JP3397337B2 - Narrow band laser device - Google Patents
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- JP3397337B2 JP3397337B2 JP08089892A JP8089892A JP3397337B2 JP 3397337 B2 JP3397337 B2 JP 3397337B2 JP 08089892 A JP08089892 A JP 08089892A JP 8089892 A JP8089892 A JP 8089892A JP 3397337 B2 JP3397337 B2 JP 3397337B2
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
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- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
- H01S3/1055—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は狭帯域レーザ装置に関
し、特に、縮小投影露光装置用の光源として用いられる
狭帯域エキシマレーザ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置製造用の縮小投影露光装置
（以下、ステッパという）の光源としてエキシマレーザ
の利用が注目されている。このエキシマレーザとしては
線幅２ｐｍ以下の狭帯域化が要求され、しかも大きな出
力パワーが要求される。エキシマレーザの狭帯域化の技
術としては、比較的耐久性に優れたグレーティングを波
長選択素子として採用し、このグレーティングの角度を
変化させることにより、レーザ光の波長を狭帯域化する
ように構成したエキシマレーザが提案されている。プリ
ズムとグレーティングを波長選択素子として採用したレ
ーザ装置の構成を図１２に示す。図において、レーザチ
ャンバ１の両端には、それぞれスリット２が形成された
スリット部材３が配設されている。また、レーザチャン
バ１の一方の側にはフロントミラー４が配置され、他方
の側には３つのプリズム７からなるビームエキスパンダ
５を介してグレーティング６が配設されている。レーザ
チャンバ１から出力されるレーザ光Ｌは、上記スリット
部材３のスリット２によりＸ方向と同一方向のビーム拡
がり角が規制される。すなわち、レーザチャンバ１から
出力されるレーザ光Ｌは、前記スリット２によってビー
ム拡がり角が規制され、フロントミラー４とグレーティ
ング６間の同一光路を往復することにより、狭帯域化さ
れてフロントミラー４から発振されるように構成されて
いる。このようなレーザ装置においては、プリズム７及
びグレーティング６をそれぞれ独立して固定し、グレー
ティング６の角度を変化させることにより発振波長を制
御するようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ステッパに使用される
ような狭帯域エキシマレーザでは、前述したように波長
線幅を単一段で２ｐｍ以下にする必要があり、また高速
かつ高精度な波長安定化が要求される。したがって、使
用されるグレーティング及びプリズムには大きなものが
必要となり、必然的に重量も重いものとなる。しかし、
グレーティングやプリズムを独立して固定すると、レー
ザの振動によってグレーティング及びプリズムも独立し
て振動するため、レーザの発振波長が大きく変化してし
まうことになる。しかも、重量の重いグレーティングを
制御し、その角度を高速かつ高精度に変化させて波長を
安定して高精度に制御することは困難であった。
【０００４】この発明は、レーザ光の波長を高速かつ高
精度に安定的に制御することができる狭帯域レーザ装置
を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、狭帯域化素
子としてビームエキスパンダとグレーティングを配置し
た狭帯域レーザ装置において、レーザ媒質とグレーティ
ングとの間に少なくとも１個のミラーを、前記グレーテ
ィングの溝形成方向とビームエキスパンド方向が略直交
し、かつ前記グレーティングの溝形成方向と直交する方
向及び前記ビームエキスパンド方向を含む平面と前記ミ
ラーの入反射面が略一致するように配置するとともに、
前記ミラーの角度を変化させる手段として前記プリズム
のビームエキスパンド方向及び前記グレーティングの溝
形成方向の各軸を中心として角度を変化させる手段を有
したことを特徴とする。
【０００６】また、本発明では、少なくとも１個のミラ
ーを、グレーティングの溝形成方向とビームエキスパン
ダのビームエキスパンド方向が略直交し、かつ前記グレ
ーティングの溝形成方向と直交する方向及び前記ビーム
エキスパンド方向を含む平面と前記ミラーの入反射面が
略一致するように配置した狭帯域レーザ装置用狭帯域モ
ジュールであって、前記ミラー、グレーティング、プリ
ズムを、前記グレーティングの溝形成方向と直交する同
一の平面板上に設置したことを特徴とする。
【０００７】
【作用】上記狭帯域レーザ装置によれば、ミラーはグレ
ーティング及びプリズムよりもかなり小さく軽いため、
非常に速く正確に角度を変化させることができる。した
がって、レーザの発振波長の制御性及び安全性を向上さ
せることができる。
【０００８】また、プリズム、ミラー及びグレーティン
グは同一平面の板上に所定の位置及び角度で固定されて
いるため、それら光学素子が独立的に振動しない。その
ため、レーザの振動による波長変化は非常に小さくな
る。
【０００９】
【実施例】以下、この発明に係わる狭帯域レーザ装置の
一実施例を図面をしながら詳細に説明する。
【００１０】図１は、第１の実施例におけるレーザ装置
の構成図である。図において、両端にウィンドウ１２、
１３が設けられたレーザチャンバ１１と２つのプリズム
からなるビームエキスパンダ１４の間に全反射ミラー
（以下、ミラーという）１５を配置した場合の例であ
る。前記全反射ミラー１５は、グレーティング１６の線
引き方向とビームエキスパンダ１４のビームエキスパン
ド方向が略一致し、かつ前記グレーティング１６の線引
き方向と前記ビームエキスパンド方向を含む平面とミラ
ーの入反射面が略一致するように配置されており、その
面内で角度を変化させることによって発振波長を変化さ
せることができる。なお、１７はフロントミラーであ
