JP2003224320A - 狭帯域化レーザ装置用共振器、その設計方法、及び狭帯域化レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望するスペクトル線幅を得ることが可能な
共振器、そのような共振器を構成する設計方法、及びこ
のような共振器を用いたレーザ装置を提供する。 【解決手段】 レーザ媒質の前後にそれぞれ配置され、
レーザ媒質から発生したレーザ光(21)を互いの間で反射
させるフロント光学モジュール及びリア光学モジュール
と、フロント光学モジュール及びリア光学モジュールの
少なくとも一方に含まれ、レーザ光(21)を分散する分散
素子(33)とを備え、分散素子(33)によって波長が分散さ
れる平面において、フロント光学モジュールのフロント
ｇパラメータ(ｇ_Ｆ)とリア光学モジュールのリアｇパラ
メータ(ｇ_ｒ)との積(ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ)が、所定の範囲となる
ように、主点(Ｐ_Ｆ,Ｐ_ｒ)の位置及び焦点距離(ｆ_Ｆ,ｆ
_ｒ)を定めたことを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用
共振器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、狭帯域化レーザ装
置用共振器、及びその設計方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、グレーティング等の分散素子
で波長の狭帯域化を行なうレーザ装置において、グレー
ティングの溝を刻んだ回折面を曲げて、その曲率半径を
レーザ光の波面に合わせる技術が知られている。図２２
に、ＵＳＰ５，０９５，４９２号公報に示された、エキ
シマレーザ装置１１を示す。

【０００３】図２２において、エキシマレーザ装置１１
は、レーザガスを封止したレーザチャンバ１２を備えて
いる。レーザチャンバ１２の内部には、図示しない主電
極が配置され、この間に主放電を起こしてレーザガスを
励起し、レーザ光２１を発生させる。

【０００４】レーザチャンバ１２の前後部には、レーザ
光２１を透過するウィンドウ１７，１９がそれぞれ配置
されている。また、レーザチャンバ１２の前後方には、
レーザ光２１のビーム幅を制限するスリット２６，２７
がそれぞれ配置されている。レーザチャンバ１２の内部
で発生したレーザ光２１は、リアウィンドウ１９を透過
して、ビームエキスパンダ５４でビーム幅を拡大され、
グレーティング３３に入射し、波長を狭帯域化される。
そして、フロントミラー１６を部分透過して出射する。
６１はレーザ光２１を反射するミラーである。

【０００５】図２３に、グレーティング３３の曲率半径
調整装置５５を示す。グレーティング３３の回折面３９
には、細かな溝が刻まれている。回折面３９の裏側の、
グレーティング３３の背面には、プレート５８が固着さ
れている。プレート５８には、ネジを切った回転軸５９
が回転自在に固定されており、回転軸５９は押さえ板６
０にねじ込まれている。この回転軸５９を回転させるこ
とにより、グレーティング３３の背面を、例えば図２３
中下方向へ引き、回折面３９の曲率半径を変更すること
ができるようになっている。

【０００６】また曲率半径調整装置５５は、レーザ光の
スペクトル線幅を測定するスペクトル線幅測定器５７
と、モータ５６とを備えている。そして、エキシマレー
ザ装置から出射したレーザ光のスペクトル線幅をスペク
トル線幅測定器５７によって測定し、これが最適になる
ように、モータ５６によって回転軸５９を駆動して、グ
レーティング３３の曲率半径を最適化している。

【０００７】また、ＵＳＰ５，９７０，０８２に開示さ
れた、曲率半径調整装置５５の他の例を、図２４に示
す。図２４において、３２Ａ〜３２Ｃは、レーザ光２１
を拡大するプリズムである。グレーティング３３の背面
両端部にはブラケット６４，６４が固着され、ネジを切
ったロッド６２の一側のブラケットに対するねじ込み量
を変えることにより、スプリング６３の付勢力でブラケ
ット６４，６４間の距離を遠ざけ、回折面３９を曲げて
いる。

【０００８】上記各従来技術によれば、このような曲率
半径調整装置５５により、グレーティング３３の回折面
３９の形状を、レーザ光２１の波面に略一致させてい
る。その結果、レーザ光２１の波面が、グレーティング
３３のそれぞれの溝に、ほぼ同じ角度で入射するので、
グレーティング３３による波長選択性能が保たれ、スペ
クトル線幅を狭く保つことができる。

【０００９】

【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
技術によれば、波面の歪みに対応するための手段として
グレーティング３３を曲げているものであり、グレーテ
ィング３３の曲率半径と、レーザ光２１のスペクトル線
幅や出力との関係に関する考察がない。従って、予め曲
率半径を所定の値にしておくというようなことができ
ず、エキシマレーザ装置１１を組み立てて後、装置ごと
にグレーティング３３を曲げて曲率半径を調整しなけれ
ばならないため、多大な手間を要するという問題があ
る。

【００１０】また、波面の歪みがなかったとしても、グ
レーティング３３やフロントミラー１６等の曲率によ
り、スペクトル線幅が変化することがあり、共振器の構
成を、所望のスペクトル線幅や出力に対して予め最適化
する技術が求められている。特に、レーザ光２１をリソ
グラフィ等の露光に用いる場合には、今後は、さらなる
狭帯域化が必要になると考えられているため、その要求
が大きい。

【００１１】さらには、フロントミラー１６が平坦では
なく、曲面を有するような場合、レーザ光２１の波面が
大きく曲がって、グレーティング３３の回折面３９を曲
げても、レーザ光２１の波面に一致させることができな
いということがある。さらに、グレーティング３３を大
きく曲げることにより、グレーティング３３に無理な力
がかかり、溝が次第に歪むなどして、かえってグレーテ
ィング３３の耐久性や長期的な波長選択性能が低下する
ようなことがある。

【００１２】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、所望するスペクトル線幅を得ることが可能
な共振器、そのような共振器を構成する設計方法、及び
このような共振器を用いたレーザ装置を提供することを
目的としている。

【００１３】

【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、狭帯域化レーザ装置用
共振器において、レーザ媒質の前後にそれぞれ配置さ
れ、レーザ媒質から発生したレーザ光を互いの間で反射
させるフロント光学モジュール及びリア光学モジュール
と、フロント光学モジュール及びリア光学モジュールの
少なくとも一方に含まれ、レーザ光を分散する分散素子
とを備え、分散素子によって波長が分散される平面にお
いて、フロント光学モジュールの主点とリア光学モジュ
ールの主点との間の距離で表される光学モジュール主点
間距離、及びそれぞれの光学モジュールの焦点距離を用
いて次の数式 ｇ_Ｆ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_Ｆ） ｇ_ｒ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_ｒ） で定義される、フロント光学モジュールのフロントｇパ
ラメータとリア光学モジュールのリアｇパラメータとの
積が、所望のスペクトル性能を実現するために所定の範
囲となるように、主点の位置及び焦点距離を定めてい
る。ｇパラメータ積を所定の範囲とすることにより、レ
ーザ光のスペクトル線幅や出力がほぼ予測でき、所望す
る特性のレーザ光を得ることができる。

