(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にレーザガスを充填し、かつ光軸方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置され、内部に複数の光学素子がそれぞれを相互にアライメントされた状態で配置された狭帯域化モジュールとを備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化モジュール内に入射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバの光軸に直交する面内で互いに直交する２方向、前記レーザチャンバの光軸回りの回転方向、及び前記レーザチャンバの光軸に対する傾斜方向の少なくともいずれかへ前記狭帯域化モジュールを調整可能に支持する支持手段、または前記狭帯域化モジュールの光軸に直交する面内で互いに直交する２方向、前記狭帯域化モジュールの光軸回りの回転方向、及び前記狭帯域化モジュールの光軸に対する傾斜方向の少なくともいずれかへ前記レーザチャンバを調整可能に支持する支持手段、を具備し、前記いづれかの支持手段により、前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光の光軸に対して、前記狭帯域化モジュールの光軸を調整し、前記レーザ光のスペクトル線幅を目標値にすることを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。
【請求項２】
内部にレーザガスを充填し、かつ光軸方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置され、内部に複数の光学素子がそれぞれを相互にアライメントされた状態で配置された狭帯域化モジュールとを備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化モジュール内に入射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、前記レーザチャンバの光軸に直交する面内で互いに直交する２方向、前記レーザチャンバの光軸回りの回転方向、及び前記レーザチャンバの光軸に対する傾斜方向の少なくともいずれかへ前記狭帯域化モジュールを調整可能に支持する支持手段、または前記狭帯域化モジュールの光軸に直交する面内で互いに直交する２方向、前記狭帯域化モジュールの光軸回りの回転方向、及び前記狭帯域化モジュールの光軸に対する傾斜方向の少なくともいずれかへ前記レーザチャンバを調整可能に支持する支持手段、を具備し、発振されたレーザ光のスペクトル線幅を検出する検出手段と、前記検出手段で検出したレーザ光のスペクトル線幅に基づいて、前記レーザチャンバ内部で発振したレーザ光の光軸に対して、前記狭帯域化モジュールの光軸を調整し、前記レーザ光のスペクトル線幅が目標値になるように、前記レーザチャンバの光軸に直交する面内で互いに直交する２方向、前記レーザチャンバの光軸回りの回転方向、及び前記レーザチャンバの光軸に対する傾斜方向の少なくともいずれかへ前記狭帯域化モジュールを調整するそれぞれのアクチュエータ、または前記狭帯域化モジュールの光軸に直交する面内で互いに直交する２方向、前記狭帯域化モジュールの光軸回りの回転方向、及び前記狭帯域化モジュールの光軸に対する傾斜方向の少なくともいずれかへ前記レーザチャンバを調整するそれぞれのアクチュエータと、前記各アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。
【請求項３】
前記支持手段は、前記放電部と前記狭帯域化手段とを光軸回りに相対的に回転可能に支持するとともに、前記放電部と前記ウィンドウとを光軸回りに相対的に回転可能に支持し、前記狭帯域化手段と前記ウィンドウとの光軸回りの相対姿勢を変化させることなく前記放電部と前記狭帯域化手段との光軸回りの相対姿勢を変化させるものであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の狭帯域化ガスレーザ装置。
【請求項４】
内部にレーザガスを充填し、かつ光軸方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置した狭帯域化手段とを備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化手段に照射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、前記ウィンドウと前記狭帯域化手段との間に配設し、入射されたレーザ光を光学的にその光軸回りに回転させて出射するビーム回転手段と、該ビーム回転手段を光軸回りに回転可能に支持する回転支持手段とを具備し、発振されたレーザ光のスペクトル線幅が最少となる状態で前記ビーム回転手段を設置したことを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。
【請求項５】
内部にレーザガスを充填し、かつ軸心方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置した狭帯域化手段とを備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化手段に照射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、前記ウィンドウと前記狭帯域化手段との間に配設し、入射されたレーザ光を光学的にその光軸回りに回転させて出射するビーム回転手段と、該ビーム回転手段を光軸回りに回転可能に支持する回転支持手段と、前記ビーム回転手段を光軸回りに回転させる回転アクチュエータと、発振されたレーザ光のスペクトル線幅を検出する検出手段と、前記検出手段の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となるように前記回転アクチュエータの駆動を制御する回転制御手段とを備えたことを特徴とする狭帯域化ガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭帯域化エキシマレーザ装置等の狭帯域化ガスレーザ装置に関するもので、特に、縮小投影露光装置の光源として好適な狭帯域化ガスレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今においては、半導体製造用の縮小投影露光装置の光源としてエキシマレーザが注目されている。この縮小投影露光用エキシマレーザ装置においては、レーザ光に対して線幅１ｐｍ以下の狭帯域化、並びに大きな出力パワーが要求されており、これを実現する技術としてエタロン、あるいはグレーティング（回折格子）を波長選択素子として用いるものが有望視されている。
【０００３】
図１２は、波長選択素子としてグレーティングＧを用いた一般的な狭帯域化エキシマレーザ装置を例示するものである。
【０００４】
このエキシマレーザ装置では、フロントミラーとして機能するハーフミラーＨＭと、リアミラーおよび波長選択素子として機能するグレーティングＧおよびビームエキスパンダとして機能する２つのプリズムＰ1 ，Ｐ2 を具備して成る狭帯域化モジュールＮＭとの間に、レーザチャンバＣを配設するようにしている。
【０００５】
レーザチャンバＣには、その内部にハロゲンガス（Ｆ2 やＣｌ2 など）、希ガスおよびバッファガス（Ｋｒ，Ｎｅ，Ｘｅなど）から適宜選択されたガスを含むレーザガス（例えば、ＫｒＦエキシマレーザでは、Ｆ2 ，Ｋｒ，Ｎｅ）が循環可能に充填されているとともに、このレーザガスを励起するための放電部として上下一対の主放電電極Ｔ1 ，Ｔ2 が設けられている。
