エキシマレーザ発振装置及び発振方法、露光装置ならびにレーザ管
【課題】 レンズ材料やその表面への負荷が少なく、かつ、ミラーもしくはレンズスキャンの制御系を簡略にすることができ、かつエキシマレーザ の寿命が十分長くなって量産の使用に耐えるエキシマレーザ 発振装置及び発振方法並びに露光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガスとＦ2ガスとの混合ガスからなるレーザガスを収納するためのレーザ管２からなるレーザチャンバ２０と、該レーザチャンバ２０を挟んで設けられた一対の反射鏡５，６からなる光共振器とを有するエキシマレーザ 発振装置において、レーザガスを収容するためのレーザチャンバ２０の内面を、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍといった所望の波長の光に対する無反射面とするとともに、該内面の最表面をフッ化物で構成し、レーザチャンバ２０内のレーザガスを励起するためのマイクロ波の導入手段（導波管１）を設けたことを特徴とする。
【解決手段】 Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガスとＦ2ガスとの混合ガスからなるレーザガスを収納するためのレーザ管２からなるレーザチャンバ２０と、該レーザチャンバ２０を挟んで設けられた一対の反射鏡５，６からなる光共振器とを有するエキシマレーザ 発振装置において、レーザガスを収容するためのレーザチャンバ２０の内面を、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍといった所望の波長の光に対する無反射面とするとともに、該内面の最表面をフッ化物で構成し、レーザチャンバ２０内のレーザガスを励起するためのマイクロ波の導入手段（導波管１）を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキシマレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エキシマレーザは、紫外域で発振する唯一の高出力レーザとして注目されており、電子産業や化学産業、エネルギー産業において応用が期待されている。
【０００３】
具体的には、金属、樹脂、ガラス、セラミックス、半導体等の加工や化学反応等に利用されている。
【０００４】
エキシマレーザ光を発生させる装置は、エキシマレーザ発振装置として知られている。マニホルド内に充填されたＡｒ，Ｋｒ，Ｎｅ，Ｆ２等のレーザガスを電子ビーム照射や放電等により励起状態にする。すると、励起されたＦ原子は基底状態の不活性ＫｒＦ＊，ＡｒＦ＊原子と結合して励起状態でのみ存在する分子を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるものである。エキシマは不安定であるため、直ちに紫外光を放出して基底状態に落ちる。この励起分子を利用して一対の反射鏡で構成される光共振器内で位相のそろった光として増幅してレーザ光として取り出すものがエキシマレーザ発振装置である。
【０００５】
ところで、従来、エキシマレーザ発振装置については、レーザ媒質のエキシマの寿命が非常に短いので連続的な励起が不可能であると考えられており、立ち上がりの速いパルス電流（１０ｎｓｅｃ程度）を間歇的に流すパルス励起が行われている。
【０００６】
そのため、従来のエキシマレーザ発振装置における電極は半年程度の寿命である。
【０００７】
また、半導体の加工工程において繰り返し数１００Ｈｚから１ｋＨｚのパルス発振タイプのエキシマレーザ発振装置を用いて例えば化学増幅型レジストの露光を行うと、レンズ材料やその表面の無反射多層膜の寿命が極めて短いという問題がある。
【０００８】
この点について以下詳細に述べる。
【０００９】
化学増幅型レジストの感度は、２０ｍＪ／ｃｍ２程度である。従って、０．１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．２ｓｅｃの露光で十分である。１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．０２ｓｅｃとなる。光学系におけるかなりの損失等を考えると１０Ｗ程度の光出力で十分ということになる。
【００１０】
しかるに、現在のパルス発光（１ｋＨｚ）では、１０ｎｓｅｃ程度のパルス光を毎秒１，０００回程度発生させている。０．２ｓｅｃが露光時間とすると、２００パルスで、２０ｍＪ／ｃｍ２必要ということになる。光学系による損失等で、１／１００にエネルギが落ちるとすると、図２に示すようなパルスｄｕｔｙを考慮して各パルスの発光強度Ｉ０は、次の通りとなる。
【００１１】
Ｉ0（Ｗａｔｔ）×10（ｎｓｅｃ）×2×102（パルス）×１０−２（効率）
＝２×１０−２（Joule）
Ｉ０＝２×１０−２／１０−８×２
＝１×１０６（Ｗａｔｔ）
１０ｎｓｅｃの間、一定の光出力が得られるとして、１ＭＷのパルス光になる。実際には、図３に示すようになる。
【００１２】
実際は図３に示すようなパルス波形になっているため、光パルスの強度は２〜３ＭＷのピークパワーになることになる。間歇的に数ＭＷといった短波長の光が入射するため、レンズ材料やその表面の無反射多層膜の耐久性がきわめて厳しくなってくる。
【００１３】
また、エキシマレーザリソグラフィーの時代にはステップアンドリピート時の露光が一括で行われるわけではなく、ミラーもしくはレンズのスキャンによるスキャニング露光ということになる。毎秒１０００発程度のパルス光で、０．２秒露光ということになると一回の露光で２００パルス程度しか使えない。これで例えば２５×３５ｍｍ２エリアの露光を均一照射にしようとすると、ミラーもしくはレンズのスキャンとパルス光の相対関係をきわめて厳しく制御しなければならず極めて複雑な制御システムが光要素に要求される。なおかつ、現状ではパルス光の出力が１０％程度ゆらいでいる。そのためにミラーもしくはレンズスキャンの制御系はきわめて複雑にならざるを得ないという問題があり、エキシマレーザ露光装置も複雑で高いものにしている。
【００１４】
さらに、従来のエキシマレーザ発振装置は次なる問題をも有している。すなわち、エキシマレーザ光の中でもＫｒＦレーザやＡｒＦレーザは、レーザガスとして反応性の高いフッ素ガスを用いるために、レーザガスを収容し、そのガスに放電エネルギーを与えるためのレーザチャンバ内でのフッ素の濃度が減少する。そこで、レーザチャンバへの供給電圧を上げて所定の出力を得られるように制御するのであるが、そのような制御でも出力が得難くなった場合には、一度発振を停止して、フッ素ガスの補充を行う。さらに、発振を続けるとフッ素の補充を行っても、所定のレーザ出力が得られなくなり、こうなると、レーザチャンバを交換しなければならない。
【００１５】
また、パルス電圧により放電を起こし、数１０ｎｓ程度発光を起こさせるエキシマレーザ発光装置の場合、発光している時間が短すぎるため、出力光の発光スペクトルの波長半値幅は、３００ｐｍ程度と広い。そのため、グレーチング等の狭帯域化モジュールによる単色化によって、はじめて、１ｐｍ以下の波長半値幅を得ている。
【００１６】
現状の技術では所定の周期毎にフッ素ガスを補充し、印加電圧を上げながら発振を行う必要がある。換言すれば、フッ素ガスが、チャンバ内表面との反応などにより、時間とともに減少している。よって、レーザチャンバの寿命という点では、いまだ十分なものではなく、特に、物品の加工等で長期間レーザを使用する場合には、チャンバ野寿命は加工物品の製造スループットを向上する上で重要な要因である。
【００１７】
また、グレーチング等の狭帯域化モジュールを用いた単色化によって、１ｐｍ以下の波長半値幅を得ることが現在可能となっているが、その反面、グレーチング等を用いた狭帯域化により出力光の発光強度が減少しており、加工物品の製造スループット向上の大きな妨げとなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、レンズ材料やその表面への負荷がすくなく、かつ、ミラーもしくはレンズスキャンの制御系を簡略にすることができ、かつエキシマレーザの寿命が十分長くなって量産の使用に耐えるエキシマレーザ発振装置及び発振方法並びに露光装置を提供することを目的とする。
【００１９】
さらに、出力光の強度を高くしながら、狭帯域化が実現されるエキシマレーザ発信装置及び発振方法を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明は、狭帯化モジュールを用いなくとも波長幅の狭いスペクトルが達成でき、装置の小型化・簡略化が実現されたエキシマレーザ露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のレーザ発振装置は、レーザガスを収納するためのレーザ管からなるレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡からなる光共振器とを有するレーザ発振器において、
本発明のレーザチャンバ内のレーザガスを励起するためのマイクロ波の導入手段を設けるとともに、該マイクロ波を導入する手段は、光共振器の光軸に沿って設けられ、該光軸と直交する方向に関するビーム半径の大きさの該光軸方向の変化に応じて、該マイクロ波を導入する手段と該共振器の光軸との距離を該光軸方向に変化させたことを特徴とする。
【００２２】
本発明のエキシマレーザ発振装置は、Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガスとＦ２ガスとの混合ガスからなるレーザガスを収納するためのレーザ管からなるレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡からなる光共振器とを有するエキシマレーザ発振装置において、
該レーザガスを収容するためのレーザチャンバの内面を、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍといった所望の波長の光に対する無反射面とするとともに、該内面の最表面をフッ化物で構成し、
該レーザチャンバ内のレーザガスを連続的に励起するためのマイクロ波の導入手段を設け、
さらに、出力側の反射鏡の反射率を９０％以上としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、レンズ材料やその表面への負荷が少なく、かつ、ミラーもしくはレンズスキャンの制御系が簡略にすることができるエキシマレーザ 発振装置及びステッパを提供することができる。
【００２４】
第１に、ガラス等の光学材料に対するダメージが減少することである。ＫｒＦあるいはＡｒＦ等の通常のエキシマレーザ は１０〜２０ｎｓｅｃという短いパルス発光であるのに対し、パルスの繰り返し周波数は１０００Ｈｚ程度に過ぎない。従って、このパルスのピークの光強度は、光学系の効率という問題を抜きにしても同じ強度で連続発光している時の１万倍以上ある。エキシマの領域で起こる材料の損傷の主原因は２光子吸収にあることが知られており、光のピーク強度の２乗に比例する現在のエキシマレーザ での光損傷は連続発光の場合より少なく見積もっても１０４倍厳しい。ガラス材の耐久がＡｒＦの領域で問題となっているのは以上の理由による。従って、連続発光光源の実現はＡｒＦまで含めて紫外域での材料問題を一気に解決する。
【００２５】
第２に、狭帯域の光特有の減少のスペックルの発生を抑制することが容易なことである。パルス発光の場合、ランダムな干渉縞であるスペックルを効果的に消し去るためには、一つ一つのパルスでの発光タイミングと公知のスペックル除去手段とを高精度に同期させる必要がある。これに対し、連続発振であれば特別な同期手段を必要とせず簡単な、例えば、回転拡散板のような公知の手段で容易にスペックルを除去することができる。このため光学系の構成を簡単にすることができ、コストの削減にも効果的である。
【００２６】
第３に、露光量制御が容易なことである。パルス発光のような離散的な露光を行う場合、露光量を制御する最小単位は１パルスの露光量の制御性にもよるが、基本的には、パルスの数に依存している。総合で１００パルスで露光するとした時の次の単位は９９パルスまたは１０１パルスであり、制御精度は±１％となる。もちろん、最後の１パルスの制御については種々の手段が提案されているが、制御性あるいは制御のためにはこのような離散性による分解能がなく、より細かな露光量制御が可能となる。線幅が細かくなるに従い、厳しい露光量制御が要求されているなかで、連続発光光源が与える効果は大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の作用を発明をなすに際して得た知見及び実施の形態とともに説明する。
