(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質となる希ガスが封入されたレーザチャンバを具え、前記レーザチャンバ内の電子にエネルギーを与えることによって、前記希ガスを励起させ、光共振器を介して希ガスエキシマレーザを発振出力させるようにした希ガスエキシマレーザ装置において、
レーザチャンバ内の希ガスのうち、前記希ガスエキシマレーザ光の共振光軸に沿った線状の領域の希ガスを、予備電離させて、前記共振光軸に沿った線状領域で、予備電離電子を生成する電子生成手段と、
前記希ガスエキシマレーザ光用の光共振器の光学系を励起用レーザ光が透過しないように配置されて、励起用レーザ光を出力する励起用レーザ光出力手段と、
前記励起用レーザ出力手段から出力された励起用レーザ光を、前記希ガスエキシマレーザ光の共振光軸に沿った線状の領域に集光させる集光光学系と
を具え、励起用レーザ光出力手段から出力される励起用レーザ光によって、前記レーザチャンバ内の共振光軸に沿った予備電離電子にエネルギーを与え、前記希ガスを励起させるようにしたこと
を特徴とする希ガスエキシマレーザ装置。
【請求項２】
前記希ガスエキシマレーザ光用の光共振器とは独立して、前記励起用レーザ光用の光共振器を設けたこと
を特徴とする請求項１記載の希ガスエキシマレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ａr2エキシマレーザ光など、真空紫外領域のエキシマレーザ光を発振出力させる希ガスエキシマレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
エキシマレーザは、短波長で高出力発振が得られるので、実用化が要請されている。特に、紫外領域で発振するＫrＦエキシマレーザなどの希ガスハライドエキシマレーザは、半導体の露光装置の光源として既に実用化されている。
【０００３】
しかし、エキシマレーザの中でも、最も短波長（一般に、波長２００ｎｍ以下）で発振するＡr2エキシマレーザなどの希ガスエキシマレーザは、真空紫外領域での高出力発振と、広い波長可変範囲を持つなどの特徴を有していながらも、未だに実用化には至っていない。
【０００４】
従来より、真空紫外Ａr2エキシマレーザの励起方式としては、電子ビーム励起方式と放電励起方式とが試みられている。
【０００５】
電子ビーム励起方式とは、レーザチャンバ内に封入された高圧の希ガスに対して電子ビームを打ち込むことによって希ガスエキシマレーザを励起するという方式である。
【０００６】
この電子ビーム励起方式では、レーザ発振が得られているが、装置が大型化、複雑化するとともに、数Ｈz〜数十Ｈzと繰り返し周波数が低く、装置の耐久性にも乏しいため、実用性に乏しい。
【０００７】
すなわち、電子ビーム励起方式にあっては、希ガスに、電子ビームを打ち込み、いわゆる３体衝突過程でレーザ上準位である希ガスエキシマを生成させるようにしているために、レーザチャンバに２０気圧以上の高圧の希ガスを封入するともに、数ｋＡ以上の電子ビームを数百ｋＶ以上の電圧で加速して希ガス中に打ち込む必要がある。
【０００８】
このため、電子ビーム加速装置などが複雑かつ大型化することになる。
【０００９】
しかも、希ガス中に打ち込むべき高速の電子ビームは、真空中でしか発生できない。一方、レーザ媒質であるAr2レーザは、２０気圧以上の高圧力でしか動作しない。したがって、両者の間を、電子ビームを通す程度の薄い金属箔で構成されたガス隔壁（数１０μｍの厚さ）で隔てる必要がある。
【００１０】
しかし、このガス隔壁は、希ガス中に電子ビームを外部から照射することができる程度の薄いものを使用しているために、繰り返し電子ビームを照射することで容易に破壊してしまい、寿命が非常に短い。そして、ガス隔壁が壊れる度に、レーザ装置を分解して、組み立て直す必要があり、調整の点でも繁雑な作業を強いられることになる。
【００１１】
さらに、希ガスの励起に使用される電子ビームの繰り返し周波数は低く、これによって、レーザ発振の繰り返し周波数が規定されるために、レーザ発振の繰り返し周波数を一定レベル以上に高めることができなかった。
【００１２】