【０００６】
また、このレーザチャンバＣには、その光軸方向の両端部にフロントウィンドウＦＷおよびリアウィンドウＲＷが設けられている。これらウィンドウＦＷ，ＲＷは、レーザチャンバＣの内部と外部との間におけるレーザ光の通過窓として機能するもので、ＣａＦ2 、ＭｇＦ2 や石英などのガラスによって板状に構成されており、それぞれがレーザチャンバＣの光軸に対してブリュースタ角となるように傾斜配置されている。
【０００７】
このエキシマレーザ装置では、ハーフミラーＨＭおよびグレーティングＧによって光共振器が構成され、プリズムＰ1 ，Ｐ2 およびグレーティングＧによって波長選択を行うようになっており、一対の主放電電極Ｔ1 ，Ｔ2 の間に構成される最大励起媒質ゲイン領域に対応したプロファイル（光強度）の狭帯域化レーザ光がハーフミラーＨＭより出力されることになる。
【０００８】
ここで、この種の狭帯域化エキシマレーザ装置においては、レーザ光の拡大率やＰ偏光の反射率を適正に保つため、プリズムＰ1 ，Ｐ2 に対してレーザ光を所定の位置に所定の角度で入射させるように維持するとともに、角度分散型波長選択素子であるグレーティングＧに対してもレーザ光の入射位置および入射角度を選択すべき波長に対応したものに保つ必要があり、これら各光学素子（この場合は、ハーフミラーＨＭ、グレーティングＧおよびプリズムＰ1 ，Ｐ2 ）に対してレーザ光を正確な位置に正確な角度で入射させることが、レーザ光の品質を向上させ、かつ安定させる上で極めて重要となる。グレーティングＧに代えてエタロンを用いたガスレーザ装置にあっても、サイドピーク低減のために、光共振器を構成する反射鏡へレーザ光を所定の位置に所定の角度で入射させる必要があるのは同様である。
【０００９】
このため、この種のガスレーザ装置では、複数のインバーＩＢによって強固に連結させた一対のキャビティ板ＣＰにハーフミラーＨＭおよび狭帯域化モジュールＮＭを保持させ、これらキャビティ板ＣＰによって両者の光軸間に正確なアライメントを確保するとともに、レーザチャンバＣを配置する基台（図示せず）に上記キャビティ板ＣＰを連結し、該基台（図示せず）を介してレーザチャンバＣの主放電電極Ｔ1 ，Ｔ2 と、ハーフミラーＨＭおよび狭帯域化モジュールＮＭとの光軸間に正確なアライメントを確保するようにしている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一対の主放電電極Ｔ1 ，Ｔ2 の間の放電によって得られる最大励起媒質ゲイン領域は、当然にこれら主放電電極Ｔ1 ，Ｔ2 の間の放電方向に沿って形成されるものと考えられている。
【００１１】
つまり、先に例示した狭帯域化エキシマレーザ装置では、上下一対の主放電電極Ｔ1 ，Ｔ2 の間に、鉛直方向に沿って細長く、横断面が略矩形状の最大励起媒質ゲイン領域が形成されるものと考えられており、狭帯域化モジュールＮＭの設計や上述したアライメント作業も、最大励起媒質ゲイン領域が放電方向に沿って形成されるということを前提として実施されている。
【００１２】
しかしながら、実際のガスレーザ装置では、上述した最大励起媒質ゲイン領域が、必ずしも放電方向に沿って形成されるとは限らず、種々の条件により、レーザチャンバＣの光軸回りに回転したり、レーザチャンバＣの光軸に対してオフセットした状態で形成される等、最大励起媒質ゲイン領域に形態異常が発生する場合もあることが、本件発明者等の研究によって確認されている。
【００１３】
ここで、この最大励起媒質ゲイン領域の形態は、レーザ光のプロファイルに直接影響を与えるものであり、例えば、図１３に示すように、最大励起媒質ゲイン領域がレーザチャンバＣの光軸回りに回転した状態で形成された場合、レーザ光のプロファイルもレーザチャンバＣの光軸回りに回転したものとなる。
【００１４】
したがって、従来のガスレーザ装置において、最大励起媒質ゲイン領域に形態異常が発生した状態にあっては、正確なアライメント作業を行ったにも関わらず、図１４に示すように、狭帯域化モジュールＮＭに対してプロファイルの異なるレーザ光が入射されることになり、プリズムＰ1 ，Ｐ2 やグレーティングＧに対するレーザ光の入射位置および入射角度にずれが生じ、レーザ発振効率が低下する、スペクトル線幅が増大する等々の問題を招来する。
【００１５】
本発明は、上記実情に鑑みて、最大励起媒質ゲイン領域の形態異常に伴うレーザ出力の低下を防止することのできる狭帯域化ガスレーザ装置を提供することを解決課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段および作用効果】
請求項１に記載の発明では、
内部にレーザガスを充填し、かつ光軸方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、
前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、
前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置した狭帯域化手段と
を備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化手段に照射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、
発振されたレーザ光のスペクトル線幅を変化させる態様で前記放電部と前記狭帯域化手段とを相対的に移動可能に支持させる支持手段を具備し、該レーザ光のスペクトル線幅が最少となる状態でこれら放電部および狭帯域化手段を互いに設置している。
【００１７】
この請求項１に記載の発明によれば、実際に放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態に基づいて狭帯域化手段の光軸との間に正確なアライメントを確保しているため、最大励起媒質ゲイン領域に形態異常が発生した場合にも、狭帯域化手段に対してレーザ光が正確な位置に正確な角度で入射されることになり、レーザ出力の低下を防止することができるようになる。
【００１８】
請求項２に記載の発明では、
内部にレーザガスを充填し、かつ光軸方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、
前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、
前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置した狭帯域化手段と
を備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化手段に照射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、
発振されたレーザ光のスペクトル線幅を変化させる態様で前記放電部および前記狭帯域化手段を相対的に移動可能に支持する支持手段と、
前記放電部および前記狭帯域化手段を相対的に移動させる移動アクチュエータと、
発振されたレーザ光のスペクトル線幅を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となるように前記移動アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と
を備えるようにしている。
【００１９】
この請求項２に記載の発明によれば、実際に放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態に基づいて常に狭帯域化手段の光軸との間のアライメント調整を行うことができるため、狭帯域化手段に対するレーザ光の入射位置および入射角度が常時最適に保持されることになり、仮に、レーザ発振中に最大励起媒質ゲイン領域の形態に変動があった場合にも、レーザ出力の低下を防止することができるようになる。