【００２８】
本発明においては、連続発光を行っているため、前述したミラーもしくはレンズのスキャンとパルスとの相対的関係の制御が不要となり、光学系の制御が極めて簡単になる。
【００２９】
また、本発明者が解析したように、０．１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．２ｓｅｃの露光で十分であり、１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．０２ｓｅｃとなるのであるから、光学形における光の損失等を考えると、１０Ｗ程度の出力で十分ということになり、レンズ材料やその表面の寿命を長くすることが可能となる。
【００３０】
さらに、次の諸々の作用が達成される。
【００３１】
第１に、ガラス等の光学材料に対するダメージが減少することである。ＫｒＦあるいはＡｒＦ等の通常のエキシマレーザは１０〜２０ｎｓｅｃという短いパルス発光であるのに対し、パルスの繰り返し周波数は１０００Ｈｚ程度に過ぎない。従って、このパルスのピークの光強度は、光学系の効率という問題を抜きにしても同じ強度で連続発光している時の１万倍以上ある。エキシマの領域で起こる材料の損傷の主原因は２光子吸収にあることが知られており、光のピーク強度の２乗に比例する現在のエキシマレーザでの光損傷は連続発光の場合より少なく見積もっても１０４倍厳しい。ガラス材の耐久がＡｒＦの領域で問題となっているのは以上の理由による。従って、連続発光光源の実現はＡｒＦまで含めて紫外域での材料問題を一気に解決する。
【００３２】
第２に、狭帯域の光特有の減少のスペックルの発生を抑制することが容易なことである。パルス発光の場合、ランダムな干渉縞であるスペックルを効果的に消し去るためには、一つ一つのパルスでの発光タイミングと公知のスペックル除去手段とを高精度に同期させる必要がある。これに対し、連続発振であれば特別な同期手段を必要とせず簡単な、例えば、回転拡散板のような公知の手段で容易にスペックルを除去することができる。このため光学系の構成を簡単にすることができ、コストの削減にも効果的である。
【００３３】
第３に、露光量制御が容易なことである。パルス発光のような離散的な露光を行う場合、露光量を制御する最小の単位は１パルスの露光量の制御性にもよるが、基本的には、パルスの数に依存している。総合で１００パルスで露光するとした時の次の単位は９９パルスまたは１０１パルスであり、制御精度は±１％となる。もちろん、最後の１パルスの制御については種々の手段が提案されているが、制御性あるいは制御のためにはこのような離散性による分解能がなく、より細かな露光量制御が望ましい。線幅が細かくなるに従い、厳しい露光量制御が要求されているなかで、連続発光光源が与える効果は大である。
【００３４】
ところで、前述したように、従来、エキシマレーザについては、エキシマ状態にあるエネルギー準位が短い寿命なので、原子を励起準位にある程度の時間溜めておくことができず、連続的な励起が不可能であると考えられており、立ち上がりの速いパルス励起を行わざるを得なかった。
【００３５】
本発明においては、レーザガスを収容するためのレーザチャンバの内面を、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍといった所望の波長の光に対する無反射面とする。
【００３６】
レーザチャンバ内面を無反射面にする理由は、自然放出した光が同内面で反射して励起されているガスにもどってきて、ＫｒＦ＊またはＡｒＦ＊を励起状態から基底状態に遷移させることを防ぐためである。
【００３７】
ここで、無反射とは、１００％透過あるいは吸収の場合のみならず、ある程度の反射率を有していてもよい。反射率５０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましい。具体的装置により持続して一様なレーザ光が得られるように適宜選択すればよい。
【００３８】
さらに、レーザチャンバと反応してＦ２が減少するのを防ぐために、レーザチャンバの内面はフッ化物で構成されている。特にＦ２に対して安定しているステンレスの表面にＦｅＦ２の層が形成されたもの、または金属上にニッケルを鍍金しさらにその表面にＮｉＦ２の層が形成されたもの、またはアルミニウム合金上にＡｌＦ３とＭｇＦ２の層が形成されたもののいずれかで構成されている。
【００３９】
なお、フッ化物としては、金属をフッ素ガスでフッ化処理して形成した略々化学理論を満足するフッ化物が好ましい。
【００４０】
また、本発明においては、出力側の反射鏡の反射率を９０％以上とする。
【００４１】
現在の共振器構成は片側１００％反射に対し、出力側反射は１０％程度である。
【００４２】
ところで、従来のＫｒＦ＊エキシマのレーザガス組成は、例えば次の通りである。
【００４３】
Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ２＝０．数％：９８％：０．数％
Ｆ２の濃度は１％以下と少ない。これは、Ｆ２をあまり多くすると、電子がＦ２吸引されて負のイオンとなり放電が安定しないためである。一方圧力は、３〜４気圧となっている。かかる圧力としているのはＦ２濃度は少なくしたことを補いなるべく大量のＫｒＦ＊を作るためである。
【００４４】
連続発光の場合には１０Ｗ程度出力があればよいのである。許容される利得α２を推察する。
【００４５】
・共振器内のレーザ光強度
飽和強度ＩＳ程度の強度でレーザを動作させない限り、上準位のエキシマはほとんど衝突によって消滅してしまう。飽和強度は利得ｇが少信号利得ｇ０の１・２になる強度であり、ＫｒＦエキシマの場合次のように求められる（「エキシマレーザの開発と応用技術・例」（渡部俊太郎 監著））。
【００４６】
ＩＳ＝ｈν／στ
＝１．３ＭＷ／ｃｍ２
ｈ：プランク定数 ６．６３×１０−３４Ｊ・ｓ
ν：振動数 ３×１０８／０．２４８×１０−６＝１．２×１０１５
σ：誘導放出断面積 ２×１０−１６ｃｍ２
τ：上準位寿命 ３ｎｓ
（衝突による脱励起を含む）
上準位寿命τは、ガス圧が低いと衝突が起きにくくなるので、最大で放射寿命（自由空間での寿命）まで大きくなる。この場合の寿命は６．７ｎｓであり、飽和強度ＩＳは、
ＩＳ＝０．６ＭＷ／ｃｍ２
となる。
【００４７】
・レーザの取り出し効率
単位体積から毎秒取り出される光子数と生成されるエキシマの数の比である。レーザの取り出し効率ηｅｘは以下で求められる。
【００４８】
ηｅｘ＝（Ｉ／ＩＳ）（１−（１＋Ｉ／ＩＳ）−αｎ／ｇ０）
Ｉ ：レーザ光強度
ＩＳ：飽和強度
αｎ：不飽和吸収係数
ｇ０：少信号利得
と表される。αｎ＞０なので、
ηｅｘ＜（Ｉ／ＩＳ）／（１＋Ｉ／ＩＳ）
レーザ光強度ＩがＩＳ以下ではレーザ発振は効率が悪くなる。例えば共振器内のレーザ光強度Ｉが５００Ｗ／ｃｍ２の時、
ηｅｘ＝１／２６００以下（レーザの取り出し効率ηｅｘは非常に小さい。）
よって効率よくレーザ発振させるためには、飽和強度の１．３ＭＷ／ｃｍ２程度が必要である。
【００４９】
以下本発明の好ましい実施様態例を述べる。
【００５０】
（レーザガス）
本発明においてはレーザ媒質であるレーザガスは、Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガスとＦ２ガスとの混合ガスからなる。
【００５１】
これらのうち、使用したい波長により適宜ガス種を組み合わせればよい。例えば、２４８ｎｍの波長の場合にはＫｒ／Ｎｅ／Ｆ２とし、１９３ｎｍの場合にはＡｒ／Ｎｅ／Ｆ２とし、１５７ｎｍの場合にはＮｅ／Ｆ２とすればよい。
【００５２】
本発明においては、レーザチャンバ内にレーザガスを連続的に供給することが好ましい。そのためのより具体的なレーザガスの供給系例を図７に示す。
【００５３】
図７において２１ａ，２１ｂはガス導入口である。ガス導入口２１ａ，２１ｂはレーザチャンバ２０の両端に設けたり、また、レーザチャンバ２０の略々中央にはガス排出口２２を設けてある。なお、必要に応じガス排出口には真空ポンプ等を設けておいてもよい。レーザガスは両端のガス導入口２１ａ，２１ｂから両ガス導入口２１ａ，２１ｂで等しい流量で供給し、略々中央に設けたガス排出口２２から排出させる。その理由は、出力端の光反射板の表面保護を兼ねるからである。すなわち、光反射板の最表面は必ずフッ化膜の薄膜等で被覆してあるからＦ２，Ｆ＊に反応することはないからである。また、ガス導入口２１ａ，２１ｂ、ガス排出口２２の形状はマイクロ波電流が流れる方向にスリット上であることが望ましい。
【００５４】
一方、図７において２５ａ，２５ｂ，２６，２７ａ，２７ｂはバルブである。レーザガスの初期導入時には、バルブ２５ａを２７ａを閉、バルブ２５ｂ，２７ｂを開とし、レーザガス源からバルブ２５ａ，２７ａ近傍までの配管内のパージを行う。配管内パージ後、バルブ２５ｂ，２７ｂを閉、２６を開としてレーザガスをレーザチャンバ２０内に導入し、一旦レーザチャンバ２０内をパージ後そのままレーザガスの導入を行いレーザ発振を行えばよい。なお、図１９において、２８は流量をコントロールするためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）あるいは圧力フローコントローラ（ＰＦＣ）である。ＰＦＣが好ましい。２９はフィルターである。
【００５５】
本発明においては、安定した連続発振を得る上においてレーザガス中におけるＦ２濃度は０．１原子％以上６原子５以下であり、１〜６原子％が好ましい。４〜６％がより好ましい。
【００５６】
また、レーザガスの圧力は、１０Ｔｏｒｒ〜３ａｔｍが好ましい。５０Ｔｏｒｒ〜３ａｔｍがより好ましい。すなわち、本発明においては、かかる低い圧力においても安定した放電が得られ、ひいては、安定した連続発振、連続発光が得られるのである。従来技術においては、レーザガスの圧力は３〜４気圧であった。それは、従来技術においては、Ｆ２濃度をたかめるとＦ−となり、電子がなくなってしまい放電が不安定となるため、Ｆ２濃度を１％以下（実際はそれよりさらに低い）とし、これを補填すべく３〜４気圧とせざるを得なかったのである。しかるに本発明においては、Ｆ２濃度を高めてもかかるマイクロ波による安定した放電が得られ従って、圧力を高めて補填する必要がない。もちろん何らかの理由により圧力を高める必要があれば高めてもよい。
【００５７】
図２６は、反応式、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ管内で生じる反応を示している。ここで注目すべきは3)である。ＫｒＦ＊エキシマを生成するためには、Ｆ−及びＦ２が必要であることがわかる。一方、4)より光を放出したエキシマは、基底状態の希ガス原子（Ｋｒ）とハロゲン（Ｆ）に戻り、ＫｒＦ＊エキシマ生成に直接必要なＦ２やＦ−にはならない。
【００５８】
しかも5)よりハロゲン電子（Ｆ）がハロゲン分子（Ｆ２）で置換することが大切になる。
【００５９】
（レーザ管）
レーザ管４０（図８、図９）は、レーザチャンバを構成する管であり、マイクロ波を導入するための窓部４４を有している。レーザ管４０はその窓部４４側において導波管４２と接続される。レーザ管４０の内部と導波管４２の内部とはシールされており、シールは絶縁板４１をレーザ管４０の窓部４４に設けることにより行われる。絶縁板４１については後述する。
【００６０】
プラズマ励起部の終端の断面形状すなわちレーザチャンバを構成するレーザ管４０の断面形状は、図８に示すように、略半円筒状（あるは半楕円状）（図８（ａ））、円筒状（図８（ｂ））、楕円状（図８（ｃ））等とすることができる。
【００６１】
さらに、より好ましい形状は、図９（ａ）に示す楕円形状であり、この楕円の短径方向はマイクロ波の導入方向となっている。従って、図９（ａ）に示す断面形状の場合には、マイクロ波はレーザ管内のレーザ媒質であるレーザガスに万遍なく導入される。また、単位面積あたりより密度の高いレーザを得ることができ、また外部に出力することができる。
【００６２】
さらに、レーザ管４０の窓部４４は図９（ｂ）に示すように、レーザ管４０側が広がるテーパを設けてもよい。テーパは逆に付けてもよい。
【００６３】
レーザ管４０と導波管４２との接続は、例えば、図８あるいは図９に示すように、両者にフランジ部を設けてシール締め付けを行えばよい。
【００６４】
本発明においては、レーザ管４０の内部には、電極等の部品を内蔵する必要がない。すなわち、後に電極等を内部に組み込む必要がない。なお、図９（ｂ）に示す場合においては絶縁板４１はレーザ管４０の内部側から嵌め込めばよい。
【００６５】