これに対して、放電励起方式を採用した場合には、装置の大型化、複雑化、耐久性、繰り返し周波数の点では特に問題はなく実用化が期待できるものの、放電によりレーザ媒質（希ガス）を励起しているために、レーザ媒質（希ガス）が電源の負荷として作用する。このため、放電維持のための条件で注入できるエネルギが制限され、励起パワー密度を高くできず、実用レベルの発振には至っていない。
【００１３】
また、特開平４−２７９０７４号公報には、希ガスをノズルから噴出してビーム状とし、この希ガスビームに希ガスハライドエキシマレーザ光を照射して希ガスを励起させるという発明が記載されている。
【００１４】
この発明では、ノズルから希ガスを噴出させ断熱膨張によって希ガス分子（Ａr2）を生成し、この希ガス分子（Ａr2）に対して、希ガスハライドエキシマレーザ光の光子のエネルギー（２ｈν）を与えることによって、希ガスエキシマ（Ａr2*）を生成させるようにしている。
【００１５】
しかし、断熱膨張によって生成された希ガス分子（Ａr2）は、ガス分子同士が衝突しないような低い密度でしか安定に存在し得ないので、この希ガス分子（Ａr2）をレーザ媒質として生成される希ガスエキシマ（Ａr2*）についても、密度としては低い密度にならざるを得ない。したがって、希ガスエキシマ（Ａr2*）の密度が低いために、レーザ発振に至る可能性が少ないという難点があり、この方式を採用することはできない。
【００１６】
また、電子ビーム励起方式のように、高速の電子ビームを打ち込むのではなくて、比較的低速の電子を生成しておき、この低速の電子をレーザ光の持つエネルギーで加速して、ガスを励起させようとする技術（仮に、「レーザ励起方式」という）が、論文として発表されている（「Intense UV eximer radiation from laser-induced plazmas」（E.D.Onkels,W.Seelig/Appl.Phys,B65,299-302(1997)）。
【００１７】
図３は、このレーザ励起方式の構成を概略的に示したものである。
【００１８】
同図３に示すように、この方式では、レーザ媒質として、ＫrとＦの混合ガス３１が用意され、このレーザ媒質を励起させるためのＣＯ2レーザ装置の共振器３０の中に、レーザ媒質であるＫrとＦの混合ガス３１を封入した容器が挿入される。
【００１９】
そして、ＫrとＦの混合ガス３１が、パルスＸ線チューブ３２から出射されたＸ線により側面から照射され、Ｘ線予備電離により電子が生成される。そこに、ＣＯ2レーザ装置（３３はＣＯ2レーザのレーザ媒質を示す）から発振、出力されたＣＯ2レーザ光によって、上記Ｘ線予備電離により生成された電子（低速）が、上記ＣＯ2レーザ光の持つエネルギーにより加熱され、高速の電子となって、ＫrとＦの混合ガス３１と衝突する。この結果、ＫrＦエキシマレーザが励起されることになる（論文では、ＫrＦエキシマからの蛍光が観測されたと記載されている）。
【００２０】
なお、上記論文には、ＫrＦエキシマレーザのような希ガスハライドエキシマレーザだけではなく、Ｘe2、Ｋr2エキシマレーザなどの希ガスエキシマレーザへの適用の可能性が述べられている。
【００２１】
しかし、この図３の構成のものにおいて、希ガスエキシマレーザ、たとえばＡr2エキシマレーザを発振させるには、つぎのような問題がある。
【００２２】
すなわち、図３の構成のものでは、ＣＯ2レーザ光を発振させる光共振器３０が、Ａr2エキシマレーザ光を発振させる光共振器を兼ねており、ＣＯ2レーザ光とＡr2エキシマレーザ光の光軸が同軸となってしまうために、ＣＯ2レーザ光とＡr2エキシマレーザ光は、共通の光学系３０を透過することになる。したがって、光学系としては、ＣＯ2レーザ光とＡr2エキシマレーザ光の両方を透過させることができるものを用意しなければならない。
【００２３】
しかしながら、このようなＣＯ2レーザ光とＡr2エキシマレーザ光の両方の光を透過することができる光学材料は、存在しない。
【００２４】
さらに、上述したように、ＣＯ2レーザ光を発振させる光共振器が、Ａr2エキシマレーザ光を発振させる光共振器を兼ねているために、ＣＯ2レーザ装置の光共振器が定まれば、Ａr2エキシマの励起領域が定まってしまい、Ａr2エキシマの励起領域を容易に変更することができない。
【００２５】