【００１４】また、本発明は、放電励起式である狭帯域
化レーザ装置用共振器において、分散素子によって波長
が分散される平面を放電方向と直交させ、この平面にお
いて、ｇパラメータ積を上記の範囲としている。これに
より、より効率的に狭帯域化が可能となる。

【００１５】また本発明は、前記ｇパラメータ積を、
０．５以上１以下としている。これにより、スペクトル
線幅が好適な範囲となる。

【００１６】また本発明は、前記ｇパラメータが、いず
れも負である。これにより、スペクトル線幅が、より好
適な範囲となる。

【００１７】また本発明は、前記フロントｇパラメータ
の絶対値を、０．２より大きく２より小さくしている。
これにより、スペクトル線幅が狭く、かつ高出力のレー
ザ光が得られる。

【００１８】また本発明は、前記フロントｇパラメータ
の絶対値を１未満としている。これにより、スペクトル
線幅は適度に狭く、非常に高い出力のレーザ光が得られ
る。

【００１９】また本発明は、前記フロントｇパラメータ
の絶対値を１より大きくしている。これにより、スペク
トル線幅が非常に狭いレーザ光が得られる。

【００２０】また本発明は、前記レーザ媒質がガス状で
ある。これにより、レーザ光がレーザ媒質内部で焦点を
結ぶような構成となっても、レーザ媒質が損傷を受ける
ことがなく、より自由度の高い共振器の構成が可能であ
る。

【００２１】また本発明は、前記レーザ媒質がフッ素を
含んでいる。レーザ媒質がフッ素を含むエキシマレーザ
装置やフッ素分子レーザ装置から出射したレーザ光は、
リソグラフィに用いられるため、より狭いスペクトル線
幅が求められている。従って、本発明を応用した場合
に、産業上の利点が大である。

【００２２】また本発明は、レーザ光を拡大するプリズ
ムを備え、前記プリズムに入射したレーザ光が入射する
入射面の少なくとも１面を曲面としている。プリズムは
加工が容易であり、ｇパラメータを正確な値に変更する
ことができる。

【００２３】また本発明は、共振器内にレンズを配置し
ている。レンズを介挿することで、容易にｇパラメータ
を変更でき、しかもその位置を変えることで、ｇパラメ
ータの微調整も可能である。

【００２４】また本発明は、前記フロント及びリアのｇ
パラメータのうち、少なくとも一方を変更自在とする調
整機構を備えている。ｇパラメータを調整することによ
り、スペクトル線幅をより最適化することが可能とな
る。

【００２５】また本発明は、前記分散素子がグレーティ
ングであり、前記調整機構の１つが、グレーティングの
回折面の曲率半径を変更する機構である。グレーティン
グの回折面は、わずかな力で曲げることができ、調整が
容易である。また、レーザ光のスペクトル線幅を観察し
ながら、曲率半径を調整できるので、より確実に所望す
るスペクトル線幅を得ることができる。

【００２６】また本発明は、共振器内にレンズを配置
し、調整機構の１つが、前記レンズの位置を調整する機
構である。レンズの位置を調整すれば、容易にｇパラメ
ータを変更することができ、微調整が可能である。

【００２７】また本発明は、注入同期式レーザ装置にお
いて、前記フロントｇパラメータの絶対値を１より大き
くした狭帯域化レーザ装置用共振器を有する狭帯域化レ
ーザ装置と、前記狭帯域化レーザ装置から出射したレー
ザ光を増幅する増幅器とを備えている。フロントｇパラ
メータの絶対値を１より大きくすることにより、スペク
トル線幅が非常に狭いレーザ光が得られる。これを増幅
するので、狭いスペクトル線幅と高出力とを共に兼ね備
えることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】まず、レーザ装置における共振器
について、説明する。レーザ装置においては、レーザ媒
質の前後に、それぞれ単数又は複数の光学部品群からな
る、フロント及びリアの光学部品モジュールを配置して
いる。そして、例えば放電等により励起されたレーザ媒
質を、光学モジュール間でレーザ光を反射させて増幅
し、その一部を取り出している。

【００２９】光学の法則より、単数又は複数の光学部品
からなる光学モジュールは、すべて、一意に主点Ｐ(pri
ncipal points)と、ある焦点距離ｆ(focal length)を有
する。主点とは近軸横倍率が１となるような、光軸上の
共役点(conjugate points)を差す。焦点距離とは、主点
と焦点との距離で定義され、焦点とは平行光を当該光学
モジュールに入射させたときの集光点で定義される。従
って、フロント及びリアの光学モジュールも、それぞれ
主点Ｐ_Ｆ，Ｐ_ｒ及び焦点距離ｆ_Ｆ，ｆ_ｒを有することに
なる。

【００３０】また、屈折力(power)ψを、焦点距離ｆの
逆数として、次の数式１で定義する。この屈折力は、単
位長さ当たり、光線がどの程度屈折されるかを示してい
る。 ψ≡１／ｆ ………… （１）

【００３１】フロント光学モジュール及びリア光学モジ
ュールについて、それぞれが有する光学部品の屈折力及
び主点から、演算によって、各光学モジュールの合成屈
折力ψ_Ｆ，ψ_ｒ、及び主点Ｐ_Ｆ，Ｐ_ｒを導くことができ
る。これによって導かれた両モジュールの主点Ｐ_Ｆ，Ｐ
_ｒ間の距離Ｌが、このエキシマレーザ装置１１の光学モ
ジュール主点間距離Ｌに相当する。以下、光学モジュー
ルの焦点が、当該光学モジュールの主点に対してレーザ
媒質側にある場合に、屈折力ψが正、レーザ媒質と反対
側にある場合を屈折力ψが負と定義する。

【００３２】本発明では、前記屈折力ψ及び光学モジュ
ール主点間距離Ｌより次の数式２に基づいて定義され
る、ｇパラメータ(g parameters)と呼ばれるパラメータ
に着目し、このｇパラメータｇに基づき、共振器の最適
化を図っている。共振器において、ミラー等の反射型光
学部品の曲率半径をＲとすると、ｇパラメータｇは次の
数式２で表される。 ｇ ≡ １−Ｌ／Ｒ ………… （２）

【００３３】また、曲率半径Ｒと焦点距離ｆとの間に
は、ｆ＝Ｒ／２という関係があることから、ｇパラメー
タｇは、次の数式３で表される。 ｇ ≡ １−Ｌ／（２・ｆ）＝１−Ｌ・ψ／２ ………… （３） 屈折力ψの正負の定義より、光学モジュールの焦点が主
点に対してレーザ媒質側にある場合に、ｇパラメータｇ
は１未満、レーザ媒質と反対側にある場合は１より大と
なる。

【００３４】以下、フロント光学モジュールにおけるｇ
パラメータを、フロントｇパラメータｇ_Ｆ、リア光学モ
ジュールにおけるｇパラメータを、リアｇパラメータｇ
_ｒと表すことにする。本発明においては、これらのｇパ
ラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを所定の範囲にすることにより、ス
ペクトル線幅Δλを最適化している。