なお、このレーザ管４０はレーザチャンバを構成するものであり、前述したとおりその最表面はＦ＊，ＫｒＦ＊，ＡｒＦ＊との反応を抑えるためフッ化物で構成される。
【００６６】
また、レーザ管４０の母体の材質を金属とすることにより、作製が容易となり、冷却効率がよくなる。特に、温度変化により光共振器長が変化するのを防止する為に熱膨張係数がほとんど零の金属を使用することが好ましい。加えて、その内表面にはマイクロ波の表皮深さ（ｓｋｉ ｄｅｐｔｈ）より少なくとも厚くして、銅や銀の様に電気伝導度の高い金属をメッキなどの手段により設けることが望ましい。
【００６７】
絶縁板４１の好適な実施態様としては、少なくともプラズマに接する側の面（レーザ管４０側の面）には多層膜（例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＬａＦ２膜）がコートされ、最表面にはフッ化物の薄膜（例えば、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＬａＦ２，その他のフッ化物の薄膜）が形成されている例を挙げられる。
【００６８】
さらに、絶縁板４１は、その材料の要件として供給するマイクロ波に対して圧倒的に損失が少なく、機械的に丈夫であり、水に溶けない等の条件を備えている。
【００６９】
また、その厚さは、マイクロ波の波長（管内波長）の半波長の整数倍又は略々整数倍の厚さになっていればよい。
【００７０】
（マイクロ波）
本発明では、レーザガスの励起手段としてマイクロ波を用いる。マイクロ波を用いることにより、レーザガスを連続的に励起し、連続発光を達成する。
マイクロ波の供給源としては例えば商品名ジャイロトロンを用いればよい。
【００７１】
マイクロ波の周波数、電力は、レーザガスの成分ガスの分圧などにより適宜決定すればよい。一般的にはマイクロ波の周波数は１ＧＨｚ〜５０ＧＨｚが好ましく、５〜４０ＧＨｚがより好ましく、２０〜３５ＧＨｚがさらに好ましい。また、マイクロ波の電力は数１００Ｗ〜数ＭＷが好ましい。
【００７２】
励起用のマイクロ波の周波数ωを、例えば、３５ＧＨｚとすると、プラズマ励起ガスの主体となるＮｅの電子との衝突断面積から決まる電子のＮｅ原子との衝突周波数ω０が励起マイクロ波周波数と等しくなるガス圧力は１６０Ｔｏｒｒとなる。
【００７３】
この状態の時、同一電力によるプラズマ励起は最も効率よくなる。
【００７４】
Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ２（３％／９２％／５％）のガス圧力を大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）にすると、衝突周波数は励起マイクロ波の略々４．５倍となり、励起周波数の一周期中に電子は４．５回Ｎｅ原子と衝突する。
【００７５】
したがって、この状態は、Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｐｌａｓｍａの条件となっており、
δ＝（２／ωμ０σ）１／２
から決まる表皮の深さがプラズマ励起が効率よく起こる深さである。ωはマイクロ波の各周波数、μ０は真空透磁率、σはプラズマの導電率である。
【００７６】
３５ＧＨｚのマイクロ波でガス圧１６０Ｔｏｒｒ，電子密度１０１４ｃｍ−３とした場合、
ω＝２π×３５×１０９［ｓ−１］
μ０＝４π×１０−７［Ｈ／ｍ］
σ＝１２．８［Ω−１ｍ−１］
となり、
δ＝７５０μｍ
となる。
【００７７】
例えば、３５ＧＨｚのマイクロ波を、高さ５ｍｍ、幅１０ｃｍのオーバーサイズ導波菅で誘導する。
【００７８】
ＳｉＯ2，ＣａＦ2，ＭｇＦ2等の絶縁板で導波管部とプラズマ励起部を機密遮蔽する。絶縁板の厚さは絶縁板の誘電率も考慮した管内波長λgの半分の長さの略々整数倍にする。
【００７９】
従って、１７．５ＧＨｚのマイクロ波では８０Ｔｏｒｒのガス圧で衝突周波数と等しくなる。３５ＧＨｚをプラズマ周波数とすると、その時の電子密度は、５×１０１３ｃｍ−３となる。３５ＧＨｚで１００Ｗ〜１ｋＷ程度の電力で、７０〜８０Ｔｏｒｒから大気圧（１気圧）程度のガスプラズマをたてれば１０１４ｃｍ−３台の濃度のＦ＊，ＫｒＦ＊，ＡｒＦ＊は確実に実現できる。
【００８０】
また、表皮深さδ＝（２／ωμσ）1/２、σ＝ｎｅμ、μ＝ｅτ／ｍにおいて、実験値より ｆ＝２．４５ＧＨｚにおける平均電子エネルギー２ｅＶ、電子密度ｎ＝４×１０１２、圧力Ｐ＝０．５Ｔｏｒｒ、スキンデプスδ＝３ｍｍが得られている。この値を基に計算すると、前式より、ｆ＝２．４５ＧＨｚにおいて、平均電子エネルギー：４〜５ｅＶ、電子密度：ｎ＝１×１０１５、圧力：Ｐ＝７６０Ｔｏｒｒ、スキンデプス：δ＝１ｍｍ、といった値が想定される。上下からプラズマを励起することを考えると、スキンデプスδ＝２ｍｍとなり、十分にエキシマレーザの基本モードが立ちうるゲイン領域が確保されうることが分る。
【００８１】
また、レーザ発振に十分と考えられる平均電子エネルギーは、ＫｒＦエキシマレーザ では３〜５ｅＶ程と想定され、本発明に提示したマイクロ波の条件で十分である。
【００８２】
また、エキシマレーザ を良好に発振させるのに必要な投入電力密度は１００ｋＷ／ｃｍ３程であり、長さ３０ｃｍ程の共振器長を仮定すれば、例えばピークパワー３ＭＷの市販のマグネトロンをマイクロ波源に用いれば十分である。
【００８３】
また表皮深さδ＝（２／ωμσ）1/２は１／f1/２に比例することから、表皮深さを長くするには、マイクロ波の周波数を低くすればよいが、一方で、マイクロ波の周波数を低くすると、導波管が太くなり、かつ、ガスも流し難くなる傾向にある。よって、この観点からは、マイクロ波の周波数はｆ＝２．４５ＧＨzが好ましいことが分る。
【００８４】
また、マイクロ波を供給するに際しては、プラズマ励起部に接する導波管及び絶縁板の表面は２４８ｎｍ等の波長に対して無反射板になっていることが好ましい。
【００８５】
一方、導波管と絶縁板との間隔は、図１０あるいは図１１（ａ）に示すように、λg／２としてもよいし、図１１（ｂ）に示すようにλgとしてもよい。あるいは３λg／２でもよい。
【００８６】
なお、導波管内における放電を防止する上からその中は真空とすることが好ましい。真空度としては１０−４Ｔｏｒｒ以下程度で放電は防止できる。
【００８７】
なお、導波管４２における、レーザ管４０との接続部近傍の内面は、レーザ管４０の内面と同様に無反射面とすることが好ましい。導波管４２内面における反射光がレーザ管４０内に戻ることを防止するためである。
【００８８】
さらに、安定した放電を起こさせるために図１２に示すように電磁石あるいは永久磁石により磁場を与えることが好ましい。
【００８９】
（マイクロ波の導入手段）また、マイクロ波の導入手段の構造例を図１３〜図１８に示す。
【００９０】
図１３に示す例では、マイクロ波の導入手段を構成する導波管１は、スロットＳを複数有するスロット導波管である。スロット導波管１は、レーザ管２と軸方向に平行にその外周に接続されている。スロット導波管１上部より数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は、電界が紙面に垂直方向を向いたＴＥ１０モードとして導波管１内を伝搬する。
【００９１】
スロット導波管１の図面上の下面には、図１４に示すように細長いスロット１１が多数開いており、電磁波は導波管１中を伝搬しながら、このスロットＳより導波管１の外部へ放出される。
【００９２】
スロットＳより放出された電磁波は、誘電体板３を介してレーザ管２内に導入され、レーザ管２内のレーザガスをイオン化してプラズマを発生させる。磁場発生部１０は、レーザ管２に垂直方向の磁界を導入するための永久磁石、または電磁石である。ここで使用する永久磁石としては強力な磁力を有する鉄バナジューム磁石又は、Ｎｂ・Ｆｅ・Ｂ磁石が適している。
【００９３】
レーザ管２内に磁場を導入することにより、プラズマ中の電子をトラップして壁面での損失を減らし、より高密度のプラズマを得ることができる。磁場強度を適切に選べば、電子サイクロトロン共鳴により更に高密度のプラズマが得られる。
【００９４】
もちろん、磁場を印加しなくても十分高密度のプラズマが得られる場合には、磁場発生部１０は必要ない。
【００９５】
レーザ管２には、例えばガス導入口８よりＫｒ，Ｎｅ，Ｆ２ガスが導入／排出される。プラズマ発生時にガスの入れ替えが必要がない場合には、レーザ管２内にガスを封入しておけばよいため、ガス導入口８は必要ない。プラズマ中では、ＫｒＦ等の寿命が１０ｎｓｅｃ程度のラジカルが連続的に発生し、これがＫｒとＦに解離する際に光を放出する。この光は出力側反射鏡５と入力側反射鏡６で形成される光共振器内を往復しながら誘導放出を促し、また誘導放出により増幅される。出力側反射鏡５の反射率は９０％以上であり、この出力側鏡を透過した光は、外部にレーザ光として放出される。
【００９６】
図１３に示す例では、レーザ管本体の材質はアルミニウム合金を用いることができるが、効率を上げるためにレーザ本体内面及び誘電体３の内面には誘電体多層膜が形成されており、発振器長における反射率は無反射になっている。
【００９７】
レーザ管２や、導波管１を冷却するために、冷却水導入口９を有する冷媒容器７とこれらの間には、冷却水、大気、Ｎ２ガス等の冷媒が流せる構造になっている。また、スロット導波管１は、導波管１内で放電が起こることを防止するために、真空にできる構造になっている。
【００９８】
図１４は、スロット導波管１を下部から見た図である。
【００９９】
図１４（ａ）は、導波管１の軸に対して垂直方向を向いたスロットＳが、導波管１内電磁波の波長と等しい間隔で並んだものである。各スロットからは、位相が揃った導波管軸方向に偏波した直線偏波の電磁波が放出される。
【０１００】
図１４（ｂ）は、導波管軸に対して４５度傾いたスロットが、導波管内電磁波の波長と等しい間隔で並んだものである。各スロットからは、位相が揃った導波管軸方向に対して４５度傾いた方向に偏波した直線偏波の電磁波が放出される。
【０１０１】
図１１（ｃ）は、導波管軸に対して４５度傾き、直交した２本のスロットのペアが、導波管内電磁波の波長と等しい間隔で並んだものである。各スロットからは、位相が揃った円偏波の電磁波が放出される。
【０１０２】
これらのスロットの長さは、各スロットから放出される電磁波の強度がほぼ等しくなるように、導波管内の電磁波強度分布に応じて決められる。また、スロットの角度、スロット間の間隔は上記以外であってもよい。
【０１０３】
図１５の構造では、テーパ導波管１１上部より数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波はテーパ部で広げられた後、誘電体板３を通してレーザ管２内に導入される。図１５に示す例では、テーパ導波管１１の電磁波導入部付近では電界が紙面に水平方向を向いたＴＥ１０モードとして伝搬するが、電界が紙面に垂直方向を向いていてもよい。その他は図１３に示すものと同様である。
【０１０４】
図１６と図１７はマイクロ波を表面波として導入した例であり、図１６に示す構造では、円筒形の誘電管を用いるギャップ付き導波管１２の上部から数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は電界が紙面に水平方向を向いたＴＥ１０モードとして管内を伝搬する。ギャップ付き導波管１２のギャップ部から、誘電管１４の管軸方向の電界が印加される。こうして導入されたマイクロ波は誘電管１４内では、ギャップ部から左右の管軸方向に伝播する表面波となる。この表面波電界によりプラズマ中の電子が加速されて高密度のプラズマが維持される。
【０１０５】
レーザ管の中央部からなだらかに減衰するモードの揃った表面波が伝播するため、局所的なマイクロ波電界の強弱が出来ない。従って、プラズマ表面で均一なプラズマ励起が行われるため、効率よく高密度プラズマが発生できる。また、マイクロ波電界をギャップ部のみに印加すればよいので、マイクロ波回路が非常に簡単である。このプラズマ発生方法では、数ｍｍ以下と細く、長い高密度プラズマを効率よく発生できるため、細いレーザを発振させるには最適といえる。誘電管１４は、図１３に示す例では、ＣａＦ2である。可動短絡板１３は、短絡の位置調整することにより、電磁波発生部への反射を抑えるために設けられたものであるが、特に可動である必要はない。また、電磁波の周波数が高く導波管の寸法が十分に小さい場合は、導波管のギャップ部は特に必要ない。磁場発生部１０は永久磁石または電磁石であり、誘電管１４の管軸方向の磁場を発生させる。その他は図１３に示す構成と同様である。
【０１０６】
