JP4017277B2 - Vacuum ultraviolet laser - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空紫外領域のレーザ光を発振する真空紫外レーザに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、真空紫外領域と呼ばれる約20nm〜200nm程度の波長を有する真空紫外光を発振させる真空紫外レーザが知られており、例えばArFレーザ(193nm)やF2レーザ(157nm)等がある。このような真空紫外レーザは、主としてレーザリソグラフィ等の精密加工に使用される。
【0003】
図8に、従来技術に係る真空紫外レーザの一例として、F2レーザの構成図を示す。
同図において、F2レーザ1は、レーザガスを封入してその内部で放電を起こし、真空紫外領域のレーザ光11を発振させるレーザチャンバ2と、このレーザチャンバ2から発振されるレーザ光11を狭帯域化する(即ち、レーザ光11の中心波長を安定させ、かつ波長のスペクトル幅を狭くする)狭帯域化ユニット10と、狭帯域化されたレーザ光11の波長特性(中心波長及びスペクトル幅)及びパワーを測定する波長測定装置3とを備えている。
【0004】
レーザチャンバ2の内部には、レーザガスとして例えばフッ素(F2)とヘリウム(He)とが所定の圧力比で封入されており、その所定位置には1組の放電電極5,5が設置されている。この放電電極5,5間に図示しない高圧電源より高電圧を印加することにより、約157nmの波長を有するレーザ光11を発振させている。
このとき、レーザチャンバ2の上端面には上面開口部12が設けられ、放電電極5,5と接続した放電回路4が上面開口部12を封止している。そして、レーザチャンバ2の上端面には、上面開口部12の外周に全周にわたってOリング溝16が設けられており、その内部にはOリング17が嵌挿されて、レーザチャンバ2内部のレーザガスを封止している。
【0005】
また、レーザチャンバ2は、その前端部(図中右端部)と後端部に、フロントウィンドウ7及びリアウィンドウ9(以後ウィンドウ7,9と総称する)を備えている。発振したレーザ光11は、リアウィンドウ9を透過してレーザチャンバ2から出射し、レーザチャンバ2の外部後方(図中左方)に配置された狭帯域化ユニット10に入射して狭帯域化される。狭帯域化されたレーザ光11は、レーザチャンバ2を通過し、その一部が外部前方に設けられたフロントミラー8を部分透過して、加工機15に入射する。
このとき、フロントミラー8から出射したレーザ光11は、波長測定装置3でその一部をサンプリングされ、波長特性及びパワーを計測されている。
尚、一般にこのようなF2レーザ1において、高電圧はパルス状に印加され、レーザ光11はパルス発振する。
【0006】
このとき、出射したレーザ光11は真空紫外光であり、空気中の酸素や水蒸気等に非常によく吸収されるため、空気中を通ることによってパワーが減衰する。このようなパワーの減衰を防止するため、レーザチャンバ2から出射したレーザ光11の光路は密封されている。
即ち、同図に示すように、レーザ光11の光路は、波長測定装置3を覆う波長ボックス13、狭帯域化ユニット10を覆う狭帯域化ボックス14、及びこれらを接続する密封カバー22,22等の光路カバー13,14,22で覆われている。そして、これらの光路カバー13,14,22の接続部を、Oリング溝24の内部に嵌挿されたOリング25によって密封し、その内部に例えば不活性ガスをパージして光路から空気を遮断している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術には、次に述べるような問題点がある。
【0008】
即ち、レーザチャンバ2内で発振したレーザ光11の一部は、ウィンドウ7,9や放電電極5,5等で反射され、乱反射光11Bとなってレーザチャンバ2の内部で乱反射を繰り返している。
そして、図8に示すように、この乱反射光11Bが例えば放電回路4とレーザチャンバ2との隙間に入り込み、レーザガスを封止するOリング17を照射するため、Oリング17から有機物が発生する。この有機物がレーザガス内に混入し、レーザガスを汚染してその寿命を縮めたり、ウィンドウ7,9等のレーザチャンバ2中の光学部品に付着して光学部品を汚損したりするという問題がある。
【0009】
また、レーザチャンバ2から出射したレーザ光11は、例えば光路上に配置されたミラー等の光学部品(図示せず)に反射してその一部が乱反射光11Bとなる。そして、同図に示すように、前記光路カバー13,14,22の隙間に入り込み、光路を密封するためのOリング25を照射する。
これにより、上述したようにOリング25が劣化し、光路に空気等の不純物が入り込み、この不純物(特に酸素)によってレーザ光11が吸収されて、レーザ光11のパワーが低下するという問題がある。
さらに、上述したようにOリング25から有機物が発生することにより、この有機物が光路内の光学部品に付着して光学部品を汚損するという問題がある。
【0010】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、Oリングがレーザ光に照射されるのを防止可能な真空紫外レーザを提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第1の発明は、真空紫外領域のレーザ光を発振させる真空紫外レーザにおいて、レーザガスを封止するためにレーザチャンバに設けられたOリング、又はレーザ光の光路を密封するために光路カバーに設けられたOリングの少なくともいずれか一方を、真空紫外光から遮光する遮光手段を備え、前記遮光手段は、2つの当接する部材の一方の当接面に形成されたOリング溝、遮光溝又は遮光凹みと、他方の当接面の、前記Oリング溝、遮光溝又は遮光凹みに対向する位置に形成された遮光突起とを有している。
