JP3773858B2 - 注入同期式又はｍｏｐａ方式のガスレーザ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、注入同期式のガスレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シードレーザ装置から発振したシードレーザ光を、増幅器で増幅させる注入同期方式やＭＯＰＡ（Main Oscillator Power Amplifier）方式のレーザ装置が知られている。図１７は、Feasibility of Highly Line-Narrowed F2 laser for 157nm Microlithographt(2000 SPIE Cymer,Inc)に示されたＭＯＰＡ式フッ素分子レーザ装置９０（以下、レーザ装置９０と言う）を表しており、以下図１７に基づいて従来技術を説明する。
【０００３】
図１７においてレーザ装置９０は、シードレーザ光２１を発振するシードレーザ装置１１と、シードレーザ光２１を増幅する増幅器１１１とを備えている。
シードレーザ装置１１及び増幅器１１１は、レーザガスを封止するための、レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２を、それぞれ備えている。レーザチャンバ１２の内部で、主電極１４，１５間の放電によって発生したシードレーザ光２１は、狭帯域化ボックス３１内で、例えば図示しないグレーティング等によってスペクトル線幅を狭帯域化される。
【０００４】
狭帯域化されたシードレーザ光２１は、ウィンドウ１７，１９を通過し、フロントミラー１６で部分透過されてシードレーザ装置１１を出射する。そして、光路ミラー５４によって略垂直に反射されて、増幅器１１１に入射する。そして、増幅器１１１内部で、スペクトル線幅及び波長を保ったまま、増幅電極１１４，１１５間の放電によってパルスエネルギーを増幅される。
これにより、スペクトル線幅が狭く、かつパルスエネルギーの高い増幅レーザ光１２１が出射する。この増幅レーザ光１２１は、例えばステッパ等の露光機に入射し、露光用光として用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
即ち、前記レーザ装置９０は、シードレーザ光２１を水平面内で略垂直に反射させて、増幅器１１１に入射させている。そのため、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とを合わせた設置面積（図１７中破線で示した範囲内）が、大きくなってしまう。露光用のレーザ装置９０は、一般的に面積あたりの単価が高いクリーンルーム内部に設置されるため、少しでも設置面積が小さいことが望まれる。
【０００６】
また、レーザ発振を連続的に行なうと、レーザチャンバ１２や増幅チャンバ１１２の内部で発生した塵が、チャンバ１２，１１２の前後に設けられたウィンドウ１７，１９の表面に付着するため、ウィンドウ１７，１９を定期的に清掃する必要がある。また、チャンバ１２，１１２の内部に設置された主電極１４，１５や増幅電極１１４，１１５が摩耗した場合には、これを交換する必要がある。
【０００７】
このような清掃や交換作業を含むメンテナンスのためには、各チャンバ１２，１１２の両側に、作業員がメンテナンスを行なうための作業空間を、予め設けておく必要がある。その結果、さらに大きな設置面積が必要となる。
また、作業員が、各チャンバ１２，１１２の一側から他側へ動かなければならないことがあり、メンテナンスに時間がかかるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、設置面積が小さく、メンテナンスを行ないやすい注入同期式又はＭＯＰＡ式レーザ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明は、
レーザチャンバ内部でレーザガスを励起し、シードレーザ光を発振するシードレーザ装置と、
増幅チャンバ内部でレーザガスを励起し、シードレーザ光のパルスエネルギーを増幅する増幅器とを備え、
前記レーザチャンバと増幅チャンバとを、シードレーザ光の光軸に対して同一側に退避可能としている。
これにより、チャンバを同じ側に引き出してメンテナンスを行なえるので、メンテナンスのための空間をチャンバの両側に設ける必要がなく、レーザ装置の設置面積が小さくなる。
【００１１】
また本発明は、
前記レーザチャンバ及び増幅チャンバが、それぞれレール上に搭載され、
レーザチャンバ及び増幅チャンバをレールに沿って退避させることが可能である。
これにより、チャンバを退避させる際にレールに沿って行なえるので、チャンバがぶれて光学部品等にぶつかることが少ない。
【００１２】
また本発明は、
前記レーザチャンバ及び増幅チャンバが、それぞれ回転自在のローラを介してレール上に搭載されている。
これにより、チャンバの退避が小さな力で行なえる。
【００１３】
また本発明は、
前記レールが、シードレーザ光の光軸に対して略垂直に設置されている。
これにより、チャンバの退避距離を最小にして、シードレーザ光からより遠くへ遠ざけることができる。
【００１４】
また本発明は、レーザチャンバ及び増幅チャンバが、同一のレール上に搭載されている。
これにより、レールの設置のためのスペースが小さくなる。
【００１５】
また本発明は、
前記レーザチャンバと増幅チャンバとが、互いに上下に配置されている。
これにより、レーザ装置の設置面積が小さくなる。
【００１６】
また本発明は、
前記レーザチャンバと増幅チャンバとの少なくとも一方が、出射するレーザ光が鉛直方向に向くように配置されている。
これにより、電源からチャンバを外した際に、重量の大きな電源を持ち上げる必要がなく、チャンバの通り道から水平方向へ移動させることができ、移動が容易となる。
【００１７】
また本発明は、
シードレーザ光が通過する光路空間を覆う光路カバーと、
光路空間内部に低反応性の清浄なパージガスを充満させるパージ機構とを備えている。
これにより、シードレーザ光が真空紫外波長を持っていたとしても、光路空間に酸素が混入してシードレーザ光が減衰することがない。また、光路空間の塵等の不純物が、光学部品に付着することが少ない。
【００１８】
また本発明は、
前記増幅器に入射するシードレーザ光の光軸を調整する光軸調整手段を備えている。
これにより、シードレーザ光を好適に増幅器内部に導入することができ、増幅器から出射する増幅レーザ光のパルスエネルギーが大きくなる。
【００１９】
また本発明は、
前記光軸調整手段が、シードレーザ光を反射する光路ミラーである。
光路ミラーを調整することにより、容易に光軸調整が可能である。
【００２０】
また本発明は、
前記光路ミラーの角度を光路空間外部から操作する操作手段と、
操作時に光路空間内部に外気が混入しないような封止手段とを備えている。
これにより、光路ミラーを操作しても光路空間に酸素や塵が混入せず、シードレーザ光の減衰や光路ミラー等への塵の付着が少ない。
【００２１】
また本発明は、
前記光軸調整手段が、レーザチャンバの共振器を固定するキャビティ板を移動させる移動手段である。
これにより、レーザチャンバと増幅チャンバとを一直線に並べることができ、レーザ装置の設置面積が小さくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
まず、第１実施形態を説明する。図１に、注入同期式フッ素分子レーザ装置１０（以下、レーザ装置１０と言う）を、平面視した構成図を示す。図１においてレーザ装置１０は、狭帯域化されたシードレーザ光２１を発振するシードレーザ装置１１と、シードレーザ光２１を波長及びスペクトル線幅を保ったまま増幅する増幅器１１１とを備えている。シードレーザ装置１１及び増幅器１１１は、例えば鋳鉄で作られたベースプレート３６上に搭載されている。
【００２３】
図２にシードレーザ装置１１の正面図を示す。図２に示すように、シードレーザ装置１１は、フッ素を含むレーザガスを封止したレーザチャンバ１２を備えている。
ベースプレート３６の上部には、その長手方向（図１中左右方向）と略垂直に、左右２本のレール３７，３７が固定されている。レーザチャンバ１２の下部には、例えば４個のローラ（車輪）３８，３８が回転自在に固定されている。ローラ３８，３８は、レール３７，３７の上に乗っており、レーザチャンバ１２をレール３７，３７の長手方向に沿って、比較的小さな力で移動させることを可能としている。
【００２４】
レーザ発振を行なう場合には、レーザチャンバ１２をレール３７，３７に沿って図２中、奥方向（図１中、上方向）に押し込み、図示しない位置決めストッパに押し当てた状態で、レール３７，３７とレーザチャンバ１２とを、図示しないボルト等で固定する。これにより、レーザチャンバ１２を、常に略一定の位置に固定することができるようになっている。
【００２５】
図２に示すように、レーザチャンバ１２の前方（図２中右方）及び後方には、フロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂが、それぞれ屹立している。キャビティ板４３Ａ，４３Ｂの下端部は、それぞれレール３７，３７の側方に、図示しないボルトにより固定されている。