図１７は誘導板１４ａを用いた例であり、円筒形の誘電管を用いる場合と原理的には同じ。幅が広く厚さが薄いプラズマを発生するのに適している。プラズマの下部分はプラズマ生成とは無関係なので、レーザ管軸と垂直方向の高速なガス流を作りやすい。
【０１０７】
図１９に示す構造は、同軸変換導波管１６上部から数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は電界が紙面に水平方向を向いたＴＥ１０モードとして管内を伝搬する。この電磁波は、シールド板１５と誘電管１４内プラズマとの間を伝搬する左右方向の電磁波にモードを変えて伝搬する。プラズマ表面に流れる高周波電流により、高密度プラズマが生成される。その他は図１３ないし図１７に示す構成と同様である。
【０１０８】
図１８に示す構造は、同軸変換導波管１６上部から数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は電界が紙面に水平方向を向いたＴＥモードとして管内を伝搬する。この電磁波は、シールド板１５と誘電管１４内プラズマとの間を伝搬する右方向の電磁波にモードを変えて伝搬する。その他は図１８に示す構造と同様である。
【０１０９】
（マイクロ波の導入手段の形状など）安定型の共振器においては、ある固定モードが形成され、そのなかで最もビーム径が小さいモードはガウス分布を有するＴＥＭ００モード（基本モード）となる。共振器を構成するためには、少なくとも基本モードを損失無く伝搬させるだけの空間が必要となる。基本モードのビーム径は、レーザ光の波長、共振器の長さ、共振器のミラーの曲率半径で規定され、図２９（ａ）に示すように、Ｌ：共振器長、Ｒ：ミラー曲率半径として、ｇパラメータ：ｇ＝１−Ｌ／Ｒを用いて表すことができる。
【０１１０】
図２９（ｂ）は、共振器長Ｌ＝２００ｍｍを仮定し、対称安定型共振器の基本モードの共振器ミラー上（共振器端部）における１／ｅ２ビーム半径を計算したものである。横軸はｇパラメータを示している。
【０１１１】
図２９に示すようにビーム半径は光軸方向で変化している。従って、安定型共振器を用いる際には、ゲインの高い領域、すなわち、レーザチャンバのマイクロ波導入部直下のプラズマ密度の濃い領域が光路内に含まれないという問題が生じる。
【０１１２】
しかるに、マイクロ波を導入する手段のレーザチャンバ側の形状をビーム径に沿った形状とすることによりゲインの高い領域すなわちレーザチャンバのマイクロ波導入部直下のプラズマ密度の濃い領域を光路内に含ませることが可能となる。
【０１１３】
図３０（ａ）にその例を示す。図３０（ａ）において、マイクロ波を導入するための手段は、導入部３００とスロット（図３０では不図示）を有するスロット板３０３とから構成される導波管と、誘電板３０２とから構成されている。そして、光軸３５０と直交する方向に関するビーム半径の大きさの光軸３５０方向の変化に応じて、誘電板３０２と共振器の光軸３５０との距離を光軸３５０の方向に変化させている。すなわち、誘電板３０２とビーム外周との距離を一定としている。なお、３０４は、マイクロ波の導入を容易にし、導波管を小さくすることを可能たらしめるために導波管内に充填されている例えばＡｌＮからなる粉末剤である。
【０１１４】
ところで、誘電板３０２のレーザチャンバ３０５側の形状を平面ではなく図３０（ａ）に示すように曲面とした場合、レーザガスの流れに乱れ（乱流）が生じ、その結果回折損の発生をもたらす。そこで、図３０（ｂ）に示すように、レーザガスの導入口に整流板（レーザガスを層流にするための手段）３０６を設けることが好ましい。これによりレーザガスの流れを均一な層流にすることができる。
【０１１５】
この整流板３０６は発生したプラズマをれレーザチャンバ３０５内に閉じこめる作用をも有している。なお、かかる作用の点からは下流側にも整流板を設けてもよい。
【０１１６】
整流板３０６としては、そのコンダクタンスがレーザチャンバ内におけるコンダクタンスより小さいものを用いれば容易に層流が実現できる。
【０１１７】
また、整流板として、シャワーヘッドのように蜂の巣状に穴のあいたものや、スリットが多数切ってあるものなどが好ましい。
【０１１８】
スリットは、レーザチャンバの中心付近の開口率を周辺よりも大きくすればガスを均一にかつ高速に流すことができるため好ましい。
【０１１９】
整流板３０６の少なくとも表面は、ＡｌＦ３やＭｇＦ２などのフッ化物から構成しておく。
【０１２０】
図３０では、マイクロ波の導入手段を一つ設ける場合を示しているが、図３１に示すように、マイクロ波の導入手段を光軸３５０に関して対称にに２個設けてもよい。２個を対称に設けた場合には１個の場合に比べ２倍を超えるゲインが得られる。
【０１２１】
なお、マイクロ波の導入手段のレーザチャンバ側の形状をビーム外周形状に沿わせる技術は、連続発光エキシマレーザ 発振装置において特に有効であるがそれ以外のマイクロ波を導入してプラズマを発生させるレーザ発振装置に適用してもよい。
【０１２２】
一方、マイクロ波の導入手段を図３０、図３１に示すように、導入部３００とスロット板３０３とから構成される導波管と、誘電板３０２とから構成すると、誘電板３０２の加工・取り付けが複雑となる。また、加工・取り付けの観点から誘電板３０２をある程度以上の厚みを持たせる必要がある。
【０１２３】
しかるに、図３２（ａ）に示すように、誘電体４１０の厚みが厚い場合には、マイクロ波はレーザチャンバ４３０で広がりをもってしまう。従って、濃いプラズマを得るためには大きな電力を必要としてしまう。図３２（ｂ）は誘電体４１０は図３２（ａ）に比べ薄い場合を示しており、広がりは図３２（ａ）の場合に比べて狭い。
【０１２４】
そこで、本発明においては、図３３に示すように、誘電体板を介在させず、誘電材５１０をスロット導波管５００のスロット５３０に埋め込む構成とすることが好ましい。このように誘電板を用いない場合には、図３２（ｃ）に示すように極めて幅の狭いマイクロ波が導入される。その結果同じマイクロ波電力を入力したときにはより高密度のプラズマを励起でき、レーザのゲインを大きくできる。
【０１２５】
図３５に本発明の別の実施形態によるエキシマレーザ 発振装置を示す。スロット５３０に埋め込む誘電材の形状は図３２（ｃ）に示した形状に限定されるものではなく、図３５（ｃ）に示した楔形の誘電材６０４等、極めて幅の狭いマイクロ波が導入できるという、同様の効果の得られる構造であれば任意の形状で良い。
【０１２６】
また、同様の効果、すなわち極めて幅の狭いマイクロ波を導入するために、図３２（ｃ）においては複数であった誘電材を一体化してスロット導波管の内側に配置しても良い。すなわち、図３５（ｃ）に示した複数のスロット５３０を有するスロット導波管６０８の、各々のスロットを埋め込むための複数の誘電材６０４をつなぎ合わせることにより一体化された一つの誘電材を用意し、これをスロット導波管６０８の内側に、複数のスロット５３０を同時に埋め込む形で配置してもよい。この場合、前記一体化された一つの誘電材の形状は、一枚の誘電材の板の表面に、各々のスロットを埋め込むための複数の誘電材が凹凸形状を有して付加された形となる。ここで、一体化された一つの誘電材は、一つの誘電材表面に凹凸形状を研削等により加工してもよいし、一枚の誘電材の板の表面に各々の誘電材６０４を接着してもよい。
【０１２７】
また、前記、一体化された一つの誘電材と、図３５（ｂ）に示した、マイクロ波を導波するための方形導波管６０２の内側に配置された誘電材６０３を、さらに一体化して一つの誘電材で構成してもよい。
【０１２８】
また、図３５（ａ）及び（ｃ）に示した様に、スロット導波管の内側に配置する誘電材６０３と、各スロットを塞ぐための誘電材６０４を別の誘電材で構成しても良い。このとき、図３５（ｂ）に示した様にレーザチャンバ側、すなわち、フッ素ガスに接する側に位置する各スロットを塞ぐための誘電材６０４をフッ素耐性の高いＣａＦ2等の物質で構成し、フッ素ガスに直接に接することのないスロット導波管の内側に配置する一体化した誘電材６０３をＣａＦ2等に比べフッ素耐性は低いが、より安価で加工の簡便なアルミナ等の物質で構成するのが好ましい。また、導波管を封止する誘電材はＣａＦ2やアルミナなどの他に、マイクロ波の吸収が少なく熱伝導率の良いアルミナイトライドでも良い。図中６０２はマイクロ波を導波する方形導波管、６０１はＯリングである。
【０１２９】
また、図３５（ｂ）の構成の特徴は、電極部分（マイクロ波をレーザチャンバに導入する部分）６０８、ガス導入方向にテーパ角６０７がついている点である。このように電極部分６０８にテーパ角６０７を付けることにより、ガス流調整板で調整された後のガスフローが容易になる、予備電離装置６０６からの紫外光がスロット５０３近傍に到達しやすくなる等の効果がある。ここでテーパ角６０７は、ガスフローの容易さや予備電離のための紫外光の到達のしやすさ等の観点から５゜〜６０°程の角度が好ましい。
【０１３０】
また、本発明においては、図３１に示した実施例において説明したように、ゲインを２倍にする等の目的から、２つのマイクロ波の導入手段を用意したのち、光軸３５０に対して対称に上下２つ配置する構成を取っている。従って、前記、図３１に示した実施例と同様に、上下２つのマイクロ波の導入手段の結合部分（不図示）に間隔調整機構を別途加えるだけで、２つのマイクロ波の導入手段の間隔を簡便に調整することが可能となる。すなわち、各々のマイクロ波の導入手段に取り付けられた電極部分６０８の間隔を簡便に調整することが可能となる。
【０１３１】
このように、上下２つの電極間距離を可変とすることが可能な構成であるため、構成の大幅な変更なしに、最適なアンテナ間隔にすることが可能となる。すなわち、電極間距離により、プラズマのたち方が異なるため、レーザ光の特性を評価しながら、構成の大幅な変更なしに、所望の間隔に設定することが可能となるという特徴を有する。
【０１３２】
スロット形状としては、図３４に示すように、長辺が光軸方向に延びる長方形状が好ましい。このときスロット形状は、レーザ励起を意図したマイクロ波の集中の観点からλg／４×１ｍｍ程が好ましい。
【０１３３】
長方形は、一つの連続的な長方形（図３４（ｂ））でもよいが、間欠的に配置することが好ましい。
【０１３４】
このように、長方形の長辺を光軸方向に平行にした場合には狭いプラズマを励起でき、結果として、同じマイクロ波電力を入力したときより高密度のプラズマを励起でき、レーザのゲインを大きくできる。
【０１３５】
（レーザガスの導入形態）
図２４は本発明の別の実施形態によるエキシマレーザ 発振装置を示している。マイクロ波の導入の方法及び構成は、図１３に示したエキシマレーザ 発振装と同じであり、矩形導波管１を介して、不図示のマイクロ波電源であるジャイロトロンからのマイクロ波をスロット板３を介してレーザ管２内に導入する。
【０１３６】
一方、図１３を参照して説明した装置では、レーザガスをレーザ管の長手方向端部から導入し長手方向の他方の端部から排出可能な構成を採用していた。これに対して本実施形態によるエキシマレーザ 発振装置では、レーザ管２の長手方向に沿って長穴を設けレーザガスの排出口２２としている。これにより、導入口２１より導入されたレーザガスはレーザ管内の放電空間を経てその両側にある排出口２２より排出される。
【０１３７】
安定的に連続発光のエキシマレーザ 光を得る為には、１つにビームを細くすればよい。例えば、レーザ光強度は１．３ＭＷ／ｃｍ２で１ｋＷを得るには、直径１ｍｍほどの領域においてプラズマが得られればよいことがわかっている。上述した図２４の装置では、このように狭い領域にプラズマを集中して発生させることが出来るので、細いビームの連続発光のエキシマレーザ 光が得られる。
【０１３８】
この時の反射鏡６の反射率は１００％、出力側反射鏡の反射率は９９％とするとよい。
【０１３９】
又、連続発光のエキシマレーザ 光を安定的に得るためには、放電空間にフッ素分子（Ｆ２）とフッ素イオン（Ｆ−）が存在し、エキシマ（ＫｒＦ＊）を十分に形成し得る状態にしなければならない。その為には、新鮮なフッ素ガス（Ｆ２）を放電空間に高速で多量に導入し、レーザ光放出により基底状態に戻ったフッ素原子（Ｆ）を放電空間より排出することが望ましい。
【０１４０】
本実施の形態では、上述したレーザガスの循環置換を高速で行う為に、レーザ管の長手方向（放電空間の長手方向）と交差する方向から新しいレーザガスを導入し、又排出するようにレーザガスの導入口と排出口を設けている。
【０１４１】
又、こうしたガスの高速循環は放電空間にあるガス及びプラズマを高速で置換するので、レーザ管を冷却する効果もある。
【０１４２】
図２７は更にレーザガスの高速循環を可能にする形態を示したものであり、ガス導入口２３及びガス排出口２４に比べ放電空間ではガスの流れるところが狭くなっており、その結果放電空間において高速のガス循環・置換が行われる。