【００２０】
請求項３に記載の発明では、請求項１および請求項２に記載された支持手段として、前記放電部と前記狭帯域化手段とを光軸回りに相対的に回転可能に支持し、該光軸回りにおけるこれら放電部および狭帯域化手段の相対姿勢を変化させるものを適用している。
【００２１】
この請求項３に記載の発明によれば、放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態異常が、狭帯域化手段の光軸に対して回転したものである場合のレーザ出力の低下を防止することができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明では、請求項１および請求項２に記載された支持手段として、前記放電部と前記狭帯域化手段とを光軸に直交する平面に沿って相対的に移動可能に支持し、該平面におけるこれら放電部および狭帯域化手段の相対位置を変化させるものを適用している。
【００２３】
この請求項４に記載の発明によれば、放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態異常が、狭帯域化手段の光軸に直交する平面に沿ってオフセットしたものである場合のレーザ出力の低下を防止することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明では、請求項１および請求項２に記載された支持手段として、前記放電部の光軸と前記狭帯域化手段の光軸とを相対的に傾動可能に支持し、これら放電部の光軸と狭帯域化手段の光軸との相対傾斜角度を変化させるものを適用している。
【００２５】
この請求項５に記載の発明によれば、放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態異常が、狭帯域化手段の光軸に対して傾動したものである場合のレーザ出力の低下を防止することができる。
【００２６】
請求項６に記載の発明では、請求項１および請求項２に記載された支持手段として、前記放電部と前記狭帯域化手段とを光軸回りに相対的に回転可能に支持するとともに、前記放電部と前記ウィンドウとを光軸回りに相対的に回転可能に支持し、前記狭帯域化手段と前記ウィンドウとの光軸回りの相対姿勢を変化させることなく前記放電部と前記狭帯域化手段との光軸回りの相対姿勢を変化させるものを適用している。
【００２７】
この請求項６に記載の発明によれば、狭帯域化手段に対するＰ偏光面の向きを適正に維持した状態で、しかも狭帯域化手段に対して最適なプロファイルのレーザ光が入射されることになり、レーザ出力の低下を一層確実に防止することができるようになる。
【００２８】
請求項７に記載の発明では、請求項１および請求項２に記載された支持手段として、前記放電部と前記狭帯域化手段とを光軸回りに相対的に回転可能に支持し、これら放電部と狭帯域化手段との光軸回りの相対姿勢を変化させるとともに、前記放電部と前記狭帯域化手段とを光軸に直交する平面に沿って相対的に移動可能に支持し、該平面におけるこれら放電部と狭帯域化手段との相対位置を変化させるものを適用している。
【００２９】
この請求項７に記載の発明によれば、放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態異常が、狭帯域化手段の光軸に対して回転し、かつ該光軸に直交する平面に沿ってオフセットしたものである場合のレーザ出力の低下を防止することができる。
【００３０】
請求項８に記載の発明では、
内部にレーザガスを充填し、かつ光軸方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、
前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、
前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置した狭帯域化手段と
を備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化手段に照射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、
前記ウィンドウと前記狭帯域化手段との間に配設し、入射されたレーザ光を光学的にその光軸回りに回転させて出射するビーム回転手段と、
該ビーム回転手段を光軸回りに回転可能に支持する回転支持手段と
を具備し、発振されたレーザ光のスペクトル線幅が最少となる状態で前記ビーム回転手段を設置している。
【００３１】
この請求項８に記載の発明によれば、実際に放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態に基づき、ビーム回転手段を介して狭帯域化手段の光軸との間に正確なアライメントを確保しているため、最大励起媒質ゲイン領域に形態異常が発生した場合にも、狭帯域化手段に対して正確な位置に正確な角度でレーザ光が入射されることになり、レーザ出力の低下を防止することができる。
【００３２】
しかも、アライメント調整としては、ビーム回転手段という光学素子を回転させるだけでよいため、その作業を極めて容易に行うことができる。
【００３３】
請求項９に記載の発明では、
内部にレーザガスを充填し、かつ軸心方向の一端部にウィンドウを具備するレーザチャンバと、
前記レーザチャンバの光軸を挟んで互いに対向し、かつ該レーザチャンバの光軸方向に沿って延在する一対の主放電電極を具備して成り、前記レーザチャンバの内部に充填したレーザガスを励起させる放電部と、
前記レーザチャンバの一端部光軸上に配置した狭帯域化手段と
を備え、前記放電部の励起によって前記レーザチャンバの内部で発振したレーザ光を、前記ウィンドウを介して前記狭帯域化手段に照射することにより、該レーザ光の狭帯域化を行う狭帯域化ガスレーザ装置において、
前記ウィンドウと前記狭帯域化手段との間に配設し、入射されたレーザ光を光学的にその光軸回りに回転させて出射するビーム回転手段と、
該ビーム回転手段を光軸回りに回転可能に支持する回転支持手段と、
前記ビーム回転手段を光軸回りに回転させる回転アクチュエータと、
発振されたレーザ光のスペクトル線幅を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となるように前記回転アクチュエータの駆動を制御する回転制御手段と
を備えるようにしている。
【００３４】
この請求項９に記載の発明によれば、実際に放電部に形成された最大励起媒質ゲイン領域の形態に基づき、ビーム回転手段を介して常に狭帯域化手段の光軸との間のアライメント調整を行うことができるため、狭帯域化手段に対するレーザ光の入射位置および入射角度が常時最適に保持されることになり、仮に、レーザ発振中に最大励起媒質ゲイン領域の形態に変動があった場合にも、レーザ出力の低下を防止することができるようになる。
【００３５】
しかも、ビーム回転手段という光学素子を回転させることによってアライメント調整を行うようにしているため、当該アライメント調整をレスポンスよく行うことができるばかりか、より小型の回転アクチュエータを適用して装置の小型化を図ることも可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、一実施の形態を示す図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
図１および図２は、本発明に係る狭帯域化ガスレーザ装置の第１実施形態を示したもので、半導体製造用の縮小投影露光装置の光源として用いられる狭帯域化エキシマレーザ装置を例示している。