【００３５】以下、実施形態に基づいて、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
態に係るエキシマレーザ装置の構成図を示している。図
１において、エキシマレーザ装置１１は、フッ素
（Ｆ_２）を含むレーザガスを封止したレーザチャンバ１
２を備えている。ここでは、レーザガスとしてフッ素以
外に、ヘリウム及びネオンのうち少なくともいずれか一
方を含むバッファガスと、希ガスとしてクリプトン（Ｋ
ｒ）とを含んだ、ＫｒＦエキシマレーザ装置について説
明する。但し、希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を含んだ
ＡｒＦエキシマレーザ装置に対しても同様である。ま
た、レーザガスがフッ素及び上記バッファガスからな
る、フッ素分子レーザ装置に対しても同様である。

【００３６】レーザチャンバ１２の内部には、１組の主
電極１４，１５が、図１中紙面と垂直に対向して配置さ
れている。主電極１４，１５は、図示しない高圧電源２
３から高電圧を印加され、主放電を起こしてレーザガス
を励起し、レーザ光２１を発生させる。レーザチャンバ
１２の前後部には、レーザ光２１を透過するウィンドウ
１７，１９がそれぞれ配置されている。また、レーザチ
ャンバ１２の前後方には、レーザ光２１のビーム幅を制
限するスリット２６，２７が、それぞれ配置されてい
る。レーザチャンバ１２の内部で発生したレーザ光２１
は、リアウィンドウ１９を透過して、図示しない狭帯域
化ボックスに囲繞された狭帯域化ユニット３０に入射す
る。

【００３７】狭帯域化ユニット３０は、例えば２個の第
１、第２プリズム３２Ａ，３２Ｂと、分散素子であるグ
レーティング３３とを備えている。グレーティング３３
の回折面３９には、長手方向と垂直に細かな溝が刻まれ
ている。溝と垂直なグレーティング３３の長手方向を、
グレーティング３３の分散方向と言う。フロントミラー
１６の内側の曲面には、レーザ光２１を部分透過する部
分反射コーティングＰＲが施され、外側の平坦面には、
レーザ光２１を全透過する無反射コーティングＡＲが施
されている。

【００３８】レーザ光２１は、第１、第２プリズム３２
Ａ，３２Ｂでビーム幅を広げられ、グレーティング３３
で回折されて波長を狭帯域化される。第１、第２プリズ
ム３２Ａ，３２Ｂでビーム幅を広げるのは、グレーティ
ング３３の分解能を向上させるためである。尚、分散素
子としてグレーティング３３の代わりに、分散プリズム
を用いてもよい。その場合、ビーム拡大のための第１、
第２プリズム３２Ａ，３２Ｂは、必要とされる狭帯域化
性能に応じて省略することも可能である。

【００３９】狭帯域化ユニット３０で波長を狭帯域化さ
れたレーザ光２１は、ウィンドウ１７，１９を透過し、
フロントミラー１６と狭帯域化ユニット３０との間で反
射されるうちに増幅される。そして、その一部がフロン
トミラー１６を部分透過して、エキシマレーザ装置１１
の前方に出射し、露光機２５などの露光用光となる。

【００４０】このとき、フロント光学モジュールは、レ
ーザチャンバ１２の前方に配置されたフロントウィンド
ウ１７及びフロントミラー１６であり、リア光学モジュ
ールは、レーザチャンバ１２の後方に配置された、リア
ウィンドウ１９及び狭帯域化ユニット３０内部の光学部
品群を指す。図１における一点鎖線２０は、レーザ光２
１の光軸である。

【００４１】以下、本発明におけるｇパラメータについ
て定義する。尚、本発明におけるｇパラメータは、狭帯
域化ユニット３０に用いられる分散素子によって波長が
分散される平面において定義される。ここで、分散素子
がグレーティングである場合、分散素子によって波長が
分散される平面とは、グレーティングによって波長が回
折される平面を意味するものとし、例えば図１において
は紙面を指す。

【００４２】図１において、フロントミラー１６が、例
えばレーザチャンバ１２側（以下、内側と言う）が曲率
半径Ｒ１の凹面となり、その他側（以下、外側と言う）
が平坦な平面であるとする。この場合、数式２より、フ
ロント光学モジュールのフロントｇパラメータｇ_Ｆは、
次の数式４で表される。 ｇ_Ｆ＝１−Ｌ／Ｒ１ …………（４） フロント光学モジュールの主点Ｐ_Ｆの位置は、例えばコ
ンピュータシミュレーション等で、容易に求めることが
できる。この場合の主点Ｐ_Ｆは、凹面と光軸２０の交点
に存在する。

【００４３】一方、リア光学モジュールにおいて、第
１、第２プリズム３２Ａ，３２Ｂによるビーム拡大率を
Ｍ倍、グレーティング３３に対するレーザ光２１の入射
角をθとする。このとき、グレーティング３３の溝が形
成された回折面３９の曲率半径をＲ_Ｇとすると、リア光
学モジュールの曲率半径Ｒ_ｒは、次の数式５及び数式６
で表される。 Ｒ_ｒ＝Ｒ_Ｇ／ｎ …………（５） ｎ＝Ｍ^２／cosθ …………（６） ｎは、グレーティング３３及びプリズム３２Ａ，３２Ｂ
からなる、リア光学モジュールの曲率半径を求めるため
の補正係数である。

【００４４】従って、リア光学モジュールのリアｇパラ
メータｇ_ｒは、次の数式７で表される。 ｇ_ｒ＝１−Ｌ／Ｒ_ｒ＝１−（Ｌ・ｎ／Ｒ_Ｇ）＝１−｛Ｌ・（Ｍ^２／cosθ）／Ｒ _Ｇ ｝ …………（７） 尚、グレーティング３３の回折面３９が平坦である場合
には、曲率半径Ｒ_ｒは無限大となり、ｇ_ｒ＝１となる。

【００４５】図１に示すように、このような構成の場合
には、リア光学モジュールの主点Ｐ _ｒは、第１プリズム
３２Ａの内部に存在する。従って、図１に示すように光
学モジュール主点間距離Ｌは、フロントミラー１６の主
点Ｐ_Ｆから光軸２０を辿り、第１プリズム３２Ａの表面
までの距離Ｌ１と、第１プリズム３２Ａの表面で折れ曲
がって内部に存在する主点Ｐ_ｒまでの距離Ｌ２との和と
なる。主点Ｐ_ｒの位置は、やはりコンピュータシミュレ
ーション等で、容易に求めることができる。従って、主
点Ｐ_ｒと主点Ｐ_Ｆとの間の光学モジュール主点間距離Ｌ
も、コンピュータシミュレーションで求めることができ
る。

【００４６】図２〜図６に、このような光学系を有する
エキシマレーザ装置１１において、フロントｇパラメー
タｇ_Ｆをそれぞれ、１．９，１，０．４，−０．２４，
−０．５４と変えた場合のシミュレーション結果を示
す。図２〜図６において、横軸は、フロント及びリアの
ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒをかけ合わせたｇパラメータ積
ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ、縦軸はレーザ光２１のスペクトル線幅Δλ
である。尚、図２〜図６におけるスペクトル線幅Δλ
は、波長の半値全幅ＦＷＨＭを表している。