また、第2の発明は、真空紫外領域のレーザ光を発振させる真空紫外レーザにおいて、レーザガスを封止するためにレーザチャンバに設けられたOリング、又はレーザ光の光路を密封するために光路カバーに設けられたOリングの少なくともいずれか一方を、真空紫外光から遮光する遮光手段を備え、前記遮光手段は、一方の筒状部材が他方の筒状部材の内周側に嵌挿される2つの部材の嵌挿部に設けられ、両部材の当接面間の隙間を真空紫外光の進入方向の前方で覆うように、一方の筒状部材の端面よりも所定距離離した位置の他方の筒状部材の内周面に遮光突起又は環状の遮光板を設けている。
また、第3の発明は、真空紫外領域のレーザ光を発振させる真空紫外レーザにおいて、レーザガスを封止するためにレーザチャンバに設けられたOリング、又はレーザ光の光路を密封するために光路カバーに設けられたOリングの少なくともいずれか一方を、真空紫外光から遮光する遮光手段を備え、前記遮光手段は、2つの当接する部材の当接部に設けられ、両部材の当接面間の隙間を真空紫外光の進入方向の前方で覆うように、前記両部材のいずれか一方の内面に環状の遮光板を設けている。
【0012】
第1、第2、第3の発明によれば、レーザガスを封止するためのOリングに真空紫外光が照射しないような遮光手段を有している。この遮光手段は、2つの当接する部材の一方の当接面に形成されたOリング溝、遮光溝又は遮光凹みに、他方の当接面の、前記Oリング溝、遮光溝又は遮光凹みに対向する位置に形成された遮光突起を嵌合させて構成している。これにより、レーザチャンバのOリングに真空紫外光が照射されないので、Oリングから有機物が発生することが少ない。従って、レーザガスに有機物が混入してレーザ光のパワーや波長特性が低下したり、有機物がレーザチャンバ内の光学素子に付着して光学素子が汚損したりすることが少ない。そのため、真空紫外レーザを長期にわたって安定に稼働することが可能である。
【0013】
また、光路を密封するためのOリングに、真空紫外光が照射しないような遮光手段を有している。この遮光手段は、一方の筒状部材が他方の筒状部材の内周側に嵌挿される2つの部材の当接面間の隙間を、一方の筒状部材の端面よりも所定距離離した位置の他方の筒状部材の内周面に設けた遮光突起又は環状の遮光板により真空紫外光の進入方向の前方で覆っている。また、2つの当接する部材の当接部に設けられ、両部材の当接面間の隙間を、両部材のいずれか一方の内面に設けた環状の遮光板により真空紫外光の進入方向の前方で覆っている。これにより、Oリングに真空紫外光が照射されないので、Oリングが劣化することが少ない。従って光路が良好に密封されて空気から遮断されるので、レーザ光の吸収が少なく、そのパワーの減衰が少ない。また、Oリングが長寿命化し、真空紫外レーザのメンテナンス間隔が長くなる。また、Oリングに真空紫外光が照射されないので、Oリングから有機物が発生することが少ない。これにより、光路の密封がよく保たれるので、光路中に有機物が混入して光路中の光学素子に付着してレーザ光が吸収されたり、光学素子が汚損することが少ない。従って、真空紫外レーザを長期にわたって安定に稼働することが可能である。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照しながら、本発明に係る実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態において、前記従来技術の説明に使用した図と同一の要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
【0015】
本発明の実施形態を、図1〜図7に基づいて説明する。本実施形態では、真空紫外レーザの一例として、F2レーザを例にとって説明する。
図1は、本実施形態に係るF2レーザの構成図である。同図において、F2レーザ1は、レーザガスを封入し、その内部で放電を起こして真空紫外領域のレーザ光11を発振させるレーザチャンバ2と、このレーザチャンバ2から発振されるレーザ光11を狭帯域化する狭帯域化ユニット10と、狭帯域化されたレーザ光11の波長特性及びパワーを測定する波長測定装置3とを備えている。
【0016】
レーザチャンバ2は、その前端部と後端部に、略円筒形のウィンドウホルダ6,6をそれぞれ備え、それらの先端に、それぞれ所定の角度でフロントウィンドウ7及びリアウィンドウ9を固定している。
また、レーザチャンバ2の内部には、レーザガスとして例えばフッ素(F2)とヘリウム(He)とが所定の圧力比で封入されており、その内部の所定位置には1組の放電電極5,5が設置されている。
レーザチャンバ2の所定位置には貫流ファン26が設置されており、図示しないモータによって回転駆動されて、放電電極5,5間にレーザガスを送り込んでいる。そして、図示しない高圧電源より放電電極5,5間に高電圧を印加することにより、放電によってレーザガスを励起し、約157nmの波長を有するレーザ光11を発振させている。
尚、一般にこのようなF2レーザ1において、高電圧はパルス状に印加され、レーザ光11はパルス発振する。
【0017】
レーザチャンバ2で発振したレーザ光11は、リアウィンドウ9を透過して、レーザチャンバ2の外部後方に設けられた狭帯域化ユニット10に入射する。
狭帯域化ユニット10は、例えば2個のプリズム32,32と、波長選択素子であるグレーティング33とを備えている。そして、プリズム32,32によって拡大されたレーザ光11をグレーティング33に入射させ、所定の波長特性のレーザ光11のみを入射光と同じ方向に折り返して、レーザ光11を狭帯域化している。