尚、図１におけるレール３７，３７は、説明のために、図１中横方向に幅を広げて描画されている。また、キャビティ板４３Ａ，４３Ｂをレール３７，３７に固定するのではなく、ベースプレート３６に図示しないブロック等の固定部材を固定し、このブロックにキャビティ板４３Ａ，４３Ｂを固定してもよい。
【００２６】
レーザチャンバ１２の前後部には、シードレーザ光２１を透過するフロントウィンドウ１７を装着したフロントウィンドウホルダ４６Ａと、リアウィンドウ１９を装着したリアウィンドウホルダ４６Ｂとが、それぞれ固定されている。レーザチャンバ１２と、フロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂとの間は、フロントベローズ４７Ａ及びリアベローズ４７Ｂによって、それぞれ封止されている。
【００２７】
フロントキャビティ板４３Ａには、シードレーザ光２１が通過する光通過孔４４Ａが設けられている。フロントキャビティ板４３Ａの前部には、シードレーザ光２１を部分透過するフロントミラー１６を収納した、ミラーホルダ３９が設けられている。
リアキャビティ板４３Ｂには、シードレーザ光２１が通過する光通過孔４４Ｂが設けられている。リアキャビティ板４３Ｂの後部には、後述する狭帯域化ボックス３１が固定されている。
【００２８】
レーザチャンバ１２の内部には、一対の主電極１４，１５が、対向して配置されている。モータ３５によって駆動される貫流ファン２４により、主電極１４，１５間にレーザガスを供給し、高圧電源２３から主電極１４，１５間に高電圧を印加することにより、レーザガスが励起され、シードレーザ光２１が発生する。
【００２９】
貫流ファン２４の両端部は、磁気軸受４０，４０によって支承されている。図３に、リアキャビティ板４３Ｂを図２におけるＡ方向から見た図を示す。図３に示すように、リアキャビティ板４３Ｂは、磁気軸受４０をレーザチャンバ１２に取り付けるために、一部に切り欠き４１が設けられている。フロントキャビティ板４３Ａも同様である。
【００３０】
レーザチャンバ１２の上部には、高圧電源２３が搭載されている。高圧電源２３と、レーザチャンバ１２の上部に付設された図示しない放電回路とは、コネクタ７９を介し、ボルト８０で接続されている。
【００３１】
レーザチャンバ１２内で発生したシードレーザ光２１は、狭帯域化ボックス３１に入射する。図１に示すように、狭帯域化ボックス３１の内部には、例えば２個のプリズム３２，３２とグレーティング３３とを含む、狭帯域化光学部品群が設置されている。
レーザ光２１は、プリズム３２，３２によってそのビーム幅を広げられ、グレーティング３３によって、所定の波長を中心とした狭いスペクトル線幅の光のみがレーザ共振器の光軸方向に回折される。これにより、シードレーザ光２１の波長の狭帯域化が行なわれる。
【００３２】
図１に示すように、シードレーザ装置１１を出射したシードレーザ光２１は、光軸調整手段である２枚の光路ミラー５４，５４で反射され、増幅器１１１に入射する。シードレーザ装置１１と増幅器１１１との間のシードレーザ光２１が通過する光路空間５３は、光路カバー５２によって密閉されている。
尚、ここでは光路ミラー５４が全反射ミラーであるように説明するが、これを部分反射ミラーとして、光路ミラー５４を透過したシードレーザ光２１のパルスエネルギーや波長特性を、図示しない検出器で検出するようにしてもよい。
【００３３】
光路カバー５２には、パージガス入口５０が設けられ、清浄で活性の低いパージガスを封止したパージガスボンベ４８から、パージ配管４９が接続している。光路カバー５２の内部には、パージガスボンベ４８から、パージガスが連続的に供給されている。パージガスとしては、窒素が一般的であるが、ヘリウムなどの不活性ガスを用いてもよい。
【００３４】
また、パージガス入口５０は、各ベローズ４７Ａ，４７Ｂ、及び後述する増幅器１１１が有するベローズ１４７Ａ，１４７Ｂにも設けられている。これらのベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂの内部及び狭帯域化ボックス３１の内部にも、パージ配管４９からパージガスが連続的に供給されている。パージガスは、パージガス出口５１から、大気中に放出される（矢印５６）。
【００３５】
このように、パージガスボンベ４８、パージ配管４９、及びパージガス出入口５０，５１を備えたパージ機構により、シードレーザ光２１の通過する光路空間５３に、常にパージガスを充満させている。
これにより、光路空間５３に塵が入り込まず、光路ミラー５４に付着して反射率を低下させるようなことが少ない。また、光路空間５３から酸素が追い出されるため、真空紫外波長のシードレーザ光２１が、酸素に吸収されて減衰することも少ない。
【００３６】
次に、増幅器１１１について、説明する。
図４に、増幅器１１１の正面断面図を示す。図４に示すように、増幅器１１１は、レーザガスを封止した増幅チャンバ１１２を備えており、増幅チャンバ１１２の内部には、一対の増幅電極１１４，１１５が対向して配設されている。
【００３７】
増幅チャンバ１１２は、レーザチャンバ１２と同様に、ベースプレート３６上に固定された左右２本のレール３７，３７上に、例えば４個のローラ３８，３８を介して搭載されている。レーザ発振を行なう場合には、増幅チャンバ１１２をレール３７，３７に沿って図２中奥方向に押し込み、図示しない位置決めストッパに押し当てた状態で、レール３７，３７と増幅チャンバ１１２とを、図示しないボルト等で固定する。
【００３８】
増幅チャンバ１１２の前方（図４中右方）及び後方には、レーザチャンバ１２と同様に、レール３７，３７の側方に固定されたフロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂが、それぞれ屹立している。
フロントキャビティ板４３Ａには、後述する増幅レーザ光１２１が通過する光通過孔４４Ａが設けられ、凸面鏡６６を固定したミラーホルダ３９Ａが付設されている。また、リアキャビティ板４３Ｂには、シードレーザ光２１が通過する光通過孔４４Ｂが設けられ、略中央に光導入孔６７を有する有孔凹面鏡６８を固定した、ミラーホルダ３９Ｂが付設されている。
【００３９】
増幅チャンバ１１２の前後部には、増幅レーザ光１２１を透過するフロントウィンドウ１７を装着したフロントウィンドウホルダ１４６Ａと、リアウィンドウ１９を装着したリアウィンドウホルダ１４６Ｂとが、それぞれ固定されている。増幅チャンバ１１２とフロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂとの間は、フロントベローズ１４７Ａ及びリアベローズ１４７Ｂによって、それぞれ封止されている。
【００４０】
図５に、増幅器１１１を平面視した説明図を示す。尚、説明のためにミラーホルダ３９Ａ，３９Ｂ等は省略する。
図５に示すように、シードレーザ光２１は、有孔凹面鏡６８の光導入孔６７から増幅ウィンドウを透過して増幅チャンバ１１２に入射し、凸面鏡６６と有孔凹面鏡６８との間で数回往復する。
【００４１】
このとき、増幅チャンバ１１２内では、シードレーザ光２１の発振にタイミングを合わせて、高圧電源２３（図５では図示せず）から、図５中紙面と垂直方向に対向した増幅電極１１４，１１５間に高電圧が印加され、増幅放電が起きる。この増幅放電により、シードレーザ光２１は、増幅器１１１内を往復する間に波長及びスペクトル幅を保ったままパルス出力を増幅される。そして、凸面鏡６６の周囲から、断面がドーナツ状の増幅レーザ光１２１として取り出される。
【００４２】
図１に示すように、増幅レーザ光１２１の光軸上には、ビームスプリッタが配設され、ビームスプリッタを透過した増幅レーザ光１２１は、図示しないステッパなどの露光機に入射して加工用光源となる。一方、ビームスプリッタで反射された増幅レーザ光１２１は、モニタ装置５９に入射し、パルスエネルギーやスペクトル特性などを測定される。
【００４３】
図１に示すように、光路ミラー５４は、光路空間５３と連通したミラーボックス５８内部に収納されている。ミラーボックス５８は、角度を外部から操作し、シードレーザ光２１の光軸を調整して増幅チャンバ１１２の内部に導くための、角度調整機構を備えている。
【００４４】
図６に、ミラーボックス５８の断面図を示す。図６において、シードレーザ光２１は、紙面に対して垂直に奥側から手前に向かって入射し、光路ミラー５４で略垂直に反射して、紙面の右側へ出射する。
ミラーボックス５８は、光路ミラー５４を保持する光路ミラーホルダ５５を備えている。光路ミラーホルダ５５には、例えば２本のマイクロメータ６０，６０が付設されている。このマイクロメータ６０，６０を回転させることにより、光路ミラー５４の角度を変更し、図６中右側へ出射するシードレーザ光２１の光軸を調整することが可能となっている。
【００４５】
ミラーボックス５８には、回転自在の回転ロッド６１，６１が設けられている。回転ロッド６１の先端部は、マイナスドライバーの先端部の如くに偏平形状になっており、マイクロメータ６０の頭部には、例えばマイナスの溝が設けられている。回転ロッド６１の先端部をマイクロメータ６０の頭部のマイナス溝に嵌合させて、ミラーボックス５８の外部からマイクロメータ６０を回転させることが可能である。
回転ロッド６１の外周部には、例えば２本のＯリング溝６２，６２が設けられており、Ｏリング溝６２，６２に嵌合したＯリングにより、回転ロッド６１が回転しても、ミラーボックス５８内部の封止が、破れないようになっている。
