JP4358052B2

JP4358052B2 - Grating attitude control device

Info

Publication number: JP4358052B2
Application number: JP2004201850A
Authority: JP
Inventors: 基晴中根; 毅太田
Original assignee: Komatsu Ltd; Ushio Denki KK
Current assignee: Komatsu Ltd; Ushio Denki KK
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2004-07-08
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2024-07-08
Also published as: JP2006024766A

Description

本発明は、レーザ装置の波長選択に用いられるエシェルグレーティングの姿勢を制御し、入射光の光軸と反射光の光軸を一致させるグレーティングの姿勢制御装置に関する。 The present invention relates to a grating attitude control device that controls the attitude of an echelle grating used for wavelength selection of a laser device and matches the optical axis of incident light with the optical axis of reflected light.

半導体露光装置の光源としては、狭帯域エキシマレーザ装置や、ラインセレクトフッ素分子レーザ装置や、狭帯域フッ素レーザ装置といった紫外線レーザ装置が使用される。 As a light source of the semiconductor exposure apparatus, an ultraviolet laser apparatus such as a narrow band excimer laser apparatus, a line select fluorine molecular laser apparatus, or a narrow band fluorine laser apparatus is used.

図１は狭帯域エキシマレーザ装置の構成を示す図である。
レーザチャンバ１は金属性であり、内部にレーザ媒体となるレーザガスが封入される。レーザガスは大きくはハロゲンガス、バッファガス、希ガス等のガスからなる。ハロゲンガスにはフッ素ガス（Ｆ2）が使用され、バッファガスにはネオンガス（Ｎｅ）が使用される。ＫｒＦエキシマレーザの場合は希ガスにクリプトン（Ｋｒ）が使用され、ＡｒＦエキシマレーザの場合は希ガスにアルゴン（Ａｒ）が使用される。またレーザチャンバ１の内部には互いに対向する一対の放電電極３が設けられ、外部には高電圧パルス電源が設けられる。なお図１において、一対の放電電極３は図面に直交する方向に対向して配置されているとしており、また高電圧パルス電源は図示されていない。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a narrow-band excimer laser device.
The laser chamber 1 is metallic, and a laser gas serving as a laser medium is sealed inside. The laser gas is mainly composed of a gas such as a halogen gas, a buffer gas, or a rare gas. Fluorine gas (F2) is used as the halogen gas, and neon gas (Ne) is used as the buffer gas. In the case of a KrF excimer laser, krypton (Kr) is used as a rare gas, and in the case of an ArF excimer laser, argon (Ar) is used as a rare gas. A pair of discharge electrodes 3 facing each other is provided inside the laser chamber 1, and a high voltage pulse power source is provided outside. In FIG. 1, the pair of discharge electrodes 3 are arranged to face each other in the direction orthogonal to the drawing, and the high voltage pulse power source is not shown.

本明細書では一対の放電電極３の対向方向を垂直方向といい、この垂直方向に直交する方向を水平方向ということにする。図１でいえば、図面に直交する方向が垂直方向であり、図面と平行する方向が水平方向である。また垂直方向に平行する平面を垂直面といい、水平方向に平行する平面を水平面ということにする。 In this specification, the opposing direction of the pair of discharge electrodes 3 is referred to as a vertical direction, and the direction orthogonal to the vertical direction is referred to as a horizontal direction. In FIG. 1, the direction orthogonal to the drawing is the vertical direction, and the direction parallel to the drawing is the horizontal direction. A plane parallel to the vertical direction is called a vertical plane, and a plane parallel to the horizontal direction is called a horizontal plane.

レーザチャンバ１の両側（図面左右）にはＣａＦ2のウィンドウ４、５が設けられる。ウィンドウ４側の光軸上には一以上（図１では一つ）のプリズム２５と互いに平行する複数の溝が形成された回折面２６ａを有するグレーティング２６が設けられる。プリズム２５はレーザチャンバ１から出射された光を特定方向に拡大する機能を有するため、ビームエキスパンダともよばれる。グレーティング２６は、互いに平行する複数の回折溝とこれらの回折溝毎に形成される反射面とを回折面２６ａに含む。こうしたグレーティング２６をエシェルグレーティングという。グレーティング２６は回折面２６ａに入射した光をその波長に応じた方向に反射する機能を有する。言い換えると、グレーティング２６は特定狭帯域内の波長の光を特定方向に反射する。こうした構成によれば、レーザチャンバ１から出射された光のうち特定狭帯域内の波長の光のみが再びレーザチャンバ１側に戻るため、プリズム２５及びグレーティング２６を狭帯域化素子という。ウィンドウ５側の光軸上にはフロントミラー７を内蔵するモニタボックス８が設けられる。プリズム２５、グレーティング２６及びフロントミラー７で光共振器が構成される。 CaF 2 windows 4 and 5 are provided on both sides (left and right in the drawing) of the laser chamber 1. On the optical axis on the window 4 side, a grating 26 having one or more (one in FIG. 1) prisms 25 and a diffraction surface 26a formed with a plurality of grooves parallel to each other is provided. Since the prism 25 has a function of expanding light emitted from the laser chamber 1 in a specific direction, it is also called a beam expander. The grating 26 includes a plurality of diffraction grooves parallel to each other and a reflection surface formed for each of these diffraction grooves in the diffraction surface 26a. Such a grating 26 is called an echelle grating. The grating 26 has a function of reflecting light incident on the diffraction surface 26a in a direction corresponding to the wavelength. In other words, the grating 26 reflects light having a wavelength within a specific narrow band in a specific direction. According to such a configuration, only the light having a wavelength within a specific narrow band of the light emitted from the laser chamber 1 returns to the laser chamber 1 side again, and the prism 25 and the grating 26 are referred to as a narrow band element. A monitor box 8 incorporating a front mirror 7 is provided on the optical axis on the window 5 side. The prism 25, the grating 26, and the front mirror 7 constitute an optical resonator.

