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JP2003051634A - Discharge excited laser - Google Patents

Discharge excited laser

Info

Publication number
JP2003051634A
JP2003051634A JP2001240192A JP2001240192A JP2003051634A JP 2003051634 A JP2003051634 A JP 2003051634A JP 2001240192 A JP2001240192 A JP 2001240192A JP 2001240192 A JP2001240192 A JP 2001240192A JP 2003051634 A JP2003051634 A JP 2003051634A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
laser
angle
discharge
dispersion element
laser device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001240192A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinobu Nansai
信乃夫 南斎
Osamu Wakabayashi
理 若林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gigaphoton Inc
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Gigaphoton Inc
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gigaphoton Inc, Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Gigaphoton Inc
Priority to JP2001240192A priority Critical patent/JP2003051634A/en
Publication of JP2003051634A publication Critical patent/JP2003051634A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge excited laser where variations in the irradiation position of a laser beam is small. SOLUTION: The discharge excited laser has a line select module that is arranged inside a laser resonator and includes an angle dispersion element, a monitor module that detects the deviation in the emission position and/or direction of a laser beam that is generated by the laser resonator, and a control means for controlling the attitude angle of the angle dispersion element, based on the detection result of the monitor module.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、レーザ
装置に関し、特に、F2(フッ素分子:molecularfluori
ne)をレーザ媒質として用いた放電励起式のレーザ装置
に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to laser devices, and more particularly to F 2 (molecular fluorine).
The present invention relates to a discharge excitation type laser device using ne) as a laser medium.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の集積度の向上に伴い、露光
装置の光源として、短波長のレーザ光を出力するエキシ
マレーザ装置やF2レーザ装置が注目されている。F2
ーザの複数の発振ラインのうち、一本のラインを選択的
に発振させるラインセレクトF 2レーザにおいては、通
常、プリズム等の角度分散素子や全反射ミラー等を用い
てラインセレクトが行われている。また、KrFレーザ
装置、ArFレーザ装置等のエキシマレーザ装置におい
ては、発振スペクトル幅が広いので、通常、発振スペク
トルの狭帯域化が行われる。狭帯域化は、例えば、拡大
プリズム、回折格子を用いて行われる。
2. Description of the Related Art As the degree of integration of semiconductor devices improves, exposure
An exciter that emits short-wavelength laser light as a light source for the device.
Maresa device and F2Laser devices are receiving attention. F2Les
Select one of the multiple oscillation lines of the laser
Line select F to oscillate 2With lasers,
Normally, an angle dispersive element such as a prism or a total reflection mirror is used.
Line selection is being done. Also, KrF laser
Device, excimer laser device such as ArF laser device
Since the oscillation spectrum width is wide,
Toll narrowing is performed. Narrowing the band, for example
It is performed using a prism and a diffraction grating.

【0003】図18に、上記したラインセレクト方式に
よるF2レーザ装置の構成を示す。図18に示すレーザ
装置においては、レーザチャンバ1の両側に、ウインド
3、4が設けられている。レーザチャンバ1内には、放
電用の2つの電極2、即ち、アノード電極とカソード電
極とが、上下に(紙面と平行して手前と奥側に)配置さ
れている。これらの電極間には、高圧電源(図示せず)
によって放電用の高電圧が印加される。放電方向は、紙
面と直交する垂直方向(V方向)である。レーザ媒質で
あるレーザガスが充填されたレーザチャンバ1内におい
て、2つの電極2間に放電を発生させることにより、レ
ーザガスが励起され、レーザ発振が起こる。なお、図1
8において、レーザ共振器は、後記するアウトプットカ
プラー10と全反射ミラー113によって構成される。
FIG. 18 shows the structure of an F 2 laser device of the above-mentioned line select system. In the laser device shown in FIG. 18, windows 3 and 4 are provided on both sides of the laser chamber 1. In the laser chamber 1, two electrodes 2 for discharge, that is, an anode electrode and a cathode electrode, are arranged vertically (in front and at the back side in parallel with the paper surface). A high-voltage power supply (not shown) is placed between these electrodes.
A high voltage for discharge is applied by. The discharge direction is the vertical direction (V direction) orthogonal to the paper surface. In the laser chamber 1 filled with the laser gas that is the laser medium, a discharge is generated between the two electrodes 2, whereby the laser gas is excited and laser oscillation occurs. Note that FIG.
8, the laser resonator is composed of an output coupler 10 and a total reflection mirror 113 which will be described later.

【0004】レーザチャンバ1のリア側には、ラインセ
レクトモジュール100が配置される。ラインセレクト
モジュール100は、例えば、プリズム111とプリズ
ム112とを含む角度分散素子115及び全反射ミラー
113からなり、これらはこの順に設置される。角度分
散素子115の角度分散方向は、放電方向と直交する水
平方向(H方向)である。また、レーザチャンバ1のフ
ロント側には、スリット5とアウトプットカプラー10
とがこの順に配置される。
A line select module 100 is arranged on the rear side of the laser chamber 1. The line select module 100 includes, for example, an angle dispersion element 115 including a prism 111 and a prism 112 and a total reflection mirror 113, which are installed in this order. The angle dispersion direction of the angle dispersion element 115 is the horizontal direction (H direction) orthogonal to the discharge direction. Further, on the front side of the laser chamber 1, a slit 5 and an output coupler 10 are provided.
And are arranged in this order.

【0005】図19に示すように、F2レーザ装置にお
いて発振されるラインは主に2つあり(波長λ1=157.6
299nm、波長λ2=157.5233nm:Sov. j. Quantum Elect
ron.16(5), May 1986)、そのスペクトル線幅(FWH
M)は約1pm程度である。上記2つの発振ラインの強
度比I(λ1)/I(λ2)は約7である。通常、露光に
は、強度の強い波長λ1の発振ラインが用いられる。
As shown in FIG. 19, there are mainly two lines oscillated in the F 2 laser device (wavelength λ 1 = 157.6).
299 nm, wavelength λ 2 = 157.5233 nm: Sov. J. Quantum Elect
ron.16 (5), May 1986), its spectral linewidth (FWH
M) is about 1 pm. The intensity ratio I (λ 1 ) / I (λ 2 ) of the two oscillation lines is about 7. Usually, an oscillation line with a strong wavelength λ 1 is used for exposure.

【0006】強度の強い波長λ1(=157.6299nm)の発
振ラインのラインセレクトは、以下のように行われる。
プリズム111、112からなる角度分散素子115の
分散作用により、2つの発振ライン(波長λ1、λ2)の
角度分散素子115における屈折角が異なる。角度分散
素子115から出射されたビームは、ウインド3、4を
通過して、開口を有するスリット5に至る。ここで、発
振ライン(波長λ1)のみがスリット5の開口を通過
し、他の発振ライン(波長λ2を含む他の波長)がスリ
ット5によって遮光されるように角度分散素子115を
配置することにより、波長λ1の発振ラインを選択する
ことができる。
Line selection of an oscillation line having a strong intensity wavelength λ 1 (= 157.6299 nm) is performed as follows.
Due to the dispersion action of the angle dispersion element 115 including the prisms 111 and 112, the refraction angles of the two oscillation lines (wavelengths λ 1 and λ 2 ) in the angle dispersion element 115 are different. The beam emitted from the angle dispersion element 115 passes through the windows 3 and 4 and reaches the slit 5 having an opening. Here, the angle dispersion element 115 is arranged so that only the oscillation line (wavelength λ 1 ) passes through the opening of the slit 5 and the other oscillation lines (other wavelengths including the wavelength λ 2 ) are shielded by the slit 5. As a result, the oscillation line having the wavelength λ 1 can be selected.

【0007】図19において、破線で示した領域内は、
プリズムの波長選択範囲161である。プリズムの波長
選択範囲は、スリット5によって遮光されることなく、
スリット5の開口を通過する方向に出射される光の波長
域に相当する。すなわち、角度分散素子115の波長選
択範囲161内に波長λ1の発振ラインが存在し、か
つ、波長選択範囲外に波長λ2(=157.5233nm)の発振
ラインが存在するように角度分散素子115を調整する
ことにより、波長λ1のラインセレクトが行われる。こ
れにより、波長λ2の発振ラインは、F2レーザ装置から
出射されない。
In FIG. 19, the area shown by the broken line is
The wavelength selection range 161 of the prism. The wavelength selection range of the prism is not blocked by the slit 5,
It corresponds to the wavelength range of the light emitted in the direction of passing through the opening of the slit 5. That is, the angle dispersion element 115 has an oscillation line of wavelength λ 1 within the wavelength selection range 161 of the angle dispersion element 115 and an oscillation line of wavelength λ 2 (= 157.5233 nm) outside the wavelength selection range. The line selection of the wavelength λ 1 is performed by adjusting As a result, the oscillation line of wavelength λ 2 is not emitted from the F 2 laser device.

【0008】一方、KrFレーザ装置、ArFレーザ装
置等のエキシマレーザ装置においては、前述したように
狭帯域化が行われる。狭帯域化エキシマレーザ装置の構
成例を図20に示す。この狭帯域化エキシマレーザ装置
の構成例は、図18に示したラインセレクト方式のF2
レーザ装置の構成例において、レーザチャンバ1のリア
側に配置されたラインセレクトモジュール100の替わ
りに狭帯域化モジュール120が配置されたものであ
り、その他の構成要素は同一である。狭帯域化モジュー
ル120は、例えば、1個もしくは2個以上のプリズム
(図20に示す構成例においては、直角プリズム12
1、122)からなる拡大光学系125と、リトロー配
置されたエシェル型回折格子123とからなり、これら
はこの順に配置される。
On the other hand, in an excimer laser device such as a KrF laser device or an ArF laser device, the band is narrowed as described above. FIG. 20 shows a configuration example of the narrow band excimer laser device. The configuration example of this narrow band excimer laser device is a line select type F 2 shown in FIG.
In the configuration example of the laser device, a line narrowing module 120 is arranged instead of the line select module 100 arranged on the rear side of the laser chamber 1, and the other components are the same. The band narrowing module 120 includes, for example, one or two or more prisms (in the configuration example shown in FIG.
1, 122) and an Echelle type diffraction grating 123 arranged in a Littrow arrangement, which are arranged in this order.

【0009】図21において、狭帯域化されていないエ
キシマレーザ装置の発振スペクトルは、波長λ0(Kr
Fレーザ装置:約248nm、ArFレーザ装置:約1
93.4nm)を中心に300nm程度広がっている。
狭帯域化することにより、レーザビームのスペクトル波
形の幅は狭くなる。狭帯域化は、リトロー配置された回
折格子の波長選択により行われ、波長の選択は、回折格
子へのレーザビームの入射角を調整することにより行わ
れる。
In FIG. 21, the oscillation spectrum of the excimer laser device in which the band is not narrowed has a wavelength of λ 0 (Kr
F laser device: about 248 nm, ArF laser device: about 1
(93.4 nm) as the center and spreads about 300 nm.
By narrowing the band, the width of the spectral waveform of the laser beam becomes narrow. The band narrowing is performed by selecting the wavelength of the diffraction grating arranged in the Littrow, and the selection of the wavelength is performed by adjusting the incident angle of the laser beam on the diffraction grating.

