(57)【要約】【課題】  パージガスの温度勾配によるビームダイバージェンスの悪化を改善し、安定なレーザ性能をもつ露光用レーザ装置を提供する。【解決手段】  露光用レーザ装置１において、スリット部材１０は、レーザ光Ｌのビームサイズを形成するビーム開口１１と、パージガスＰＧを通過させる通気口１２と、を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを封入したレーザチャンバと、レーザチャンバ内に配置され、高圧電源から高電圧を印可することにより、放電によってレーザガスを励起する電極と、レーザチャンバの両側に設けられ、レーザ光を透過するチャンバウインドと、レーザチャンバに連結されパージガスが充填されたモジュールと、モジュール内に配置され、レーザ光を反射する共振ミラーと、チャンバウインドと共振ミラーとの間に設けたスリット部材とを備えた露光用レーザ装置において、前記スリット部材は、レーザ光のビームサイズを形成するビーム開口と、パージガスを通過させる通気口と、を有することを特徴とする露光用レーザ装置。
【請求項２】
前記通気口は、前記ビーム開口上方に有することを特徴とする請求項１に記載の露光用レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光用エキシマレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、遮光部の温度勾配の変化を抑え、レーザ光を高品位に保つため、レーザ光を透過させる開口からなる透光部と、透光部の周囲にあって不要レーザ光を光路から除去し、レーザ光を所定形状に整形する遮光部とを有してなる遮光素子を備える狭帯域化紫外レーザ装置において、遮光素子近傍に、透光部を加熱する加熱手段を備えることの可能な狭帯域化紫外レーザ装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、レーザ光を、パージガスを充填し、シールされた筺体を介して、目標物に配向するレーザ装置が知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特表２０００−７４１８３号公報
【特許文献２】特開２０００−２８６４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４は、従来の一般的なレーザ装置１の一部を拡大した図を示す。レーザ装置１は、レーザチャンバ２内にＡｒ，Ｆ2，Ｎｅ等のレーザガスＬＧを封入し、内部の電極間に高圧電源から高電圧を印可することにより、放電によってレーザガスＬＧを励起し、レーザ光Ｌを発振させる。この時、レーザチャンバ２内は、放電により発熱し、室温よりかなり高い温度で定常状態となる。
【０００５】
レーザチャンバ２内で放電によって発振したレーザ光Ｌは、レーザチャンバに設けられたチャンバウインド４を透過して、ベローズ５で連結されたモジュール６内の共振ミラー７で反射される。このモジュール６内には、窒素等のパージガスＰＧが充填されている。また、レーザ光Ｌを所定のビームサイズに形成するスリット部材１０を有する。なお、パージガスＰＧは、注入口８及び排出口９により、微量であるが循環されている。
【０００６】
このような構造のレーザ装置１では、モジュール６内のパージガスＰＧに対して、レーザチャンバ２付近のパージガスＰＧとレーザチャンバ２から離れた部分のパージガスＰＧとに温度勾配が発生する。それにより、レーザチャンバ２付近で暖められた高温なパージガスＰＧが上方を通り、レーザチャンバ２から離れた部分の低温側へ向かう流れＣ１が生じるようになり、低温側のパージガスＰＧがそれに押されて下方からレーザチャンバ２付近へ向かう流れＣ２が生じるようになる。
【０００７】
図５は、温度差による光軸Ａの変化を示す図である。図５（ａ）は温度差がない場合を示し、光軸Ａは直線となる。図５（ｂ）は、温度差がある場合を示し、上方が下方よりも高温な場合を示す。実線は光の波面を示す。
【０００８】
屈折率は温度に依存するため、温度勾配が発生すると光の伝播速度に分布ができ、波面が歪む。光は波面に垂直に伝播するので、波面が歪んだところでは光軸Ａが曲がり、ビームの角度成分が変化する。図５（ｂ）に示すように、上方が下方よりも高温な場合では、光軸Ａは、高温な上方の光軸Ａ１ほど大きく曲がり、順にＡ２，Ａ３が下方へ曲がってしまう。
