JP2002094160A - F2 laser - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は分子フッ素(F2)
レーザに関し、特に、効率を向上させた、輝線選択と選
択された輝線の狭線幅化を有するF2レーザに関する。[0001] The present invention relates to molecular fluorine (F 2 ).
It relates laser, in particular, with improved efficiency, to F 2 laser having a line narrowing of emission lines and the selected emission lines selected.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体製造業者は現在、約248nmで
動作するKrFエキシマ・レーザ・システムに基づく深
紫外線(DUV:deep ultraviolet)リソグラフィ・ツ
ールを使用しており、それに約193nmで動作する次
世代ArFエキシマ・レーザ・システムが続いている。
真空UV(VUV:vacuum UV)リソグラフィは約15
7nmで動作するF2レーザを使用することができる。BACKGROUND OF THE INVENTION Semiconductor manufacturers are currently using deep ultraviolet (DUV) lithography tools based on the KrF excimer laser system operating at about 248 nm, with next generation ArF operating at about 193 nm. The excimer laser system continues.
Vacuum UV (VUV) lithography is about 15
It can be used F 2 laser operating at 7 nm.
【0003】F2レーザの放出には約λ1=157.6
29nmとλ2=157.523nmという少なくとも
2つの特性輝線(characteristic line)が含まれる。
各輝線は約15pm(.015nm)の自然線幅(natu
ral linewidth)を有する。2つの輝線の間の強度の比
は|(λ1)/|(λ2)=7である。V.N.Ishenko、
S.A.Kochubel、及びA.M.Razher、Sov. Journ. QE-16, 5
(1986年)を参照されたい。図1は、F2レーザ自
然放出スペクトル(spontaneous emission spectrum)
の2つの上記で説明された緊密な間隔のピークを例示す
る。[0003] The release of the F 2 laser about λ 1 = 157.6
At least two characteristic lines of 29 nm and λ 2 = 157.523 nm are included.
Each emission line has a natural line width (natu) of about 15 pm (.015 nm).
ral linewidth). The ratio of the intensity between the two bright lines is | (λ 1 ) / | (λ 2 ) = 7. VNIshenko,
SAKochubel, and AMRazher, Sov. Journ. QE-16, 5
(1986). 1, F 2 laser spontaneous emission spectrum (spontaneous emission spectrum)
2 illustrates two closely spaced peaks described above.
【0004】集積回路素子技術はサブミクロン体制に入
ったことで、微細リソグラフィ技術を必要としている。
KrF及びArFエキシマ・レーザ・システムでは、自
然放出スペクトルの幅が広い(>100pm)ために狭
線幅化(line narrowing)とチューニング(tuning)が
必要である。輝線幅の狭線幅化は最も一般的には、1つ
かそれ以上のプリズムと回折格子からなる波長セレクタ
の使用を通じて達成される(リトロー構成(Littrow co
nfiguration))。しかし、約157nmの波長で動作
するF2レーザの場合、反射型回折格子の使用はその反
射率が低くこの波長では発振しきい値が高いため不満足
なことがある。この点で、本出願の2人の出願人によっ
て、マスタ発振器−パワー増幅器設計(master oscilla
tor-power amplifier design)が提案されており(本出
願と同じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の記載に
援用される米国特許出願第09/599,130号参
照)、例えば、各々好適にはビーム拡大器と組み合わさ
れた回折格子及び/またはエタロンを使用して、出力ビ
ームのパワーを改善し、非常に狭い輝線幅(<1pm)
を可能にしている。F2レーザのチューニング可能性
(tunability)はレーザ共振器内部のプリズムを使用し
て示されている。M.Kakehata、E.Hashimoto、F.Kannar
i、M.Obara、慶応大学議事録(U.Keio Proc.)CLEO
−90、106(1990年)を参照されたい。[0004] With the advent of integrated circuit device technology in the submicron regime, fine lithography technology is required.
In KrF and ArF excimer laser systems, the narrow (> 100 pm) spontaneous emission spectrum requires line narrowing and tuning. The narrowing of the emission line width is most commonly achieved through the use of a wavelength selector consisting of one or more prisms and diffraction gratings (Littrow configuration).
nfiguration)). However, when the F 2 laser operating at a wavelength of about 157 nm, the use of reflection type diffraction grating is its reflectivity is low at this wavelength is sometimes unsatisfactory because the oscillation threshold is high. In this regard, the two applicants of the present application have proposed a master oscillator-power amplifier design.
A tor-power amplifier design has been proposed (see US patent application Ser. No. 09 / 599,130, assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference), for example, each preferably The use of a diffraction grating and / or etalon in combination with a beam expander to improve the power of the output beam and a very narrow linewidth (<1 pm)
Is possible. F 2 laser tunability (tunability) are shown using the laser resonator inside the prism. M.Kakehata, E.Hashimoto, F.Kannar
i, M.Obara, Keio University Minutes (U.Keio Proc.) CLEO
-90, 106 (1990).
【0005】F2レーザはまた、ガス及び全ての光学要
素、特に約157nmで強い吸収性を示す酸素と水蒸気
中の吸収と散乱による比較的高いキャビティ内損失を特
徴とする。短い波長(157nm)がF2レーザの高い
吸収及び散乱損失の原因となっており、これに対し24
8nmで動作するKrFエキシマ・レーザはこのような
損失を経験しない。従って、本発明では共振器効率を最
適化する手段を講じることが賢明であることが認識され
る。さらに、出力ビーム特性は、248nmといった長
い波長のリソグラフィの場合より157nmでリソグラ
フィによってより小さな構造の製造を行う場合の方が温
度によって誘発される変化の影響を受けやすい。[0005] F 2 laser is also characterized by relatively the high cavity losses due to absorption and scattering of the gas and all of the optical elements, oxygen and water vapor which exhibit strong absorptive particularly about 157 nm. Short wavelength (157 nm) has become a cause of high absorption and scattering losses of the F 2 laser, whereas 24
KrF excimer lasers operating at 8 nm do not experience such losses. Therefore, it is recognized that it is advisable in the present invention to take measures to optimize the resonator efficiency. In addition, the output beam characteristics are more susceptible to temperature-induced changes when manufacturing smaller structures by lithography at 157 nm than for lithography at longer wavelengths such as 248 nm.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従って、約157nm
の複数の放出輝線(emission line)の1つが有効に選
択されるF2レーザを提供することが本発明の目的であ
る。Therefore, about 157 nm
One of the plurality of discharge emission line (emission line) of it is possible to provide an F 2 laser is effectively selected is an object of the present invention.
【0007】上記の選択された輝線を狭線幅するための
有効な手段を有する上記F2レーザを提供することが本
発明のさらに別の目的である。[0007] To provide the F 2 laser with an effective means for narrow linewidth selected bright line described above is yet another object of the present invention.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】従って、本発明は、リソ
グラフィ・システムで使用される場合、約157nmの
出力放出スペクトルの複数の輝線の1つ、例えばλ
1(上記参照)が選択されるF2レーザを提供する。本
発明はまた、この選択された輝線の狭線幅化(narrowin
g)を含み、そのための手段を提供する。さらに詳しく
言うと、本発明はF 2レーザの約157nmの複数の輝
線の1つを選択する第1のエタロンを使用し、これはま
た上記の選択された輝線を狭線幅化する役目も果たす。
また、上記の第1のエタロンは輝線選択を行い、第2の
エタロンのような別の光学要素がこの選択された輝線を
狭線幅化することもある。また、その代りに第2のエタ
ロン、プリズム、回折格子または複屈折プレート(bire
fringent plate)といった別の要素が輝線を選択し、第
1のエタロンがこの選択された輝線を狭線幅化すること
もある。また、第1のエタロンと、第2のエタロン、プ
リズム(1つまたは複数)、複屈折プレートまたは回折
格子といった第2の光学要素が組み合わせて使用され
て、1次輝線(すなわち、λ1)を選択及び狭線幅化す
ることもある。第1及び/または第2のエタロンは共振
反射器構成要素(resonator reflector component)と
して反射モードで使用されるか、またはレーザ・システ
ムの共振反射器間に配置されて透過モードで使用されて
もよい。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a
About 157 nm when used in a graphics system
One of the plurality of emission lines of the output emission spectrum, eg, λ
1F (see above) is selected2Provide a laser. Book
The invention also relates to the narrowing of the selected bright line.
g) and provide the means for doing so. Learn more
In other words, the present invention 2Multiple brightness of about 157nm of laser
Use the first etalon to select one of the lines, which is
In addition, the above-mentioned selected bright line also serves to narrow the line width.
Also, the first etalon performs bright line selection and the second
Another optical element, such as an etalon,
The line width may be reduced. Alternatively, a second eta
Ron, prism, grating or birefringent plate (bire
Another element, such as a fringent plate, selects the emission line and
1 etalon narrows this selected emission line
There is also. Also, a first etalon, a second etalon,
Rhythm (s), birefringent plate or diffraction
A second optical element such as a grating is used in combination
And the primary emission line (ie, λ1) And narrow the line width
Sometimes. The first and / or second etalon is resonant
With a reflector reflector component
Used in reflection mode, or a laser system
Used in transmission mode placed between the resonant reflectors of the
Is also good.
【0009】好適な配置では、透過型エタロン(transm
issive etalon)はレーザ共振器内のプリズム・ビーム
拡大器の後に配置される。高反射(HR:highly refle
ctive)共振反射器がエタロンに続く。また、その代り
にエタロンもHR共振反射器として機能することもあ
る。また、プリズム・ビーム拡大器とエタロンはレーザ
・チャンバの出力結合側(outcoupling side)にあるこ
ともあり、この際エタロンは透過型で、それに部分反射
出力結合ミラー(partially reflecting outcoupler mi
rror)が続くか、またはエタロンが出力結合器(outcou
pler)として機能することができる。共振反射器の1
つ、例えば、ビームを出力結合するためにも使用される
ものが、チャンバ上の窓としてレーザ・チャンバを密閉
するために使用されることもあり、それによってさらに
効率的なレーザ共振器が提供される。エタロンとプリズ
ム・ビーム拡大器とを含む狭線幅化ユニットは好適に
は、約157nmの放射線を光吸収する物質がほぼない
不活性ガスでパージされたモジュール(inert gas purg
ed module)内にある。In a preferred arrangement, a transmissive etalon (transm
The issive etalon is located after the prism beam expander in the laser cavity. Highly reflective (HR)
ctive) A resonant reflector follows the etalon. Alternatively, the etalon may function as an HR resonant reflector instead. Also, the prism beam expander and etalon may be on the outcoupling side of the laser chamber, where the etalon is transmissive and has a partially reflecting outcoupling mirror.
rror) or the etalon is an output coupler (outcou
pler). Resonant reflector 1
For example, those that are also used to outcouple the beam may be used to seal the laser chamber as windows on the chamber, thereby providing a more efficient laser resonator. You. The line narrowing unit including the etalon and the prism beam expander is preferably a module purged with an inert gas substantially free of substances that absorb radiation of about 157 nm.
ed module).
【0010】2つのエタロンが使用される場合、好適に
は一方のエタロンが輝線選択のために使用され、もう一
方のエタロンが選択された輝線を狭線幅化するために使
用されるか、2つとも輝線選択と選択された輝線の狭線
幅化のために一緒に使用される。また、エタロンの一方
が出力結合用または高反射共振反射器として使用される
こともあり、また反射モードで使用されるように構成さ
れる場合のように、一方が出力結合用に使用されもう一
方が高反射共振反射器として使用されることもあり、ま
た一方または両方が透過モードで使用されることもあ
る。If two etalons are used, preferably one etalon is used for line selection and the other etalon is used to narrow the selected line, or Both are used together for line selection and line narrowing of the selected line. Also, one of the etalons may be used for output coupling or as a high reflection resonant reflector, and one may be used for output coupling, as if configured for use in reflection mode. May be used as a high reflection resonant reflector, or one or both may be used in a transmission mode.
【0011】レーザの動作を改善するためにガス混合物
の圧力及び組成(component)及びその濃度が選択さ
れ、このガス混合物は好適には、単独のバッファ・ガス
としてネオンを使用するかまたは第2のバッファ・ガス
としてのヘリウムと組み合わせたバッファ・ガスとして
ネオンを使用することを含み、5bar未満の全圧と
0.05%〜0.20%の範囲のフッ素濃度を有する。
共振器中の光インタフェース(optical interface)、
すなわち光学要素の数は低減され、光学要素及びレーザ
・ガスを構成する材料及びその他の特性は、向上した出
力ビーム特性を提供するよう選択される。The pressure and composition of the gas mixture and its concentration are selected to improve the operation of the laser, the gas mixture preferably using neon as the sole buffer gas or a second gas. Including the use of neon as a buffer gas in combination with helium as a buffer gas, having a total pressure of less than 5 bar and a fluorine concentration in the range of 0.05% to 0.20%.
Optical interface in the cavity,
That is, the number of optical elements is reduced, and the materials and other properties that make up the optical elements and the laser gas are selected to provide improved output beam characteristics.
【0012】エタロン・プレートは好適には、Ca
F2、MgF2、LiF2、BaF2、SrF2、石英
及びフッ素ドープ石英(fluorine doped quartz)とい
った、157nmで十分な透過率を有する材料を含む。
エタロン・プレートは、インバール(invar:登録商
標)、ゼロデュア(zerodur)、超低膨張ガラス(Ultra
lowexpansion glass)、または石英といった低い熱膨
張係数を有する材料を含む1つ、2つまたは好適には3
つのスペーサによって分離される。ヘリウムのようなガ
ス、クリプトン、ネオン、アルゴンまたは窒素といった
他の不活性ガス、または一般に157nmで放射線を強
く吸収しないガス、またはプレート用の上記で言及され
たもののような固体がエタロン・プレート間のギャップ
を充填するか、またはギャップは排気される。エタロン
は圧電的にチューニング(piezo-ellectrically tune
d)、または回転式にチューニング(rotationally tune
d)、または圧力チューニング(pressure tuned)され
ることがある。The etalon plate is preferably Ca
F 2, MgF 2, LiF 2 , BaF 2, SrF 2, such quartz and fluorine doped silica (fluorine doped quartz), comprises a material having a sufficient transmittance in 157 nm.
Etalon plates are available from invar®, zerodur, ultra low expansion glass (Ultra
one, two, or preferably three, including materials having a low coefficient of thermal expansion, such as lowexpansion glass) or quartz.
Separated by two spacers. A gas such as helium, another inert gas such as krypton, neon, argon or nitrogen, or a gas that generally does not strongly absorb radiation at 157 nm, or a solid such as those mentioned above for the plates may be interposed between the etalon plates. The gap is filled or the gap is evacuated. Etalon is tuned piezoelectrically (piezo-ellectrically tune)
d) or rotationally tune
d) or may be pressure tuned.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】(優先権)本出願は、2000年
6月16日出願の米国仮特許出願第60/212,18
3号の優先権の利益を主張する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (Priority) The present application is related to US Provisional Patent Application No. 60 / 212,18, filed on June 16, 2000.
Claim the benefit of priority 3
【0014】(好適実施例の詳細説明)図2(a)及び
図2(b)は、本発明によるF2レーザ共振器の第1及
び第2好適実施例を示す。理解されるように、F2レー
ザ・システム全体には、高エネルギー安定性と高波長安
定性及び帯域幅安定性を有する出力ビームを提供するた
めに、図2(a)〜図2(b)に示される構成要素に加
えてそれ以外の構成要素も含まれる。例えば、好適なF
2レーザ・システムには、放電チャンバ2を充填するレ
ーザ・ガスに電圧を印加する電源と固体パルサ・モジュ
ール(solid-state pulser module)とが含まれる。[0014] (Detailed Description of the Preferred Embodiment) FIG. 2 (a) and 2 (b) shows the first and second preferred embodiment of the F 2 laser resonator according to the present invention. As will be appreciated, the entire F 2 laser system in order to provide an output beam having a high energy stability and high wavelength stability and bandwidth stability, FIG. 2 (a) ~ FIG 2 (b) In addition to the components shown in the above, other components are also included. For example, a suitable F
The two- laser system includes a power supply for applying a voltage to the laser gas filling the discharge chamber 2 and a solid-state pulser module.
【0015】さらに、ガス処理及び供給モジュールがレ
ーザ・チャンバ2中のガスの組成を制御するために含ま
れる。さらに診断モジュールが含まれ、レーザ・パルス
のエネルギーまたはレーザ・パルスのエネルギー照射線
量(energy dose)またはエネルギーの移動平均を監視
し、ビームの波長及び/または帯域幅を監視する。診断
モジュールは、レーザ・チャンバ中の分子フッ素の濃度
を示すパラメータを監視するために使用されるので、望
ましいガス混合物組成を維持するためにプロセッサをガ
ス処理モジュールと共にフィードバック装置(feedback
arrangement)内で使用することができる。Further, a gas processing and supply module is included for controlling the composition of the gas in the laser chamber 2. Additionally, a diagnostic module is included to monitor the energy of the laser pulse or the energy dose or moving average of the energy of the laser pulse and to monitor the wavelength and / or bandwidth of the beam. The diagnostic module is used to monitor a parameter indicative of the concentration of molecular fluorine in the laser chamber, so that the processor, together with the gas processing module, provides feedback to maintain the desired gas mixture composition.
arrangement).
