(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置において、
波長を狭帯域化したシードレーザ光(21)を発振するオシレータ(11)と、
増幅放電によってシードレーザ光(21)を増幅して増幅レーザ光(121)を出射する増幅器(111)
と、
オシレータ(11)を制御するオシレータコントローラ(29)と、
オシレータコントローラ(29)にネットワーク(N1)によって接続され、当該ネットワーク(N1)を介してオシレータコントローラ(29)から送られてくる発光信号(L) に基づいて増幅放電がシードレーザ光(21)の入射に対して最適なタイミングで起こるように増幅器(111) を制御する増幅コントローラ(129) と、
オシレータコントローラ(29)及び増幅コントローラ(129)
のうちの少なくとも一方にネットワークによって接続された１台の操作盤(34)とを備え、
前記発光信号(L) は前記操作盤(34)を介することなく前記ネットワーク(N1)を介してオシレータコントローラ(29)から増幅コントローラ(129)
へ送信される
ことを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置において、
前記操作盤(34)が、オシレータ(11)及び増幅器(111)の発振時の発振条件を表示する画面(35)を備えた
ことを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置において、
前記操作盤(34)が、オシレータ(11)及び増幅器(111)の発振条件を自在に変更できる、データ入力機能を備えた
ことを特徴とする、注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、注入同期式、またはＭＯＰＡ式のレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば図５に示すような注入同期式のフッ素分子レーザ装置（以下、レーザ装置と言う）が知られている。図５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を発振するオシレータ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。また、レーザ装置１０は、オシレータ１１を制御するオシレータコントローラ２９と、増幅器１１１を制御する増幅コントローラ１２９とを備えている。
【０００３】
オシレータ１１は、フッ素を含むレーザガスを封止したオシレータチャンバ１２を備えている。オシレータチャンバ１２の内部には、一対のオシレータ電極１４，１５が、対向して配置されている。オシレータチャンバ１２の上部に搭載されたオシレータ電源２３から、オシレータ電極１４，１５間に高電圧を印加することにより、オシレータ放電が起きてレーザガスが励起され、シードレーザ光２１が発生する。
【０００４】
シードレーザ光２１は、オシレータチャンバ１２の後方（図１中左方）に配置されたグレーティング３３と例えば２個のプリズム３２，３２とによって、所定の中心波長のみを回折されて、狭帯域化される。
グレーティング３３は、オシレータコントローラ２９の指示に基づいて回転自在のステージ３８上に搭載されており、このステージ３８を回転させることにより、回折する中心波長を変化させることが可能となっている。
【０００５】
狭帯域化されたシードレーザ光２１は、フロントミラー１６を部分透過して前方に出射する。シードレーザ光２１の光軸上には、ビームスプリッタ２２が配設され、ビームスプリッタ２２で部分反射されたシードレーザ光２１は、オシレータセンサ３９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。
【０００６】
オシレータコントローラ２９は、オシレータセンサ３９の出力信号に基づいて、シードレーザ光２１のパルスエネルギー及び中心波長を検出してオシレータコントローラ２９に送信する。オシレータコントローラ２９は、検出したパルスエネルギーに基づき、これが所望する値となるように、オシレータ電源２３からオシレータ電極１４，１５間に印加する高電圧の値を制御する。これを、パルスエネルギー一定制御と言う。
また、オシレータコントローラ２９は、検出した中心波長に基づき、これが所望する値となるように、グレーティング３３を搭載したステージ３８を回転させる。これを、波長制御と言う。
【０００７】
一方、ビームスプリッタ２２を透過したシードレーザ光１２１は、有孔凹面鏡１１８の光導入孔１２４を通って増幅器１１１に入射する。増幅器１１１は、レーザガスを封止した増幅チャンバ１１２を備えている。増幅チャンバ１１２の内部には、一対の増幅電極１１４，１１５が、対向して配置されている。また、増幅チャンバ１１２の内部には、図示しない貫流ファンが配設され、レーザガスを循環させて増幅電極１１４，１１５間に供給している。