通常、プリズム２５やグレーティング２６等の狭帯域化素子は筐体２０に内包される。このユニットを狭帯域化モジュール２という。狭帯域化モジュール２では、各光学素子を損傷させる要因となるダストや、オゾンの発生源となる酸素を筐体外に排出するために、乾燥した清浄窒素ガスや希ガスによって筐体内部がパージされる。 Usually, the band narrowing elements such as the prism 25 and the grating 26 are included in the housing 20. This unit is referred to as a narrowband module 2. In the narrow-band module 2, the inside of the housing is purged with dry clean nitrogen gas or rare gas in order to discharge the dust that causes damage to each optical element and the oxygen that generates ozone from the housing. The

ここで図１を参照して狭帯域エキシマレーザ装置の動作を説明する。図示しない高電圧パルス電源から一対の放電電極３に電流が供給され、放電電極３間の電圧がブレークダウン電圧を超えると、レーザチャンバ１内の放電電極３間で放電が生じる。この放電によってレーザガスが励起され、さらに基底状態に移行する際に光が発生する。ウィンドウ４を透過した光はプリズム２５に入射する。プリズム２５では所定方向に光の幅が拡大される。プリズム２５を出射した光はグレーティング２６の回折面２６ａに入射する。回折面２６ａに入射した光のうち、特定狭帯域内の波長の光のみがプリズム２５を介してレーザチャンバ１側に反射する。レーザチャンバ１に戻った光はウィンドウ５を透過し、フロントミラー７に入射し、レーザチャンバ１側に反射する。こうして光はレーザチャンバ１を介してグレーティング２６とフロントミラー７の間を複数回往復する。その間に特定狭帯域内の波長の光はエネルギーが増幅され、ある程度のエネルギーに達するとフロントミラー７からレーザ光が出射される。 Here, the operation of the narrow-band excimer laser device will be described with reference to FIG. When a current is supplied to the pair of discharge electrodes 3 from a high voltage pulse power source (not shown) and the voltage between the discharge electrodes 3 exceeds the breakdown voltage, a discharge occurs between the discharge electrodes 3 in the laser chamber 1. The laser gas is excited by this discharge, and light is generated when the state further shifts to the ground state. The light transmitted through the window 4 enters the prism 25. In the prism 25, the width of light is expanded in a predetermined direction. The light emitted from the prism 25 enters the diffraction surface 26 a of the grating 26. Of the light incident on the diffraction surface 26 a, only light having a wavelength within a specific narrow band is reflected to the laser chamber 1 side via the prism 25. The light that has returned to the laser chamber 1 passes through the window 5, enters the front mirror 7, and is reflected toward the laser chamber 1 side. Thus, the light reciprocates between the grating 26 and the front mirror 7 a plurality of times through the laser chamber 1. Meanwhile, the energy of the light having a wavelength in the specific narrow band is amplified, and when the energy reaches a certain level, the laser light is emitted from the front mirror 7.

下記特許文献１で開示されるように、水平面内でプリズムと光軸のなす角度を変化させるとグレーティングの回折面と光軸のなす角度が変化し、結果としてフロントミラーから出射されるレーザ光の波長が変化する。また水平面内でグレーティング自体の角度を変化させてもグレーティングの回折面と光軸のなす角度が変化するため、同様の結果が得られる。また特許文献２で開示されるように、プリズムから出射される光を高反射ミラーで反射してグレーティングに入射するような構成にし、水平面内でこの高反射ミラーと光軸のなす角度を変化させてもグレーティングの回折面と光軸のなす角度が変化するため、同様の結果が得られる。なお特許文献２には、複数のプリズムを有する狭帯域化モジュールが示されている。 As disclosed in Patent Document 1 below, when the angle formed by the prism and the optical axis is changed in the horizontal plane, the angle formed by the diffraction surface of the grating and the optical axis changes, and as a result, the laser beam emitted from the front mirror is changed. Wavelength changes. Further, even if the angle of the grating itself is changed in the horizontal plane, the angle formed by the diffraction surface of the grating and the optical axis changes, so that the same result can be obtained. Further, as disclosed in Patent Document 2, the light emitted from the prism is reflected by the high reflection mirror and is incident on the grating, and the angle between the high reflection mirror and the optical axis is changed in the horizontal plane. However, since the angle between the diffraction surface of the grating and the optical axis changes, the same result can be obtained. Patent Document 2 discloses a narrowband module having a plurality of prisms.