【0010】ところで、長時間レーザ光が出力される
と、プリズム内でレーザ光が吸収されてプリズムの温度
が上昇し、プリズムの屈折率が大きくなってビームの屈
折角が変化する。エキシマレーザ装置の場合は、回折格
子へのレ−ザビームのアライメント自体はほとんど変化
しないので、レーザ出力は減少しない。
When laser light is output for a long time, the laser light is absorbed in the prism, the temperature of the prism rises, the refractive index of the prism increases, and the refraction angle of the beam changes. In the case of an excimer laser device, alignment of the laser beam with respect to the diffraction grating hardly changes, so the laser output does not decrease.

【0011】一方、F2レーザ装置の場合、プリズムの
屈折角が変化すると、例えば図19におけるプリズム波
長選択範囲161が矢印方向にずれてプリズム波長選択
範囲162となり、波長λ1の発振ラインの強度が減少
する。また、レーザビームの進行方向自体がずれ、効率
良くレーザビームを露光装置へ出力することができない
ので問題である。さらに、レーザビームの進行方向がず
れるということは、全反射ミラー113とアウトプット
カプラー10とが作るレーザ共振器の光軸がずれること
になるので、エキシマレーザ装置の場合と異なりレーザ
出力が低下する。
On the other hand, in the case of the F 2 laser device, when the refraction angle of the prism changes, for example, the prism wavelength selection range 161 in FIG. 19 shifts in the arrow direction to become the prism wavelength selection range 162, and the intensity of the oscillation line of wavelength λ 1 Is reduced. Further, the traveling direction of the laser beam itself is deviated, and the laser beam cannot be efficiently output to the exposure device, which is a problem. Further, when the traveling direction of the laser beam is deviated, the optical axis of the laser resonator formed by the total reflection mirror 113 and the output coupler 10 is deviated, so that the laser output is reduced unlike the case of the excimer laser device. .

【0012】例えば、図22に示すように、材質がCa
2であるプリズムの温度が1ケルビン(K)変化する
と、プリズム出射直後のレーザビームの通過位置が約
0.2mm変化する。露光用F2レーザ装置の場合、レ
ーザ光の波長が157nmとVUV(真空紫外)領域で
あり、この波長域の光を透過させるプリズムの材質とし
ては、実際上、CaF2しかない。KrFレーザビー
ム、ArFレーザビームより短波長のF2レーザビーム
はCaF2に対して吸収が大きく、また露光用F2レーザ
装置に求められるレーザビームの平均出力は40Wと大
きいので、プリズムの温度上昇が起こりやすい。
For example, as shown in FIG. 22, the material is Ca
When the temperature of the prism F 2 changes by 1 Kelvin (K), the passing position of the laser beam immediately after the prism exits changes by about 0.2 mm. In the case of the F 2 laser device for exposure, the wavelength of the laser light is 157 nm, which is in the VUV (vacuum ultraviolet) region, and the material of the prism that transmits light in this wavelength region is actually only CaF 2 . The F 2 laser beam having a shorter wavelength than the KrF laser beam and the ArF laser beam has a large absorption for CaF 2 , and the average output of the laser beam required for the exposure F 2 laser device is as large as 40 W, so the temperature of the prism rises. Is likely to occur.

【0013】フッ素分子レーザ装置を光源とする半導体
露光装置においては、レーザビームの進行方向の変動が
所定の範囲内に収まるように、仕様が設けられている。
具体的には、ビームポジショニングスタビリティとビー
ムポインティングスタビリティとが所定の範囲内に収ま
るように、仕様が設けられている。ビームポジショニン
グスタビリティとは、レーザビームの出射位置の安定性
を示すものであり、例えば、図23において破線で示す
出射位置42が実線で示す出射位置41から大きくずれ
ないように仕様が設けられている。また、ビームポイン
ティングスタビリティとは、レーザビームの出射方向の
安定性を示すものであり、例えば、図24において破線
で示す出射方向52が実線で示す出射方向51から大き
くずれないように仕様が設けられている。
In a semiconductor exposure apparatus using a fluorine molecular laser device as a light source, specifications are provided so that fluctuations in the traveling direction of the laser beam fall within a predetermined range.
Specifically, specifications are provided so that the beam positioning stability and the beam pointing stability fall within a predetermined range. The beam positioning stability refers to the stability of the emission position of the laser beam. For example, specifications are provided so that the emission position 42 indicated by the broken line in FIG. 23 does not greatly deviate from the emission position 41 indicated by the solid line. There is. In addition, the beam pointing stability indicates stability in the emitting direction of the laser beam, and for example, specifications are provided so that the emitting direction 52 shown by the broken line in FIG. 24 does not largely deviate from the emitting direction 51 shown by the solid line. Has been.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
2レーザ装置においては、ビームポジショニングスタ
ビリティやビームポインティングスタビリティが要求仕
様を満足しないことが多く、また、上記したようにレー
ザ共振器の光軸がずれることによるレーザ出力の低下が
発生し、これらが大きな問題となっていた。本発明は、
上記問題点を解決すべくなされたものであり、ビームの
出射位置及び出射方向の変動が小さいレーザ装置を提供
することを目的とする。
However, in the conventional F 2 laser apparatus, the beam positioning stability and the beam pointing stability often do not satisfy the required specifications, and as described above, the light of the laser resonator is not used. A decrease in the laser output due to the misalignment of the axes has been a major problem. The present invention is
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser device in which variations in the emission position and emission direction of a beam are small.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の第1の観点に係る放電励起型レーザ装置
は、レーザ共振器の内部に配置され、角度分散素子を含
むラインセレクトモジュールと、レーザ共振器が発生す
るレーザ光の出射位置及び/又は出射方向のずれを検出
するモニターモジュールと、モニターモジュールの検出
結果に基づいて角度分散素子の姿勢角を制御する姿勢角
制御手段とを具備する。
In order to solve the above problems, a discharge pump type laser device according to a first aspect of the present invention is provided with a line select module which is disposed inside a laser resonator and includes an angular dispersion element. A monitor module for detecting the deviation of the emission position and / or the emission direction of the laser light generated by the laser resonator, and an attitude angle control means for controlling the attitude angle of the angle dispersion element based on the detection result of the monitor module. To do.

【0016】本発明の第2の観点に係る放電励起型レー
ザ装置は、レーザ共振器の内部に配置され、角度分散素
子と全反射ミラーとを含むラインセレクトモジュール
と、レーザ共振器が発生するレーザ光の出射位置及び/
又は出射方向のずれを検出するモニターモジュールと、
モニターモジュールの検出結果に基づいて全反射ミラー
の姿勢角を制御する姿勢角制御手段とを具備する。
A discharge excitation type laser device according to a second aspect of the present invention is a line select module arranged inside a laser resonator and including an angle dispersion element and a total reflection mirror, and a laser generated by the laser resonator. Light emission position and /
Or a monitor module that detects the deviation of the emission direction,
Attitude angle control means for controlling the attitude angle of the total reflection mirror based on the detection result of the monitor module.

【0017】本発明の第3の観点に係る放電励起型レー
ザ装置は、レーザ共振器の内部に配置され、角度分散素
子を含むラインセレクトモジュールと、角度分散素子の
温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出結
果に基づいて角度分散素子の温度を制御する温度制御手
段とを具備する。
A discharge excitation type laser device according to a third aspect of the present invention includes a line select module disposed inside a laser resonator and including an angle dispersion element, and temperature detection means for detecting the temperature of the angle dispersion element. And temperature control means for controlling the temperature of the angular dispersion element based on the detection result of the temperature detection means.

【0018】上記のように構成した本発明によれば、モ
ニターモジュール又は温度検出手段の検出結果に基づい
て角度分散素子の姿勢角又は温度を制御する手段を備え
ているので、レーザビームの照射位置の変動を小さく抑
えることができる。
According to the present invention configured as described above, since the means for controlling the attitude angle or the temperature of the angle dispersive element is provided based on the detection result of the monitor module or the temperature detecting means, the irradiation position of the laser beam is provided. Can be suppressed to a small value.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。なお、同一の構成要素につい
ては同一の参照番号を付して、これらの説明を省略す
る。図1に、本発明の第1の実施形態に係るF2レーザ
装置の構成を示す。図1は、レーザ装置を上から見た図
である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the same components, and the description thereof will be omitted. FIG. 1 shows the configuration of an F 2 laser device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a view of the laser device as seen from above.

【0020】図1に示すように、レーザチャンバ1の両
端には、ウインド3、4が設けられている。レーザチャ
ンバ1内には、放電用の2つの電極2、即ち、アノード
電極とカソード電極とが、上下に(紙面と平行して手前
と奥側に)配置されている。これらの電極間には、高圧
電源(図示せず)によって放電用の高電圧が印加され
る。放電方向は、紙面と直交する垂直方向(V方向)で
ある。
As shown in FIG. 1, windows 3 and 4 are provided at both ends of the laser chamber 1. In the laser chamber 1, two electrodes 2 for discharge, that is, an anode electrode and a cathode electrode, are arranged vertically (in front and at the back side in parallel with the paper surface). A high voltage for discharge is applied between these electrodes by a high voltage power supply (not shown). The discharge direction is the vertical direction (V direction) orthogonal to the paper surface.