狭帯域化されたレーザ光11は、狭帯域化ユニット10から出射してレーザチャンバ2を通過し、レーザチャンバ2の前端部に設けられたフロントウィンドウ7を透過する。フロントウィンドウ7を透過したレーザ光11の一部は、レーザチャンバ2の外部前方に設けられたフロントミラー8で部分反射されてレーザチャンバ2内に戻る。また、残りのレーザ光11は、フロントミラー8を部分透過して波長測定装置3に入射する。
このとき、レーザ光11の一部は、ウィンドウ7,9や放電電極5,5等で反射され、乱反射光11Bとなってレーザチャンバ2の内部で乱反射を繰り返している。
【0018】
波長測定装置3は、入射したレーザ光11の光路上に、ビームスプリッタ12を有している。レーザ光11は、このビームスプリッタ12によって一部を図中下方に反射され、サンプル光11Aとなる。また、ビームスプリッタ12を透過したレーザ光11は、加工機15に入射し、その内部で精密加工を行なうための光源となる。
ビームスプリッタ12で下方に反射されたサンプル光11Aの一部は、第2のビームスプリッタ34で反射され、例えばフォトダイオード等を備えたパワー検出器35に入射してそのパワーを測定される。また、第2のビームスプリッタ34を透過したサンプル光11Aは、例えばエタロン等の分光手段を備えた波長検出器36に入射し、その波長特性を検出される。
【0019】
このとき、真空紫外光であるレーザ光11は、空気中の酸素や水蒸気等に非常によく吸収されるため、空気中を通ることによってパワーが減衰する。
このようなパワーの減衰を防止するため、前述の狭帯域化ユニット10及び波長測定装置3は、それぞれ狭帯域化ボックス14及び波長ボックス13の内部に収納されている。また、レーザチャンバ2と、波長ボックス13及び狭帯域化ボックス14との間は、密封カバー22,22でそれぞれ覆われている。そして、これらの光路を覆う光路カバー13,14,22は、Oリング溝24及びその内部に嵌挿されたOリング25によって密封構造を形成し、光路の内部を例えば不活性ガスでパージして空気を遮断している。
【0020】
尚、レーザチャンバ2は、レーザ光11を発振させる際に、放電電極5,5間の放電から発生した熱によって、レーザ光11の光軸方向(図中左右方向)に膨張する。このとき、狭帯域化ボックス14及び波長ボックス13とウィンドウホルダ6との間が固定されていると、この膨張によって狭帯域化ユニット10及び波長測定装置3が光軸方向に押され、F2レーザ1の光軸がずれてしまう。これを避けるため、ウィンドウホルダ6,6は狭帯域化ボックス14及び波長ボックス13にそれぞれ固定された密封カバー22,22に対して、光路の密封を保ちながら光軸方向に摺動自在になっている。
【0021】
以下に、レーザガスを封止するためにレーザチャンバ2に設けられているOリング17が、乱反射光11Bに照射されるのを防止する遮光手段について説明する。
【0022】
図1に示すように、レーザチャンバ2は上部チャンバ2Aと下部チャンバ2Bとを備えており、上部チャンバ2Aの下端面に形成されたフランジ部と下部チャンバ2Bの上端面に形成されたフランジ部とを当接して、両フランジ部を互いにボルト等(図示せず)で固定している。
図2に、図1におけるP部の詳細断面図を示す。同図に示すように、下部チャンバ2Bの上端面のフランジ部当接面には、Oリング溝16が全周にわたって設けられており、このOリング溝16に嵌挿されたOリング17と上部チャンバ2Aの下端面のフランジ部当接面との間でレーザガスを封止している。
このとき、下部チャンバ2BのOリング溝16よりも内周側の上端面には、全周にわたって遮光溝28が設けられている。また、この遮光溝28に対向する上部チャンバ2Aの下端面のフランジ部には、この遮光溝28の幅よりもわずかに幅が狭く、かつ遮光溝28の深さよりもわずかに高さが低い遮光突起27が全周にわたって設けられている。
そして、同図に示すように、上部チャンバ2Aを下部チャンバ2Bに固定する際には、この遮光溝28に遮光突起27が嵌まり込むようになっている。即ち、遮光溝28と遮光突起27とがラビリンスを構成しているので、レーザチャンバ2内部の乱反射光11Bをラビリンスにより遮って、乱反射光11BからOリング17を遮光している。
【0023】
また、図3、図4に、図2と同じ箇所のOリング17を遮光するための遮光手段の他の例を示す。
図3において、上部チャンバ2Aの内壁には、遮光板29がボルト30等の固定手段によって着脱自在に固定されている。この遮光板29によって、乱反射光11Bが上部チャンバ2Aの下端面のフランジ部と下部チャンバ2Bの上端面のフランジ部との隙間に入り込むのを防止し、Oリング17を乱反射光11Bから遮光している。
また、図4において、上部チャンバ2Aの下端面のフランジ部には、Oリング溝16よりも内周側に、全周にわたって遮光突起27が設けられており、下部チャンバ2Bの上端面のフランジ部に全周にわたって設けられた遮光凹み31と対向している。この遮光突起27及び遮光凹み31により、乱反射光11Bが上部チャンバ2Aと下部チャンバ2Bとの隙間に入り込むのを防止し、Oリング17を乱反射光11Bから遮光している。
尚、遮光突起27及び遮光凹み31の形状は、これに限定されず、例えば同図に二点鎖線で示すように、遮光突起27を全周にわたって斜めに形成し、この形状に合わせて遮光凹み31を斜めに形成してもよい。
【0024】