さらに、Ａr2エキシマレーザ光を発振させる光共振器の大きさが、ＣＯ2レーザ光を発振させる光共振器の大きさによって制限されてしまうという問題もある。
【００２６】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、これら電子ビーム励起方式、放電励起方式および従来のレーザ励起方式の欠点を除去し、実用化が可能な希ガスエキシマレーザ装置を提供することを解決課題とするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段および効果】
そこで、第１発明は、レーザ媒質となる希ガスが封入されたレーザチャンバを具え、前記レーザチャンバ内の電子にエネルギーを与えることによって、前記希ガスを励起させ、光共振器を介して希ガスエキシマレーザを発振出力させるようにした希ガスエキシマレーザ装置において、
レーザチャンバ内の希ガスのうち、前記希ガスエキシマレーザ光の共振光軸に沿った線状の領域の希ガスを、予備電離させて、前記共振光軸に沿った線状領域で、予備電離電子を生成する電子生成手段と、
前記希ガスエキシマレーザ光用の光共振器の光学系を励起用レーザ光が透過しないように配置されて、励起用レーザ光を出力する励起用レーザ光出力手段と、
前記励起用レーザ出力手段から出力された励起用レーザ光を、前記希ガスエキシマレーザ光の共振光軸に沿った線状の領域に集光させる集光光学系と
を具え、励起用レーザ光出力手段から出力される励起用レーザ光によって、前記レーザチャンバ内の共振光軸に沿った予備電離電子にエネルギーを与え、前記希ガスを励起させるようにしたこと
を特徴とする。
【００２８】
また、第２発明は、第１発明において、
前記希ガスエキシマレーザ光用の光共振器とは独立して、前記励起用レーザ光用の光共振器を設けたこと
を特徴とする。
【００２９】
第１発明、第２発明では、従来の電子ビーム励起方式のように、高速の電子ビームを、希ガスに打ち込むのではなく、図１に示すように、レーザチャンバ１内の電子７（共振光軸に沿って生成された電子）に、励起用の電磁波（マイクロ波、ミリ波などでありレーザ光を含む）あるいは励起用のレーザ光Ｌaが照射され、これら励起用の電磁波あるいは励起用のレーザ光Ｌaの持つエネルギーによって電子７が高速に加速される。このため、電子７とレーザチャンバ１内のレーザ媒質（希ガス）２２は、衝突し、いわゆる３体衝突の過程を経て、希ガスが励起され、希ガスエキシマが生成され、希ガスエキシマレーザ光Ｌbとして、光共振器８を介して発振、出力されるに至る。
【００３０】
このため、従来の電子ビーム励起方式のように、高速の電子ビームを発生させるために必要となる電子ビーム加速装置、ガス隔壁などを設ける必要がなく、装置の大型化、複雑化、耐久性の悪化などを避けることができる。さらに、希ガスエキシマレーザ光の繰り返し周波数は、電子ビームの繰り返し周波数に規定されるのではなく、励起用の電磁波、レーザ光の繰り返し周波数によって規定される。電磁波、レーザ光の繰り返し周波数は容易に高くすることができるので、希ガスエキシマレーザ光の繰り返し周波数を、容易に高めることができる。
【００３１】
また、放電励起方式のように、レーザ媒質（希ガス）が、放電（電源）の負荷となっているわけではないので、放電維持のための条件で注入できるエネルギが制限されるものでもない。よって、励起用の電磁波、レーザ光の持つエネルギー次第で、励起パワー密度を高くすることができ、実用レベルの発振を行わせることができる。特にレーザ光Ｌaを用いた場合は、レーザ光の持つ高い指向性により、狭い領域（共振光軸に沿った線状の電子）にエネルギーを集中して与えることができるので、高密度のプラズマを生成することができ、励起強度、発振効率を高めることができる。
【００３２】
励起用のレーザ光出力手段２には、既に実用的なレーザとなっているＣＯ2レーザ、Ｎd：ＹＡＧレーザ、希ガスハライドエキシマレーザなどを使用することができ、実用性に優れている。
【００３３】
さらに、励起用の電磁波あるいは励起用のレーザ光Ｌaは、希ガスエキシマレーザ光Ｌbを発振させる光共振器８の光学系を透過しない。
【００３４】