ここまで説明したように、狭帯域エキシマレーザ装置では波長選択がグレーティング２６を用いて行われる。この波長選択において重要なことは、グレーティング２６が適切な姿勢を保持し、光がグレーティング２６の回折面２６ａに適切に入射することである。グレーティング２６の姿勢を制御する一つの手段は、前述した水平面内でグレーティング２６と光軸の角度を制御し所望の角度にする方法である。もう一つの方法は、垂直面内でグレーティング２６と光軸の角度を制御する方法である。この制御は次に説明するグレーティングの姿勢制御装置にて行われる。 As described so far, wavelength selection is performed using the grating 26 in the narrow-band excimer laser device. What is important in this wavelength selection is that the grating 26 maintains an appropriate posture, and light is appropriately incident on the diffraction surface 26 a of the grating 26. One means for controlling the attitude of the grating 26 is a method of controlling the angle between the grating 26 and the optical axis in the above-described horizontal plane to obtain a desired angle. Another method is to control the angle between the grating 26 and the optical axis in the vertical plane. This control is performed by a grating attitude control device described below.

図５（ａ）は従来のグレーティング角度制御装置の平面図であり、図５（ｂ）は従来のグレーティング角度制御装置の正面図であり、図５（ｃ）は従来のグレーティング角度制御装置の側面図である。図５（ａ）〜（ｃ）において、鎖線はレーザ光が存在する範囲の縁を示している。 5A is a plan view of a conventional grating angle control device, FIG. 5B is a front view of the conventional grating angle control device, and FIG. 5C is a side view of the conventional grating angle control device. FIG. 5A to 5C, the chain line indicates the edge in the range where the laser beam exists.

なお図５においては、回折面２６ａに直交する二方向のうち、光入射側を前方といい、その反対方向を後方としている。図面でいえば、図５（ａ）の下方向、図５（ｂ）の図面手前方向及び図５（ｃ）の右方向が前方であり、図５（ａ）の上方向、図５（ｂ）の図面奥方向及び図５（ｃ）の左方向が後方である。またグレーティング２６の回折溝２６ｂに平行する二方向のうち、グレーティング２６の中心からグレーティング２６上面に向かう方向を上方といい、グレーティング２６底面に向かう方向を下方としている。図面でいえば、図５（ａ）の図面手前方向、図５（ｂ）及び図５（ｃ）の上方向が上方であり、図５（ａ）の図面奥方向、図５（ｂ）及び図５（ｃ）の下方向が下方である。ここで定義した前方と後方は水平面と平行し、上方と下方は垂直面と平行する。 In FIG. 5, of the two directions orthogonal to the diffraction surface 26a, the light incident side is referred to as the front, and the opposite direction is referred to as the rear. In the drawing, the downward direction of FIG. 5 (a), the forward direction of FIG. 5 (b) and the right direction of FIG. 5 (c) are the front, the upward direction of FIG. 5 (a), and FIG. ) In the drawing back direction and the left direction in FIG. Of the two directions parallel to the diffraction groove 26 b of the grating 26, the direction from the center of the grating 26 toward the upper surface of the grating 26 is referred to as “upward”, and the direction toward the bottom surface of the grating 26 is referred to as “downward”. Speaking of the drawings, the forward direction of FIG. 5A, the upward direction of FIG. 5B and FIG. 5C are the upper direction, the backward direction of FIG. 5A, FIG. 5B and FIG. The downward direction in FIG. 5C is downward. The front and rear defined here are parallel to the horizontal plane, and the upper and lower sides are parallel to the vertical plane.

グレーティング２６の底面は固定板６１の表面に取り付けられる。固定板６１の裏面は台座６６の表面と対向する。固定板６１の裏面と台座６６の表面との間には二つの球体６２、６３及び弾性体６７が設けられる。二つの球体６２、６３は、回折面２６ａと平行する直線上にそれぞれ配置され、固定板６１の裏面と台座６６の表面に当接する。二つの球体６２、６３が存在する直線すなわち球体６２、６３の中心を結ぶ直線がグレーティング２６の回転軸６９となる。弾性体６７は固定板６１の裏面と台座６６の表面に取り付けられる。弾性体６７は回転軸６９よりも後方に配置される。 The bottom surface of the grating 26 is attached to the surface of the fixed plate 61. The back surface of the fixed plate 61 faces the surface of the pedestal 66. Two spherical bodies 62 and 63 and an elastic body 67 are provided between the back surface of the fixed plate 61 and the surface of the pedestal 66. The two spheres 62 and 63 are arranged on a straight line parallel to the diffractive surface 26 a, and abut the back surface of the fixed plate 61 and the surface of the pedestal 66. A straight line where the two spheres 62 and 63 exist, that is, a straight line connecting the centers of the spheres 62 and 63 becomes the rotation axis 69 of the grating 26. The elastic body 67 is attached to the back surface of the fixed plate 61 and the surface of the pedestal 66. The elastic body 67 is disposed behind the rotation shaft 69.