【００４６】
また、光路ミラーホルダ５５は、入射するシードレーザ光２１に対して略垂直に摺動自在の、スライダ６４上に搭載されている。
スライダ６４は、棒状のスライダロッド６５を押し引きすることによって、ミラーボックス５８の外部から操作自在となっており、これにより、光路ミラー５４をシードレーザ光２１の光軸に対し、出没自在としている。
スライダロッド６５には、外周部にＯリング溝６２，６２が設けられており、Ｏリング溝６２，６２に嵌合された図示しないＯリングにより、スライダロッド６５を押し引きしても封止が破れないようになっている。
尚、図６において、ミラーボックス５８を封止するために設けられている他のＯリング溝については、図示を省略する。
【００４７】
ミラーボックス５８には、光路ミラー５４の図６中手前側に、開閉自在の蓋（図示せず）が設けられている。光路ミラー５４をシードレーザ光２１の光軸から外し、蓋を開けてミラーボックス５８の外部（図６中手前側）に計測器を封止を破らないように固定することにより、シードレーザ光２１のスペクトル特性やビームダイバージェンス等の、さまざまな特性を測定することが可能となっている。
【００４８】
図１において、ベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂとチャンバ１２，１１２との間は、例えば、図示しないボルトでそれぞれ固定されている。また、ベローズ４７Ａ，４７Ｂとキャビティ板４３Ａ，４３Ｂとの間、及びベローズ１４７Ａ，１４７Ｂとキャビティ板４３Ａ，４３Ｂとの間は、例えば手締めボルトで着脱自在の図示しないクランプにより、それぞれ固定されている。
【００４９】
そして、レール３７，３７とチャンバ１２，１１２とを固定しているボルトを外し、チャンバ１２，１１２を、レール３７，３７に沿って例えば図１中下方向に引き出す（矢印５７）。
このとき、前述したように、キャビティ板４３Ａ，４３Ｂにはそれぞれ切り欠き４１，４１が設けられているため、磁気軸受４０，４０は、キャビティ板４３Ａ，４３Ｂに接触することなく、引き出される。
このように、チャンバ１２，１１２をレール３７，３７に沿って光軸からずらすことを、退避させると呼ぶ。
【００５０】
チャンバ１２，１１２を退避させる場合には、前記クランプの手締めボルトを外すことにより、ベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂとキャビティ板４３Ａ，４３Ｂとを分離してから行なう。これにより、ベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂは、チャンバ１２，１１２についたまま、引き出される。また、ボルト８０を外し、高圧電源２３，２３を、図２、図４における二点鎖線に示したように、図示しないリフトによって持ち上げてから、退避を行なうようにする。
【００５１】
以上説明したように第１実施形態によれば、レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２を互いに平行なレール３７，３７上にそれぞれ搭載し、両方のチャンバ１２，１１２を、水平面内で同一側に引き出せるようにしている。
これにより、ウィンドウ１７，１９の清掃や、電極１４，１５，１１４，１１５の交換などのメンテナンスを行なう際に、作業員がレーザ装置１０の一側のみから作業を行なうことが可能であり、作業員の移動距離が短い。また、レーザ装置１０の他側に作業員の入り込む空間を設ける必要がなく、レーザ装置１０を壁面等に密着させて設置することも可能であるので、レーザ装置１０の設置面積を小さくすることができる。
【００５２】
次に、第２実施形態について、説明する。
図７に、第２実施形態に係るレーザ装置１０を、平面視した構成図を示す。図７に示すように、第２実施形態によれば、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とを直列に配置している。
レール３７Ａ，３７Ｂは、図７では図示しないベースプレート上に固定されている。また、パージガスボンベ４８及びパージ配管４９も省略するが、パージガス入口５０からはパージガスが連続的に供給され、パージガス出口５１から大気中に放出される（矢印５６）。
このとき４３は、シードレーザ装置１１のフロントキャビティ板と、増幅器のリアキャビティ板とを共通化したキャビティ板である。これによって、シードレーザ光２１の光軸を、増幅器１１１に精度良く合わせることが可能となる。
これにより、第１実施形態に比べ、さらに設置面積が縮小される。
【００５３】
次に、第３実施形態について、説明する。
図８に、第３実施形態に係るレーザ装置１０の平面視した構成図を、図９に図８のＣ方向から見た正面図を示す。図８に示すように、レーザチャンバ１２と増幅チャンバ１１２とは、同一のレール３７，３７の上に搭載されている。そして、シードレーザ装置１１用のフロントキャビティ板と増幅器１１１用のリアキャビティ板とを共通化してキャビティ板４３Ｄとし、レール３７の側面に固定している。また、シードレーザ装置１１用のリアキャビティ板と増幅器１１１のフロントキャビティ板とを共通化してキャビティ板４３Ｃとし、レール３７の側面に固定している。
【００５４】
レーザチャンバ１２を矢印５７方向に引き出す場合には、まず増幅チャンバ１１２を引き出してから、レーザチャンバ１２を引き出すようにする。このように、レーザチャンバ１２と増幅チャンバ１１２とを、同一のレール３７，３７上に搭載することにより、同一方向に引き出すことが可能となっている。
【００５５】
次に、第４実施形態について、説明する。
図１０に第４実施形態に係るレーザ装置１０の正面図を示す。図１０に示すようにレーザ装置１０は、ベースプレート３６を上下２段に固定したフレーム７５を備えている。
上段ベースプレート３６Ａにはシードレーザ装置１１が、下段ベースプレート３６Ｂには増幅器１１１が、それぞれ搭載されている。シードレーザ装置１１から出射したシードレーザ光２１は、光路ミラー５４によって下方へ導かれ、増幅器１１１に入射する。
レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２は、いずれも図１０中手前に引き出される。レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２を、互いに上下に配置したことにより、レーザ装置１０の設置面積をさらに小さくすることができる。
【００５６】
図１１に、シードレーザ装置１１を、下段ベースプレート３６Ｂに設置した例を示す。チャンバ１２，１１２の上には高圧電源２３が搭載されている。図１０、図１１に二点鎖線で示すように、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とのうち、大型の高圧電源２３を用いるほうを、上段ベースプレート３６Ａに搭載するようにすれば、上段ベースプレート３６Ａの高さを低くでき、安定になる。
【００５７】
図１２に、第５実施形態に係るレーザ装置１０の正面図を示す。
図１２において、上段ベースプレート３６Ａ上には、図１２中紙面と垂直にレール３７，３７が固定され、レーザチャンバ１２は、出射するシードレーザ光２１の光軸が鉛直方向と略一致するように、ローラ３８を介してレール３７，３７上に搭載されている。
【００５８】
また、レーザチャンバ１２は、２枚のキャビティ板４３Ａとキャビティ板４３Ｂとを接続したブリッジとを一体化した、コの字型のキャビティフレーム７８を備えている。キャビティ板４３Ａ，４３Ｂには、前記各実施形態と同様に、狭帯域化ボックス３１等の光学部品が固定されている。
キャビティフレーム７８は、キャビティローラ８１により、可動となっており、位置決めボルト８２，８２により、位置決めされている。シードレーザ装置１１を下向きに出射したシードレーザ光２１は、光路ミラー５４で反射して、増幅器１１１に入射する。
【００５９】
レーザチャンバ１２内部の主電極１４，１５に高電圧を印加する高圧電源２３は、電源フレーム７７に支持されている。電源フレーム７７は電源ローラ７６を備えており、二点鎖線に示したように、高圧電源２３を図１２中左方向に移動させることができる。退避時には、前記コネクタ７９を外し、ローラ３８を用いて高圧電源２３を図１２中左方向に水平移動させる。
【００６０】
このように、第５実施形態においても、チャンバ１２，１１２をレール３７，３７に沿って同一方向に退避させることが可能である。
そして、シードレーザ装置１１を縦向きに配置したことにより、狭帯域化ボックス３１の重量を、キャビティフレーム７８によって支持することができる。従って、第１実施形態のように狭帯域化ボックス３１が片持ち支持とならずに安定に支持され、振動などの影響を受けることが少ない。
【００６１】
また、重い高圧電源２３を電源フレーム７７で支持しており、レーザチャンバ１２に高圧電源２３の重量がかからない。従って、レーザチャンバ１２の構造を、簡単にすることができる。
【００６２】
また上述したように、第１〜第４実施形態によれば、高圧電源２３をリフトによって持ち上げてから、レーザチャンバ１２を退避させることになり、重い高圧電源２３を持ち上げるためには、頑丈なリフトが必要である。これに対して本実施形態によれば、レーザチャンバ１２を退避させる際に、高圧電源２３を電源フレーム７７によって水平移動させるので、リフトが不要である。
