(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを封止したレーザチャンバ(7)と、
レーザチャンバ(7)の前後端部にそれぞれ付設され、レーザガスの封止を保ってレーザ光を透過するフロント及びリアのウインド(8,9)と、
レーザチャンバ(7)を挟んで前後方それぞれ離間して、相互の位置関係を固定して設置されたフロント及びリアのプレート(11,13)と、
フロント及びリアのプレート(11,13)のレーザチャンバ(7)と反対側にそれぞれ固定され、共振器を構成する光学素子を内蔵したフロント及びリアの筐体(20,30)と、
前記筐体(20,30)の内部に清浄気体を供給する清浄気体供給装置(35)と、
レーザチャンバ(7)とフロント及びリアのプレート(11,13)との間を脱着自在に接続し、ウインド(8,9)の外面を囲繞してその内部をプレート(11,13)に設けられた貫通孔を介して筐体(20,30)の内部に連通させて外気から遮蔽した伸縮自在な管(15,15)とを備えたことを特徴とする外部鏡式紫外線ガスレーザ装置。
【請求項２】
レーザチャンバ(7)から離間してレーザチャンバ(7)の前後に配置したフロントプレート(11)とリアプレート(13)とをインバーロッド(12)で固定するインバーロッドユニット(10)と、
少なくともフロントミラー(21)を内蔵してフロントプレート(11)の反レーザチャンバ(7)側の面に固定されたフロント筺体(62)と、
リアミラー(31)又は狭帯域化素子(71-73)のいずれかを内蔵してリアプレート(13)の反レーザチャンバ(5)側の面に固定されたリア筺体(30)とを有し、
フロントプレート(11)とレーザチャンバ(7)との間及びリアプレート(13)とレーザチャンバ(7)との間を着脱自在の伸縮可能な管(15)により結合し、
前記筐体(62,74)の内部に清浄気体を供給する清浄気体供給装置(35)とを備え、
フロント筺体(62)の反フロントプレート(11)側にモニタ用光学素子を内蔵する第２のフロント筺体(50)を有すると共に、
フロント筺体(62)と第２のフロント筺体(50)との間を着脱自在の伸縮可能な管（60）により更に結合したことを特徴とする外部鏡式紫外線ガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、縮小投影露光装置用の光源等に用いる紫外線レーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図６（ａ）に示すように、紫外線レーザ装置なる例えばエキシマレーザは、レーザチャンバ２０１を介してフロントミラー２０２と、リアミラー２０３とで共振器を組んでレーザ光を発振する。図６（ａ）は外部ミラー形であり、チャンバ２０１の前後部にウインド２０４、２０４を備え、チャンバ２０１の外部にミラー２０２、２０３及び出力モニタ用のビームスプリッタ２０５を備える。図６（ｂ）は内部ミラー形であり、チャンバ２０１の前後部にミラー２０２、２０３を備え、チャンバ２０１の外部に出力モニタ用のビームスプリッタ２０５を備える。そしてこれらは、いずれもクリーンな環境下におかれてない。
【０００３】
このようにクリーンな環境下におかれてない紫外線レーザ装置の光学素子は、レーザ光が紫外線のレーザ光であることとあいまって非常に微量なダスト、有機物質及び化学物質（酸素等）によって損傷を受け、寿命が短くなる。
だからといって、光学素子をクリーンな環境下においても、光学素子のホルダ及びレーザ筺体の表面にレーザ光の散乱光が照射されてアブレーション及び蒸発が起こり、これによりダスト及び化学物質が生じて光学素子を損傷させる。
そこで、図７に示すように、チャンバ２０１の前後面にフロント筺体２１０及びリア筺体２１１を取り付け、筺体２１０内にミラー２０２及び出力モニタ用光学素子を取り付け、筺体２１１内にミラー２０３を取り付けると共に、清浄気体２１２で筺体２１０、２１１内をパージし、これにより光学素子をよりクリーンな環境下におくことがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図７の構成では、筺体２１０、２１１をチャンバ２０１に取り付けているためにチャンバ２０１が発熱して熱膨張すると、筺体２１０、２１１も微妙に相対移動し、また、歪んで筺体２１０、２１１内に取り付けた光学素子なるミラー２０２、２０３の位置及び姿勢が変化する。この結果、ミラー２０２、２０３の光軸２１６が狂い、出力低下が生ずる。