弾性体６７は板バネ、スプリング、ゴム等のように伸縮性を有するものであればよい。しかし散乱紫外線の照射可能性もあるため、紫外線照射環境で劣化し難い材料が望ましい。この弾性体６７は固定板６１と台座６６とを引き付ける。つまり図５（ｂ）、（ｃ）で示されるように、固定板６１と台座６６とが離れているときはスプリングが伸びた状態であり、固定板６１は台座６６側に引き付けられる。板バネ、ゴムでも同様である。 The elastic body 67 may be any elastic material such as a leaf spring, a spring, or rubber. However, since there is a possibility of irradiation with scattered ultraviolet rays, a material that does not easily deteriorate in an ultraviolet irradiation environment is desirable. The elastic body 67 attracts the fixing plate 61 and the pedestal 66. That is, as shown in FIGS. 5B and 5C, when the fixing plate 61 and the pedestal 66 are separated, the spring is in an extended state, and the fixing plate 61 is attracted to the pedestal 66 side. The same applies to leaf springs and rubber.

台座６６には裏面側から螺挿されたネジ６８が設けられる。ネジ６８の先端は台座６６を貫通して、固定板６１の裏面に当接する。回転動作が加えられることによってネジ６８は上方又は下方に変位自在である。 The pedestal 66 is provided with a screw 68 screwed from the back side. The tip of the screw 68 passes through the pedestal 66 and contacts the back surface of the fixing plate 61. The screw 68 can be displaced upward or downward by applying a rotational motion.

ネジ６８が上方に変位すると弾性体６７が伸び、固定板６１及びグレーティング２６が前方に傾斜する。ネジ６８が下方に変位すると弾性体６７が縮み、固定板６１及びグレーティング２６が後方に傾斜する。例えば図５（ｃ）で示されるように、グレーティング２６を側面から見た状態で回折面２６ａ′と入射光の光軸が直交しない場合は、ネジ６８によって固定板６１及びグレーティング２６が前方に傾斜される。 When the screw 68 is displaced upward, the elastic body 67 is extended, and the fixing plate 61 and the grating 26 are inclined forward. When the screw 68 is displaced downward, the elastic body 67 is contracted, and the fixing plate 61 and the grating 26 are inclined rearward. For example, as shown in FIG. 5C, when the diffraction surface 26a ′ and the optical axis of the incident light are not orthogonal to each other when the grating 26 is viewed from the side, the fixing plate 61 and the grating 26 are inclined forward by the screw 68. Is done.

このように従来のグレーティングの姿勢制御装置は、入射光の光軸と反射光の光軸とが一致するように、回折面２６の角度補正を行うものである。
特許第２６３１５５４号公報（第２図）特開平５−２８３７８５号公報（図６） Thus, the conventional grating attitude control device corrects the angle of the diffractive surface 26 so that the optical axis of the incident light coincides with the optical axis of the reflected light.
Japanese Patent No. 2631554 (FIG. 2) JP-A-5-283785 (FIG. 6)

しかし従来のグレーティング角度補正装置には問題がある。 However, the conventional grating angle correction device has a problem.

図６はグレーティングの回折面の平面図を拡大して示す図である。
前述したように、エシェルグレーティング２６の回折面２６ａは肉眼では平面に見えるが、実際は非常に微細であって互いに平行する多数の回折溝２６ｂを有する。各回折溝２６ｂには反射面２６ｃが形成される。各反射面２６ｃは平面であってそれぞれ同一方向を向く。 FIG. 6 is an enlarged view showing a plan view of the diffraction surface of the grating.
As described above, the diffractive surface 26a of the echelle grating 26 looks planar to the naked eye, but is actually very fine and has a number of diffraction grooves 26b parallel to each other. A reflective surface 26c is formed in each diffraction groove 26b. Each reflecting surface 26c is a flat surface and faces the same direction.

図６の矢印Ｌは各回折面２６ａに入射するほぼ平行なレーザ光を示す。これらのレーザ光は各反射面２６ｃで反射される。反射光同士は干渉して強め合い、結果として特定の狭い波長帯域内の光のみが入射光の進行方向の反対方向に反射される。グレーティング２６の角度が適切に補正されていれば入射光と反射光の光軸は一致する。 An arrow L in FIG. 6 indicates a substantially parallel laser beam incident on each diffraction surface 26a. These laser beams are reflected by each reflecting surface 26c. The reflected light interferes and strengthens, and as a result, only light within a specific narrow wavelength band is reflected in the direction opposite to the traveling direction of the incident light. If the angle of the grating 26 is appropriately corrected, the optical axes of the incident light and the reflected light coincide.