また、図1において、上部チャンバ2Aの上端面のフランジ部には上面開口部12が設けられており、この上面開口部12を塞ぐようにして放電電極5,5と接続した放電回路4が固定され、レーザガスを封止している。この封止箇所にもOリング17が使用されており、以下、このOリング17を遮光する遮光手段について説明する。
図5に、図1におけるQ部の詳細断面図を示す。同図において、上部チャンバ2Aの上端面には、上面開口部12の外周に全周にわたってOリング溝16が設けられており、その内部にはOリング17が嵌挿されている。また、放電回路4の下端面には、Oリング溝16と対向し、かつOリング17に当接する位置に、全周にわたって遮光突起27が形成され、この遮光突起27とOリング17との間でレーザガスを封止している。
そして、遮光突起27は、放電回路4と上部チャンバ2Aとの隙間に入り込んだ乱反射光11Bを遮り、Oリング17を乱反射光11Bから遮光している。
【0025】
以上説明したように、レーザチャンバ2に設けられたOリング17に乱反射光11Bが照射しないような遮光手段を有しているので、Oリング17の劣化が防止される。また、Oリング17に乱反射光11Bが当たらないので、Oリング17からの有機物の発生によるレーザガスの汚染が防止される。
【0026】
尚、レーザガスを封止するOリング17として、放電回路4とレーザチャンバ2との間を封止するOリング17及び上部チャンバ2Aと下部チャンバ2Bとの間を封止するOリング17を例示したが、遮光手段が遮光する対象はこれらに限られるものではない。例えば、貫流ファン26を駆動するための、モータ(図示せず)の駆動力を導入する導入手段(図示せず)を封止するOリング等、レーザガスを封止するOリング17すべてに対して適用可能である。
また、Oリング溝16は、放電回路4、上部チャンバ2A、下部チャンバ2Bのいずれの側に設けてもよい。
【0027】
次に、レーザチャンバ2を出射したレーザ光11の光路を密封するためのOリング25を、光路内の乱反射光11Bから遮光する遮光手段の例について説明する。
【0028】
図6は、図1におけるR部詳細断面図であり、レーザチャンバ2に固定されたウィンドウホルダ6と、狭帯域化ボックス14に固定された密封カバー22との間の接続部の構成例を示している。
同図において、略円筒状のウィンドウホルダ6の外周面上には、全周にわたってOリング溝24が設けられ、Oリング溝24の内部にはOリング25が嵌挿されている。ウィンドウホルダ6は、略円筒状の密封カバー22の内周側に挿着され、この密封カバー22の内周面とOリング25との間で光路を密封している。また、ウィンドウホルダ6の端面よりも外側の密封カバー22の内周面には、全周にわたって遮光突起27が設けられている。この遮光突起27が、乱反射光11Bが密封カバー22とウィンドウホルダ6との隙間に侵入するのを防止し、Oリング25を乱反射光11Bから遮光している。
或いはこのとき、密封カバー22の内周面に遮光突起27を設ける代わりに、略同一位置(同図では説明のため、遮光板29をずらして描いている)に断面がL字型の形状をした環状の遮光板29を、ボルト30等により固定してもよい。尚、上述したように、レーザチャンバ2はレーザ光11が発振する際に図中矢印方向に膨張するので、その場合にウィンドウホルダ6が遮光突起27や遮光板29に衝突しないように所定の隙間Lを設けて構成する必要がある。
【0029】
また、図7は、図1におけるS部詳細断面図であり、狭帯域化ボックス14と密封カバー22との間の接続部の構成例を示している。
同図において、密封カバー22の一端部にはフランジ22Aが形成され、図示しないボルトでこのフランジ22Aを狭帯域化ボックス14の側面に固定している。フランジ22Aの端面には、全周にわたってOリング溝24が形成されており、その内部にはOリング25が嵌挿されている。そして、このOリング25と狭帯域化ボックス14の側面とが当接し、光路を密封している。
そして、密封カバー22の内周面には、全周にわたって略円筒形状の遮光板29がボルト30等によって固定され、Oリング25を乱反射光11Bから遮光している。このとき、同図に二点鎖線で示すように、遮光板29の一端側の外周部に、環状の遮光突起27を形成するようにすれば、さらに遮光性能が向上する。
【0030】
以上、狭帯域化ボックス14側のOリング25を例にとって説明したが、これらの遮光手段は、レーザ光11が出射する波長ボックス13側の光路に備えられたOリング25(図1参照)に対しても同様に設けられるものである。
【0031】
尚、本実施形態においては、光路を密封するOリング25として、密封カバー22と狭帯域化ボックス14、波長ボックス13及びウィンドウホルダ6,6との間の接続部に設けられたOリング25を例示したが、これらに限られるものではない。例えば、狭帯域化ボックス14や波長ボックス13にも、これらを密封するためのOリング(図示せず)が使用されており、その内部でレーザ光11やサンプル光11Aから乱反射光11Bが発生する。これらのOリング等に対しても、乱反射光11Bから遮光する遮光手段を備えるようにする。
【0032】
以上説明したように、本実施形態によれば、F2レーザ1等の真空紫外レーザにおいて、レーザガスを封止するOリング17を真空紫外光から遮光する遮光手段(実施形態によれば遮光突起27、遮光溝28、遮光板29、及び遮光凹み31)を有している。尚、実施形態には真空紫外光として乱反射光11Bのみを例示したが、例えば光軸の調整時等に、レーザ光11やサンプル光11AがこのようなOリング17,25に照射されることもあり、このようなレーザ光11やサンプル光11Aを遮光する遮光手段としても有効である。