また、放電電極及び予備電離電極の消耗によりチャンバ２０１内に金属フッ化物等のダストが発生してチャンバ２０１の前後部のウインド２０４、２０４が汚れ、それ故、両ウインド２０４を定期的にクリーニングする必要がある。ところが、このクリーニングでは、筺体２１０、２１１をチャンバ２０１から脱着する必要があり、その分、クリーニング時間が長くなる。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、光学素子を内臓し、かつパージによってよりクリーンとされた筺体内のクリーンさを保持でき、熱膨張による光軸のアラインメントの狂いの発生を防止でき、筺体を着脱することなくクリーニングできる紫外線レーザ装置の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係わる紫外線レーザ装置は、共振器用光学素子及びモニタ用光学素子の少なくともいずれかを内臓する筺体を有すると共に、筺体内に清浄気体を与えて筺体内をパージする紫外線レーザ装置において、筺体をレーザチャンバから離間して配置すると共に、
筺体とレーザチャンバとを、管内がレーザ光路となるように、伸縮可能な管で結合し、
前記結合は、筺体及びレーザチャンバの少なくともいずれかから脱着自在な結合とされ、かつ、
前記管の伸縮可能の量は、筺体をその配置位置から移動させることなく、管を伸縮させつつレーザチャンバをその配置位置から脱着するに十分な量とされていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
上記構成によれば、レーザチャンバと光学素子が入った筺体を結合する手段として伸縮可能な管を使用することにより、光学素子をクリーンな環境に設置できると共に、レーザチャンバの発熱に伴う熱膨張による光軸のアラインメントの狂いがなくなる。
また、光学素子なるウインドをクリーニング又は交換するときは、伸縮可能な管を筺体及びレーザチャンバの少なくともいずれかから外し、そして縮小させつつこの縮小によって生じた隙間を利用してレーザチャンバをその配置位置から外す。そして、レーザチャンバからウインドを外してクリーニング又は交換すればよい。一方、ウインドを定位置に納めるときは、ウインドをレーザチャンバに装着した後、伸縮可能な管を縮小させつつ縮小によって生じた隙間を利用してレーザチャンバをその配置位置に戻し、その後、伸縮可能な管を筺体及びレーザチャンバに結合すればよい。この脱着時、上記構成によれば、筺体をその配置位置から移動させる必要がない。つまり、筺体を着脱することなくクリーニングできるから、筺体を着脱する必要がない分だけクリーニング時間を短縮できる。
【０００８】
【実施例】
以下、実施例を図面を参照し説明する。
【０００９】
図１は、第１実施例なる外部ミラー形自然発振式エキシマレーザ装置の構成図である。図１において、レーザ装置は、レーザチャンバ５、フロント筺体２０、リア筺体３０及び清浄気体供給装置３５を備える。
チャンバ５は、その前後部にフロントウインド８とリアウインド９とを備える。両ウインド８、９部は、伸縮可能な管１５を介してインバーロッドユニット１０で支持される。即ち、チャンバ５は、伸縮可能な管１５を介してインバーロッドユニット１０で挟持される。
インバーロッドユニット１０は、インバーロッド１２の前端部にフロントプレート１１を取り付け、後端部にリアプレート１３を取り付けたものである。尚、両プレート１１、１３は光軸上で貫通孔を備える。
伸縮可能な管１５のそれぞれは、互いの一端部を摺動自在に嵌合した内筒１６及び外筒１７と、外筒１７に内嵌し、かつ固定されて内筒１６の外周面に密接するリング１８とを備えて構成される。尚、内外筒１６、１７の他端部にはフランジをそれぞれ設けてある。そして、チャンバ５外面の両ウインド８、９回りにそれぞれ内筒１６のフランジを取り付け、両プレート１１、１３のチャンバ５側の面の貫通孔回りにそれぞれ外筒１７のフランジを取り付けてある。つまり、チャンバ５が発熱して熱膨張すると、内筒１６が外筒１７内を図示左右方向に摺動し、これにより熱膨張を吸収する。即ち、管１５は伸縮可能な管である。
【００１０】
筺体２０は前後部で開口し、後部開口回りをプレート１１の反チャンバ５側の貫通孔回りに取り付けられ、フロントミラー２１と、出力モニタ用のビームスプリッタ２２、集光レンズ２３、拡散板２４、コーン２５及びフォトダイオード２６とを内臓すると共に、前部開口に出力用ウインド２７を備える。
筺体３０は前部で開口し、この開口回りをプレート１３の反チャンバ５側の貫通孔回りに取り付けられ、リアミラー３１を内臓する。
【００１１】