る。なお、以下の実施例において、同一部分を同一符号
で表記する。
【００１１】図２は、図１の構成において、ビームエキ
スパンダ１４をプリズム１８と１９、及び２０に分割
し、その間にミラー１５を配置した場合の例である。こ
の場合も、ミラー１５はグレーティング１６の線引き方
向とビームエキスパンダ１４のエキスパンド方向が略一
致し、かつ前記グレーティング１６の線引き方向と前記
ビームエキスパンド方向を含む平面とミラーの入反射面
が略一致するように配置されている。
【００１２】図３は、第２の実施例におけるレーザ装置
の構成図である。この例は、レーザの発振波長を検出す
る検出手段（ビームスプリッタ２１、波長検出器２２、
波長コントローラ２３）を具えるとともに、その検出波
長に基づいて前記グレーティングの選択波長を変化させ
るようにミラーの角度を変化させる制御手段（ドライバ
２４、パルスモータ２５、ミラーホルダ２６）を具えた
ものである。その他の各光学系の構成及び配置は図２と
同じである。
【００１３】図３において、レーザチャンバ１１から出
力されたレーザ光の一部はビームスプリッタ２１により
取り出され、波長検出器２２で出力レーザ光の波長が検
出される。波長コントローラ２３は、前記波長検出器２
で検出された出力レーザ光の波長に基づいてドライバ２
４に信号を送り、パルスモータ２５を駆動する。このパ
ルスモータ２５の駆動により、ミラーの角度を変化させ
る制御手段であるミラーホルダ２６に取り付けられたミ
ラー１５の角度が変化することになる。すなわち、レー
ザ光の一部をビームスプリッタ２１によりサンプルする
ことにより、発振波長のフィードバック制御を行ってい
る。
【００１４】図４は、前記ミラーホルダ２６としてジン
バル機構のついたものを用い、プリズム２０のビームエ
キスパンド方向（又はグレーティング１６の線引き方
向）とほぼ同じ方向と、その方向に対して垂直な方向の
２軸を調整できるようにしたものである。このようなジ
ンバル機構によりミラーの角度を調整することにより、
レーザの発振波長を調整することができる。また、前記
ビームエキスパンド方向に対して垂直な方向を調整する
ことによって、レーザの光軸を容易に調整することがで
きる。
【００１５】図５は、ジンバル機構を具えたミラーホル
ダの具体例を示したものである。図５（ａ）は正面図、
同（ｂ）は右側面図、同（ｃ）は左側面図、同（ｄ）は
矢視ｄから見た図である。図において、ミラー３３はプ
レート３２上の中央に設置され、その周囲４カ所に配置
されたミラー押え３４とボルト３０により固定されてい
る。プレート３１とプレート３２の間には、支点となる
ボール３５とバネ３６及び３７が配設され、ボール３５
を支点としてバネ３６及び３７に引っ張られることによ
って保持されている。プレート３１は図示せぬ装置内の
板上に所定の固定手段により固定されている。また、プ
レート３１にはツマミ３８、３９の雄ネジと同じタップ
が形成されている。（ａ）において、ツマミ３８を回転
させるとツマミ３８の先端部が移動し、これによってプ
レート３２が押され、ボール３５を支点にしてミラーの
角度が紙面の平面内で変化する。また、（ｄ）のように
ツマミ３９を回転させるとツマミ３９の先端部が移動
し、これによってプレート３２が押され、ボール３５を
支点にしてミラーの角度が紙面の平面内で変化する。こ
のようなジンバル機構を用いることにより、ミラーの角
度を水平方向と垂直方向に高精度に調整することができ
る。
【００１６】なお、この実施例ではミラー固定にミラー
押えを使用したが、レーザ光によりアウトガスが発生し
ない接着剤があれば、プレートに接着してもよい。さら
に、ミラーの角度を自動的に制御する場合は、パルスモ
ータ又はＤＣモータ付きのマイクロメータを取り付けて
もよいし、ツマミの先端にピエゾ素子を取り付けてもよ
い。
【００１７】図６は、第３の実施例におけるレーザ装置
の構成図であり、各光学素子を板上に配設した場合の具
体例を示している。ここでは、グレーティングの線引き
方向、ビームエキスパンダのエキスパンド方向及びミラ
ーの入反射面をほぼ一致させるために、ビームエキスパ
ンダ（プリズム１８〜２０）、ミラーホルダ２６及びグ
レーティング１６をビームエキスパンダのビームエキス
パンド方向とグレーティング１６の線引き方向を含む平
面と平行な板４０に所定の角度及び位置に固定した場合
の例を示している。プリズム１８〜２０は、それぞれプ
リズム押え４１〜４３により固定され、グレーティング
１６はグレーティング押え４４により固定されている。
また、ジンバル機構の付いたミラーホルダ２６はミラー
ホルダ固定ネジ４５により板上に固定されている。この
ように、各光学素子を同一平面の板上に固定すると、各
々の光学素子が独立的に振動しないため、レーザの振動
による発振波長の変化幅が小さくなり、波長安定性を向
上させることができる。
【００１８】図７及び図８は、プリズムを固定するため
のプリズムホルダの構成例を示したものである。図７の
固定例において（ａ）は平面図、同（ｂ）は正面図であ
る。プリズム１８（又は１９、２０）は、プレート４６
上に止め金具４７及び４８によって位置決めされてい
る。プリズム１８の近傍には、棒４９及び５０が配設さ
れ、２つの棒の上部は上プレート５１により固定されて
いる。上プレート５１にはツマミ５２の雄ネジと同じタ
ップが形成されていて、ツマミ５２を回転させると先端
部の押え板５３が下方に移動し、プリズム１８をプレー
ト４６上に固定する。
【００１９】図８の固定例において（ａ）は平面図、同
（ｂ）は正面図である。この例では、棒４９及び５０の
表面にネジが形成され、ナット５４及び５５を回転させ
ることにより、バネ５６及び５７を介して上プレート５
８を下方に移動させ、プリズム１８をプレート４６上に
固定する。その他の構成は図７の固定例と同じである。
なお、この実施例ではプリズムを機械的な方法で固定
しているが、レーザ光によりアウトガスが発生しない接
着剤があれば、プレートに接着して固定してもよい。さ
らに、図６の例では板４０の上に直接プリズムやグレー
ティングを載せて固定しているが、図７又は図８のよう
なプリズムホルダを作製し、当該プリズムホルダを図６
の板４０に載せて固定してもよい。
【００２０】図９及び図１０は、グレーティングを固定
するためのグレーティングホルダの構成例を示したもの
である。図９の固定例において（ａ）は平面図、同
（ｂ）は正面図である。グレーティング１６は、プレー
ト６０上に止め金具６１及び６２によって位置決めされ
ている。棒６３及び６４の表面にはネジが形成され、ナ