【００３７】
同図に示すように、この狭帯域化エキシマレーザ装置に適用するレーザチャンバ１０は、筒状を成す太径部１１と、この太径部１１を基台１に対して位置決め設置させる設置部１２と、上記太径部１１の両端面における互いに対向する偏心位置に突設した筒状部１３，１４とを備えて構成し、これら筒状部１３，１４の中心軸をレーザチャンバ１０の光軸１５として設定したもので、該太径部１１の内部に放電部２０を備えているとともに、筒状部１３，１４の先端部にフロントウィンドウ１６およびリアウィンドウ１７を備えている。
【００３８】
放電部２０は、レーザチャンバ１０の光軸１５を挟んで互いに対向し、かつそれぞれがレーザチャンバ１０の光軸１５に沿って延在する上下一対の主放電電極２１，２２を備えて成るもので、図示していない電源回路から所定の電圧が印加された場合に互いの間に鉛直方向（図２において上下方向）に沿った放電を引き起し、これら一対の主放電電極２１，２２の間においてレーザチャンバ１０の内部に充填したレーザガスを放電励起させる機能を果たす。
【００３９】
フロントウィンドウ１６およびリアウィンドウ１７は、レーザチャンバ１０の内部と外部との間におけるレーザ光の通過窓として機能するもので、ＣａＦ2 、ＭｇＦ2 や石英などのガラスによって板状に成形しており、それぞれレーザチャンバ１０の光軸１５に対してブリュースタ角となる状態で各筒状部１３，１４に保持させている。
【００４０】
これらフロントウィンドウ１６およびリアウィンドウ１７を保持する筒状部１３，１４は、各ウィンドウ１６，１７を保持する先端部１３ａ，１４ａと、太径部１１に連結する基端部１３ｂ，１４ｂとの間に、それぞれこれら先端部１３ａ，１４ａおよび基端部１３ｂ，１４ｂをレーザチャンバ１０の光軸１５回りに相対的に回転可能に接続するウィンドウ回転機構１８，１９を有しており、各ウィンドウ回転機構１８，１９に作用するフロントウィンドウ回転用アクチュエータ１１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ１１７の作動により、レーザチャンバ１０の光軸１５に対するブリュースタ角を維持した状態で、レーザチャンバ１０の光軸１５回りにおける放電部２０に対する両ウィンドウ１６，１７の姿勢を変更することが可能である。
【００４１】
また、この狭帯域化エキシマレーザ装置では、レーザチャンバ１０におけるフロントウィンドウ１６の延長上に位置する部位にフロントキャビティ板３０を配置しているとともに、リアウィンドウ１７の延長上に位置する部位にリアキャビティ板３１を配置している。
【００４２】
これらフロントキャビティ板３０およびリアキャビティ板３１は、それぞれ出射口３０ａ，３１ａを有した平板状を成し、上端部間に介在させた唯一の上方インバー３２と、下端部間に介在させた左右一対の下方インバー３３，３４とによって相互に平行となる状態で強固に連結されたもので、それぞれの延在方向がレーザチャンバ１０の光軸１５に直交する態様で個々の下端部を介して基台１の上面に設置させている。
【００４３】
一方、このエキシマレーザ装置では、フロントキャビティ板３０の外側面における出射口３０ａに対向する部位にフロントミラー４０を保持させている一方、リアキャビティ板３１の外側面における出射口３１ａに対向する部位に狭帯域化モジュール５０を保持させている。
【００４４】
フロントミラー４０は、ハーフミラー、もしくはアパーチャを形成したハーフミラーから成るもので、その光軸４１をレーザチャンバ１０の光軸１５に合致させた状態でフロントキャビティ板３０に設置されている。
【００４５】
狭帯域化モジュール５０は、スリット（図示せず）を有した筐体５１の内部に、リアミラーおよび波長選択素子として機能するグレーティング５２、並びにビームエキスパンダとして機能する２つのプリズム５３，５４を具備し、かつそれぞれを相互に正確にアライメントした状態で上記筐体５１に固定設置して成るもので、その光軸５５を水平方向に延在させた状態で、支持手段６０を介してリアキャビティ板３１に保持されている。
【００４６】
支持手段６０は、図３に示すように、レーザチャンバ１０の光軸１５をＸ軸、レーザチャンバ１０の光軸１５に直交する水平軸をＹ軸、鉛直軸をＺ軸とした場合、狭帯域化モジュール５０をその光軸５５回りに矢印θの如く回転可能に支持する回転支持機構６１と、この回転支持機構６１をＺ軸回りに矢印φの如く傾動可能に支持する傾動支持機構６２と、この傾動支持機構６２をＹ軸方向に沿って矢印ｙの如く移動可能に支持するスライド支持機構６３と、このスライド支持機構６３をリアキャビティ板３１に対してＺ軸方向に沿って矢印ｚの如く移動可能に支持する昇降支持機構６４とを備えて構成したもので、図１に示すように、上記昇降支持機構６４に作用する昇降用アクチュエータ（移動アクチュエータ）１６４の作動、並びに上記スライド支持機構６３に作用するスライド用アクチュエータ（移動アクチュエータ）１６３の作動により、狭帯域化モジュール５０の光軸５５をレーザチャンバ１０の光軸１５に対して上下左右方向に移動させることができ、また上記傾動支持機構６２に作用する傾動用アクチュエータ（移動アクチュエータ）１６２の作動により、狭帯域化モジュール５０の光軸５５をレーザチャンバ１０の光軸１５に対して傾動させることができ、さらに上記回転支持機構６１に作用するモジュール回転用アクチュエータ（移動アクチュエータ）１６１の作動により、レーザチャンバ１０の光軸１５回りにおいて放電部２０に対する狭帯域化モジュール５０の姿勢を変更することが可能である。
【００４７】
さらに、上記狭帯域化エキシマレーザ装置は、モジュール駆動制御部（駆動制御手段）７０を備えている。モジュール駆動制御部７０は、線幅検出部（検出手段）７１によって検出されたレーザ光のスペクトル線幅、例えば半値幅やスペクトル純度幅と、予め設定されたレーザ光の目標出力に対応するスペクトル線幅（以下、単に目標スペクトル線幅と称する）とを比較し、この比較結果に基づいて上述した各種アクチュエータ１１６，１１７，１６１，１６２，１６３，１６４の駆動を制御するものである。なお、図中の符号７２は、出力されたレーザ光の一部を線幅検出部７１に入射させるためのビームスプリッタである。
【００４８】
以下、上述したモジュール駆動制御部７０の処理内容を説明しながら、併せて狭帯域化エキシマレーザ装置の動作について説明する。
【００４９】
まず、上記狭帯域化エキシマレーザ装置では、初期状態にある場合、プリズム５３，５４によるビームの拡大方向が水平となる状態で狭帯域化モジュール５０の光軸５５がレーザチャンバ１０の光軸１５に合致し、さらにフロントウィンドウ１６およびリアウィンドウ１７によるＰ偏光面がいずれも水平となるように筒状部１３，１４の先端部１３ａ，１４ａと基端部１３ｂ，１４ｂとが互いに接続されているものとする。
【００５０】
上述した初期状態から一対の主放電電極２１，２２の間に所定の電圧を印加すると、これら一対の主放電電極２１，２２の間に発生する放電によってレーザチャンバ１０の内部に充填したレーザガスが励起され、該レーザガスの励起によって発振したレーザ光がフロントミラー４０と狭帯域化モジュール５０のグレーティング５２との間で共振されることになる。
【００５１】
レーザ発振が開始されると、上述したモジュール駆動制御部７０は、線幅検出部７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅を参照し、当該スペクトル線幅と目標スペクトル線幅との比較を行う。
【００５２】