【０１４３】
又、プラズマを狭い領域に閉じこめる為の磁石１０については、図２４のようにレーザ管の長手方向を横切る磁力線が生じるように配置する構成に限らず、レーザ管の長手方向に沿って磁力線が生じるように配置することもできる。
【０１４４】
図２５は本発明の別の実施形態によるエキシマレーザ 発振装置を示している。
【０１４５】
マイクロ波の導入の方法及び構成は、図１６に示したエキシマレーザ 発振装置と同じであり、矩形導波管１２を介して不図示のマイクロ波電源であるジャイロトロンからのマイクロ波をギャップを介してレーザ管１４内に導入される。マイクロ波はレーザ管の壁を伝搬して長手方向に伝わり、レーザ管１４内ので放電を生じレーザガスのプラズマを生じる。
【０１４６】
図２４の装置が図１６の装置と異なる点はレーザガスの導入方法である。
【０１４７】
図１６の装置がレーザガスをレーザ管の長手方向端部から導入し、長手方向に沿ったガスの流れを形成したのに対し、図２５の装置は、レーザ管の側壁に長穴をその長手方向がレーザ管の長手方向と平行になるように２つ設けて、一方からレーザガスを導入し、他方からレーザガスを排出するように構成されている。
【０１４８】
これによりレーザガスはレーザ管内をその長手方向を横切るように流れる。このように本実施の形態においても放電空間にあるガス及び／又はプラズマを高速で置換するので放電空間においてエキシマを安定的に生成することが出来る。又、レーザ管を冷却する効果もある。
【０１４９】
こうしたガスの導入及び排出の方法は、図７〜２２を参照して説明した全ての装置に適用できる。
【０１５０】
レーザガスの導入に際しては、導入口における圧力を出口における圧力の１．２〜１．８倍とすることが好ましく、１．２〜１．５倍とすることがより好ましい。
【０１５１】
１．２倍以上とすると、レーザチャンバを抜けるレーザガスが体積膨張を起こしプラズマ励起部を冷却する。一方、１．８倍を超えると、圧力差が大きくなりすぎレーザチャンバ内における圧力分布の偏りが大きくなってしまう。
【０１５２】
また、ガスフロー中にガスのリザーバーを組み込むことにより、レーザ発振に係ったフッ素ラジカルが排気された後、ガスフローを一巡して再びマイクロ波励起用のスロット位置に戻るまでの間にＦ2に戻るだけの時間を得ることができる。これにより、スロット位置には絶えずＦ2が供給されるため、Ｆ2の枯渇によるレーザ発振の停止はなくなる。よって、繰り返し周波数の高いレーザ発振が可能となる。
【０１５３】
（冷却）
１００Ｗ〜１ｋＷ程度のマイクロ波を入射した１０Ｗ程度のレーザ光を得るのであるから、相当の発熱が起こる。熱膨張してしまうと波長が変わるから精密な冷却が必要である。この部分に熱膨張のない金属を使って内面に銅めっき、銀めっきをするのがよい。
【０１５４】
プラズマ励起部を金属にするのは冷却効率を高めるためである。水冷は、冷却水温度・冷却水流量・冷却水圧力を制御しながら行う、例えば、図２０に示す。冷却装置により冷却を行うことが好ましく、冷却水から気体を脱気し、圧送圧力を１ｋｇ／ｃｍ2程度にすると冷却水圧送に伴う振動が発生せず好ましい。
【０１５５】
（共振器）
レーザ管の光軸上に一対の反射鏡を配置することにより、誘導放出によりレーザ光を取り出すことができる。
【０１５６】
後述するようにビームの径を細くして光強度を保つことにより連続発光のエキシマレーザ 光を得る場合には、一方の反射鏡の反射率を１００％、レーザ光を取り出す出力側の反射鏡の反射率を９９．０％とすることが好適である。
【０１５７】
又、共振器内での損失を極端に小さくすることにより光強度を保つ場合には、一方の反射鏡の反射率を１００％、出力側の反射鏡の反射率を９９．５％以上より好ましくは９９．９％以上とする事が好ましいものである。
【０１５８】
図２８にプリズムを利用して両端の反射率が１００％となる共振器を構成を示した。全反射のプリズム２０２、２０３への入射角はブリュースター角となっており、入射時の光量損失は生じない。また全反射プリズム２０２、２０３内部での反射は全反射を利用しており、反射時の光量損失も生じない。したがって、共振器両端での反射率は１００％となる。出力光は、レーザチューブ２０１と全反射プリズム２０２の間に設置された出力光取出し板２０４における入射角を調整する事により反射率０％から数％まで設定できる。
【０１５９】
（露光装置）
図１はエキシマレーザ 発振装置を用いた露光装置を示す。
【０１６０】
発振装置Ａ１から出射した光はミラー及びレンズＡ２を介して走査光学系に導かれる。
【０１６１】
走査光学系は走査レンズＡ４と、角度を変化し得る走査ミラーＡ３とを有している。走査光学系から出射された光はコンデンサレンズＡ５を介してマスクパターンを有するレチクルＡ６に照射される。以上が露光装置の照明光学系の構成である。
【０１６２】
レチクルＡ６により所定のマスクパターンに応じた明暗分布をもつ光は対物レンズ７を有する結像光学系によりステージ上に載置されたウエハＡ８上に結像されマスクパターンに応じた潜像がウエハＡ８表面の感光性レジストに形成される。
【０１６３】
以上のとおり、図１に示す露光装置はエキシマレーザ 発振装置Ａ１、照明光学系、結像光学系、ウエハＡ８を保持するためのステージＡ９とを有している。
【０１６４】
なお、この装置においては、発振装置Ａ１と走査光学系との間に不図示の狭帯化モジュールが設けられている。また、発振装置Ａ１自体がパルス発振タイプとなっている。
【０１６５】
（露光装置の出力方法例）
連続発振エキシマレ一ザの出力光を利用をｏｎ／ｏｆｆするに下記のような方法が考えられる。
【０１６６】
（１）エキシマレーザ 装置の外部に遮断手段を設ける。
【０１６７】
（２）連続励起手段をｏｎ／ｏｆｆする。
【０１６８】
しかしながら、（１）の方法では、エキシマレーザ がＤｅｅｐＵＶ光であり、その出力が他のレーザに比べ高いことから、遮断手段への損傷が大きく遮断手段の寿命が短い。応答性の高いＡＯ素子（音響光学素子）を用いた遮断手段の寿命はとくに短い。また、出力光を遮断してもレーザ内部では発振が続いているので、レーザ内部の光学系が無用に損傷し、寿命が短かくなる。
【０１６９】
また、（２）の方法では、安定した励起状態を形成するにはある程度の時間が必要であるので、連続励起手段をｏｎしても、すぐには所望の連統発振光が得られない。
【０１７０】
本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
【０１７１】
図２２は本発明が連続発振エキシマレーザ の概略図である。１０１は、Ｋｒ，Ｎｅ，Ｆ２ガスが封入されたレーザチャンバ、１０２は、レーザからの光を出力するアウトプットミラー、１０３はマイクロ波をレーザチャンバに導入する誘電体、１０４はマイクロ波を導波するスロット導波管、１０５は、マイクロ波を供給するマイクロ波発振源である。１０６は、発振する波長を選択する波長選択ユニットで、一対のプリズムで構成された光束径を拡大する拡大プリズム１０６−１と、任意の波長を抽出する回折格子１０６−２で構成されている。１０７は、一対のレンズで構成されビーム整形光学系１０８のレーザ側レンズの焦点位置に設けられた空間フィルターであって、レーザからの出力光の広がり角を制御する。１０９はシャッター、１１０は、波長選択ユニット１０６、マイクロ波発振源１０５、シャッター１０９を制御する制御系である。
【０１７２】
ここで、アウトプットミラー１０２と回折格子１０６−２で、エキシマレーザ の共振器を構成している。
【０１７３】
（動作の説明）
マイクロ波発振源１０５からのマイクロ波は、スロット導波管１０４によって導波され、誘電体３を介してレーザチャンバ１０１内のエキシマレーザ ガスを連続励起する。励起されたエキシマレーザ ガスからの光は、拡大プリズム１０６−１を介して、回折格子１０６−２に入射する。回折格子から所定の波長領域の光のみが、再び拡大プリズム１０６−１を介してレーザチャンバ１０１に戻り、励起されたエキシマレーザ ガスで誘導励起発光し、その光がアウトプットミラー１０２と回折格子１０６−２で構成される光共振器内を往復しながら順次誘導放出することにより、回折格子により選択された所定の波長領域の光のみが増幅する。そして、増幅された光の一部がアウトプットミラー１０２を介して出力される。
【０１７４】
次に連続発振エキシマレーザ の出力光の利用をｏｎ／ｏｆｆする為の動作について説明する。
【０１７５】
連続発振エキシマレーザ の出力光を遮断する場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、シャッター１０９を作動させてエキシマレーザ ガスからの光がアウトプットミラー１０２に行くのを遮断するようにシャッターを閉める。すると光共振器内で発振していた光が発振できなくなり、急激に、連続発振エキシマレーザ からの出力光が遮断できる。
【０１７６】
また、連続発振エキシマレーザ の出力光を再度利用をする場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、シャッター９を作動させてエキシマレーザ ガスからの光がアウトプットミラー１０２に行くようにシャッターを開く。エキシマレーザ ガスで自然発光している光が即座に安定して光共振器内で発振し、連続発振エキシマレーザ から安定した出力光が応答性良く得られる。
【０１７７】
次に連続発振エキシマレーザ の出力光の利用をｏｎ／ｏｆｆする為のもう一つの動作について説明する。
【０１７８】
連続発振エキシマレーザ の出力光を遮断する場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、回折格子１０６−２を回動させる。すると回折格子により選択された所定の波長領域の光が変更され、変更された波長領域の光のみが、再び拡大プリズム１０６−１を介してレーザチャンバ１０１に戻る。この時、変更された波長領域は、エキシマレーザ ガスで決まる発振可能領域の波長とことなるようにしてあるため、励起されたエキシマレーザ ガスで誘導励起発光せず、よって光が発振できなくなり、急激に、連続発振エキシマレーザ からの出力光が遮断できる。その現象を図２４を用いて説明する。
【０１７９】
通常、エキシマレーザ はそのガスによって波長に対する利得が決まっている。その関係が図２３の利得曲線ＧＣである。このとき、利得がある波長領域（λ−δλ〜λ＋δλ）の光（Ｇ）が励起されたエキシマレーザガスに入射されると、誘導励起発光し、エキシマレーザ は発振する。一方、利得がある波長領域（λ−δλ〜λ＋δλ）と異なる領域（ＮＧ）の光が励起されたエキシマレーザガスに入射されると、誘導励起発光せず、エキシマレーザ は発振しない。本実施例では、その現象を利用して、連続発振エキシマレーザ の出力光を遮断する場合、回折格子１０６−２によって、レーザチャンバに戻す光として、利得がある波長領域（λ−δλ〜λ＋δλ）と異なる領域の光を選択している。
【０１８０】
このとき、発振はしていないが自然発光分の光が出力されるが、その光は、指向性がないため、空間フィルター１０７によってほとんど遮断される。
【０１８１】
また、連続発振エキシマレーザ の出力光を再度利用をする場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、回折格子１０６−２を回動させて、回折格子により発振可能領域の波長が選択され、その光のみが、再び拡大プリズム１０６−１を介してレーザチャンバ１０１に戻る。すると、即座に励起されたエキシマーレーザガスで誘導励起発光し、光共振器内で発振し、連続発振エキシマレーザ から安定した出力光が応答性良く得られる。
【実施例】
【０１８２】
図２０に本実施例で使用した連続発光エキシマレーザ 発振装置を示す。
【０１８３】
本例では、光共振器として円筒状のものを用いた。
【０１８４】
その内面には、無反射膜を形成した。なお、最表面はフッ化物により形成した。
【０１８５】
その外周には、ジャケット状の冷却装置を設けた。その最表面は断熱材で覆い、流入冷却水の温度を雰囲気温度より低くかつ流出冷却水の温度に略一致させるように制御するための手段を設けた。これにより光共振器の温度変動を非常に小さくすることができた。
【０１８６】
導波管としては、図１７に示したもの（高さ５ｍｍ、幅１０ｃｍのオーバーサイズ導波管）を用いており、その内部は１０−４Ｔｏｒｒレベルの真空にした。
【０１８７】
一方、本例でも磁石により磁界を形成し安定したプラズマ励起を図った。
【０１８８】
絶縁板４４は、共振器側は、ＣａＦ２，ＭｇＦ２からなる多層コートの無反射膜を形成した。最表面はフッ化物よりなる膜を形成した。