これにより、Oリング17に真空紫外光が照射されないので、Oリング17から有機物が発生することが少ない。これにより、レーザガスに有機物が混入してレーザ光11のパワーや波長特性が低下したり、有機物がレーザチャンバ2内の光学素子に付着して光学素子が汚損したりすることが少ない。従って、真空紫外レーザを長期にわたって安定に稼働することが可能である。
【0033】
また、真空紫外レーザにおいて、レーザ光11の通過する光路を密封するために、光路カバー14,13,22に設けられたOリング25を、真空紫外光から遮光する遮光手段(実施形態によれば遮光突起27及び遮光板29)を有している。
これにより、Oリング25に真空紫外光が照射されないので、Oリング25の劣化が少なく、光路の密封がよく保たれる。従って、光路に空気が混入することが少なく、レーザ光11が吸収されないため、そのパワーの減衰が少ない。また、Oリング25が長寿命化し、真空紫外レーザのメンテナンス間隔が長くなる。また、Oリング25に真空紫外光が照射されないので、Oリング25から有機物が発生することが少ない。これにより、光路中に有機物が混入して光学素子に付着し、光学素子が汚損することが少ない。従って、真空紫外レーザを長期にわたって安定に稼働することが可能である。
【0034】
尚、本実施形態では、Oリング17,25を遮光する遮光手段として図2〜図7に示すような遮光手段を例示したが、例示した手段に限られるものではない。即ち、光路内やレーザチャンバ2内の真空紫外光からOリング17,25を遮光するような遮光手段であれば、他の遮光手段でもよい。
さらに、これらの遮光手段と遮光されるOリング17,25との組み合わせも、例示した組み合わせに限られるものではない。即ち、真空紫外レーザを設計する際に、レーザチャンバ2や光路カバー13,14,22等の形状に合わせて、適宜遮光手段を設ければよい。
【0035】
また、真空紫外レーザとして、グレーティング33によって狭帯域化されたF2レーザを例にとって説明したが、狭帯域化のための波長選択素子は、グレーティング33に限らず、例えばエタロンや分散プリズムでもよい。さらに、狭帯域化されたレーザに限られるものではなく、狭帯域化ユニット10に代えてリアミラー等を配置してもよい。
また、本発明はF2レーザに限らず、前述したArFエキシマレーザ等の真空紫外光を発振するガスレーザすべてにおいて適用可能である。また、放電により励起されるガスレーザばかりでなく、放電以外の手段(例えばレーザビーム等)によって励起されるガスレーザに対しても適用可能である。
さらに、本発明は、ガスレーザ以外の真空紫外レーザに対しても適用可能である。即ち、ガスレーザ以外の真空紫外レーザでは、レーザガスを密封するためのOリング17は不要であるが、一般にその光路を密封するためにOリング25が設けられており、このOリング25に対して適用可能である。このような遮光手段を設けることにより、真空紫外光の照射によるOリング25の劣化や有機物の発生を防ぐことができる。
【0036】
また、実施形態においては、密封された光路中に不活性ガスを封止するように説明したが、これに限らず、例えば光路内に不活性ガスをパージする手段と、光路内を真空引きする手段とを備え、不活性ガスを光路内に連続的にパージするようにしてもよい。また、光路を真空引きして、光路内の酸素を除去するようにしてもよい。このような場合、光路内の圧力に応じて、Oリング溝24の形状やOリング25の径を適宜選択するようにする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るF2レーザの断面図。
【図2】図1のP部詳細断面図
【図3】遮光手段の他の例を示す断面図。
【図4】遮光手段の他の例を示す断面図。
【図5】図1のQ部詳細断面図。
【図6】図1のR部詳細断面図。
【図7】図1のS部詳細断面図。
【図8】従来技術に係るF2レーザの断面図。
【符号の説明】
1:F2レーザ、2:レーザチャンバ、2A:上部チャンバ、2B:下部チャンバ、3:波長測定装置、4:放電回路、5:放電電極、6:ウィンドウホルダ、7:フロントウィンドウ、8:フロントミラー、9:リアウィンドウ、10:狭帯域化ユニット、11:レーザ光、11A:サンプル光、11B:乱反射光、12:ビームスプリッタ、13:波長ボックス、14:狭帯域化ボックス、15:加工機、16:Oリング溝、17:Oリング、22:密封カバー、24:Oリング溝、25:Oリング、26:貫流ファン、27:遮光突起、28:遮光溝、29:遮光板、30:ボルト、31:遮光凹み、32:プリズム、33:グレーティング、34:ビームスプリッタ、35:パワー検出器、36:波長検出器。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum ultraviolet laser that oscillates laser light in the vacuum ultraviolet region.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a vacuum ultraviolet laser that oscillates a vacuum ultraviolet light having a wavelength of about 20 nm to 200 nm, which is called a vacuum ultraviolet region, is known, such as an ArF laser (193 nm) and an F2 laser (157 nm). Such a vacuum ultraviolet laser is mainly used for precision processing such as laser lithography.
