開始する電圧（ブレークダウン電圧）Ｖｂが主放電電極
２、２間に加えられる電圧の立ち上がりに依存し、立上
り時間が高速である場合に放電開始電圧Ｖｂが高くなる
（過電圧の発生）ので、その印加電圧を急激に上昇する
ようにする必要がある。ここで、主放電電極２、２に印
加される電圧のブレークダウンが発生するまでの立ち上
がり時間は、３０〜８０ｎｓの範囲にあることが重要で
ある。ここで、ブレークダウン電圧Ｖｂまでの立上り時
間の定義は、主放電電極２、２間に印加される電圧Ｖ３
の最初の１／２周期の立ち上がり部の最も急峻になる部
分を直線近似し、その直線が電圧０の直線と交差する点
からブレークダウン電圧Ｖｂに至る点までの時間であ
る。ここで、立ち上がり時間が３０ｎｓより短い場合、
予備電離に必要な時間がとれなくなる。逆に、立上り時
間が８０ｎｓより大きい場合、出力するレーザ光パルス
幅が減少し、所望のパルス幅４０ｎｓ以上を得ることが
できない。
て、ピーキングコンデンサＣｐから主放電電極２、２間
を流れる電流の立上りを速く、かつ、電流のピーク値を
高くするように回路定数を定める必要がある。電流のピ
ーク値を大きくするには、主放電電極２、２間で放電が
開始する電圧（ブレークダウン電圧）Ｖｂが主放電電極
２、２間に加えられる電圧の立ち上がりに依存し、立上
り時間が高速である場合に放電開始電圧Ｖｂが高くなる
（過電圧の発生）ので、その印加電圧を急激に上昇する
ようにする必要がある。ここで、主放電電極２、２に印
加される電圧のブレークダウンが発生するまでの立ち上
がり時間は、３０〜８０ｎｓの範囲にあることが重要で
ある。ここで、ブレークダウン電圧Ｖｂまでの立上り時
間の定義は、主放電電極２、２間に印加される電圧Ｖ３
の最初の１／２周期の立ち上がり部の最も急峻になる部
分を直線近似し、その直線が電圧０の直線と交差する点
からブレークダウン電圧Ｖｂに至る点までの時間であ
る。ここで、立ち上がり時間が３０ｎｓより短い場合、
予備電離に必要な時間がとれなくなる。逆に、立上り時
間が８０ｎｓより大きい場合、出力するレーザ光パルス
幅が減少し、所望のパルス幅４０ｎｓ以上を得ることが
できない。
【００６５】なお、この主放電電極２、２に印加される
電圧のブレークダウンが発生するまでの立ち上がり時間
の規定によって、磁気スイッチＳＬ２の残留インダクタ
ンスが決まるので、この規定によって、コンデンサＣ
２、磁気スイッチＳＬ２、主放電電極２、２のループに
流れる電流（図１のコンデンサＣ２から放電空間に流れ
る電流）の周期を決めるインダクタンスが決まる。
電圧のブレークダウンが発生するまでの立ち上がり時間
の規定によって、磁気スイッチＳＬ２の残留インダクタ
ンスが決まるので、この規定によって、コンデンサＣ
２、磁気スイッチＳＬ２、主放電電極２、２のループに
流れる電流（図１のコンデンサＣ２から放電空間に流れ
る電流）の周期を決めるインダクタンスが決まる。
【００６６】次に、ピーキングコンデンサＣｐから主放
電電極２、２間を流れる電流の周期を短くして放電を安
定持続しやすくするには、以下のように構成する。すな
わち、図３の励起回路のピーキングコンデンサＣｐと主
放電電極２、２が形成するループ（放電電流回路）中の
容量と浮遊インダクタンスであり、両者の積のルートが
その周期に比例する。したがって、その周期を短くする
には、上記放電電流回路の浮遊インダクタンスを可能な
限り小さくすればよい。しかし、この浮遊インダクタン
スの大きさはレーザキャビティの断面積で決まるから、
実際上４〜８ｎＨ程度より小さくできない。
電電極２、２間を流れる電流の周期を短くして放電を安
定持続しやすくするには、以下のように構成する。すな
わち、図３の励起回路のピーキングコンデンサＣｐと主