【００６３】
図１３は、第５実施形態において、増幅器１１１を上段ベースプレート３６Ａに搭載した例である。増幅器１１１用の高圧電源２３が、シードレーザ装置１１用の高圧電源２３より大きくなるような場合には、このような構成にすることにより、より重いほうの高圧電源２３を持ち上げるためのリフトが不要となり、構成が簡単になる。
【００６４】
図１４は、第５実施形態において、シードレーザ装置１１及び増幅器１１１を、２台とも縦に配置した例である。これにより、高圧電源２３を持ち上げるリフトが、まったく不要となるので、より簡単な構成が可能である。
尚、このような構成においては、下段ベースプレート３６Ｂ上に真空ポンプ等の補助機器を設置するのがよい。
【００６５】
図１５に、第６実施形態に係るレーザ装置１０の平面視構成図、図１６にその正面視構成図を示す。
図１５、図１６において、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とは、第２実施形態に示したように、直列に並んでいる。シードレーザ装置１１のキャビティ板４３Ａ，４３Ｂは、互いに平行に配置された、インバー等の熱膨張率の非常に小さな金属で構成されたキャビティロッド８３により、互いに連結されている。本実施形態の構成では、キャビティロッド８３は例えば上部に１本、下部に２本が配置されている。
【００６６】
リアキャビティ板４３Ｂの下端部は、ベースプレート３６から浮いている。
リアキャビティ板４３Ｂの後下部には、高さ調整バー７１が固定されている。高さ調整バー７１には、略鉛直方向に高さ調整ボルト６９がねじ込まれている。この高さ調整ボルト６９のねじ込み量を変えることにより、レーザチャンバ１２後部の高さを変更し、シードレーザ光２１の光軸の、鉛直面内における方向を調整することができる。
【００６７】
また、ベースプレート３６には、左右調整ボルト７０がねじ込まれた、左右調整バー７２が固定されている。左右調整ボルト７０は、先端部が高さ調整バー７１に当接しており、左右調整ボルト７０のねじ込み量を変えることにより、レーザチャンバ１２後部を光軸に対して移動し、シードレーザ光２１の光軸の、水平面内における方向を調整することができる。
【００６８】
フロントキャビティ板４３Ａの前下部には、球面ブッシュ７３が固定されている。球面ブッシュ７３を嵌合するハウジング７４は、ベースプレート３６に固定されており、前記調整ボルト６９，７０を動かした際に、レーザチャンバ１２は、この球面ブッシュ７３を中心として回動する。
これにより、増幅チャンバ１１２に対してシードレーザ光２１の光軸を調整し、シードレーザ光２１を増幅チャンバ１１２内部で好適に増幅することが可能である。
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、注入同期式のレーザ装置１０において、シードレーザ装置１１及び増幅器１１１のチャンバ１２，１１２を、同一方向へ引き出せるようにしている。これにより、メンテナンス時に作業員が移動する必要がなく、メンテナンスが省力化される。さらに、レーザ装置１０を設置する設置面積が小さくなり、機器のコンパクト化に繋がる。
【００７０】
尚、上記の説明は、注入同期式のレーザ装置１０を例にとって行なったが、凸面鏡６６及び有孔凹面鏡６８を備えない、ＭＯＰＡ式のレーザ装置１０であっても、まったく同様である。また、グレーティング３３によってシードレーザ光２１を狭帯域化する例について説明したが、エタロンによって狭帯域化する場合や、分散プリズムによってシングルライン化する場合についても、同様である。
さらに、フッ素分子レーザ装置１０を例にとって行なったが、ＫｒＦやＡｒＦレーザ装置等の、エキシマレーザ装置でも同様に応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る注入同期式フッ素分子レーザ装置の平面図。
【図２】第１実施形態に係るシードレーザ装置の正面図。
【図３】第１実施形態に係るリアキャビティ板の構成図。
【図４】第１実施形態に係る増幅器の正面図。
【図５】第１実施形態に係る増幅器を平面視した説明図。
【図６】第１実施形態に係るミラーボックスの構造図。
【図７】第２実施形態に係るレーザ装置の平面図。
【図８】第３実施形態に係るレーザ装置の平面構成図。
【図９】第３実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１０】第４実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１１】第４実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１２】第５実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１３】第５実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１４】第５実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１５】第６実施形態に係るレーザ装置の平面図。
【図１６】第６実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１７】従来技術に係るレーザ装置の構成図。
【符号の説明】
１０：注入同期型フッ素分子レーザ装置、１１：シードレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１４：主電極、１５：主電極、１６：フロントミラー、１７：フロントウィンドウ、１９：リアウィンドウ、２１：シードレーザ光、２２：ビームスプリッタ、２３：高圧電源、３１：狭帯域化ボックス、３２：プリズム、３３：グレーティング、３５：モータ、３６：ベースプレート、３７：レール、３８：ローラ、３９：ミラーホルダ、４０：磁気軸受、４１：切り欠き、４３：キャビティ板、４４：光通過孔、４６：ウィンドウホルダ、４７：ベローズ、４８：パージガスボンベ、４９：パージ配管、５０：パージガス入口、５１：パージガス出口、５２：光路カバー、５３：光路空間、５４：光路ミラー、５５：光路ミラーホルダ、５８：ミラーボックス、５９：モニタ装置、６０：マイクロメータ、６１：回転ロッド、６２：Ｏリング溝、６４：スライダ、６５：スライダロッド、６６：凸面鏡、６７：光導入孔、６８：有孔凹面鏡、６９：高さ調整ボルト、７０：左右調整ボルト、７１：高さ調整バー、７２：左右調整バー、７３：球面ブッシュ、７４：ハウジング、７５：フレーム、７６：電源ローラ、７７：電源フレーム、７８：キャビティフレーム、７９：コネクタ、８０：ボルト、８１：キャビティローラ、８２：位置決めボルト、８３：キャビティロッド、１１１：増幅器、１１２：増幅チャンバ、１２１：増幅レーザ光。
【発明の属する技術分野】
本発明は、注入同期式のガスレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シードレーザ装置から発振したシードレーザ光を、増幅器で増幅させる注入同期方式やＭＯＰＡ（Main Oscillator Power Amplifier）方式のレーザ装置が知られている。図１７は、Feasibility of Highly Line-Narrowed F2 laser for 157nm Microlithographt(2000 SPIE Cymer,Inc)に示されたＭＯＰＡ式フッ素分子レーザ装置９０（以下、レーザ装置９０と言う）を表しており、以下図１７に基づいて従来技術を説明する。
【０００３】
図１７においてレーザ装置９０は、シードレーザ光２１を発振するシードレーザ装置１１と、シードレーザ光２１を増幅する増幅器１１１とを備えている。
シードレーザ装置１１及び増幅器１１１は、レーザガスを封止するための、レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２を、それぞれ備えている。レーザチャンバ１２の内部で、主電極１４，１５間の放電によって発生したシードレーザ光２１は、狭帯域化ボックス３１内で、例えば図示しないグレーティング等によってスペクトル線幅を狭帯域化される。
【０００４】
狭帯域化されたシードレーザ光２１は、ウィンドウ１７，１９を通過し、フロントミラー１６で部分透過されてシードレーザ装置１１を出射する。そして、光路ミラー５４によって略垂直に反射されて、増幅器１１１に入射する。そして、増幅器１１１内部で、スペクトル線幅及び波長を保ったまま、増幅電極１１４，１１５間の放電によってパルスエネルギーを増幅される。
これにより、スペクトル線幅が狭く、かつパルスエネルギーの高い増幅レーザ光１２１が出射する。この増幅レーザ光１２１は、例えばステッパ等の露光機に入射し、露光用光として用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題がある。