したがって、従来のレーザ励起方式（図３）のように、光学系として、励起用のレーザ光と、希ガスエキシマレーザ光の両方を透過させることができるものを用意する必要はなく、既に存在する汎用の光学材料を用いて、装置を簡易に構成することができる。
【００３５】
さらに、励起用の電磁波あるいはレーザ光Ｌaは、光共振器８の共振光軸２４の方向に拘束されることなく、共振光軸２４に対して任意の方向から（たとえば垂直方向から）任意のビーム寸法をもって照射させることができる。
【００３６】
したがって、たとえば、励起用のレーザ光Ｌaのビーム形状、大きさを、集光光学系５あるいはビーム縮小器３などによって、任意に調整することによって、励起用レーザ光Ｌaが集光できる範囲７を任意に調整することができる。集光できる範囲７を調整することにより、希ガスエキシマレーザの励起領域を変更することができ、発振出力の制御を容易に行うことができる。
【００３７】
さらに、希ガスエキシマレーザ光Ｌbを発振させる光共振器８の大きさは、励起用のレーザ光Ｌbを発振させる光共振器の大きさによって制限されてしまうこともなく、任意の大きさに変更可能である。このため、例えば、図２に示すように、希ガスエキシマレーザ装置の光共振器８´を、励起用のレーザ光出力手段２の光共振器とは関係なく、大きくして、スケールアップを図ることも可能となる。
【００３８】
また、本発明の第３発明では、上記第２発明において、
前記希ガスエキシマレーザ光を発振、出力させる前記光共振器と、前記励起用レーザ光を発振、出力させる光共振器とを独立して設けるようにしている。
【００３９】
また、本発明の第４発明では、上記第２発明において、
前記希ガスエキシマレーザ光の共振光軸に沿って、電子を生成する電子生成手段と、前記励起用レーザ出力手段から出力された励起レーザ光を、前記共振光軸に沿って線状に集光させる集光光学系とを具えるようにしている。
【００４０】
第４発明によれば、予め放電あるいは紫外線などにより、共振光軸に沿って電子が生成される。共振光軸に沿って生成された電子のうち、共振光軸に沿った線状の狭い領域の電子７に対して、励起用のレーザ光出力手段２から出力された励起用レーザ光Ｌaが集光される。
【００４１】
このように、線状の電子という狭い領域７に、レーザ光Ｌaのエネルギーが集中して与えられるので、高密度のプラズマを生成することができ、励起強度、発振効率を高めることができる。
【００４２】
以上のように、本発明によれば、従来の電子ビーム励起方式、放電励起方式およびレーザ励起方式の欠点が除去され、希ガスエキシマレーザ装置の実用化を図ることができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る希ガスエキシマレーザ装置の実施の形態について説明する。
【００４４】
図１は実施形態の装置構成を示している。なお、本実施形態では、希ガスエキシマレーザとしてＡr2エキシマレーザを想定している。図１（ａ）は装置の正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。
【００４５】
同図１（ａ）、（ｂ）に示すように、実施形態のＡr2エキシマレーザ装置は、大きくは、レーザ媒質となる高気圧のアルゴン（Ａr）ガス２２が封入されているレーザチャンバである容器１と、容器１内で、後述するようにして生成された線状の電子７を加速するための励起用（加熱用）レーザ光Ｌaを発振、出力する加熱用レーザ装置２とから構成されている。
【００４６】
この加熱用レーザ装置２としては、既に実用的なレーザ装置となっているＣＯ2（炭酸ガス）レーザ装置、ＣＯレーザ装置、Ｎd3+：ＹＡＧレーザ装置を使用することができ、励起用のレーザ光Ｌaとしては、これらの基本波あるいは高調波を使用することができる。また、ＸeＦエキシマレーザ、ＸeＣｌエキシマレーザなどの希ガスハライドエキシマレーザを使用してもよい。
【００４７】
加熱用レーザ装置２から出力された励起用（加熱用）のレーザ光Ｌaは、ビーム縮小器３、容器１に設けられた励起ビーム導入窓４を介して、容器１内に導入される。容器１内には、レーザ光Ｌaを、容器１内の、共振光軸２４に沿った線状の領域７に集中的に集光させる集光光学系５が配設されている。
【００４８】