【００４７】図２〜図６に示すように、ｇ_Ｆが１．９か
ら−０．５４まで変化しても、スペクトル線幅Δλが小
さくなるのは、ｇパラメータ積ｇ_Ｆ・ｇ_ｒが略一定の範
囲となっている。従って、ｇパラメータ積ｇ_Ｆ・ｇ_ｒに
はスペクトル線幅Δλに対する最適範囲があることがわ
かる。逆に、ｇパラメータ積ｇ_Ｆ・ｇ_ｒが、この最適範
囲にあるように共振器を構成すれば、スペクトル線幅Δ
λを最適化することが可能である。

【００４８】本実施形態では、スペクトル線幅Δλの最
適範囲として、スペクトル線幅Δλが、その最小値Δλ
_ｍの１．２〜１．３倍以下である範囲を採用する。これ
は、レーザ発振によってレーザガスの温度や光学部品の
特性が変動するため、２０％〜３０％程度の安全率を見
込んだものである。図２〜図６においては、スペクトル
線幅Δλが、最小値Δλ_ｍを取る位置と、その１．２倍
（＝１．２Δλ_ｍ）の位置とに、横方向の破線を記して
いる。

【００４９】即ち、図２〜図６に示すように、スペクト
ル線幅Δλが、最適範囲であるように設定するために
は、ｇパラメータ積ｇ_Ｆ・ｇ_ｒが、次の数式８を満たす
ようにすればよい。 ０．５ ≦ ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ ≦ １ …………（８）

【００５０】上記数式８を満足するｇパラメータｇ_Ｆ，
ｇ_ｒの範囲を、図７に斜線で示す。ｇパラメータｇ_Ｆ，
ｇ_ｒが、図７に示した斜線領域Ｇ_＋及びＧ₋のうち、い
ずれかの領域内にあるように共振器を構成すれば、スペ
クトル線幅Δλが最適範囲に入ることになる。

【００５１】さらに、この数式８を満足する共振器にお
いて、所望のスペクトル線幅Δλをより正確に得るため
の条件について、詳細に説明する。まず、フロント及び
リアのｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒの正負について、説明す
る。数式８より、フロント及びリアのｇパラメータ
ｇ_Ｆ，ｇ_ｒは、一方が正であれば、他方も正となり、一
方が負となれば、他方も負となる。即ち、図７におい
て、領域Ｇ_＋は、フロント及びリアのｇパラメータ
ｇ_Ｆ，ｇ_ｒがいずれも正であり、領域Ｇ₋は、フロント
及びリアのｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒがいずれも負の領域
を示している。

【００５２】図８に、ｇ_Ｆ＝１（破線）の場合とｇ_Ｆ＝
−１（実線）の場合における、ｇパラメータ積ｇ_Ｆ・ｇ
_ｒとスペクトル線幅Δλとの関係をグラフで示す。図８
に示すように、数式８を満足する領域においては、ｇ_Ｆ
＝−１の場合のほうが、スペクトル線幅Δλの値が小さ
くなっている。フロントｇパラメータｇ_Ｆが、±１以外
の場合に関しても同様である。

【００５３】即ち、フロント及びリアｇパラメータ
ｇ_Ｆ，ｇ_ｒがいずれも負である場合（図７における斜線
領域Ｇ₋）のほうが、いずれも正である場合（斜線領域
Ｇ_＋）よりも、スペクトル線幅Δλの値が小さくなる。

【００５４】尚、図示しないが、シミュレーションによ
れば、フロントｇパラメータｇ_Ｆ及びｇ_ｒがいずれも負
である場合には、レーザ光２１の出力が高く、さらにス
ペクトル線幅Δλの変動も低いと予測される。

【００５５】さらには、光線追跡シミュレーションを行
なった結果によれば、フロントｇパラメータｇ_Ｆ及びｇ
_ｒがいずれも負である場合のほうが横モード数が大きく
なり、空間コヒーレンスが低下してスペックルの発生が
抑制される。さらには、レーザ光２１の強度分布がより
均一で、かつ安定となり、例えば露光などに好適である
と考えられる。

【００５６】図９に、横軸にリアｇパラメータｇ_ｒ、縦
軸にスペクトル線幅Δλを取り、フロントｇパラメータ
ｇ_Ｆを変えた場合についての、両者の関係をグラフで示
す。図示したうちでは、スペクトル線幅Δλの最小値が
最も小さくなるのは、フロントｇパラメータｇ_Ｆ＝１．
９（Δλ＝Δλ１）の場合である。そして、フロントｇ
パラメータｇ_Ｆの絶対値が小さくなるほど、スペクトル
線幅Δλの最小値が大きくなっていく。

【００５７】即ち、スペクトル線幅Δλが狭いレーザ光
２１を得るためには、上記数式８を満足する条件下にお
いて、フロントｇパラメータｇ_Ｆの絶対値をなるべく大
きくするようにすればよい。

【００５８】一方、スペクトル線幅Δλが小さいほど、
レーザ光２１のパルスエネルギーは大きくなる。従っ
て、スペクトル線幅Δλが多少広くとも、パルスエネル
ギーの大きなレーザ光２１を得る場合には、上記数式８
を満足する条件下において、フロントｇパラメータｇ_Ｆ
の絶対値をなるべく小さくするようにすればよい。

【００５９】例えばエキシマレーザ装置１１を、投影レ
ンズの開口数ＮＡが大きな高解像度の露光機２５用の光
源として用いる場合、レーザ光２１は、高いパルスエネ
ルギーと狭いスペクトル線幅Δλとを兼ね備える必要が
ある。このようなエキシマレーザ装置１１を得るには、
一例として、フロントｇパラメータｇ_Ｆが、次の数式９
を満足するようにする。 ０．２＜｜ｇ_Ｆ｜＜２ …………（９）

【００６０】ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒが数式８及び数式
９を満足する領域を、図１０に示す。図１０において、
斜線で囲まれた領域Ｇ１_＋及びＧ１₋が、数式８及び数
式９を満足する。従って、共振器のｇパラメータｇ_Ｆ，
ｇ_ｒを、領域Ｇ１_＋，Ｇ１₋内に入れることにより、高
いパルスエネルギーと、狭いスペクトル線幅Δλとを兼
ね備えたレーザ光２１を得ることが可能となる。特に、
ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ _ｒがいずれも負となる、領域Ｇ１
₋内に入ることが望ましい。

【００６１】以下、具体的な数値を代入して詳細に説明
する。一例として、光学モジュール主点間距離Ｌを、１
ｍとする。また、第１、第２プリズム３２Ａ，３２Ｂに
よるビーム拡大率Ｍを２５倍、グレーティング３３に対
するレーザ光２１の入射角θを７５．５度とする。この
場合、数式６より、補正係数ｎ＝２５・２５／cos(75.5
゜)＝２５００となる。従って、グレーティング３３及
び第１、第２プリズム３２Ａ，３２Ｂからなるリア光学
モジュールのリアｇパラメータｇ_ｒは、数式７より、次
の数式１０で表される。 ｇ_ｒ＝１−（Ｌ・ｎ／Ｒ_Ｇ）＝１−（１・２５００／Ｒ_Ｇ） …………（１０）