ここで図５（ｃ）で示されるように、グレーティング２６を側面から見た状態で回折面２６ａ′と入射光の光軸が直交しない状態を想定する。このような場合は入射光の光軸と反射光の光軸は一致しない。そこで図７で示されるように、回転軸６９を回転中心としてグレーティング２６を傾斜させて姿勢を補正したとする。このときのグレーティング傾斜前後の反射面２６ｃの状態を図８、図９を参照して説明する。 Here, as shown in FIG. 5C, it is assumed that the diffraction surface 26a 'and the optical axis of the incident light are not orthogonal to each other when the grating 26 is viewed from the side. In such a case, the optical axis of incident light and the optical axis of reflected light do not coincide. Therefore, as shown in FIG. 7, it is assumed that the posture is corrected by inclining the grating 26 with the rotation shaft 69 as the rotation center. The state of the reflecting surface 26c before and after the grating inclination will be described with reference to FIGS.

図８（ａ）は反射面の平面図であり、図８（ｂ）は反射面の側面図である。同じく図９（ａ）は反射面の平面図であり、図９（ｂ）は反射面の側面図である。図８ではグレーティング２６の姿勢が補正される前の状態を示され、図９ではグレーティング２６の姿勢が補正された後の状態が示されている。 FIG. 8A is a plan view of the reflecting surface, and FIG. 8B is a side view of the reflecting surface. Similarly, FIG. 9A is a plan view of the reflecting surface, and FIG. 9B is a side view of the reflecting surface. FIG. 8 shows a state before the posture of the grating 26 is corrected, and FIG. 9 shows a state after the posture of the grating 26 is corrected.

図８（ａ）で示されるように、補正前には、水平面内では入射光の光軸と反射光の光軸は一致するが、図８（ｂ）で示されるように、垂直面内では入射光の光軸と反射光の光軸は異なる。垂直面内での入射光の光軸と反射光の光軸を一致させるために、ネジ６８を上方に変位させ、回転軸６９を回転中心として固定板６１及びグレーティング２６を前方へ傾斜させたとする。その結果、図９（ｂ）で示されるように、垂直面内では入射光の光軸と反射光の光軸が一致することはあるが、図９（ａ）で示されるように、水平面内では入射光の光軸と反射光の光軸は一致しなくなる。 As shown in FIG. 8A, before correction, the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light coincide in the horizontal plane, but in the vertical plane as shown in FIG. 8B. The optical axis of incident light and the optical axis of reflected light are different. In order to make the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light coincide with each other in the vertical plane, the screw 68 is displaced upward, and the fixing plate 61 and the grating 26 are inclined forward about the rotation shaft 69 as the rotation center. . As a result, as shown in FIG. 9B, the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light may coincide with each other in the vertical plane. However, as shown in FIG. Then, the optical axis of incident light and the optical axis of reflected light do not coincide.

この原因は、入射光を反射面２６ｃに対して垂直に入射させる補正を回転軸６９を用いて行うことにある。回転軸６９を回転中心としてグレーティング２６が傾斜すると、反射面２６ｃの水平面及び垂直面の角度が同時に変化する。したがって図９（ａ）のような結果となり、グレーティングの姿勢を適切に補正ができないといった不具合が生ずる。
さらに加えて、ネジ６８の変位量に対する垂直面内における補正量が小さいといった問題もある。 This is because the rotation axis 69 is used to correct the incident light so that it enters the reflecting surface 26c perpendicularly. When the grating 26 is inclined with the rotation axis 69 as the rotation center, the angles of the horizontal and vertical surfaces of the reflection surface 26c change simultaneously. Accordingly, the result shown in FIG. 9A is obtained, and a problem that the posture of the grating cannot be corrected appropriately occurs.
In addition, there is a problem that the correction amount in the vertical plane with respect to the displacement amount of the screw 68 is small.

本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、グレーティングの反射面の角度を垂直面内のみで変化させることによって、グレーティングの姿勢を正しく制御することを解決課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to correctly control the attitude of the grating by changing the angle of the reflecting surface of the grating only in the vertical plane.

本発明は、
互いに平行する複数の回折溝とこれらの回折溝にそれぞれ形成される反射面とを回折面に含むエシェルグレーティングと、所定の回転軸を中心にして前記エシェルグレーティングを回転させてグレーティングの姿勢を制御する姿勢制御手段と、を備えたグレーティングの姿勢制御装置において、
前記回転軸は、前記回折溝に直交し且つ前記反射面に平行する直線と一致するか又は平行すること
を特徴とする。 The present invention
An echelle grating including a plurality of parallel diffractive grooves and reflecting surfaces formed in the diffractive grooves, respectively, and the attitude of the grating is controlled by rotating the echelle grating around a predetermined rotation axis. A grating attitude control device comprising attitude control means;
The rotation axis is characterized by being coincident with or parallel to a straight line orthogonal to the diffraction groove and parallel to the reflecting surface.