【0016】プロセッサはまた、選択された電圧が主レ
ーザ電極3a及び3bと予備イオン化電極(preionizat
ion electrode)(図示せず)に印加されるように電源
を制御するためにも使用される。光学装置制御モジュー
ルは、例えばプロセッサ及び診断モジュールを有するフ
ィードバック装置内で、波長及び/または帯域幅のチュ
ーニングのためにレーザ共振器の光学装置を調整する。
プロセッサはまた好適には撮像システム(imaging syst
em)のインタフェース・ユニット及び/またはステッパ
/スキャナ・モジュール制御コンピュータ(1つまたは
複数)と通信する。The processor also determines if the selected voltage is at the primary laser electrodes 3a and 3b and at the preionization electrode.
It is also used to control the power supply as applied to an ion electrode (not shown). The optics control module adjusts the optics of the laser resonator for wavelength and / or bandwidth tuning, for example, in a feedback device having a processor and a diagnostic module.
The processor also preferably has an imaging system
em) interface unit and / or communicate with the stepper / scanner module control computer (s).
【0017】上記により、以下の参考文献が、本出願で
説明されるF2レーザ・システム全体の好適または代替
の特徴と、好適な共振器実施例の要素または特徴の代替
実施例を開示する際に、引用によって本出願の記載に援
用される。[0017] By the above, the following references, when disclosing the preferred or alternative features of the whole F 2 laser system described in this application, an alternative embodiment of elements or features in preferred resonator Example And incorporated herein by reference.
【0018】米国特許出願第09/317,527号、
第09/343,333号、第09/453,670
号、第09/447,882号、第09/317,69
5号、第09/574,921号、第09/559,1
30号、第60/122,145号、第60/140,
531号、第60/140,530号、第60/16
2,735号、第60/166,952号、第60/1
71,172号、第09/453,670号、第60/
184,705号、第60/128,227号、第60
/141,678号、第60/173,993号、第6
0/166,967号、第60/172,674号、第
60/162,845号、第60/160,182号、
第60/127,237号、第09/535,276
号、第09/247,887号、第60/181,15
6号、第60/149,392号、第60/198,0
58号、第09/390,146号、第09/131,
580号、第09/432,348号、第60/20
4,095号、第09/172,805号、第60/1
72,749号、第60/166,952号、第60/
178,620号、第09/416,344号、第60
/186,003号、第60/158,808号、第0
9/484,818号、第09/317,526号、第
60/124,785号、第09/418,052号、
第09/379,034号、第60/171,717
号、第60/159,525号、第09/513,02
5号、第60/124,785号、第60/160,1
26号、第09/418,052号、及び第60/18
6,096号、及び米国特許第6,005,880号、
第6,014,206号、第4,393,405号、第
4,977,573号、第4,905,243号、第
5,729,565号、第4,860,300号、第
6,020,723号、第5,396,514号(これ
らは各々本発明と同じ譲受人に譲渡されている)、及び
米国特許第5,901,163号、第5,978,40
6号、第6,014,398号、第6,028,880
号、第5,559,584号、第5,221,823
号、第5,763,855号、第5,811,753
号、第4,616,908号、第4,691,322
号、第5,535,233号、第5,557,629
号、第5,337,330号、第5,818,865
号、第5,991,324号、第5,982,800
号、第5,982,795号、第5,940,421
号、第5,914,974号、第5,949,806
号、第5,936,988号、第6,028,872
号、第5,729,562号、第5,978,391
号、第5,450,207号、第4,926,428
号、第5,748,346号、第5,025,445
号、及び第5,978,394号、及び本出願の「優先
権」または「従来の技術」に記載の参考文献または以下
の詳細な説明に記載の他の参考文献。US patent application Ser. No. 09 / 317,527,
No. 09 / 343,333, No. 09 / 453,670
No., 09 / 447,882, 09 / 317,69
No. 5, No. 09 / 574,921, No. 09 / 559,1
No. 30, No. 60/122, No. 145, No. 60/140,
No.531, No.60 / 140,530, No.60 / 16
No. 2,735, No. 60 / 166,952, No. 60/1
No. 71,172, No. 09 / 453,670, No. 60 /
No. 184,705, No. 60 / 128,227, No. 60
No./141,678, No. 60 / 173,993, No. 6
No. 0 / 166,967, No. 60 / 172,674, No. 60 / 162,845, No. 60 / 160,182,
No. 60 / 127,237, No. 09 / 535,276
No. 09 / 247,887, No. 60 / 181,15
No. 6, No. 60 / 149,392, No. 60 / 198,0
No. 58, No. 09/390, 146, No. 09/131,
No. 580, No. 09 / 432,348, No. 60/20
No. 4,095, No. 09 / 172,805, No. 60/1
No. 72,749, No. 60 / 166,952, No. 60 /
No. 178,620, No. 09 / 416,344, No. 60
/ 186,003, 60 / 158,808, 0
No. 9 / 484,818, No. 09 / 317,526, No. 60 / 124,785, No. 09 / 418,052,
No. 09 / 379,034, No. 60 / 171,717
No., No. 60 / 159,525, No. 09 / 513,02
No. 5, No. 60 / 124,785, No. 60/160, 1
No. 26, No. 09 / 418,052, and No. 60/18
No. 6,096, and US Pat. No. 6,005,880,
Nos. 6,014,206, 4,393,405, 4,977,573, 4,905,243, 5,729,565, 4,860,300, and 6th Nos. 5,020,723; 5,396,514, each of which is assigned to the same assignee as the present invention, and U.S. Patent Nos. 5,901,163, 5,978,40.
No. 6, No. 6,014,398, No. 6,028,880
No. 5,559,584, No. 5,221,823
No. 5,763,855, No. 5,811,753
No. 4,616,908, 4,691,322
No. 5,535,233, No. 5,557,629
No. 5,337,330, 5,818,865
No. 5,991,324, No. 5,982,800
No. 5,982,795, No. 5,940,421
No. 5,914,974, No. 5,949,806
No. 5,936,988, No. 6,028,872
No. 5,729,562, 5,978,391
No. 5,450,207, No. 4,926,428
No. 5,748,346, 5,025,445
No. 5,978,394, and references cited in "Priority" or "Prior Art" of this application or other references mentioned in the detailed description below.
【0019】好適実施例、またはその要素または特徴の
代替及び/または変形で使用される狭線幅化光学装置の
一般的な説明がここで与えられる。狭線幅化光学装置は
放電チャンバ2の何れかの側に備えられ、例えば、1つ
かそれ以上のビーム拡大器、1つかそれ以上のエタロ
ン、1つの回折格子、及び/または複屈折プレートを含
み、屈折型または反射屈折型(catadioptric)光リソグ
ラフィ撮像システム、または全反射型撮像システムと共
に使用されるような狭線幅化されたF2レーザと共に使
用される。狭線幅化パッケージ(line-narrowing packa
ge)は、ビーム拡大器と1つかそれ以上のエタロンとを
含むことができ、それに共振反射器としてHRミラーが
続く。A general description of line narrowing optics used in the preferred embodiment, or alternatives and / or variations of its elements or features, will now be given. Line narrowing optics are provided on either side of the discharge chamber 2 and include, for example, one or more beam expanders, one or more etalons, one diffraction grating, and / or a birefringent plate. It is used with refractive or catadioptric (catadioptric) optical lithography imaging system or an F 2 laser, which is line narrowed as used with total reflection imaging system. Line-narrowing packa
ge) may include a beam expander and one or more etalons, followed by an HR mirror as a resonant reflector.
【0020】共振器の迷光(stray light)を阻止し、
発散を整合(matching)及び/または低減するために1
つかそれ以上の開口(aperture)が共振器中に含まれる
ことがある。上記で言及されたように、狭線幅化光学装
置はレーザ・チャンバ2の出力結合側(output couplin
g side)上に備えられることがあり(各々本出願と同じ
譲受人に譲渡され引用によって本出願の記載に援用され
る第60/166,277号、第60/173,993
号及び第60/166,967号特許出願参照)、出力
結合要素を含むかまたはそれに追加される。Blocking stray light of the resonator,
1 to match and / or reduce divergence
One or more apertures may be included in the resonator. As mentioned above, the line narrowing optics is the output coupling side of the laser chamber 2.
g side) (Nos. 60 / 166,277, 60 / 173,993, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference).
No. 60 / 166,967), including or in addition to output coupling elements.
【0021】狭線幅化光学装置のビーム拡大器には好適
には1つかそれ以上のプリズムが含まれる。ビーム拡大
器には、レンズ組立体または収束/発散レンズ対といっ
た他のビーム拡大光学装置が含まれることがある。回折
格子、エタロン(1つまたは複数)または高反射ミラー
は、共振器の受光角(acceptance angle)内を伝播する
波長を選択またはチューニングすることができるように
回転式のことがある。また、その代りに、回折格子、エ
タロン(1つまたは複数)、または他の光学装置(1つ
または複数)、または狭線幅化モジュール全体が、各々
本出願と同じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の記
載に援用される第60/178,445号及び第09/
317,527号特許出願に記載されているように圧力
調整されることがある。回折格子が使用される場合は、
レーザ発振器の後に増幅器を使用してビームのパワーを
増大するのが好適である。1つかそれ以上の分散プリズ
ムが使用されることがあり、1つより多いエタロンが使
用されることもある。[0021] The beam expander of the line narrowing optics preferably includes one or more prisms. The beam expander may include other beam expansion optics such as a lens assembly or a converging / diverging lens pair. The diffraction grating, etalon (s) or highly reflective mirrors may be rotatable so that wavelengths propagating within the acceptance angle of the resonator can be selected or tuned. Alternatively, the diffraction grating, etalon (s), or other optical device (s), or the entire line narrowing module, may each be assigned to the same assignee as the present application and incorporated by reference. Nos. 60 / 178,445 and 09 /, which are incorporated herein by reference.
The pressure may be adjusted as described in the '317,527 patent application. If a diffraction grating is used,
It is preferred to use an amplifier after the laser oscillator to increase the power of the beam. One or more dispersing prisms may be used, and more than one etalon may be used.
【0022】狭線幅化の種類と程度及び/または望まし
い選択とチューニング、及び狭線幅化光学装置が設置さ
れるべき個々のレーザに応じて、使用可能な多くの代替
の光学的構成が存在する。この目的で、米国特許第4,
399,540号、第4,905,243号、第5,2
26,050号、第5,559,816号、第5,65
9,419号、第5,663,973号、第5,76
1,236号、及び第5,946,337号、及び米国
特許出願第09/317,695号、第09/130,
277号、第09/244,554号、第09/31
7,527号、第09/073,070号、第60/1
24,241号、第60/140,532号、第60/
147,219号、及び第60/140,531号、第
60/147,219号、第60/170,342号、
第60/172,749号、第60/178,620
号、第60/173,983号、第60/166,27
7号、第60/166,967号、第60/167,8
35号、第60/170,919号、第60/186,
096号(これらは各々本出願と同じ譲受人に譲渡され
る)、及び米国特許第5,095,492号、第5,6
84,822号、第5,835,520号、第5,85
2,627号、第5,856,991号、第5,89
8,725号、第5,901,163号、第5,91
7,849号、第5,970,082号、第5,40
4,366号、第4,975,919号、第5,14
2,543号、第5,596,596号、第5,80
2,094号、第4,856,018号、第5,97
0,082号、第5,978,409号、第5,99
9,318号、第5,150,370号、及び第4,8
29,536号、及びドイツ国特許第DE 298 2
2 090.3号に示されたものが引用によって本出願
の記載に援用される。There are many alternative optical configurations that can be used, depending on the type and degree of narrowing and / or the desired selection and tuning, and the particular laser on which the narrowing optics is to be installed. I do. For this purpose, U.S. Pat.
No. 399,540, No. 4,905,243, No. 5,2
No. 26,050, No. 5,559,816, No. 5,65
9,419, 5,663,973, 5,76
Nos. 1,236, and 5,946,337, and U.S. Patent Application Nos. 09 / 317,695, 09/130,
No. 277, No. 09 / 244,554, No. 09/31
No. 7,527, No. 09 / 073,070, No. 60/1
No. 24, 241, No. 60/140, 532, No. 60 /
No. 147,219, and Nos. 60 / 140,531, 60 / 147,219, 60 / 170,342,
No. 60 / 172,749, No. 60 / 178,620
No., No. 60 / 173,983, No. 60 / 166,27
No. 7, No. 60 / 166,967, No. 60 / 167,8
No. 35, No. 60/170, 919, No. 60/186,
096, each of which is assigned to the same assignee as the present application, and U.S. Patent Nos. 5,095,492, 5,6.
No. 84,822, No. 5,835,520, No. 5,85
No. 2,627, 5,856,991, 5,89
No. 8,725, No. 5,901,163, No. 5,91
No. 7,849, No. 5,970,082, No. 5,40
No. 4,366, No. 4,975,919, No. 5,14
No. 2,543, No. 5,596,596, No. 5,80
No. 2,094, No. 4,856,018, No. 5,97
No. 0,082, 5,978,409, 5,99
9,318, 5,150,370, and 4,8
29,536 and German patent DE 298 2
No. 20090.3 is incorporated herein by reference.
【0023】上記及び下記の全ての実施例では、ビーム
拡大器のプリズム、エタロン、レーザ窓及び出力結合器
のために使用される材料は好適には、分子フッ素レーザ
の157nm出力放出波長のような200nm以下の波
長で高透過性(highly transparent)であるものであ
る。この材料はまた、最小の劣化作用で紫外線の長期照
射に耐えることができる。こうした材料の例はCa
F2、MgF2、BaF、BaF2、LiF、LiF2
及びSrF2であり、場合によっては石英またはフッ素
ドープ石英が使用されることもある。また、全ての実施
例で、多くの光学表面、特にプリズムの光学表面は、そ
れらの反射損失を最小化し寿命を延ばすために好適には
1つかそれ以上の光学表面上に反射防止被覆(anti-ref
lective coating)を有する。高度の反射を有すること
が望ましい表面、例えば、高反射共振反射器またはエタ
ロンの内面上には、高反射誘電体被覆(highly reflect
ive dielectric coating)が使用されることがある。In all of the above and below embodiments, the materials used for the beam expander prism, etalon, laser window and output coupler are preferably such as the 157 nm output emission wavelength of a molecular fluorine laser. It is highly transparent at a wavelength of 200 nm or less. This material can also withstand prolonged exposure to UV radiation with minimal degradation. An example of such a material is Ca
F 2 , MgF 2 , BaF, BaF 2 , LiF, LiF 2
And SrF 2 , and in some cases, quartz or fluorine-doped quartz may be used. Also, in all embodiments, many optical surfaces, particularly prism optical surfaces, preferably have anti-reflective coatings (anti-reflective coatings) on one or more optical surfaces to minimize their return loss and extend life. ref
lective coating). A highly reflective dielectric coating (e.g., a highly reflective dielectric reflector or etalon) on the inner surface of the surface where it is desired to have a high degree of reflection is required.
ive dielectric coating) may be used.
【0024】例えば上記で記載されたもののような狭線
幅化された発振器の後にパワー増幅器が続き、発振器に
よって出力されるビームのパワーを増大させることがあ
る。発振−増幅器セットアップの好適な特徴は、本出願
と同じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の記載に援
用される米国特許出願第09/599,130号に記載
されている。増幅器は放電チャンバ2と同じかまたは別
個のものであってよい。増幅器での放電のタイミングを
発振器から増幅器に光パルスが到達する時間に合わせる
ために、光学的または電気的遅延が使用されることがあ
る。A power amplifier may be followed by a narrowed oscillator, such as those described above, to increase the power of the beam output by the oscillator. Preferred features of the oscillator-amplifier setup are described in U.S. patent application Ser. No. 09 / 599,130, assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference. The amplifier may be the same as or separate from the discharge chamber 2. Optical or electrical delays may be used to time the discharge at the amplifier with the time at which the light pulse arrives from the oscillator to the amplifier.
【0025】図2(a)を見ると、第1実施例のF2レ
ーザには、分子フッ素を含むレーザ・ガスで充填され、
電圧が電極3a、3bの両端に印加されてパルス放電を
生成するように電源回路に結合された主電極3a及び3
bを有する放電チャンバ2が含まれる。また放電レーザ
のUV予備イオン化が提供され、これはレーザの少なく
とも1つの主放電の固体電極の近くに配置された、スパ
ーク・ギャップのアレイによってまたは他のUV放射線
の発生源(source of UV radiation)(表面(surfac
e)、バリア(barrier)またはコロナ・ガス放電)によ
って実現される。好適な予備イオン化ユニットは、各々
本出願と同じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の記
載に援用される、米国特許出願第09/247,887
号及び第60/162,845号で説明されている。Referring to FIG. 2A, the F 2 laser of the first embodiment is filled with a laser gas containing molecular fluorine.