【００６２】このとき、フロントミラー１６の曲率半径
Ｒ_Ｆを、数式９で定義された範囲に基づき、仮に０．５
ｍとする（ｇ_Ｆ＝−１）。その結果、数式８より、次の
数式１１が導かれる。 −１≦ｇ_ｒ≦−０．５ …………（１１） 従って、数式１０、数式１１を満足するグレーティング
３３の曲率半径Ｒ_Ｇは、１２５０ｍ≦Ｒ_Ｇ≦１６７０ｍ
となる。即ち、グレーティング３３の溝の形成された回
折面３９を、１２５０ｍ以上１６７０ｍ以下の曲率半径
Ｒ_Ｇを有する凹面とすることにより、所望のレーザ光２
１を得ることができる。

【００６３】グレーティング３３の曲率半径Ｒ_Ｇを、こ
のように所定の範囲とするには、予めこのような曲率半
径Ｒ_Ｇを有するグレーティング３３を製作するようにし
てもよい。或いは、従来技術に示すように、ネジの押し
引きによって、グレーティング３３の背面や側面に力を
加えて、回折面３９の曲率半径を変えてもよい。さらに
は、熱電素子などを用いて、グレーティング３３を曲げ
てもよい。

【００６４】尚、上記の説明においては、まずフロント
ミラー１６の曲率半径Ｒ_Ｆを定めてから、グレーティン
グ３３の曲率半径Ｒ_ｒを定めるようにしたが、これに限
られるものではない。逆に、グレーティング３３の曲率
半径Ｒ_ｒを定めてから、フロントミラー１６の曲率半径
Ｒ_Ｆを定めてもよい。上の例では、スペクトル線幅Δλ
及びパルスエネルギーの両方が好適な範囲となるように
ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇｒを定めたが、次に、パルスエネ
ルギーを優先する場合について説明する。これは、例え
ば、投影レンズの開口数ＮＡが小さな、比較的低解像度
の露光機２５用の光源として用いる場合に相当する。

【００６５】即ち、低解像度の露光機２５においては、
スペクトル線幅Δλをある程度以上狭くしても、投影レ
ンズの性能が低いため、露光の解像度はさほど向上しな
い。従って、露光機２５の生産能力を向上させるため
に、パルスエネルギーを大きくしたレーザ光２１が好適
である。上述したように、パルスエネルギーの大きなレ
ーザ光２１を得るためには、フロントｇパラメータｇ_Ｆ
の絶対値を小さくすればよい。ここでは、一例として、
フロントｇパラメータｇ_Ｆが、次の数式１２を満たすも
のとする。 −１＜ｇ_Ｆ＜１ …………（１２）

【００６６】図１１に、数式８及び数式１２を満足す
る、ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒの領域Ｇ２_＋，Ｇ２₋を示
す。共振器のｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを、領域Ｇ２_＋，
Ｇ２₋内に入れることにより、高いパルスエネルギーを
有するレーザ光２１を得ることが可能となる。特に、ｇ
パラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒがいずれも負となる、領域Ｇ２₋
内に入ることが望ましい。

【００６７】次に、極限的に狭いスペクトル線幅Δλの
レーザ光２１を得る場合について、説明する。これは、
例えば注入同期式エキシマレーザ装置の、オシレータの
共振器に適用される。即ち、注入同期式エキシマレーザ
装置においては、オシレータから出射したレーザ光２１
を、スペクトル線幅Δλを保ったまま、増幅器で増幅す
る。従って、オシレータから発振させるレーザ光２１に
関しては、それほど大きいパルスエネルギーは必要では
なく、なるべく狭いスペクトル線幅Δλが求められる。

【００６８】図１２に、オシレータ及び増幅器４１を備
えた、注入同期式エキシマレーザ装置５０の構成例を示
す。図１２において、注入同期式エキシマレーザ装置５
０は、オシレータとして、狭帯域化されたレーザ光２１
を発振するエキシマレーザ装置１１を備えている。また
注入同期式エキシマレーザ装置５０は、オシレータから
発振したレーザ光２１を、シード光として増幅する増幅
器４１を備えている。

【００６９】図１２に示すように、エキシマレーザ装置
１１から発振したレーザ光２１は、反射ミラー４０，４
０で反射され、有孔凹面鏡４８の導入孔４３から増幅ウ
ィンドウ４９を透過して増幅器４１に入射する。そし
て、凸面鏡４６と有孔凹面鏡４８との間で数回反射し、
前方の増幅ウィンドウ４７を透過して、凸面鏡４６の周
囲から、断面がドーナツ状の増幅レーザ光５１として取
り出される。

【００７０】このとき、増幅チャンバ４２内では、レー
ザ光２１の発振にタイミングを合わせて、図示しない高
圧電源から増幅電極４４，４５間に高電圧が印加され、
増幅放電が起きる。この増幅放電により、レーザ光２１
は、増幅チャンバ４２内を通過する間に波長及びスペク
トル線幅を保ったままパルス出力を増幅され、増幅レー
ザ光５１として増幅器４１から出射する。出射した増幅
レーザ光５１は、露光機２５に入射し、露光に用いられ
る。

【００７１】図１２に示したような、注入同期式エキシ
マレーザ装置５０のオシレータとして用いられるエキシ
マレーザ装置１１においては、上述したように、極限的
に狭いスペクトル線幅Δλが好適とされる。即ち、フロ
ントｇパラメータｇ_Ｆの絶対値がなるべく大きいことが
望ましく、一例として、フロントｇパラメータｇ_Ｆが、
次の数式１３を満たすものとする。 ｜ｇ_Ｆ｜＞１ …………（１３）

【００７２】図１３に、数式８及び数式１３を満たす、
ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒの領域Ｇ３ _＋，Ｇ３₋を示す。
共振器のｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを、領域Ｇ３_＋，Ｇ３
₋内に入れることにより、極限的に狭いスペクトル線幅
Δλを有するレーザ光２１を得ることが可能となる。特
に、ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒがいずれも負となる、領域
Ｇ３₋内に入ることが望ましい。

【００７３】以上説明したように第１実施形態によれ
ば、狭帯域化レーザ装置において、共振器のｇパラメー
タ積ｇ_Ｆ・ｇ_ｒを、０．５以上１以下（数式８）として
いる。これにより、常にスペクトル線幅Δλの細いレー
ザ光２１を得ることができる。また、ｇパラメータｇ_Ｆ
及びｇ_ｒを、いずれも負にすることにより、スペクトル
線幅Δλをより狭くするとともに、露光に好適なレーザ
光２１を得ることができる。さらに、数式９，１２，１
３に示したように、ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒの領域をよ
り狭く限定することにより、用途に応じて所望の出力及
びスペクトル線幅Δλを得ることが可能である。

【００７４】次に、他の実施形態を説明する。以上の説
明においては、リアｇパラメータｇ _ｒを変更するため
に、グレーティング３３の曲率半径を変えるように説明
したが、以下では、他の手段を用いてｇパラメータ
ｇ_Ｆ，ｇ_ｒを変更する場合について説明する。第２実施
形態に係るエキシマレーザ装置１１を、図１４に示す。
図１４において、第１、第２プリズム３２Ａ，３２Ｂ
は、レーザ光２１が透過する入射面５２の少なくとも１
つを曲面としている。これにより、リアｇパラメータｇ
_ｒの値を、数式８を満足するようにすることが可能であ
る。