即ち、前記レーザ装置９０は、シードレーザ光２１を水平面内で略垂直に反射させて、増幅器１１１に入射させている。そのため、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とを合わせた設置面積（図１７中破線で示した範囲内）が、大きくなってしまう。露光用のレーザ装置９０は、一般的に面積あたりの単価が高いクリーンルーム内部に設置されるため、少しでも設置面積が小さいことが望まれる。
【０００６】
また、レーザ発振を連続的に行なうと、レーザチャンバ１２や増幅チャンバ１１２の内部で発生した塵が、チャンバ１２，１１２の前後に設けられたウィンドウ１７，１９の表面に付着するため、ウィンドウ１７，１９を定期的に清掃する必要がある。また、チャンバ１２，１１２の内部に設置された主電極１４，１５や増幅電極１１４，１１５が摩耗した場合には、これを交換する必要がある。
【０００７】
このような清掃や交換作業を含むメンテナンスのためには、各チャンバ１２，１１２の両側に、作業員がメンテナンスを行なうための作業空間を、予め設けておく必要がある。その結果、さらに大きな設置面積が必要となる。
また、作業員が、各チャンバ１２，１１２の一側から他側へ動かなければならないことがあり、メンテナンスに時間がかかるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、設置面積が小さく、メンテナンスを行ないやすい注入同期式又はＭＯＰＡ式レーザ装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明は、
レーザチャンバ内部でレーザガスを励起し、シードレーザ光を発振するシードレーザ装置と、
増幅チャンバ内部でレーザガスを励起し、シードレーザ光のパルスエネルギーを増幅する増幅器とを備え、
前記レーザチャンバと増幅チャンバとを、シードレーザ光の光軸に対して同一側に退避可能としている。
これにより、チャンバを同じ側に引き出してメンテナンスを行なえるので、メンテナンスのための空間をチャンバの両側に設ける必要がなく、レーザ装置の設置面積が小さくなる。
【００１１】
また本発明は、
前記レーザチャンバ及び増幅チャンバが、それぞれレール上に搭載され、
レーザチャンバ及び増幅チャンバをレールに沿って退避させることが可能である。
これにより、チャンバを退避させる際にレールに沿って行なえるので、チャンバがぶれて光学部品等にぶつかることが少ない。
【００１２】
また本発明は、
前記レーザチャンバ及び増幅チャンバが、それぞれ回転自在のローラを介してレール上に搭載されている。
これにより、チャンバの退避が小さな力で行なえる。
【００１３】
また本発明は、
前記レールが、シードレーザ光の光軸に対して略垂直に設置されている。
これにより、チャンバの退避距離を最小にして、シードレーザ光からより遠くへ遠ざけることができる。
【００１４】
また本発明は、レーザチャンバ及び増幅チャンバが、同一のレール上に搭載されている。
これにより、レールの設置のためのスペースが小さくなる。
【００１５】
また本発明は、
前記レーザチャンバと増幅チャンバとが、互いに上下に配置されている。
これにより、レーザ装置の設置面積が小さくなる。
【００１６】
また本発明は、
前記レーザチャンバと増幅チャンバとの少なくとも一方が、出射するレーザ光が鉛直方向に向くように配置されている。
これにより、電源からチャンバを外した際に、重量の大きな電源を持ち上げる必要がなく、チャンバの通り道から水平方向へ移動させることができ、移動が容易となる。
【００１７】
また本発明は、
シードレーザ光が通過する光路空間を覆う光路カバーと、
光路空間内部に低反応性の清浄なパージガスを充満させるパージ機構とを備えている。
これにより、シードレーザ光が真空紫外波長を持っていたとしても、光路空間に酸素が混入してシードレーザ光が減衰することがない。また、光路空間の塵等の不純物が、光学部品に付着することが少ない。
【００１８】
また本発明は、
前記増幅器に入射するシードレーザ光の光軸を調整する光軸調整手段を備えている。
これにより、シードレーザ光を好適に増幅器内部に導入することができ、増幅器から出射する増幅レーザ光のパルスエネルギーが大きくなる。
【００１９】
また本発明は、
前記光軸調整手段が、シードレーザ光を反射する光路ミラーである。
光路ミラーを調整することにより、容易に光軸調整が可能である。
【００２０】
また本発明は、
前記光路ミラーの角度を光路空間外部から操作する操作手段と、
操作時に光路空間内部に外気が混入しないような封止手段とを備えている。
これにより、光路ミラーを操作しても光路空間に酸素や塵が混入せず、シードレーザ光の減衰や光路ミラー等への塵の付着が少ない。
【００２１】
また本発明は、
前記光軸調整手段が、レーザチャンバの共振器を固定するキャビティ板を移動させる移動手段である。
これにより、レーザチャンバと増幅チャンバとを一直線に並べることができ、レーザ装置の設置面積が小さくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。
まず、第１実施形態を説明する。図１に、注入同期式フッ素分子レーザ装置１０（以下、レーザ装置１０と言う）を、平面視した構成図を示す。図１においてレーザ装置１０は、狭帯域化されたシードレーザ光２１を発振するシードレーザ装置１１と、シードレーザ光２１を波長及びスペクトル線幅を保ったまま増幅する増幅器１１１とを備えている。シードレーザ装置１１及び増幅器１１１は、例えば鋳鉄で作られたベースプレート３６上に搭載されている。
【００２３】
図２にシードレーザ装置１１の正面図を示す。図２に示すように、シードレーザ装置１１は、フッ素を含むレーザガスを封止したレーザチャンバ１２を備えている。
ベースプレート３６の上部には、その長手方向（図１中左右方向）と略垂直に、左右２本のレール３７，３７が固定されている。レーザチャンバ１２の下部には、例えば４個のローラ（車輪）３８，３８が回転自在に固定されている。ローラ３８，３８は、レール３７，３７の上に乗っており、レーザチャンバ１２をレール３７，３７の長手方向に沿って、比較的小さな力で移動させることを可能としている。
【００２４】
レーザ発振を行なう場合には、レーザチャンバ１２をレール３７，３７に沿って図２中、奥方向（図１中、上方向）に押し込み、図示しない位置決めストッパに押し当てた状態で、レール３７，３７とレーザチャンバ１２とを、図示しないボルト等で固定する。これにより、レーザチャンバ１２を、常に略一定の位置に固定することができるようになっている。
【００２５】
図２に示すように、レーザチャンバ１２の前方（図２中右方）及び後方には、フロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂが、それぞれ屹立している。キャビティ板４３Ａ，４３Ｂの下端部は、それぞれレール３７，３７の側方に、図示しないボルトにより固定されている。
尚、図１におけるレール３７，３７は、説明のために、図１中横方向に幅を広げて描画されている。また、キャビティ板４３Ａ，４３Ｂをレール３７，３７に固定するのではなく、ベースプレート３６に図示しないブロック等の固定部材を固定し、このブロックにキャビティ板４３Ａ，４３Ｂを固定してもよい。
【００２６】
レーザチャンバ１２の前後部には、シードレーザ光２１を透過するフロントウィンドウ１７を装着したフロントウィンドウホルダ４６Ａと、リアウィンドウ１９を装着したリアウィンドウホルダ４６Ｂとが、それぞれ固定されている。レーザチャンバ１２と、フロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂとの間は、フロントベローズ４７Ａ及びリアベローズ４７Ｂによって、それぞれ封止されている。
【００２７】
フロントキャビティ板４３Ａには、シードレーザ光２１が通過する光通過孔４４Ａが設けられている。フロントキャビティ板４３Ａの前部には、シードレーザ光２１を部分透過するフロントミラー１６を収納した、ミラーホルダ３９が設けられている。
リアキャビティ板４３Ｂには、シードレーザ光２１が通過する光通過孔４４Ｂが設けられている。リアキャビティ板４３Ｂの後部には、後述する狭帯域化ボックス３１が固定されている。
【００２８】
レーザチャンバ１２の内部には、一対の主電極１４，１５が、対向して配置されている。モータ３５によって駆動される貫流ファン２４により、主電極１４，１５間にレーザガスを供給し、高圧電源２３から主電極１４，１５間に高電圧を印加することにより、レーザガスが励起され、シードレーザ光２１が発生する。
【００２９】
貫流ファン２４の両端部は、磁気軸受４０，４０によって支承されている。図３に、リアキャビティ板４３Ｂを図２におけるＡ方向から見た図を示す。図３に示すように、リアキャビティ板４３Ｂは、磁気軸受４０をレーザチャンバ１２に取り付けるために、一部に切り欠き４１が設けられている。フロントキャビティ板４３Ａも同様である。
【００３０】
レーザチャンバ１２の上部には、高圧電源２３が搭載されている。高圧電源２３と、レーザチャンバ１２の上部に付設された図示しない放電回路とは、コネクタ７９を介し、ボルト８０で接続されている。
【００３１】
レーザチャンバ１２内で発生したシードレーザ光２１は、狭帯域化ボックス３１に入射する。図１に示すように、狭帯域化ボックス３１の内部には、例えば２個のプリズム３２，３２とグレーティング３３とを含む、狭帯域化光学部品群が設置されている。