[0003]
FIG. 8 shows a configuration diagram of an F2 laser as an example of a conventional vacuum ultraviolet laser.
In the figure, an F2 laser 1 encloses a laser gas, causes a discharge inside thereof, and oscillates a
[0004]
Inside the laser chamber 2, for example, fluorine (F 2) and helium (He) are sealed as a laser gas at a predetermined pressure ratio, and a set of
At this time, the
[0005]
The laser chamber 2 includes a front window 7 and a rear window 9 (hereinafter collectively referred to as windows 7 and 9) at the front end (right end in the drawing) and the rear end. The oscillated
At this time, a part of the
In general, in such an F2 laser 1, a high voltage is applied in a pulse form, and the
[0006]
At this time, the emitted
That is, as shown in the figure, the optical path of the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art has the following problems.
[0008]
That is, a part of the
Then, as shown in FIG. 8, the irregularly reflected
[0009]
The
As a result, the O-
Furthermore, as described above, when organic matter is generated from the O-
[0010]
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a vacuum ultraviolet laser capable of preventing the O-ring from being irradiated with laser light.
[0011]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In order to achieve the above object, a first invention provides a vacuum ultraviolet laser that oscillates laser light in a vacuum ultraviolet region, an O-ring provided in a laser chamber for sealing laser gas, or an optical path of laser light. A light shielding means for shielding at least one of the O-rings provided on the optical path cover from vacuum ultraviolet light, and the light shielding means is formed on one abutting surface of the two abutting members. And an O-ring groove, a light-shielding groove or a light-shielding recess, and a light-shielding protrusion formed on the other abutting surface at a position facing the O-ring groove, the light-shielding groove or the light-shielding recess .
According to a second aspect of the present invention, in a vacuum ultraviolet laser that oscillates laser light in a vacuum ultraviolet region, an O-ring provided in a laser chamber for sealing laser gas, or an optical path cover for sealing an optical path of the laser light. A light shielding means that shields at least one of the O-rings provided in the vacuum ultraviolet light from the vacuum ultraviolet light, and the light shielding means includes two cylindrical members inserted into the inner peripheral side of the other cylindrical member. The other cylinder at a position spaced from the end face of one cylindrical member by a predetermined distance so as to cover the gap between the contact surfaces of the two members at the front in the vacuum ultraviolet light entry direction. A light-shielding protrusion or an annular light-shielding plate is provided on the inner peripheral surface of the member.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vacuum ultraviolet laser that oscillates laser light in a vacuum ultraviolet region, an O-ring provided in a laser chamber for sealing laser gas, or an optical path cover for sealing an optical path of laser light. A light shielding means for shielding at least one of the O-rings provided from the vacuum ultraviolet light from the vacuum ultraviolet light, the light shielding means being provided at a contact portion between the two contact members, and between the contact surfaces of the two members An annular light shielding plate is provided on the inner surface of one of the two members so as to cover the gap in front of the entrance direction of the vacuum ultraviolet light.
[0012]
According to the first, second, and third inventions, the O-ring for sealing the laser gas has the light shielding means that prevents the vacuum ultraviolet light from being irradiated. This light shielding means is opposed to the O-ring groove, light shielding groove or light shielding recess formed on one abutting surface of the two abutting members, and opposed to the O ring groove, light shielding groove or light shielding recess on the other abutting surface. The light-shielding protrusion formed at the position to be fitted is fitted. Thereby, since vacuum ultraviolet light is not irradiated to the O-ring of the laser chamber, organic substances are hardly generated from the O-ring. Accordingly, it is unlikely that the organic substance is mixed into the laser gas and the power and wavelength characteristics of the laser light are reduced, or the organic substance is attached to the optical element in the laser chamber and the optical element is soiled. Therefore, it is possible to operate the vacuum ultraviolet laser stably over a long period of time.