【００７５】図１４では一例として、ｇパラメータ
ｇ_Ｆ，ｇ_ｒがいずれも負で、フロント光学モジュール及
びリア光学モジュールの焦点が、ビームウェストＷで一
致する場合を示しているが、必ずしも一致させる必要は
ない。尚、このように、両焦点が、共振器の内側で一致
する場合を、内部共心系と呼び、レーザ光２１は、ビー
ムウェストＷで最もビーム幅が細くなる。レーザ媒質が
固体の場合には、レーザ光２１がビームウェストＷで集
光し、レーザ媒質に損傷を与える場合があるが、エキシ
マレーザ装置１１等のガスレーザ装置においては、レー
ザ媒質がガスであるため、そういうことはない。従っ
て、数式８を満たす共振器を実現しやすくなる。

【００７６】次に、波長が分散される平面と垂直な面に
ついて、説明する。図１５に、図１４の側面図を示す。
図１５に示すように、本実施形態及び他の実施形態にお
いては、波長が分散される平面に垂直で光軸を含む平面
（図１５の紙面）においては、各光学部品を曲面とせ
ず、略平面となるように配置している。例えば、図１４
において曲面とした第１、第２プリズム３２Ａ，３２Ｂ
の入射面５２は、図１５の紙面においては略平面となっ
ている。

【００７７】また、例えばフロントミラー１６は、シリ
ンドリカル形状を有しており、やはり図１５の紙面にお
いては略平面となっている。尚、フロントミラー１６の
内側の曲面には、レーザ光２１を部分透過する部分反射
コーティングＰＲが施され、外側の平坦面には、レーザ
光２１を全透過する無反射コーティングＡＲが施されて
いる。このように、波長が分散される平面に垂直で光軸
を含む面において、各光学部品を略平面となるように配
置することにより、レーザ光２１が集光された際のエネ
ルギー密度増大による、レーザ媒質のイオン化／プラズ
マ化の影響が緩和される。これにより、レーザ光２１の
波面が乱れることが少なくなる。

【００７８】また、グレーティング３３や分散プリズム
等の角度分散素子によって狭帯域化を行なう場合には、
その分散方向（回折面３９に刻まれた溝と垂直な方向）
における、ビーム広がり角を狭くしたほうが、良好な狭
帯域化が可能である。エキシマレーザ装置１１のような
放電励起式のガスレーザ装置においては、放電方向（図
１４における紙面に垂直方向）のビーム広がり角より
も、放電に対して垂直な方向のビーム広がり角のほうが
狭くなっている（平行度が高い）。従って、分散方向と
放電に対して垂直な方向とを一致させて、狭帯域化性能
を高めるというのが、一般的である。本実施形態におい
ては、この分散方向を含む面に対してｇパラメータを最
適化することにより、狭帯域化性能をより向上させられ
る。

【００７９】以上説明したように第２実施形態によれ
ば、プリズム３２Ａ，３２Ｂの入射面５２を、曲面とし
ている。入射面５２は、グレーティング３３の回折面３
９を曲げたり曲面に加工するのに比較して、加工が格段
に容易である。しかも、正確な加工が可能であるので、
所望の曲率半径を得ることができるので、リアｇパラメ
ータｇ_ｒを正確に制御できる。

【００８０】また、プリズム３２Ａ，３２Ｂの入射面５
２を加工してｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ _ｒを所定の値とする
のに加えて、従来技術で説明したように、グレーティン
グ３３を曲げて波面を修正することもできる。これによ
り、ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを所定の範囲に収め、かつ
波面の曲率を合わせることができ、より高品質のレーザ
光２１が得られる。

【００８１】尚、図１４においては、第１プリズム３２
Ａの、内側（レーザチャンバ１２側）の面を曲面として
いるが、これに限られるものではない。反対側の外側面
を曲面としてもよく、第２プリズム３２の入射面５２の
いずれかを曲面としてもよく、さらにはこれらを組み合
わせて複数の面を曲面としてもよい。

【００８２】第３実施形態に係るエキシマレーザ装置１
１の構成図を、図１６に示す。尚、以下の図において
は、説明のために主電極１４，１５は省略する。図１６
において、エキシマレーザ装置１１は、レーザチャンバ
１２と第１プリズム３２Ａとの間に、レンズ５３を介挿
させている。このレンズ５３により、リアｇパラメータ
ｇ_ｒを変え、数式８を満たすようにしている。

【００８３】このように、レンズ５３を介挿させること
により、例えばレンズ５３の曲率半径を変更したり、或
いは矢印に示すように、図示しない調整機構によってこ
のレンズ５３を光軸２０方向に微動させたりして、リア
ｇパラメータｇ_ｒを容易に変更可能である。従って、所
望するｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを得やすくなり、所望の
特性を有するレーザ光２１を得ることが容易となる。

【００８４】尚、レンズ５３は、図１６に示したよう
に、レーザチャンバ１２と第１プリズム３２Ａとの間
の、レーザ光２１のビーム幅の狭い地点に介挿するのが
よい。これは、レーザ光２１を拡大した地点に介挿する
と、小さな曲率半径の曲面でも、リアｇパラメータｇ_ｒ
が大きく変化してしまい、加工が困難となるためであ
る。或いは、レーザチャンバ１２とフロントミラー１６
との間に、レンズ５３を入れてもよい。

【００８５】第４実施形態に係るエキシマレーザ装置１
１の構成図を、図１７に示す。図１７において、エキシ
マレーザ装置１１は、外側に曲面を有する、リアウィン
ドウ１９を備えており、これによってリアｇパラメータ
ｇ_ｒを変更する。尚、リアウィンドウ１９の代わりにフ
ロントウィンドウ１７でもよく、この場合にはフロント
ｇパラメータｇ_Ｆが変更される。勿論、両方に曲面を持
たせて、ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを両方変更してもよ
い。

【００８６】即ち、プリズム３２Ａ，３２Ｂやグレーテ
ィング３３は、曲面を持たない場合でも複雑な光軸合わ
せをする必要があり、曲面を持たせることにより、より
光軸合わせに手間がかかる。これに対し、ウィンドウ１
７，１９は、レーザ光２１を透過させる光学部品である
ので、レーザチャンバ１２に固定されており、光軸合わ
せの必要がない。また、第３実施形態のように、レンズ
５３を別途介挿させるのに比べ、光学部品の数が増えな
いので、レンズ５３によって共振器内部の損失が増加す
るということがなく、出力低下が起きにくい。

【００８７】第５実施形態に係るエキシマレーザ装置１
１の構成図を、図１８に示す。図１８において、エキシ
マレーザ装置１１は、外側に曲面を有するフロントミラ
ー１６を備えている。

【００８８】フロントミラー１６の、内側の平坦面に
は、レーザ光２１を全透過する無反射コーティングＡＲ
が施されている。また、外側の曲面には、レーザ光２１
を部分透過する部分反射コーティングＰＲが施されてい
る。レーザ光２１は、平坦面を透過し、曲面で反射する
ので、レーザチャンバ１２の内部で集光し、フロント光
学モジュールのフロントｇパラメータｇ_Ｆは負となる。