レーザ光２１は、プリズム３２，３２によってそのビーム幅を広げられ、グレーティング３３によって、所定の波長を中心とした狭いスペクトル線幅の光のみがレーザ共振器の光軸方向に回折される。これにより、シードレーザ光２１の波長の狭帯域化が行なわれる。
【００３２】
図１に示すように、シードレーザ装置１１を出射したシードレーザ光２１は、光軸調整手段である２枚の光路ミラー５４，５４で反射され、増幅器１１１に入射する。シードレーザ装置１１と増幅器１１１との間のシードレーザ光２１が通過する光路空間５３は、光路カバー５２によって密閉されている。
尚、ここでは光路ミラー５４が全反射ミラーであるように説明するが、これを部分反射ミラーとして、光路ミラー５４を透過したシードレーザ光２１のパルスエネルギーや波長特性を、図示しない検出器で検出するようにしてもよい。
【００３３】
光路カバー５２には、パージガス入口５０が設けられ、清浄で活性の低いパージガスを封止したパージガスボンベ４８から、パージ配管４９が接続している。光路カバー５２の内部には、パージガスボンベ４８から、パージガスが連続的に供給されている。パージガスとしては、窒素が一般的であるが、ヘリウムなどの不活性ガスを用いてもよい。
【００３４】
また、パージガス入口５０は、各ベローズ４７Ａ，４７Ｂ、及び後述する増幅器１１１が有するベローズ１４７Ａ，１４７Ｂにも設けられている。これらのベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂの内部及び狭帯域化ボックス３１の内部にも、パージ配管４９からパージガスが連続的に供給されている。パージガスは、パージガス出口５１から、大気中に放出される（矢印５６）。
【００３５】
このように、パージガスボンベ４８、パージ配管４９、及びパージガス出入口５０，５１を備えたパージ機構により、シードレーザ光２１の通過する光路空間５３に、常にパージガスを充満させている。
これにより、光路空間５３に塵が入り込まず、光路ミラー５４に付着して反射率を低下させるようなことが少ない。また、光路空間５３から酸素が追い出されるため、真空紫外波長のシードレーザ光２１が、酸素に吸収されて減衰することも少ない。
【００３６】
次に、増幅器１１１について、説明する。
図４に、増幅器１１１の正面断面図を示す。図４に示すように、増幅器１１１は、レーザガスを封止した増幅チャンバ１１２を備えており、増幅チャンバ１１２の内部には、一対の増幅電極１１４，１１５が対向して配設されている。
【００３７】
増幅チャンバ１１２は、レーザチャンバ１２と同様に、ベースプレート３６上に固定された左右２本のレール３７，３７上に、例えば４個のローラ３８，３８を介して搭載されている。レーザ発振を行なう場合には、増幅チャンバ１１２をレール３７，３７に沿って図２中奥方向に押し込み、図示しない位置決めストッパに押し当てた状態で、レール３７，３７と増幅チャンバ１１２とを、図示しないボルト等で固定する。
【００３８】
増幅チャンバ１１２の前方（図４中右方）及び後方には、レーザチャンバ１２と同様に、レール３７，３７の側方に固定されたフロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂが、それぞれ屹立している。
フロントキャビティ板４３Ａには、後述する増幅レーザ光１２１が通過する光通過孔４４Ａが設けられ、凸面鏡６６を固定したミラーホルダ３９Ａが付設されている。また、リアキャビティ板４３Ｂには、シードレーザ光２１が通過する光通過孔４４Ｂが設けられ、略中央に光導入孔６７を有する有孔凹面鏡６８を固定した、ミラーホルダ３９Ｂが付設されている。
【００３９】
増幅チャンバ１１２の前後部には、増幅レーザ光１２１を透過するフロントウィンドウ１７を装着したフロントウィンドウホルダ１４６Ａと、リアウィンドウ１９を装着したリアウィンドウホルダ１４６Ｂとが、それぞれ固定されている。増幅チャンバ１１２とフロントキャビティ板４３Ａ及びリアキャビティ板４３Ｂとの間は、フロントベローズ１４７Ａ及びリアベローズ１４７Ｂによって、それぞれ封止されている。
【００４０】
図５に、増幅器１１１を平面視した説明図を示す。尚、説明のためにミラーホルダ３９Ａ，３９Ｂ等は省略する。
図５に示すように、シードレーザ光２１は、有孔凹面鏡６８の光導入孔６７から増幅ウィンドウを透過して増幅チャンバ１１２に入射し、凸面鏡６６と有孔凹面鏡６８との間で数回往復する。
【００４１】
このとき、増幅チャンバ１１２内では、シードレーザ光２１の発振にタイミングを合わせて、高圧電源２３（図５では図示せず）から、図５中紙面と垂直方向に対向した増幅電極１１４，１１５間に高電圧が印加され、増幅放電が起きる。この増幅放電により、シードレーザ光２１は、増幅器１１１内を往復する間に波長及びスペクトル幅を保ったままパルス出力を増幅される。そして、凸面鏡６６の周囲から、断面がドーナツ状の増幅レーザ光１２１として取り出される。
【００４２】
図１に示すように、増幅レーザ光１２１の光軸上には、ビームスプリッタが配設され、ビームスプリッタを透過した増幅レーザ光１２１は、図示しないステッパなどの露光機に入射して加工用光源となる。一方、ビームスプリッタで反射された増幅レーザ光１２１は、モニタ装置５９に入射し、パルスエネルギーやスペクトル特性などを測定される。
【００４３】
図１に示すように、光路ミラー５４は、光路空間５３と連通したミラーボックス５８内部に収納されている。ミラーボックス５８は、角度を外部から操作し、シードレーザ光２１の光軸を調整して増幅チャンバ１１２の内部に導くための、角度調整機構を備えている。
【００４４】
図６に、ミラーボックス５８の断面図を示す。図６において、シードレーザ光２１は、紙面に対して垂直に奥側から手前に向かって入射し、光路ミラー５４で略垂直に反射して、紙面の右側へ出射する。
ミラーボックス５８は、光路ミラー５４を保持する光路ミラーホルダ５５を備えている。光路ミラーホルダ５５には、例えば２本のマイクロメータ６０，６０が付設されている。このマイクロメータ６０，６０を回転させることにより、光路ミラー５４の角度を変更し、図６中右側へ出射するシードレーザ光２１の光軸を調整することが可能となっている。
【００４５】
ミラーボックス５８には、回転自在の回転ロッド６１，６１が設けられている。回転ロッド６１の先端部は、マイナスドライバーの先端部の如くに偏平形状になっており、マイクロメータ６０の頭部には、例えばマイナスの溝が設けられている。回転ロッド６１の先端部をマイクロメータ６０の頭部のマイナス溝に嵌合させて、ミラーボックス５８の外部からマイクロメータ６０を回転させることが可能である。
回転ロッド６１の外周部には、例えば２本のＯリング溝６２，６２が設けられており、Ｏリング溝６２，６２に嵌合したＯリングにより、回転ロッド６１が回転しても、ミラーボックス５８内部の封止が、破れないようになっている。
【００４６】
また、光路ミラーホルダ５５は、入射するシードレーザ光２１に対して略垂直に摺動自在の、スライダ６４上に搭載されている。
スライダ６４は、棒状のスライダロッド６５を押し引きすることによって、ミラーボックス５８の外部から操作自在となっており、これにより、光路ミラー５４をシードレーザ光２１の光軸に対し、出没自在としている。
スライダロッド６５には、外周部にＯリング溝６２，６２が設けられており、Ｏリング溝６２，６２に嵌合された図示しないＯリングにより、スライダロッド６５を押し引きしても封止が破れないようになっている。
尚、図６において、ミラーボックス５８を封止するために設けられている他のＯリング溝については、図示を省略する。
【００４７】
ミラーボックス５８には、光路ミラー５４の図６中手前側に、開閉自在の蓋（図示せず）が設けられている。光路ミラー５４をシードレーザ光２１の光軸から外し、蓋を開けてミラーボックス５８の外部（図６中手前側）に計測器を封止を破らないように固定することにより、シードレーザ光２１のスペクトル特性やビームダイバージェンス等の、さまざまな特性を測定することが可能となっている。
【００４８】
図１において、ベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂとチャンバ１２，１１２との間は、例えば、図示しないボルトでそれぞれ固定されている。また、ベローズ４７Ａ，４７Ｂとキャビティ板４３Ａ，４３Ｂとの間、及びベローズ１４７Ａ，１４７Ｂとキャビティ板４３Ａ，４３Ｂとの間は、例えば手締めボルトで着脱自在の図示しないクランプにより、それぞれ固定されている。
【００４９】
そして、レール３７，３７とチャンバ１２，１１２とを固定しているボルトを外し、チャンバ１２，１１２を、レール３７，３７に沿って例えば図１中下方向に引き出す（矢印５７）。
このとき、前述したように、キャビティ板４３Ａ，４３Ｂにはそれぞれ切り欠き４１，４１が設けられているため、磁気軸受４０，４０は、キャビティ板４３Ａ，４３Ｂに接触することなく、引き出される。
このように、チャンバ１２，１１２をレール３７，３７に沿って光軸からずらすことを、退避させると呼ぶ。
【００５０】