[0013]
Further, the O-ring for sealing the optical path is provided with a light shielding means for preventing the vacuum ultraviolet light from being irradiated. This light-shielding means is a position in which one cylindrical member is spaced a predetermined distance from the end surface of one cylindrical member in the gap between the contact surfaces of the two members that are inserted into the inner peripheral side of the other cylindrical member. The other of the cylindrical members is covered with a light shielding protrusion or an annular light shielding plate in front of the entrance direction of the vacuum ultraviolet light. In addition, the gap between the contact surfaces of the two contact members is provided in the contact portion of the two contact members, and an annular light shielding plate provided on the inner surface of either member is used in front of the entrance direction of the vacuum ultraviolet light. Covered with. Thereby, since vacuum ultraviolet light is not irradiated to the O-ring, the O-ring is rarely deteriorated. Accordingly, since the optical path is well sealed and shielded from the air, the laser beam is less absorbed and the power is less attenuated. In addition, the O-ring has a longer life and the maintenance interval of the vacuum ultraviolet laser becomes longer. Further, since vacuum ultraviolet light is not irradiated to the O-ring, organic substances are rarely generated from the O-ring. As a result, the optical path is well sealed, so that organic substances are mixed in the optical path and adhere to the optical element in the optical path so that the laser beam is not absorbed and the optical element is hardly damaged. Therefore, it is possible to operate the vacuum ultraviolet laser stably over a long period of time.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the embodiment, the same elements as those used in the description of the prior art are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0015]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an F2 laser will be described as an example of a vacuum ultraviolet laser.
FIG. 1 is a configuration diagram of an F2 laser according to the present embodiment. In this figure, an F2 laser 1 encloses a laser gas, encloses a laser gas, generates a discharge therein, and oscillates a
[0016]
The laser chamber 2 includes substantially
The laser chamber 2 is filled with, for example, fluorine (F2) and helium (He) as a laser gas at a predetermined pressure ratio, and a set of
A
In general, in such an F2 laser 1, a high voltage is applied in a pulse form, and the
[0017]
The
The
The narrow-
At this time, a part of the
[0018]
The
A part of the sample light 11A reflected downward by the
[0019]
At this time, since the
In order to prevent such power attenuation, the
[0020]
Note that when the
[0021]
Hereinafter, a light shielding unit for preventing the O-
[0022]
As shown in FIG. 1, the laser chamber 2 includes an
FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of a P portion in FIG. As shown in the figure, an O-
At this time, a light-shielding
As shown in the figure, when the
[0023]
3 and 4 show other examples of light shielding means for shielding the O-
In FIG. 3, a
In FIG. 4, the flange portion on the lower end surface of the
The shapes of the light-shielding
[0024]
Further, in FIG. 1, an upper surface opening 12 is provided in the flange portion of the upper end surface of the
FIG. 5 is a detailed cross-sectional view of the Q portion in FIG. In the same figure, an O-
The
[0025]
As described above, since the O-
[0026]
As the O-
The O-
[0027]
Next, an example of a light shielding unit that shields the O-
[0028]
FIG. 6 is a detailed cross-sectional view of the R portion in FIG. 1, and shows a configuration example of a connection portion between the
In the figure, an O-
Alternatively, at this time, instead of providing the
[0029]
FIG. 7 is a detailed cross-sectional view of the S portion in FIG. 1 and shows a configuration example of a connection portion between the
In the figure, a
A substantially cylindrical
[0030]
As described above, the O-
[0031]
In this embodiment, an O-
[0032]
As described above, according to the present embodiment, in the vacuum ultraviolet laser such as the F2 laser 1, the light shielding means for shielding the O-
Thereby, since vacuum ultraviolet light is not irradiated to the O-
[0033]
Further, in the vacuum ultraviolet laser, in order to seal the optical path through which the
Thereby, since the vacuum ultraviolet light is not irradiated to the O-
[0034]
In this embodiment, the light shielding means as shown in FIGS. 2 to 7 is exemplified as the light shielding means for shielding the O-
Further, the combination of the light shielding means and the O-
[0035]
Further, although the F2 laser narrowed by the grating 33 has been described as an example of the vacuum ultraviolet laser, the wavelength selection element for narrowing the band is not limited to the grating 33 but may be an etalon or a dispersion prism, for example. Furthermore, the laser is not limited to a narrow band laser, and a rear mirror or the like may be disposed instead of the
The present invention is not limited to the F2 laser, but can be applied to all gas lasers that oscillate vacuum ultraviolet light, such as the ArF excimer laser described above. Further, the present invention can be applied not only to a gas laser excited by discharge but also to a gas laser excited by means other than discharge (for example, a laser beam).
Furthermore, the present invention can be applied to vacuum ultraviolet lasers other than gas lasers. That is, in the vacuum ultraviolet laser other than the gas laser, the O-
[0036]
In the embodiment, the inert gas is sealed in the sealed optical path. However, the present invention is not limited to this. For example, a means for purging the inert gas in the optical path, and evacuating the optical path. And an inert gas may be continuously purged into the optical path. Alternatively, the optical path may be evacuated to remove oxygen in the optical path. In such a case, the shape of the O-
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an F2 laser according to an embodiment of the present invention.
2 is a detailed cross-sectional view of a portion P in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the light shielding means.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the light shielding means.
5 is a detailed cross-sectional view of a portion Q in FIG.
6 is a detailed cross-sectional view of a portion R in FIG.
