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JP4017277B2 - Vacuum ultraviolet laser - Google Patents
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JP4017277B2 - Vacuum ultraviolet laser - Google Patents

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JP4017277B2 JP03334199A JP3334199A JP4017277B2 JP 4017277 B2 JP4017277 B2 JP 4017277B2 JP 03334199 A JP03334199 A JP 03334199A JP 3334199 A JP3334199 A JP 3334199A JP 4017277 B2 JP4017277 B2 JP 4017277B2
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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 laser beam 11 in a vacuum ultraviolet region, and a laser beam 11 oscillated from the laser chamber 2 in a narrow band. (That is, the center wavelength of the laser light 11 is stabilized and the spectral width of the wavelength is narrowed), and the wavelength characteristics (center wavelength and spectral width) of the narrow-band laser light 11 and And a wavelength measuring device 3 for measuring power.
[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 discharge electrodes 5, 5 is installed at the predetermined position. . By applying a high voltage between the discharge electrodes 5 and 5 from a high voltage power source (not shown), the laser beam 11 having a wavelength of about 157 nm is oscillated.
At this time, the upper surface opening 12 is provided on the upper end surface of the laser chamber 2, and the discharge circuit 4 connected to the discharge electrodes 5 and 5 seals the upper surface opening 12. The upper end surface of the laser chamber 2 is provided with an O-ring groove 16 over the entire periphery of the upper surface opening 12, and an O-ring 17 is inserted into the inside of the O-ring groove 16. Is sealed.
[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 laser beam 11 is transmitted through the rear window 9 and emitted from the laser chamber 2, and enters the band narrowing unit 10 disposed behind the laser chamber 2 (left side in the drawing) to be narrowed. The The narrow-band laser beam 11 passes through the laser chamber 2, a part of which is partially transmitted through the front mirror 8 provided in front of the outside, and enters the processing machine 15.
At this time, a part of the laser beam 11 emitted from the front mirror 8 is sampled by the wavelength measuring device 3, and the wavelength characteristic and power are measured.
In general, in such an F2 laser 1, a high voltage is applied in a pulse form, and the laser beam 11 pulsates.
[0006]
At this time, the emitted laser light 11 is vacuum ultraviolet light and is very well absorbed by oxygen, water vapor, and the like in the air, so that the power is attenuated by passing through the air. In order to prevent such power attenuation, the optical path of the laser beam 11 emitted from the laser chamber 2 is sealed.
That is, as shown in the figure, the optical path of the laser beam 11 includes a wavelength box 13 covering the wavelength measuring device 3, a band narrowing box 14 covering the band narrowing unit 10, and sealing covers 22 and 22 connecting them. Are covered with optical path covers 13, 14, and 22. And the connection part of these optical path covers 13, 14, and 22 is sealed with an O-ring 25 inserted in the O-ring groove 24, and the inside of the optical path is purged with, for example, an inert gas to block air from the optical path. is doing.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the prior art has the following problems.
[0008]
That is, a part of the laser beam 11 oscillated in the laser chamber 2 is reflected by the windows 7 and 9 and the discharge electrodes 5 and 5, and becomes irregularly reflected light 11 </ b> B, and the irregular reflection is repeated inside the laser chamber 2.
Then, as shown in FIG. 8, the irregularly reflected light 11 </ b> B enters, for example, a gap between the discharge circuit 4 and the laser chamber 2 and irradiates the O-ring 17 that seals the laser gas, so that organic matter is generated from the O-ring 17. There is a problem that this organic substance is mixed into the laser gas and contaminates the laser gas to shorten its lifetime, or adheres to the optical components in the laser chamber 2 such as the windows 7 and 9 to contaminate the optical components.
[0009]
The laser beam 11 emitted from the laser chamber 2 is reflected by an optical component (not shown) such as a mirror disposed on the optical path, for example, and a part thereof becomes irregularly reflected light 11B. Then, as shown in the figure, an O-ring 25 for entering the gap between the optical path covers 13, 14, 22 and sealing the optical path is irradiated.