【０１８９】
マイクロ波は、商品名ジャイロトロンを用い、その供給周波数は３５ＧＨｚとし、ガス組成は、Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ2（３％：９２％： ５％）とした。
【０１９０】
圧力は大気圧とした。従って、ωｃ＝４．５ωとなり、励起周波数の一周期中に電子は４．５回衝突する。
【０１９１】
ωc：光電子の衝突角周波数
本例では、さらに、図２０に示すように、レーザチャンバ２０の両端側にガス導入口２１ａと２１ｂとを設け、さらにその中央部にガス排出口２２を設けた。これにより供給するレーザガスを中央に向かって流す構成とした。その理由は、前述した通り、出力端光反射板の表面保護を兼ねるためである。すなわち、光反射板の最表面は必ずフッ化膜の薄膜等で被覆してあるからＦ２，Ｆ＊に反応することをなからしめるためである。
【０１９２】
光反射板の反射率は９９％以上とした。
【０１９３】
本例では、マイクロ波電界とほぼ垂直の方向に直流磁場がかかるように、磁石５１を配置してあり、放電開始及び放電維持は極めて安定に行える。
【０１９４】
光発振器は、内径が数ｍｍ〜数ｃｍの金属円筒からなる。金属円筒の内表面は無反射多層膜を被覆した。その最表面にはフッ化物膜を形成した。
【０１９５】
光反射板３１とレーザチャンバを構成するレーザ管（本例では金属円筒３１）とのシール接合は、図２１に示すように行った。
【０１９６】
すなわち、光反射板３１と金属円筒３２のフランジ３２ａとの間にテフロン板リング３３ａを介在せしめるとともに、光反射３１の外側はテフロン板リング３３ｂ、金属板リング３５を介在させて、ボルト３４により締め付けることにより圧接した。なお、Ｏリング３６によりシールを行った。もちろんボルト３４を用いることなく、ベアリングを用いたスクリューにより取り付けてもよい。
【０１９７】
以上の構成により発光を行ったところ十分な出力を有する連続発光が達成された。
【０１９８】
また、この連続発光エキシマレーザ 発振装置置を用いてステッパを構成したところ構成が簡略化され、また、レンズ材料等の寿命が向上した。
【０１９９】
（他の実施例）
図２４、図２５に示す装置を用いて、共振器内の損失を極端に小さくすることによって、安定した連続発光のエキシマレーザ 光を得ることが出来た。
【０２００】
例えば、レーザガスの圧力を６５Ｔｏｒｒとしガスによるエネルギーの損失を１％に抑えた。これとともに、一方の反射光の反射率を１００％出力側の反射鏡の反射率を９９．５％以上として安定共振器を構成した。これにより、レーザ発振のために必要とされる利得を往復で２％以上とし、利得を損失より大きくなるようにできた。
【０２０１】
なお、マイクロ波エネルギーとして３５ＧＨｚを用い、レーザ管内の圧力を１６０Ｔｏｒｒにする場合には、ガスによる損失が若干増えるので出力側の反射鏡の反射率を９９．９％以上にする事が望ましい。
【０２０２】
以上、本発明の効果を連続発光エキシマ光源の実現という観点で詳述してきたが、本発明は、パルス発振のエキシマレーザ の繰り返し周波数の高周波化や、１０〜２０ｎｓｅｃという短いパルス発光幅のパルスストレッチ化においても、十分な効果がえられることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】エキシマレーザ 露光装置の概念図である。
【図２】パルス状態を示す概念図である。
【図３】実際のパルス状態を示す概念図である。
【図４】自然発光の減衰状態を示す図である。
【図５】利得幅とモード状態を示す図である。
【図６】エキシマレーザ における光の集束の様子を示すグラフである。
【図７】レーザチャンバへのガス供給系を示す概念図である。
【図８】レーザ管の形状例を示す断面図である。
【図９】レーザ管の他の形状例を示す断面図である。
【図１０】導波管との終端と絶縁板との間隔を示す斜視図である。
【図１１】導波管の終端と絶縁板との間隔を示す斜視図である。
【図１２】磁場の印加を示す斜視図である。
【図１３】マイクロ波の供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置例の横断面図及びＡ−Ａ断面図である。
【図１４】図１３における導波管１の下面図である。
【図１５】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図１６】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図１７】マイクロ波供給装置を有する他の連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図１８】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図１９】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図２０】実施例に係るエキシマレーザ 発振装置の側面図及び正面図である。
【図２１】実施例に係るエキシマレーザ 発振装置における光反射板とレーザ管（金属円筒）とのシール構造を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施態様例に係るエキシマレーザ の概念図である。
【図２３】本発明の実施態様例に係るエキシマレーザ における利得曲線を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施形態に係るエキシマレーザ 発振装置の概念図である。
【図２５】本発明の他の実施形態に係るエキシマレーザ 発振装置の概念図である。
【図２６】エキシマの反応式を示す図である。
【図２７】マイクロ波供給装置を有する他の連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図２８】プリズムを利用して両端の反射率が１００％となる共振器の正面図及び側面図である。
【図２９】ビーム径の変化を示すグラフである。
【図３０】（ａ）、（ｂ）ともレーザ発振装置の断面図である。
【図３１】（ａ）、（ｂ）ともレーザ発振装置の断面図である。
【図３２】スロット部近傍を示す概念図である。
【図３３】スロット導波管の一例を示す断面図である。
【図３４】スロット形状例を示す平面図である。
【図３５】（ａ）、（ｂ）ともレーザ発振装置の断面図である。（c）はスロット形状例を示す平面図である。
【符号の説明】
【０２０４】
Ａ１ 発振装置、
Ａ３ 走査ミラー、
Ａ４ 走査レンズ、
Ａ５ コンデンサレンズ、
Ａ６ レチクル、
Ａ７ 対物レンズ、
Ａ８ ウエハ、
Ａ９ ステージ、
１ スロット導波管、
２ レーザ管、
３ 誘電体板、
５ 出力側反射鏡、
６ 反射側反射鏡、
８ ガス導入口、
９ 冷媒容器、
１０ 磁場発生部、
１１ スロット、
１２ ギャップ付き導波管、
１４ 誘電管、
１４ａ 誘電板、
１３ 可動短絡板、
１５ シールド板、
１６ 同軸変換導波管、
２０ レーザチャンバ（レーザ管）、
２１ａ，２１ｂ ガス導入口、
２２ ガス排出口、
２５ａ，２５ｂ，２６，２７ａ，２７ｂ バルブ、
２８ ＭＦＣ，ＰＦＣ、
２９ フィルタ、
３１ 反射鏡、
３２ 金属円筒（レーザ管）、
３２ａ フランジ、
３３ａ、３３ｂ テフロン板リング、
３４ ボルト、
３５ 金属板リング、
３６ Ｏリング、
４０ レーザ管、
４１ 絶縁板、
４２ 導波管、
５０ 温度制御装置、
５１ 磁石、
１０１ レーザチャンバ、
１０２ アウトプットミラー、
１０３ 誘電体、
１０４ スロット導波管、
１０５ マイクロ波発振源、
１０６ 波長選択ユニット、
１０６−１ 拡大プリズム、
１０６−２ 回折格子、
１０７ ビーム整形光学系、
１０８ 空間フィルター、
１０９ シャッター、
１１０ 制御系、
３０１ レーザ管、
３０２ 誘電板、
３０３ スロット板、
３０４ 粉末剤、
３０５ レーザチャンバ、
３０６ レーザガスを層流とするための手段（整流板）、
３０７ 冷却水、
３５０ 光軸、
４００ スロット、
４１０ 誘電板、
４２０ 導波管、
４３０ レーザチャンバ、
５００ 導波管、
５１０ 誘電材、
５２０ 真空シール、
５３０ スロット、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エキシマレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エキシマレーザは、紫外域で発振する唯一の高出力レーザとして注目されており、電子産業や化学産業、エネルギー産業において応用が期待されている。
【０００３】
具体的には、金属、樹脂、ガラス、セラミックス、半導体等の加工や化学反応等に利用されている。
【０００４】
エキシマレーザ光を発生させる装置は、エキシマレーザ発振装置として知られている。マニホルド内に充填されたＡｒ，Ｋｒ，Ｎｅ，Ｆ２等のレーザガスを電子ビーム照射や放電等により励起状態にする。すると、励起されたＦ原子は基底状態の不活性ＫｒＦ＊，ＡｒＦ＊原子と結合して励起状態でのみ存在する分子を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるものである。エキシマは不安定であるため、直ちに紫外光を放出して基底状態に落ちる。この励起分子を利用して一対の反射鏡で構成される光共振器内で位相のそろった光として増幅してレーザ光として取り出すものがエキシマレーザ発振装置である。
【０００５】
ところで、従来、エキシマレーザ発振装置については、レーザ媒質のエキシマの寿命が非常に短いので連続的な励起が不可能であると考えられており、立ち上がりの速いパルス電流（１０ｎｓｅｃ程度）を間歇的に流すパルス励起が行われている。
【０００６】
そのため、従来のエキシマレーザ発振装置における電極は半年程度の寿命である。
【０００７】
また、半導体の加工工程において繰り返し数１００Ｈｚから１ｋＨｚのパルス発振タイプのエキシマレーザ発振装置を用いて例えば化学増幅型レジストの露光を行うと、レンズ材料やその表面の無反射多層膜の寿命が極めて短いという問題がある。
【０００８】
この点について以下詳細に述べる。
【０００９】
化学増幅型レジストの感度は、２０ｍＪ／ｃｍ２程度である。従って、０．１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．２ｓｅｃの露光で十分である。１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．０２ｓｅｃとなる。光学系におけるかなりの損失等を考えると１０Ｗ程度の光出力で十分ということになる。
【００１０】
しかるに、現在のパルス発光（１ｋＨｚ）では、１０ｎｓｅｃ程度のパルス光を毎秒１，０００回程度発生させている。０．２ｓｅｃが露光時間とすると、２００パルスで、２０ｍＪ／ｃｍ２必要ということになる。光学系による損失等で、１／１００にエネルギが落ちるとすると、図２に示すようなパルスｄｕｔｙを考慮して各パルスの発光強度Ｉ０は、次の通りとなる。
【００１１】
Ｉ0（Ｗａｔｔ）×10（ｎｓｅｃ）×2×102（パルス）×１０−２（効率）
＝２×１０−２（Joule）
Ｉ０＝２×１０−２／１０−８×２
＝１×１０６（Ｗａｔｔ）
１０ｎｓｅｃの間、一定の光出力が得られるとして、１ＭＷのパルス光になる。実際には、図３に示すようになる。
【００１２】
実際は図３に示すようなパルス波形になっているため、光パルスの強度は２〜３ＭＷのピークパワーになることになる。間歇的に数ＭＷといった短波長の光が入射するため、レンズ材料やその表面の無反射多層膜の耐久性がきわめて厳しくなってくる。
【００１３】
また、エキシマレーザリソグラフィーの時代にはステップアンドリピート時の露光が一括で行われるわけではなく、ミラーもしくはレンズのスキャンによるスキャニング露光ということになる。毎秒１０００発程度のパルス光で、０．２秒露光ということになると一回の露光で２００パルス程度しか使えない。これで例えば２５×３５ｍｍ２エリアの露光を均一照射にしようとすると、ミラーもしくはレンズのスキャンとパルス光の相対関係をきわめて厳しく制御しなければならず極めて複雑な制御システムが光要素に要求される。なおかつ、現状ではパルス光の出力が１０％程度ゆらいでいる。そのためにミラーもしくはレンズスキャンの制御系はきわめて複雑にならざるを得ないという問題があり、エキシマレーザ露光装置も複雑で高いものにしている。
【００１４】