Main electrodes 3a and 3 coupled to a power supply circuit such that a voltage is applied across electrodes 3a, 3b to generate a pulsed discharge.
b is included. Also provided is UV pre-ionization of the discharge laser, which is located near the solid electrode of at least one main discharge of the laser, by an array of spark gaps or other source of UV radiation. (Surface (surfac
e), barrier or corona gas discharge). Suitable pre-ionization units are described in US patent application Ser. No. 09 / 247,887, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference.
No. 60 / 162,845.
【0026】分散プリズム4はその背面に高反射被覆を
有し、高反射共振反射器の役目を果たす。エタロン6は
ビームの出力結合器(output coupler)の役目を果た
す。プリズム4はまた放電チャンバ2の一端を密閉する
役目を果たし、一方エタロン6はまた放電チャンバ2の
もう一端を密閉する役目を果たすことがある。また、エ
タロン6とプリズム4の1つが放電チャンバ2の一端を
密閉する役目を果たし、一方もう一端は窓によって密閉
されることもある。部分反射共振反射ミラーが放電チャ
ンバ2の一端を密閉することもある。The dispersing prism 4 has a high-reflection coating on its rear surface, and functions as a high-reflection resonant reflector. The etalon 6 serves as an output coupler for the beam. Prism 4 also serves to seal one end of discharge chamber 2, while etalon 6 may also serve to seal the other end of discharge chamber 2. Also, one of the etalon 6 and the prism 4 may serve to seal one end of the discharge chamber 2, while the other end may be sealed by a window. A partially reflecting resonant reflecting mirror may seal one end of the discharge chamber 2.
【0027】エネルギー監視装置8が第1実施例に含ま
れ、レーザの出力ビームのエネルギーを測定する。ビー
ム・スプリッタ10も示されている。また、プリズム4
の分散スペクトルの側波帯(sideband)及び/またはエ
タロン6の反射率最大値(reflectivity maximum)とF
2レーザの選択された輝線との重ね合せ(superpositio
n)の側波帯を切断するために1つかそれ以上の開口
(図示せず)が共振器内に挿入されることがある。開口
はほぼレーザ・ビームの直径に等しい寸法を有しうる
(米国特許出願第09/130,277号及び米国特許
第5,161,238号参照)。開口はガス放電チャン
バ2内で生成される増幅自然放出(amplified spontane
ous emission)の量を低減する。このそうしないと生ず
る寄生的な放出は一般に望ましいレーザ発振の特性を有
さないためこれを切断することは有利である。従って、
こうした寄生放出は、開口によって除外されない場合
は、出力ビームのスペクトル純度と発散を含む質を劣化
させることがある。一般に、本出願で説明されるどの実
施例もこの寄生放出(parasitic emission)を除外する
1つかそれ以上の開口を追加することによって変形され
ることがある。An energy monitoring device 8 is included in the first embodiment and measures the energy of the output beam of the laser. A beam splitter 10 is also shown. In addition, prism 4
And the reflectance maximum of the etalon 6 and the sideband of the dispersion spectrum of
2 Superposition with selected emission line of laser
One or more apertures (not shown) may be inserted into the resonator to cut the sideband of n). The aperture may have dimensions approximately equal to the diameter of the laser beam (see US patent application Ser. No. 09 / 130,277 and US Pat. No. 5,161,238). The opening is an amplified spontane generated in the gas discharge chamber 2.
ous emission). It is advantageous to cut off the otherwise resulting parasitic emissions, which generally do not have the desired lasing characteristics. Therefore,
Such parasitic emissions, if not excluded by the aperture, can degrade the output beam, including its spectral purity and divergence. In general, any of the embodiments described in this application may be modified by adding one or more apertures that exclude this parasitic emission.
【0028】エネルギー監視装置8を使用して測定され
るエネルギーに部分的に基づいて、放電チャンバ2内の
主電極3a及び3b間に印加される電源電圧とレーザ・
ガス混合物の成分の濃度は、エネルギーを含む、出力ビ
ームの特性を調整して制御される。第1の好適実施例で
は、輝線選択は分散プリズム4の使用を通じて達成され
る。The power supply voltage applied between the main electrodes 3a and 3b in the discharge chamber 2 and the laser voltage are based in part on the energy measured using the energy monitoring device 8.
The concentrations of the components of the gas mixture are controlled by adjusting the characteristics of the output beam, including energy. In a first preferred embodiment, bright line selection is achieved through the use of a dispersing prism 4.
【0029】プリズム4は好適にはそれが共振器の受光
角内に反射する波長の範囲を調整するために回転可能ま
たは傾斜可能である。プリズムはF2レーザの多数の放
出輝線の1つだけを含むように方向付けることができる
(例えば、図1及び図6(a)〜図6(b)参照)。1
つより多い分散プリズムが含まれることがあり、ビーム
拡大器が分散プリズム4の前に備えられることがある。
また、分散プリズム4は共振反射器の高反射または部分
反射ミラーの前に配置されることもある。The prism 4 is preferably rotatable or tiltable to adjust the range of wavelengths that it reflects within the acceptance angle of the resonator. Prisms can be directed to include only one of a number of discharge emission line F 2 laser (e.g., see FIGS. 1 and 6 (a) ~ FIG 6 (b)). 1
More than one dispersing prism may be included, and a beam expander may be provided in front of dispersing prism 4.
Also, the dispersion prism 4 may be arranged in front of the high reflection or partial reflection mirror of the resonance reflector.
【0030】プリズム4の材料の屈折率の波長依存性に
より、プリズム4に入る光は波長に応じて様々な角度で
屈折する。レーザの共振器の受光角内でプリズム4を出
た特定の波長範囲内の波長を有する輝線だけがその後出
力レーザ・ビームとして出力結合されることになる。別
言すれば、プリズム4の背面の高反射表面、またはプリ
ズムの後に配置された高反射ミラーから再帰反射(retr
oreflecting)した後、異なった波長の輝線は共振器の
光学軸に対して異なった角度で放電チャンバに入る。共
振器の受光角内に反射される波長範囲内の波長を有する
輝線が選択され、他の輝線は全て選択されないかまたは
抑制される。プリズムは、望ましい中心波長が光学軸と
平行にアラインされて最小の光学的損失を受け、従って
その波長が出力で優勢になるように調整される。この中
心波長は選択することが望まれるF2放出輝線の中心の
波長またはその近くにある。Due to the wavelength dependence of the refractive index of the material of the prism 4, the light entering the prism 4 is refracted at various angles according to the wavelength. Only emission lines having wavelengths within a certain wavelength range that exit the prism 4 within the acceptance angle of the laser cavity will then be outcoupled as an output laser beam. In other words, retroreflection (retr) from a highly reflective surface behind the prism 4 or a highly reflective mirror placed after the prism.
After oreflecting, the different wavelength emission lines enter the discharge chamber at different angles with respect to the optical axis of the resonator. A bright line having a wavelength within the wavelength range reflected within the acceptance angle of the resonator is selected, and all other bright lines are not selected or suppressed. The prism is tuned so that the desired center wavelength is aligned parallel to the optical axis and experiences minimal optical loss, and therefore that wavelength is dominant in output. This center wavelength is at or near the center wavelength of the F 2 emission line desired to be selected.
【0031】狭線幅化は出力結合器の役目も果たすこと
ができるエタロン6によって提供される。エタロン6は
また高反射または部分反射の共振反射ミラー(resonato
r reflector mirror)の前に備えられることもある。エ
タロン6は好適には低フィネスを有する。エタロン6の
プレートの反射性内面は、例えば約4〜6%の反射率を
示すので、エタロンの最大反射率は16%〜24%とな
りうる。しかし、反射率を、必要に応じていくらか増大
/低減させて、F2レーザの全体の利得を増大/低減さ
せることがある。The narrowing is provided by an etalon 6 which can also serve as an output coupler. The etalon 6 is also a high reflection or partial reflection resonance reflection mirror (resonato
r reflector mirror). Etalon 6 preferably has a low finesse. The reflective inner surface of the plate of the etalon 6 exhibits a reflectivity of, for example, about 4-6%, so that the maximum reflectivity of the etalon can be 16% -24%. However, the reflectivity, somewhat increased / reduced as required, it is possible to increase / decrease the overall gain of the F 2 laser.
【0032】また、代替実施例が好適にはプリズム、及
び代替的には回折格子といった分散要素を有する1つか
それ以上の開口を使用して実現されることもある。開口
は、プリズムがF2レーザの放出を分散するとき輝線選
択のために使用される。選択された輝線は開口を通過
し、非選択輝線は開口によって阻止される。次にエタロ
ンまたはプリズムが選択された輝線を狭線幅化するため
に使用される。Also, alternative embodiments may be implemented using one or more apertures, preferably having dispersive elements, such as prisms and, alternatively, diffraction gratings. Opening, a prism is used for the bright line selection time to distribute the release of the F 2 laser. Selected bright lines pass through the aperture, and unselected bright lines are blocked by the aperture. An etalon or prism is then used to narrow the selected bright line.
【0033】図2(a)の第1の実施例に戻って参照す
ると、単一スペクトル輝線がプリズム4によって選択さ
れ、その選択された輝線が光学エタロン6によって狭線
幅化される。図3(a)及び図3(b)は、この狭線幅
化を達成する方法を例示する。入射光の光波長、この場
合約157nmに対するエタロン6の反射率関数(refl
ectivity function)Rが図3(a)に示されている。
この反射率関数はほぼ次式のような正弦関数によって表
される。 R(v)〜1+sin(2Bv/v0) ここでv0はエタロン6の自由スペクトル範囲(FS
R:free spectral range)であり、nがエタロン6の
プレート間のギャップ内の材料の屈折率でありLがセン
チメートル単位のエタロン・プレートの間隔であるとき
v0=1/2nL[cm-1]である。エタロン6の屈折
率Rの最小値に近い周波数を有するこれらのスペクトル
成分は共振器内での損失が最大となり抑制される。従っ
て、エタロンのFSRが自走レーザ(free running las
er)の選択された輝線の線幅にほぼ等しいがそれよりい
くらか小さい場合、出力線幅は狭線幅化される。隣接干
渉次数(adjacent interference order)で側波帯が次
第に発生するのを防止するために、FSRは自走線幅
(free running linewidth)よりあまり小さくてはなら
ない。Referring back to the first embodiment of FIG. 2A, a single-spectrum bright line is selected by the prism 4, and the selected bright line is narrowed by the optical etalon 6. FIGS. 3A and 3B illustrate a method for achieving the narrowing of the line width. The reflectance function of the etalon 6 for the light wavelength of the incident light, in this case about 157 nm (refl
ectivity function) R is shown in FIG.
This reflectance function is represented by a sine function substantially as follows. R (v) 〜1 + sin (2Bv / v 0 ) where v 0 is the free spectral range of the etalon 6 (FS
R: free spectral range, where n is the refractive index of the material in the gap between the plates of the etalon 6 and L is the spacing of the etalon plates in centimeters, v 0 = v nL [cm −1] ]. These spectral components having a frequency close to the minimum value of the refractive index R of the etalon 6 have a maximum loss in the resonator and are suppressed. Therefore, the etalon's FSR is a free running laser.
If the line width of the selected bright line in er) is approximately equal to, but somewhat smaller than, the output line width is narrowed. The FSR must not be much smaller than the free running linewidth in order to prevent the gradual generation of sidebands in the adjacent interference order.
【0034】図3(b)は、F2レーザの選択された輝
線の自走線幅を表す実線を示す。図3(a)のエタロン
反射率関数が選択された輝線に重ねられる。結果として
得られる狭線幅化された輝線が図3(b)で破線によっ
て示されている。上記で注意されたように、FSRが小
さすぎる場合、図3(a)の反射率スペクトルの外側ピ
ーク(outer peak)が選択された輝線と大きく重なり合
うことになる。「寄生」側波帯が共振するのを許容する
と、ビームの質は劣化する。共振器中にプリズム4また
は他のプリズム(1つまたは複数)または回折格子とい
った分散要素がある場合は、選択された輝線は、エタロ
ン6の反射率の最大値(reflectivity maxima)の幅を
縮小することによってさらに狭線幅化されるので、エタ
ロン6は側波帯の抑制はせず、その一方で側波帯を切断
するために開口が共振器内に配置され、最終的には非常
に狭い線幅の、高品質出力ビームが得られる。[0034] FIG. 3 (b) shows a solid line representing the selected emission lines of the free-running line width of F 2 laser. The etalon reflectance function of FIG. 3 (a) is superimposed on the selected bright line. The resulting narrowed bright line is indicated by the dashed line in FIG. 3 (b). As noted above, if the FSR is too small, the outer peak of the reflectance spectrum of FIG. 3 (a) will greatly overlap the selected bright line. Allowing the "parasitic" sidebands to resonate degrades the beam quality. If there is a dispersive element such as a prism 4 or other prism (s) or diffraction grating in the resonator, the selected emission line reduces the width of the etalon 6's reflectivity maxima. As a result, the etalon 6 does not suppress the sidebands, since the etalon 6 does not suppress the sidebands, while an aperture is arranged in the resonator to cut off the sidebands, and finally becomes very narrow. A linewidth, high quality output beam is obtained.
【0035】図4は、図2(a)及び図2(b)の第1
及び第2の実施例の何れかと共に使用される圧力調整さ
れた出力結合エタロン(pressure-tuned outcoupler et
alon)6の拡大されたさらに詳細な図を示す。また、代
替的に固体エタロンが使用されることもあるが、図4の
エタロンのエタロン反射率スペクトルはエタロン・プレ
ート(下記参照)間のガスの圧力を調整することか、ま
たはそのギャップ間隔を調整することによって調整可能
なので、エア・ギャップによって分離された2つのプレ
ートを有する図4に示されるエタロンが好適である。こ
れらのエタロンの何れも回転式にチューニングすること
ができる。図4が示すように、エタロン6は好適には、
チャンバ2を密閉する追加の光学窓の損失の大きい光イ
ンタフェースを除去するために、放電チャンバ2を密閉
することと窓としての両方の役目を果し、共振器機構全
体の寸法を縮小する役目を果たす。エタロン6は、例示
実施例では、図4に示されるように、ベロー14とO−
リング16を介してチャンバ2を密閉することができ
る。FIG. 4 is a sectional view of the first embodiment shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
And a pressure-tuned outcoupler used with any of the second embodiments.
alon) 6 showing an enlarged and more detailed view. Alternatively, a solid etalon may be used instead, but the etalon reflectance spectrum of the etalon in FIG. 4 may be used to adjust the gas pressure between the etalon plates (see below) or to adjust the gap spacing. The etalon shown in FIG. 4 with two plates separated by an air gap is preferred because it can be adjusted by Any of these etalons can be tuned rotationally. As FIG. 4 shows, the etalon 6 is preferably
In order to eliminate the lossy optical interface of the additional optical window that seals the chamber 2, it serves both as a seal and a window for the discharge chamber 2 and serves to reduce the overall size of the resonator mechanism. Fulfill. In the illustrated embodiment, the etalon 6 comprises a bellows 14 and an O-
The chamber 2 can be sealed via the ring 16.
【0036】エタロン6は外被18内に収容されて示さ
れている。ガス入口20が好適には備えられ、ヘリウム
(好適)、ネオン、クリプトン、アルゴン、窒素、別の
不活性ガスまたは157nm付近を強く吸収しない別の
ガスといった1つかそれ以上のガスを選択された圧力で
外被18に充填することができる。外被は内部のガスの
圧力を測定する従来の手段を備えている。また、ガス入
口20は、機械式ポンプを使用して、エタロン6のプレ
ート22間のギャップも含めて外被を排気して低圧力に
するために使用されることもある。CaF2、Mg
F2、LiF2、BaF2、SrF2、石英及びフッ素
ドープ石英、または157nm付近で強く吸収しない別
の固体材料といった固体材料がエタロン6のプレート間
のギャップを充填することもある。エタロン6のプレー
ト22の反射性内面は反射性薄膜(reflective film)
で被覆されることがあり、また被覆されないままにして
おくこともある。スペーサ26は、インバール(登録商
標)、ゼロデュア、超低膨張(ULE(登録商標))ガ
ラスまたは石英、またはギャップ厚さLの温度感受性が
最小であるような低い熱膨張係数を有する別の材料を含
んでいる。エタロン6の反射率関数がギャップ間隔に依
存するためこのようにするのが有利である。The etalon 6 is shown housed within a jacket 18. A gas inlet 20 is preferably provided, and one or more gases such as helium (preferred), neon, krypton, argon, nitrogen, another inert gas or another gas that does not absorb strongly around 157 nm are selected at a selected pressure. Can be filled in the jacket 18. The jacket is equipped with conventional means for measuring the pressure of the gas inside. The gas inlet 20 may also be used to evacuate the envelope, including the gap between the plates 22 of the etalon 6, to a low pressure using a mechanical pump. CaF 2 , Mg
Solid materials, such as F 2 , LiF 2 , BaF 2 , SrF 2 , quartz and fluorine-doped quartz, or another solid material that does not absorb strongly around 157 nm, may fill the gap between the plates of the etalon 6. The reflective inner surface of the plate 22 of the etalon 6 is a reflective film
And may be left uncoated. The spacer 26 may be made of Invar®, Zerodur, Ultra Low Expansion (ULE®) glass or quartz, or another material having a low coefficient of thermal expansion such that the temperature sensitivity of the gap thickness L is minimal. Contains. This is advantageous because the reflectivity function of the etalon 6 depends on the gap spacing.