【０００９】
ここで、ビーム性能を示すビームダイバージェンス（発散角）について説明する。図６は、ビームダイバージェンスを示す。ビームダイバージェンスとは、ビームの広がりを表す物理量であり、図６（ａ）における角度θに相当する。また、図６（ｂ）は、ビームダイバージェンスの測定方法を示すものである。ビームダイバージェンスは、レーザ光Ｌをレンズ４１で集光し、焦点位置Ｆに配置したセンサ４２により光軸からのずれを計測することで測定される。
【００１０】
したがって、図５に示すように、ビームの角度成分が変化すると、図７に示すように、温度差がない場合ａと比較して、温度差がある場合ｂは、ビームダイバージェンスが大きくなる。
【００１１】
図４に示したレーザ装置１の場合、モジュール６のスリット部材１０のビーム開口１１付近の開口サイズが制限される場所において、上方の高温部分と、下方の低温部分との温度勾配が最大となり、ビームダイバージェンスが大きくなる。
【００１２】
ビームダイバージェンスが変化すると、出射後のビームサイズも変化する。そして、ビームサイズが設計値より大きくなると、露光機内でレンズから光がはみ出し、逆に設計値より小さくなると、光エネルギーの密度が上がり、光学素子の耐久性が悪化する。そのため、ダイバージェンスは安定であることが望まれる。一般に、露光用エキシマレーザは、上下方向のビームサイズを制限するために、光路上にスリット部材が配置されている。レーザ性能（特にビームダイバージェンス）の安定化のためには、このスリット部材内の波面変化を改善することが求められる。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するものであって、パージガスの温度勾配によるビームダイバージェンスの悪化を改善し、安定なレーザ性能をもつ露光用レーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そのために本発明は、レーザガスを封入したレーザチャンバと、レーザチャンバ内に配置され、高圧電源から高電圧を印可することにより、放電によってレーザガスを励起する電極と、レーザチャンバの両側に設けられ、レーザ光を透過するチャンバウインドと、レーザチャンバに連結されパージガスが充填されたモジュールと、モジュール内に配置され、レーザ光を反射する共振ミラーと、チャンバウインドと共振ミラーとの間に設けたスリット部材とを備えた露光用レーザ装置において、前記スリット部材は、レーザ光のビームサイズを形成するビーム開口と、パージガスを通過させる通気口と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記通気口は、前記ビーム開口上方に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１記載の発明によれば、スリット部材のビーム開口付近の温度勾配を小さくすることができ、パージガスの温度勾配によるビームダイバージェンスの悪化を改善し、安定なレーザ性能をもつことができる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、高温なパージガスＰＧの流れＢ１を形成できるので、好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態における露光用レーザ装置１を示す。
【００１９】
本実施形態の露光用レーザ装置１は、Ａｒ，Ｆ2，Ｎｅ等のレーザガスＬＧを封入したレーザチャンバ２と、レーザチャンバ２内に配置され、図示しない高圧電源から高電圧を印可することにより、放電によってレーザガスＬＧを励起する電極３と、レーザチャンバ２の両側に設けられ、レーザ光Ｌを透過するフッ化カルシウム等のチャンバウインド４と、レーザチャンバ２に連結したベローズ５と、ベローズ５に連結され、パージガスＰＧを充填されたモジュール６と、モジュール６内に配置され、レーザ光Ｌを反射する共振ミラー７と、チャンバウインド４と共振ミラー７との間に設けられ、レーザ光Ｌのビームサイズを形成するスリット部材１０とを備える。
【００２０】
露光用レーザ装置１は、レーザチャンバ２内にＡｒ，Ｆ2，Ｎｅ等のレーザガスＬＧを封入し、内部の電極３間に図示しない高圧電源から高電圧を印可することにより、放電によってレーザガスＬＧを励起し、レーザ光Ｌを発振させる。この時、レーザチャンバ２内は、放電により発熱し、室温よりかなり高い温度で定常状態となる。