【0021】レーザチャンバ1のリア側には、プリズム
111とプリズム112とを含む角度分散素子115及
び全反射ミラー113をこの順に設置したラインセレク
トモジュール100が配置されている。レーザビームの
角度分散方向は、放電方向と直交する水平方向(H方
向)である。また、レーザチャンバ1のフロント側に
は、スリット5とアウトプットカプラー10と、レーザ
ビームの出射位置又は出射方向のずれを検知するモニタ
ーモジュール200とがこの順に配置されている。角度
分散素子115のラインセレクト機能により、波長λ2
の成分はスリット5により遮光される。ここで、角度分
散素子115の角度分散方向は、水平方向(H方向)で
あることが望ましい。進行方向に対して垂直な面上にお
けるレーザビームの形状は、放電方向に長辺を有する長
方形形状である。よって、角度分散素子115の分散に
より発振ラインλ1、λ2を分離する際に、長方形形状の
短辺方向(H方向)に分散させる方が、長辺方向(V方
向)に分散させるより、角度分散素子115を形成する
プリズムの個数が少なくてすむ。仮に、角度分散素子1
15を形成するプリズムの個数が同じで、かつ、スリッ
ト5の位置が同じであるときには、図2の(a)に示す
ようにH方向に分散させた場合には波長λ1、λ2の発振
ラインを分離することができるが、図2の(b)に示す
ようにV方向に分散させた場合には波長λ1、λ2の発振
ラインを分離することができない。
On the rear side of the laser chamber 1, there is arranged a line select module 100 in which an angle dispersion element 115 including a prism 111 and a prism 112 and a total reflection mirror 113 are installed in this order. The angle dispersion direction of the laser beam is the horizontal direction (H direction) orthogonal to the discharge direction. Further, on the front side of the laser chamber 1, a slit 5, an output coupler 10, and a monitor module 200 for detecting a deviation in the emitting position or emitting direction of the laser beam are arranged in this order. The line select function of the angle dispersive element 115 allows the wavelength λ 2
The component is blocked by the slit 5. Here, the angle dispersion direction of the angle dispersion element 115 is preferably the horizontal direction (H direction). The shape of the laser beam on the plane perpendicular to the traveling direction is a rectangular shape having long sides in the discharge direction. Therefore, when the oscillation lines λ 1 and λ 2 are separated by the dispersion of the angle dispersion element 115, dispersion in the short side direction (H direction) of the rectangular shape is distributed in the long side direction (V direction) rather than dispersion in the long side direction (V direction). The number of prisms forming the angle dispersion element 115 can be small. For example, the angle dispersion element 1
When the number of prisms forming 15 is the same and the positions of the slits 5 are the same, oscillations of wavelengths λ 1 and λ 2 are generated when dispersed in the H direction as shown in FIG. The lines can be separated, but when dispersed in the V direction as shown in FIG. 2B, the oscillation lines having the wavelengths λ 1 and λ 2 cannot be separated.

【0022】本実施形態においては、角度分散素子とし
て、2個のプリズムを配置した場合を例示するが、1個
又は3個以上のプリズムを配置してもよい。また、図3
に示すように、角度分散素子として、波長が約157n
mの光に対し耐久性の高い誘電体等で形成されたHR
(高反射:High Reflection)コート層116を有する
プリズム114を配置してもよい。この場合には、全反
射ミラーを配置する必要がない。
In the present embodiment, the case where two prisms are arranged as the angle dispersion element is illustrated, but one or three or more prisms may be arranged. Also, FIG.
As shown in, the wavelength is about 157n as an angle dispersive element.
HR made of a dielectric material with high durability against m light
(High Reflection) The prism 114 having the coating layer 116 may be arranged. In this case, it is not necessary to arrange the total reflection mirror.

【0023】再び図1を参照すると、モニターモジュー
ル200は、レーザチャンバ1から入射した光の一部を
第1の方向(図中の下側)へ反射すると共に残りの光を
出力用のレーザ光として第2の方向(図中の右側)へ透
過するビームスプリッタ211と、第1の方向へ反射さ
れた光をモニターするラインセンサ212とを備えてい
る。
Referring again to FIG. 1, the monitor module 200 reflects a part of the light incident from the laser chamber 1 in the first direction (the lower side in the drawing) and outputs the remaining light as the output laser light. Is provided with a beam splitter 211 that transmits in the second direction (right side in the drawing) and a line sensor 212 that monitors the light reflected in the first direction.

【0024】ここで、F2ガスとバッファガス(He若
しくはNe又はHeとNeとの混合ガスのいずれか)の
レーザ媒質をレーザチャンバ1内に供給し、電極間に高
電圧を印加して放電を起こすと、レーザ媒質から発生す
る光がプリズム111、112により屈折し、全反射ミ
ラー113で全反射された後、プリズム112、111
により再び屈折することによって、波長の選択が行われ
る。選択された波長成分は、ウインド3からレーザチャ
ンバ1内に進入し、増幅されたレーザ光がレーザチャン
バ1からウインド4を通過した後スリット5を通過し、
アウトプットカプラー10との間で共振すると共に、そ
の一部がレーザ共振器の外部に出力される。
Here, a laser medium of F 2 gas and a buffer gas (either He or Ne or a mixed gas of He and Ne) is supplied into the laser chamber 1, and a high voltage is applied between the electrodes to cause discharge. Then, the light generated from the laser medium is refracted by the prisms 111 and 112 and totally reflected by the total reflection mirror 113, and then the prisms 112 and 111 are generated.
The wavelength is selected by refracting again. The selected wavelength component enters the laser chamber 1 from the window 3, the amplified laser light passes from the laser chamber 1 to the window 4 and then to the slit 5,
While resonating with the output coupler 10, a part thereof is output to the outside of the laser resonator.

【0025】アウトプットカプラー10から出射したレ
ーザ光は、ビームスプリッタ211によって第1の方向
と第2の方向に分割され、第1の方向へ反射されたレー
ザ光は、ビームスプリッタ211の下方に設置されたラ
インセンサ212に入射する。ラインセンサ212は、
例えばCCD(charge coupled device:電荷結合素
子)によって構成され、入射光のビームプロファイルを
測定する。
The laser light emitted from the output coupler 10 is split into the first direction and the second direction by the beam splitter 211, and the laser light reflected in the first direction is installed below the beam splitter 211. The incident line sensor 212 is incident. The line sensor 212 is
For example, a CCD (charge coupled device) is used to measure the beam profile of incident light.

【0026】測定されたレーザ光のビームプロファイル
214が、レーザ光の照射開始時における角度分散素子
の温度が上昇する前の照射位置を示すビームプロファイ
ル213からずれている場合には、ずれ量215の大き
さや方向等の情報が、コントローラ20に入力される。
コントローラ20は、角度分散素子の姿勢角制御ドライ
バ30を介して、プリズム111、112を載置した回
転ステージ(図示せず)を所定角度回転させることによ
り、角度分散素子から出射するレーザ光の出射位置や出
射方向が一定となるようにフィードバック制御を行う。
すなわち、この測定結果に基づき、ビームポインティン
グ特性やビームポジション特性のレーザ特性を制御する
ことができる。
If the measured beam profile 214 of the laser beam deviates from the beam profile 213 indicating the irradiation position before the temperature of the angular dispersion element rises when the irradiation of the laser beam starts, the deviation amount 215 is Information such as size and direction is input to the controller 20.
The controller 20 rotates the rotary stage (not shown) on which the prisms 111 and 112 are mounted by a predetermined angle via the attitude angle control driver 30 of the angle dispersion element, so that the laser light emitted from the angle dispersion element is emitted. Feedback control is performed so that the position and the emission direction are constant.
That is, the laser characteristics such as the beam pointing characteristic and the beam position characteristic can be controlled based on the measurement result.

【0027】角度分散素子の温度上昇によるビームの変
動方向は、主として角度分散方向(本実施形態において
はH方向)であるので、ラインセンサをH方向に設置
し、ビームプロファイルの水平方向の位置の変化を測定
するようにした。
Since the beam changing direction due to the temperature rise of the angle dispersion element is mainly the angle dispersion direction (H direction in this embodiment), the line sensor is installed in the H direction and the horizontal position of the beam profile is set. The change was measured.

【0028】ここで、ビームプロファイルの測定方法
を、図4の(a)と(b)を参照しながら具体的に説明
する。図4の(a)は、レーザビームをラインセンサで
受光する状態を示しており、図4の(b)は、ラインセ
ンサで受光したビームプロファイルを示している。ライ
ンセンサ212で受光したビーム形状223は、角度分
散素子の温度が上昇すると水平方向(H方向)にずれ
て、ビーム形状224の位置まで移動する。この場合に
は、図4の(b)に示すように、ビームプロファイルの
重心位置226が重心位置227まで移動するので、ビ
ームプロファイルの重心位置をモニターし、重心位置の
変動が減少するように、角度分散素子の姿勢角を制御す
ればよい。あるいは、図5に示すように、ビームプロフ
ァイルにおいて、ビームの最大強度(Imax)の半値幅
の中点236をモニターし、ずれた半値幅の中点237
を元の位置に戻すように角度分散素子の姿勢角制御を行
なっても良い。
Here, the method of measuring the beam profile will be specifically described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). FIG. 4A shows a state in which the laser beam is received by the line sensor, and FIG. 4B shows a beam profile received by the line sensor. The beam shape 223 received by the line sensor 212 shifts in the horizontal direction (H direction) when the temperature of the angular dispersion element rises, and moves to the position of the beam shape 224. In this case, as shown in FIG. 4B, the center of gravity position 226 of the beam profile moves to the center of gravity position 227, so that the center of gravity position of the beam profile is monitored so that the variation of the center of gravity position is reduced. The attitude angle of the angle dispersive element may be controlled. Alternatively, as shown in FIG. 5, in the beam profile, the midpoint 236 of the full width at half maximum of the maximum intensity (I max ) of the beam is monitored and the midpoint 237 of the shifted half width 237 is monitored.
The attitude angle control of the angle dispersive element may be performed so as to return to the original position.

【0029】図6の(a)及び(b)を参照しながら、
角度分散素子の姿勢角を調整する機構の具体例を説明す
る。図6の(a)は、図1に示すラインセレクトモジュ
ール100内に配置されたプリズム111を正面方向
(図1の下側)から見た正面図であり、図6の(b)
は、プリズム111を右側面(図1の右側)から見た右
側面図である。プリズム111は回転ステージ144上
に配置されており、パルスモータ145の回転に応じて
歯車146が回転し、この回転が歯車146と垂直に噛
み合わされた歯車147に伝達され、歯車147と連動
する回転ステージ144を回転させる。このようにし
て、ビームプロファイルのモニター結果に基づいて、コ
ントローラが、パルスモータを回転させることにより回
転ステージを回転させ、その上に設置された角度分散素
子の角度を制御することができる。
Referring to (a) and (b) of FIG.
A specific example of the mechanism for adjusting the attitude angle of the angle dispersion element will be described. 6A is a front view of the prism 111 arranged in the line select module 100 shown in FIG. 1 as seen from the front direction (the lower side of FIG. 1), and FIG.
FIG. 3 is a right side view of the prism 111 as viewed from the right side (right side in FIG. 1). The prism 111 is arranged on the rotary stage 144, and the gear 146 rotates in response to the rotation of the pulse motor 145. The stage 144 is rotated. In this way, the controller can rotate the rotary stage by rotating the pulse motor and control the angle of the angular dispersion element installed on the rotary stage based on the result of monitoring the beam profile.

【0030】なお、ここではプリズム111を駆動する
例を示したが、同様の構成でプリズム112を駆動して
もよい。また、プリズム111及びプリズム112の両
方を個別に駆動してもよい。さらには、回転ステージ1
44上にプリズム111及びプリズム112を配置し
て、プリズム111及びプリズム112を同時に駆動し
てもよい。
Although the example in which the prism 111 is driven is shown here, the prism 112 may be driven with the same configuration. Further, both the prism 111 and the prism 112 may be individually driven. Furthermore, the rotary stage 1
The prism 111 and the prism 112 may be arranged on the surface 44 to drive the prism 111 and the prism 112 at the same time.