【0037】以下は好適なエタロン・ギャップ厚さLの
推定値である。自走F2レーザの線幅は約1pmであり
その波長は約157nmであるので、FSRは約0.4
cm -1であるべきである。これは、プレート間のギャッ
プが(MgF2、CaF2、LiF2、BaF2、Sr
F2、結晶石英(crystalline quartz)またはフッ素ド
ープ石英といった)約1.5の屈折率を有する固体材料
で充填されている場合エタロン間隔Lは8.3mmとな
るべきであるということを意味する。また、上記でさら
に詳細に論じられたように、エタロン6はヘリウムのよ
うな不活性ガスで充填されたギャップを有することがで
き、この場合その厚さは約12.5mmとなるべきであ
る。こうした間隔Lはどちらも容易に達成できる。エタ
ロンのプレート用及び/またはギャップを充填するため
にMgF2、CaF2、LiF2、LiF、BaF2、
SrF2または結晶またはフッ素ドープ結晶石英といっ
た固体材料を使用することは、こうした材料が157n
mの波長付近の光に対してほとんど透明であるという事
実に部分的にはよっている。The following is the preferred etalon gap thickness L
This is an estimated value. Self-propelled F2The line width of the laser is about 1 pm
Since its wavelength is about 157 nm, the FSR is about 0.4
cm -1Should be. This is the gap between the plates.
(MgF2, CaF2, LiF2, BaF2, Sr
F2, Crystalline quartz or fluoride
Solid material with a refractive index of about 1.5 (such as silica quartz)
Etalon spacing L is 8.3 mm
Means that it should. In addition,
As discussed in detail in etalon 6, etalon 6 is
Can have a gap filled with an inert gas such as
In this case, the thickness should be about 12.5 mm
You. Both of these intervals L can be easily achieved. Eta
For Ron plates and / or to fill gaps
To MgF2, CaF2, LiF2, LiF, BaF2,
SrF2Or crystal or fluorine-doped crystal quartz
The use of solid materials that are
It is almost transparent to light near the wavelength of m
Indeed partially.
【0038】上記で示唆されたように、エタロン設計の
考慮事項は、温度のような周囲条件の変化に対するエタ
ロン周波数反射率(etalon frequency reflectivity)
の最大値及び最小値の安定性に対する要求である。例え
ば、MgF2は、c軸に沿って13.7×10-6K-1の
線膨張係数(linear expansion coefficient)と、通常
のビームに対して1.47×10-5K-1の温度屈折係数
(temperature indexcoefficient)を有する。これは、
反射率関数R(v)の最大値に対してスペクトル輝線の
センタリング(centering)を、例えばFSRの10%
以内に維持するためには、温度を0.06K以内に安定
化させなければならないということを意味する。CaF
2が使用される場合は、この安定性は0.05K以内で
なければならない。As suggested above, etalon design considerations include etalon frequency reflectivity to changes in ambient conditions such as temperature.
Is a requirement for the stability of the maximum and minimum values of For example, MgF 2 has a linear expansion coefficient of 13.7 × 10 −6 K −1 along the c-axis and a temperature of 1.47 × 10 −5 K −1 for a normal beam. It has a refractive index (temperature indexcoefficient). this is,
Centering of the spectral emission line with respect to the maximum value of the reflectance function R (v), for example 10% of FSR
Means that the temperature must be stabilized to within 0.06K to maintain within. CaF
If 2 is used, this stability must be within 0.05K.
【0039】本発明は、スペーサとして低熱膨張材料を
使用することによってこの安定性を提供する。また本発
明によって、好適には上記で言及されたガスの1つまた
は組み合わせといった不活性ガスによって充填された上
記で言及された外被内のギャップによって分離された2
つのプレートを有するそれぞれ図2(a)または図2
(b)の第1または第2の実施例の出力結合エタロン
(outcoupler etalon)6を備えることによってもその
ようになされ、この場合ガスの圧力は、ガスの屈折率を
制御し、ひいてはエタロンの反射率関数のアラインされ
たピークの中心波長を制御するために、制御される。窒
素のような不活性ガスの場合、屈折率は圧力1bar当
たり約300ppmだけ変化する。従って、反射表面間
の間隔L=12.5mmで、FSRの10%以内の周波
数制御には解像度(resolution)2mbar以内の圧力
制御が必要である。論じられたように、圧力調整された
エタロン6内でヘリウム、また代替的に窒素、アルゴン
または他の不活性ガスまたは真空を使用する第1の理由
は、主として空気中には酸素、水蒸気及び二酸化炭素が
存在し、これらは各々約157nmを強く吸収するため
に、空気は対象となる157nm波長で透明でないから
である。The present invention provides this stability by using a low thermal expansion material as the spacer. Also in accordance with the present invention, two separated by a gap in the above mentioned envelope, preferably filled with an inert gas such as one or a combination of the above mentioned gases.
2 (a) or 2 respectively with two plates
This is also achieved by providing an outcoupler etalon 6 of the first or second embodiment of (b), wherein the gas pressure controls the gas's refractive index and thus the etalon's reflection. Controlled to control the center wavelength of the aligned peak of the rate function. For an inert gas such as nitrogen, the refractive index changes by about 300 ppm per bar of pressure. Thus, with spacing L = 12.5 mm between reflective surfaces, frequency control within 10% of the FSR requires pressure control within a resolution of 2 mbar. As discussed, the first reason for using helium, and alternatively nitrogen, argon or other inert gas or vacuum, in the pressure regulated etalon 6 is primarily due to the fact that oxygen, water vapor and Air is not transparent at the 157 nm wavelength of interest because carbon is present and each strongly absorbs about 157 nm.
【0040】さらに、出力結合エタロン6の内面は、部
分反射被覆で被覆されてもよいし、あるいは被覆されな
くてもよい。後者の場合、各表面の反射率は約4〜6%
であり、その結果エタロンの最大反射率は16%〜24
%となる。また、その代りに、各表面が50%より高
い、おそらくは90%またはそれ以上、例えば97%ま
でといった高反射率を示すような高反射率のために誘電
体被覆が備えられることもある。同様の考慮は固体エタ
ロンにも適用される。Further, the inner surface of the output coupling etalon 6 may or may not be coated with a partially reflective coating. In the latter case, the reflectivity of each surface is about 4-6%
Which results in a maximum reflectivity of the etalon of 16% to 24%.
%. Alternatively, a dielectric coating may be provided for high reflectivity such that each surface exhibits a high reflectivity of greater than 50%, perhaps 90% or more, for example up to 97%. Similar considerations apply to solid etalons.
【0041】図2(b)の第2実施例は図2(a)の第
1実施例と同様であるが、図2(a)のプリズム4が図
2(b)では高反射ミラー12によって置換されている
点が異なっている。高反射ミラー12は放電チャンバの
一端を密閉し、かつ/またはエタロン6は放電チャンバ
のもう一端を密閉することがある。第2実施例では、エ
タロン6は輝線選択機能を提供し、図2(a)の第1実
施例のプリズム4を不要にしている。第1実施例に対す
る第2実施例の利点は簡素性であり、共振器内の要素が
より少なくビームが横断するための光インタフェースが
より少ないため光学的損失が低減され寿命が延長される
ことである。しかし、2次輝線の抑制は第2実施例では
第1実施例の場合ほど有効ではない。The second embodiment shown in FIG. 2B is the same as the first embodiment shown in FIG. 2A, except that the prism 4 shown in FIG. The difference is that they have been replaced. The high reflection mirror 12 may seal one end of the discharge chamber, and / or the etalon 6 may seal the other end of the discharge chamber. In the second embodiment, the etalon 6 provides a bright line selection function, and eliminates the need for the prism 4 of the first embodiment in FIG. The advantage of the second embodiment over the first embodiment is simplicity, with fewer elements in the resonator and fewer optical interfaces for the beam to traverse, reducing optical losses and extending life. is there. However, the suppression of the secondary bright line is not as effective in the second embodiment as in the first embodiment.
【0042】第2実施例では、エタロン6は、第1実施
例に関連して上記で説明されたのと同様の方法で、輝線
選択と同時に、選択された単一の輝線の狭線幅化の両方
のために使用される。輝線選択は、望ましい波長での反
射率を最大化し、他の非選択輝線の波長での反射率がそ
の最小になるようにエタロンのFSRと最大反射率の波
長を調整することによって達成される。この輝線選択は
以下にさらに詳細に説明される。エタロン6はまた、第
1実施例で行ったようにビームを出力結合する。In the second embodiment, the etalon 6 reduces the line width of the selected single bright line simultaneously with the bright line selection in the same manner as described above in connection with the first embodiment. Used for both. Line selection is achieved by adjusting the etalon's FSR and the wavelength of maximum reflectance such that the reflectance at the desired wavelength is maximized and the reflectance at the wavelengths of the other unselected lines is minimized. This bright line selection is described in further detail below. The etalon 6 also couples out the beam as done in the first embodiment.
【0043】第1及び第2実施例のエタロン6のFS
R、またさらに一般的には、図8(a)、図8(b)ま
たは図9(a)のエタロン6または図9(a)〜図9
(b)のエタロン34(下記)のような、本発明のF2
レーザと共に使用されるどのガス充填されたエタロンの
FSRも、以下の方法で調整可能である。エタロン外被
18(図4参照)を充填するガスと、特にエタロン6の
プレート22間のガスとの圧力が変更され、そのガスの
屈折率を調整することができる。また、その代りに例え
ばエタロン・スペーサ26として圧電要素を使用して、
プレート22間の間隔Lを変更することもできる。FS
Rはガスの屈折率とプレート22間の間隔Lとの両方に
依存するので、これらの何れかの方法によって、FSR
を調整することができる。エタロン6のFSRを調整す
ることにより、エタロン6の反射率スペクトル中の最大
値を選択されるべき望ましい輝線にアラインし、同時に
エタロン6の反射率スペクトルの最小値を自走F2レー
ザの非選択輝線にアラインさせることによって、輝線選
択を正確に行うことができる。好適実施例で使用される
どのエタロンもまた、FSRを調整するために圧電的に
または回転式にチューニングすることができる。FS of etalon 6 of the first and second embodiments
R, or more generally, the etalon 6 of FIGS. 8 (a), 8 (b) or 9 (a) or 9 (a) -9.
F 2 of the invention, such as etalon 34 of (b) (below)
The FSR of any gas-filled etalon used with the laser can be adjusted in the following manner. The pressure of the gas filling the etalon jacket 18 (see FIG. 4), and in particular the gas between the plates 22 of the etalon 6, can be changed to adjust the refractive index of the gas. Alternatively, for example, using a piezoelectric element as the etalon spacer 26,
The distance L between the plates 22 can be changed. FS
Since R depends on both the refractive index of the gas and the spacing L between the plates 22, the FSR
Can be adjusted. By adjusting the FSR of the etalon 6, aligned to the desired emission lines to be selected to the maximum value in the reflectance spectrum of the etalon 6, at the same time the non-selection of the free-running F 2 laser the minimum value of the reflectance spectrum of the etalon 6 By aligning the bright lines, the bright lines can be selected accurately. Any etalon used in the preferred embodiment can also be tuned piezoelectrically or rotationally to adjust the FSR.
【0044】図5(a)及び図5(b)は、エタロン6
によって狭線幅化が行われる方法の概略を例示する。以
下に定量的に論じられるように、エタロン6のFSR
は、上記で説明されたように、そのギャップ間隔を変化
させるか、またはギャップ中のガスの圧力を変更するか
の何れかによって調整される。上記で導出された圧力解
像度(pressure resolution)への要求はこの場合にも
適用される。この構成の利点は、輝線選択のためにプリ
ズムが必要ないので簡素になることである。しかし、こ
のシステムは不要な輝線を抑制する際の効率が低く、そ
うした波長での残留放出(residual emission)を生じ
ることがある。FIGS. 5A and 5B show the etalon 6
An example of a method of narrowing the line width by the method will be described below. As discussed quantitatively below, the FSR of etalon 6
Is adjusted by either changing the gap spacing or changing the pressure of the gas in the gap, as described above. The requirements for pressure resolution derived above apply here as well. The advantage of this configuration is that it is simpler because no prism is required for bright line selection. However, this system is inefficient at suppressing unwanted emission lines and can result in residual emission at such wavelengths.
【0045】約157nmの自走F2レーザ放出輝線λ
2(左側の部分)とλ1(右側の部分)の付近のエタロ
ン6の反射率スペクトルが図5(a)に示される。好適
にはエタロン6のギャップを充填するガスの圧力が、反
射率の最大値と最小値をそれぞれλ2とλ1にアライン
させるために変更される。また、その代りにギャップ間
隔が変更されるかまたは圧力とギャップ間隔の両方が変
更され同じ効果を生じさせることもある。図5(b)
は、自走F2レーザのλ2(左側の部分)とλ1(右側
の部分)(実線)、及び輝線選択(λ1)とその選択さ
れた輝線の狭線幅化を有するF2レーザの出力放出スペ
クトル(破線)を示す。すなわち、図5(b)の破線
は、自走F2レーザの出力放出スペクトルである図5
(b)の実線の上に重ねられたエタロン6の図5(a)
の反射率スペクトルを表す。A self-propelled F 2 laser emission line λ of about 157 nm
The reflectance spectra of etalon 6 near 2 (left part) and λ 1 (right part) are shown in FIG. Preferably, the pressure of the gas filling the gap of the etalon 6 is changed to align the maximum and minimum reflectivity to λ 2 and λ 1 respectively. Alternatively, the gap spacing may be changed or both the pressure and the gap spacing may be changed to produce the same effect. FIG. 5 (b)
Is, lambda 2 (part on the left) and lambda 1 (right part) of the free-running F 2 laser (solid line), and F 2 laser having an emission line selection (lambda 1) and the line narrowing of the selected emission lines 2 shows the output emission spectrum (broken line). That is, Figure 5 a broken line in FIG. 5 (b) is the output emission spectra of the free-running F 2 laser
FIG. 5A of the etalon 6 superimposed on the solid line of FIG.
Represents a reflectance spectrum.
【0046】分子フッ素に加えて、本発明のF2レーザ
の放電チャンバ内のガス混合物にはさらに、少なくとも
1つのバッファ・ガスを含む1つかそれ以上の他のガス
が含まれる。図6(a)及び図6(b)は、それぞれバ
ッファ・ガスとしてヘリウムとネオンを有する自走F2
レーザのスペクトルを示す。In addition to the molecular fluorine, a F 2 laser gas mixture in the discharge chamber of the present invention further includes one or more other gases including at least one buffer gas. FIGS. 6 (a) and 6 (b) show free-running F 2 having helium and neon as buffer gases, respectively.
3 shows a spectrum of a laser.
【0047】図6(a)は、バッファ・ガスとしてヘリ
ウムを有する約157nmの自走F 2レーザ・スペクト
ルを示す。2つの輝線が観察される。図6(b)は、バ
ッファ・ガスとしてネオンを有する約157nmの自走
F2レーザ・スペクトルを示す。この場合、3つの輝線
が観察される。図6(b)のスペクトルの約157.6
2nmと157.52nmの対応する輝線は明らかに図
6(a)のそれらより狭い。これは、図6(b)のスペ
クトルを放出したF2レーザが、ネオン・バッファ・ガ
スが存在するため、バッファ・ガスとしてヘリウムを有
する図6(a)のスペクトルを放出したF2レーザより
長いパルス持続期間を示したからである。FIG. 6A shows a helicopter as a buffer gas.
Self-propelled F of about 157 nm with 2Laser Spect
Show Two bright lines are observed. FIG.
Self-propelled about 157nm with neon as buffa gas
F23 shows a laser spectrum. In this case, three bright lines
Is observed. About 157.6 of the spectrum of FIG.
The corresponding emission lines at 2 nm and 157.52 nm are clearly visible
6 (a). This is shown in FIG.
F that released the creature2The laser is powered by a neon buffer
Helium as a buffer gas
F that emits the spectrum of FIG.2From laser
This is because it showed a long pulse duration.
【0048】本発明のF2レーザのどの実施例でも、パ
ルス持続期間が長いほど、達成可能なスペクトル線幅は
狭くなる。共振器内をレーザ・ビームが1往復する毎
に、ビームのスペクトル濾過が行われる。エタロン出力
結合器(etalon output coupler)6からの各反射の
後、反射ビームの強度スペクトルI(j+1)(v)はエタ
ロンの反射率関数R(v)と入射スペクトルI
(j)(v)の積であり、すなわち次式である。 I(j+1)(v)=R(v)I(j)(v) ここでjは往復の回数である。例えば、反射率関数がガ
ウス関数によって近似可能な場合、ビーム・スペクトル
の幅は往復回数の平方根の逆数で減少する。すなわち次
式である。 Δv〜j-1/2 好適実施例にはまた、バッファ・ガスとしてネオンを利
用することによって分子フッ素レーザのパルスの長さを
増大する手段が含まれる。図7(a)、図7(b)及び
図7(c)は、表1に示されるガス混合物での時間パル
ス形状を示す。[0048] In any embodiment of the F 2 laser of the present invention, as the pulse duration is long, achievable spectral linewidth narrower. Each time the laser beam makes one round trip in the resonator, spectral filtering of the beam is performed. After each reflection from the etalon output coupler 6, the intensity spectrum I (j + 1) (v) of the reflected beam is the etalon's reflectance function R (v) and the incident spectrum I (j + 1).