チャンバ１２，１１２を退避させる場合には、前記クランプの手締めボルトを外すことにより、ベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂとキャビティ板４３Ａ，４３Ｂとを分離してから行なう。これにより、ベローズ４７Ａ，４７Ｂ，１４７Ａ，１４７Ｂは、チャンバ１２，１１２についたまま、引き出される。また、ボルト８０を外し、高圧電源２３，２３を、図２、図４における二点鎖線に示したように、図示しないリフトによって持ち上げてから、退避を行なうようにする。
【００５１】
以上説明したように第１実施形態によれば、レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２を互いに平行なレール３７，３７上にそれぞれ搭載し、両方のチャンバ１２，１１２を、水平面内で同一側に引き出せるようにしている。
これにより、ウィンドウ１７，１９の清掃や、電極１４，１５，１１４，１１５の交換などのメンテナンスを行なう際に、作業員がレーザ装置１０の一側のみから作業を行なうことが可能であり、作業員の移動距離が短い。また、レーザ装置１０の他側に作業員の入り込む空間を設ける必要がなく、レーザ装置１０を壁面等に密着させて設置することも可能であるので、レーザ装置１０の設置面積を小さくすることができる。
【００５２】
次に、第２実施形態について、説明する。
図７に、第２実施形態に係るレーザ装置１０を、平面視した構成図を示す。図７に示すように、第２実施形態によれば、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とを直列に配置している。
レール３７Ａ，３７Ｂは、図７では図示しないベースプレート上に固定されている。また、パージガスボンベ４８及びパージ配管４９も省略するが、パージガス入口５０からはパージガスが連続的に供給され、パージガス出口５１から大気中に放出される（矢印５６）。
このとき４３は、シードレーザ装置１１のフロントキャビティ板と、増幅器のリアキャビティ板とを共通化したキャビティ板である。これによって、シードレーザ光２１の光軸を、増幅器１１１に精度良く合わせることが可能となる。
これにより、第１実施形態に比べ、さらに設置面積が縮小される。
【００５３】
次に、第３実施形態について、説明する。
図８に、第３実施形態に係るレーザ装置１０の平面視した構成図を、図９に図８のＣ方向から見た正面図を示す。図８に示すように、レーザチャンバ１２と増幅チャンバ１１２とは、同一のレール３７，３７の上に搭載されている。そして、シードレーザ装置１１用のフロントキャビティ板と増幅器１１１用のリアキャビティ板とを共通化してキャビティ板４３Ｄとし、レール３７の側面に固定している。また、シードレーザ装置１１用のリアキャビティ板と増幅器１１１のフロントキャビティ板とを共通化してキャビティ板４３Ｃとし、レール３７の側面に固定している。
【００５４】
レーザチャンバ１２を矢印５７方向に引き出す場合には、まず増幅チャンバ１１２を引き出してから、レーザチャンバ１２を引き出すようにする。このように、レーザチャンバ１２と増幅チャンバ１１２とを、同一のレール３７，３７上に搭載することにより、同一方向に引き出すことが可能となっている。
【００５５】
次に、第４実施形態について、説明する。
図１０に第４実施形態に係るレーザ装置１０の正面図を示す。図１０に示すようにレーザ装置１０は、ベースプレート３６を上下２段に固定したフレーム７５を備えている。
上段ベースプレート３６Ａにはシードレーザ装置１１が、下段ベースプレート３６Ｂには増幅器１１１が、それぞれ搭載されている。シードレーザ装置１１から出射したシードレーザ光２１は、光路ミラー５４によって下方へ導かれ、増幅器１１１に入射する。
レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２は、いずれも図１０中手前に引き出される。レーザチャンバ１２及び増幅チャンバ１１２を、互いに上下に配置したことにより、レーザ装置１０の設置面積をさらに小さくすることができる。
【００５６】
図１１に、シードレーザ装置１１を、下段ベースプレート３６Ｂに設置した例を示す。チャンバ１２，１１２の上には高圧電源２３が搭載されている。図１０、図１１に二点鎖線で示すように、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とのうち、大型の高圧電源２３を用いるほうを、上段ベースプレート３６Ａに搭載するようにすれば、上段ベースプレート３６Ａの高さを低くでき、安定になる。
【００５７】
図１２に、第５実施形態に係るレーザ装置１０の正面図を示す。
図１２において、上段ベースプレート３６Ａ上には、図１２中紙面と垂直にレール３７，３７が固定され、レーザチャンバ１２は、出射するシードレーザ光２１の光軸が鉛直方向と略一致するように、ローラ３８を介してレール３７，３７上に搭載されている。
【００５８】
また、レーザチャンバ１２は、２枚のキャビティ板４３Ａとキャビティ板４３Ｂとを接続したブリッジとを一体化した、コの字型のキャビティフレーム７８を備えている。キャビティ板４３Ａ，４３Ｂには、前記各実施形態と同様に、狭帯域化ボックス３１等の光学部品が固定されている。
キャビティフレーム７８は、キャビティローラ８１により、可動となっており、位置決めボルト８２，８２により、位置決めされている。シードレーザ装置１１を下向きに出射したシードレーザ光２１は、光路ミラー５４で反射して、増幅器１１１に入射する。
【００５９】
レーザチャンバ１２内部の主電極１４，１５に高電圧を印加する高圧電源２３は、電源フレーム７７に支持されている。電源フレーム７７は電源ローラ７６を備えており、二点鎖線に示したように、高圧電源２３を図１２中左方向に移動させることができる。退避時には、前記コネクタ７９を外し、ローラ３８を用いて高圧電源２３を図１２中左方向に水平移動させる。
【００６０】
このように、第５実施形態においても、チャンバ１２，１１２をレール３７，３７に沿って同一方向に退避させることが可能である。
そして、シードレーザ装置１１を縦向きに配置したことにより、狭帯域化ボックス３１の重量を、キャビティフレーム７８によって支持することができる。従って、第１実施形態のように狭帯域化ボックス３１が片持ち支持とならずに安定に支持され、振動などの影響を受けることが少ない。
【００６１】
また、重い高圧電源２３を電源フレーム７７で支持しており、レーザチャンバ１２に高圧電源２３の重量がかからない。従って、レーザチャンバ１２の構造を、簡単にすることができる。
【００６２】
また上述したように、第１〜第４実施形態によれば、高圧電源２３をリフトによって持ち上げてから、レーザチャンバ１２を退避させることになり、重い高圧電源２３を持ち上げるためには、頑丈なリフトが必要である。これに対して本実施形態によれば、レーザチャンバ１２を退避させる際に、高圧電源２３を電源フレーム７７によって水平移動させるので、リフトが不要である。
【００６３】
図１３は、第５実施形態において、増幅器１１１を上段ベースプレート３６Ａに搭載した例である。増幅器１１１用の高圧電源２３が、シードレーザ装置１１用の高圧電源２３より大きくなるような場合には、このような構成にすることにより、より重いほうの高圧電源２３を持ち上げるためのリフトが不要となり、構成が簡単になる。
【００６４】
図１４は、第５実施形態において、シードレーザ装置１１及び増幅器１１１を、２台とも縦に配置した例である。これにより、高圧電源２３を持ち上げるリフトが、まったく不要となるので、より簡単な構成が可能である。
尚、このような構成においては、下段ベースプレート３６Ｂ上に真空ポンプ等の補助機器を設置するのがよい。
【００６５】
図１５に、第６実施形態に係るレーザ装置１０の平面視構成図、図１６にその正面視構成図を示す。
図１５、図１６において、シードレーザ装置１１と増幅器１１１とは、第２実施形態に示したように、直列に並んでいる。シードレーザ装置１１のキャビティ板４３Ａ，４３Ｂは、互いに平行に配置された、インバー等の熱膨張率の非常に小さな金属で構成されたキャビティロッド８３により、互いに連結されている。本実施形態の構成では、キャビティロッド８３は例えば上部に１本、下部に２本が配置されている。
【００６６】
リアキャビティ板４３Ｂの下端部は、ベースプレート３６から浮いている。
リアキャビティ板４３Ｂの後下部には、高さ調整バー７１が固定されている。高さ調整バー７１には、略鉛直方向に高さ調整ボルト６９がねじ込まれている。この高さ調整ボルト６９のねじ込み量を変えることにより、レーザチャンバ１２後部の高さを変更し、シードレーザ光２１の光軸の、鉛直面内における方向を調整することができる。
【００６７】
また、ベースプレート３６には、左右調整ボルト７０がねじ込まれた、左右調整バー７２が固定されている。左右調整ボルト７０は、先端部が高さ調整バー７１に当接しており、左右調整ボルト７０のねじ込み量を変えることにより、レーザチャンバ１２後部を光軸に対して移動し、シードレーザ光２１の光軸の、水平面内における方向を調整することができる。
【００６８】
フロントキャビティ板４３Ａの前下部には、球面ブッシュ７３が固定されている。球面ブッシュ７３を嵌合するハウジング７４は、ベースプレート３６に固定されており、前記調整ボルト６９，７０を動かした際に、レーザチャンバ１２は、この球面ブッシュ７３を中心として回動する。