放電電極２、２が形成するループ（放電電流回路）中の
容量と浮遊インダクタンスであり、両者の積のルートが
その周期に比例する。したがって、その周期を短くする
には、上記放電電流回路の浮遊インダクタンスを可能な
限り小さくすればよい。しかし、この浮遊インダクタン
スの大きさはレーザキャビティの断面積で決まるから、
実際上４〜８ｎＨ程度より小さくできない。
【００６７】また、主放電電極２、２間を流れる振動電
流の２番目以降の１／２周期の電流のピーク値を大きく
して２番目以降の１／２周期においてもレーザ発振を行
わせるには、レーザガスの電気抵抗を小さくする必要が
ある。ＡｒＦにおいては、Ａｒ＋Ｆ2 ＋Ｎｅからなる
２．５〜３．７気圧のレーザガスを用いる場合に、フッ
素分圧が小さい程抵抗が小さくなるので、レーザガスの
全圧に対するフッ素分圧を０．１％以下にすることが望
ましい。なお、レーザガスの圧力が２．５気圧以下の場
合、注入できるエネルギーが小さくなりすぎ、露光装置
に必要な出力エネルギーが得られないくなる、逆に、
３．７気圧のより大きい場合は、抵抗が大きくなりす
ぎ、２番目以降の１／２周期においてレーザ発振を行わ
せることが困難になる。
流の２番目以降の１／２周期の電流のピーク値を大きく
して２番目以降の１／２周期においてもレーザ発振を行
わせるには、レーザガスの電気抵抗を小さくする必要が
ある。ＡｒＦにおいては、Ａｒ＋Ｆ2 ＋Ｎｅからなる
２．５〜３．７気圧のレーザガスを用いる場合に、フッ
素分圧が小さい程抵抗が小さくなるので、レーザガスの
全圧に対するフッ素分圧を０．１％以下にすることが望
ましい。なお、レーザガスの圧力が２．５気圧以下の場
合、注入できるエネルギーが小さくなりすぎ、露光装置
に必要な出力エネルギーが得られないくなる、逆に、
３．７気圧のより大きい場合は、抵抗が大きくなりす
ぎ、２番目以降の１／２周期においてレーザ発振を行わ
せることが困難になる。
【００６８】このような知見の下で、図２に示すＡｒＦ
エキシマレーザ装置において、レーザ放電電極長６００
ｍｍ、間隔１６ｍｍ、レーザチェンバ１内圧力を３．５
気圧（約３５０ｋＰａ）、フッ素濃度を０．０９％、バ
ッファーガスをネオンとし、また、図３のような２段の
磁気パルス圧縮回路からなる励起回路により、繰返し周
波数を２ｋＨｚとし、ブレークダウンまでの立上り時間
５０〜６０ｎｓ、予備電離用コンデンサＣｃ容量０．４
ｎＦ、出力鏡６の反射率６０％、Ｃｐ容量９ｎＦとし
て、Ｃ２容量を変化させ、図１の原理に基づいてレーザ
発振をさせたときのレーザパルス幅Ｔisと１パルス当た
りのレーザ出力エネルギーの関係を調べたところ、図４
のような結果が得られた。なお、Ｃ２の変化に対して、
Ｃ２≒Ｃ１≒Ｃ０となるようにした。また、レーザチェ
ンバ１内圧力はガス温度を２５℃に換算したときの値で
ある。
エキシマレーザ装置において、レーザ放電電極長６００
ｍｍ、間隔１６ｍｍ、レーザチェンバ１内圧力を３．５
気圧（約３５０ｋＰａ）、フッ素濃度を０．０９％、バ
ッファーガスをネオンとし、また、図３のような２段の
磁気パルス圧縮回路からなる励起回路により、繰返し周
波数を２ｋＨｚとし、ブレークダウンまでの立上り時間
５０〜６０ｎｓ、予備電離用コンデンサＣｃ容量０．４
ｎＦ、出力鏡６の反射率６０％、Ｃｐ容量９ｎＦとし
て、Ｃ２容量を変化させ、図１の原理に基づいてレーザ
発振をさせたときのレーザパルス幅Ｔisと１パルス当た
りのレーザ出力エネルギーの関係を調べたところ、図４
のような結果が得られた。なお、Ｃ２の変化に対して、
Ｃ２≒Ｃ１≒Ｃ０となるようにした。また、レーザチェ
ンバ１内圧力はガス温度を２５℃に換算したときの値で
ある。
【００６９】図４の結果より、Ｃ２が１２ｎＦ（Ｃｐ／