線幅検出部７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が目標スペクトル線幅以下である場合、つまり正確な位置に正確な角度でレーザ光が狭帯域化モジュール５０に入射されている場合、上記モジュール駆動制御部７０は、上述した昇降用アクチュエータ１６４、スライド用アクチュエータ１６３、傾動用アクチュエータ１６２およびモジュール回転用アクチュエータ１６１、さらにはフロントウィンドウ回転用アクチュエータ１１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ１１７をいずれも停止した状態に保持し、初期状態にある狭帯域化エキシマレーザ装置に対して何等の変化も与えない。
【００５３】
一方、線幅検出部７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が上述した目標スペクトル線幅を上回った場合、上記モジュール駆動制御部７０は、上述したモジュール回転用アクチュエータ１６１、フロントウィンドウ回転用アクチュエータ１１６、リアウィンドウ回転用アクチュエータ１１７、傾動用アクチュエータ１６２、スライド用アクチュエータ１６３および昇降用アクチュエータ１６４を適宜駆動するとともに、都度、線幅検出部７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置でそれぞれのアクチュエータ１６１，１１６，１１７，１６２，１６３，１６４を停止させる処理を行う。
【００５４】
例えば、上記モジュール駆動制御部７０は、まず、モジュール回転用アクチュエータ１６１を駆動するとともに、フロントウィンドウ回転用アクチュエータ１１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ１１７を駆動し、狭帯域化モジュール５０に対するフロントウィンドウ１６およびリアウィンドウ１７の姿勢を変更することなく当該狭帯域化モジュール５０をその光軸５５回りに所定の範囲内で回転させ、その範囲内において線幅検出部７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置でこれらモジュール回転用アクチュエータ１６１、フロントウィンドウ回転用アクチュエータ１１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ１１７を停止させる。
【００５５】
この結果、狭帯域化モジュール５０は、図４に示すように、実際に発振されたレーザ光のプロファイルに対してその光軸５５回りの姿勢が最適となった状態で設置されることになる。
【００５６】
以下、モジュール駆動制御部７０は、傾動用アクチュエータ１６２を駆動することによって狭帯域化モジュール５０の光軸５５を所定の範囲内で傾斜させ、その範囲内において線幅検出部７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置で当該傾動用アクチュエータ１６２を停止させた後、スライド用アクチュエータ１６３を駆動することによって狭帯域化モジュール５０の光軸５５を所定の範囲内で左右方向に移動させ、その範囲内において線幅検出部７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置で当該スライド用アクチュエータ１６３を停止させ、さらにその後、昇降用アクチュエータ１６４を駆動することによって狭帯域化モジュール５０の光軸５５を所定の範囲内で上下動させ、その範囲内において線幅検出部７１の検出するスペクトル線幅が最少となる位置で当該昇降用アクチュエータ１６４を停止させる処理を行う。
【００５７】
この結果、狭帯域化モジュール５０は、実際に発振されたレーザ光のレーザ光軸に対する光軸５５の相対傾斜角度が最適になるとともに、図５に示すように、レーザ光軸に対する光軸５５のオフセット量が最適となった状態、つまり実際に発振されたレーザ光の光軸に対して光軸５５が合致するとともに、該レーザ光のプロファイルに対して最適となった状態で設置されることになる。
【００５８】
したがって、上記狭帯域化エキシマレーザ装置によれば、放電部２０において一対の主放電電極２１，２２の間に構成された最大励起媒質ゲイン領域２５に形態異常が発生した場合であっても、直ちに狭帯域化モジュール５０の光軸５５が、実際に発振されたレーザ光の光軸およびプロファイルに対して正確にアライメントされることになるため、当該狭帯域化モジュール５０に対してより正確な位置に正確な角度でレーザ光が入射され、レーザ出力一定モードで運転している場合、放電部２０に対する印加電圧の増大が防止されることになり、また印加電圧一定モードで運転している場合、レーザ出力の低下が防止されることになる。
【００５９】
しかも、上記狭帯域エキシマレーザ装置では、運転中において常時モジュール駆動制御部７０を作動させておけば、その後の最大励起媒質ゲイン領域２５の変動に対しても直ちに対応することが可能であり、狭帯域化モジュール５０に対するレーザ光の入射位置および入射角度を常時最適に保持することができる。
【００６０】
さらに、上記狭帯域エキシマレーザ装置では、構成部品の加工誤差や調整不良等々の原因により、初期状態においてアライメントが正しく調整されていない場合にも、同様の処理によってこれを修正することができる。
【００６１】
なお、上述した第１実施形態では、狭帯域化モジュールとこれを保持するリアキャビティ板との間に支持手段を介在させるようにしているが、狭帯域化モジュールと基台との間に支持手段を設けるようにしても同様の作用効果を期待することが可能である。
【００６２】
図６および図７は、本発明に係る狭帯域化ガスレーザ装置の第２実施形態を示したもので、先に説明した第１実施形態と同様に、半導体製造用の縮小投影露光装置の光源として用いられる狭帯域化エキシマレーザ装置を例示している。
【００６３】
同図に示すように、この狭帯域化エキシマレーザ装置は、基台２０１の上面にそれぞれ鉛直上方に向けて立設したフロントキャビティ板２３０およびリアキャビティ板２３１を備えている。
【００６４】
これらフロントキャビティ板２３０およびリアキャビティ板２３１は、それぞれ出射口２３０ａ，２３１ａを有した平板状を成し、上端部間に介在させた唯一の上方インバー２３２と、下端部間に介在させた左右一対の下方インバー２３３，２３４とによって相互に平行となる状態で強固に連結されたもので、それぞれの出射口２３０ａ，２３１ａを互いに対向させた状態で個々の下端部を介して基台２０１の上面に設置させており、フロントキャビティ板２３０の外側面における出射口２３０ａに対向する部位にフロントミラー２４０を保持している一方、リアキャビティ板２３１の外側面における出射口２３１ａに対向する部位に狭帯域化モジュール２５０を保持している。
【００６５】
フロントミラー２４０は、ハーフミラー、もしくはアパーチャを形成したハーフミラーから成るもので、その光軸２４１を水平方向に延在させた状態でフロントキャビティ板２３０に設置されている。
【００６６】
狭帯域化モジュール２５０は、スリット（図示せず）を有した筐体２５１の内部に、リアミラーおよび波長選択素子として機能するグレーティング２５２、並びにビームエキスパンダとして機能する２つのプリズム２５３，２５４を具備し、かつそれぞれを相互に正確にアライメントした状態で上記筐体２５１に固定設置して成るもので、その光軸２５５をフロントミラー２４０の光軸２４１に合致させ、かつプリズム２５３，２５４によるビームの拡大方向が水平となる状態でリアキャビティ板２３１に固定設置されている。
【００６７】