7 is a detailed cross-sectional view of a portion S in FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a conventional F2 laser.
[Explanation of symbols]
1: F2 laser, 2: laser chamber, 2A: upper chamber, 2B: lower chamber, 3: wavelength measuring device, 4: discharge circuit, 5: discharge electrode, 6: window holder, 7: front window, 8: front mirror , 9: Rear window, 10: Narrow band unit, 11: Laser light, 11A: Sample light, 11B: Diffuse reflected light, 12: Beam splitter, 13: Wavelength box, 14: Narrow band box, 15: Processing machine, 16: O-ring groove, 17: O-ring, 22: sealing cover, 24: O-ring groove, 25: O-ring, 26: cross-flow fan, 27: light-shielding protrusion, 28: light-shielding groove, 29: light-shielding plate, 30: bolt , 31: light shielding recess, 32: prism, 33: grating, 34: beam splitter, 35: power detector, 36: wavelength detector.
Claims (3)
レーザガスを封止するためにレーザチャンバ(2) に設けられたOリング(17)、又はレーザ光(11)の光路を密封するために光路カバー(13,14,22)に設けられたOリング(25)の少なくともいずれか一方を、真空紫外光(11,11A,11B)から遮光する遮光手段(27,28,31)を備え、
前記遮光手段は、2つの当接する部材の一方の当接面に形成されたOリング溝 (16) 、遮光溝 (28) 又は遮光凹み (31) と、他方の当接面の、前記Oリング溝 (16) 、遮光溝 (28) 又は遮光凹み (31) に対向する位置に形成された遮光突起 (27) とを有する
ことを特徴とする真空紫外レーザ(1)。In the vacuum ultraviolet laser (1) that oscillates the laser light (11) in the vacuum ultraviolet region,
O-ring (17) provided in the laser chamber (2) for sealing the laser gas, or O-ring provided in the optical path cover (13, 14, 22) for sealing the optical path of the laser beam (11) (25) provided with light shielding means ( 27, 28, 31 ) for shielding light from vacuum ultraviolet light (11, 11A, 11B) ,
The light shielding means includes an O ring groove (16) , a light shielding groove (28) or a light shielding recess (31) formed on one abutting surface of two abutting members, and the O ring on the other abutting surface. A vacuum ultraviolet laser (1) having a groove (16) , a light shielding protrusion (27) formed at a position facing the light shielding groove (28) or the light shielding recess (31 ).
レーザガスを封止するためにレーザチャンバLaser chamber to seal laser gas (2) (2) に設けられたOリングO-ring provided on (17)(17) 、又はレーザ光Or laser light (11)(11) の光路を密封するために光路カバーLight path cover to seal the light path of (13,14,22)(13,14,22) に設けられたOリングO-ring provided on (25)(twenty five) の少なくともいずれか一方を、真空紫外光At least one of the vacuum ultraviolet light (11,11A,11B)(11,11A, 11B) から遮光する遮光手段Light shielding means to shield from light (27,29)(27,29)
を備え、With
前記遮光手段は、一方の筒状部材The light blocking means is one cylindrical member (6) (6) が他方の筒状部材Is the other cylindrical member (22)(twenty two) の内周側に嵌挿される2つの部材の嵌挿部に設けられ、両部材Both members are provided in the fitting insertion part of the two members that are fitted on the inner peripheral side of the (6,22)(6,22) の当接面間の隙間を真空紫外光の進入方向の前方で覆うように、一方の筒状部材One cylindrical member so as to cover the gap between the contact surfaces of the two in front of the entrance direction of the vacuum ultraviolet light (6)(6)
の端面よりも所定距離離した位置の他方の筒状部材The other cylindrical member at a position separated from the end face by a predetermined distance (22)(twenty two) の内周面に遮光突起Shading protrusion on the inner peripheral surface of (27)(27) 又は環状の遮光板Or an annular shading plate (29)(29) を設けたProvided
ことを特徴とする真空紫外レーザ。A vacuum ultraviolet laser characterized by that.
レーザガスを封止するためにレーザチャンバLaser chamber to seal laser gas (2) (2) に設けられたOリングO-ring provided on (17)(17) 、又はレーザ光Or laser light (11)(11) の光路を密封するために光路カバーLight path cover to seal the light path of (13,14,22)(13,14,22) に設けられたOリングO-ring provided on (25)(twenty five) の少なくともいずれか一方を、真空紫外光At least one of the vacuum ultraviolet light (11,11A,11B)(11,11A, 11B) から遮光する遮光手段Light shielding means to shield from light (29)(29) を備え、With
前記遮光手段は、2つの当接する部材The light shielding means is two abutting members (14,22) (14,22) の当接部に設けられ、両部材Both members (14,22)(14,22)
の当接面間の隙間を真空紫外光の進入方向の前方で覆うように、前記両部材The both members so as to cover the gap between the contact surfaces of the two in front of the entrance direction of the vacuum ultraviolet light (14,22)(14,22) のいずれか一方の内面に環状の遮光板An annular shading plate on the inner surface of either (29)(29) を設けたProvided
ことを特徴とする真空紫外レーザ。A vacuum ultraviolet laser characterized by that.
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