【０００８】
このとき、増幅コントローラ１２９は、シードレーザ光２１にタイミングを同期させて、増幅電源１２３から、図５中紙面と垂直方向に対向させた増幅電極１１４，１１５間に高電圧を印加し、増幅放電を起こしている。この増幅放電により、シードレーザ光２１は、増幅チャンバ１１２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１１６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。
【０００９】
増幅レーザ光１２１の光軸上には、ビームスプリッタ１２２が配設され、ビームスプリッタ１２２を透過した増幅レーザ光１２１は、ステッパなどの露光機２５に入射して加工用光源となる。一方、ビームスプリッタ１２２で部分反射された増幅レーザ光１２１は、増幅センサ１３９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。
【００１０】
【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、従来技術においては、オシレータ１１と増幅器１１１とがそれぞれ別途にコントローラ２９，１２９を備えており、オシレータ１１の状況はオシレータコントローラ２９の操作盤４１に、増幅器１１１の状況は増幅コントローラ１２９の操作盤１４１に、それぞれ表示される。
【００１１】
従って、それぞれの操作盤４１，１４１を見比べないと、オシレータ１１及び増幅器１１１の、波長やパルスエネルギーといったレーザ発振のデータを知ることができないため、適切なレーザ発振が行なわれているか否かが把握しにくい。しかも、レーザ装置１０全体の状況を知るための操作盤を備えていないのが一般的であり、レーザ装置１０全体の状況を、総合的に把握することが困難である。例えばオシレータ１１から発振したシードレーザ光に対し、どのようなタイミングで増幅放電を行なっているかといった情報が操作者に伝わらない。そのため、シードレーザ光と増幅放電との同期が、好適に行なわれているか否かが、不明確である。
【００１２】
さらに、オシレータ１１や増幅器１１１の波長やパルスエネルギーといったパラメータを変更する際に、それぞれのコントローラから入力しなければならず、非常に不便である。
【００１３】
本発明は、上記の問題に着目してなされたものであり、オシレータ及び増幅器の状況を容易に把握し、パラメータの設定変更も容易に可能な注入同期式又は又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【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、注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置において、波長を狭帯域化したシードレーザ光を発振するオシレータと、増幅放電によってシードレーザ光を増幅して増幅レーザ光を出射する増幅器と、オシレータを制御するオシレータコントローラと、オシレータコントローラにネットワークによって接続され、当該ネットワークを介してオシレータコントローラから送られてくる発光信号に基づいて増幅放電がシードレーザ光の入射に対して最適なタイミングで起こるように増幅器を制御する増幅コントローラと、オシレータコントローラ及び増幅コントローラのうちの少なくとも一方にネットワークによって接続された１台の操作盤とを備え、前記発光信号は前記操作盤を介することなく前記ネットワークを介してオシレータコントローラから増幅コントローラへ送信される構成としている。
これにより、１台の操作盤でオシレータ、及び増幅放電がシードレーザ光の入射に対して最適なタイミングで起こるようにオシレータと同期をとって制御された増幅器を制御することができ、同期のタイミングなどを合わせるのが容易となる。
【００１５】
また本発明は、前記操作盤が、オシレータ及び増幅器の発振時の発振条件を表示する画面を備えたことを特徴とする。
これにより、１台の操作盤で、注入同期式又はＭＯＰＡ式のレーザ装置全体の様子を、容易に把握できる。
【００１６】
また本発明は、
前記操作盤が、オシレータ及び増幅器の発振条件を自在に変更できる、データ入力機能を備えている。
これにより、１台の操作盤で、オシレータ及び増幅器の発振条件を変更できる。
【００１７】
【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は、本実施形態に係る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している。