(j) The product of (v), that is, I (j + 1) (v) = R (v) I (j) (v) where j is the number of round trips. For example, if the reflectance function can be approximated by a Gaussian function, the width of the beam spectrum decreases with the reciprocal of the square root of the number of round trips. That is, the following equation. The Δv ~ j -1/2 preferred embodiment also includes means for increasing the pulse length of the molecular fluorine laser by utilizing neon as a buffer gas. FIGS. 7 (a), 7 (b) and 7 (c) show the time pulse shapes for the gas mixtures shown in Table 1. FIG.
【0049】[0049]
【表1】 [Table 1]
【0050】F2レーザのガス混合物中のネオンの濃度
が増大すると、結果としてパルス長さはほぼ8n秒(ネ
オン0%の場合)から25n秒(ネオン96.8%の場
合)に増大する。[0050] If the concentration of neon F 2 laser gas mixture is increased, the pulse length as a result increases from approximately 8n sec (0% neon) to 25n seconds (for 96.8% neon).
【0051】(全圧とフッ素濃度の考慮事項)ガス混合
物はパルス・エネルギー(利得)とパルス・エネルギー
安定性に関して最適化される。圧力とフッ素濃度が各々
高いほど高いエネルギー結果が達成されるが、パルス・
エネルギー変動も高くなる。好適な装置はこの考慮事項
のバランスを取ったものである。すなわち、約5bar
の全圧と0.05%〜0.2%の範囲内のフッ素濃度が
好適である。(Total pressure and fluorine concentration considerations) The gas mixture is optimized for pulse energy (gain) and pulse energy stability. Higher energy results are achieved at higher pressures and higher fluorine concentrations, respectively.
Energy fluctuations also increase. The preferred device balances these considerations. That is, about 5 bar
And a fluorine concentration in the range of 0.05% to 0.2% are preferred.
【0052】単独のバッファ・ガスとしてネオンを利用
する実施例では、自走スペクトル中に3つの輝線が存在
する。以下の3つの条件が満たされるべきである。In an embodiment utilizing neon as the sole buffer gas, there are three bright lines in the free running spectrum. The following three conditions should be met.
【0053】mv0=v1; (k+1/2)v0=v2; (j+1/2)v0=v3、 ここでm、j、kは整数であり、v0は光周波数領域
(optical frequency domain)内のエタロンの自由スペ
クトル範囲であり、v1は選択すべき輝線の光周波数で
あり、v2及びv3は抑制すべきスペクトル輝線の光周
波数である。バッファ・ガスとしてヘリウムが使用され
ている場合のように、2つの輝線だけが存在する場合、
この等式の組は次の2つの等式に減らされる。Mv 0 = v 1 ; (k + /) v 0 = v 2 ; (j + /) v 0 = v 3 , where m, j, and k are integers, and v 0 is the optical frequency domain ( optical frequency domain) is the free spectral range of the etalon in, v 1 is the optical frequency of the emission line to be selected, v 2 and v 3 are the optical frequency of the spectral emission lines to be suppressed. If only two emission lines are present, such as when helium is used as a buffer gas,
This set of equations is reduced to the following two equations:
【0054】mv0=v1; (k+1/2)v0=v2、 ここでv1は選択すべき輝線の光周波数である。Mv 0 = v 1 ; (k + /) v 0 = v 2 , where v 1 is the optical frequency of the bright line to be selected.
【0055】図8(a)及び図8(b)はそれぞれ、分
子フッ素レーザ用共振器装置の第3及び第4好適実施例
の概略を示す。波長分離効果を増大させるために、図8
(a)に示されるように多数の(2つかそれ以上の)プ
リズム28、30を使用することがある。第2プリズム
30はその背面に高反射率被覆を有するか、または高反
射共振反射ミラーの前に配置されてもよい。プリズム3
0の背面の高反射被覆の代わりにこのような別個の高反
射ミラー32を使用することが図8(b)に示される。
こうした別個の高反射ミラー32は多数のプリズムと組
み合わせて使用されることも可能である。別個のミラー
32の利点は、プリズム30より容易に製造できること
である。同時に、別個のミラー32を使用するとビーム
が横断する光学表面の数が増大するので、光学的損失と
波長分散(wavelength dispersion)の両方が増大す
る。従って、プリズムの数と別個のミラーを使用するか
どうかの決定は、単一輝線の確実な選択を達成するため
に望ましい分散の大きさの合計に依存する。上記で注意
したように、1つかそれ以上の開口が図8(a)及び図
8(b)のシステムの何れかの共振器に挿入されて、プ
リズム28,30の分散スペクトルの側波帯及び/また
はエタロン6の反射率の最大値とF2レーザの選択され
た輝線との重なりの側波帯を切断することができる。FIGS. 8A and 8B schematically show third and fourth preferred embodiments of a resonator apparatus for a molecular fluorine laser. To increase the wavelength separation effect, FIG.
Multiple (two or more) prisms 28, 30 may be used as shown in (a). The second prism 30 may have a high-reflectance coating on its back surface, or may be placed in front of a high-reflection resonant reflection mirror. Prism 3
The use of such a separate high-reflection mirror 32 in place of the high-reflection coating on the back of 0 is shown in FIG. 8 (b).
Such a separate high reflection mirror 32 could be used in combination with multiple prisms. An advantage of the separate mirror 32 is that it can be more easily manufactured than the prism 30. At the same time, the use of separate mirrors 32 increases both the optical loss and wavelength dispersion as the number of optical surfaces traversed by the beam increases. Thus, the number of prisms and the decision whether to use separate mirrors depends on the total amount of dispersion desired to achieve a reliable selection of a single emission line. As noted above, one or more apertures are inserted into the resonators of any of the systems of FIGS. 8 (a) and 8 (b) to provide sidebands of the dispersion spectrum of prisms 28, 30 and / or to cut the sidebands overlap between the maximum value and the F 2 laser of selected emission lines of the reflectance of the etalon 6.
【0056】図9(a)及び図9(b)は、約157n
mで放出する分子フッ素レーザ用共振器装置の、それぞ
れ第5及び第6好適実施例の概略を示す。図9(a)の
第5実施例では、高フィネス・エタロン34が図2
(a)の第1実施例のプリズム4の代わりとなる。図9
(b)の第6実施例では、高フィネス・エタロン34が
やはり使用され、出力結合ミラー35が図9(a)の第
5実施例の出力結合エタロン6の代わりとなる。一般
に、本出願で説明されるどの実施例も、図9(a)及び
図9(b)に示される高フィネス・エタロンを含むよう
変更されることがある。FIG. 9A and FIG. 9B show about 157n.
The schematic representations of the fifth and sixth preferred embodiments, respectively, of a molecular fluorine laser resonator device emitting at m. In the fifth embodiment of FIG. 9A, the high finesse etalon 34 is
(A) It replaces the prism 4 of the first embodiment. FIG.
In the sixth embodiment of FIG. 9B, a high finesse etalon 34 is also used, and the output coupling mirror 35 replaces the output coupling etalon 6 of the fifth embodiment of FIG. In general, any of the embodiments described in this application may be modified to include the high finesse etalon shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b).
【0057】第5または第6実施例のどちらでも、輝線
選択は、好適には比較的高いフィネスを有するエタロン
34の使用を通じて達成される。図9(a)及び図9
(b)のエタロン34は反射モードで動作し、以前に説
明された実施例の高反射率表面、すなわち、第1実施例
のプリズム4または第3実施例のプリズム30の高反射
率背面、第2実施例の高反射率ミラー12または第3実
施例の高反射率ミラー32の代わりの役目を果たすこと
ができる。また、その代りにエタロン34は透過モード
で動作し、高反射共振反射ミラーの前に配置されること
もある。さらに、エタロン34は、その高反射率特性と
結合された輝線選択特性により、プリズム12,30ま
たはプリズム28及び反射器28の全体の代わりになる
こともできる。In either the fifth or sixth embodiment, bright line selection is preferably achieved through the use of an etalon 34 having a relatively high finesse. 9 (a) and 9
The etalon 34 in (b) operates in a reflection mode and has a high reflectivity surface of the previously described embodiment, ie, the high reflectivity back surface of the prism 4 of the first embodiment or the prism 30 of the third embodiment. It can serve as an alternative to the high reflectivity mirror 12 of the second embodiment or the high reflectivity mirror 32 of the third embodiment. Alternatively, the etalon 34 operates in a transmission mode and may be located in front of the high reflection resonant reflecting mirror. In addition, the etalon 34 can replace the prism 12, 30 or the entire prism 28 and reflector 28 due to its bright line selection characteristics combined with its high reflectivity characteristics.
【0058】エタロン34の反射率R対レーザ・ビーム
の光周波数vが図10(a)に示される。これは次式の
関数によって表される。 R(v)−Fsin2(πv/v0)/(1+Fsin
2(πv/v0)) ここでF=4R/(1−R)2はエタロン34のフィネ
ス係数(finesse factor)であり、v0はエタロンの自
由スペクトル範囲(FSR)であり、nがエタロン・ギ
ャップ材料の屈折率でありLがセンチメートル単位のエ
タロンの間隔であるときv0=1/2nL[cm-1]で
ある。フィネス係数FはフィネスとF=π(F/2)
1/2として関係づけられる。エタロン34の反射率関数
の最小値に近い周波数を有するスペクトル成分は、共振
器中で最も大きい損失を受け、従って抑制される。エタ
ロン34のフィネスが十分に高い場合は、k=整数であ
るとき条件v=kv0に対応する狭いスペクトル領域の
外側の周波数を有するいかなる光も、図10(a)に示
されるように、こうした周波数で1に近い反射率を示す
エタロン34によってほぼ完全に反射されることにな
る。従って、v=kv0で最小の反射のこれらの狭い領
域を除いて、エタロン34はまさに高反射表面としての
役目を果たす。好適には、エタロン34は、望ましくな
いスペクトル輝線の中心にエタロン34の反射率の最小
値(1つまたは複数)を設定することによって、このよ
うな望ましくないスペクトル輝線を抑制するように構成
される。第5または第6の何れかの実施例によるエタロ
ン34は、上記で説明されたように固体エタロン(soli
d-state etalon)、排気されたエタロン(evacuated et
alon)または不活性ガス充填エタロンの何れかであり、
ここで不活性ガスはやはり、ヘリウム、アルゴン、ネオ
ン、クリプトン、窒素、または約157nmの光を強く
吸収しない他のガスのいずれかの1つまたはその組み合
わせであることができる。また、エタロン34のプレー
ト間のギャップには、CaF2、MgF2、LiF2、
BaF2、SrF2、石英またはフッ素ドープ石英、ま
たは約157nmの光を強く吸収しない他の固体材料と
いった固体材料が含まれる。FIG. 10A shows the reflectance R of the etalon 34 versus the optical frequency v of the laser beam. This is represented by the following function: R (v) -Fsin 2 (πv / v 0 ) / (1 + Fsin
2 (πv / v 0 )) where F = 4R / (1-R) 2 is the finesse factor of the etalon 34, v 0 is the free spectral range (FSR) of the etalon, and n is the etalon V 0 = 1 / nL [cm -1 ] where L is the refractive index of the gap material and L is the etalon spacing in centimeters. The finesse coefficient F is the finesse and F = π (F / 2)
Related as 1/2 . Spectral components having frequencies near the minimum of the reflectivity function of the etalon 34 suffer the greatest loss in the resonator and are therefore suppressed. If the finesse of the etalon 34 is sufficiently high, any light having a frequency outside the narrow spectral region corresponding to the condition v = kv 0 when k = integer, as shown in FIG. 10 (a). It will be almost completely reflected by the etalon 34 which shows a reflectance close to 1 at the frequency. Thus, except for these narrow areas of minimal reflection at v = kv 0 , etalon 34 serves exactly as a highly reflective surface. Preferably, the etalon 34 is configured to suppress such unwanted spectral emission lines by setting the minimum value (s) of the etalon 34 reflectivity at the center of the unwanted spectral emission lines. . The etalon 34 according to either the fifth or sixth embodiment may be a solid etalon (solid etalon) as described above.
d-state etalon, evacuated etalon
alon) or an inert gas-filled etalon,
Here, the inert gas can again be helium, argon, neon, krypton, nitrogen, or any one or combination of other gases that do not strongly absorb light at about 157 nm. Further, in the gap between the plates of the etalon 34, CaF 2 , MgF 2 , LiF 2 ,
Solid materials such as BaF 2 , SrF 2 , quartz or fluorine-doped quartz, or other solid materials that do not strongly absorb light at about 157 nm are included.
【0059】図10(a)〜図10(c)は、図9
(a)及び図9(b)の高フィネス・エタロン34の輝
線選択の特徴を例示する。図10(a)は、高フィネス
・エタロン34の反射率の波長依存性を示す。図10
(b)は自走F2レーザの放出スペクトルを示す。その
共振器機構中に高フィネス・エタロン34を有するF2
レーザの結果として得られる出力放出が図10(c)に
示される。図10(a)〜図10(c)から観察できる
ように、所望のように2つの輝線の1つがF2レーザの
出力として選択される。FIGS. 10 (a) to 10 (c) correspond to FIG.
9A and 9B illustrate the characteristics of the bright line selection of the high finesse etalon 34. FIG. FIG. 10A shows the wavelength dependence of the reflectance of the high finesse etalon 34. FIG.
(B) shows an emission spectrum of the free-running F 2 laser. F 2 with high finesse etalon 34 in its resonator mechanism
The resulting power emission of the laser is shown in FIG. Figure 10 (a) As can be observed from the through Figure 10 (c), one of the two bright lines as desired but is selected as the output of the F 2 laser.
【0060】また、ビームの波面曲率(wavefront curv
ature)は、共振器内の円筒形レンズを使用することに
よって補償される(引用によって本出願の記載に援用さ
れる、米国特許第6,061,382号参照)。本発明
のエタロン6及び34は一般にビームの波面曲率の影響
を受けやすい。従って、共振器内に配置された1つかそ
れ以上の円筒形レンズはエタロン6,34でさらに平行
化されたビーム(collimated beam)を提供することが
できる。さらに、波面曲率補償は、1つかそれ以上の湾
曲した共振器ミラー(curved resonator mirror)を介
して達成することもできる。The wavefront curvature of the beam (wavefront curv
is compensated for by using a cylindrical lens in the resonator (see US Pat. No. 6,061,382, incorporated herein by reference). The etalons 6 and 34 of the present invention are generally susceptible to beam front curvature. Thus, one or more cylindrical lenses located within the resonator can provide a collimated beam with the etalons 6,34. In addition, wavefront curvature compensation can be achieved via one or more curved resonator mirrors.
【0061】本発明の目標と目的を推進する際他の変形
が可能である。例えば、図2(a)のプリズム4、図2
(b)の高反射ミラー12、任意の実施例のエタロン
6、図8(a)のプリズム28またはプリズム30、図
8(b)のプリズム28または高反射表面32、及び図
9(a)及び図9(b)の高フィネス・エタロンの何れ
もレーザ放電チャンバ2を密閉することができる。これ
によって有利にもビームが横断しなければならない光イ
ンタフェースの数が減少し、従って光学的損失が減少す
る。特に、今言及した1つかそれ以上の光学要素によっ
て置換されたあとは、余分のレーザ窓(1つまたは複
数)は必要なくなる。放電チャンバを密閉するためにエ
タロン6、34が使用される場合、エタロン6、34内
のガスの圧力を上昇させてガス混合物の圧力に近づけ、
圧力差によるエタロン6、34の歪みを防止するのが有
利なことがあるが、これはエタロンがまだ輝線選択及び
/または狭線幅化作用を行っている場合に限られる。Other variations are possible in promoting the goals and objectives of the present invention. For example, the prism 4 in FIG.
9 (a), the high reflection mirror 12, the etalon 6 of any embodiment, the prism 28 or prism 30 of FIG. 8 (a), the prism 28 or high reflection surface 32 of FIG. 8 (b), and FIGS. Any of the high finesse etalons in FIG. 9B can seal the laser discharge chamber 2. This advantageously reduces the number of optical interfaces that the beam must traverse, thus reducing optical losses. In particular, no extra laser window (s) is needed after being replaced by one or more of the optical elements just mentioned. If the etalons 6, 34 are used to seal the discharge chamber, the pressure of the gas in the etalons 6, 34 is increased to approach the pressure of the gas mixture;
It may be advantageous to prevent distortion of the etalons 6, 34 due to pressure differences, but only if the etalon is still performing bright line selection and / or line narrowing.