Ｃ２＝０．７５）以上、２０ｎＦ（Ｃｐ／Ｃ２＝０．４
５）以下のときに、レーザパルス幅ＴisをＴis≧４０ｎ
ｓとすることができることが分った。逆に、Ｃ２が１２
ｎＦ以下、２０ｎＦ以上になると、Ｔis＜４０ｎｓとな
った。しかも、レーザ出力エネルギーも、Ｃ２が１２ｎ
Ｆ以下、２０ｎＦ以上で減少している。その理由は、Ｃ
２が１２ｎＦ以下（Ｃｐ／Ｃ２＞０．７５）のとき、Ｃ
２から放電空間に注入されるエネルギーが減少する結
果、Ｔisもレーザ出力エネルギーも減少するのであり、
逆に、Ｃ２が２０ｎＦ以上（Ｃｐ／Ｃ２＜０．４５）の
とき、放電空間に注入されるエネルギーが大きくなりす
ぎ、放電が不安定になる結果、Ｔisもレーザ出力エネル
ギーも減少し始める。
Ｃ２＝０．７５）以上、２０ｎＦ（Ｃｐ／Ｃ２＝０．４
５）以下のときに、レーザパルス幅ＴisをＴis≧４０ｎ
ｓとすることができることが分った。逆に、Ｃ２が１２
ｎＦ以下、２０ｎＦ以上になると、Ｔis＜４０ｎｓとな
った。しかも、レーザ出力エネルギーも、Ｃ２が１２ｎ
Ｆ以下、２０ｎＦ以上で減少している。その理由は、Ｃ
２が１２ｎＦ以下（Ｃｐ／Ｃ２＞０．７５）のとき、Ｃ
２から放電空間に注入されるエネルギーが減少する結
果、Ｔisもレーザ出力エネルギーも減少するのであり、
逆に、Ｃ２が２０ｎＦ以上（Ｃｐ／Ｃ２＜０．４５）の
とき、放電空間に注入されるエネルギーが大きくなりす
ぎ、放電が不安定になる結果、Ｔisもレーザ出力エネル
ギーも減少し始める。
【００７０】ここで、図４はＣｐ容量９ｎＦのときの結
果であるが、このＣｐの値を減少させても、レーザー出
力が減るだけで、それに応じてＣ２の範囲を変えれば、
図１の１次電流の周期と２次電流の周期との関係が変わ
らないので、図３の関係と同様の関係になり、Ｔis≧４
０ｎｓを得るには、ＣｐとＣｎの比が、０．４５＜Ｃｐ
／Ｃｎ＜０．７５の範囲にあることが必要であることが
分かった。ここで、Ｃｎは磁気パルス圧縮回路の最終段
のコンデンサ（ここでは、コンデンサＣ２）の容量であ
る。
果であるが、このＣｐの値を減少させても、レーザー出
力が減るだけで、それに応じてＣ２の範囲を変えれば、
図１の１次電流の周期と２次電流の周期との関係が変わ
らないので、図３の関係と同様の関係になり、Ｔis≧４
０ｎｓを得るには、ＣｐとＣｎの比が、０．４５＜Ｃｐ
／Ｃｎ＜０．７５の範囲にあることが必要であることが
分かった。ここで、Ｃｎは磁気パルス圧縮回路の最終段
のコンデンサ（ここでは、コンデンサＣ２）の容量であ
る。
【００７１】図５に、１例として、上記条件でＣ２＝１
５ｎＦ（Ｃｐ／Ｃ２＝０．６）としたときの、波形検出
手段８で得られた時間的なレーザ形状である波形データ
を示す。このとき、パルス幅算出手段９により求められ
たレーザパルス幅Ｔisの値は５２ｎｓであった。
５ｎＦ（Ｃｐ／Ｃ２＝０．６）としたときの、波形検出
手段８で得られた時間的なレーザ形状である波形データ
を示す。このとき、パルス幅算出手段９により求められ
たレーザパルス幅Ｔisの値は５２ｎｓであった。
【００７２】図６には、図５の条件のときに電極間を流
れる電流波形（予備電離コンデンサ容量Ｃｃ＝０．４ｎ
Ｆ：実線）を示す。
れる電流波形（予備電離コンデンサ容量Ｃｃ＝０．４ｎ
Ｆ：実線）を示す。
【００７３】以上の実施例から明らかなように、以下の
条件を満たすことにより、Ｔis＞４０ｎｓが実現され
る。 （１）Ｃｐを１０ｎＦ未満と小さくし、放電ループのイ
ンダクタンスＬｄを４〜８ｎＨと小さくすることで、放
電空間に流れる電流の周期（∝√（Ｃｐ・Ｌｄ） ）を短くする。（２）立ち上がり時間３０〜８０ｎｓの
高速立上り電源を用いることにより、放電開始電圧を高
めて、電流ピークを大きくする。 （３）上記高速立上り電源の使用により、ＣｐとＣ２間