容器１内には、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbを発振、出力させる光共振器８が配設されている。この光共振器８の光学系は、励起用レーザ光Ｌaが透過しない態様で配設されている。この実施形態では、加熱用レーザ装置２の光共振器と、Ａr2エキシマレーザ装置の光共振器８は、独立して設けられている。
【００４９】
容器１内には、光共振器８の共振光軸２４に沿って電子を生成する電子発生装置６が設けられている。電子発生装置６は、たとえば、アーク放電あるいはコロナ放電を行わせることによって紫外線（ＵＶ光）を発生させ、これにより容器１中で電離を行わせ、電子を発生させるものである。
【００５０】
電子発生装置６には、高電圧電源１７により放電のための電力が供給される（図１（ｂ）参照）。
【００５１】
なお、図１（ｂ）に示す実施形態では、容器１内で放電を行わせることによって紫外線を発生させるようにしているが、図１（ｃ）に示すように、紫外線源１８を、容器１の外部に配設し、この紫外線源１８で発生した紫外線（ＵＶ光）を、容器１に設けた照射窓１９を介して容器１内（容器１内の光共振器８の共振光軸２４に沿って）に照射して、この共振光軸２４に沿った領域において、電子を生成するようにしてもよい。
【００５２】
また、電子発生装置６あるいは紫外線源１８の配設を省略する実施も可能である。すなわち、容器１内には、わずかに自由電子が存在しているので、この自由電子を、利用する実施も可能である。
【００５３】
ガス循環ポンプ１０は、容器１内のアルゴンガスをガス循環用配管１２を介して循環させるものであり、真空ポンプ１１は、ガス交換の際に、容器１内をガス給排気用配管１３を介して真空引きするものである。そして、新規のガスが、アルゴンガスボンベ１６からガス給排気用配管１３を介して、容器１内に供給される。なお、アルゴンガスの循環用配管１２および給排気用配管１３には、不純物を除去するためのコールドトラップ１４とフィルタ１５が設けられている。
【００５４】
なお、本実施形態では、ガス循環系を、高圧ガス容器１の外部に設けるようにしているが、ＫrＦエキシマレーザなどで通常用いられているように、ガス容器１の内部にファンを設置することでガス循環を行うようにしてもよい。
【００５５】
かかる構成において、以下のようにしてＡr2エキシマレーザ光Ｌbが発振、出力される。
【００５６】
まず、上記電子発生装置６（あるいは紫外線源１８）が作動され、共振光軸２４に沿って、電子が生成される。電子は共振光軸２４の回りに拡散することになるが、少なくとも共振光軸２４に沿って電子が存在していればよい。
【００５７】
そして、加熱用レーザ装置２が作動され、加熱用レーザ装置２からレーザ光Ｌaが発振、出力される。
【００５８】
ここで、加熱用レーザ装置２から出力されたレーザ光Ｌaの出力（パワー）の大きさに応じて、このレーザ光Ｌaの集光領域７の寸法（体積）を調整することができる。一般に、レーザ光Ｌaの出力を大きくすれば、上記集光領域７の寸法（体積）を大きくでき、これに伴い、容器１から取り出されるＡr2エキシマレーザ光Ｌbの出力を大きくすることができる。
【００５９】
加熱用レーザ装置２から出力されたレーザ光Ｌaのビームは、ビーム縮小器３により、共振光軸２４に沿った集光領域７に応じた形状、大きさに調整され、つまり所定の大きさの線状に形成され、その後、励起ビーム導入窓４を透過して容器１内に導入される。
【００６０】
容器１内に導入されたレーザ光Ｌaは、集光光学系５を介して、上記集光領域７に集光される。
【００６１】
集光光学系５は、光共振器８と垂直に構成されており、励起用レーザ光Ｌaは、光共振器８の光学系を透過することなく、共振光軸２４に沿った線状の集光領域７に、垂直に到達する。つまり、励起用レーザ光Ｌaの光軸は、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbの光軸に対して、垂直となっている。
【００６２】
集光光学系５は、円筒凸型ミラー５−１と円筒凹面ミラー５−２で構成されており、励起ビーム導入窓４を透過したレーザ光Ｌaは、共振光軸２４を外れて円筒凸型ミラー５−１に入射され、反射されたレーザ光Ｌaは、共振光軸２４を外れて円筒凹面ミラー５−２に入射される。そして、この円筒凹面ミラー５−２で反射されたレーザ光Ｌaは、共振光軸２４に対して垂直に入射され、線状の集光領域７に集光される。