さらに、従来のエキシマレーザ発振装置は次なる問題をも有している。すなわち、エキシマレーザ光の中でもＫｒＦレーザやＡｒＦレーザは、レーザガスとして反応性の高いフッ素ガスを用いるために、レーザガスを収容し、そのガスに放電エネルギーを与えるためのレーザチャンバ内でのフッ素の濃度が減少する。そこで、レーザチャンバへの供給電圧を上げて所定の出力を得られるように制御するのであるが、そのような制御でも出力が得難くなった場合には、一度発振を停止して、フッ素ガスの補充を行う。さらに、発振を続けるとフッ素の補充を行っても、所定のレーザ出力が得られなくなり、こうなると、レーザチャンバを交換しなければならない。
【００１５】
また、パルス電圧により放電を起こし、数１０ｎｓ程度発光を起こさせるエキシマレーザ発光装置の場合、発光している時間が短すぎるため、出力光の発光スペクトルの波長半値幅は、３００ｐｍ程度と広い。そのため、グレーチング等の狭帯域化モジュールによる単色化によって、はじめて、１ｐｍ以下の波長半値幅を得ている。
【００１６】
現状の技術では所定の周期毎にフッ素ガスを補充し、印加電圧を上げながら発振を行う必要がある。換言すれば、フッ素ガスが、チャンバ内表面との反応などにより、時間とともに減少している。よって、レーザチャンバの寿命という点では、いまだ十分なものではなく、特に、物品の加工等で長期間レーザを使用する場合には、チャンバ野寿命は加工物品の製造スループットを向上する上で重要な要因である。
【００１７】
また、グレーチング等の狭帯域化モジュールを用いた単色化によって、１ｐｍ以下の波長半値幅を得ることが現在可能となっているが、その反面、グレーチング等を用いた狭帯域化により出力光の発光強度が減少しており、加工物品の製造スループット向上の大きな妨げとなっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、レンズ材料やその表面への負荷がすくなく、かつ、ミラーもしくはレンズスキャンの制御系を簡略にすることができ、かつエキシマレーザの寿命が十分長くなって量産の使用に耐えるエキシマレーザ発振装置及び発振方法並びに露光装置を提供することを目的とする。
【００１９】
さらに、出力光の強度を高くしながら、狭帯域化が実現されるエキシマレーザ発信装置及び発振方法を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明は、狭帯化モジュールを用いなくとも波長幅の狭いスペクトルが達成でき、装置の小型化・簡略化が実現されたエキシマレーザ露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のレーザ発振装置は、レーザガスを収納するためのレーザ管からなるレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡からなる光共振器とを有するレーザ発振器において、
本発明のレーザチャンバ内のレーザガスを励起するためのマイクロ波の導入手段を設けるとともに、該マイクロ波を導入する手段は、光共振器の光軸に沿って設けられ、該光軸と直交する方向に関するビーム半径の大きさの該光軸方向の変化に応じて、該マイクロ波を導入する手段と該共振器の光軸との距離を該光軸方向に変化させたことを特徴とする。
【００２２】
本発明のエキシマレーザ発振装置は、Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガスとＦ２ガスとの混合ガスからなるレーザガスを収納するためのレーザ管からなるレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡からなる光共振器とを有するエキシマレーザ発振装置において、
該レーザガスを収容するためのレーザチャンバの内面を、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍといった所望の波長の光に対する無反射面とするとともに、該内面の最表面をフッ化物で構成し、
該レーザチャンバ内のレーザガスを連続的に励起するためのマイクロ波の導入手段を設け、
さらに、出力側の反射鏡の反射率を９０％以上としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、レンズ材料やその表面への負荷が少なく、かつ、ミラーもしくはレンズスキャンの制御系が簡略にすることができるエキシマレーザ 発振装置及びステッパを提供することができる。
【００２４】
第１に、ガラス等の光学材料に対するダメージが減少することである。ＫｒＦあるいはＡｒＦ等の通常のエキシマレーザ は１０〜２０ｎｓｅｃという短いパルス発光であるのに対し、パルスの繰り返し周波数は１０００Ｈｚ程度に過ぎない。従って、このパルスのピークの光強度は、光学系の効率という問題を抜きにしても同じ強度で連続発光している時の１万倍以上ある。エキシマの領域で起こる材料の損傷の主原因は２光子吸収にあることが知られており、光のピーク強度の２乗に比例する現在のエキシマレーザ での光損傷は連続発光の場合より少なく見積もっても１０４倍厳しい。ガラス材の耐久がＡｒＦの領域で問題となっているのは以上の理由による。従って、連続発光光源の実現はＡｒＦまで含めて紫外域での材料問題を一気に解決する。
【００２５】
第２に、狭帯域の光特有の減少のスペックルの発生を抑制することが容易なことである。パルス発光の場合、ランダムな干渉縞であるスペックルを効果的に消し去るためには、一つ一つのパルスでの発光タイミングと公知のスペックル除去手段とを高精度に同期させる必要がある。これに対し、連続発振であれば特別な同期手段を必要とせず簡単な、例えば、回転拡散板のような公知の手段で容易にスペックルを除去することができる。このため光学系の構成を簡単にすることができ、コストの削減にも効果的である。
【００２６】
第３に、露光量制御が容易なことである。パルス発光のような離散的な露光を行う場合、露光量を制御する最小単位は１パルスの露光量の制御性にもよるが、基本的には、パルスの数に依存している。総合で１００パルスで露光するとした時の次の単位は９９パルスまたは１０１パルスであり、制御精度は±１％となる。もちろん、最後の１パルスの制御については種々の手段が提案されているが、制御性あるいは制御のためにはこのような離散性による分解能がなく、より細かな露光量制御が可能となる。線幅が細かくなるに従い、厳しい露光量制御が要求されているなかで、連続発光光源が与える効果は大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の作用を発明をなすに際して得た知見及び実施の形態とともに説明する。
【００２８】
本発明においては、連続発光を行っているため、前述したミラーもしくはレンズのスキャンとパルスとの相対的関係の制御が不要となり、光学系の制御が極めて簡単になる。
【００２９】
また、本発明者が解析したように、０．１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．２ｓｅｃの露光で十分であり、１Ｗ／ｃｍ２の光であれば０．０２ｓｅｃとなるのであるから、光学形における光の損失等を考えると、１０Ｗ程度の出力で十分ということになり、レンズ材料やその表面の寿命を長くすることが可能となる。
【００３０】
さらに、次の諸々の作用が達成される。
【００３１】
第１に、ガラス等の光学材料に対するダメージが減少することである。ＫｒＦあるいはＡｒＦ等の通常のエキシマレーザは１０〜２０ｎｓｅｃという短いパルス発光であるのに対し、パルスの繰り返し周波数は１０００Ｈｚ程度に過ぎない。従って、このパルスのピークの光強度は、光学系の効率という問題を抜きにしても同じ強度で連続発光している時の１万倍以上ある。エキシマの領域で起こる材料の損傷の主原因は２光子吸収にあることが知られており、光のピーク強度の２乗に比例する現在のエキシマレーザでの光損傷は連続発光の場合より少なく見積もっても１０４倍厳しい。ガラス材の耐久がＡｒＦの領域で問題となっているのは以上の理由による。従って、連続発光光源の実現はＡｒＦまで含めて紫外域での材料問題を一気に解決する。
【００３２】
第２に、狭帯域の光特有の減少のスペックルの発生を抑制することが容易なことである。パルス発光の場合、ランダムな干渉縞であるスペックルを効果的に消し去るためには、一つ一つのパルスでの発光タイミングと公知のスペックル除去手段とを高精度に同期させる必要がある。これに対し、連続発振であれば特別な同期手段を必要とせず簡単な、例えば、回転拡散板のような公知の手段で容易にスペックルを除去することができる。このため光学系の構成を簡単にすることができ、コストの削減にも効果的である。
【００３３】
第３に、露光量制御が容易なことである。パルス発光のような離散的な露光を行う場合、露光量を制御する最小の単位は１パルスの露光量の制御性にもよるが、基本的には、パルスの数に依存している。総合で１００パルスで露光するとした時の次の単位は９９パルスまたは１０１パルスであり、制御精度は±１％となる。もちろん、最後の１パルスの制御については種々の手段が提案されているが、制御性あるいは制御のためにはこのような離散性による分解能がなく、より細かな露光量制御が望ましい。線幅が細かくなるに従い、厳しい露光量制御が要求されているなかで、連続発光光源が与える効果は大である。
【００３４】
ところで、前述したように、従来、エキシマレーザについては、エキシマ状態にあるエネルギー準位が短い寿命なので、原子を励起準位にある程度の時間溜めておくことができず、連続的な励起が不可能であると考えられており、立ち上がりの速いパルス励起を行わざるを得なかった。
【００３５】
本発明においては、レーザガスを収容するためのレーザチャンバの内面を、２４８ｎｍ，１９３ｎｍ，１５７ｎｍといった所望の波長の光に対する無反射面とする。
【００３６】
レーザチャンバ内面を無反射面にする理由は、自然放出した光が同内面で反射して励起されているガスにもどってきて、ＫｒＦ＊またはＡｒＦ＊を励起状態から基底状態に遷移させることを防ぐためである。
【００３７】
ここで、無反射とは、１００％透過あるいは吸収の場合のみならず、ある程度の反射率を有していてもよい。反射率５０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましい。具体的装置により持続して一様なレーザ光が得られるように適宜選択すればよい。
【００３８】
さらに、レーザチャンバと反応してＦ２が減少するのを防ぐために、レーザチャンバの内面はフッ化物で構成されている。特にＦ２に対して安定しているステンレスの表面にＦｅＦ２の層が形成されたもの、または金属上にニッケルを鍍金しさらにその表面にＮｉＦ２の層が形成されたもの、またはアルミニウム合金上にＡｌＦ３とＭｇＦ２の層が形成されたもののいずれかで構成されている。
【００３９】
なお、フッ化物としては、金属をフッ素ガスでフッ化処理して形成した略々化学理論を満足するフッ化物が好ましい。
【００４０】
また、本発明においては、出力側の反射鏡の反射率を９０％以上とする。
【００４１】
現在の共振器構成は片側１００％反射に対し、出力側反射は１０％程度である。
【００４２】
ところで、従来のＫｒＦ＊エキシマのレーザガス組成は、例えば次の通りである。
【００４３】
Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ２＝０．数％：９８％：０．数％
Ｆ２の濃度は１％以下と少ない。これは、Ｆ２をあまり多くすると、電子がＦ２吸引されて負のイオンとなり放電が安定しないためである。一方圧力は、３〜４気圧となっている。かかる圧力としているのはＦ２濃度は少なくしたことを補いなるべく大量のＫｒＦ＊を作るためである。
【００４４】
連続発光の場合には１０Ｗ程度出力があればよいのである。許容される利得α２を推察する。
【００４５】
・共振器内のレーザ光強度
飽和強度ＩＳ程度の強度でレーザを動作させない限り、上準位のエキシマはほとんど衝突によって消滅してしまう。飽和強度は利得ｇが少信号利得ｇ０の１・２になる強度であり、ＫｒＦエキシマの場合次のように求められる（「エキシマレーザの開発と応用技術・例」（渡部俊太郎 監著））。
【００４６】
ＩＳ＝ｈν／στ
＝１．３ＭＷ／ｃｍ２
ｈ：プランク定数 ６．６３×１０−３４Ｊ・ｓ
ν：振動数 ３×１０８／０．２４８×１０−６＝１．２×１０１５
σ：誘導放出断面積 ２×１０−１６ｃｍ２
τ：上準位寿命 ３ｎｓ
（衝突による脱励起を含む）
上準位寿命τは、ガス圧が低いと衝突が起きにくくなるので、最大で放射寿命（自由空間での寿命）まで大きくなる。この場合の寿命は６．７ｎｓであり、飽和強度ＩＳは、
ＩＳ＝０．６ＭＷ／ｃｍ２
となる。
【００４７】
・レーザの取り出し効率