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を発振するオシレータ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。
【００１８】
レーザ装置１０は、オシレータ１１を制御するオシレータコントローラ２９と、増幅器１１１を制御する増幅コントローラ１２９とを備えている。オシレータコントローラ２９と、増幅コントローラ１２９との間は、ＬＡＮなどのネットワークＮ１によって結ばれており、互いに通信をやり取りすることが可能となっている。
【００１９】
まず、オシレータ１１について、説明する。オシレータ１１は、フッ素を含むレーザガスを封止したオシレータチャンバ１２を備えている。オシレータチャンバ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及びリアウィンドウ１９が、それぞれ付設されている。
オシレータチャンバ１２の内部には、一対のオシレータ電極１４，１５が、図１中紙面と垂直方向に対向して配置されている。また、オシレータチャンバ１２の内部には、図示しない貫流ファンが配設され、レーザガスを循環させてオシレータ電極１４，１５間に供給している。オシレータチャンバ１２の上部に搭載されたオシレータ電源２３から、オシレータ電極１４，１５間に高電圧を印加することにより、オシレータ放電が起きてレーザガスが励起され、シードレーザ光２１が発生する。
【００２０】
シードレーザ光２１は、オシレータチャンバ１２の後方（図１中左方）に設けられたリアウィンドウ１９を透過し、グレーティング３３と例えば２個のプリズム３２，３２とを内部に備えた狭帯域化ボックス３１に入射する。シードレーザ光２１は、プリズム３２，３２によってビーム幅を広げられ、グレーティング３３で所定の中心波長のみを回折されて、狭帯域化される。
グレーティング３３は、オシレータコントローラ２９の指示に基づいて回転自在のステージ３８上に搭載されており、このステージ３８を回転させることにより、回折する中心波長を変化させることが可能となっている。
【００２１】
狭帯域化されたシードレーザ光２１は、フロントミラー１６（出力鏡）を部分透過して前方に出射する。シードレーザ光２１の光軸上には、ビームスプリッタ２２が配設され、ビームスプリッタ２２で部分反射されたシードレーザ光２１は、オシレータセンサ３９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。
【００２２】
オシレータコントローラ２９は、オシレータセンサ３９の出力信号に基づき、シードレーザ光２１のパルスエネルギー及び中心波長を検出して、オシレータコントローラ２９に送信する。オシレータコントローラ２９は、検出したパルスエネルギーに基づき、これが所望する値となるように、オシレータ電源２３からオシレータ電極１４，１５間に印加する高電圧の値を制御する。これを、パルスエネルギー一定制御と言う。
また、オシレータコントローラ２９は、検出した中心波長に基づき、これが所望する値となるように、グレーティング３３を搭載したステージ３８を回転させる。これを、波長制御と言う。
【００２３】
一方、ビームスプリッタ２２を透過したレーザ光１２１は、増幅器１１１に入射する。増幅器１１１は、レーザガスを封止した増幅チャンバ１１２を備えている。増幅チャンバ１１２の内部には、一対の増幅電極１１４，１１５が、図一中紙面と垂直に対向して配置されている。また、増幅チャンバ１１２の内部には、図示しない貫流ファンが配設され、レーザガスを循環させて増幅電極１１４，１１５間に供給している。
【００２４】
オシレータ１１は、シードレーザ光２１が発せられるタイミングを測定するための、放電検出器４０を備えている。放電検出器４０は、一例としては、コイルとその両極間を接続する発光ダイオードからなり、放電が起きると、放電から発生する電磁波ノイズによってコイルに電流が流れ、発光ダイオードが発光する。この発光ダイオードの発光を光ファイバで光検出器に導き、光検出器から出力する電気信号によって放電を検出している。
【００２５】
放電検出器４０の発光信号Ｌは、オシレータコントローラ２９を介して、増幅コントローラ１２９に送られる。
増幅コントローラ１２９は、発光信号Ｌに基づき、増幅放電がシードレーザ光２１の入射に対して最適なタイミングで起こるように制御するための同期装置３７を備えている。そして、最適なタイミングで、増幅電源１２３から図１中紙面と垂直方向に対向させた増幅電極１１４，１１５間に高電圧を印加し、増幅放電を起こしている。