のインダクタンス（磁気スイッチＳＬ２の残留インピー
ダンス）を非常に小さくし、Ｃｐから流れる電流の第２
周期に、Ｃ２に残留した電荷による電流を重ねて流れる
ようにする。
条件を満たすことにより、Ｔis＞４０ｎｓが実現され
る。 （１）Ｃｐを１０ｎＦ未満と小さくし、放電ループのイ
ンダクタンスＬｄを４〜８ｎＨと小さくすることで、放
電空間に流れる電流の周期（∝√（Ｃｐ・Ｌｄ） ）を短くする。（２）立ち上がり時間３０〜８０ｎｓの
高速立上り電源を用いることにより、放電開始電圧を高
めて、電流ピークを大きくする。 （３）上記高速立上り電源の使用により、ＣｐとＣ２間
のインダクタンス（磁気スイッチＳＬ２の残留インピー
ダンス）を非常に小さくし、Ｃｐから流れる電流の第２
周期に、Ｃ２に残留した電荷による電流を重ねて流れる
ようにする。
【００７４】これらの結果、（１）、（２）により放電
の安定持続性が高まり、その持続中に（３）によりエネ
ルギーが注入されるため、効率良いロングパルス発振が
可能となる。
の安定持続性が高まり、その持続中に（３）によりエネ
ルギーが注入されるため、効率良いロングパルス発振が
可能となる。
【００７５】このとき、図６中に破線で示すように、予
備電離コンデンサ容量Ｃｃを０．８ｎＦと大きくする
と、Ｃｃに残留した電荷による電流が放電空間に流れる
ときに位相がずれることにより、Ｃｐ、Ｃ２から流れる
電流の第２周期以降が妨げられる。したがって、Ｃｃは
予備電離放電に必要最低限の値にした方がよい。実験の
結果、Ｃｐの５％以下が望ましいことが分かった。上記
実施例では、Ｃｃ／Ｃｐ＝０．４ｎＦ／９ｎＦ（４．４
％）とした。
備電離コンデンサ容量Ｃｃを０．８ｎＦと大きくする
と、Ｃｃに残留した電荷による電流が放電空間に流れる
ときに位相がずれることにより、Ｃｐ、Ｃ２から流れる
電流の第２周期以降が妨げられる。したがって、Ｃｃは
予備電離放電に必要最低限の値にした方がよい。実験の
結果、Ｃｐの５％以下が望ましいことが分かった。上記
実施例では、Ｃｃ／Ｃｐ＝０．４ｎＦ／９ｎＦ（４．４
％）とした。
【００７６】ところで、Ｔis＞４０ｎｓのロングパルス
波形においては、ラウンドトリップ数（光共振器中での
レーザ光の往復の回数）が多くなる。したがって、光共
振器の出力鏡６の反射率を５０％以上に高くすると、２
回目以降のラウンドトリップ数の割合が増加し、レーザ
出力が増加すると共に、レーザ波形の安定性が高くな
り、パルス間のエネルギー安定性も向上する。上記実施
例では、反射率６０％の出力鏡を使用した。
波形においては、ラウンドトリップ数（光共振器中での
レーザ光の往復の回数）が多くなる。したがって、光共
振器の出力鏡６の反射率を５０％以上に高くすると、２
回目以降のラウンドトリップ数の割合が増加し、レーザ
出力が増加すると共に、レーザ波形の安定性が高くな
り、パルス間のエネルギー安定性も向上する。上記実施
例では、反射率６０％の出力鏡を使用した。
【００７７】また、ラウンドトリップに対応する出力波
形のピークの間隔時間は、共振器長の２倍を光速で割っ
たものになる。したがって、Ｔis＞４０ｎｓにおいてラ
ウンドトリップ数が多いとピークの数が多くなる。そし
て、ラウンドトリップ数を相対的に多くするには共振器
長を短くする必要があり、電極長（ゲイン領域）が一定
の場合には、共振器長を短くしてラウンドトリップ数を
多くすると、ゲイン領域以外の長さが減り損失が少なく
なるので望ましい。上記実施例では、Ｔis＞４０ｎｓを
ラウンドトリップ数が６以上になる条件で達成してい
る。
形のピークの間隔時間は、共振器長の２倍を光速で割っ
たものになる。したがって、Ｔis＞４０ｎｓにおいてラ
ウンドトリップ数が多いとピークの数が多くなる。そし