さらに、筺体２０、３０は、配管３６、３７により清浄気体供給装置３５に接続される。清浄気体供給装置３５は、筺体２０内でウインド８、ミラー２１、ビームスプリッタ２２、集光レンズ２３、拡散板２４、コーン２５及びフォトダイオード２６及び出力用ウインド２７を清浄気体でパージし、一方、筺体３０内でウインド９及びミラー３１を清浄気体でパージする。
【００１２】
上記構成の作動を説明する。チャンバ５内で放電励起された光は両ミラー２１、３１間で共振され、出力光は出力用ウインド２７から外部へ出力される。出力モニタは、ビームスプリッタ２２により分光され、集光レンズ２３を介して拡散板２４上に集められ、拡散板２４により拡散されたレーザ光を、コーン２５により反射してフォトダイオード２６に集め、その光強度をフォトダイオード２６でモニタすることで行われる。
【００１３】
所定時間だけレーザ光を出力すると、ウインド８、９が汚れ等により曇るため清掃する必要がある。そこで、チャンバ５は、取扱が容易になるように、アルミニウム等の軽金属で構成されている。また、レーザ光を出力すると、チャンバ５は温度が上昇し、膨張するが、チャンバ５がプレート１１、１３に伸縮可能な管１５を介して結合しているため、チャンバ５の膨張が管１５の伸縮に吸収されて筺体２０、３０に及ばない。
【００１４】
尚、本実施例では、出力モニタの配置例を筺体２０内としたが、筺体３０内としてもよい。
【００１５】
図２は、第２実施例なる狭帯域エキシマレーザ装置の構成図である。尚、第１実施例と同一要素には同一符号を付し、重複説明はなるべく省略する。図２において、レーザ装置は、レーザチャンバ５、第１フロント筺体６０、第２フロント筺体５０、リア筺体３０及び清浄気体供給部３５を備える。
筺体６０は前後部で開口し、後部開口回りをプレート１１の反チャンバ５側の貫通孔回りに取り付けられると共に、ミラー２１を内臓する。
筺体５０は前後部で開口し、後部開口は筺体６０の前部開口に対し第２の伸縮可能な管１５を介して接続される。尚、この筺体５０は、既説の出力モニタ用の各要素２２〜２６の他、波長モニタ用のビームスプリツタ５１、集光レンズ５２、拡散板５３、エタロン５４、集光レンズ５５及びラインセンサ（又はエリアセンサ）５６を内臓し、前部開口に出力用ウインド２７を備える。
第２の伸縮可能な管１５は、図示の通り、両ウインド８、９部をインバーロッドユニット１０で挟持するに用いた伸縮可能な管１５と構造上同じとしてみた。
【００１６】
筺体３０は前部で開口し、この開口回りをプレート１３の反チャンバ５側の貫通孔回りに取り付けられ、プリズム７１、７２及びグレーティング７３を内臓する。
さらに、筺体６０、３０は、配管３６、３７により清浄気体供給装置３５に接続される。清浄気体供給装置３５は、筺体６０、５０内でウインド８、ミラー２１、出力モニタ用の各要素２２〜２６、波長モニタ用の各要素５１〜５６及び出力用ウインド２７を清浄気体でパージし、一方、筺体３０内で、ウインド９、プリズム７１、７２及びグレーティング７３を清浄気体でパージする。
【００１７】
上記構成の作動を説明する。チャンバ５内で放電励起された光はプリズム７１、７２によりビームをエキスパンドされてグレーディング７３に入反射され、狭帯域発振し、ミラー２１を経て出力用ウインド２７から出力される。
【００１８】
フォトダイオード２６等による出力モニタは、既説の通りである。一方、波長モニタは、ミラー２１から出たレーザ光がビームスプリッタ５１で分光され、集光レンズ５２及び拡散板５３を介してエタロン５４を透過し、集光レンズ５５の焦点位置に配置したラインセンサ（又はエリアセンサ）５６に入射することにより干渉縞を検出し、波長をモニタすることで行われる。
【００１９】
尚、第２実施例では、狭帯域化素子として、プリズム７１、７２及びグレーティング７３のリトロー配置を例としたが、エタロンと、リアミラーとの組み合わせでもよく、プリズムと、エタロンと、グレーティングと組み合わせ等でもよい。また、波長モニタはエタロン方式としたが、例えば回折格子型分光器等を用いた波長検出方式でもよい。
【００２０】
以下、伸縮可能な管１５の例（第１〜第３例）を、チャンバ５とプレート１１とを接続した例図（図３〜図５）を参照し説明する。
【００２１】
図３（第１例）の伸縮可能な管１５は、次の通り。ウインド８は、Ｏリング８３と共にウインドケース８１の内径面に削成した溝８２内に挿入され、ケース８１がボルト８４でチャンバ５に装着されることにより、チャンバ５に取り付けられ、固定される。
【００２２】
ケース８１は、チャンバ５との当接側に溝８５が削成され、溝８５内にＯリング８６が装着される。つまり、Ｏリング８３、８６によって、チャンバ５内のガスの外部漏れを防止している。