本発明では、エシェルグレーティングの回転軸は、複数の回折溝に直交し且つ複数の回折溝にそれぞれ形成された反射面と平行する直線と一致するか又は平行する。このような回転軸を設定することによって、反射面の角度は水平面内で変化することなく垂直面内のみで変化する。 In the present invention, the rotation axis of the echelle grating coincides with or is parallel to a straight line that is orthogonal to the plurality of diffraction grooves and parallel to the reflecting surface formed in each of the plurality of diffraction grooves. By setting such a rotation axis, the angle of the reflecting surface changes only in the vertical plane without changing in the horizontal plane.

本発明によれば、反射面の角度を垂直面内のみで変化させることができ、グレーティングの姿勢を正しく制御することができる。 According to the present invention, the angle of the reflecting surface can be changed only in the vertical plane, and the attitude of the grating can be controlled correctly.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図２（ａ）は本実施形態に係るグレーティングの姿勢制御装置の平面図であり、図２（ｂ）は本実施形態に係るグレーティングの姿勢制御装置の正面図であり、図２（ｃ）は本実施形態に係るグレーティングの姿勢制御装置の側面図である。図２（ａ）〜（ｃ）において、鎖線はレーザ光が存在する範囲の縁を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
2A is a plan view of the grating attitude control device according to this embodiment, FIG. 2B is a front view of the grating attitude control device according to this embodiment, and FIG. It is a side view of the attitude control device of the grating according to the present embodiment. 2A to 2C, the chain line indicates the edge in the range where the laser beam exists.

なお図２においては、反射面２６ｃに直交する二方向のうち、光入射側を前方といい、その反対方向を後方としている。図面でいえば、図２（ａ）の左下方向、図２（ｂ）の図面左手前方向及び図２（ｃ）の図面右手前方向が前方であり、図２（ａ）の右上方向、図２（ｂ）の図面右奥方向及び図２（ｃ）の図面左奥方向が後方である。またグレーティング２６の回折溝２６ｂに平行する二方向のうち、グレーティング２６の中心からグレーティング２６上面に向かう方向を上方といい、グレーティング２６底面に向かう方向を下方としている。図面でいえば、図２（ａ）の図面手前方向、図２（ｂ）及び図２（ｃ）の上方向が上方であり、図２（ａ）の図面奥方向、図２（ｂ）及び図２（ｃ）の下方向が下方である。ここで定義した前方と後方は水平面と平行し、上方と下方は垂直面と平行する。 In FIG. 2, of the two directions orthogonal to the reflecting surface 26c, the light incident side is referred to as the front, and the opposite direction is referred to as the rear. In the drawing, the lower left direction in FIG. 2A, the left front direction in FIG. 2B and the right front direction in FIG. 2C are the front, the upper right direction in FIG. The back right direction of the drawing in FIG. 2B and the back left direction of the drawing in FIG. Of the two directions parallel to the diffraction groove 26 b of the grating 26, the direction from the center of the grating 26 toward the upper surface of the grating 26 is referred to as “upward”, and the direction toward the bottom surface of the grating 26 is referred to as “downward”. Speaking of the drawings, the forward direction of FIG. 2 (a), the upward direction of FIG. 2 (b) and FIG. 2 (c) are upward, the backward direction of FIG. 2 (a), FIG. 2 (b) and FIG. The downward direction in FIG. The front and rear defined here are parallel to the horizontal plane, and the upper and lower sides are parallel to the vertical plane.

本実施形態のグレーティングの姿勢制御装置が従来のものと異なる部分は、球体４２、４３、弾性体４７及びネジ４８の配置と、この配置によって実現される回転軸４９の位置である。 The difference between the grating posture control device of the present embodiment and the conventional one is the arrangement of the spheres 42 and 43, the elastic body 47 and the screw 48, and the position of the rotating shaft 49 realized by this arrangement.

グレーティング２６の底面は固定板４１の表面に取り付けられる。固定板４１の裏面は台座４６の表面と対向する。固定板４１の裏面と台座４６の表面との間には二つの球体４２、４３及び弾性体４７が設けられる。二つの球体４２、４３は、反射面２６ｃと平行する直線上にそれぞれ配置され、固定板４１の裏面と台座４６の表面に当接する。二つの球体４２、４３が存在する直線すなわち球体４２、４３の中心を結ぶ直線がグレーティング２６の回転軸４９となる。水平面内（図２（ａ））では回転軸４９は光軸と直交する。弾性体４７は固定板４１の裏面と台座４６の表面に取り付けられる。弾性体４７は回転軸４９よりも後方に配置される。 The bottom surface of the grating 26 is attached to the surface of the fixed plate 41. The back surface of the fixed plate 41 faces the surface of the pedestal 46. Two spherical bodies 42 and 43 and an elastic body 47 are provided between the back surface of the fixed plate 41 and the surface of the pedestal 46. The two spheres 42 and 43 are arranged on a straight line parallel to the reflecting surface 26 c, and abut the back surface of the fixed plate 41 and the surface of the pedestal 46. A straight line where the two spheres 42 and 43 exist, that is, a straight line connecting the centers of the spheres 42 and 43 becomes the rotation axis 49 of the grating 26. In the horizontal plane (FIG. 2A), the rotation axis 49 is orthogonal to the optical axis. The elastic body 47 is attached to the back surface of the fixed plate 41 and the surface of the pedestal 46. The elastic body 47 is disposed behind the rotation shaft 49.