【0031】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。本発明の第2の実施形態に係るレーザ装置は、
ラインセレクトモジュールと、レーザ光の放電方向のず
れを検知するモニターモジュールと、全反射ミラーの姿
勢角を制御する手段とを具備する。本実施形態において
は、角度分散素子の姿勢角が固定されており、ラインセ
レクトモジュール内に設置された全反射ミラーの姿勢角
を制御することにより、レーザ光の出射方向の変動を低
減する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The laser device according to the second embodiment of the present invention is
A line select module, a monitor module for detecting a deviation of the laser beam in the discharge direction, and means for controlling the attitude angle of the total reflection mirror are provided. In the present embodiment, the attitude angle of the angle dispersive element is fixed, and the attitude angle of the total reflection mirror installed in the line select module is controlled to reduce the variation in the emission direction of the laser light.

【0032】アウトプットカプラーから出射したレーザ
光は、モニターモジュール内のビームスプリッタで2つ
の方向に分割され、ラインセンサによってビームプロフ
ァイルが測定される。ビームプロファイルのずれをモニ
ターし、このずれを減らすように、全反射ミラーの姿勢
角が制御される。
The laser light emitted from the output coupler is split into two directions by the beam splitter in the monitor module, and the beam profile is measured by the line sensor. The deviation of the beam profile is monitored, and the attitude angle of the total reflection mirror is controlled so as to reduce this deviation.

【0033】図7を参照しながら、全反射ミラーの姿勢
角を調整する機構の具体例を説明する。ラインセレクト
モジュール150において、全反射ミラー113の左下
には、縮む方向に応力を発生するバネ156が配置され
ており、全反射ミラーの左端部は、下方に引っ張った状
態で保持される。全反射ミラー113の右下には、全反
射ミラーの右端部と固定板151との距離を一定に保つ
球状の可動式ホルダー157が配置されており、全反射
ミラーは、可動式ホルダーとの接点を基点にして回転自
在となっている。この機構は、例えば、ジンバル機構に
類似した構造である。バネ156の下には、パルスモー
タ145が設置されている。モニターモジュール200
で検出されたビームプロファイルの水平方向のずれの情
報に基づいて、コントローラ20がドライバを介してパ
ルスモータ145を回転させ、パルスモータの回転に応
じてバネ156が伸張して、全反射ミラー113の姿勢
角が制御される。このようなパルスモータを2個用いる
ようにすれば、水平方向のずれのみならず、垂直方向の
ずれも減少させることができる。
A specific example of a mechanism for adjusting the attitude angle of the total reflection mirror will be described with reference to FIG. In the line select module 150, a spring 156 that generates stress in a contracting direction is arranged at the lower left of the total reflection mirror 113, and the left end portion of the total reflection mirror is held in a state of being pulled downward. At the lower right of the total reflection mirror 113, a spherical movable holder 157 for keeping the distance between the right end of the total reflection mirror and the fixed plate 151 constant is arranged. The total reflection mirror has a contact point with the movable holder. It can be rotated from the base point. This mechanism is, for example, a structure similar to the gimbal mechanism. A pulse motor 145 is installed below the spring 156. Monitor module 200
The controller 20 rotates the pulse motor 145 via the driver based on the information on the horizontal deviation of the beam profile detected in step S1, and the spring 156 expands in accordance with the rotation of the pulse motor, so that the total reflection mirror 113 moves. The attitude angle is controlled. If two such pulse motors are used, not only the horizontal shift but also the vertical shift can be reduced.

【0034】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。図8に、本発明の第3の実施形態に係るレーザ
装置の構成を示す。この実施形態においては、角度分散
素子の姿勢角及び全反射ミラーの姿勢角の両方を調整す
ることにより、ビームの照射位置を制御する。図8にお
いて、レーザチャンバ1のリア側に配置したラインセレ
クトモジュール160内のプリズム111、112は、
図6に示すような回転ステージ上に設置されており、全
反射ミラー113は、図7に示すような可動式ホルダー
等を用いて設置されている。レーザチャンバ1のフロン
ト側には、モニターモジュール260が配置されてお
り、ビームスプリッタ211の下方に、紫外光を可視光
に変換するためのビーム蛍光板261及びビームプロフ
ァイルを測定するプロファイル測定器262が設置され
ている。ここでは、プロファイル測定器262として、
CCDカメラを用いている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 shows the configuration of a laser device according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the irradiation position of the beam is controlled by adjusting both the attitude angle of the angle dispersion element and the attitude angle of the total reflection mirror. In FIG. 8, the prisms 111 and 112 in the line select module 160 arranged on the rear side of the laser chamber 1 are
It is installed on a rotary stage as shown in FIG. 6, and the total reflection mirror 113 is installed using a movable holder or the like as shown in FIG. A monitor module 260 is arranged on the front side of the laser chamber 1, and a beam fluorescent plate 261 for converting ultraviolet light into visible light and a profile measuring device 262 for measuring a beam profile are installed below the beam splitter 211. Has been done. Here, as the profile measuring device 262,
A CCD camera is used.

【0035】ビームスプリッタ211で2方向に分割さ
れたレーザ光の一部は、ビームスプリッタ211の下方
に設置されたビーム蛍光板261に入射して紫外光が可
視光に変換される。その後、CCDカメラがこれを受光
してビームプロファイルを測定する。ここでは、水平方
向及び垂直方向の両方向におけるビーム形状のずれが検
出される。全反射ミラーの姿勢角制御により水平方向と
垂直方向の両方向のずれを調整しても良いし、あるい
は、垂直方向のずれは全反射ミラーの姿勢角制御によ
り、水平方向のずれは角度分散素子の姿勢角制御により
調整してもよい。測定されたビームプロファイルはコン
トローラ20に伝達される。コントローラ20は、この
測定結果に基づき、ドライバ30を介してプリズム11
1、112のフィードバック制御を行い、また、ドライ
バ31を介して全反射ミラーの姿勢角制御を行う。
A part of the laser light split into two directions by the beam splitter 211 is incident on a beam fluorescent plate 261 installed below the beam splitter 211, and ultraviolet light is converted into visible light. Then, the CCD camera receives the light and measures the beam profile. Here, the deviation of the beam shape in both the horizontal direction and the vertical direction is detected. The deviation in both the horizontal and vertical directions may be adjusted by controlling the attitude angle of the total reflection mirror, or the deviation in the vertical direction may be adjusted by adjusting the attitude angle of the total reflection mirror so that the deviation in the horizontal direction is caused by the angle dispersion element. You may adjust by attitude angle control. The measured beam profile is transmitted to the controller 20. Based on this measurement result, the controller 20 transmits the prism 11 via the driver 30.
The feedback control of 1 and 112 is performed, and the attitude angle of the total reflection mirror is controlled via the driver 31.

【0036】本発明の第1〜第3の実施形態に係るレー
ザ装置においては、ビームプロファイルを測定するモニ
ターモジュールを用いる例を示したが、ビーム光量を測
定してレーザ光の出射位置のずれを検出するモニターモ
ジュールを用いることもできる。このモニターモジュー
ルにおいては、レーザ光の出射位置がずれると、ビーム
光量が減少するので、ビーム光量の変化を測定してレー
ザ光の出射位置を制御することができる。
In the laser devices according to the first to third embodiments of the present invention, an example of using a monitor module for measuring a beam profile has been shown. However, the amount of beam light is measured to shift the emission position of laser light. A monitor module that detects can also be used. In this monitor module, when the emitting position of the laser light is deviated, the light amount of the beam decreases, so that the emitting position of the laser light can be controlled by measuring the change in the light amount of the beam.

【0037】図9に、本発明の第3の実施形態に係るレ
ーザ装置のモニターモジュールを、ビーム光量を測定す
るモニターモジュールに変更した例を示す。図9におい
て、モニターモジュール270がレーザチャンバ1のフ
ロント側に配置されており、モニターモジュール270
内には、ビームスプリッタ211の下方に第2のスリッ
ト271及び第2のスリットの近傍に均一なビーム光を
照射するためのビーム拡散板272が配置されており、
ビーム拡散板272の下方には、ビーム拡散板272に
近接した位置にピン(PIN)フォトダイオード273
が配置されている。ビームの出射位置がずれるとビーム
の一部が第2のスリット271により遮光され、第2の
スリット271を通過するビームの光量が減少する。よ
って、ビーム拡散板272に入射するビームの光量も減
少し、ビーム拡散板272で均一化されてピンフォトダ
イオード273で受光されるビームの光量も減少して、
ビーム出力が低下する。したがって、コントローラ20
は、ビーム出力が大きくなるように、ドライバ30を介
して角度分散素子115の姿勢角を制御し、またドライ
バ31を介して全反射ミラー113の姿勢角を制御すれ
ば良い。
FIG. 9 shows an example in which the monitor module of the laser device according to the third embodiment of the present invention is changed to a monitor module for measuring the amount of light beam. In FIG. 9, the monitor module 270 is disposed on the front side of the laser chamber 1, and the monitor module 270
Inside, a second slit 271 below the beam splitter 211 and a beam diffusing plate 272 for irradiating uniform beam light in the vicinity of the second slit are arranged.
Below the beam diffusion plate 272, a pin (PIN) photodiode 273 is provided at a position close to the beam diffusion plate 272.
Are arranged. When the emission position of the beam shifts, a part of the beam is blocked by the second slit 271 and the light amount of the beam passing through the second slit 271 decreases. Therefore, the light amount of the beam incident on the beam diffusion plate 272 is also reduced, and the light amount of the beam that is uniformized by the beam diffusion plate 272 and received by the pin photodiode 273 is also reduced,
Beam output is reduced. Therefore, the controller 20
In order to increase the beam output, the attitude angle of the angular dispersion element 115 may be controlled via the driver 30, and the attitude angle of the total reflection mirror 113 may be controlled via the driver 31.