【００２３】
第１例なる伸縮可能な管１５は、ケース８１の外周面からいくらか離間し、かつフランジをチャンバ５にサムスクリュー９１で取り付けられた内筒１６と、フランジをプレート１１にサムスクリュー９２で取り付けられた外筒１７と、外筒１７内面にボルト９４で固定自在とされたリング９３によって抜け止めされて固定されたリング１８とを備える。リング１８の内面は、既説の通り、内筒１６外面に枢密に当接し、リング１８と内筒１６との図示左右方向への相対的摺動を自在とされている（即ち、第１例なる伸縮可能な管１５は、管１５内のパージ用清浄気体の外部漏れを防止しつつ、伸縮自在とされている）。
【００２４】
従って、ウインド８の清掃時や交換時、スクリュー９２を緩めて外した後、外筒１７を図示右方へスライドさせることにより生ずるスライド相当分の隙間からチャンバ５をインバーロッドユニット１０外へと取り出す。取り出した後、スクリュー９１及びボルト８４を外してケース８１をチャンバ５から取り外し、その後、ウインド８をケース８１及びチャンバ５から取り外してウインド８の清掃又は交換を行う。
【００２５】
図４（第２例）の伸縮可能な管１５は、次の通り。ケース８１の外方で外嵌されたジャバラ等からなるダクト１０１が、サムスクリュー１０２によりプレート１１に、また、サムスクリュー１０３によりチャンバ５に装着されている。
【００２６】
上記構成において、ウインド８の清掃時や交換時、スクリュー１０２を緩めて外し、ダクト１０１を図示右方へスライドさせることにより生ずるスライド相当分の隙間からチャンバ５をインバーロッドユニット１０の外へと取り出す。以降は、上記第１例と同様にウインド８の清掃又は交換を行う。
【００２７】
図５（第３例）の伸縮可能な管１５は、次の通り。ケース８１の外方で外嵌されたダクト１０１が、永久磁石１０５によりプレート１１に、また、永久磁石１０６によりチャンバ５に装着されている。
【００２８】
上記構成において、ウインド８の清掃時や交換時、永久磁石１０５の吸引力に抗してダクト１０１を図示右方へスライドさせることにより生ずるスライド相当分の隙間からチャンバ５をインバーロッドユニット１０の外へと取り出す。以降は、上記第１例と同様にウインド８の清掃又は交換を行う。
【００２９】
尚、上記実施例で示した筺体と、光学素子のホルダ（不図示）とをメッキする場合、その表面処理として、ニッケル、コバルト、クロム、金又は白金属等の酸化せず、従って変質しにくい金属でメッキするとよい。筺体及びホルダの材質をアルミニウムとした場合は有機色素を充填しない。例えば、白アルマイト処理がよい。黒アルマイト処理ではレーザ光が照射されることにより、光学素子に対して有害な有機物質を発生するために適してない。また、筺体及びホルダの材質をステンレスでもよい。
【００３０】
清浄気体の例として、窒素及びヘリュウム等の不活性ガス又は空気等のレーザ光に反応せず、かつ吸収しにくい気体をＨＥＰＡ等のフィルタを透過して得た気体等を掲げることができる。
【００３１】
さらに、筺体内の密閉度は、その内部が清浄気体で満たされる程度でもよい。もし、密閉度を高くした場合は清浄気体の小さい排出口を配設すればよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザチャンバと光学素子が入った筺体を結合する手段として伸縮可能な管を使用したので、光学素子をクリーンな環境に設置できると共に、レーザチャンバの発熱に伴う熱膨張による光軸のアラインメントの狂いがなくなり、レーザチャンバのウインドの脱着も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の構成図である。
【図２】第２実施例の構成図である。
【図３】伸縮可能な管の第１例を示す拡大断面図である。
【図４】伸縮可能な管の第２例を示す拡大断面図である。
【図５】伸縮可能な管の第３例を示す拡大断面図である。
【図６】従来の紫外線レーザ装置を示す構成図である。
【図７】従来の紫外線レーザ装置の他の実施例を示す構成図である。
【符号の説明】
５：レーザチャンバ、１０：インバーロッドユニット、１１：フロントプレート、１３：リアプレート、１５：伸縮可能な管、２０：フロント筺体、６０：第１フロント筺体、５０：第２フロント筺体、３０：リア筺体、３５：清浄気体供給装置。
【図１】
0003644506.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003644506.tif 000008