弾性体４７は板バネ、スプリング、ゴム等のように伸縮性を有するものであればよい。しかし散乱紫外線の照射可能性もあるため、紫外線照射環境で劣化し難い材料が望ましい。この弾性体４７は固定板４１と台座４６とを引き付ける。つまり図２（ｂ）、（ｃ）で示されるように、固定板４１と台座４６とが離れているときはスプリングが伸びた状態であり、固定板４１は台座４６側に引き付けられる。板バネ、ゴムでも同様である。 The elastic body 47 may be any elastic material such as a leaf spring, a spring, or rubber. However, since there is a possibility of irradiation with scattered ultraviolet rays, a material that does not easily deteriorate in an ultraviolet irradiation environment is desirable. The elastic body 47 attracts the fixing plate 41 and the base 46. That is, as shown in FIGS. 2B and 2C, when the fixing plate 41 and the pedestal 46 are separated, the spring is in an extended state, and the fixing plate 41 is attracted to the pedestal 46 side. The same applies to leaf springs and rubber.

台座４６には裏面側から螺挿されたネジ４８が設けられる。ネジ４８の先端は台座４６を貫通して、固定板４１の裏面に当接する。回転動作が加えられることによってネジ４８は上方又は下方に変位自在である。またネジ４８の代わりにマイクロメータ等、対向する二方向に動作自在のアクチュエータを使用することも可能である。 The pedestal 46 is provided with a screw 48 screwed from the back side. The tip of the screw 48 passes through the base 46 and comes into contact with the back surface of the fixing plate 41. The screw 48 can be displaced upward or downward by applying a rotational motion. Further, instead of the screw 48, it is also possible to use an actuator that can move in two opposing directions, such as a micrometer.

ネジ４８が上方に変位すると弾性体４７が伸び、固定板４１及びグレーティング２６が前方に傾斜する。ネジ４８が下方に変位すると弾性体４７が縮み、固定板４１及びグレーティング２６が後方に傾斜する。例えば図２（ｃ）で示されるように、グレーティング２６を側面から見た状態で回折面２６ａ′と入射光の光軸が直交しない場合は、ネジ４８によって固定板４１及びグレーティング２６が前方に傾斜される。 When the screw 48 is displaced upward, the elastic body 47 is extended, and the fixing plate 41 and the grating 26 are inclined forward. When the screw 48 is displaced downward, the elastic body 47 is contracted, and the fixing plate 41 and the grating 26 are inclined rearward. For example, as shown in FIG. 2C, when the diffraction surface 26 a ′ and the optical axis of the incident light are not orthogonal to each other when the grating 26 is viewed from the side, the fixing plate 41 and the grating 26 are inclined forward by the screw 48. Is done.

ここで図２（ｃ）で示されるように、グレーティング２６を側面から見た状態で回折面２６ａ′と入射光の光軸が直交しない状態を想定する。このような場合は入射光の光軸と反射光の光軸は一致しない。そこで図３で示されるように、回転軸４９を回転中心としてグレーティング２６を傾斜させて姿勢を補正したとする。このときのグレーティング傾斜前後の反射面２６ｃの状態を図８、図４を参照して説明する。 Here, as shown in FIG. 2C, it is assumed that the diffraction surface 26a 'and the optical axis of the incident light are not orthogonal to each other when the grating 26 is viewed from the side. In such a case, the optical axis of incident light and the optical axis of reflected light do not coincide. Therefore, as shown in FIG. 3, it is assumed that the posture is corrected by inclining the grating 26 with the rotation shaft 49 as the rotation center. The state of the reflecting surface 26c before and after the grating inclination will be described with reference to FIGS.

図４（ａ）は反射面の平面図であり、図４（ｂ）は反射面の側面図である。図４ではグレーティング２６の姿勢が補正された後の状態が示されている。 4A is a plan view of the reflecting surface, and FIG. 4B is a side view of the reflecting surface. FIG. 4 shows a state after the posture of the grating 26 is corrected.

図８（ａ）で示されるように、補正前には、水平面内では入射光の光軸と反射光の光軸は一致するが、図８（ｂ）で示されるように、垂直面内では入射光の光軸と反射光の光軸は異なる。垂直面内での入射光の光軸と反射光の光軸を一致させるために、ネジ４８を上方に変位させ、回転軸４９を回転中心として固定板４１及びグレーティング２６を前方へ傾斜させたとする。その結果、図４（ｂ）で示されるように、垂直面内では入射光の光軸と反射光の光軸が一致する。また図４（ａ）で示されるように、水平面内では反射面２６ｃの角度が変化しないため、入射光の光軸と反射光の光軸は一致した状態を維持する。 As shown in FIG. 8A, before correction, the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light coincide in the horizontal plane, but in the vertical plane as shown in FIG. 8B. The optical axis of incident light and the optical axis of reflected light are different. In order to make the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light coincide with each other in the vertical plane, the screw 48 is displaced upward, and the fixing plate 41 and the grating 26 are inclined forward about the rotation shaft 49 as the rotation center. . As a result, as shown in FIG. 4B, the optical axis of the incident light coincides with the optical axis of the reflected light in the vertical plane. Further, as shown in FIG. 4A, the angle of the reflecting surface 26c does not change in the horizontal plane, so that the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light are kept in agreement.