【0038】また、本発明の第1〜第3の実施形態に係
るレーザ装置においては、ビームの出射位置及び出射方
向を制御するためのモニタモジュールの例を示したが、
ビームの出射方向のみを制御するためのモニタモジュー
ルを使用することもできる。図10に、本発明の第3の
実施形態に係るレーザ装置のモニタモジュールを、ビー
ムの出射方向のみを制御するためのものに変更した例を
示す。図10において、モニタモジュール280は、レ
ーザチャンバ1のフロント側に配置される。モニタモジ
ュール280内には、ビームスプリッタ211と、ビー
ムスプリッタ211の下方にビーム強度を減光するため
の減光板285及びビーム集光レンズ281が配置さ
れ、さらにビーム集光レンズ281の下方には、ビーム
集光レンズの焦点距離fの位置に2次元センサ284が
配置されている。2次元センサは、例えば2次元のライ
ンセンサであってCCDによって構成される。
Further, in the laser devices according to the first to third embodiments of the present invention, the example of the monitor module for controlling the emitting position and the emitting direction of the beam is shown.
It is also possible to use a monitor module for controlling only the emitting direction of the beam. FIG. 10 shows an example in which the monitor module of the laser apparatus according to the third embodiment of the present invention is changed to one for controlling only the beam emission direction. In FIG. 10, the monitor module 280 is arranged on the front side of the laser chamber 1. In the monitor module 280, a beam splitter 211, a dimming plate 285 for dimming the beam intensity and a beam condensing lens 281 are arranged below the beam splitter 211, and further below the beam condensing lens 281, A two-dimensional sensor 284 is arranged at the focal length f of the beam condensing lens. The two-dimensional sensor is, for example, a two-dimensional line sensor and is composed of a CCD.

【0039】モニタモジュール280内のビームスプリ
ッタ211によって分割されたレーザ光の一部は、ビー
ム集光レンズ281によって2次元センサ284上に集
光される。よって、2次元センサ284上に集光したビ
ームのずれは、ビーム出射方向のずれのみを反映する。
なお、2次元センサ284上に集光したビームの強度が
大きくて2次元センサにダメージを与える恐れがある場
合には、図10に示すように、ビームスプリッタ211
とビーム集光レンズ281との間に、ビーム強度を減少
させる減光板285を配置する。ここで、減光板285
は、ビーム集光レンズ281と2次元センサ284との
間に配置されてもよい。
A part of the laser beam split by the beam splitter 211 in the monitor module 280 is focused on the two-dimensional sensor 284 by the beam focusing lens 281. Therefore, the deviation of the beam focused on the two-dimensional sensor 284 reflects only the deviation in the beam emission direction.
If the intensity of the beam focused on the two-dimensional sensor 284 is high and may damage the two-dimensional sensor, as shown in FIG.
And a beam condensing lens 281 are provided with a dimming plate 285 that reduces the beam intensity. Here, the dimming plate 285
May be disposed between the beam condensing lens 281 and the two-dimensional sensor 284.

【0040】2次元センサによってモニタされた2次元
センサ上の集光点のずれが減少するように、コントロー
ラ20は、ドライバ30を介して角度分散素子の姿勢角
を制御し、またドライバ31を介して全反射ミラーの姿
勢角を制御することにより、ビーム出射位置の安定性
(ビームポインティングスタビリティ)を図ることがで
きる。
The controller 20 controls the attitude angle of the angle dispersive element via the driver 30 and the driver 31 so that the deviation of the focal point on the two-dimensional sensor monitored by the two-dimensional sensor is reduced. By controlling the attitude angle of the total reflection mirror, the stability of the beam emission position (beam pointing stability) can be achieved.

【0041】次に、本発明の第4の実施形態について説
明する。本発明の第4の実施形態のレーザ装置は、ライ
ンセレクトモジュール内に配置された角度分散素子の温
度を検出し、角度分散素子の温度が一定となるように調
節する温度調節機構を具備する。この実施形態において
は、レーザ光の照射により上昇した角度分散素子の温度
を調節することにより、レーザ光の照射位置の安定性を
図る。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The laser device according to the fourth embodiment of the present invention includes a temperature adjustment mechanism that detects the temperature of the angular dispersion element arranged in the line select module and adjusts the temperature of the angular dispersion element to be constant. In this embodiment, the temperature of the angular dispersion element increased by the laser light irradiation is adjusted to stabilize the irradiation position of the laser light.

【0042】図11に、本発明の第4の実施形態に係る
レーザ装置に用いられる温度調節機構の第1の具体例を
示す。ここでは、レーザの照射により生じた角度分散素
子115の温度上昇を、温度調節機構180を設けるこ
とにより低減する。図11に示すように、ラインセレク
トモジュール内に配置されたプリズム等の角度分散素子
115は、冷却水の通路である冷却水用配管181が内
蔵された回転ステージ184上に配置されている。冷却
水用配管181は、冷却水供給装置182に接続されて
いる。レーザ光の照射によって角度分散素子の温度が上
昇したら、冷却水を供給して、角度分散素子に蓄積され
た熱を除去する。ここでは、角度分散素子の温度を室温
よりも低温に保つことが好ましく、実用性を考慮すると
0〜15℃に保つことが望ましい。レーザ光の照射位置
の安定性を図るためには温度調節機構のみを用いても良
いが、図11に示すように、角度分散素子115の下に
角度分散素子の姿勢角を調整するために回転ステージ1
84を設け、温度調節機構と角度分散素子の姿勢角調整
機構とを併用しても良い。
FIG. 11 shows a first specific example of the temperature adjusting mechanism used in the laser apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Here, the temperature rise of the angle dispersion element 115 caused by the laser irradiation is reduced by providing the temperature adjustment mechanism 180. As shown in FIG. 11, the angle dispersive element 115 such as a prism arranged in the line select module is arranged on the rotary stage 184 in which the cooling water pipe 181 which is the passage of the cooling water is incorporated. The cooling water pipe 181 is connected to the cooling water supply device 182. When the temperature of the angular dispersion element rises due to the irradiation of the laser light, cooling water is supplied to remove the heat accumulated in the angular dispersion element. Here, it is preferable to keep the temperature of the angle dispersion element lower than room temperature, and it is desirable to keep it at 0 to 15 ° C. in consideration of practicality. Although only the temperature adjusting mechanism may be used to ensure the stability of the irradiation position of the laser light, as shown in FIG. 11, rotation is performed below the angle dispersion element 115 to adjust the attitude angle of the angle dispersion element. Stage 1
84 may be provided and the temperature adjustment mechanism and the attitude angle adjustment mechanism of the angle dispersion element may be used together.

【0043】図12の(a)、(b)に、冷却水用配管
の形状を示す。図12は、回転ステージ184を上から
見た平面図である。図12の(a)において、角度分散
素子115の下に設けられた回転ステージ184内に、
U字状の冷却水用配管181aが配置されている。図1
2(b)においては、冷却水用配管181bが、蛇行し
てM字状となっている。図12(b)においては、冷却
水用配管が長いので、短時間で温度を下げるために有利
である。
12A and 12B show the shape of the cooling water pipe. FIG. 12 is a plan view of the rotary stage 184 seen from above. In FIG. 12A, in the rotary stage 184 provided below the angle dispersion element 115,
A U-shaped cooling water pipe 181a is arranged. Figure 1
2 (b), the cooling water pipe 181b meanders and has an M-shape. In FIG. 12B, since the cooling water pipe is long, it is advantageous to lower the temperature in a short time.

【0044】なお、図11、図12は角度分散素子11
5として1つのプリズムが示されているが、先に述べた
ように、角度分散素子115として2個以上のプリズム
を配置した場合にも適用することができる。その際、温
度調節機構180を有する1つの回転ステージ184
に、2個以上のプリズム全てを配置してもよい。また、
個々のプリズムを個別の温度調節機構180を有する回
転ステージ184に配置してもよい。その場合には、個
々のプリズムを個別に温度調節したり、個々のプリズム
に対して、温度調節と姿勢角調整とを併用して制御する
ことが可能となる。
11 and 12 show the angle dispersion element 11.
Although one prism is shown as 5, it is also applicable to the case where two or more prisms are arranged as the angle dispersion element 115 as described above. At that time, one rotary stage 184 having the temperature adjusting mechanism 180
Alternatively, all two or more prisms may be arranged. Also,
The individual prisms may be arranged on the rotary stage 184 having the individual temperature adjustment mechanism 180. In that case, it is possible to individually control the temperature of each prism, or to control each prism by using both temperature adjustment and attitude angle adjustment together.

【0045】図13に、角度分散素子の温度を調節する
温度調節機構の第2の具体例を示す。この例において
は、角度分散素子を室温よりも高温に保つように制御さ
れる。図13において、角度分散素子115の周囲は保
温ケース191で囲まれており、保温ケース191は、
パルスモータ145を備えた回転ステージ144上に配
置されている。保温ケース191の内部には、ヒータコ
イル192が巻回して配置されており、ヒータコイル1
92に電流を流してケース内を高温に保持することがで
きる。この例によれば、保温ケースの温度は、レーザ光
の照射による角度分散素子の温度上昇よりも高い温度、
例えば50℃に保持されるように設定されるので、ビー
ムの照射位置の安定性を図ることができる。保温ケース
の温度は、40〜50℃の範囲であることが好ましい。
40℃以上であればレーザ光の照射による角度分散素子
の温度上昇を上回ることができ、一方、過度に高温にす
ることは光学機器の性能上望ましくないからである。
FIG. 13 shows a second specific example of the temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the angular dispersion element. In this example, the angular dispersion element is controlled to be kept at a temperature higher than room temperature. In FIG. 13, the angle dispersive element 115 is surrounded by a heat insulating case 191.
It is arranged on a rotary stage 144 equipped with a pulse motor 145. A heater coil 192 is wound and arranged inside the heat insulating case 191.
A current can be passed through 92 to keep the inside of the case at a high temperature. According to this example, the temperature of the heat insulating case is higher than the temperature rise of the angle dispersion element due to the irradiation of the laser beam,
For example, since the temperature is set to be maintained at 50 ° C., the irradiation position of the beam can be stabilized. The temperature of the heat insulating case is preferably in the range of 40 to 50 ° C.
This is because if the temperature is 40 ° C. or higher, the temperature rise of the angle dispersion element due to the irradiation of the laser beam can be exceeded, while excessively high temperature is not desirable for the performance of the optical device.

【0046】図14に、角度分散素子の温度を調節する
温度調節機構の第3の具体例を示す。この例において
は、角度分散素子を室温よりも低温か又は高温のいずれ
にも保持することができる。図14において、角度分散
素子115の上下には、角度分散素子内で温度勾配が生
じないようにペルチェ素子(熱電素子)193、194
が対で配置されている。角度分散素子115には、熱電
対等の温度センサ195、196が設けられており、こ
れらの温度センサの出力は温度制御部197、198に
それぞれ供給される。温度制御部197、198は、こ
れらの温度センサの出力に基づいて、ペルチェ素子19
3、194に供給する電流をそれぞれ制御する。温度勾
配が生じると、屈折率分布が歪むので、これを避けるた
めである。この例においては、角度分散素子115の温
度を任意の温度に設定することができる。温度制御部1
97、198は、角度分散素子115の温度が上昇又は
下降した場合には、ペルチェ素子に流れる電流を調節す
ることにより、角度分散素子115の温度が設定温度と
等しくなるように制御する。
FIG. 14 shows a third specific example of the temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the angular dispersion element. In this example, the angular dispersive element can be held either below or above room temperature. In FIG. 14, Peltier elements (thermoelectric elements) 193 and 194 are provided above and below the angular dispersion element 115 so that a temperature gradient is not generated in the angular dispersion element.
Are arranged in pairs. The angle dispersion element 115 is provided with temperature sensors 195 and 196 such as thermocouples, and the outputs of these temperature sensors are supplied to temperature control units 197 and 198, respectively. The temperature control units 197 and 198 use the Peltier device 19 based on the outputs of these temperature sensors.
The currents supplied to 3 and 194 are controlled respectively. This is because the refractive index distribution is distorted when a temperature gradient occurs, which is to be avoided. In this example, the temperature of the angular dispersion element 115 can be set to an arbitrary temperature. Temperature controller 1
When the temperature of the angular dispersion element 115 rises or falls, 97 and 198 control the current of the Peltier element so that the temperature of the angular dispersion element 115 becomes equal to the set temperature.