ット６５及び６６を回転させると、バネ６７及び６８を
介して上プレート６９が下方に移動し、グレーティング
１６をプレート６０上に固定する。
【００２１】図１０の固定例において（ａ）は平面図、
同（ｂ）は正面図、同（ｃ）は（ｂ）の右側面図であ
る。プレート７０上には止め金具７１が固定ネジ７２に
よって固定され、グレーティング１６は、止め金具７１
の面とグレーティング１６の背面を合わせることにより
位置決めされている。止め金具７１には、ツマミ７３及
び７４の雄ネジと同じタップが形成されていて、ツマミ
７３及び７４を回転させると先端部の押え板７５及び７
６が下方に移動し、グレーティング１６をプレート７０
上に固定する。
【００２２】なお、この実施例ではグレーティングを機
械的な方法で固定しているが、レーザ光によりアウトガ
スが発生しない接着剤があれば、プレートに接着して固
定してもよい。さらに、図６の例では板４０の上に直接
プリズムやグレーティングを載せて固定しているが、図
９又は図１０のようなグレーティングホルダを作製し、
当該グレーティングホルダを図６の板４０に載せて固定
してもよい。
【００２３】図１１は、ジンバル機構の付いたミラーホ
ルダ２６と各光学素子を載せる板を、狭帯域化素子の筺
体とした場合の構成図である。図１１において、フロン
トミラー１７と狭帯域化素子の筺体７７は、レーザチャ
ンバ１１を収めたインバーロッド７８とプレート７９及
び８０により固定されている。このような構成とするこ
とで、レーザの熱及び振動によりレーザ光のアライメン
トが狂わないようにすることができる。プリズム１８〜
２０及びグレーティング１６は、プリズム押え４１〜４
３及びグレーティング押え４４により狭帯域化素子の筺
体７７の底板に固定されている。また、ミラーホルダ２
６は図５におけるプレート３１を底板に対して垂直に取
り付け、このプレート３１を狭帯域化素子の筺体７７と
一体化させている。これにより、狭帯域素子の筺体７７
の密閉度を向上させることができる。また、ネジ部を個
体潤滑剤とすることにより、オイルフリー化が可能とな
る。この狭帯域素子の筺体７７の蓋を閉め、クリーンな
レーザ光に対して不活性なガス（例えば窒素ガス等）を
パージすることにより、狭帯域化素子の寿命を飛躍的に
延ばすことが可能となる。また、この例ではビームスプ
リッタ２１により出力光の一部を波長検出器２２に入力
して出力レーザ光の波長を検出するとともに、その波長
に基づいて波長コントローラ２３からドライバ２４に信
号を送り、パルスモータ２５を回転させることにより、
ミラーの角度を変化させて波長のフィードバック制御を
行っている。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係わる
狭帯域レーザ装置においては、グレーティングとレーザ
媒質の間にミラーを配置し、そのミラーの角度を調整す
ることによってレーザ光の波長を制御するようにしたた
め、レーザ光の波長を高速かつ高精度に制御することが
でき、波長の安定性を向上させることができる。
【００２５】また、グレーティングなどの光学素子を同
一平面の板上に所定の位置及び角度で固定するようにし
たため、それら光学素子の独立的な振動を防止すること
ができ、レーザの振動による発振波長の変化を最少限に
止どめることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a narrow band laser device, and more particularly to a narrow band excimer laser device used as a light source for a reduced projection exposure apparatus. 2. Description of the Related Art Attention has been focused on the use of excimer lasers as light sources for reduction projection exposure apparatuses (hereinafter referred to as steppers) for manufacturing semiconductor devices. This excimer laser is required to have a narrow band having a line width of 2 pm or less, and furthermore, a large output power. As a technique for narrowing the band of the excimer laser, a relatively durable grating was adopted as the wavelength selection element, and the wavelength of the laser light was narrowed by changing the angle of the grating. Excimer lasers have been proposed. FIG. 12 shows a configuration of a laser device employing a prism and a grating as wavelength selecting elements. In the figure, a slit member 3 having a slit 2 is provided at each end of a laser chamber 1. A front mirror 4 is arranged on one side of the laser chamber 1, and a grating 6 is arranged on the other side via a beam expander 5 composed of three prisms 7. The beam divergence angle of the laser beam L output from the laser chamber 1 in the same direction as the X direction is regulated by the slit 2 of the slit member 3. That is, the laser beam L output from the laser