て、ラウンドトリップ数を相対的に多くするには共振器
長を短くする必要があり、電極長（ゲイン領域）が一定
の場合には、共振器長を短くしてラウンドトリップ数を
多くすると、ゲイン領域以外の長さが減り損失が少なく
なるので望ましい。上記実施例では、Ｔis＞４０ｎｓを
ラウンドトリップ数が６以上になる条件で達成してい
る。
【００７８】以上のように、本発明に基いて、従来のよ
うにレーザチェンバ内のフッ素濃度を調整するという技
術とは異なる新規な技術である、ロングパルス化放電回
路（パルス整形回路）の新たな考案という技術により、
繰返し周波数２ｋＨｚ以上、レーザパルス幅Ｔisが４０
ｎｓ以上の、高繰返しロングパルス化の狭帯域ＡｒＦエ
キシマレーザ装置を実現することに成功した。
うにレーザチェンバ内のフッ素濃度を調整するという技
術とは異なる新規な技術である、ロングパルス化放電回
路（パルス整形回路）の新たな考案という技術により、
繰返し周波数２ｋＨｚ以上、レーザパルス幅Ｔisが４０
ｎｓ以上の、高繰返しロングパルス化の狭帯域ＡｒＦエ
キシマレーザ装置を実現することに成功した。
【００７９】以上の本発明に基づいて、ピーキングコン
デンサの容量Ｃｐと、磁気パルス圧縮回路の最終段のピ
ーキングコンデンサ充電用のコンデンサの容量Ｃｎと
を、０．４５＜Ｃｐ／Ｃｎ＜０．７５を満たすように設
定することにより、繰返し周波数２ｋＨｚ以上の場合に
おいて、レーザパルス幅Ｔisが４０ｎｓ以上である高繰
返しロングパルス化狭帯域ＡｒＦエキシマレーザ装置を
実現することができる。
デンサの容量Ｃｐと、磁気パルス圧縮回路の最終段のピ
ーキングコンデンサ充電用のコンデンサの容量Ｃｎと
を、０．４５＜Ｃｐ／Ｃｎ＜０．７５を満たすように設
定することにより、繰返し周波数２ｋＨｚ以上の場合に
おいて、レーザパルス幅Ｔisが４０ｎｓ以上である高繰
返しロングパルス化狭帯域ＡｒＦエキシマレーザ装置を
実現することができる。
【００８０】図７に、本発明によるＡｒＦエキシマレー
ザ装置を３ｋＨｚまで動作させたときのレーザ出力、レ
ーザパルス幅（Ｔis）、出力安定性（３σ）を示す。本
発明により、Ｔis＞４０ｎｓが３ｋＨｚまで確実に得ら
れていることが分かる。また、本発明では、パルス幅を
広げているにも係わらず、出力の３σが５％以内であ
り、通常のパルス幅で発振させたときと同等の高い安定
性が得られることも分かる。
ザ装置を３ｋＨｚまで動作させたときのレーザ出力、レ
ーザパルス幅（Ｔis）、出力安定性（３σ）を示す。本
発明により、Ｔis＞４０ｎｓが３ｋＨｚまで確実に得ら
れていることが分かる。また、本発明では、パルス幅を
広げているにも係わらず、出力の３σが５％以内であ
り、通常のパルス幅で発振させたときと同等の高い安定
性が得られることも分かる。
【００８１】以上は、ＡｒＦエキシマレーザ装置につい
て説明してきたが、上記の基本原理は、フッ素（Ｆ2 ）
ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈｅ）等の希
ガスからなる混合ガスをレーザガスとして、同様に放電
励起するフッ素レーザ装置にも適用できることは明らか
である。
て説明してきたが、上記の基本原理は、フッ素（Ｆ2 ）
ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈｅ）等の希
ガスからなる混合ガスをレーザガスとして、同様に放電
励起するフッ素レーザ装置にも適用できることは明らか
である。
【００８２】以上、本発明のＡｒＦエキシマレーザ装置
及びフッ素レーザ装置をその原理と実施例に基づいて説
明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々