【0062】図11は、輝線選択及び/または狭線幅化
のためのプリズム・ビーム拡大器46とエタロン48と
を有する狭線幅化モジュール50を含む分子フッ素(F
2)レーザ用共振器装置の第7好適実施例を示す。第7
実施例の共振器装置には、分子フッ素と、ネオン及び/
またはヘリウムといった1つかそれ以上のバッファ・ガ
スとを含むガス混合物で充填される放電チャンバ2が含
まれる。1対の主放電電極3a、3bは放電チャンバ内
にあってパルサ回路(図示せず)に接続されて、分子フ
ッ素に電圧を印加する。1つかそれ以上の予備イオン化
ユニットも放電チャンバ内にある(図示せず、但し上記
で言及された第60/162,845号特許出願参
照)。放電チャンバ2の他の態様は第09/453,6
70号特許出願に見られ、それ以外では上記の記載及び
/または当業者の理解の通りである。FIG. 11 shows a molecular fluorine (F) including a line narrowing module 50 having a prism beam expander 46 and an etalon 48 for bright line selection and / or line narrowing.
2 ) A seventh preferred embodiment of the laser resonator device is shown. Seventh
In the resonator device of the embodiment, molecular fluorine, neon and / or
Or a discharge chamber 2 filled with a gas mixture comprising one or more buffer gases, such as helium. A pair of main discharge electrodes 3a and 3b are located in the discharge chamber and connected to a pulser circuit (not shown) to apply a voltage to molecular fluorine. One or more pre-ionization units are also in the discharge chamber (not shown, but see the above referenced 60 / 162,845 patent application). Another embodiment of the discharge chamber 2 is 09 / 453,6.
No. 70 patent application, otherwise as described above and / or as understood by those skilled in the art.
【0063】1つの窓40は、出力結合器の役目を果た
す平面平行光学窓(plano-paralleloptical window)で
ある。部分反射ミラーが代替的にチャンバ窓40と別個
に使用され、ビームを出力結合することがあり、この窓
40はチャンバ2を密閉しビームを出力結合する二重の
役目を果たしており、共振器内の光学表面の数を減少さ
せそれによって有利にもその効率を向上させる。窓40
は好適には光学軸に垂直にアラインされるが、望ましい
反射率及び透過率(transmissivity)特性を達成し、か
つ/または寄生振動を防止するために5Eといったある
角度またはブルースター角度または他の選択された角度
に方向付けられることもある。One window 40 is a plano-parallel optical window that serves as an output coupler. A partially reflective mirror may alternatively be used separately from the chamber window 40 to couple the beam out, which window 40 serves the dual purpose of sealing the chamber 2 and coupling out the beam, and The number of optical surfaces of the optical fiber, thereby advantageously improving its efficiency. Window 40
Is preferably aligned perpendicular to the optic axis, but at an angle such as 5E or Brewster angle or other choice to achieve the desired reflectivity and transmissivity properties and / or prevent parasitic oscillations It may be oriented at a given angle.
【0064】真空ベロー56または同様の装置は、調整
の自由度という点での融通性と、真空気密シールを提供
する。別の窓44は好適には平凸レンズ(plano-convex
lens)であり、各々本出願と同じ譲受人に譲渡され引
用によって本出願の記載に援用される米国特許第6,0
61,382号及び欧州特許出願EP 0095570
6 A1で説明されているような波面曲率を補償する役
目を果たす。シールの機密性はシール42によって保証
される。レンズ44は調整可能なこともそうでないこと
もある。レンズ44は、寄生振動を回避するためにビー
ムに対する垂線からわずかに(5度程度)傾斜させるこ
とがある。好適には、このレンズ44は反射防止被覆さ
れている。The vacuum bellows 56 or similar device provides flexibility in terms of freedom of adjustment and a vacuum tight seal. Another window 44 is preferably a plano-convex lens (plano-convex
U.S. Pat. No. 6,0,067, each assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference.
61,382 and European Patent Application EP 0095570
6 serves to compensate for wavefront curvature as described in A1. Seal confidentiality is ensured by seal 42. Lens 44 may or may not be adjustable. Lens 44 may be slightly (about 5 degrees) tilted from the normal to the beam to avoid parasitic oscillations. Preferably, the lens 44 is anti-reflective coated.
【0065】図11に示される第7実施例によるF2レ
ーザの共振器には、ベロー56及びシール42を介して
チャンバ2と結合された輝線選択及び/または狭線幅化
ユニットが含まれる。ビームは好適には1つかそれ以上
のビーム拡大プリズム46によって拡大され、ビームの
発散を低減する。いくつかのプリズム46が使用される
ことがあり、収束発散レンズ対(converging diverging
lens pair)または当業者に周知の他のビーム拡大手段
が使用されることがある。The resonator of the F 2 laser according to the seventh embodiment shown in FIG. 11 includes a bright line selection and / or narrowing unit coupled to the chamber 2 via the bellows 56 and the seal 42. The beam is preferably expanded by one or more beam expanding prisms 46 to reduce beam divergence. Several prisms 46 may be used, and a converging diverging lens pair may be used.
A lens pair) or other beam expanding means known to those skilled in the art may be used.
【0066】透過型エタロンが好適にはビーム拡大器プ
リズム46の後に配置され、波長選択器の役目を果た
す。最後に、高反射ミラー32が共振器を通じてビーム
を戻す。A transmission etalon is preferably placed after the beam expander prism 46 and serves as a wavelength selector. Finally, the highly reflective mirror 32 returns the beam through the resonator.
【0067】狭線幅化ユニットは、ベロー56及びシー
ル42を使用してレーザ・チャンバ2に結合されるエン
クロージャ50内にあるので、レーザ共振器の狭線幅化
ユニットは外気から密閉される。不活性のパージ・ガス
(purge gas)が入口及び出口ポート52、54を介し
てエンクロージャ50を通じて流される。真空ポートが
含まれるか、またはポンプをポート52または54の何
れかを介して接続することができる。エンクロージャ中
の雰囲気を制御する方法は、ポンプを使用して排気状態
下にエンクロージャを維持するか、またはエンクロージ
ャ50を通じて急速にパージ・ガスを流すか、また好適
にはまずエンクロージャを排気し、次に低い流速でパー
ジ・ガスを流すものである。排気の後パージ・ガスの埋
め戻し(backfill)が続き、この処置は、パージ・ガス
が低速度で流される前に数回、例えば3〜10回繰り返
される。さらなる詳細とエンクロージャの雰囲気を準備
し維持するための代替処置については、各々本出願と同
じ譲受人に譲渡され引用によって本出願の記載に援用さ
れる(F2レーザ用のビーム供給経路用エンクロージャ
と診断ビーム・スプリッタ・モジュールに関する)米国
特許出願第09/343,333号、第09/594,
892号及び第09/598,522号を参照された
い。Since the line narrowing unit is in the enclosure 50 which is coupled to the laser chamber 2 using the bellows 56 and the seal 42, the laser resonator line narrowing unit is sealed from the outside air. Inert purge gas is flowed through the enclosure 50 through inlet and outlet ports 52,54. A vacuum port may be included, or a pump may be connected via either port 52 or 54. Methods of controlling the atmosphere in the enclosure include maintaining the enclosure under evacuation conditions using a pump, or flushing purge gas through the enclosure 50, and preferably first evacuating the enclosure, then The purge gas flows at a low flow rate. The evacuation is followed by a backfill of the purge gas, and this procedure is repeated several times, for example 3 to 10 times, before the purge gas is flowed at a low speed. The alternative treatment for maintaining Prepare atmosphere for further details and enclosure, with each beam delivery path enclosure for which incorporated by (F 2 laser of the present application by reference and assigned to the same assignee as the present application U.S. patent application Ser. Nos. 09 / 343,333, 09 / 594,944 (for diagnostic beam splitter modules).
892 and 09 / 598,522.
【0068】チャンバ2と高反射ミラー32の間のビー
ム経路全体は、好適には窒素、またはヘリウム、アルゴ
ン、クリプトン等といった何らかの不活性ガスでパージ
されたエンクロージャ50内に封入されるのが実際に好
適である。高純度窒素が好適にはこの目的で使用され
る。The entire beam path between the chamber 2 and the highly reflective mirror 32 is actually enclosed in an enclosure 50 which is preferably purged with nitrogen or some inert gas such as helium, argon, krypton or the like. It is suitable. High-purity nitrogen is preferably used for this purpose.
【0069】エンクロージャ50中の窒素の圧力は可調
整であり、窒素の圧力を変化させることによって、エタ
ロン48の透過スペクトルを調整することができる(例
えば、回折格子とビーム拡大器とを含む狭線幅化ユニッ
トの圧力調整に関する、本出願と同じ譲受人に譲渡され
引用によって本出願の記載に援用される米国特許出願第
09/178,445号参照)。エタロン48の透過の
最大値は好適には、自走F2レーザの自然放出スペクト
ルの、好適には抑制される157.52nm付近の2次
輝線をも含む157nm付近の多数の輝線の中で、15
7.62nm付近のλ1での1次輝線の最大値に一致す
るよう調整される。The pressure of the nitrogen in the enclosure 50 is adjustable, and the transmission spectrum of the etalon 48 can be adjusted by changing the pressure of the nitrogen (for example, a narrow line including a diffraction grating and a beam expander). (See US patent application Ser. No. 09 / 178,445, assigned to the same assignee as the present application and incorporated herein by reference for pressure regulation of the widthening unit). Maximum value of the transmission of the etalon 48 is suitably, in a free-running F 2 of the spontaneous emission spectrum of the laser, a large number of emission lines in the vicinity of 157nm which preferably also includes a secondary emission lines around 157.52nm is suppressed, Fifteen
The adjustment is made so as to coincide with the maximum value of the primary emission line at λ 1 near 7.62 nm.
【0070】図12(a)〜図12(c)は、エタロン
を調整して選択された輝線、例えば、図11の実施例の
F2レーザの約157.62nmの1次輝線を狭線幅化
する方法を例示する。図12(a)は、F2レーザの約
157.62nmの1次輝線の自然放出スペクトルを例
示する。エタロン48の透過は図12(b)に例示され
るように、波長の周期関数である。図12(b)の実線
はエタロン48の第1のチューニング位置を表し、破線
はエタロン48の第2のチューニング位置を表してい
る。エタロン48は圧電式、回転式に及び/または、図
11の議論または図4の議論の何れかに関連して上記に
記載されたように、そのプレート間のギャップ内の圧力
を調整することによってチューニングされる。圧力を変
化させる1つの方法は、ニードル弁52及び54を使用
して図11に示される窒素パージ・ガスの吸入及び排出
速度を制御することである。例えば、出口弁54を閉じ
かつ/または入口弁52を開くことにより圧力を上昇さ
せ、またその逆の操作も行われる。[0070] FIG. 12 (a) ~ FIG. 12 (c), the bright line that is selected by adjusting the etalon, for example, narrow linewidth primary emission line of approximately 157.62nm of F 2 laser of the embodiment of FIG. 11 An example of a method for converting the data will be described. 12 (a) is illustrates spontaneous emission spectrum of the primary emission line of approximately 157.62nm of F 2 laser. The transmission of the etalon 48 is a periodic function of the wavelength, as illustrated in FIG. The solid line in FIG. 12B represents the first tuning position of the etalon 48, and the broken line represents the second tuning position of the etalon 48. Etalon 48 may be piezoelectric, rotary and / or by adjusting the pressure in the gap between its plates as described above in connection with either the discussion of FIG. 11 or the discussion of FIG. Tuned. One way to change the pressure is to use needle valves 52 and 54 to control the inlet and outlet rates of the nitrogen purge gas shown in FIG. For example, the pressure may be increased by closing the outlet valve 54 and / or opening the inlet valve 52, and vice versa.
【0071】各透過ピークの幅はほぼそのフィネスで除
算されたエタロンの自由スペクトル範囲であり、フィネ
スは光学表面の質によって制限されるので、透過ピーク
の幅を最小化するためにはできる限り自由スペクトル範
囲を縮小することが好適である。最小自由スペクトル範
囲は、中心のピークに隣接するピークが実質的に発振を
生じさせないという要求によって決定される。図12
(a)に例示される放出ピークの近似自然帯域幅はほぼ
0.6〜1.0pmであるので、好適な最適自由スペク
トル範囲は約1.0pmである。図12(b)及び図1
2(c)に示される実線は好適なスペクトル・アライメ
ントを例示し、ここで図12(c)は単一の狭線幅化さ
れたピークを示す。図12(b)及び図12(c)の破
線は、エタロン48の透過スペクトルが実線によって示
される最適値からずれているときのレーザ出力中の第2
ピークの発生を含む2つのピークが示されているので望
ましくないスペクトル・アラインメントを例示する。The width of each transmission peak is approximately the free spectral range of the etalon divided by its finesse, and since the finesse is limited by the quality of the optical surface, it is as free as possible to minimize the width of the transmission peak. It is preferred to reduce the spectral range. The minimum free spectral range is determined by the requirement that the peak adjacent to the central peak be substantially free of oscillation. FIG.
Since the approximate natural bandwidth of the emission peak illustrated in (a) is approximately 0.6-1.0 pm, a preferred optimal free spectral range is approximately 1.0 pm. FIG. 12 (b) and FIG.
The solid line shown in FIG. 2 (c) illustrates a preferred spectral alignment, where FIG. 12 (c) shows a single narrowed peak. The dashed lines in FIGS. 12B and 12C indicate the second in the laser output when the transmission spectrum of the etalon 48 deviates from the optimum value indicated by the solid line.
An undesired spectral alignment is illustrated because two peaks are shown, including the occurrence of a peak.
【0072】第7実施例の変形には窓40から独立した
光学要素として出力結合器を有することが含まれ、その
場合チャンバ2の出力窓40は平面平面窓(plano-plan
o window)である。これは、共振器光学装置を、チャン
バ2から分離された機械的に安定な構造上に設置する機
会を提供する。しかし、これは光学的損失を増大させレ
ーザの効率を低下させる。第2エタロン、回折格子及び
/または1つかそれ以上の分散プリズムが図11の狭線
幅化ユニットと共に含まれることがある。エタロン48
は反射式エタロンによって置換されて、上記で説明され
たそれらのエタロン6、34といった高または低フィネ
ス・エタロンのように、輝線選択要素としてと共振反射
器としての二重の役割を果たすことがある。A variant of the seventh embodiment includes having an output coupler as an optical element independent of the window 40, in which case the output window 40 of the chamber 2 is a plane-planar window.
o window). This offers the opportunity to place the resonator optics on a mechanically stable structure separate from the chamber 2. However, this increases the optical losses and reduces the efficiency of the laser. A second etalon, diffraction grating and / or one or more dispersive prisms may be included with the line narrowing unit of FIG. Etalon 48
May be replaced by a reflective etalon and, as in the high or low finesse etalons such as those etalons 6, 34 described above, serve a dual role as a bright line selection element and as a resonant reflector. .
【0073】説明されたレーザ発振器は通常、自走共振
器と比較して低い出力パワーを発生する。従って、本出
願の上記の部分及び、上記で引用によって本出願の記載
に援用された第09/599,130号特許出願で説明
されたように、第1〜第6実施例の何れとも同様に、第
7実施例で増幅器を使用することができる。The described laser oscillator typically produces lower output power compared to a free-running resonator. Thus, as described in the above part of the present application and in the 09 / 599,130 patent application incorporated by reference herein above, as in any of the first to sixth embodiments. In the seventh embodiment, an amplifier can be used.
【0074】全ての光学要素の好適な材料はCaF2で
あるが、157nmで十分に透過性であることが知られ
ている小数の材料の中でMgF2、BaF2、Sr
F2、LiF2またはLiFも代替的に使用することが
できる。エタロン48は好適には、50%より大きい、
好適には90%〜97%の反射率を有する薄膜誘電体被
覆で被覆されたその各内面を有し、一方エタロン48の
外面は好適には反射防止被覆されている。The preferred material for all optical elements is CaF 2 , but among the few materials known to be sufficiently transparent at 157 nm, MgF 2 , BaF 2 , Sr
F 2 , LiF 2 or LiF can alternatively be used. Etalon 48 is preferably greater than 50%,
The etalon 48 preferably has an anti-reflective coating on its outer surface, while its inner surface is preferably coated with a thin film dielectric coating having a reflectivity of 90% to 97%.
【0075】本発明の例示図面と特定の実施例が説明さ
れ例示されたが、理解されるべきであるように本発明の
範囲はここで議論された特定の実施例に制限されるもの
ではない。すなわち、実施例は制限的なものではなく例
示的なものであるとみなされるべきであり、理解される
ように、当業者によって、特許請求の範囲の請求項に記
載の本発明の範囲とその同等なものから逸脱することな
く、これらの実施例の変形がなされることがある。While illustrative drawings and specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, it should be understood that the scope of the present invention is not limited to the specific embodiments discussed herein. . That is, the examples should be considered as illustrative rather than restrictive, and as will be appreciated, by those skilled in the art, the scope of the invention as set forth in the appended claims and their scope Variations on these embodiments may be made without departing from the equivalents.