【００２１】
レーザチャンバ２内で電極３の放電によって発振したレーザ光Ｌは、レーザチャンバ２の一方に設けられたチャンバウインド４を透過して、一方のベローズ５で連結され、窒素等のパージガスＰＧが密閉されたモジュール６内の共振ミラー７で反射され、反射されたレーザ光Ｌは、再びチャンバウインド４を透過してレーザチャンバ２に入射する。レーザチャンバ２に入射したレーザ光Ｌは、レーザチャンバ２内で増幅され、他方に設けられたチャンバウインド４を透過して、他方のベローズ５で連結された狭帯域化部等のモジュール６内の共振ミラーとしても機能する回折格子７で反射される。この反射を繰り返した後、レーザ光Ｌが他方の共振ミラー７から出力される。また、レーザ光Ｌは、チャンバウインド４と共振ミラー７との間に設けられたスリット部材１０により、ビームサイズを形成する。
【００２２】
図２は、スリット部材１０の構造を示す図である。スリット部材１０は、ビーム光路Ａを含み、ビームサイズを形成するビーム開口１１と、パージガスＰＧが通過する通気口１２を有し、銅やニッケル等から形成される。
【００２３】
図３は、本実施形態の露光用レーザ装置１の一部を拡大した図である。本実施形態の露光用レーザ装置は、従来の一般的なものと同じように、モジュール６内のパージガスＰＧに対して、レーザチャンバ２付近のパージガスＰＧとレーザチャンバ２から離れた部分のパージガスＰＧとに温度勾配が発生し、レーザチャンバ２付近で暖められた高温なパージガスＰＧが上方を通り、レーザチャンバ２から離れた部分の低温側へ向かうようになり、低温側のパージガスＰＧがそれに押されて下方からレーザチャンバ２付近へ向かうようになる。
【００２４】
この状態で、従来の一般的なものでは、図４に示すように、モジュール６のスリット部材１０のビーム開口１１付近の開口サイズが制限される場所において、上方の高温部分と、下方の低温部分との温度勾配が最大となり、ビームダイバージェンスが大きくなっていた。
【００２５】
本実施形態では、図３に示すように、スリット部材１０に通気口１２を形成したので、従来のビーム開口１１に集中していた流れを通気口１２に分散することができる。したがって、レーザチャンバ２付近で暖められた高温なパージガスＰＧが上方の通気口１２を通り、レーザチャンバ２から離れた部分の低温側へ向かう流れＢ１が生じるようになり、低温側のパージガスＰＧがそれに押されて下方の通気口１２からレーザチャンバ２付近へ向かう流れＢ２が生じるようになり、スリット部材１０のビーム開口１１付近の温度勾配を小さくすることができる。
【００２６】
なお、ビーム開口１１は、所定のビームを形成できる形状を有すればよい。また、ビーム開口１１付近の温度勾配を小さくすることができれば、通気口１２は、ビーム開口１１の上方のみに設けてもよく、下方のみや側方のみに設けてもよい。また、それぞれの位置に様々に組み合わせて設けてもよい。さらに、通気口１２は、一つでも複数でもよい。特に、上方に設けることは、高温なパージガスＰＧの流れＢ１を形成できるので、好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の露光用レーザ装置を示す図である。
【図２】第１実施形態の露光用レーザ装置のスリット部材を示す図である。
【図３】第１実施形態の露光用レーザ装置の一部を拡大した図である。
【図４】従来の一般的なレーザ装置を示す図である。
【図５】温度差による光軸の変化を示す図である。
【図６】ビームダイバージェンスを示す図である。
【図７】温度差によるビームダイバージェンスを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１…露光用レーザ装置、２…レーザチャンバ、３…電極、４…チャンバウインド、５…ベローズ、６…モジュール、７…共振ミラー、１０…スリット、１１…ビーム開口、１２…通気口
【図１】
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【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】
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