chamber 1 is narrowed in band by the beam divergence angle being regulated by the slit 2 and reciprocating in the same optical path between the front mirror 4 and the grating 6, so that the laser beam L is narrowed from the front mirror 4. It is configured to be oscillated. In such a laser device, the prism 7 and the grating 6 are independently fixed, and the oscillation wavelength is controlled by changing the angle of the grating 6. In a narrow band excimer laser used for a stepper, as described above, the wavelength line width needs to be 2 pm or less in a single stage. Wavelength stabilization is required. Therefore, large gratings and prisms are required, which inevitably increases the weight. But,
If the grating and the prism are fixed independently, the oscillation of the laser causes the grating and the prism to vibrate independently, so that the oscillation wavelength of the laser greatly changes. Moreover, it is difficult to control a heavy grating and change its angle at high speed and with high accuracy to stably control the wavelength with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a narrow band laser device capable of stably controlling the wavelength of laser light at high speed and with high accuracy. According to the present invention, in a narrow band laser device in which a beam expander and a grating are arranged as a band narrowing element, at least one mirror is provided between a laser medium and the grating. The groove forming direction of the grating and the beam expanding direction are substantially perpendicular to each other, and the plane including the direction perpendicular to the groove forming direction of the grating and the beam expanding direction are arranged so that the incident / reflective surface of the mirror substantially coincides with the plane. ,
As means for changing the angle of the mirror, there is provided means for changing the angle about each axis in the beam expanding direction of the prism and the groove forming direction of the grating. Further, in the present invention, at least one mirror is formed so that the direction in which the grating groove is formed and the beam expander are substantially orthogonal to each other, and the direction in which the grating groove is formed and the beam expand direction. And a narrow-band module for a narrow-band laser device arranged so that the plane containing the mirror substantially coincides with the incident / reflective surface of the mirror. It is characterized by being installed on a face plate. According to the above-described narrow-band laser device, the mirror is much smaller and lighter than the grating and the prism.