一方、この狭帯域化エキシマレーザ装置に適用するレーザチャンバ２１０は、筒状を成す太径部２１１と、この太径部２１１の両端面における互いに対向する偏心位置に突設した筒状部２３３，２３４とを備えて構成し、これら筒状部２３３，２３４の中心軸をレーザチャンバ２１０の光軸２１５として設定したもので、第１実施形態と同様、太径部２１１の内部に一対の主放電電極２２１，２２２を具備して成る放電部２２０を備えているとともに、筒状部２３３，２３４の先端部にそれぞれウィンドウ回転機構２１８，２１９を介してフロントウィンドウ２１６およびリアウィンドウ２１７を備え、さらに各ウィンドウ回転機構２１８，２１９に作用してレーザチャンバ２１０の光軸２１５に対するブリュースタ角を維持した状態で、レーザチャンバ２１０の光軸２１５回りにおける両ウィンドウ２１６，２１７の放電部２２０に対する姿勢を変更するフロントウィンドウ回転用アクチュエータ３１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ３１７を備えている。
【００６８】
図６からも明らかなように、このレーザチャンバ２１０は、フロントウィンドウ２１６をフロントキャビティ板２３０に対向させ、かつリアウィンドウ２１７をリアキャビティ板２３１に対向させた状態で、支持手段２６０を介して基台２０１の上面に位置決め設置している。
【００６９】
支持手段２６０は、レーザチャンバ２１０をその光軸２１５回りに回転可能に支持する回転支持機構２６１と、この回転支持機構２６１を鉛直軸（図６において上下軸）回りに傾動可能に支持する傾動支持機構２６２と、この傾動支持機構２６２をレーザチャンバ２１０の光軸２１５に直交する水平方向に沿って移動可能に支持するスライド支持機構２６３と、このスライド支持機構２６３を基台２０１に対して鉛直上下方向に沿って移動可能に支持する昇降支持機構２６４とを備えて構成したもので、上記昇降支持機構２６４に作用する昇降用アクチュエータ（移動アクチュエータ）３６４の作動、並びに上記スライド支持機構２６３に作用するスライド用アクチュエータ（移動アクチュエータ）３６３の作動により、レーザチャンバ２１０の光軸２１５を狭帯域化モジュール２５０の光軸２５５に対して上下左右方向に移動させることができ、また上記傾動支持機構２６２に作用する傾動用アクチュエータ（移動アクチュエータ）３６２の作動により、レーザチャンバ２１０の光軸２１５を狭帯域化モジュール２５０の光軸２５５に対して傾動させることができ、さらに上記回転支持機構２６１に作用するチャンバ回転用アクチュエータ（移動アクチュエータ）３６１の作動により、レーザチャンバ２１０の光軸２１５回りにおいて狭帯域化モジュール２５０に対する放電部２２０の姿勢を変更することが可能である。
【００７０】
さらに、上記狭帯域化エキシマレーザ装置は、チャンバ駆動制御部（駆動制御手段）２７０を備えている。チャンバ駆動制御部２７０は、線幅検出部（検出手段）２７１によって検出されたレーザ光のスペクトル線幅、例えば半値幅やスペクトル純度幅と、予め設定されたレーザ光の目標出力に対応する目標スペクトル線幅とを比較し、この比較結果に基づいて上述した各種アクチュエータ３１６，３１７，３６１，３６２，３６３，３６４の駆動を制御するものである。なお、図中の符号２７２は、出力されたレーザ光の一部を線幅検出部２７１に入射させるためのビームスプリッタである。
【００７１】
以下、上述したチャンバ駆動制御部２７０の処理内容を説明しながら、併せて狭帯域化エキシマレーザ装置の動作について説明する。
【００７２】
まず、上記狭帯域化エキシマレーザ装置では、初期状態にある場合、プリズム２５３，２５４によるビームの拡大方向に対して一対の主放電電極２２１，２２２の放電方向が直角となる状態で、つまり一対の主放電電極２２１，２２２が鉛直方向に沿って上下に配置された状態でレーザチャンバ２１０の光軸２１５が狭帯域化モジュール２５０の光軸２５５に合致し、さらにフロントウィンドウ２１６およびリアウィンドウ２１７によるＰ偏光面がいずれも水平となるように筒状部２３３，２３４の先端部２３３ａ，２３４ａと基端部２３３ｂ，２３４ｂとが互いに接続されているものとする。
【００７３】
上述した初期状態から一対の主放電電極２２１，２２２の間に所定の電圧を印加すると、これら一対の主放電電極２２１，２２２の間に発生する放電によってレーザチャンバ２１０の内部に充填したレーザガスが励起され、該レーザガスの励起によって発振したレーザ光がフロントミラー２４０と狭帯域化モジュール２５０のグレーティング２５２との間で共振されることになる。
【００７４】
レーザ発振が開始されると、上述したチャンバ駆動制御部２７０は、線幅検出部２７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅を参照し、当該スペクトル線幅と目標スペクトル線幅との比較を行う。
【００７５】
線幅検出部２７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が目標スペクトル線幅以下である場合、つまり正確な位置に正確な角度でレーザ光が狭帯域化モジュール２５０に入射されている場合、上記チャンバ駆動制御部２７０は、上述した昇降用アクチュエータ３６４、スライド用アクチュエータ３６３、傾動用アクチュエータ３６２およびチャンバ回転用アクチュエータ３６１、さらにはフロントウィンドウ回転用アクチュエータ３１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ３１７をいずれも停止した状態に保持し、初期状態にある狭帯域化エキシマレーザ装置に対して何等の変化も与えない。
【００７６】
一方、線幅検出部２７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が上述した目標スペクトル線幅を上回った場合、上記チャンバ駆動制御部２７０は、例えば、チャンバ回転用アクチュエータ３６１を駆動するとともに、フロントウィンドウ回転用アクチュエータ３１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ３１７を駆動し、狭帯域化モジュール２５０に対するフロントウィンドウ２１６およびリアウィンドウ２１７の姿勢を変更することなくレーザチャンバ２１０をその光軸２１５回りに所定の範囲内で回転させ、その範囲内において線幅検出部２７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置でこれらチャンバ回転用アクチュエータ３６１、フロントウィンドウ回転用アクチュエータ３１６およびリアウィンドウ回転用アクチュエータ３１７を停止させる。
【００７７】
この結果、レーザチャンバ２１０においては、実際に発振されたレーザ光のプロファイルが狭帯域化モジュール２５０に対してその光軸２１５回りに最適となった状態で設置されることになる。
【００７８】
以下、チャンバ駆動制御部２７０は、傾動用アクチュエータ３６２を駆動することによってレーザチャンバ２１０の光軸２１５を所定の範囲内で傾斜させ、その範囲内において線幅検出部２７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置で当該傾動用アクチュエータ３６２を停止させた後、スライド用アクチュエータ３６３を駆動することによってレーザチャンバ２１０の光軸２１５を所定の範囲内で左右方向に移動させ、その範囲内において線幅検出部２７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置で当該スライド用アクチュエータ３６３を停止させ、さらにその後、昇降用アクチュエータ３６４を駆動することによってレーザチャンバ２１０の光軸２１５を所定の範囲内で上下動させ、その範囲内において線幅検出部２７１の検出するスペクトル線幅が最少となる位置で当該昇降用アクチュエータ３６４を停止させる処理を行う。
【００７９】