これにより、増幅チャンバ１１２に対してシードレーザ光２１の光軸を調整し、シードレーザ光２１を増幅チャンバ１１２内部で好適に増幅することが可能である。
【００６９】
以上説明したように、本発明によれば、注入同期式のレーザ装置１０において、シードレーザ装置１１及び増幅器１１１のチャンバ１２，１１２を、同一方向へ引き出せるようにしている。これにより、メンテナンス時に作業員が移動する必要がなく、メンテナンスが省力化される。さらに、レーザ装置１０を設置する設置面積が小さくなり、機器のコンパクト化に繋がる。
【００７０】
尚、上記の説明は、注入同期式のレーザ装置１０を例にとって行なったが、凸面鏡６６及び有孔凹面鏡６８を備えない、ＭＯＰＡ式のレーザ装置１０であっても、まったく同様である。また、グレーティング３３によってシードレーザ光２１を狭帯域化する例について説明したが、エタロンによって狭帯域化する場合や、分散プリズムによってシングルライン化する場合についても、同様である。
さらに、フッ素分子レーザ装置１０を例にとって行なったが、ＫｒＦやＡｒＦレーザ装置等の、エキシマレーザ装置でも同様に応用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る注入同期式フッ素分子レーザ装置の平面図。
【図２】第１実施形態に係るシードレーザ装置の正面図。
【図３】第１実施形態に係るリアキャビティ板の構成図。
【図４】第１実施形態に係る増幅器の正面図。
【図５】第１実施形態に係る増幅器を平面視した説明図。
【図６】第１実施形態に係るミラーボックスの構造図。
【図７】第２実施形態に係るレーザ装置の平面図。
【図８】第３実施形態に係るレーザ装置の平面構成図。
【図９】第３実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１０】第４実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１１】第４実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１２】第５実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１３】第５実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１４】第５実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１５】第６実施形態に係るレーザ装置の平面図。
【図１６】第６実施形態に係るレーザ装置の正面図。
【図１７】従来技術に係るレーザ装置の構成図。
【符号の説明】
１０：注入同期型フッ素分子レーザ装置、１１：シードレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１４：主電極、１５：主電極、１６：フロントミラー、１７：フロントウィンドウ、１９：リアウィンドウ、２１：シードレーザ光、２２：ビームスプリッタ、２３：高圧電源、３１：狭帯域化ボックス、３２：プリズム、３３：グレーティング、３５：モータ、３６：ベースプレート、３７：レール、３８：ローラ、３９：ミラーホルダ、４０：磁気軸受、４１：切り欠き、４３：キャビティ板、４４：光通過孔、４６：ウィンドウホルダ、４７：ベローズ、４８：パージガスボンベ、４９：パージ配管、５０：パージガス入口、５１：パージガス出口、５２：光路カバー、５３：光路空間、５４：光路ミラー、５５：光路ミラーホルダ、５８：ミラーボックス、５９：モニタ装置、６０：マイクロメータ、６１：回転ロッド、６２：Ｏリング溝、６４：スライダ、６５：スライダロッド、６６：凸面鏡、６７：光導入孔、６８：有孔凹面鏡、６９：高さ調整ボルト、７０：左右調整ボルト、７１：高さ調整バー、７２：左右調整バー、７３：球面ブッシュ、７４：ハウジング、７５：フレーム、７６：電源ローラ、７７：電源フレーム、７８：キャビティフレーム、７９：コネクタ、８０：ボルト、８１：キャビティローラ、８２：位置決めボルト、８３：キャビティロッド、１１１：増幅器、１１２：増幅チャンバ、１２１：増幅レーザ光。
Claims (12)
- 注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
レーザチャンバ(12)内部でレーザガスを励起し、シードレーザ光(21)を発振するシードレーザ装置(11)と、
増幅チャンバ(112)内部でレーザガスを励起し、シードレーザ光(21)のパルスエネルギーを増幅する増幅器(111)とを備え、
前記レーザチャンバ(12)と増幅チャンバ(112)とを、シードレーザ光(21)の光軸に対して同一側に退避可能としたことを特徴とする注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項１記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ(12)及び増幅チャンバ(112)が、それぞれレール(37,37)上に搭載され、
レーザチャンバ(12)及び増幅チャンバ(112)をレール(37,37)に沿って退避させることを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項２記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ(12)及び増幅チャンバ(112)が、それぞれ回転自在のローラ(38)を介してレール(37,37)上に搭載されていることを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項２又は３のいずれかに記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記レール(37,37)が、シードレーザ光(21)の光軸に対して略垂直に設置されたことを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項２〜４のいずれかに記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
レーザチャンバ(12)及び増幅チャンバ(112)が、同一のレール(37,37)上に搭載されていることを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項２〜４のいずれかに記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ(12)と増幅チャンバ(112)とが、互いに上下に配置されていることを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項２〜４のいずれかに記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ(12)及び増幅チャンバ(112)のうち少なくとも一方が、出射するレーザ光(21,121)が鉛直方向に向くように配置されていることを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項１〜７のいずれかに記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
シードレーザ光(21)が通過する光路空間(53)を覆う光路カバー(52)と、光路空間(53)内部に低反応性の清浄なパージガスを充満させるパージ機構とを備えたことを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項８に記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記シードレーザ光(21)の光軸を調整する光軸調整手段を備えたことを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項９に記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記光軸調整手段が、シードレーザ光(21)を反射する光路ミラー(54)であることを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項１０に記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記光路ミラー(54)の角度を光路空間(53)外部から操作する操作手段(61)と、
操作時に光路空間(53)内部に外気が混入しないような封止手段(62)とを備えたことを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。 - 請求項９に記載の注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置において、
前記光軸調整手段が、レーザチャンバ(12)の共振器を固定するキャビティ板(43A,43B)を移動させる移動手段(69,70)であることを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ式ガスレーザ装置。
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