【0047】次に、本発明のレーザ装置における制御方
法について説明する。図15は、図9に示す実施形態に
おいて、選択する波長のスペクトル強度を計測し、その
計測結果に基づいてビームの出射位置及び出射角度を制
御するビーム出射位置及び出射角度制御方法の一例を示
すフローチャートである。ここでは、角度分散素子11
5のうち、プリズム111もしくはプリズム112のい
ずれか一方の分散方向の姿勢角を制御する例を示す。ま
ず、ステップS1においてレーザ発振を行い、ステップ
S2においてショット回数が規定ショット数に達したか
否かをチェックする。ショット回数が規定ショット数に
達した時点でパワーロックが解除され(ステップS
3)、その際にPINフォトダイオード273に入射し
た光の強度I1を測定する(ステップS4)。ステップ
S5において、計測回数がチェックされ、計測回数に応
じてそれぞれのステップに移行する。
Next, a control method in the laser device of the present invention will be described. FIG. 15 shows an example of a beam emission position and emission angle control method for measuring the spectrum intensity of the selected wavelength and controlling the beam emission position and the emission angle based on the measurement result in the embodiment shown in FIG. It is a flowchart. Here, the angle dispersion element 11
An example of controlling the attitude angle in the dispersion direction of either the prism 111 or the prism 112 out of 5 will be described. First, laser oscillation is performed in step S1, and it is checked in step S2 whether or not the number of shots has reached a prescribed number of shots. When the number of shots reaches the specified number of shots, the power lock is released (step S
3) At that time, the intensity I 1 of the light incident on the PIN photodiode 273 is measured (step S4). In step S5, the number of times of measurement is checked, and the process proceeds to each step according to the number of times of measurement.

【0048】第1回目の計測においては、ステップS6
に移行し、プリズム111もしくはプリズム112のい
ずれか一方の分散方向の姿勢角を角度Δθだけ正の方向
に回転させる。第2回目以降の計測においては、ステッ
プS7に移行し、今回の計測によって得られた強度I1
(n+1)が前回の計測によって得られた強度I1(n)
よりも増加したか否かを判断する。強度が減少した場合
には、ステップS8においてプリズム111もしくはプ
リズム112のいずれか一方の分散方向の姿勢角をΔθ
だけ逆回転(前回と逆の方向に回転)させ、その後ステ
ップS4に戻って次の計測を行う。一方、強度が増加し
た場合には、ステップS9においてプリズム111もし
くはプリズム112のいずれか一方の分散方向の姿勢角
をΔθだけ順回転(前回と同じ方向に回転)させ、ステ
ップS10において強度の計測を行う。なお、今回と前
回の強度が等しい場合には、いずれの姿勢角を選択して
もよい。
In the first measurement, step S6
Then, the attitude angle in the dispersion direction of either the prism 111 or the prism 112 is rotated in the positive direction by the angle Δθ. In the second and subsequent measurements, the process proceeds to step S7 and the intensity I 1 obtained by the current measurement
(N + 1) is the intensity I 1 (n) obtained by the previous measurement
To determine whether or not increased. If the intensity is decreased, the posture angle in the dispersion direction of either the prism 111 or the prism 112 is set to Δθ in step S8.
Only in reverse rotation (rotation in the opposite direction to the previous time), and then the process returns to step S4 to perform the next measurement. On the other hand, when the intensity is increased, the posture angle in the dispersion direction of either the prism 111 or the prism 112 is rotated forward by Δθ (rotated in the same direction as the previous time) in step S9, and the intensity is measured in step S10. To do. It should be noted that if the intensities of this time and the previous time are the same, any posture angle may be selected.

【0049】ステップS10に続き、ステップS11に
おいて、今回の計測によって得られた強度I1(n+1)
が前回の計測によって得られた強度I1(n)よりも減
少したか否かを判断する。強度が減少した場合には、ス
テップS12においてプリズム111もしくはプリズム
112のいずれか一方の分散方向の姿勢角をΔθだけ逆
回転させて処理を終了し、強度が増加した場合には、ス
テップS9に戻り、プリズム111もしくはプリズム1
12のいずれか一方の分散方向の姿勢角を順回転させる
ことを繰り返す。このような処理により、強度I1が大
きくなるようにビーム出射角度を制御することができ
る。この態様の制御方法は、波長モニタやビームプロフ
ァイルを備えていない場合にも適用されるので、コスト
を安くすることができる。
In step S11 following step S10, the intensity I 1 (n + 1) obtained by the current measurement is obtained.
Is smaller than the intensity I 1 (n) obtained by the previous measurement. If the intensity has decreased, in step S12, the posture angle of either prism 111 or prism 112 in the dispersion direction is reversely rotated by Δθ, and the process ends, and if the intensity has increased, the process returns to step S9. , Prism 111 or prism 1
The forward rotation of any one of the posture angles 12 in the dispersion direction is repeated. By such processing, the beam emission angle can be controlled so that the intensity I 1 is increased. Since the control method of this aspect is applied even when the wavelength monitor and the beam profile are not provided, the cost can be reduced.

【0050】図16は、選択する波長のビームプロファ
イルを計測し、その計測結果に基づいてビームの出射位
置及び出射角度を制御するビーム出射位置及び出射角度
制御方法の一例を示すフローチャートである。まず、ス
テップS21においてレーザ発振を開始し、ステップS
22において波長λ1の初期ビーム位置をプロファイル
測定器により計測して、ステップS23において初期ビ
ーム位置(X0,Y0)を算出する。ここで、X方向は角
度分散素子の分散方向であるH方向に対応し、Y方向は
放電方向であるV方向に対応している。次いで、ステッ
プS24とS25においてレーザ発振を行いながら、規
定のショット数を満たした時点で次のステップに移行す
る。
FIG. 16 is a flow chart showing an example of a beam emission position and emission angle control method for measuring the beam profile of the selected wavelength and controlling the emission position and the emission angle of the beam based on the measurement result. First, in step S21, laser oscillation is started and then step S
At 22, the initial beam position of wavelength λ 1 is measured by the profile measuring instrument, and at step S23 the initial beam position (X 0 , Y 0 ) is calculated. Here, the X direction corresponds to the H direction which is the dispersion direction of the angular dispersion element, and the Y direction corresponds to the V direction which is the discharge direction. Next, while performing laser oscillation in steps S24 and S25, the process moves to the next step when the prescribed number of shots is satisfied.

【0051】すなわち、ステップS26において計測回
数nの値を「1」に設定し、ステップS27においてビ
ームプロファイルを計測する。これに基づき、ステップ
S28においてビーム位置(Xn,Yn)を算出し、ステ
ップS29においてビーム変位量(ΔX,ΔY)を算出
する。さらに、ステップS30において、ビーム変位量
(ΔX,ΔY)が所定の値(XTH、YTH)以下になった
か否かを判定する。X TH、YTHの値は、例えば、0.5
mmである。ビーム変位量が所定の値以下になっている
場合には、ステップS24に戻ってレーザの発振を継続
する。一方、ビーム変位量が所定の値以下になっていな
い場合には、ステップS31において角度分散素子の姿
勢角をΔθX、及び全反射ミラーのV方向の姿勢角をΔ
θYだけ回転させ、ステップS32において計測回数n
の値をインクリメントし、ステップS27に戻ってビー
ムプロファイルの計測とビーム変位量の算出を繰り返
す。このような処理により、強度I1が大きくなるよう
にビーム出射角度を制御することができる。なお、姿勢
角の補正角ΔθX及びΔθYは、それぞれ、ΔθX=KX
ΔX、ΔθY=KY・ΔYとして求められる。ここで、K
X、KYは、それぞれX方向への単位変位量当りのパルス
モータの回転角度、Y方向への単位変位量当りのパルス
モータの回転角度である。
That is, in step S26,
Set the value of the number n to "1" and set the value in step S27.
Measure the arm profile. Based on this, steps
Beam position (Xn, Yn) Is calculated and
Calculate the beam displacement (ΔX, ΔY) in step S29
To do. Further, in step S30, the beam displacement amount
(ΔX, ΔY) is a predetermined value (XTH, YTH) Became
Or not. X TH, YTHThe value of is, for example, 0.5
mm. Beam displacement is below a certain value
In this case, return to step S24 and continue laser oscillation.
To do. On the other hand, if the beam displacement is below the specified value,
If not, the shape of the angle dispersive element is determined in step S31.
ΔθX, And the attitude angle of the total reflection mirror in the V direction by Δ
θYOnly the number of measurements n in step S32.
Increments the value of and returns to step S27
Repeated measurement of beam profile and calculation of beam displacement
You By such processing, the intensity I1So that
The beam emission angle can be controlled. The posture
Angle correction angle ΔθXAnd ΔθYIs ΔθX= KX
ΔX, ΔθY= KY-Calculated as ΔY. Where K
X, KYIs a pulse per unit displacement in the X direction.
Motor rotation angle, pulse per unit displacement in Y direction
It is the rotation angle of the motor.

【0052】なお、図16は、本発明の第2の実施形態
のレーザ装置において、プロファイル測定器で測定した
ビームプロファイルを用いて制御する手順を示したもの
であるが、Y方向の制御を省略すれば、そのまま、本発
明の第1の実施形態のレーザ装置におけるラインセンサ
を用いたH方向(X方向)のずれを補正して制御する手
順となる。また、図14に示した制御手順は、ビームス
プリッタでサンプリングしたビームを2次元センサに集
光して、集光点のずれを補正するビーム出射方向の制御
(ビームポインティングスタビリティの制御)にも、そ
のまま適用することができる。すなわち、初期ビーム位
置(X0,Y0)を、2次元センサ上の集光点の位置とし
て求めればよい。
FIG. 16 shows a procedure of controlling using the beam profile measured by the profile measuring instrument in the laser device of the second embodiment of the present invention, but the control in the Y direction is omitted. Then, as it is, the procedure is to correct and control the deviation in the H direction (X direction) using the line sensor in the laser device of the first embodiment of the present invention. In addition, the control procedure shown in FIG. 14 is also applicable to the control of the beam emission direction (control of the beam pointing stability) in which the beam sampled by the beam splitter is condensed on the two-dimensional sensor and the deviation of the condensing point is corrected. , Can be applied as is. That is, the initial beam position (X 0 , Y 0 ) may be obtained as the position of the condensing point on the two-dimensional sensor.