この結果、レーザチャンバ２１０は、実際に発振されたレーザ光のレーザ光軸が狭帯域化モジュール２５０の光軸２５５に対して最適な相対傾斜角度になるとともに、狭帯域化モジュール２５０の光軸２５５に対するレーザ光軸のオフセット量が最適となった状態、つまり狭帯域化モジュール２５０の光軸２５５に対して実際に発振されたレーザ光のレーザ光軸が合致した状態で設置されることになる。
【００８０】
したがって、上記狭帯域化エキシマレーザ装置によれば、放電部２２０において一対の主放電電極２２１，２２２の間に構成された最大励起媒質ゲイン領域に形態異常が発生した場合であっても、実際に発振されたレーザ光のレーザ光軸およびプロファイルが、直ちに狭帯域化モジュール２５０の光軸２５５に対して正確にアライメントされることになるため、当該狭帯域化モジュール２５０に対してより正確な位置に正確な角度でレーザ光が入射され、レーザ出力一定モードで運転している場合、放電部２２０に対する印加電圧の増大が防止されることになり、また印加電圧一定モードで運転している場合、レーザ出力の低下が防止されることになる。
【００８１】
しかも、上記狭帯域エキシマレーザ装置では、運転中において常時チャンバ駆動制御部２７０を作動させておけば、その後の最大励起媒質ゲイン領域の変動に対しても直ちに対応することが可能であり、狭帯域化モジュール２５０に対するレーザ光の入射位置および入射角度を常時な最適なものに保持することができるようになる。
【００８２】
さらに、上記狭帯域エキシマレーザ装置では、構成部品の加工誤差や調整不良等々の原因により、初期状態においてアライメントが正しく調整されていない場合にも、同様の処理によってこれを修正することができる。
【００８３】
なお、上述した第２実施形態では、レーザチャンバを移動させることによって狭帯域化モジュールに対する放電部の相対位置を間接的に変更するようにしているが、レーザチャンバに対して放電部を移動可能に配設し、放電部を移動させることによって狭帯域化モジュールに対する相対位置を直接的に変更するように構成することも可能である。
【００８４】
また、上述した第１および第２実施形態では、いずれも放電部と狭帯域化モジュールとを光軸回りに相対的に回転可能に支持するとともに、光軸に直交する平面に沿って相対的に移動可能に支持し、さらにこれら放電部の光軸と狭帯域化手段の光軸とを相対的に傾動可能に支持しているため、最大励起媒質ゲイン領域の形態異常が如何なるものであっても確実に両者をアライメントさせることができるものの、放電部および狭帯域化モジュールをいずれかひとつの移動態様で相対的に移動可能に支持させれば十分な効果を期待することが可能である。
【００８５】
複数の移動態様を組み合わせる場合に上述した第１および第２実施形態では、狭帯域化モジュール側、あるいはレーザチャンバ側にすべての移動機構を配設するようにしているが、これら狭帯域化モジュール側およびレーザチャンバ側で移動機構を分散して配設するようにしてももちろんよい。また、複数の移動態様を組み合わせる場合の順番、並びに作動させる順番も、上述した第１および第２実施形態に限定されない。なお、放電部および狭帯域化モジュールを相対的に移動させる場合にいずれもアクチュエータを適用するようにしているが、必ずしもアクチュエータを適用する必要はなく、放電部および狭帯域化モジュールを手動で移動させるようにすることも可能である。
【００８６】
さらに、上述した第１および第２実施形態では、いずれも放電部と狭帯域化モジュールとを光軸回りに回転させる場合に、レーザチャンバに対してウィンドウを回転させ、該ウィンドウによるＰ偏光面が常に狭帯域化モジュールに対して最適となるようにしているため、レーザ出力の低下を一層確実に防止することが可能であるものの、レーザチャンバに対してウィンドウを固定配置するようにしても構わない。
【００８７】
図８は、本発明に係る狭帯域化ガスレーザ装置の第３実施形態を示したもので、先に説明した第１実施形態と同様に、半導体製造用の縮小投影露光装置の光源として用いられる狭帯域化エキシマレーザ装置を例示している。
【００８８】
同図に示すように、この狭帯域化エキシマレーザ装置は、基台（図示せず）の上面にそれぞれ鉛直上方に向けて立設したフロントキャビティ板４３０およびリアキャビティ板４３１を備えている。
【００８９】
これらフロントキャビティ板４３０およびリアキャビティ板４３１は、それぞれ出射口４３０ａ，４３１ａを有した平板状を成し、上端部間に介在させた唯一の上方インバー（図示せず）と、下端部間に介在させた左右一対の下方インバー４３３，４３４とによって相互に平行となる状態で強固に連結されたもので、それぞれの出射口４３０ａ，４３１ａを互いに対向させた状態で個々の下端部を介して基台（図示せず）の上面に設置させており、フロントキャビティ板４３０の外側面における出射口４３０ａに対向する部位にフロントミラー４４０を保持している一方、リアキャビティ板４３１の外側面における出射口４３１ａに対向する部位に狭帯域化モジュール４５０を保持している。
【００９０】
フロントミラー４４０は、ハーフミラー、もしくはアパーチャを形成したハーフミラーから成るもので、その光軸４４１を水平方向に延在させた状態でフロントキャビティ板４３０に設置されている。
【００９１】
狭帯域化モジュール４５０は、スリット（図示せず）を有した筐体４５１の内部に、リアミラーおよび波長選択素子として機能するグレーティング４５２、並びにビームエキスパンダとして機能する２つのプリズム４５３，４５４を具備し、かつそれぞれを相互に正確にアライメントした状態で上記筐体４５１に固定設置して成るもので、その光軸４５５をフロントミラー４４０の光軸４４１に合致させ、かつプリズム４５３，４５４によるビームの拡大方向が水平となる状態でリアキャビティ板４３１に固定設置されている。
【００９２】
また、この狭帯域化エキシマレーザ装置に適用するレーザチャンバ４１０は、筒状を成す太径部４１１と、この太径部４１１を基台（図示せず）に対して位置決め設置させる設置部（図示せず）と、上記太径部４１１の両端面における互いに対向する偏心位置に突設した筒状部４１３，４１４とを備えて構成し、これら筒状部４１３，４１４の中心軸をレーザチャンバ４１０の光軸４１５として設定したもので、第１実施形態と同様、太径部４１１の内部に一対の主放電電極４２１，４２２を具備して成る放電部４２０を備えているとともに、筒状部４１３，４１４の先端部にそれぞれレーザチャンバ４１０の光軸４１５に対してブリュースタ角となるフロントウィンドウ４１６およびリアウィンドウ４１７を備えている。
【００９３】
図８からも明らかなように、このレーザチャンバ４１０は、フロントキャビティ板４３０の出射口４３０ａを介してフロントウィンドウ４１６をフロントミラー４４０に対向させるとともに、リアキャビティ板４３１の出射口４３１ａを介してリアウィンドウ４１７を狭帯域化モジュール４５０に対向させており、さらに一対の主放電電極４２１，４２２を鉛直方向（図８において紙面に直交する方向）に沿って上下に配置し、かつ相互の光軸４１１，４１５，４５５を互いに合致させた状態で基台（図示せず）の上面に位置決め設置している。
【００９４】
一方、この狭帯域化エキシマレーザ装置は、リアウィンドウ４１７とリアキャビティ板４３１との間にダブプリズム（ビーム回転手段）４８０を備えている。ダブプリズム４８０は、図９および図１０に示すように、両端に傾斜した透光面４８１，４８２を有する角柱状を成し、例えば一方の透光面４８１から入射されたレーザ光をその光軸回りに適宜角度だけ回転させて他方の透光面４８２から出射させるもので、各透光面４８１，４８２をレーザチャンバ４１０および狭帯域化モジュール４５０の光軸４１５，４５５上に配置した状態で、プリズム回転支持機構（回転支持手段）４６０を介して基台（図示せず）に配置されている。プリズム回転支持機構４６０は、基台（図示せず）に固定設置された固定ステージ４６１と、上記ダブプリズム４８０を保持し、かつ固定ステージ４６１に対して回転可能に支持された円環状の回転ステージ４６２とを備えており、これら固定ステージ４６１および回転ステージ４６２の間に介在させたプリズム回転用アクチュエータ（回転アクチュエータ）５６２の作動により、作用アーム４６３を介してダブプリズム４８０をその光軸回りに回転させる作用を成す。なお、図１０中の符号４６４は、回転ステージ４６２の作用アーム４６３を常時プリズム回転用アクチュエータ５６２に当接させておくための押圧手段である。