The angle can be changed very quickly and accurately. Therefore, controllability and safety of the laser oscillation wavelength can be improved. Further, since the prism, mirror and grating are fixed at a predetermined position and angle on the same plane plate, their optical elements do not vibrate independently. Therefore, a change in wavelength due to laser vibration is very small. An embodiment of the narrow-band laser device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a laser device according to the first embodiment. In the figure, the windows 12 at both ends,
This is an example of a case where a total reflection mirror (hereinafter, referred to as a mirror) 15 is arranged between a laser chamber 11 provided with 13 and a beam expander 14 composed of two prisms. In the total reflection mirror 15, the drawing direction of the grating 16 and the beam expanding direction of the beam expander 14 substantially match, and the plane including the drawing direction of the grating 16 and the beam expanding direction substantially matches the incident / reflective surface of the mirror. The oscillation wavelength can be changed by changing the angle in the plane. Reference numeral 17 denotes a front mirror. In the following embodiments, the same parts are denoted by the same reference numerals. FIG. 2 shows an example in which the beam expander 14 is divided into prisms 18, 19 and 20 in the configuration of FIG. 1, and a mirror 15 is arranged therebetween. Also in this case, in the mirror 15, the drawing direction of the grating 16 and the expanding direction of the beam expander 14 substantially match, and the plane including the drawing direction of the grating 16 and the beam expanding direction substantially matches the incident / reflective surface of the mirror. Are arranged as follows. FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device according to a second embodiment. In this example, detection means (beam splitter 21, wavelength detector 22,
Wavelength controller 23) and control means (driver 24, pulse motor 25, mirror holder 26) for changing the angle of the mirror so as to change the selected wavelength of the grating based on the detected wavelength. is there. Other configurations and arrangements of the respective optical systems are the same as those in FIG. In FIG. 3, a part of the laser light output from the laser chamber 11 is extracted by a beam splitter 21, and the wavelength of the output laser light is detected by a wavelength detector 22. The wavelength controller 23 includes the wavelength detector 2
Driver 2 based on the wavelength of the output laser light detected by
4 to drive the pulse motor 25. By driving the pulse motor 25, the angle of the mirror 15 attached to the mirror holder 26, which is control means for changing the angle of the mirror, changes. That is, feedback control of the oscillation wavelength is performed by sampling a part of the laser light by the beam splitter 21. FIG. 4 shows a mirror holder 26 provided with a gimbal mechanism. The mirror holder 26 has a direction substantially the same as the beam expanding direction of the prism 20 (or the drawing direction of the grating 16) and a direction perpendicular to the direction. The two axes can be adjusted. By adjusting the mirror angle with such a gimbal mechanism,
