(57)【要約】【課題】  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レーザ光軸調整装置及びレーザ光軸調整方法を提供する。【解決手段】  発振段レーザ１０から発振された注入光Ｌa1の光軸Ａが増幅段レーザ２０の入力側ミラー２１に垂直に入力するように、前記注入光の光軸を調整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】
電極の放電によって発振段チャンバ内のレーザガスを励起し、レーザ光を発振する発振段レーザと、前記発振段レーザの発振した注入光を共振させる共振器を有する増幅段レーザと、前記発振段レーザから発振された注入光の光軸が前記増幅段レーザの入力側ミラーに垂直に入力するように前記注入光の光軸を調整する調整手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光軸調整装置。
【請求項２】
前記発振段レーザ及び前記増幅段レーザのポインティングを計測可能な計測器と、前記計測器の計測値に応じて前記調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とするレーザ光軸調整装置。
【請求項３】
前記調整手段は、調整ミラーからなり、前記制御手段は、前記調整ミラーの角度を制御することを特徴とする請求項２に記載のレーザ光軸調整装置。
【請求項４】
発振段レーザで発振された注入光を増幅段レーザで増幅して出力するレーザ装置の光軸調整方法において、前記発振段レーザから発振された注入光の光軸が前記増幅段レーザの入力側ミラーに垂直に入力するように、前記注入光の光軸を調整することを特徴とするレーザ光軸調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、空間コヒーレンスが低い露光用２ステージレーザ装置におけるレーザ光軸調整装置及びレーザ光軸調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発振段レーザと、この発振段レーザから放出されるレーザ光を増幅する増幅段レーザとからなり、高安定性、高出力効率及び細い線幅を実現したいわゆるＭＯＰＯ方式の２ステージレーザ装置がある
（特許文献１参照）。
【特許文献１】特再表２００４−０９５６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
露光用エキシマレーザ装置は、高スループット化に伴い益々高出力化を要求されている。そのため、近年の露光用エキシマレーザ装置は、発振段と増幅段のツインチャンバを形成するＭＯＰＯ方式２ステージ型が主流となっている。エキシマレーザ装置は、２ステージ型になったことにより、従来よりも装置の構成が複雑化し、光軸のアライメント方法も単純ではなくなっている。
【０００４】
特に、ビームダイバージェンス（発散角）は、光軸の状態に影響を受けやすいため、その調整方法が重要になっている。ビームダイバージェンスとは、ビームの広がりをあらわす物理量であり、図３（ａ）で示される角度θに相当する。レーザ光Ｌのビームダイバージェンスは、露光機の入口や途中の光学系でビームがけられてしまうことを防ぐために、規定値以下になるように設計、及び、調整される必要があり、平行光に近いこと、つまりビームダイバージェンスが小さいことが望ましい。
【０００５】
図３（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。
【０００６】
図４は、ＭＯＰＯ方式２ステージ型露光用レーザ装置の概略図である。ＭＯＰＯ方式２ステージ型露光用レーザ装置１において、発振段レーザ１０の狭帯域化モジュール１１、発振段チャンバ１２及び発振段出力ミラー１３で発振された初めの注入光Ｌa1は、増幅段注入ミラー２１から増幅段レーザ２０内に注入される。このとき、増幅段注入ミラー２１の反射コートにより、一部のみ増幅段レーザ２０内側へ透過し、残りは増幅段レーザ２０外側へ反射して戻り光Ｌb1となる。
【０００７】
この戻り光Ｌb1が発振段レーザ１０の発振段出力ミラー１３に反射し、再び増幅段注入ミラー２１へ戻るとき、この再注入光Ｌa2と初めの注入光Ｌa1との入射角度が僅かでも異なると、それぞれの注入光Ｌa1，Ｌa2が増幅され、露光用レーザ装置１から出力されるレーザ光Ｌのビームダイバージェンスθが大きくなる。戻り光Ｌb1が再び注入されないように、斜めに入射すると出力・出力安定性などの性能が最適ではなくなる。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであって、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におけるレーザ光軸調整装置及びレーザ光軸調整方法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】