この増幅放電により、シードレーザ光２１は、増幅チャンバ１１２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１１６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。
【００２６】
増幅レーザ光１２１の光軸上には、ビームスプリッタ１２２が配設され、ビームスプリッタ１２２を透過した増幅レーザ光１２１は、ステッパなどの露光機２５に入射して加工用光源となる。一方、ビームスプリッタ１２２で反射された増幅レーザ光１２１は、増幅センサ１３９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。
【００２７】
増幅コントローラ１２９は、増幅センサ１３９の出力信号に基づき、増幅レーザ光１２１のパルスエネルギー及び中心波長を検出して、増幅コントローラ１２９に送信する。増幅コントローラ１２９は、検出したパルスエネルギーに基づき、これが所望する値となるように、増幅電源１２３から増幅電極１１４，１１５間に印加する高電圧の値を制御する。これを、パルスエネルギー一定制御と言う。
【００２８】
露光機２５からは、増幅レーザ光１２１を発振するタイミングを指示するトリガ信号Ｔｒが、オシレータコントローラ２９に送られる。オシレータコントローラ２９は、このトリガ信号Ｔｒに基づいてオシレータ電源２３に信号を送り、オシレータ電極１４，１５間にパルス状の高電圧を印加させてオシレータ放電を開始し、シードレーザ光２１を発振させる。
また、露光機２５とオシレータコントローラ２９との間は、ネットワークＮ３によって結ばれており、互いに通信をやり取りすることが可能となっている。
【００２９】
レーザ装置１０は、オシレータ１１及び増幅器１１１を１台で制御することのできる、操作盤３４を備えている。操作盤３４は、オシレータコントローラ２９と、ネットワークＮ２で結ばれ、互いに通信をやり取りすることが可能となっている。或いは、操作盤３４が、増幅コントローラ１３９とネットワークで結ばれるようにしてもよい。
操作盤３４は、例えばタッチパネル式のディスプレイ等が好適であり、情報を表示する画面３５と操作スイッチ３６とを備えている。
【００３０】
操作者は、この操作盤３４を操作することにより、ネットワークＮ１，Ｎ２を介してオシレータコントローラ２９及び増幅コントローラ１２９に対して指令を送り、オシレータ１１及び増幅器１１１を制御することができる。さらには、ネットワークＮ１，Ｎ２を介してオシレータコントローラ２９及び増幅コントローラ１２９から、オシレータ１１及び増幅器１１１の状態を受け取り、これを表示することができる。
【００３１】
以下、操作盤３４を用いて、レーザ装置１０を操作する場合の手順を、具体的に説明する。
図２に、上記操作手順を、フローチャートを用いて説明する。図２に示すように、操作者は操作盤３４を操作し、まずオシレータ１１及び増幅器１１１の電源を入れる（ステップＳ１１）。そして、立ち上げチェックを行なって、チャンバのガス圧力や冷却水量等のさまざまな立ち上げチェック項目を検出し（ステップＳ１２）、これが正常であるか否かを確認する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３で異常の場合には、エラーメッセージを表示する（ステップＳ１４）。
【００３２】
ステップＳ１３で正常の場合には、操作盤３４から同期運転か、単独運転かを選択する（ステップＳ１６）。同期運転とは、オシレータ１１の発振と増幅放電とを同期させて増幅レーザ光１２１を発振させるものであり、単独運転とは、オシレータ１１と増幅器１１１とを、別々に運転するものである。
ステップＳ１６で単独運転を選択した場合には、例えばオシレータ１１のみを発振させ、波長制御やパルスエネルギー一定制御を行なって、シードレーザ光２１の中心波長やパルスエネルギーをチェックする（ステップＳ１７）。
【００３３】
また、ステップＳ１６で同期運転を選択した場合には、中心波長や、シードレーザ光の発振から増幅放電までの遅れ時間などを、初期所定値として操作盤３４から設定する（ステップＳ１８）。
そして、操作盤３４から、自動運転か手動運転かを設定する（ステップＳ１９）。ステップＳ１９で手動運転を選択した場合には、操作盤３４から、発振条件を設定する（ステップＳ２０）。発振条件には、例えば発振周波数や増幅レーザ光１２１のパルスエネルギー等が含まれる。或いはこのとき、ステップＳ１８で設定した中心波長等を設定し直してもよい。
そして、発振スイッチを押すと（ステップＳ２１）、レーザ発振が開始される（ステップＳ２２）。
【００３４】