の変形が可能である。
及びフッ素レーザ装置をその原理と実施例に基づいて説
明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々
の変形が可能である。
【００８３】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の露光用ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装
置によれば、磁気パルス圧縮回路からピーキングコンデ
ンサを介して放電電極へエネルギーを注入する１次電流
と、磁気パルス圧縮回路の最終段のピーキングコンデン
サ充電用のコンデンサから放電電極へエネルギーを注入
する２次電流とを重畳させ、かつ、２次電流の振動周期
を１次電流の振動周期より長く設定して、２次電流が重
畳した１次電流の極性が反転する放電振動電流波形の始
めの半周期と、それに続く少なくとも２つの半周期とに
よって１パルスのレーザ発振動作を行うように構成した
ので、繰返し周波数２ｋＨｚ以上の場合において、高繰
返しロングパルス化狭帯域ＡｒＦエキシマレーザ装置及
びフッ素レーザ装置を実現することができる。
の露光用ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装
置によれば、磁気パルス圧縮回路からピーキングコンデ
ンサを介して放電電極へエネルギーを注入する１次電流
と、磁気パルス圧縮回路の最終段のピーキングコンデン
サ充電用のコンデンサから放電電極へエネルギーを注入
する２次電流とを重畳させ、かつ、２次電流の振動周期
を１次電流の振動周期より長く設定して、２次電流が重
畳した１次電流の極性が反転する放電振動電流波形の始
めの半周期と、それに続く少なくとも２つの半周期とに
よって１パルスのレーザ発振動作を行うように構成した
ので、繰返し周波数２ｋＨｚ以上の場合において、高繰
返しロングパルス化狭帯域ＡｒＦエキシマレーザ装置及
びフッ素レーザ装置を実現することができる。
【図１】本発明に基づくＡｒＦエキシマレーザ装置の原
理を説明するための波形図である。
理を説明するための波形図である。
【図２】本発明を適用するＡｒＦエキシマレーザ装置の
構成例を示す図である。
構成例を示す図である。
【図３】本発明に基づく一例の励起回路を示す回路図で
ある。
ある。
【図４】ピーキングコンデンサに対する磁気パルス圧縮
回路の最終段のコンデンサの容量を変化させてレーザパ
ルス幅と１パルス当たりのレーザ出力エネルギーの関係
を調べた結果を示す図である。
回路の最終段のコンデンサの容量を変化させてレーザパ
ルス幅と１パルス当たりのレーザ出力エネルギーの関係
を調べた結果を示す図である。
【図５】１つの具体例におけるＡｒＦエキシマレーザ装
置から得られたレーザ出力波形データを示す図である。
置から得られたレーザ出力波形データを示す図である。
【図６】図５の条件のときに放電電極間を流れる電流波
形を示す図である。
形を示す図である。
【図７】本発明によるＡｒＦエキシマレーザ装置を３ｋ
Ｈｚまで動作させたときのレーザ出力、レーザパルス
幅、出力安定性を示す図である。
Ｈｚまで動作させたときのレーザ出力、レーザパルス
幅、出力安定性を示す図である。
【図８】レーザパルス幅について説明するための図であ
る。
る。
１…レーザチェンバ
２…放電電極
３…高電圧パルス発生装置
４…ファン
５…狭帯域化モジュール
６…出力鏡
７…ビームサンプラー
８…波形検出手段
９…パルス幅算出手段
１０…コロナ予備電離部
１１…コロナ予備電離第１電極
１２…誘電体チューブ
１３…コロナ予備電離第２電極
ＳＬ０…固体スイッチ保護用磁気スイッチ