【0076】さらに、特許請求の範囲の方法請求項(me
thod claim)では、ステップは選択された順序で与えら
れているが、これは印刷上の便宜のためのみであってス
テップを行う何らかの特定の順序を意味するものではな
い。すなわち、ステップは、特定の順序が明示的に示さ
れるか、または当業者によって必要であると理解される
もの以外は、これらの請求項の範囲内で多様な順序で行
われうるものである。例えば、いくつかの方法請求項で
は、複数の輝線の1つを選択しその選択された輝線を狭
線幅化するステップは、ビームが狭線幅化及び/または
輝線選択要素を横断しレーザ共振器から出力結合される
時間的順序の何れかまたはその組み合わせの順序で行う
ことができる。Further, the method claims (me
In a thod claim, the steps are provided in a selected order, but this is for printing convenience only and does not imply any particular order of performing the steps. That is, the steps can be performed in a variety of orders within the scope of these claims, unless a specific order is explicitly indicated or understood by one of ordinary skill in the art to be necessary. For example, in some method claims, the step of selecting one of the plurality of emission lines and narrowing the selected emission line includes the step of causing the beam to traverse the narrowing and / or emission line selection element and cause a laser resonance. This can be done in any of the temporal sequences coupled out of the vessel or in any combination thereof.
【図1】輝線選択または狭線幅化のないF2レーザの放
出スペクトルを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an emission spectrum of an F 2 laser without bright line selection or line narrowing.
【図2】(a)は、本発明によるF2レーザの第1の好
適実施例を示す図である。(b)は、本発明の第2の好
適実施例を示す図である。2 (a) is a diagram showing a first preferred embodiment of the F 2 laser according to the present invention. (B) is a diagram showing a second preferred embodiment of the present invention.
【図3】(a)は、本発明による出力結合エタロンの反
射率関数の周期的な波長依存性を例示する図である。
(b)は、図3(a)の出力結合エタロンの追加狭線幅
化の特徴を例示する図である。FIG. 3 (a) illustrates the periodic wavelength dependence of the reflectivity function of the output coupled etalon according to the present invention.
FIG. 3B is a diagram illustrating a feature of additional narrowing of the output coupling etalon of FIG.
【図4】本発明によるF2レーザの出力結合器及び窓と
してのエタロンを示す図である。Is a diagram showing an etalon as an output coupler and window F 2 laser according to the invention; FIG.
【図5】(a)は、約157nmの自走F2レーザ放出
輝線λ2(左側部分)及びλ1(右側部分)の付近の、
本発明による出力結合エタロンの反射率の波長依存性を
示す図である。(b)は、輝線選択または狭線幅化がな
い場合(実線)と、図5(a)の出力結合エタロンによ
って行われる輝線選択及び狭線幅化を有する場合(破
線)の自走F2レーザの放出スペクトルを示す図であ
る。FIG. 5 (a) shows the vicinity of a free-running F 2 laser emission line λ 2 (left part) and λ 1 (right part) of about 157 nm.
FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence of the reflectance of the output coupling etalon according to the present invention. (B) Self-propelled F 2 when there is no bright line selection or narrowing (solid line) and when there is bright line selection and narrowing (dashed line) performed by the output coupling etalon of FIG. 5 (a). FIG. 3 is a diagram illustrating an emission spectrum of a laser.
【図6】(a)は、バッファ・ガスとしてヘリウムを用
いたF2レーザの自走出力放出スペクトルを示す図であ
る。(b)は、バッファ・ガスとしてネオンを用いたF
2レーザの自走出力放出スペクトルを示す図である。FIG. 6A is a diagram showing a free-running output emission spectrum of an F 2 laser using helium as a buffer gas. (B) shows F using neon as a buffer gas.
FIG. 3 is a diagram showing a free-running output emission spectrum of two lasers.
【図7】(a)は、バッファ・ガスとしてヘリウムだけ
を有するF2レーザの時間的パルス形状を示す図であ
る。(b)は、バッファ・ガスとしてヘリウム及びネオ
ンを有するF2レーザの時間的パルス形状を示す図であ
る。(c)は、バッファ・ガスとして大部分のネオンと
ごく小さな濃度のヘリウムとを有するF2レーザの時間
的パルス形状を示す図である。7 (a) is a diagram showing a temporal pulse shape of the F 2 laser having only helium as the buffer gas. (B) is a diagram showing a temporal pulse shape of the F 2 laser with a helium and neon as the buffer gas. (C) is a diagram showing a temporal pulse shape of the F 2 laser with a helium neon with very small concentrations of most as the buffer gas.
【図8】(a)は、本発明によるF2レーザの第3の実
施例を示す図である。(b)は、本発明の第4の実施例
を示す図である。8 (a) is a diagram showing a third embodiment of the F 2 laser according to the present invention. (B) is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
【図9】(a)は、高フィネス・エタロンを含む本発明
の第5の実施例を示す図である。(b)は、高フィネス
・エタロンを含む本発明の第6の実施例を示す図であ
る。FIG. 9 (a) shows a fifth embodiment of the present invention including a high finesse etalon. (B) is a diagram showing a sixth embodiment of the present invention including a high finesse etalon.
【図10】(a)は、本発明による図9(a)または図
9(b)の何れかの高フィネス・エタロンの反射率スペ
クトルを示す図である。(b)は、F2レーザの自走出
力放出スペクトルを示す図である。(c)は、その反射
率スペクトルが図10(a)に示される高フィネス・エ
タロンによって輝線選択が行われた後の、自走出力放出
スペクトルが図10(b)に示されるF2レーザの出力
放出スペクトルを示す図である。FIG. 10 (a) shows the reflectance spectrum of the high finesse etalon of either FIG. 9 (a) or FIG. 9 (b) according to the present invention. (B) is a diagram showing a self-propelled output emission spectra of F 2 laser. FIG. 10C shows a free-running output emission spectrum of the F 2 laser whose reflectance spectrum is selected by the high finesse etalon shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing an output emission spectrum.
【図11】輝線選択及び/または狭線幅化のためのビー
ム拡大器及びエタロンを有する不活性ガスがパージされ
た狭線幅化モジュールを含むF2レーザ用の好適な共振
器配置を示す図である。11 is a diagram showing a preferred resonator arrangement for the F 2 laser including line narrowing module inert gas has been purged with a beam expander and the etalon for the bright line selection and / or line narrowing It is.
【図12】(a)〜(c)は、エタロンを調整して図1
1の実施例のF2レーザの選択された輝線を狭線幅化す
る方法を例示する図である。FIGS. 12 (a) to 12 (c) show etalons adjusted to FIG.
The F 2 laser selected emission lines of the first embodiment illustrates a method of line narrowing.
2…レーザ放電チャンバ 3a,3b…主放電電極 4,28,30…分散プリズム 6,48…エタロン 8…エネルギー監視装置 10…ビーム・スプリッタ 12,32…高反射ミラー 14,56…ベロー 16…O−リング 18…エタロン外被 20…ガス入口 22…ウェッジ形ミラー基板 24…反射表面 26…スペーサ 34…高フィネス・エタロン 40,44…窓 42…シール 46…ビーム拡大器プリズム 50…エンクロージャ 52…入口ポート 54…出口ポート 2 Laser discharge chamber 3a, 3b Main discharge electrode 4, 28, 30 Dispersion prism 6, 48 Etalon 8 Energy monitoring device 10 Beam splitter 12, 32 High reflection mirror 14, 56 Bellow 16 O -Ring 18 ... Etalon jacket 20 ... Gas inlet 22 ... Wedge type mirror substrate 24 ... Reflective surface 26 ... Spacer 34 ... High finesse etalon 40,44 ... Window 42 ... Seal 46 ... Beam expander prism 50 ... Enclosure 52 ... Inlet Port 54: Exit port
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 セルゲイ ブイ.ゴボルコフ アメリカ合衆国,フロリダ 33433,ボカ ラトン,ラコスタ ドライブ 6315 ナ ンバーエム (72)発明者 ウベ シュタム ドイツ連邦共和国,ゲッティンゲン 37085,ハインホルツベーク 29 Fターム(参考) 5F071 AA06 BB01 DD05 DD06 HH02 HH05 HH07 JJ05 5F072 AA06 HH02 HH05 HH07 JJ05 JJ13 KK02 KK06 KK08 KK15 KK16 KK18 MM20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Sergey V. Goborkov, USA 33433, Boca Raton, Lacosta Drive 6315 Nambaem (72) Inventor Ube Stamm, Göttingen 37085, Germany, Heinholzbeek 29 F term (reference) 5F071 AA06 BB01 DD05 DD06 HH02 HH05 HH07 JJ05 5F072 AA06H02 HH07 JJ05 JJ13 KK02 KK06 KK08 KK15 KK16 KK18 MM20
Claims (46)
間の波長範囲内の複数の緊密な間隔の輝線を含むスペク
トル放出を発生する分子フッ素を含むガス混合物で充填
された放電チャンバと、 前記分子フッ素に電圧を印加するパルス放電を生成する
ための電源回路に結合される複数の電極と、 約1pmまたはそれ未満の帯域幅を有するレーザ・ビー
ムを発生するための、前記放電チャンバと、第1の透過
型エタロンと、1対の共振反射器とを含む共振器であっ
て、前記エタロンが、前記2次輝線と前記1次輝線の外
側部分とをほぼ抑制するために前記1次輝線の透過率を
最大にし前記2次輝線と前記1次輝線の前記外側部分と
の透過率を比較的低くするように構成され、それによっ
て前記F 2レーザが、狭帯域VUVレーザ・ビームを提
供するために、自走F2レーザの前記1次輝線の線幅よ
り狭いスペクトル線幅を有する単一波長レーザ・ビーム
を放出するように前記1次輝線を選択及び狭線幅化する
共振器と、を含むF2レーザ。1. F2A 157 nm and 158 nm laser including a primary emission line and a secondary emission line.
Specs with multiple closely spaced emission lines in the wavelength range between
Filled with a gas mixture containing molecular fluorine that generates tor emissions
And a pulse discharge for applying a voltage to the molecular fluorine
Electrodes coupled to a power supply circuit for a laser beam having a bandwidth of about 1 pm or less.
The discharge chamber for generating a system;
A resonator including a etalon and a pair of resonant reflectors.
The etalon is outside the secondary emission line and the primary emission line.
The transmittance of the primary emission line is reduced to substantially suppress the side portion.
To the maximum, the secondary emission line and the outer portion of the primary emission line
Is configured to have a relatively low transmission,
And said F 2Laser provides narrowband VUV laser beam
Self-propelled F2From the line width of the primary emission line of the laser
Single wavelength laser beam with narrow spectral linewidth
Select and narrow the primary emission line to emit light
A resonator comprising:2laser.
する第2エタロンを含み、該第2エタロンが、前記外側
部分を抑制するために、前記の第1のエタロンによって
透過された前記1次輝線の選択された部分の中央部分の
透過率を最大にし、前記の選択された輝線の前記外側部
分の透過率を比較的低くするよう配置される請求項1に
記載のF2レーザ。2. The method according to claim 1, further comprising a second etalon that further narrows the primary emission line, wherein the second etalon is transmitted by the first etalon to suppress the outer portion. 2. The F2 laser of claim 1, wherein the F2 laser is arranged to maximize the transmittance of a central portion of a selected one of the primary emission lines and to make the transmittance of the outer portion of the selected emission line relatively low.
する第2エタロンを備え、該第2エタロンが、前記外側
部分を抑制するために、前記の第1のエタロンによって
透過された前記1次輝線の選択された部分の中央部分の
反射率を最大にし、前記の選択された輝線の前記外側部
分の反射率を比較的低くするための共振反射器として配
置される請求項1に記載のF2レーザ。3. The apparatus according to claim 1, further comprising a second etalon for further narrowing the line width of the primary emission line, wherein the second etalon is transmitted by the first etalon to suppress the outer portion. 2. The arrangement of claim 1 wherein the primary emission line is arranged as a resonant reflector to maximize the reflectance of a central portion of a selected portion of the primary emission line and to relatively reduce the reflectance of the outer portion of the selected emission line. F 2 laser.
らに出力結合するための前記共振器の一部である請求項
3に記載のF2レーザ。Wherein said F 2 laser according to claim 3 the second etalon is part of the resonator for further outcoupling a laser beam.
してレーザ・ビームを反射するための前記共振器の一部
である請求項3に記載のF2レーザ。5. The F 2 laser according to claim 3 wherein the second etalon is part of the resonator for reflecting the laser beam as a highly reflective resonator reflector.
を含み、該2つのプレートの少なくとも1つの外面がそ
の上に前記ビームの反射率を最小化するための反射防止
被覆を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載のF2
レーザ。6. The first etalon includes two plates, and at least one outer surface of the two plates has an anti-reflective coating thereon to minimize the reflectivity of the beam. F 2 according to any one of to 3
laser.
の受光角内にあり、前記2次輝線を含む他のどの輝線も
前記共振器の前記受光角の外側に分散されるように、前
記1次及び2次輝線を含む前記複数の緊密な間隔の輝線
を分散させる特定の方向に向けて配置されるプリズムを
備える請求項1に記載のF2レーザ。7. The method of claim 1, wherein only the primary emission line is within the acceptance angle of the resonator, and any other emission lines including the secondary emission line are dispersed outside the acceptance angle of the resonator. F 2 laser according to claim 1, further comprising a prism disposed toward a specific direction for dispersing emission lines of the plurality of tight spacing, including the primary and secondary emission lines.
ンに入射する前に低減されるように、前記エタロンに入
射する前記ビームの断面寸法を拡大するための、前記エ
タロンの前のプリズム・ビーム拡大器を備える請求項1
に記載のF2レーザ。8. The prism beam expansion in front of the etalon for expanding the cross-sectional dimension of the beam incident on the etalon, such that the divergence of the beam is reduced before it is incident on the etalon. Claim 1 comprising a vessel
2. The F2 laser according to 1.
間の波長範囲内の複数の緊密な間隔の輝線を含むスペク
トル放出を発生する分子フッ素を含むガス混合物で充填
された放電チャンバと、 前記分子フッ素に電圧を印加するパルス放電を生成する
ための電源回路に結合される複数の電極と、 前記放電チャンバを含みさらにプリズムと第1エタロン
とを含む共振器であって、前記複数の緊密な間隔の輝線
の中で前記1次輝線だけが増幅されるように前記1次輝
線だけが前記共振器の受光角内にあり、かつ前記2次輝
線を含む他のどの輝線も前記共振器の前記受光角の外側
に分散するように、前記プリズムが前記1次及び2次輝
線を含む前記複数の緊密な間隔の輝線を分散させるため
に特定の方向に向けて配置され、前記エタロンが、前記
1次輝線の選択された部分の透過率を最大にし、かつ前
記1次輝線の外側部分の透過率を比較的低くするよう配
置されて該外側部分をほぼ抑制し、それによって前記F
2レーザが、狭帯域VUVレーザ・ビームを提供するた
めに、自走F2レーザの前記1次輝線の線幅より狭いス
ペクトル線幅を有する単一波長レーザ・ビームを放出す
るように前記1次輝線を狭線幅化する共振器と、を含む
F2レーザ。9. An F 2 laser, comprising molecular fluorine that produces a spectral emission that includes a plurality of closely spaced emission lines in a wavelength range between 157 nm and 158 nm, including a primary emission line and a secondary emission line. A discharge chamber filled with a gas mixture; a plurality of electrodes coupled to a power supply circuit for generating a pulsed discharge for applying a voltage to the molecular fluorine; including the discharge chamber; and further including a prism and a first etalon. A resonator, wherein only the primary emission line is within an acceptance angle of the resonator so that only the primary emission line is amplified among the plurality of closely-spaced emission lines, and the secondary emission line is The prism in a particular direction to disperse the plurality of closely spaced emission lines, including the primary and secondary emission lines, such that any other emission lines including the emission lines are dispersed outside the acceptance angle of the resonator. For Wherein the etalon is arranged to maximize transmittance of a selected portion of the primary emission line and to relatively reduce transmittance of an outer portion of the primary emission line to substantially suppress the outer portion. , Whereby said F
2 laser, narrow in order to provide a band VUV laser beams, the primary to emit a single wavelength laser beam having a free-running F 2 laser the primary emission line narrow spectral line width than the line width of the F 2 laser including a resonator for line narrowing the emission line, a.
してレーザ・ビームを反射するための高反射背面を有す
る請求項9に記載のF2レーザ。Wherein said prism, F 2 laser according to claim 9 having a highly reflective back for reflecting the laser beam as a highly reflective resonator reflector.
射要素の間に配置され、ビーム入口/出口表面上に該表
面からの前記ビームの反射を低減するための少なくとも
1つの反射防止被覆を有する請求項9に記載のF2レー
ザ。11. The prism is disposed between the resonant reflective elements of the resonator and has at least one anti-reflective coating on a beam entrance / exit surface for reducing reflection of the beam from the surface. F 2 laser according to claim 9.