As a result, the O-ring 25 is deteriorated as described above, and impurities such as air enter the optical path, and the laser light 11 is absorbed by the impurities (especially oxygen), so that the power of the laser light 11 is reduced. .
Furthermore, as described above, when organic matter is generated from the O-ring 25, there is a problem that the organic matter adheres to the optical component in the optical path and contaminates the optical component.
[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 laser beam 11 in a vacuum ultraviolet region, and a laser beam 11 oscillated from the laser chamber 2 in a narrow band. And a wavelength measuring unit 3 that measures the wavelength characteristics and power of the laser beam 11 that has been narrowed.
[0016]
The laser chamber 2 includes substantially cylindrical window holders 6 and 6 at the front end portion and the rear end portion thereof, respectively, and a front window 7 and a rear window 9 are fixed to the front ends thereof at predetermined angles, respectively.
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 discharge electrodes 5 and 5 are provided at predetermined positions inside the laser chamber 2. is set up.
A cross-flow fan 26 is installed at a predetermined position of the laser chamber 2 and is driven to rotate by a motor (not shown) to send laser gas between the discharge electrodes 5 and 5. Then, by applying a high voltage between the discharge electrodes 5 and 5 from a high voltage power source (not shown), the laser gas is excited by discharge to oscillate the laser beam 11 having a wavelength of about 157 nm.
In general, in such an F2 laser 1, a high voltage is applied in a pulse form, and the laser beam 11 pulsates.
[0017]
The laser beam 11 oscillated in the laser chamber 2 passes through the rear window 9 and enters the band narrowing unit 10 provided on the rear rear side of the laser chamber 2.
The band narrowing unit 10 includes, for example, two prisms 32 and 32 and a grating 33 which is a wavelength selection element. Then, the laser beam 11 expanded by the prisms 32 and 32 is incident on the grating 33, and only the laser beam 11 having a predetermined wavelength characteristic is folded back in the same direction as the incident beam, so that the laser beam 11 is narrowed.
The narrow-band laser beam 11 is emitted from the narrow-band unit 10, passes through the laser chamber 2, and passes through the front window 7 provided at the front end of the laser chamber 2. A part of the laser beam 11 transmitted through the front window 7 is partially reflected by the front mirror 8 provided in front of the laser chamber 2 and returned to the laser chamber 2. The remaining laser light 11 is partially transmitted through the front mirror 8 and enters the wavelength measuring device 3.
At this time, a part of the laser beam 11 is reflected by the windows 7 and 9 and the discharge electrodes 5 and 5, and becomes irregularly reflected light 11 </ b> B and is repeatedly irregularly reflected inside the laser chamber 2.
[0018]
The wavelength measuring device 3 has a beam splitter 12 on the optical path of the incident laser beam 11. The laser beam 11 is partly reflected downward in the figure by the beam splitter 12 and becomes sample light 11A. Further, the laser beam 11 transmitted through the beam splitter 12 is incident on the processing machine 15 and serves as a light source for performing precision processing therein.
A part of the sample light 11A reflected downward by the beam splitter 12 is reflected by the second beam splitter 34, and enters a power detector 35 including, for example, a photodiode, and its power is measured. The sample light 11A that has passed through the second beam splitter 34 is incident on a wavelength detector 36 having a spectroscopic means such as an etalon, and its wavelength characteristics are detected.
[0019]
At this time, since the laser light 11 which is vacuum ultraviolet light is absorbed very well by oxygen, water vapor, etc. in the air, the power is attenuated by passing through the air.
In order to prevent such power attenuation, the narrow band unit 10 and the wavelength measuring device 3 are housed in the narrow band box 14 and the wavelength box 13, respectively. Further, the space between the laser chamber 2 and the wavelength box 13 and the narrow band box 14 is covered with sealing covers 22 and 22, respectively. The optical path covers 13, 14, and 22 that cover these optical paths form a sealed structure by the O-ring groove 24 and an O-ring 25 that is inserted into the O-ring groove 24, and purge the interior of the optical path with, for example, an inert gas. Air is shut off.