ステップＳ１９で自動運転を選択した場合には、露光機２５からオシレータコントローラ２９に送られたトリガ信号Ｔｒに基づき、レーザ発振を行なう（ステップＳ２３）。このとき、露光機２５からオシレータコントローラ２９に対し、ネットワークＮ３を介して、中心波長を変更するような指令が送られる場合もある。
【００３５】
図２に示したフローチャートにおいて、もし中心波長の値が制御範囲から外れるなどの異常が起きた場合には、オシレータコントローラ２９又は増幅コントローラ１２９から、操作盤３４に異常が起きたことを知らせる異常信号が送信される。操作盤３４は、この異常信号に基づき、異常発生を画面３５に表示する。
【００３６】
図３に、操作盤３４の画面３５に表示された情報の一例として、ステップＳ１７で単独運転を行なう場合の表示例を示す。
図３に示すように、操作盤３４の画面３５はオシレータ用画面３５Ａと増幅器用画面３５Ｂとに区切られており、レーザ発振のＯＮ／ＯＦＦ、発振周波数、パルスエネルギー、チャンバのガス圧力、中心波長、さらには異常信号等が表示される。
また、画面３５は、タッチパネル式となっており、各種のスイッチ３６が設定されている。このスイッチ３６を用いて、発振周波数等を変更できるようになっている。
【００３７】
図４に、オシレータ１１と増幅器１１１とを同期させてレーザ発振を行なう場合の表示例を示す。
図４に示すように、操作盤３４の画面３５には、レーザ装置１０全体としての状況が表示されており、レーザ発振のＯＮ／ＯＦＦ、発振周波数、オシレータ１１と増幅器１１１各々のパルスエネルギー、遅れ時間設定値及び実測値、中心波長の設定値及び実測値、さらには異常信号等が表示される。
また、操作盤３４上に埋め込まれたタッチパネル式のスイッチ３６を用いて、発振周波数等を設定できるようになっている。
【００３８】
以上説明したように実施形態によれば、オシレータ１１と増幅器１１１とを備えた注入同期式のレーザ装置において、オシレータ１１、増幅器１１１、及びレーザ装置の状況の表示を、１台の操作盤３４で行なえるようにしている。
これにより、オシレータ１１及び増幅器１１１のそれぞれの状況が、１台の操作盤３４のみで把握できるとともに、オシレータ１１と増幅器１１１との間の同期のタイミングのずれなど、従来では把握できなかった問題も把握することが可能となっている。
【００３９】
また、オシレータ１１、増幅器１１１、及びレーザ装置のパラメータの設定を、１台の操作盤３４で行なえるようにしている。これにより、同期のタイミングを合わせる等の操作が、１台の操作盤３４で可能であり、使い勝手が向上する。或いは、レーザ発振に問題が起きた場合に、オシレータ１１や増幅器１１１のパラメータをさまざまに変更して様子を見ることも可能である。
【００４０】
尚、本発明の説明として、増幅チャンバ１１２の前後に有孔凹面鏡１１８及び凸面鏡１１６からなる共振器を配置した増幅器１１１について説明したが、これに限られるものではない。例えば、増幅チャンバ１１２の前後に共振器のない、ＭＯＰＡ（Main Oscillator Power Amplifier）方式の増幅器１１１についても有効である。
さらに、本発明はフッ素レーザ装置１１に限られるものではなく、エキシマレーザ装置等、注入同期式又はＭＯＰＡ方式のレーザ装置全般に対して、応用可能である。
【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構成図。
【図２】レーザ装置を操作する手順のフローチャート。
【図３】操作盤の画面の表示例
【図４】操作盤の画面の表示例
【図５】従来技術に係る注入同期式フッ素分子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：オシレータ、１２：オシレータチャンバ、１４：オシレータ電極、１５：オシレータ電極、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：オシレータ電源、２５：露光機、２９：オシレータコントローラ、３１：狭帯域化ボックス、３２：プリズム、３３：グレーティング、３４：操作盤、３５：画面、３６：スイッチ、３７：同期装置、３８：ステージ、３９：オシレータセンサ、４０：放電検出器、４１：操作盤、１１１：増幅器、１１２：増幅チャンバ、１１４：増幅電極、１１５：増幅電極、１１６：凸面鏡、１１７：フロントウィンドウ、１１８：有孔凹面鏡１１８、１１９：リアウィンドウ、１２１：増幅レーザ光、１１７：フロントウィンドウ、１１９：リアウィンドウ、１２２：ビームスプリッタ、１２３：増幅電源、１２４：光導入孔、１２９：増幅コントローラ、１３９：増幅センサ、１４１：操作盤。
【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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