射要素の間に配置され、各ビーム入口/出口表面上に各
前記ビーム入口/出口表面からの前記ビームの反射を低
減するための反射防止被覆を有する請求項9に記載のF
2レーザ。12. The anti-reflection means for reducing reflection of said beam from each said beam entrance / exit surface on each beam entrance / exit surface, said prism being located between the resonant reflecting elements of said resonator. An F according to claim 9 having a coating.
2 lasers.
ートを含み、該プレートの内面が各々がその上に、該内
面の反射率を増大させるための誘電体被覆を有する請求
項9に記載のF2レーザ。13. The F of claim 9, wherein the etalon comprises two substantially parallel plates, the inner surface of each of which has a dielectric coating thereon to increase the reflectivity of the inner surface. 2 lasers.
ートを含み、該プレートの外面が各々その上に、該外面
の反射率を低減するための反射防止被覆を有する請求項
9または13に記載のF2レーザ。14. The etalon according to claim 9 or 13, wherein the etalon comprises two substantially parallel plates, the outer surface of each of which has an anti-reflective coating thereon to reduce the reflectivity of the outer surface. F 2 laser.
むバッファ・ガスを含む請求項1または9に記載のF2
レーザ。15. The F 2 according to claim 1, wherein the gas mixture further comprises a buffer gas comprising neon.
laser.
分離された2つのプレートを含み、前記第1エタロンが
不活性ガスで充填された外被内にある請求項1または9
に記載のF2レーザ。16. The first etalon includes two plates separated by a gap, and wherein the first etalon is in an envelope filled with an inert gas.
2. The F2 laser according to 1.
を圧力調整するために制御された圧力を有する請求項1
6に記載のF2レーザ。17. The gas in the envelope having a controlled pressure to regulate the etalon.
F 2 laser according to 6.
ーニングのために回転可能であるように構成される請求
項1または9に記載のF2レーザ。18. F 2 laser according to claim 1 or 9 configured to be rotated for rotating tuning of the etalon is said etalon.
チューニングするための圧電素子に結合される請求項1
または9に記載のF2レーザ。19. The etalon is coupled to a piezo element for piezoelectrically tuning the etalon.
Or F 2 laser according to 9.
分離された2つのプレートを含み、その際該プレート
が、CaF2、MgF2、LiF2、LiF、Ba
F2、SrF2、石英及びフッ素ドープ石英からなる材
料のグループから選択された材料を含む請求項1または
9に記載のF2レーザ。20. The first etalon comprises two plates separated by a gap, the plates comprising CaF 2 , MgF 2 , LiF 2 , LiF, Ba.
F 2, SrF 2, F 2 laser according to claim 1 or 9 including quartz and fluorine of doped silica material selected from the group of materials.
録商標)、ゼロデュア(登録商標)、超低膨張ガラス、
及び石英からなる材料のグループから選択された1つか
それ以上の材料を含む1つかそれ以上のスペーサによっ
て分離された2つのプレートを含む請求項1または9に
記載のF2レーザ。21. The first etalon comprises Invar®, Zerodur®, ultra low expansion glass,
And F 2 laser according to claim 1 or 9 comprising two plates separated by one or more spacers including one or more materials selected from a group of materials consisting of quartz.
前記共振器内に開口を備える請求項1または9に記載の
F2レーザ。22. Further, F 2 laser according to claim 1 or 9 along the optical path of the beam comprising an opening into said cavity.
がそれより小さい寸法を有する請求項22に記載のF2
レーザ。23. The F 2 according to claim 22, wherein the aperture has a dimension approximately equal to but smaller than the beam dimension.
laser.
線の1つを選択し、前記開口が、最大強度の前記の選択
された輝線が前記共振器の前記受光角内を伝播すること
ができ、かついかなる非選択輝線をも阻止するように配
置される請求項22に記載のF2レーザ。24. The method according to claim 24, wherein the aperture selects one of the plurality of closely spaced emission lines, wherein the aperture propagates the selected intensity line of maximum intensity within the acceptance angle of the resonator. can, and F 2 laser according to claim 22 which is arranged to block any non-selected emission lines.
2エタロンをさらに含み、該第2エタロンが、前記第1
エタロンによって透過された前記1次輝線の選択された
部分の中央部分の透過率を最大にし、かつ前記の選択さ
れた輝線の外側部分の透過率を比較的低くするように配
置されて該外側部分を抑制する請求項9に記載のF2レ
ーザ。25. The semiconductor device according to claim 25, further comprising a second etalon for further narrowing the line width of the primary bright line, wherein the second etalon is provided in the first etalon.
The outer portion is arranged to maximize the transmittance of a central portion of the selected portion of the primary emission line transmitted by the etalon and to make the transmittance of the outer portion of the selected emission line relatively low. F 2 laser according to suppress claim 9.
2エタロンをさらに含み、該第2エタロンが、前記第1
エタロンによって透過された前記1次輝線の選択された
部分の中央部分の反射率を最大にし、かつ前記の選択さ
れた輝線の外側部分の反射率を比較的低くするための共
振反射器として配置されて前記外側部分を抑制する請求
項9に記載のF2レーザ。26. The semiconductor device according to claim 26, further comprising a second etalon for further narrowing the line width of the primary bright line, wherein the second etalon is provided in the first etalon.
Arranged as a resonant reflector for maximizing the reflectance of a central portion of a selected portion of the primary emission line transmitted by the etalon, and making the reflectance of an outer portion of the selected emission line relatively low. F 2 laser according to suppress claim 9 wherein the outer portion Te.
さらに出力結合する前記共振器の一部である請求項26
に記載のF2レーザ。27. The second etalon is part of the resonator that further couples the laser beam.
2. The F2 laser according to 1.
含み、該2つのプレートの1つが高反射共振反射器とし
てレーザ・ビームを反射するための高反射内面を有する
請求項26に記載のF2レーザ。28. The F 2 of claim 26, wherein the second etalon includes two plates, one of the two plates having a highly reflective internal surface for reflecting a laser beam as a highly reflective resonant reflector. laser.
ロンである請求項1〜3、9または25〜26の何れか
1項に記載のF2レーザ。29. F 2 laser according to any one of the preceding claims 1~3,9 or 25-26 second etalon is high finesse etalon.
ロンである、請求項29に記載のF2レーザ。30. The first etalon has a low finesse etalon, F 2 laser according to claim 29.
ロンである、請求項1〜3、9または25〜26の何れ
か1項に記載のF2レーザ。31. The first etalon has a low finesse etalon, F 2 laser according to any one of claims 1~3,9 or 25-26.
前記ビームを拡大するための、前記エタロンの前のビー
ム拡大器を含む請求項9に記載のF2レーザ。32. Furthermore, in order to expand the beam prior to entering the etalon, F 2 laser according to claim 9 including a beam expander in front of the etalon.
間の波長範囲内の複数の緊密な間隔の輝線を含むスペク
トル放出を発生する分子フッ素を含むガス混合物で充填
された放電チャンバと、 前記分子フッ素に電圧を印加するパルス放電を生成する
ための電源回路に結合される複数の電極と、 前記放電チャンバを含む共振器と、を含み、該共振器が
さらに、 前記複数の緊密な間隔の輝線の中で前記1次輝線だけが
増幅されるように前記1次輝線だけが前記共振器の受光
角内にあり、かつ前記2次輝線を含む他のどの輝線も前
記共振器の前記受光角の外側に分散するように、前記1
次輝線と前記2次輝線とを含む前記複数の緊密な間隔の
輝線を分散させるために特定の方向に向けて配置される
分散要素と、 前記分散要素によって分散された前記複数の緊密な間隔
の輝線の前記1次輝線を選択するための開口であって、
最大強度の前記の選択された輝線が前記共振器の前記受
光角内に伝播することができ、かつ、前記2次輝線を含
むいずれの非選択輝線をも阻止するように配置される開
口と、を含むF2レーザ。33. An F 2 laser, comprising molecular fluorine that produces a spectral emission comprising a plurality of closely spaced emission lines in a wavelength range between 157 nm and 158 nm, including a primary emission line and a secondary emission line. A discharge chamber filled with a gas mixture; a plurality of electrodes coupled to a power supply circuit for generating a pulsed discharge for applying a voltage to the molecular fluorine; and a resonator including the discharge chamber; And wherein only the primary emission line is within the acceptance angle of the resonator and includes the secondary emission line so that only the primary emission line is amplified among the plurality of closely spaced emission lines. The above-mentioned 1 is set so that the bright line of the
A dispersive element arranged in a specific direction to disperse the plurality of closely-spaced bright lines including the secondary bright line and the secondary bright line; and An opening for selecting the primary emission line of the emission line,
An aperture that allows the selected emission line of maximum intensity to propagate within the acceptance angle of the resonator and is arranged to block any non-selected emission lines, including the secondary emission line; F 2 laser, including.
する手段をさらに含み、該狭線幅化の手段が、最大強度
の前記の選択された1次輝線の選択された部分が前記共
振器の前記受光角内に伝播することができ、かつ前記の
選択された1次輝線の外側部分を抑制するように配置さ
れる請求項33に記載のF2レーザ。34. The apparatus of claim 34, further comprising means for narrowing the selected primary luminescent line, wherein the means for narrowing the selected primary luminescent line comprises a selected portion of the selected primary luminescent line having a maximum intensity. F 2 laser according to claim 33 which is able, and arranged to suppress the outer portion of said selected primary emission line propagating within the acceptance angle of the resonator.
率をほぼ最大にし、かつ前記1時輝線の外側部分の透過
率を比較的低くするように配置されて前記外側部分をほ
ぼ抑制し、それによって前記F2レーザが、狭帯域VU
Vレーザ・ビームを提供するために、自走F2レーザの
前記1次輝線の線幅より狭いスペクトル線幅を有する単
一波長レーザ・ビームを放出するように前記1次輝線を
狭線幅化するエタロンをさらに含む請求項33に記載の
F2レーザ。35. An arrangement in which the transmittance of a selected portion of the primary bright line is substantially maximized and the transmittance of an outer portion of the primary bright line is relatively low to substantially suppress the outer portion. whereby said F 2 laser, narrowband VU
To provide a V laser beam, line narrowed the primary emission line to emit a single wavelength laser beam having a narrow spectral line width than the line width of the free-running F 2 laser the primary emission line F 2 laser according to claim 33, further comprising an etalon to.
率をほぼ最大にし、かつ前記1次輝線の外側部分の反射
率を比較的低くするように配置されて前記外側部分をほ
ぼ抑圧し、それによって前記F2レーザが、狭帯域VU
Vレーザ・ビームを提供するために、自走F2レーザの
前記1次輝線の線幅より狭いスペクトル線幅を有する単
一波長レーザ・ビームを放出するように前記1次輝線を
狭線幅化するエタロンをさらに含む請求項33に記載の
F2レーザ。36. An arrangement wherein the reflectance of selected portions of the primary luminescent line is substantially maximized and the reflectance of the outer portion of the primary luminescent line is relatively low to substantially suppress the outer portion. whereby said F 2 laser, narrowband VU
To provide a V laser beam, line narrowed the primary emission line to emit a single wavelength laser beam having a narrow spectral line width than the line width of the free-running F 2 laser the primary emission line F 2 laser according to claim 33, further comprising an etalon to.
受光角内にあり、かつ前記2次輝線を含む他のどの輝線
も前記共振器の前記受光角の外側に分散するように、前
記1次及び2次輝線を含む前記複数の緊密な間隔の輝線
を分散させるために特定の方向に向けて配置されたプリ
ズムをさらに含む請求項33〜36のいずれか1項に記
載のF2レーザ。37. The method of claim 31, wherein only the primary emission line is within the acceptance angle of the resonator, and any other emission lines, including the secondary emission line, are dispersed outside the acceptance angle of the resonator. F 2 laser according to any one of claims 33 to 36, further comprising a prism disposed toward the specific direction in order to disperse the emission lines of the plurality of tight spacing, including primary and secondary emission lines .
ムを拡大し前記ビームの発散を低減するために前記エタ
ロンの前のプリズム・ビーム拡大器をさらに含む請求項
34〜35のいずれか1項に記載のF2レーザ。38. A method as claimed in any one of claims 34 to 35, further comprising a prism beam expander in front of the etalon to expand the beam before entering the etalon and reduce the divergence of the beam. F 2 laser according.
間の波長範囲内の複数の緊密な間隔の輝線を含むスペク
トル放出を発生する分子フッ素を含むガス混合物で充填
された放電チャンバと、 前記分子フッ素に電圧を印加するパルス放電を生成する
ための電源回路に結合される複数の電極と、 約1pmまたはそれ未満の帯域幅を有するレーザ・ビー
ムを発生するための、前記放電チャンバと、透過型エタ
ロンと、1対の共振反射器とを含む共振器であって、前
記エタロンが、前記2次輝線をほぼ抑制するために、前
記1次輝線の透過率を最大にし前記2次輝線の透過率を
比較的低くするように構成され、それによって前記F2
レーザが、狭帯域VUVレーザ・ビームを提供するため
に、自走F2レーザの帯域幅より狭いスペクトル線幅を
有する単一波長レーザ・ビームを放出するように前記1
次輝線を選択する共振器と、を含むF2レーザ。39. An F 2 laser, comprising molecular fluorine that produces a spectral emission that includes a plurality of closely spaced emission lines in a wavelength range between 157 nm and 158 nm, including a primary emission line and a secondary emission line. A discharge chamber filled with a gas mixture, a plurality of electrodes coupled to a power supply circuit for generating a pulsed discharge for applying a voltage to the molecular fluorine, and a laser beam having a bandwidth of about 1 pm or less. A resonator including a discharge chamber, a transmission etalon, and a pair of resonant reflectors for generating, wherein the etalon substantially reduces the secondary emission line, The secondary emission line is configured to have a maximum transmittance and a relatively low transmittance of the secondary emission line, and thereby the F 2
Laser, in order to provide a narrow-band VUV laser beams, said to emit a single wavelength laser beam having a narrow spectral line width than the bandwidth of the free-running F 2 laser 1
F 2 laser comprising: a resonator for selecting the next bright line.
2エタロンをさらに含み、該第2エタロンが、前記第1
エタロンによって透過された前記1次輝線の選択された
部分の透過率を最大にし、かつ前記選択された1次輝線
の外側部分の透過率を比較的低くするよう配置されて該
外側部分を抑制する請求項39に記載のF2レーザ。40. The image forming apparatus further includes a second etalon for reducing the line width of the primary bright line, wherein the second etalon is provided with the first etalon.
The etalon is arranged so as to maximize the transmittance of a selected portion of the primary emission line transmitted by the etalon and to make the transmittance of an outer portion of the selected primary emission line relatively low to suppress the outer portion. F 2 laser according to claim 39.
2エタロンをさらに含み、該第2エタロンが、前記第1
エタロンによって透過された前記の選択された1次輝線
の選択された部分の反射率を最大にし、かつ前記選択さ
れた1次輝線の外側部分の反射率を比較的低くするよう
配置されて該外側部分を抑制する請求項39に記載のF
2レーザ。41. The image forming apparatus further includes a second etalon for reducing the line width of the primary bright line, wherein the second etalon includes the first etalon.
The outer portion is arranged to maximize the reflectance of a selected portion of the selected primary emission line transmitted by the etalon and to relatively reduce the reflectance of an outer portion of the selected primary emission line. 40. The F of claim 39, wherein the portion is suppressed.
2 lasers.
さらに出力結合するための、前記共振器の一部である請
求項41に記載のF2レーザ。42. wherein for the second etalon further coupling out the laser beam, F 2 laser according to claim 41 which is a part of the resonator.
器としてレーザ・ビームをさらに反射するための、前記
共振器の一部である請求項41に記載のF2レーザ。43. The second etalon, for further reflecting the laser beam as a highly reflective resonator reflector, F 2 laser according to claim 41 wherein a part of the resonator.
含み、該2つのプレートの少なくとも1つの外面がその
上に、前記ビームの反射率を最小化するための反射防止
被覆を有する請求項39〜41のいずれか1項に記載の
F2レーザ。44. The first etalon comprises two plates, at least one outer surface of which has an anti-reflective coating thereon to minimize the reflectivity of the beam. F 2 laser according to any one of 41.
受光角内にあり、かつ前記2次輝線を含む他のどの輝線
も前記共振器の前記受光角の外側に分散するように、前
記1次及び2次輝線を含む前記複数の緊密な間隔の輝線
を分散させるために特定の方向に向けて配置されるプリ
ズムをさらに含む請求項39に記載のF2レーザ。45. The method of claim 1, wherein only the primary emission line is within the acceptance angle of the resonator, and any other emission lines including the secondary emission line are dispersed outside the acceptance angle of the resonator. F 2 laser according to claim 39, further comprising a prism disposed toward a particular direction in order to disperse the emission lines of the plurality of tight spacing, including primary and secondary emission lines.
射する前に低減されるように、前記エタロンに入射する
前記ビームの断面寸法を拡大するための、前記エタロン
の前のプリズム・ビーム拡大器をさらに含む請求項39
に記載のF2レーザ。46. A prism beam expander in front of said etalon for enlarging the cross-sectional dimension of said beam incident on said etalon, such that the divergence of said beam is reduced before entering said etalon. Claim 39 further comprising
2. The F2 laser according to 1.
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