[0020]
Note that when the laser beam 11 is oscillated, the laser chamber 2 expands in the optical axis direction (left and right direction in the drawing) of the laser beam 11 by heat generated from the discharge between the discharge electrodes 5 and 5. At this time, if the narrowing box 14 and the wavelength box 13 and the window holder 6 are fixed, the expansion causes the narrowing unit 10 and the wavelength measuring device 3 to be pushed in the optical axis direction, and the F2 laser 1 The optical axis will be shifted. In order to avoid this, the window holders 6 and 6 are slidable in the optical axis direction while keeping the optical path sealed with respect to the sealing covers 22 and 22 fixed to the narrow band box 14 and the wavelength box 13, respectively. Yes.
[0021]
Hereinafter, a light shielding unit for preventing the O-ring 17 provided in the laser chamber 2 for sealing the laser gas from being irradiated to the irregularly reflected light 11B will be described.
[0022]
As shown in FIG. 1, the laser chamber 2 includes an upper chamber 2A and a lower chamber 2B, a flange portion formed on the lower end surface of the upper chamber 2A, and a flange portion formed on the upper end surface of the lower chamber 2B. The two flange portions are fixed to each other with bolts or the like (not shown).
FIG. 2 is a detailed cross-sectional view of a P portion in FIG. As shown in the figure, an O-ring groove 16 is provided over the entire periphery of the flange portion contact surface of the upper end surface of the lower chamber 2B, and an O-ring 17 fitted into the O-ring groove 16 and the upper portion The laser gas is sealed between the lower end face of the chamber 2A and the flange contact surface.
At this time, a light-shielding groove 28 is provided on the entire upper end surface of the lower chamber 2B on the inner peripheral side with respect to the O-ring groove 16. In addition, the flange portion on the lower end surface of the upper chamber 2 </ b> A facing the light shielding groove 28 has a light shielding width slightly narrower than the light shielding groove 28 and slightly lower than the depth of the light shielding groove 28. The protrusion 27 is provided over the entire circumference.
As shown in the figure, when the upper chamber 2A is fixed to the lower chamber 2B, the light shielding protrusion 27 is fitted into the light shielding groove 28. That is, since the light shielding groove 28 and the light shielding protrusion 27 constitute a labyrinth, the irregularly reflected light 11B inside the laser chamber 2 is shielded by the labyrinth, and the O-ring 17 is shielded from the irregularly reflected light 11B.
[0023]
3 and 4 show other examples of light shielding means for shielding the O-ring 17 at the same location as that in FIG.
In FIG. 3, a light shielding plate 29 is detachably fixed to an inner wall of the upper chamber 2A by a fixing means such as a bolt 30. The light shielding plate 29 prevents the irregularly reflected light 11B from entering the gap between the flange portion on the lower end surface of the upper chamber 2A and the flange portion on the upper end surface of the lower chamber 2B, and shields the O-ring 17 from the irregularly reflected light 11B. Yes.
In FIG. 4, the flange portion on the lower end surface of the upper chamber 2A is provided with a light-shielding protrusion 27 on the entire inner periphery side of the O-ring groove 16, and the flange portion on the upper end surface of the lower chamber 2B. It faces the light shielding recess 31 provided over the entire circumference. The light shielding protrusion 27 and the light shielding recess 31 prevent the irregularly reflected light 11B from entering the gap between the upper chamber 2A and the lower chamber 2B, and shields the O-ring 17 from the irregularly reflected light 11B.
The shapes of the light-shielding protrusion 27 and the light-shielding recess 31 are not limited to this. For example, as shown by a two-dot chain line in FIG. 31 may be formed obliquely.
[0024]
Further, in FIG. 1, an upper surface opening 12 is provided in the flange portion of the upper end surface of the upper chamber 2A, and the discharge circuit 4 connected to the discharge electrodes 5 and 5 is fixed so as to close the upper surface opening 12. The laser gas is sealed. An O-ring 17 is also used at this sealing location, and a light shielding means for shielding the O-ring 17 will be described below.