【００６３】
すると、共振光軸２４に沿って予め上記電子発生装置６あるいは紫外線源１８により、強制的に電子を生成しておいていたので、共振光軸２４に沿った線状の集光領域７には、電子が存在している。そこで、励起用レーザ光Ｌaが共振光軸２４に沿って線状に照射されることによって、電子が線状に加熱され、高エネルギーの線状の電子分布が生成され、線状の高密度プラズマが生成される。
【００６４】
すなわち、上記電子発生装置６あるいは紫外線源１８により生成された比較的低エネルギー（低速）の電子が、励起用レーザ光Ｌaの電界により加速され、高エネルギーの電子となる。こうして加熱された電子が、高気圧のＡrガスに衝突することにより、高密度のＡr2エキシマが生成される。Ａr2エキシマは、いわゆる３体衝突過程を経て生成される。
【００６５】
こうして高密度のＡr2エキシマが生成されると、このＡr2エキシマが崩壊され光が放出される。この放出された光が、光共振器８によって共振され、増幅され、レーザ発振がなされる。
【００６６】
光共振器８はリアミラー８−１とフロントミラー８−２を中心として構成されており、これらミラー８−１と、ミラー８−２とで挟まれた線状の集光領域７で発生した光は、これらミラー８−１、８−２を所定回数往復することにより増幅され、フロントミラー８−２を透過して、レーザ取り出し窓９を介して、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbとして外部に出力される。
【００６７】
このように、本実施形態では、レーザ光Ｌaを、集光光学系５を介して、電子が生成されている線状の領域７に集光させるようにしているので、レーザ光Ｌaの持つ高い指向性により、狭い領域７にエネルギーを集中して与えることができる。このため、高密度のプラズマを生成することができ、励起強度、発振効率を高めることができる。
【００６８】
なお、本実施形態では、レーザ光Ｌaを用いて、アルゴンガスを励起して、Ａr2エキシマを生成するようにしているが、これに限定されることなく、レーザ光以外のマイクロ波、ミリ波などの電磁波を使用してもよい。
【００６９】
以上のように、本実施形態によれば、従来の電子ビーム励起方式のように、電子ビーム加速装置などによって高速の電子ビームを、容器中のアルゴンガスに打ち込む必要はなく、容器１内に低速の電子７を生成しておくだけよい。そして、この低速の電子７に、励起用のレーザ光Ｌaが照射され、この励起用のレーザ光Ｌaの持つエネルギーによって電子７が高速に加速され、アルゴンガスが励起されるに至る。
【００７０】
このため、従来の電子ビーム励起方式のように、高速の電子ビームを発生させるために必要となる電子ビーム加速装置、ガス隔壁などを設ける必要がなく、装置の大型化、複雑化、耐久性の悪化を避けることができる。さらに、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbの繰り返し周波数は、電子ビームの繰り返し周波数に規定されるのではなく、励起用のレーザ光Ｌaの繰り返し周波数によって規定される。レーザ光Ｌaの繰り返し周波数は容易に高くすることができるので、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbの繰り返し周波数を、容易に高めることができる。
【００７１】
また、放電励起方式のように、レーザ媒質たるアルゴンガスが、放電（電源）の負荷となっているわけではないので、放電維持のための条件で注入できるエネルギが制限されるものでもない。よって、励起用のレーザ光Ｌaの持つエネルギー次第で、励起パワー密度を高くすることができ、実用レベルの発振を行わせることができる。
【００７２】
さらに、本実施形態によれば、励起用のレーザ光Ｌaは、Ａr2エキシマレーザ装置の光共振器８の光学系を透過しない。
【００７３】
したがって、従来のレーザ励起方式（図３）のように、光学系として、励起用のレーザ光と、希ガスエキシマレーザ光の両方を透過させることができるものを用意する必要はなく、既に存在する汎用の光学材料を用いて、光共振器８の光学系を簡易に構成することができる。