ＳＬ１…第１の磁気スイッチ
ＳＬ２…第２の磁気スイッチ
ＨＶ…高電圧電源
Ｌ１…インダクタンス
ＳＷ…固体スイッチ
Ｃ０…主コンデンサ
Ｃ１…第１のコンデンサ
Ｃ２…第２のコンデンサ
Ｃｐ…ピーキングコンデンサ
Ｃｃ…予備電離用コンデンサ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−12950（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−163447（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−145794（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−177168（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01S 3/00 - 3/00
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
ＷＰＩ（ＤＩＡＬＯＧ)
Claims (8)
- 【請求項１】 磁気パルス圧縮回路の出力端に接続さ
れ、レーザチェンバー内に配置された一対のレーザ放電
電極とその一対のレーザ放電電極と並列に接続されたピ
ーキングコンデンサとを有するＡｒＦエキシマレーザ装
置において、 前記磁気パルス圧縮回路から前記ピーキングコンデンサ
を介して前記放電電極へエネルギーを注入する１次電流
と、 前記磁気パルス圧縮回路の最終段の前記ピーキングコン
デンサ充電用のコンデンサから前記放電電極へエネルギ
ーを注入する２次電流とを重畳させ、かつ、 前記２次電流の振動周期を前記１次電流の振動周期より
長く設定して、 前記２次電流が重畳した前記１次電流の極性が反転する
放電振動電流波形の始めの半周期と、それに続く少なく
とも２つの半周期とによって１パルスのレーザ発振動作
を行うように構成し、繰返し周波数２ｋＨｚ以上で、レ
ーザパルス幅Ｔ is が４０ｎｓ以上であることを特徴とす
るＡｒＦエキシマレーザ装置。 - 【請求項２】 前記磁気パルス圧縮回路は、半導体スイ
ッチと少なくとも１段以上のコンデンサ及び磁気スイッ
チからなる磁気パルス圧縮部を備え、 前記ピーキングコンデンサと前記主放電電極とが形成す
る回路ループのインダクタンスが５〜８ｎＨ、前記レー
ザチャンバ内の全ガス圧が２．５〜３．７気圧であり、
この中のフッ素分圧が０．１％以下であって、さらに、
前記主放電電極に印加される電圧のブレークダウンが発
生するまでの立ち上がり時間が３０〜８０ｎｓであると
き、 前記ピーキングコンデンサの容量Ｃｐと、前記磁気パル
ス圧縮回路の最終段の前記ピーキングコンデンサ充電用
のコンデンサの容量Ｃｎとが、０．４５＜Ｃｐ／Ｃｎ＜
０．７５の関係にあることを特徴とする請求項１記載の
ＡｒＦエキシマレーザ装置。 - 【請求項３】 前記ピーキングコンデンサの容量Ｃｐは
１０ｎＦ未満であることを特徴とする請求項２記載のＡ
ｒＦエキシマレーザ装置。 - 【請求項４】 前記主放電電極の一方には予備電離電極
が近接して配置されており、 前記ピーキングコンデンサと並列に接続され、かつ、前
記予備電離電極と直列に接続された予備電離用コンデン
サの容量Ｃｃは、前記ピーキングコンデンサの容量Ｃｐ
の５％以下であることを特徴とする請求項２又は３記載
のＡｒＦエキシマレーザ装置。 - 【請求項５】 前記レーザチャンバ内に配置された光共
振器の出力鏡の反射率が５０％以上であることを特徴と
する請求項２から４の何れか１項記載のＡｒＦエキシマ
レーザ装置。 - 【請求項６】 前記光共振器のラウンドトリップ回数が
６回以上であることを特徴とする請求項２から５の何れ