FIG. 5 is a detailed cross-sectional view of the Q portion in FIG. In the same figure, an O-ring groove 16 is provided on the upper end surface of the upper chamber 2A around the entire periphery of the upper surface opening 12, and an O-ring 17 is fitted therein. A light shielding protrusion 27 is formed on the lower end surface of the discharge circuit 4 at a position facing the O ring groove 16 and abutting against the O ring 17 over the entire circumference, and between the light shielding protrusion 27 and the O ring 17. The laser gas is sealed.
The light shielding protrusion 27 shields the irregularly reflected light 11B entering the gap between the discharge circuit 4 and the upper chamber 2A, and shields the O-ring 17 from the irregularly reflected light 11B.
[0025]
As described above, since the O-ring 17 provided in the laser chamber 2 has the light shielding means that does not irradiate the irregularly reflected light 11B, deterioration of the O-ring 17 is prevented. In addition, since the irregularly reflected light 11B does not strike the O-ring 17, contamination of the laser gas due to the generation of organic substances from the O-ring 17 is prevented.
[0026]
As the O-ring 17 that seals the laser gas, an O-ring 17 that seals between the discharge circuit 4 and the laser chamber 2 and an O-ring 17 that seals between the upper chamber 2A and the lower chamber 2B are illustrated. However, the object which the light shielding means shields is not limited to these. For example, for all O-rings 17 that seal laser gas, such as O-rings that seal introduction means (not shown) for driving a cross-flow fan 26 and that introduces a driving force of a motor (not shown). Applicable.
The O-ring groove 16 may be provided on any side of the discharge circuit 4, the upper chamber 2A, and the lower chamber 2B.
[0027]
Next, an example of a light shielding unit that shields the O-ring 25 for sealing the optical path of the laser light 11 emitted from the laser chamber 2 from the irregularly reflected light 11B in the optical path will be described.
[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 window holder 6 fixed to the laser chamber 2 and the sealing cover 22 fixed to the band narrowing box 14. ing.
In the figure, an O-ring groove 24 is provided on the outer peripheral surface of the substantially cylindrical window holder 6, and an O-ring 25 is fitted inside the O-ring groove 24. The window holder 6 is inserted into the inner peripheral side of the substantially cylindrical sealing cover 22 and seals the optical path between the inner peripheral surface of the sealing cover 22 and the O-ring 25. Further, a light shielding protrusion 27 is provided on the inner peripheral surface of the sealing cover 22 outside the end surface of the window holder 6 over the entire periphery. The light shielding protrusion 27 prevents the irregularly reflected light 11B from entering the gap between the sealing cover 22 and the window holder 6, and shields the O-ring 25 from the irregularly reflected light 11B.
Alternatively, at this time, instead of providing the light shielding protrusion 27 on the inner peripheral surface of the sealing cover 22, an L-shaped cross section is formed at substantially the same position (in the drawing, the light shielding plate 29 is drawn shifted). The annular light shielding plate 29 may be fixed with a bolt 30 or the like. As described above, the laser chamber 2 expands in the direction of the arrow in the drawing when the laser beam 11 oscillates. In this case, a predetermined gap is provided so that the window holder 6 does not collide with the light shielding protrusion 27 and the light shielding plate 29. It is necessary to provide and configure L.
[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 band narrowing box 14 and the sealing cover 22.
In the figure, a flange 22 </ b> A is formed at one end of the sealing cover 22, and the flange 22 </ b> A is fixed to the side surface of the band narrowing box 14 with a bolt (not shown). An O-ring groove 24 is formed on the entire end surface of the flange 22A, and an O-ring 25 is fitted therein. The O-ring 25 and the side surface of the band narrowing box 14 are in contact with each other to seal the optical path.
A substantially cylindrical light shielding plate 29 is fixed to the inner peripheral surface of the sealing cover 22 by a bolt 30 or the like over the entire circumference to shield the O-ring 25 from the irregularly reflected light 11B. At this time, if an annular light shielding protrusion 27 is formed on the outer peripheral portion on one end side of the light shielding plate 29 as indicated by a two-dot chain line in the drawing, the light shielding performance is further improved.
[0030]
As described above, the O-ring 25 on the narrow band box 14 side has been described as an example, but these light shielding means are provided on the O-ring 25 (see FIG. 1) provided in the optical path on the wavelength box 13 side from which the laser light 11 is emitted. The same applies to the case.