The oscillation wavelength of the laser can be adjusted. Further, by adjusting a direction perpendicular to the beam expanding direction, the optical axis of the laser can be easily adjusted. FIG. 5 shows a specific example of a mirror holder having a gimbal mechanism. FIG. 5A is a front view,
(B) is a right side view, (c) is a left side view, and (d) is a view as seen from an arrow d. In the figure, a mirror 33 is installed at the center on a plate 32, and is fixed by bolts 30 to mirror pressers 34 arranged at four places around the mirror. A ball 35 serving as a fulcrum and springs 36 and 37 are disposed between the plate 31 and the plate 32.
Is held by being pulled by the springs 36 and 37 with the fulcrum as a fulcrum. The plate 31 is fixed on a plate in an apparatus (not shown) by a predetermined fixing means. The plate 31 has the same taps as the male screws of the knobs 38 and 39. In (a), when the knob 38 is rotated, the tip end of the knob 38 moves, whereby the plate 32 is pushed, and the angle of the mirror changes in the plane of the paper with the ball 35 as a fulcrum. Further, when the knob 39 is rotated as shown in (d), the tip of the knob 39 moves, whereby the plate 32 is pushed, and the angle of the mirror changes within the plane of the paper with the ball 35 as a fulcrum. By using such a gimbal mechanism, the angle of the mirror can be adjusted with high precision in the horizontal and vertical directions. In this embodiment, the mirror retainer is used for fixing the mirror. However, if there is an adhesive which does not generate outgas by the laser beam, it may be adhered to the plate. Furthermore, when automatically controlling the angle of the mirror, a micrometer with a pulse motor or DC motor may be attached, or a piezo element may be attached to the tip of the knob. FIG. 6 is a block diagram of a laser apparatus according to the third embodiment, showing a specific example in which each optical element is disposed on a plate. Here, in order to make the drawing direction of the grating, the expanding direction of the beam expander, and the mirror's incident / reflective surface substantially coincide, the beam expander (prisms 18 to 20), the mirror holder 26 and the grating 16 are connected to the beam expander of the beam expander. An example is shown in which the plate is fixed at a predetermined angle and position on a plate 40 parallel to a plane including the direction and the drawing direction of the grating 16. The prisms 18 to 20 are fixed by prism holders 41 to 43, respectively, and the grating 16 is fixed by a grating holder 44.