【０００９】
そのために本発明は、電極の放電によって発振段チャンバ内のレーザガスを励起し、レーザ光を発振する発振段レーザと、前記発振段レーザの発振した注入光を共振させる共振器を有する増幅段レーザと、前記発振段レーザから発振された注入光の光軸が前記増幅段レーザの入力側ミラーに垂直に入力するように前記注入光の光軸を調整する調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記発振段レーザ及び前記増幅段レーザのポインティングを計測可能な計測器と、前記計測器の計測値に応じて前記調整手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記調整手段は、調整ミラーからなり、前記制御手段は、前記調整ミラーの角度を制御することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の方法は、発振段レーザで発振された注入光を増幅段レーザで増幅して出力するレーザ装置の光軸調整方法において、前記発振段レーザから発振された注入光の光軸が前記増幅段レーザの入力側ミラーに垂直に入力するように、前記注入光の光軸を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、注入光の光軸が前記増幅段レーザの入力側ミラーに垂直に入力するように注入光の光軸を調整するので、簡単な構造又は方法で、ビームダイバージェンスを最小にすることができ、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
本実施形態の露光用レーザ装置１は、ＭＯＰＯ（Master Oscillator Power Oscillator）方式２ステージ型露光用レーザ装置であって、発振段レーザ１０と、発振段レーザ１０で発振されたレーザ光Ｌを増幅して出力する増幅段レーザ２０と、を備える。
【００１６】
発振段レーザ１０は、例えば、拡大プリズムや回折格子等によって構成され、リアミラーとしても機能する狭帯域化モジュール１１と、充填されたレーザガスを放電電極により励起する発振段チャンバ１２と、狭帯域化モジュール１１内の図示しないリアミラーとしても機能する回折格子と共振器を構成するフロントミラー１３と、を有する。
【００１７】
増幅段レーザ２０は、発振段レーザ１０で発振されたレーザ光Ｌを入力する入力側ミラー２１と、充填されたレーザガスを放電電極により励起する増幅段チャンバ２２と、入力側ミラー２１と共振器を構成する出力側ミラー２３と、を有する。
【００１８】
そして、本実施形態の露光用レーザ装置１におけるレーザ光軸調整装置は、発振段レーザ１０と増幅段レーザ２０との間に、調整手段３０を備える。本実施形態では、調整手段３０は、第１調整ミラー３１及び第２調整ミラー３２で構成される。
【００１９】
このような構造の露光用レーザ装置１では、まず、発振段チャンバ１２において励起された注入光Ｌa1が、狭帯域化モジュール１１で狭帯域化され、狭帯域化モジュール１１内の図示しないリアミラーとしても機能する回折格子とフロントミラー１３とで共振され、発振段レーザ１０から出射される。次に、注入光Ｌa1は、調整手段３０の第１調整ミラー３１及び第２調整ミラー３２で反射され、増幅段レーザ２０の入力側ミラー２１に入射する。
【００２０】
ここで、注入光Ｌa1が入力側ミラー２１に対して垂直な場合は、入力側ミラー２１を透過する注入光Ｌa1と、入力側ミラー２１で反射する戻り光Ｌb1との光路が重なり、何ら問題はなく、増幅段レーザ２０の増幅段チャンバ２２で励起され、入力側ミラー２１と出力側ミラー２３とで、共振され、増幅されて出射する。
【００２１】
しかしながら、注入光Ｌa1が入力側ミラー２１に対して垂直でない場合は、入力側ミラー２１を透過する注入光Ｌa1と、入力側ミラー２１で反射する戻り光Ｌb1との光路にズレが生じる。そして、戻り光Ｌb1は、第１調整ミラー３１及び第２調整ミラー３２を介してフロントミラー１３で反射され、再注入光Ｌa2として入力側ミラー２１に入射する。
【００２２】
再注入光Ｌa2は、注入光Ｌa1と同様に、入力側ミラー２１で一部が透過し、一部が反射する。再注入光Ｌa2が反射した図示しない再戻り光は、フロントミラー１３で反射され、注入光Ｌa1の場合と同様に、再々注入光Ｌa3として入力側ミラー２１に入射する。なお、光路によって、第１調整ミラー３１、第２調整ミラー３２及びフロントミラー１３からはずれて反射しない場合もある。