【0053】本発明の第1の実施形態(図1参照)のF
2レーザ装置において、レーザ出力が一定となるように
制御を行ったときの、励起強度とビームプロファイルの
H方向のずれを図17に示す。レーザ出力は、レーザチ
ャンバ内の電極間に印加される高電圧に依存し、この電
圧が高くなるとレーザ出力も増加する。すなわち、上記
高電圧はレーザガスを励起するときの励起強度に相当す
る。
F of the first embodiment of the present invention (see FIG. 1)
FIG. 17 shows the shift in the H direction between the excitation intensity and the beam profile when the laser output is controlled to be constant in the two- laser device. The laser power depends on the high voltage applied between the electrodes in the laser chamber, the higher the voltage, the higher the laser power. That is, the high voltage corresponds to the excitation intensity when exciting the laser gas.

【0054】本発明の第1の実施形態において、レーザ
パルス数が増加するにつれ、角度分散素子115を構成
するプリズムの温度が上昇し、ビームの出射位置及び/
又は出射方向がずれて、ビーム変位量が増加する。F2
レーザ装置においては、ビームの出射位置又は出射方向
がずれるとレーザ共振器の光軸がずれるので、レーザ出
力が減少する。光軸のずれによる出力低下を補填するた
め、電極間に印加される電圧が増加するように、コント
ローラによって高圧電源(図示せず)が制御される。
In the first embodiment of the present invention, as the number of laser pulses increases, the temperature of the prism forming the angular dispersion element 115 rises, and the beam emission position and / or
Alternatively, the emission direction is shifted and the beam displacement amount is increased. F 2
In the laser device, if the emitting position or the emitting direction of the beam is deviated, the optical axis of the laser resonator is displaced, so that the laser output is reduced. In order to compensate for the output reduction due to the deviation of the optical axis, the controller controls the high voltage power supply (not shown) so that the voltage applied between the electrodes increases.

【0055】図17においては、レーザパルス数がA、
B、C、D、Eのときに、ビームプロファイルのH方向
のずれ量が所定の値以上となったので、コントローラ2
0によりドライバ30を介して角度分散素子115の姿
勢角が補正されている。また、姿勢角が補正されると光
軸がアライメントされるので、電極間に印加される電圧
が減少するように、コントローラにより高圧電源が制御
されている。すなわち、レーザパルス数A、B、C、
D、Eのときに角度分散素子115の姿勢角を補正する
ことにより、ビームの出射位置、出射方向のずれ量を所
定範囲内に維持することができた。
In FIG. 17, the number of laser pulses is A,
At B, C, D, and E, the deviation amount of the beam profile in the H direction becomes equal to or more than a predetermined value, so the controller 2
By 0, the attitude angle of the angle dispersion element 115 is corrected via the driver 30. Further, since the optical axis is aligned when the posture angle is corrected, the high voltage power supply is controlled by the controller so that the voltage applied between the electrodes is reduced. That is, the number of laser pulses A, B, C,
By correcting the attitude angle of the angle dispersion element 115 at the time of D and E, it was possible to maintain the deviation amount of the beam emission position and the emission direction within the predetermined range.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
角度分散素子の姿勢角及び/又は全反射ミラーの姿勢角
を制御する手段が設けられているので、レーザ光の照射
位置の安定性を図ることができる。あるいは、本発明に
よれば、レーザ光の照射によって角度分散素子の温度が
上昇する影響を低減させることができるので、レーザ光
の照射位置の安定性を図ることができる。従って、ビー
ムの照射位置の変動が少ないレーザ装置を提供すること
ができる。
As described above, according to the present invention,
Since the means for controlling the attitude angle of the angle dispersion element and / or the attitude angle of the total reflection mirror is provided, the stability of the irradiation position of the laser light can be achieved. Alternatively, according to the present invention, it is possible to reduce the effect that the temperature of the angle dispersion element rises due to the irradiation of the laser light, so that the irradiation position of the laser light can be stabilized. Therefore, it is possible to provide a laser device in which the variation of the beam irradiation position is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係るレーザ装置の構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】レーザビームの進行方向に対して垂直な面上に
おけるビーム形状を示す図であり、(a)はH方向に分
散した場合を示し、(b)はV方向に分散した場合を示
す。
2A and 2B are diagrams showing a beam shape on a plane perpendicular to a traveling direction of a laser beam, where FIG. 2A shows a case of dispersion in the H direction, and FIG. 2B shows a case of dispersion in the V direction. .

【図3】本発明において用いられる角度分散素子の具体
例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a specific example of an angle dispersion element used in the present invention.

【図4】図1のモニターモジュールにおけるビームプロ
ファイルの測定方法の具体例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a specific example of a method of measuring a beam profile in the monitor module of FIG.

【図5】図1のモニターモジュールにおけるビームプロ
ファイルの測定方法の他の具体例を示す図である。
5 is a diagram showing another specific example of the beam profile measuring method in the monitor module of FIG.

【図6】本発明の第1の実施形態に用いられる角度分散
素子の姿勢角を調整する機構の具体例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a specific example of a mechanism for adjusting the attitude angle of the angle dispersive element used in the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態に用いられる全反射ミ
ラーの姿勢角を調整する機構の具体例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a specific example of a mechanism for adjusting the attitude angle of the total reflection mirror used in the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施形態に係るレーザ装置の構
成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a laser device according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施形態に係るレーザ装置にお
いて、別のモニターモジュールを用いた例を示す図であ
る。
FIG. 9 is a diagram showing an example in which another monitor module is used in the laser device according to the third embodiment of the present invention.

【図10】本発明のレーザ装置に用いられるモニタモジ
ュールの別の具体例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing another specific example of the monitor module used in the laser apparatus of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施形態に用いられる温度調
節機構の第1の具体例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a first specific example of the temperature adjustment mechanism used in the fourth embodiment of the present invention.

【図12】図8の冷却水用配管の形状を示す図である。12 is a view showing the shape of the cooling water pipe of FIG.

【図13】本発明の第4の実施形態に用いられる角度分
散素子の温度調節機構の第2の具体例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a second specific example of the temperature adjusting mechanism of the angular dispersion element used in the fourth embodiment of the invention.

【図14】本発明の第4の実施形態に用いられる角度分
散素子の温度調節機構の第3の具体例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a third specific example of the temperature adjusting mechanism for the angular dispersion element used in the fourth embodiment of the invention.

【図15】本発明において用いられるビーム出射角度制
御方法の一例を示すフローチャートである。
FIG. 15 is a flowchart showing an example of a beam extraction angle control method used in the present invention.

【図16】本発明において用いられるビーム出射角度制
御方法の他の例を示すフローチャートである。
FIG. 16 is a flowchart showing another example of the beam extraction angle control method used in the present invention.

【図17】本発明の第1の実施形態において、レーザ出
力が一定になるように制御したときの、レーザパルスと
ビームプロファイルのH方向のずれ又は励起強度との関
係を示す図である。
FIG. 17 is a diagram showing a relationship between a laser pulse and a deviation of a beam profile in the H direction or an excitation intensity when the laser output is controlled to be constant in the first embodiment of the present invention.

【図18】ラインセレクト方式によるF2レーザ装置の
構成を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of an F 2 laser device by a line select system.

【図19】プリズムの波長選択範囲を説明するための図
である。
FIG. 19 is a diagram for explaining a wavelength selection range of a prism.

【図20】狭帯域化エキシマレーザ装置の構成を示す図
である。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of a narrow band excimer laser device.

【図21】狭帯域化されていないレーザビームのスペク
トル波形と、狭帯域化されたレーザビームのスペクトル
波形とを示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a spectral waveform of a laser beam that has not been band-narrowed and a spectral waveform of a laser beam that has been band-narrowed.

【図22】角度分散素子の温度変化とビーム照射位置の
ずれとの関係を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the temperature change of the angle dispersion element and the deviation of the beam irradiation position.

【図23】ビームポジショニングスタビリティを説明す
るための図である。
FIG. 23 is a diagram for explaining beam positioning stability.

【図24】ビームポインティングスタビリティを説明す
るための図である。
FIG. 24 is a diagram for explaining beam pointing stability.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザチャンバ 2 放電電極 3、4 ウインド 5 スリット 10 アウトプットカプラー 20 コントローラ 30 ドライバ 31 ドライバ 41、41 出射位置 51、52 出射方向 100、150、160 ラインセレクトモジュール 111、112、114 プリズム 113 全反射ミラー 115 角度分散素子 116 HRコート層 120 狭帯域化モジュール 121、122 直角プリズム 123 エシェル型回折格子 144、184 回転ステージ 145 パルスモータ 146、147 歯車 151 固定板 156 バネ 157 可動式ホルダー 180 温度調節機構 181 冷却水用配管 182 冷却水供給装置 191 保温ケース 192 ヒータコイル 193、194 ペルチェ素子 195、196 温度センサ 197、198 温度制御部 200、260、270 モニターモジュール 211 ビームスプリッタ 212 ラインセンサ 213、214 ビームプロファイル 215 ずれ量 223、224 ビーム形状 261 ビーム蛍光板 262 プロファイル測定器 271、281 ビーム集光レンズ 272 ビーム拡散板 273 ピンフォトダイオード 280 モニタモジュール 284 2次元センサ 285 減光板 1 laser chamber 2 discharge electrodes 3, 4 wind 5 slits 10 Output coupler 20 controller 30 drivers 31 driver 41, 41 exit position 51, 52 Output direction 100, 150, 160 line select module 111, 112, 114 prisms 113 total reflection mirror 115 Angle dispersive element 116 HR coat layer 120 Band narrowing module 121, 122 Right angle prism 123 Echelle type diffraction grating 144,184 rotary stage 145 pulse motor 146 and 147 gears 151 Fixed plate 156 spring 157 Movable holder 180 Temperature control mechanism 181 Cooling water piping 182 Cooling water supply device 191 insulation case 192 heater coil 193, 194 Peltier device 195,196 Temperature sensor 197, 198 Temperature controller 200, 260, 270 monitor module 211 Beam splitter 212 line sensor 213, 214 beam profile 215 deviation 223,224 beam shape 261 beam fluorescent plate 262 profile measuring instrument 271, 281 beam condensing lens 272 Beam diffuser 273 pin photodiode 280 monitor module 284 two-dimensional sensor 285 Dim plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南斎 信乃夫 神奈川県平塚市万田1200 ギガフォトン株 式会社内 (72)発明者 若林 理 神奈川県平塚市万田1200 ギガフォトン株 式会社内 Fターム(参考) 5F071 AA06 EE02 HH02 HH05 JJ05 5F072 AA06 HH02 HH05 JJ05 KK06 KK15 KK26 KK30 RR05 TT01 TT12 TT27 YY09    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Nobuo Nansai, inventor             1200 Gigaphoton Co., Ltd. Manda 1200, Hiratsuka City, Kanagawa Prefecture             Inside the company (72) Inventor Osamu Wakabayashi             1200 Gigaphoton Co., Ltd. Manda 1200, Hiratsuka City, Kanagawa Prefecture             Inside the company F-term (reference) 5F071 AA06 EE02 HH02 HH05 JJ05                 5F072 AA06 HH02 HH05 JJ05 KK06                       KK15 KK26 KK30 RR05 TT01                       TT12 TT27 YY09