The mirror holder 26 with the gimbal mechanism is fixed on the plate by mirror holder fixing screws 45. As described above, when each optical element is fixed on the same plane plate, each optical element does not independently vibrate, so that the variation width of the oscillation wavelength due to laser vibration is reduced, and the wavelength stability can be improved. it can. FIGS. 7 and 8 show examples of the structure of a prism holder for fixing a prism. 7A is a plan view and FIG. 7B is a front view in the fixing example of FIG. The prism 18 (or 19, 20) is
It is positioned above by fasteners 47 and 48. Bars 49 and 50 are provided near the prism 18, and the upper portions of the two bars are fixed by the upper plate 51. The same tap as the male screw of the knob 52 is formed on the upper plate 51. When the knob 52 is rotated, the pressing plate 53 at the tip moves downward, and fixes the prism 18 on the plate 46. 8A is a plan view, and FIG. 8B is a front view. In this example, the screws are formed on the surfaces of the rods 49 and 50, and the nuts 54 and 55 are rotated so that the upper plate 5 is moved through the springs 56 and 57.
8 is moved downward to fix the prism 18 on the plate 46. Other configurations are the same as the fixed example in FIG.
In this embodiment, the prism is fixed by a mechanical method. However, if there is an adhesive that does not generate outgas by laser light, the prism may be fixed to the plate by adhesion. Further, in the example of FIG. 6, a prism or a grating is directly mounted and fixed on the plate 40. However, a prism holder as shown in FIG. 7 or FIG.
May be mounted on the plate 40 and fixed. FIGS. 9 and 10 show examples of the structure of a grating holder for fixing the grating. 9A is a plan view and FIG. 9B is a front view in the fixing example of FIG. The grating 16 is positioned on the plate 60 by fasteners 61 and 62. Screws are formed on the surfaces of the rods 63 and 64, and when the nuts 65 and 66 are rotated, the upper plate 69 moves downward via the springs 67 and 68, and fixes the grating 16 on the plate 60. In the fixing example of FIG. 10, (a) is a plan view,
(B) is a front view, and (c) is a right side view of (b). A fixing member 71 is fixed on the plate 70 by a fixing screw 72.
And the back surface of the grating 16 are aligned. The stopper 71 is formed with the same tap as the male screw of the knobs 73 and 74, and when the knobs 73 and 74 are rotated, the holding plates 75 and 7 at the distal ends are formed.
6 is moved downward, and the grating 16 is
Fix on top. In this embodiment, the grating is fixed by a mechanical method. However, if there is an adhesive which does not generate outgas due to the laser beam, it may be fixed to the plate by bonding. Further, in the example of FIG. 6, a prism or a grating is directly mounted on the plate 40 and fixed, but a grating holder as shown in FIG. 9 or FIG.
The grating holder may be mounted on the plate 40 of FIG. 6 and fixed. FIG. 11 is a configuration diagram in the case where the mirror holder 26 with the gimbal mechanism and the plate on which each optical element is mounted are the housing of the band-narrowing element. In FIG. 11, the front mirror 17 and the housing 77 of the band-narrowing element are fixed by an invar rod 78 containing the laser chamber 11 and plates 79 and 80. With such a configuration, alignment of the laser light can be prevented from being disturbed by heat and vibration of the laser. Prism 18 ~
20 and the grating 16 are prism holders 41 to 4
3 and the grating retainer 44 are fixed to the bottom plate of the housing 77 of the band-narrowing element. Also, mirror holder 2
6, the plate 31 in FIG. 5 is mounted perpendicular to the bottom plate, and this plate 31 is integrated with the housing 77 of the band-narrowing element. Thereby, the housing 77 of the narrow band element
Can be improved. In addition, by using a solid lubricant for the screw portion, oil-free operation is possible. By closing the lid of the housing 77 of the narrow band element and purging an inert gas (for example, nitrogen gas or the like) with respect to a clean laser beam, the life of the narrow band element can be significantly extended. Become. In this example, a part of the output light is input to the wavelength detector 22 by the beam splitter 21 to detect the wavelength of the output laser light, and a signal is sent from the wavelength controller 23 to the driver 24 based on the wavelength, and the pulse By rotating the motor 25,
The feedback control of the wavelength is performed by changing the angle of the mirror. As described above, in the narrow-band laser device according to the present invention, a mirror is arranged between the grating and the laser medium, and the angle of the mirror is adjusted to adjust the wavelength of the laser light. Is controlled, the wavelength of the laser beam can be controlled at high speed and with high accuracy, and the stability of the wavelength can be improved. Further, since the optical elements such as the gratings are fixed at predetermined positions and angles on the same plane plate, independent vibrations of these optical elements can be prevented, and the oscillation wavelength due to the laser vibration can be prevented. Changes can be kept to a minimum.