か１項のＡｒＦエキシマレーザ装置。 - 【請求項７】 前記主放電電極は、長さが５５０〜７５
０ｍｍ、電極間距離が１４〜１８ｍｍであることを特徴
とする請求項２から６の何れか１項記載のＡｒＦエキシ
マレーザ装置。 - 【請求項８】 磁気パルス圧縮回路の出力端に接続さ
れ、レーザチェンバー内に配置された一対のレーザ放電
電極とその一対のレーザ放電電極と並列に接続されたピ
ーキングコンデンサとを有するフッ素レーザ装置におい
て、 前記磁気パルス圧縮回路から前記ピーキングコンデンサ
を介して前記放電電極へエネルギーを注入する１次電流
と、 前記磁気パルス圧縮回路の最終段の前記ピーキングコン
デンサ充電用のコンデンサから前記放電電極へエネルギ
ーを注入する２次電流とを重畳させ、かつ、 前記２次電流の振動周期を前記１次電流の振動周期より
長く設定して、 前記２次電流が重畳した前記１次電流の極性が反転する
放電振動電流波形の始めの半周期と、それに続く少なく
とも２つの半周期とによって１パルスのレーザ発振動作
を行うように構成し、繰返し周波数２ｋＨｚ以上で、レ
ーザパルス幅Ｔ is が４０ｎｓ以上であることを特徴とす
るフッ素レーザ装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36268899A JP3427889B2 (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置 |
| KR10-2000-0073415A KR100505084B1 (ko) | 1999-12-21 | 2000-12-05 | 불화 아르곤 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치 |
| EP00127440A EP1111744B1 (en) | 1999-12-21 | 2000-12-14 | ArF excimer laser device and a fluoride laser device |
| DE60038777T DE60038777D1 (de) | 1999-12-21 | 2000-12-14 | ArF-Excimer-Laser-Vorrichtung und Fluorid-Laser-Vorrichtung |
| US09/741,079 US6643312B2 (en) | 1999-12-21 | 2000-12-21 | ArF excimer laser device and a fluoride laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36268899A JP3427889B2 (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001177172A JP2001177172A (ja) | 2001-06-29 |
| JP3427889B2 true JP3427889B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=18477502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36268899A Expired - Lifetime JP3427889B2 (ja) | 1999-12-21 | 1999-12-21 | ＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6643312B2 (ja) |
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