【００９５】
さらに、上記狭帯域化エキシマレーザ装置は、図８に示すように、プリズム駆動制御部（回転制御手段）４７０を備えている。プリズム駆動制御部４７０は、線幅検出部（検出手段）４７１によって検出されたレーザ光のスペクトル線幅、例えば半値幅やスペクトル純度幅と、予め設定されたレーザ光の目標出力に対応する目標スペクトル線幅とを比較し、この比較結果に基づいて上述したプリズム回転用アクチュエータ５６２の駆動を制御するものである。なお、図８中の符号４７２は、出力されたレーザ光の一部を線幅検出部４７１に入射させるためのビームスプリッタである。
【００９６】
以下、上述したプリズム駆動制御部４７０の処理内容を説明しながら、併せて狭帯域化エキシマレーザ装置の動作について説明する。
【００９７】
まず、上記狭帯域化エキシマレーザ装置では、一対の主放電電極４２１，４２２の間に所定の電圧を印加すると、これら一対の主放電電極４２１，４２２の間に発生する放電によってレーザチャンバ４１０の内部に充填したレーザガスが励起され、該レーザガスの励起によって発振したレーザ光がフロントミラー４４０と狭帯域化モジュール４５０のグレーティング４５２との間で共振されることになる。
【００９８】
レーザ発振が開始されると、上述したプリズム駆動制御部４７０は、線幅検出部４７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅を参照し、当該スペクトル線幅と目標スペクトル線幅との比較を行う。
【００９９】
線幅検出部４７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が目標スペクトル線幅以下である場合、つまり正確な位置に正確な角度でレーザ光が狭帯域化モジュール４５０に入射されている場合、上記プリズム駆動制御部４７０は、上述したプリズム回転用アクチュエータ５６２を停止した状態に保持し、狭帯域化エキシマレーザ装置に対して何等の変化も与えない。
【０１００】
一方、線幅検出部４７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が上述した目標スペクトル線幅を上回った場合、上記プリズム駆動制御部４７０は、プリズム回転用アクチュエータ５６２を駆動し、ダブプリズム４８０を介して狭帯域化モジュール４５０に入射されるレーザ光をその光軸回りに所定の範囲で回転させ、その範囲内において線幅検出部４７１の検出したレーザ光のスペクトル線幅が最少となる位置で当該プリズム回転用アクチュエータ５６２を停止させる。
【０１０１】
この結果、ダブプリズム４８０は、実際に発振されたレーザ光のプロファイルを狭帯域化モジュール４５０に対してその光軸回りに最適となった姿勢で入射させることになる。
【０１０２】
したがって、上記狭帯域化エキシマレーザ装置によれば、放電部４２０において一対の主放電電極４２１，４２２の間に構成された最大励起媒質ゲイン領域に形態異常が発生した場合であっても、ダブプリズム４８０の作用により、実際に発振されたレーザ光が狭帯域化モジュール４５０に対して正確な位置に正確な角度で入射され、レーザ出力一定モードで運転している場合、放電部４２０に対する印加電圧の増大が防止されることになり、また印加電圧一定モードで運転している場合、レーザ出力の低下が防止されることになる。
【０１０３】
しかも、上記狭帯域エキシマレーザ装置では、運転中において常時プリズム駆動制御部４７０を作動させておけば、その後の最大励起媒質ゲイン領域の変動に対しても直ちに対応することが可能であり、狭帯域化モジュール４５０に対するレーザ光の入射位置および入射角度を常時な最適なものに保持することができるようになる。この場合、上記狭帯域エキシマレーザ装置によれば、ダブプリズム４８０という光学素子を回転させるだけでよいため、アライメント調整をレスポンスよく行うことができるばかりか、より小型のプリズム回転用アクチュエータ５６２を適用して装置の小型化を図ることも可能となる。
【０１０４】
さらに、上記狭帯域エキシマレーザ装置では、構成部品の加工誤差や調整不良等々の原因により、初期状態においてアライメントが正しく調整されていない場合にも、同様の処理によってこれを修正することができる。
【０１０５】
なお、上述した第３実施形態では、ビーム回転手段として、ダブプリズムを用いたものを例示しているが、ビーム回転手段は必ずしもダブプリズムを用いたものに限定されず、例えば図１１に示すように、複数のミラー６８１，６８２，６８３を組み合わせてビーム回転手段６８０を構成するようにしても同様の作用効果を期待することができる。
【０１０６】
なお、上述した第１、第２および第３実施形態では、いずれもプリズムおよびグレーティングを用いた狭帯域化手段を例示しているが、その他の光学素子から成る狭帯域化手段を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る狭帯域化ガスレーザ装置の第１実施形態を示す平面図（上から見た図）である。
【図２】図１に示した狭帯域化ガスレーザ装置の正面図である。
【図３】図１に示した狭帯域化ガスレーザ装置における狭帯域化手段およびウィンドウの移動態様を示す概念斜視図である。
【図４】最大励起媒質ゲイン領域と狭帯域化手段との配置態様を示す図である。
【図５】最大励起媒質ゲイン領域と狭帯域化手段との配置態様を示す図である。
【図６】本発明に係る狭帯域化ガスレーザ装置の第２実施形態を示す正面図である。
【図７】図６に示した狭帯域化ガスレーザ装置の平面図である。
【図８】本発明に係る狭帯域化ガスレーザ装置の第３実施形態を示す平面図（上から見た図）である。
【図９】図８に示した狭帯域化ガスレーザ装置に適用するビーム回転手段を拡大して示した図である。
【図１０】図９における矢視 X 図である。
【図１１】ビーム回転手段の他の例を示した図である。
【図１２】従来の狭帯域化ガスレーザ装置の平面図（上から見た図）である。
【図１３】一対の主放電電極間に得られる最大励起媒質ゲイン領域と出力されるレーザ光のプロファイルとの関係を示す図である。
【図１４】最大励起媒質ゲイン領域と狭帯域化手段との配置態様を示す図である。
【符号の説明】
１０，２１０，４１０…レーザチャンバ、１６，２１６，４１６…フロントウィンドウ、１７，２１７，４１７…リアウィンドウ、２０，２２０，４２０…放電部、２１，２２，２２１，２２２，４２１，４２２…主放電電極、５０，２５０，４５０…狭帯域化モジュール、６０，２６０…支持手段、７０…モジュール駆動制御部、７１，２７１，４７１…線幅検出部、８０…ダブプリズム、１６１…モジュール回転用アクチュエータ、１６２，３６２…傾動用アクチュエータ、１６３，３６３…スライド用アクチュエータ、１６４，３６４…昇降用アクチュエータ、２７１…チャンバ駆動制御部、３６１…チャンバ回転用アクチュエータ、４６０…プリズム回転支持機構、４７０…プリズム駆動制御部、５６２…プリズム回転用アクチュエータ、６８０…ビーム回転手段。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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