【００８９】また、グレーティング３３の回折面３９
は、曲率を有しており、これによってリアｇパラメータ
ｇ_ｒを変更している。そして、フロントミラー１６及び
グレーティング３３により、フロント及びリアのｇパラ
メータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを、所定の範囲内に収めている。この
ように、フロントミラー１６が曲面を有するようにする
ことにより、フロントミラー１６を部分透過するレーザ
光２１の広がり角度が減少し、出射したレーザ光２１を
平行光に近づけることが可能である。従って、伝搬して
もビーム径が広がらず、また、露光機２５の露光用光と
しても、扱いが容易である。

【００９０】図１９、図２０に、同様にフロントミラー
１６が曲面を有する例を示す。図１９においては、フロ
ントミラー１６の内側面を曲面としており、この曲面に
無反射コーティングＡＲを施している。また、フロント
ミラー１６の外側面は平坦で、そこに部分反射コーティ
ングＰＲを施している。

【００９１】この場合、レーザ光２１は平坦な外側面で
反射されるが、フロントミラー１６がレンズ形状をして
いるため、レーザ光２１は内側面を通過する際に曲げら
れる。その結果、フロントｇパラメータｇ_Ｆは負とな
り、レーザチャンバ１２内部で集光される。

【００９２】図２０においては、フロントミラー１６の
内側面及び外側面をいずれも曲面としており、内側面に
部分反射コーティングＰＲを、外側面に無反射コーティ
ングＡＲを、それぞれ施している。レーザ光２１は、部
分反射コーティングＰＲを施した内側面で反射するた
め、フロントｇパラメータｇ_Ｆは負となり、レーザチャ
ンバ１２内部で集光される。

【００９３】図１９、図２０ともに、グレーティング３
３は、曲率を有しており、これによってリアｇパラメー
タｇ_ｒを変更している。これにより、フロント及びリア
のｇパラメータｇ_Ｆ、ｇ_ｒを、所定の範囲内に収めてい
る。そして、いずれの場合にも、フロントミラー１６が
曲面を有しているために、図１８と同様に、フロントミ
ラー１６を部分透過するレーザ光２１は平行に近くな
る。

【００９４】図２１に、第６実施形態に係るエキシマレ
ーザ装置１１の構成図を示す。図２１において、エキシ
マレーザ装置１１は、第１プリズム３２Ａのレーザチャ
ンバ１２に近い側の面に、部分反射コーティングＰＲを
施している。また、ミラー６５の内側面は凹面となり、
レーザ光２１を全反射する全反射コーティングＨＲが施
されている。

【００９５】これにより、レーザ光２１はグレーティン
グ３３とミラー６５との間で反射されるうちに、第１プ
リズム３２Ａの部分反射コーティングＰＲで反射して、
共振器外に出射する。これにょり、レーザ光２１を、高
効率で外部に取り出すことが可能である。

【００９６】以上、フロント及びリアの光学モジュール
において、いずれも集光点がレーザ媒質側にあるように
説明したが、これに限られるものではなく、ｇパラメー
タｇ _Ｆ，ｇ_ｒが、上記で説明した範囲内にあるようにす
ればよい。また、ｇパラメータｇ_Ｆ，ｇ_ｒを変更するた
めの、さまざまな手段について説明したが、上記各手段
を１つのみ用いるのではなく、さまざまな手段を複数組
み合わせてもよい。さらに、変更手段はこれらに限られ
るわけではなく、他の手段を用いてもよい。

【００９７】また、上記各実施形態においては、波長が
分散される平面に垂直で光軸を含む面については、各光
学部品は略平面として説明を行なってきたが、曲率をつ
けるようにしてもよい。

【００９８】尚、上記の各実施形態における説明は、エ
キシマレーザ装置を例にとって行なったが、フッ素分子
レーザ装置にも、同様に応用が可能である。また、他
の、グレーティング３３を用いて波長を狭帯域化するレ
ーザ装置に対して応用が可能であり、特にガスレーザ装
置に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成
図。

【図２】ｇパラメータ積とスペクトル線幅との関係を示
すグラフ。

【図３】ｇパラメータ積とスペクトル線幅との関係を示
すグラフ。

【図４】ｇパラメータ積とスペクトル線幅との関係を示
すグラフ。

【図５】ｇパラメータ積とスペクトル線幅との関係を示
すグラフ。

【図６】ｇパラメータ積とスペクトル線幅との関係を示
すグラフ。

【図７】数式を満足するフロントｇパラメータの領域を
示すグラフ。

【図８】ｇパラメータ積とスペクトル線幅との関係を示
すグラフ。

【図９】リアｇパラメータと、スペクトル線幅との関係
を示すグラフ。

【図１０】数式を満足するｇパラメータの領域を示すグ
ラフ。

【図１１】数式１２を満足するｇパラメータの領域を示
すグラフ。

【図１２】オシレータ及び増幅器を備えた注入同期式エ
キシマレーザ装置の構成図。

【図１３】数式１３を満足するｇパラメータの領域を示
すグラフ。

【図１４】第２実施形態に係るエキシマレーザ装置の構
成図。

【図１５】図１４の側面図。

【図１６】第３実施形態に係るエキシマレーザ装置の構
成図

【図１７】第４実施形態に係るエキシマレーザ装置の構
成図。

【図１８】第５実施形態に係るエキシマレーザ装置の構
成図。

【図１９】第５実施形態に係るエキシマレーザ装置の構
成図。

【図２０】第５実施形態に係るエキシマレーザ装置の構
成図。

【図２１】第６実施形態に係るエキシマレーザ装置の構
成図。

【図２２】従来技術に係るエキシマレーザ装置の構成
図。

【図２３】従来技術に係るグレーティングの曲率半径調
整装置の構成図。

【図２４】従来技術に係るグレーティングの曲率半径調
整装置の構成図。

【符号の説明】

１１：エキシマレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１
４：主電極、１５：主電極、１６：フロントミラー、１
７：フロントウィンドウ、１８：リアミラー、１９：リ
アウィンドウ、２０：光軸、２１：レーザ光、２５：露
光機、２６：フロントスリット、２７：リアスリット、
３０：狭帯域化ユニット、３２：プリズム、３３：グレ
ーティング、３９：回折面、４０：反射ミラー、４１：
増幅器、４２：増幅チャンバ、４３：導入孔、４４：増
幅電極、４５：増幅電極、４６：凸面鏡、４７：増幅ウ
ィンドウ、４８：有効凹面鏡、４９：増幅ウィンドウ、
５０：注入同期式エキシマレーザ装置、５１：増幅レー
ザ光、５２：入射面、５３：レンズ、５４：ビームエキ
スパンダ、５５：曲率半径調整装置、５６：モータ、５
７：スペクトル線幅測定器、５８：プレート、５９：回
転軸、６０：押さえ板、６１：ミラー、６２：ロッド、
６３：スプリング、６４：ブラケット、６５：ミラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若林 理 神奈川県平塚市万田1200 ギガフォトン株 式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AA04 AA06 JJ13 KK06 KK07 KK18 MM18 RR05 YY09