【００２３】
入力側ミラー２１を透過した再注入光Ｌa2は、出力側ミラー２３を透過し出射する。すると、図１に示すように、注入光Ｌa1の光軸Ａ１と再注入光Ｌa2の光軸Ａ２とでズレが生じる。このズレにより、ビームダイバージェンスが大きくなる。
【００２４】
次に、露光用レーザ装置１のレーザ光軸調整方法について説明する。本実施形態のレーザ光軸調整装置では、注入光Ｌa1及び再注入光Ｌa2のポインティングを計測するためのポインティング計測器４０に増幅段レーザ２０からの出力を入射させる。ポインティング計測器４０は、レンズ４１及びレンズ４１の焦点位置に配置されたセンサ４２を有し、注入光Ｌa1をレンズで集光し、センサ４２にてポインティングを計測する。計測したポインティングの値は、制御手段５０に入力され、制御手段５０により調整手段３０を制御することで、露光用レーザ装置１の調整が実行される。
【００２５】
ここで、ポインティングとは、光の進行方向をあらわす物理量であり、一般にビームダイバージェンスの重心や半値全副ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum）、１０％全副ＦＷ１０％（Full Width at 10%）等の方法で表される。
【００２６】
図１に示すように、注入光Ｌa1と再注入光Ｌa2のポインティングを同時に計測する。再注入光Ｌa2は発振段レーザ１０のフロントミラー１３で再反射するときに、部分反射膜によって減衰するため、注入光Ｌa1よりも光量が少ないことが一般的である。しかしながら、以下の調整方法に影響がないので、この段階で注入光Ｌa1と再注入光Ｌa2を識別する必要はない。
【００２７】
注入光Ｌa1はレーザの特性上、発振段レーザ１０のフロントミラー１３から垂直に出射される。一方、注入光Ｌa1が増幅段レーザ２０の入力側ミラー２１に垂直になるためには調整が必要となる。ここで、注入光Ｌa1が入力側ミラー２１に垂直に入射されることと、注入光Ｌa1と再注入光Ｌa2のポインティングが一致することとは、一義的な関係にある。
【００２８】
したがって、これら２つのポインティングが重なるように第２調整ミラー３２の角度を調整するとき、注入光Ｌa1が入力側ミラー２１に垂直になる。第２調整ミラー３２を調整した際に、注入光Ｌa1の入射位置が増幅段チャンバ２２の所定の位置からずれたとき、第１調整ミラー３１の角度を調整して入射位置を修正し、再び、第２調整ミラー３２を調整する。それぞれの第１調整ミラー３１及び第２調整ミラー３２を調整することにより、注入光Ｌa1を所望の光軸に合わせることが可能である。
【００２９】
図２は、露光用レーザ装置１の調整前後のダイバージェンスの関係を示すものである。一点鎖線が注入光Ｌa1のダイバージェンスＤa1、点線が再注入光Ｌa2のダイバージェンスＤa2、実線が露光用レーザ装置１のダイバージェンスＤ1である。
【００３０】
注入光Ｌa1も再注入光Ｌa2も増幅段２０で増幅されるため、図２（ｂ）に示すように、それぞれの注入角度が異なるとき露光用レーザ装置１全体のダイバージェンスＤ1が太くなる。露光用レーザ装置１全体のダイバージェンスＤ1は、図２（ａ）に示すように、注入光Ｌa1と再注入光Ｌa2のポインティングが一致している場合、すなわち、注入光Ｌa1が入力側ミラー２１に垂直である場合に最小となる。
【００３１】
このように、注入光Ｌa1の光軸Ａが増幅段レーザ２０の入力側ミラー２１に垂直に入力するように注入光Ｌa1の光軸Ａを調整するので、簡単な構造又は方法で、ビームダイバージェンスＤ1を最小にすることができ、ビームダイバージェンスＤ1の悪化を改善し、安定なレーザ性能をもつことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施形態の露光用レーザ装置を示す図である。
【図２】本実施形態の露光用レーザ装置の調整前後のダイバージェンスの関係を示す図である。
【図３】ビームダイバージェンスを示す図である。
【図４】従来の一般的な露光用レーザ装置を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…露光用レーザ装置、１０…発振段レーザ、１１…狭帯域化モジュール、１２…発振段チャンバ、１３…フロントミラー、２０…増幅段レーザ、２１…入力側ミラー、２２…増幅段レーザ、２３…出力側ミラー、３０…調整手段、３１…第１調整ミラー、３２…第２調整ミラー、４０…ポインティング計測器、４１…レンズ、４２…センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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