【００７４】
さらに、励起用のレーザ光Ｌaは、光共振器８の共振光軸２４の方向に拘束されることなく、共振光軸２４に対して任意の方向から（たとえば垂直方向から）、任意のビーム寸法をもって照射させることができる。
【００７５】
したがって、たとえば、励起用のレーザ光Ｌaのビームの形状、寸法を、集光光学系５あるいはビーム縮小器３などによって調整することによって、励起用レーザ光Ｌaが集光できる範囲７を任意に調整することができる。集光領域７の大きさを調整することにより、Ａr2エキシマレーザの励起領域を変更することができ、発振出力の制御を容易に行うことができる。
【００７６】
すなわち、Ａr2エキシマレーザの発振を実現するには、光を利得のある媒質中で走らせることが必要となる。そして、励起領域におけるＡr2エキシマの密度が高く、励起領域の長さが長い程、増幅され易く、発振され易くなる。
【００７７】
結局、発振が起こるには、「密度×長さ」の値がある一定以上であることが必要であり、この「密度×長さ」の値が大きくなる程、発振強度を高めることができる。
【００７８】
そこで、集光光学系５あるいはビーム縮小器３によって、励起用レーザ光Ｌaのビーム寸法、形状などを調整すれば、「密度×長さ」の値（集光領域７の形状、大きさ）を変化させることができ、発振出力を容易に制御することが可能となる。
【００７９】
特に、本実施形態では、励起用レーザ光Ｌaのビーム形状を、線状に形成して、この線状の領域７のみで光を増幅させるようにしたので、出力ビームの指向性を鋭くすることができる。
【００８０】
さらに、本実施形態では、励起用のレーザ光Ｌaを発振させる共振器と、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbを発振させる光共振器８とをそれぞれ独立して設けるようにしたので、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbを発振させる光共振器８の大きさは、励起用のレーザ装置２の光共振器の大きさによって制限されてしまうこともなく、任意の大きさに変更可能である。
【００８１】
このため、例えば、図２に示すように、Ａr2エキシマレーザ光Ｌbを発振させる光共振器８´を、励起用のレーザ装置２の光共振器とは関係なく、大きくして、スケールアップを図ることも可能となる。
【００８２】
すなわち、図２の装置では、励起用レーザ装置２から出力されるレーザ光Ｌaが３つのビームスプリッタ２０により、３つのビームに分割され、容器１内の各集光光学系５、５´、５″に入射される。そして、各集光光学系５、５´、５″によって各レーザビームが線状の集光領域７、７´、７″にそれぞれ集光される。この結果、全体として線状の集光領域（線状のプラズマ）を、長くすることができ（線状の集光領域７、７´、７″を合計した長さ）、結果として発振強度を高めることができる。
【００８３】
なお、実施形態では、希ガスエキシマレーザとしてＡr2エキシマレーザを想定しているが、他のＸe2（キセノン）エキシマレーザ、Ｋr2（クリプトン）エキシマレーザに適用してもよい。
【００８４】
以上のように、本実施形態によれば、従来の電子ビーム励起方式、放電励起方式およびレーザ励起方式の欠点が除去され、希ガスエキシマレーザ装置の実用化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明に係る希ガスエキシマレーザ装置の実施形態装置の構成を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）あるいは図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２は図１に示す装置の一部を改変した他の実施形態を示す図である。
【図３】図３は従来技術を説明するために用いた図である。
【符号の説明】
１  容器（レーザチャンバ）
２  加熱用レーザ装置
５  集光光学系
６  電子発生装置
７  高密度プラズマ（線状の集光領域）
８  光共振器
【図１】
0003693314.tif 000002
【図２】
0003693314.tif 000003
【図３】
0003693314.tif 000004