なお本実施形態では、球体４２、４３と弾性体４７とネジ４８とでグレーティング２６の姿勢が制御されるが、他の機構でグレーティング２６の姿勢が制御されるようにしてもよい。要はグレーティング２６の回転軸が回折溝２６ｂに直交し且つ反射面２６ｃと平行する直線と一致又は平行すればよいのである。 In this embodiment, the attitude of the grating 26 is controlled by the spheres 42 and 43, the elastic body 47, and the screw 48, but the attitude of the grating 26 may be controlled by another mechanism. In short, the rotational axis of the grating 26 may be coincident with or parallel to a straight line that is orthogonal to the diffraction groove 26b and parallel to the reflecting surface 26c.

本実施形態によれば、反射面の角度を垂直面内のみで変化させることができ、グレーティングの姿勢を正しく制御することができる。 According to this embodiment, the angle of the reflecting surface can be changed only in the vertical plane, and the attitude of the grating can be controlled correctly.

図１は狭帯域エキシマレーザ装置の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a narrow-band excimer laser device. 図２（ａ）は本実施形態に係るグレーティングの姿勢制御装置の平面図であり、図２（ｂ）は本実施形態に係るグレーティングの姿勢制御装置の正面図であり、図２（ｃ）は本実施形態に係るグレーティングの姿勢制御装置の側面図である。2A is a plan view of the grating attitude control device according to this embodiment, FIG. 2B is a front view of the grating attitude control device according to this embodiment, and FIG. It is a side view of the attitude control device of the grating according to the present embodiment. 図３は本実施形態に係るグレーティングの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the grating according to the present embodiment. 図４（ａ）は本実施形態の姿勢調整後の反射面の平面図であり、図４（ｂ）は本実施形態の姿勢調整後の反射面の側面図である。FIG. 4A is a plan view of the reflection surface after posture adjustment of the present embodiment, and FIG. 4B is a side view of the reflection surface after posture adjustment of the present embodiment. 図５（ａ）は従来のグレーティングの姿勢制御装置の平面図であり、図５（ｂ）は従来のグレーティングの姿勢制御装置の正面図であり、図５（ｃ）は従来のグレーティングの姿勢制御装置の側面図である。5A is a plan view of a conventional grating posture control device, FIG. 5B is a front view of the conventional grating posture control device, and FIG. 5C is a conventional grating posture control device. It is a side view of an apparatus. 図６はグレーティングの回折面の平面図を拡大して示す図である。FIG. 6 is an enlarged view showing a plan view of the diffraction surface of the grating. 図７は従来のグレーティングの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a conventional grating. 図８（ａ）は姿勢調整前の反射面の平面図であり、図８（ｂ）は姿勢調整前の反射面の側面図である。FIG. 8A is a plan view of the reflecting surface before posture adjustment, and FIG. 8B is a side view of the reflecting surface before posture adjustment. 図９（ａ）は従来の姿勢調整後の反射面の平面図であり、図９（ｂ）は従来の姿勢調整後の反射面の側面図である。FIG. 9A is a plan view of the reflection surface after the conventional posture adjustment, and FIG. 9B is a side view of the reflection surface after the conventional posture adjustment.

符号の説明Explanation of symbols

２６…グレーティング
２６ａ…回折面
２６ｂ…回折溝
２６ｃ…反射面
４１…固定板
４２、４３…球体
４６…台座
４７…弾性体
４８…ネジ
４９…回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 26 ... Grating 26a ... Diffraction surface 26b ... Diffraction groove 26c ... Reflection surface 41 ... Fixed plate 42, 43 ... Sphere 46 ... Base 47 ... Elastic body 48 ... Screw 49 ... Rotating shaft

Claims

互いに平行する複数の回折溝とこれらの回折溝にそれぞれ形成される反射面とを回折面に含むエシェルグレーティングと、所定の回転軸を中心にして前記エシェルグレーティングを回転させてグレーティングの姿勢を制御する姿勢制御手段と、を備えたグレーティングの姿勢制御装置において、
前記回転軸は、前記回折溝に直交し且つ前記反射面に平行する直線と一致するか又は平行すること
を特徴とするグレーティングの姿勢制御装置。 An echelle grating including a plurality of parallel diffractive grooves and reflecting surfaces formed in the diffractive grooves, respectively, and the attitude of the grating is controlled by rotating the echelle grating around a predetermined rotation axis. A grating attitude control device comprising attitude control means;
The grating posture control device characterized in that the rotation axis coincides with or is parallel to a straight line orthogonal to the diffraction groove and parallel to the reflecting surface.