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 狭帯域化レーザ装置用共振器において、 レーザ媒質の前後にそれぞれ配置され、レーザ媒質から
   発生したレーザ光(21)を互いの間で反射させるフロント
   光学モジュール及びリア光学モジュールと、 フロント光学モジュール及びリア光学モジュールの少な
   くとも一方に含まれ、レーザ光(21)を分散する分散素子
   (33)とを備え、 分散素子(33)によって波長が分散される平面において、
   フロント光学モジュールの主点(Ｐ_Ｆ)とリア光学モジュ
   ールの主点(Ｐ_ｒ)との間の距離で表される光学モジュー
   ル主点間距離(L)、及びそれぞれの光学モジュールの焦
   点距離(ｆ_Ｆ,ｆ _ｒ)を用いて次の数式 ｇ_Ｆ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_Ｆ） ｇ_ｒ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_ｒ） で定義される、フロント光学モジュールのフロントｇパ
   ラメータ(ｇ_Ｆ)とリア光学モジュールのリアｇパラメー
   タ(ｇ_ｒ)との積(ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ)が、所望のスペクトル性能
   を実現するために所定の範囲となるように、主点(Ｐ_Ｆ,
   Ｐ_ｒ)の位置及び焦点距離(ｆ_Ｆ,ｆ_ｒ)を定めたことを特
   徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
2. 【請求項２】 励起方式が放電励起式である狭帯域化レ
   ーザ装置用共振器において、 レーザ媒質の前後にそれぞれ配置され、レーザ媒質から
   発生したレーザ光(21)を互いの間で反射させるフロント
   光学モジュール及びリア光学モジュールと、 フロント光学モジュール及びリア光学モジュールの少な
   くとも一方に含まれ、レーザ光(21)を分散する分散素子
   (33)とを備え、 分散素子(33)によって波長が分散される平面を放電方向
   と直交させ、この平面において、 フロント光学モジュールの主点(Ｐ_Ｆ)とリア光学モジュ
   ールの主点(Ｐ_ｒ)との間の距離で表される光学モジュー
   ル主点間距離(L)、及びそれぞれの光学モジュールの焦
   点距離(ｆ_Ｆ,ｆ_ｒ)を用いて次の数式 ｇ_Ｆ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_Ｆ） ｇ_ｒ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_ｒ） で定義される、フロント光学モジュールのフロントｇパ
   ラメータ(ｇ_Ｆ)とリア光学モジュールのリアｇパラメー
   タ(ｇ_ｒ)との積(ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ)が、所望のスペクトル性能
   を実現するために所定の範囲となるように、主点(Ｐ_Ｆ,
   Ｐ_ｒ)の位置及び焦点距離(ｆ_Ｆ,ｆ_ｒ)を定めたことを特
   徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の狭帯域化レーザ
   装置用共振器において、 前記ｇパラメータ積(ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ)が、０．５以上１以下
   であることを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振
   器。
4. 【請求項４】 請求項３記載の狭帯域化レーザ装置用共
   振器において、 前記ｇパラメータ(ｇ_Ｆ,ｇ_ｒ)が、いずれも負であるこ
   とを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
5. 【請求項５】 請求項３又は４に記載の狭帯域化レーザ
   装置用共振器において、 前記フロントｇパラメータ(ｇ_Ｆ)の絶対値が、０．２よ
   り大きく２より小さいことを特徴とする、狭帯域化レー
   ザ装置用共振器。
6. 【請求項６】 請求項３又は４に記載の狭帯域化レーザ
   装置用共振器において、 前記フロントｇパラメータ(ｇ_Ｆ)の絶対値が１未満であ
   ることを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
7. 【請求項７】 請求項３又は４に記載の狭帯域化レーザ
   装置用共振器において、 前記フロントｇパラメータ(ｇ_Ｆ)の絶対値が１より大き
   いことを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の狭帯域
   化レーザ装置用共振器において、 前記レーザ媒質がガス状であることを特徴とする狭帯域
   化レーザ装置用共振器。
9. 【請求項９】 請求項８に記載の狭帯域化レーザ装置用
   共振器において、前記レーザ媒質がフッ素を含むことを
   特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の狭帯
    域化レーザ装置用共振器において、 レーザ光(21)を拡大するプリズム(32A,32B)を備え、 前記プリズム(32A,32B)に入射したレーザ光(21)が入射
    する入射面(52)の少なくとも１面を曲面としたことを特
    徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
11. 【請求項１１】 請求項１〜９のいずれかに記載の狭帯
    域化レーザ装置用共振器において、 共振器内にレンズ(53)を配置したことを特徴とする、狭
    帯域化レーザ装置用共振器。
12. 【請求項１２】 請求項１〜９のいずれかに記載の狭帯
    域化レーザ装置用共振器において、 前記フロント及びリアのｇパラメータ(ｇ_Ｆ,ｇ_ｒ)のう
    ち、少なくとも一方を変更自在とする調整機構を備えた
    ことを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の狭帯域化レーザ装
    置用共振器において、 前記分散素子(33)がグレーティングであり、 前記調整機構の１つが、グレーティング(33)の回折面(3
    9)の曲率半径を変更する機構であることを特徴とする、
    狭帯域化レーザ装置用共振器。
14. 【請求項１４】 請求項１２に記載の狭帯域化レーザ装
    置用共振器において、 共振器内にレンズ(53)を配置し、 前記調整機構の１つが、レンズ(53)の位置を調整する機
    構であることを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振
    器。
15. 【請求項１５】 狭帯域化レーザ装置用共振器の設計方
    法において、 レーザ媒質の前後に、レーザ媒質から発生したレーザ光
    (21)を互いの間で反射させるフロント光学モジュール及
    びリア光学モジュールをそれぞれ配置し、 フロント光学モジュール及びリア光学モジュールの少な
    くとも一方に、レーザ光(21)を分散する分散素子(33)を
    含み、 分散素子(33)によって波長が分散される平面において、
    フロント光学モジュールの主点(Ｐ_Ｆ)とリア光学モジュ
    ールの主点(Ｐ_ｒ)との間の距離で表される光学モジュー
    ル主点間距離(L)、及びそれぞれの光学モジュールの焦
    点距離(ｆ_Ｆ,ｆ _ｒ)を用いて次の数式 ｇ_Ｆ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_Ｆ） ｇ_ｒ ＝ １−Ｌ／（２・ｆ_ｒ） で定義される、フロント光学モジュールのフロントｇパ
    ラメータ(ｇ_Ｆ)とリア光学モジュールのリアｇパラメー
    タ(ｇ_ｒ)との積(ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ)が、所望のスペクトル性能
    を実現するために所定の範囲となるように、主点(Ｐ_Ｆ,
    Ｐ_ｒ)の位置及び焦点距離(ｆ_Ｆ,ｆ_ｒ)を定めるようにし
    たことを特徴とする、狭帯域化レーザ装置用共振器の設
    計方法。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の狭帯域化レーザ装置
    用共振器の設計方法において、 前記ｇパラメータ積(ｇ_Ｆ・ｇ_ｒ)が、０．５以上１以下
    であるようにしたことを特徴とする狭帯域化レーザ装置
    用共振器の設計方法。
17. 【請求項１７】 注入同期式レーザ装置において、 請求項７記載の狭帯域化レーザ装置用共振器を有する狭
    帯域化レーザ装置(11)と、 前記狭帯域化レーザ装置(11)から出射したレーザ光(21)
    を増幅する増幅器(41)とを備えたことを特徴とする、注
    入同期式レーザ装置。