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例におけるレーザ装置の構成図。
【図２】図１の変形例を示すレーザ装置の構成図。
【図３】第２の実施例におけるレーザ装置の構成図。
【図４】ジンバル機構を具えたミラーホルダを使用した
場合の構成図。
【図５】ジンバル機構を具えたミラーホルダの具体例を
示す図。
【図６】各光学素子を板上に配設した場合の具体例を示
す図。
【図７】プリズムホルダの構成例を示す図。
【図８】プリズムホルダの構成例を示す図。
【図９】グレーティングホルダの構成例を示す図。
【図１０】グレーティングホルダの構成例を示す図。
【図１１】ジンバル機構の付いたミラーホルダと各光学
素子を載せる板を狭帯域化素子の筺体とした場合の構成
図。
【図１２】プリズムとグレーティングを波長選択素子と
して採用したレーザ装置の構成を示す図。
【符号の説明】
１１…レーザチャンバ、１２，１３…ウィンドウ、１５
…ミラー、１６…グレーティング、１７…フロントミラ
ー、１８〜２０…プリズム、２１…ビームスプリッタ、
２２…波長検出器、２３…波長コントローラ、２４…ド
ライバ、２５…パルスモータ、２６…ミラーホルダ、BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a configuration diagram of a laser device according to a first embodiment. FIG. 2 is a configuration diagram of a laser device showing a modification of FIG. FIG. 3 is a configuration diagram of a laser device according to a second embodiment. FIG. 4 is a configuration diagram when a mirror holder having a gimbal mechanism is used. FIG. 5 is a view showing a specific example of a mirror holder provided with a gimbal mechanism. FIG. 6 is a diagram showing a specific example when each optical element is arranged on a plate. FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a prism holder. FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a prism holder. FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of a grating holder. FIG. 10 is a diagram showing a configuration example of a grating holder. FIG. 11 is a configuration diagram in a case where a mirror holder with a gimbal mechanism and a plate on which each optical element is mounted are a housing of a band-narrowing element. FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a laser device employing a prism and a grating as wavelength selecting elements. [Description of References] 11 ... Laser chamber, 12, 13 ... Window, 15
... mirror, 16 ... grating, 17 ... front mirror, 18-20 ... prism, 21 ... beam splitter,
22 wavelength detector, 23 wavelength controller, 24 driver, 25 pulse motor, 26 mirror holder,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−307285（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−72782（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−46285（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-307285 (JP, A) JP-A-4-72782 (JP, A) JP-A-3-46285 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3/30
Claims (1)
とグレーティングを配置した狭帯域レーザ装置におい
て、 レーザ媒質とグレーティングとの間に少なくとも１個の
ミラーを、前記グレーティングの溝形成方向とビームエ
キスパンド方向が略直交し、かつ前記グレーティングの
溝形成方向と直交する方向及び前記ビームエキスパンド
方向を含む平面と前記ミラーの入反射面が略一致するよ
うに配置するとともに、前記ミラーの角度を変化させる
手段として前記プリズムのビームエキスパンド方向及び
前記グレーティングの溝形成方向の各軸を中心として角
度を変化させる手段を有した狭帯域レーザ装置。(57) [Claim 1] In a narrow-band laser device in which a beam expander and a grating are arranged as a band-narrowing element, at least one mirror is provided between a laser medium and the grating. The groove forming direction and the beam expanding direction are substantially perpendicular to each other, and a plane including the direction perpendicular to the groove forming direction of the grating and the beam expanding direction are arranged so that the incident / reflective surface of the mirror substantially coincides with the grating. A narrow-band laser device having means for changing the angle about each axis of the beam expanding direction of the prism and the groove forming direction of the grating as means for changing the angle of the mirror.
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