[0031]
In this embodiment, an O-ring 25 provided at the connection between the sealing cover 22 and the narrow-band box 14, the wavelength box 13, and the window holders 6 and 6 is used as the O-ring 25 that seals the optical path. Although illustrated, it is not restricted to these. For example, the narrow-band box 14 and the wavelength box 13 also use O-rings (not shown) for sealing them, and the irregularly reflected light 11B is generated from the laser light 11 and the sample light 11A therein. . These O-rings and the like are also provided with a light shielding means for shielding light from the irregularly reflected light 11B.
[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-ring 17 for sealing the laser gas from the vacuum ultraviolet light (the light shielding protrusion 27, according to the embodiment). It has a light shielding groove 28, a light shielding plate 29, and a light shielding recess 31). In the embodiment, only the irregularly reflected light 11B is exemplified as the vacuum ultraviolet light. However, the O-rings 17 and 25 may be irradiated with the laser light 11 and the sample light 11A when adjusting the optical axis, for example. It is also effective as a light shielding means for shielding such laser light 11 and sample light 11A.
Thereby, since vacuum ultraviolet light is not irradiated to the O-ring 17, organic substances are hardly generated from the O-ring 17. As a result, organic substances are mixed into the laser gas, and the power and wavelength characteristics of the laser beam 11 are reduced, and the organic substances are less likely to adhere to the optical elements in the laser chamber 2 and the optical elements are soiled. Therefore, it is possible to operate the vacuum ultraviolet laser stably over a long period of time.
[0033]
Further, in the vacuum ultraviolet laser, in order to seal the optical path through which the laser beam 11 passes, the O-ring 25 provided in the optical path covers 14, 13, 22 is shielded from the vacuum ultraviolet light (according to the embodiment). It has a light shielding protrusion 27 and a light shielding plate 29).
Thereby, since the vacuum ultraviolet light is not irradiated to the O-ring 25, the O-ring 25 is less deteriorated and the optical path is well sealed. Therefore, air hardly enters the optical path, and the laser light 11 is not absorbed, so that the power attenuation is small. Further, the life of the O-ring 25 is extended, and the maintenance interval of the vacuum ultraviolet laser is increased. Further, since vacuum ultraviolet light is not irradiated onto the O-ring 25, organic substances are rarely generated from the O-ring 25. Thereby, organic substances are mixed in the optical path and adhere to the optical element, and the optical element is less likely to be contaminated. Therefore, it is possible to operate the vacuum ultraviolet laser stably over a long period of time.
[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-rings 17 and 25, but the light shielding means is not limited to the exemplified means. That is, other light shielding means may be used as long as the light shielding means shields the O-rings 17 and 25 from the vacuum ultraviolet light in the optical path or the laser chamber 2.
Further, the combination of the light shielding means and the O-rings 17 and 25 to be shielded from light is not limited to the illustrated combination. That is, when designing a vacuum ultraviolet laser, light shielding means may be provided as appropriate according to the shape of the laser chamber 2, the optical path covers 13, 14, 22 and the like.
[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 narrow band unit 10.
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-ring 17 for sealing the laser gas is not necessary, but generally an O-ring 25 is provided to seal the optical path. Is possible. By providing such a light shielding means, it is possible to prevent the deterioration of the O-ring 25 and the generation of organic substances due to the irradiation of vacuum ultraviolet light.
[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-ring groove 24 and the diameter of the O-ring 25 are appropriately selected according to the pressure in the optical path.
[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)

真空紫外領域のレーザ光(11)を発振させる真空紫外レーザ(1)において、
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 ).
真空紫外領域のレーザ光Laser light in the vacuum ultraviolet region (11)(11) を発振させる真空紫外レーザVacuum ultraviolet laser that oscillates (1)(1) において、In
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.
真空紫外領域のレーザ光Laser light in the vacuum ultraviolet region (11)(11) を発振させる真空紫外レーザVacuum ultraviolet laser that oscillates (1)(1) において、In
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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