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 放電励起型レーザ装置であって、 レーザ共振器の内部に配置され、角度分散素子を含むラ
インセレクトモジュールと、 前記レーザ共振器が発生するレーザ光の出射位置及び/
又は出射方向のずれを検出するモニターモジュールと、 前記モニターモジュールの検出結果に基づいて前記角度
分散素子の姿勢角を制御する姿勢角制御手段と、を具備
する放電励起型レーザ装置。
1. A discharge pump type laser device, comprising: a line select module disposed inside a laser resonator and including an angle dispersion element; and an emission position and / or an emission position of laser light generated by the laser resonator.
Alternatively, a discharge excitation type laser device comprising: a monitor module that detects a deviation of an emission direction; and an attitude angle control unit that controls an attitude angle of the angle dispersion element based on a detection result of the monitor module.
【請求項2】 前記モニタモジュールは前記角度分散素
子の分散方向への前記レーザ光の出射位置及び/又は出
射方向のずれを検出するものであることを特徴とする請
求項1記載の放電励起型レーザ装置。
2. The discharge excitation type according to claim 1, wherein the monitor module detects an emission position and / or a deviation of the emission direction of the laser light in the dispersion direction of the angle dispersion element. Laser device.
【請求項3】 前記姿勢角制御手段が、前記レーザ共振
器の放電方向と直交する方向に前記角度分散素子の姿勢
角を制御する、請求項1又は2記載の放電励起型レーザ
装置。
3. The discharge excitation type laser device according to claim 1, wherein the attitude angle control means controls the attitude angle of the angular dispersion element in a direction orthogonal to the discharge direction of the laser resonator.
【請求項4】 放電励起型レーザ装置であって、 レーザ共振器の内部に配置され、角度分散素子と全反射
ミラーとを含むラインセレクトモジュールと、 前記レーザ共振器が発生するレーザ光の出射位置及び/
又は出射方向のずれを検出するモニターモジュールと、 前記モニターモジュールの検出結果に基づいて前記全反
射ミラーの姿勢角を制御する姿勢角制御手段と、を具備
する放電励起型レーザ装置。
4. A discharge pump laser device, comprising: a line select module disposed inside a laser resonator, the line select module including an angle dispersion element and a total reflection mirror; and an emission position of laser light generated by the laser resonator. as well as/
Alternatively, a discharge excitation type laser device comprising: a monitor module that detects a deviation of an emission direction; and an attitude angle control unit that controls an attitude angle of the total reflection mirror based on a detection result of the monitor module.
【請求項5】 前記姿勢角制御手段が、前記レーザ共振
器の放電方向と直交する方向に前記全反射ミラーの姿勢
角を制御する、請求項4記載の放電励起型レーザ装置。
5. The discharge excitation laser device according to claim 4, wherein the attitude angle control means controls the attitude angle of the total reflection mirror in a direction orthogonal to the discharge direction of the laser resonator.
【請求項6】 放電励起型レーザ装置であって、 レーザ共振器の内部に配置され、角度分散素子と全反射
ミラーとを含むラインセレクトモジュールと、 前記レーザ共振器が発生するレーザ光の出射位置及び/
又は出射方向のずれを検出するモニターモジュールと、 前記モニターモジュールの検出結果に基づいて、前記レ
ーザ共振器の放電方向と直交する方向に前記角度分散素
子の姿勢角を制御し、前記レーザ共振器の放電方向と平
行な方向に前記全反射ミラーの姿勢角を制御する姿勢角
制御手段と、を具備する放電励起型レーザ装置。
6. A discharge-excitation laser device, comprising: a line select module disposed inside a laser resonator, the line select module including an angle dispersion element and a total reflection mirror; and an emission position of a laser beam generated by the laser resonator. as well as/
Alternatively, a monitor module that detects a deviation of the emission direction, and based on the detection result of the monitor module, controls the attitude angle of the angle dispersion element in a direction orthogonal to the discharge direction of the laser resonator, A discharge excitation type laser device comprising: an attitude angle control means for controlling the attitude angle of the total reflection mirror in a direction parallel to the discharge direction.
【請求項7】 前記モニターモジュールが、 前記レーザ発振器が発生するレーザ光の一部を第1の方
向へ反射すると共に残りを出力用のレーザ光として第2
の方向へ透過するビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタによって第1の方向へ反射された
レーザ光の強度を検出するセンサと、を含む請求項1〜
6のいずれか1項記載の放電励起型レーザ装置。
7. The monitor module reflects a part of laser light generated by the laser oscillator in a first direction and uses the rest as output laser light.
1. A beam splitter that transmits in the direction of, and a sensor that detects the intensity of the laser light reflected in the first direction by the beam splitter.
6. The discharge excitation type laser device according to any one of 6 above.
【請求項8】 前記モニターモジュールが、 前記レーザ発振器が発生するレーザ光の一部を第1の方
向へ反射すると共に残りを出力用のレーザ光として第2
の方向へ透過するビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタによって第1の方向へ反射された
レーザ光のプロファイルを、放電方向と直交する方向に
おいて測定する1次元センサと、を含む請求項1〜6の
いずれか1項記載の放電励起型レーザ装置。
8. The monitor module reflects a part of the laser light generated by the laser oscillator in a first direction and uses the rest as laser light for output.
7. A beam splitter that transmits in the direction of 1), and a one-dimensional sensor that measures the profile of the laser light reflected in the first direction by the beam splitter in a direction orthogonal to the discharge direction. 2. The discharge excitation type laser device according to item 1.
【請求項9】 前記モニターモジュールが、 前記レーザ発振器が発生するレーザ光の一部を第1の方
向へ反射すると共に残りを出力用のレーザ光として第2
の方向へ透過するビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタによって第1の方向へ反射された
レーザ光のプロファイルを、放電方向と直交する方向及
び放電方向と平行な方向において測定する2次元センサ
と、を含む請求項1〜6のいずれか1項記載の放電励起
型レーザ装置。
9. The monitor module reflects a part of the laser light generated by the laser oscillator in a first direction and uses the rest as laser light for output.
And a two-dimensional sensor for measuring the profile of the laser beam reflected in the first direction by the beam splitter in a direction orthogonal to the discharge direction and a direction parallel to the discharge direction. The discharge excitation type laser device according to claim 1.
【請求項10】 前記モニタモジュールが、 前記レーザ発振器が発生するレーザ光の一部を第1の方
向へ反射すると共に残りを出力用のレーザ光として第2
の方向へ透過するビームスプリッタと、 前記ビームスプリッタによって第1の方向へ反射された
レーザ光を集光する集光光学系と、 前記集光ビームが表面で集光し、その集光点の位置を放
電方向と直交する方向及び平行な方向において測定する
2次元センサと、を含む請求項1〜6のいずれか1項記
載の放電励起型レーザ装置。
10. The monitor module reflects a part of the laser light generated by the laser oscillator in a first direction and uses the rest as output laser light.
A beam splitter that transmits the laser beam reflected in the first direction by the beam splitter, a focusing optical system that focuses the laser beam reflected in the first direction by the beam splitter, and the position of the focusing point The two-dimensional sensor for measuring in a direction orthogonal to the discharge direction and in a direction parallel to the discharge direction.
【請求項11】 放電励起型レーザ装置であって、 レーザ共振器の内部に配置され、角度分散素子を含むラ
インセレクトモジュールと、前記角度分散素子の温度が
一定となるように調節する温度調節手段と、を具備する
放電励起型レーザ装置。
11. A discharge pump type laser device, comprising: a line select module disposed inside a laser resonator and including an angle dispersion element; and temperature adjusting means for adjusting the temperature of the angle dispersion element to be constant. A discharge excitation type laser device comprising:
【請求項12】 前記温度調節手段が、前記角度分散素
子に近接して配置された冷却水配管を含む、請求項11
記載の放電励起型レーザ装置。
12. The temperature adjusting means includes a cooling water pipe arranged in proximity to the angle dispersion element.
The discharge excitation type laser device described.
【請求項13】 前記温度調節手段が、前記角度分散素
子の近傍に配置されたヒータを含む、請求項11記載の
放電励起型レーザ装置。
13. The discharge excitation type laser device according to claim 11, wherein the temperature adjusting means includes a heater arranged near the angle dispersion element.
【請求項14】 レーザ共振器の内部に配置され、角度
分散素子を含むラインセレクトモジュールと、 前記角度分散素子の温度を検出する温度検出手段と、 前記温度検出手段の検出結果に基づいて前記角度分散素
子の温度を制御する温度制御手段と、を具備する放電励
起型レーザ装置。
14. A line select module disposed inside a laser resonator and including an angle dispersive element, a temperature detecting means for detecting a temperature of the angle dispersive element, and the angle based on a detection result of the temperature detecting means. A discharge excitation type laser device comprising: a temperature control means for controlling the temperature of the dispersion element.
【請求項15】 前記温度制御手段が、前記角度分散素
子の近傍に配置された1対の熱電素子を含む、請求項1
4記載の放電励起型レーザ装置。
15. The temperature control means includes a pair of thermoelectric elements arranged in the vicinity of the angular dispersion element.
4. The discharge excitation laser device according to item 4.
【請求項16】 前記角度分散素子が少なくとも1つの
プリズムを含む、請求項1〜15のいずれか1項記載の
放電励起型レーザ装置。
16. The discharge pump type laser device according to claim 1, wherein the angular dispersion element includes at least one prism.
【請求項17】 前記角度分散素子がHR(高反射)コ
ート層を形成したプリズムを含む請求項1〜3及び11
〜16のいずれか1項記載の放電励起型レーザ装置。
17. The angle dispersive element includes a prism having an HR (highly reflective) coating layer formed thereon.
17. The discharge excitation type laser device according to any one of items 1 to 16.
【請求項18】 前記レーザ共振器が、レーザ媒質とし
てF2(フッ素分子)を含む、請求項1〜17のいずれ
か1項記載の放電励起型レーザ装置。
18. The discharge excitation type laser device according to claim 1, wherein the laser resonator contains F 2 (fluorine molecule) as a laser medium.
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