単位体積から毎秒取り出される光子数と生成されるエキシマの数の比である。レーザの取り出し効率ηｅｘは以下で求められる。
【００４８】
ηｅｘ＝（Ｉ／ＩＳ）（１−（１＋Ｉ／ＩＳ）−αｎ／ｇ０）
Ｉ ：レーザ光強度
ＩＳ：飽和強度
αｎ：不飽和吸収係数
ｇ０：少信号利得
と表される。αｎ＞０なので、
ηｅｘ＜（Ｉ／ＩＳ）／（１＋Ｉ／ＩＳ）
レーザ光強度ＩがＩＳ以下ではレーザ発振は効率が悪くなる。例えば共振器内のレーザ光強度Ｉが５００Ｗ／ｃｍ２の時、
ηｅｘ＝１／２６００以下（レーザの取り出し効率ηｅｘは非常に小さい。）
よって効率よくレーザ発振させるためには、飽和強度の１．３ＭＷ／ｃｍ２程度が必要である。
【００４９】
以下本発明の好ましい実施様態例を述べる。
【００５０】
（レーザガス）
本発明においてはレーザ媒質であるレーザガスは、Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅから選ばれた１種以上の不活性ガスとＦ２ガスとの混合ガスからなる。
【００５１】
これらのうち、使用したい波長により適宜ガス種を組み合わせればよい。例えば、２４８ｎｍの波長の場合にはＫｒ／Ｎｅ／Ｆ２とし、１９３ｎｍの場合にはＡｒ／Ｎｅ／Ｆ２とし、１５７ｎｍの場合にはＮｅ／Ｆ２とすればよい。
【００５２】
本発明においては、レーザチャンバ内にレーザガスを連続的に供給することが好ましい。そのためのより具体的なレーザガスの供給系例を図７に示す。
【００５３】
図７において２１ａ，２１ｂはガス導入口である。ガス導入口２１ａ，２１ｂはレーザチャンバ２０の両端に設けたり、また、レーザチャンバ２０の略々中央にはガス排出口２２を設けてある。なお、必要に応じガス排出口には真空ポンプ等を設けておいてもよい。レーザガスは両端のガス導入口２１ａ，２１ｂから両ガス導入口２１ａ，２１ｂで等しい流量で供給し、略々中央に設けたガス排出口２２から排出させる。その理由は、出力端の光反射板の表面保護を兼ねるからである。すなわち、光反射板の最表面は必ずフッ化膜の薄膜等で被覆してあるからＦ２，Ｆ＊に反応することはないからである。また、ガス導入口２１ａ，２１ｂ、ガス排出口２２の形状はマイクロ波電流が流れる方向にスリット上であることが望ましい。
【００５４】
一方、図７において２５ａ，２５ｂ，２６，２７ａ，２７ｂはバルブである。レーザガスの初期導入時には、バルブ２５ａを２７ａを閉、バルブ２５ｂ，２７ｂを開とし、レーザガス源からバルブ２５ａ，２７ａ近傍までの配管内のパージを行う。配管内パージ後、バルブ２５ｂ，２７ｂを閉、２６を開としてレーザガスをレーザチャンバ２０内に導入し、一旦レーザチャンバ２０内をパージ後そのままレーザガスの導入を行いレーザ発振を行えばよい。なお、図１９において、２８は流量をコントロールするためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）あるいは圧力フローコントローラ（ＰＦＣ）である。ＰＦＣが好ましい。２９はフィルターである。
【００５５】
本発明においては、安定した連続発振を得る上においてレーザガス中におけるＦ２濃度は０．１原子％以上６原子５以下であり、１〜６原子％が好ましい。４〜６％がより好ましい。
【００５６】
また、レーザガスの圧力は、１０Ｔｏｒｒ〜３ａｔｍが好ましい。５０Ｔｏｒｒ〜３ａｔｍがより好ましい。すなわち、本発明においては、かかる低い圧力においても安定した放電が得られ、ひいては、安定した連続発振、連続発光が得られるのである。従来技術においては、レーザガスの圧力は３〜４気圧であった。それは、従来技術においては、Ｆ２濃度をたかめるとＦ−となり、電子がなくなってしまい放電が不安定となるため、Ｆ２濃度を１％以下（実際はそれよりさらに低い）とし、これを補填すべく３〜４気圧とせざるを得なかったのである。しかるに本発明においては、Ｆ２濃度を高めてもかかるマイクロ波による安定した放電が得られ従って、圧力を高めて補填する必要がない。もちろん何らかの理由により圧力を高める必要があれば高めてもよい。
【００５７】
図２６は、反応式、ＫｒＦエキシマレーザのレーザ管内で生じる反応を示している。ここで注目すべきは3)である。ＫｒＦ＊エキシマを生成するためには、Ｆ−及びＦ２が必要であることがわかる。一方、4)より光を放出したエキシマは、基底状態の希ガス原子（Ｋｒ）とハロゲン（Ｆ）に戻り、ＫｒＦ＊エキシマ生成に直接必要なＦ２やＦ−にはならない。
【００５８】
しかも5)よりハロゲン電子（Ｆ）がハロゲン分子（Ｆ２）で置換することが大切になる。
【００５９】
（レーザ管）
レーザ管４０（図８、図９）は、レーザチャンバを構成する管であり、マイクロ波を導入するための窓部４４を有している。レーザ管４０はその窓部４４側において導波管４２と接続される。レーザ管４０の内部と導波管４２の内部とはシールされており、シールは絶縁板４１をレーザ管４０の窓部４４に設けることにより行われる。絶縁板４１については後述する。
【００６０】
プラズマ励起部の終端の断面形状すなわちレーザチャンバを構成するレーザ管４０の断面形状は、図８に示すように、略半円筒状（あるは半楕円状）（図８（ａ））、円筒状（図８（ｂ））、楕円状（図８（ｃ））等とすることができる。
【００６１】
さらに、より好ましい形状は、図９（ａ）に示す楕円形状であり、この楕円の短径方向はマイクロ波の導入方向となっている。従って、図９（ａ）に示す断面形状の場合には、マイクロ波はレーザ管内のレーザ媒質であるレーザガスに万遍なく導入される。また、単位面積あたりより密度の高いレーザを得ることができ、また外部に出力することができる。
【００６２】
さらに、レーザ管４０の窓部４４は図９（ｂ）に示すように、レーザ管４０側が広がるテーパを設けてもよい。テーパは逆に付けてもよい。
【００６３】
レーザ管４０と導波管４２との接続は、例えば、図８あるいは図９に示すように、両者にフランジ部を設けてシール締め付けを行えばよい。
【００６４】
本発明においては、レーザ管４０の内部には、電極等の部品を内蔵する必要がない。すなわち、後に電極等を内部に組み込む必要がない。なお、図９（ｂ）に示す場合においては絶縁板４１はレーザ管４０の内部側から嵌め込めばよい。
【００６５】
なお、このレーザ管４０はレーザチャンバを構成するものであり、前述したとおりその最表面はＦ＊，ＫｒＦ＊，ＡｒＦ＊との反応を抑えるためフッ化物で構成される。
【００６６】
また、レーザ管４０の母体の材質を金属とすることにより、作製が容易となり、冷却効率がよくなる。特に、温度変化により光共振器長が変化するのを防止する為に熱膨張係数がほとんど零の金属を使用することが好ましい。加えて、その内表面にはマイクロ波の表皮深さ（ｓｋｉ ｄｅｐｔｈ）より少なくとも厚くして、銅や銀の様に電気伝導度の高い金属をメッキなどの手段により設けることが望ましい。
【００６７】
絶縁板４１の好適な実施態様としては、少なくともプラズマに接する側の面（レーザ管４０側の面）には多層膜（例えば、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＬａＦ２膜）がコートされ、最表面にはフッ化物の薄膜（例えば、ＣａＦ２，ＭｇＦ２，ＬａＦ２，その他のフッ化物の薄膜）が形成されている例を挙げられる。
【００６８】
さらに、絶縁板４１は、その材料の要件として供給するマイクロ波に対して圧倒的に損失が少なく、機械的に丈夫であり、水に溶けない等の条件を備えている。
【００６９】
また、その厚さは、マイクロ波の波長（管内波長）の半波長の整数倍又は略々整数倍の厚さになっていればよい。
【００７０】
（マイクロ波）
本発明では、レーザガスの励起手段としてマイクロ波を用いる。マイクロ波を用いることにより、レーザガスを連続的に励起し、連続発光を達成する。
マイクロ波の供給源としては例えば商品名ジャイロトロンを用いればよい。
【００７１】
マイクロ波の周波数、電力は、レーザガスの成分ガスの分圧などにより適宜決定すればよい。一般的にはマイクロ波の周波数は１ＧＨｚ〜５０ＧＨｚが好ましく、５〜４０ＧＨｚがより好ましく、２０〜３５ＧＨｚがさらに好ましい。また、マイクロ波の電力は数１００Ｗ〜数ＭＷが好ましい。
【００７２】
励起用のマイクロ波の周波数ωを、例えば、３５ＧＨｚとすると、プラズマ励起ガスの主体となるＮｅの電子との衝突断面積から決まる電子のＮｅ原子との衝突周波数ω０が励起マイクロ波周波数と等しくなるガス圧力は１６０Ｔｏｒｒとなる。
【００７３】
この状態の時、同一電力によるプラズマ励起は最も効率よくなる。
【００７４】
Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ２（３％／９２％／５％）のガス圧力を大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）にすると、衝突周波数は励起マイクロ波の略々４．５倍となり、励起周波数の一周期中に電子は４．５回Ｎｅ原子と衝突する。
【００７５】
したがって、この状態は、Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｐｌａｓｍａの条件となっており、
δ＝（２／ωμ０σ）１／２
から決まる表皮の深さがプラズマ励起が効率よく起こる深さである。ωはマイクロ波の各周波数、μ０は真空透磁率、σはプラズマの導電率である。
【００７６】
３５ＧＨｚのマイクロ波でガス圧１６０Ｔｏｒｒ，電子密度１０１４ｃｍ−３とした場合、
ω＝２π×３５×１０９［ｓ−１］
μ０＝４π×１０−７［Ｈ／ｍ］
σ＝１２．８［Ω−１ｍ−１］
となり、
δ＝７５０μｍ
となる。
【００７７】
例えば、３５ＧＨｚのマイクロ波を、高さ５ｍｍ、幅１０ｃｍのオーバーサイズ導波菅で誘導する。
【００７８】
ＳｉＯ2，ＣａＦ2，ＭｇＦ2等の絶縁板で導波管部とプラズマ励起部を機密遮蔽する。絶縁板の厚さは絶縁板の誘電率も考慮した管内波長λgの半分の長さの略々整数倍にする。
【００７９】
従って、１７．５ＧＨｚのマイクロ波では８０Ｔｏｒｒのガス圧で衝突周波数と等しくなる。３５ＧＨｚをプラズマ周波数とすると、その時の電子密度は、５×１０１３ｃｍ−３となる。３５ＧＨｚで１００Ｗ〜１ｋＷ程度の電力で、７０〜８０Ｔｏｒｒから大気圧（１気圧）程度のガスプラズマをたてれば１０１４ｃｍ−３台の濃度のＦ＊，ＫｒＦ＊，ＡｒＦ＊は確実に実現できる。
【００８０】
また、表皮深さδ＝（２／ωμσ）1/２、σ＝ｎｅμ、μ＝ｅτ／ｍにおいて、実験値より ｆ＝２．４５ＧＨｚにおける平均電子エネルギー２ｅＶ、電子密度ｎ＝４×１０１２、圧力Ｐ＝０．５Ｔｏｒｒ、スキンデプスδ＝３ｍｍが得られている。この値を基に計算すると、前式より、ｆ＝２．４５ＧＨｚにおいて、平均電子エネルギー：４〜５ｅＶ、電子密度：ｎ＝１×１０１５、圧力：Ｐ＝７６０Ｔｏｒｒ、スキンデプス：δ＝１ｍｍ、といった値が想定される。上下からプラズマを励起することを考えると、スキンデプスδ＝２ｍｍとなり、十分にエキシマレーザの基本モードが立ちうるゲイン領域が確保されうることが分る。
【００８１】
また、レーザ発振に十分と考えられる平均電子エネルギーは、ＫｒＦエキシマレーザ では３〜５ｅＶ程と想定され、本発明に提示したマイクロ波の条件で十分である。
【００８２】
また、エキシマレーザ を良好に発振させるのに必要な投入電力密度は１００ｋＷ／ｃｍ３程であり、長さ３０ｃｍ程の共振器長を仮定すれば、例えばピークパワー３ＭＷの市販のマグネトロンをマイクロ波源に用いれば十分である。
【００８３】
また表皮深さδ＝（２／ωμσ）1/２は１／f1/２に比例することから、表皮深さを長くするには、マイクロ波の周波数を低くすればよいが、一方で、マイクロ波の周波数を低くすると、導波管が太くなり、かつ、ガスも流し難くなる傾向にある。よって、この観点からは、マイクロ波の周波数はｆ＝２．４５ＧＨzが好ましいことが分る。
【００８４】
また、マイクロ波を供給するに際しては、プラズマ励起部に接する導波管及び絶縁板の表面は２４８ｎｍ等の波長に対して無反射板になっていることが好ましい。
【００８５】
一方、導波管と絶縁板との間隔は、図１０あるいは図１１（ａ）に示すように、λg／２としてもよいし、図１１（ｂ）に示すようにλgとしてもよい。あるいは３λg／２でもよい。
【００８６】
なお、導波管内における放電を防止する上からその中は真空とすることが好ましい。真空度としては１０−４Ｔｏｒｒ以下程度で放電は防止できる。
【００８７】
なお、導波管４２における、レーザ管４０との接続部近傍の内面は、レーザ管４０の内面と同様に無反射面とすることが好ましい。導波管４２内面における反射光がレーザ管４０内に戻ることを防止するためである。
【００８８】
さらに、安定した放電を起こさせるために図１２に示すように電磁石あるいは永久磁石により磁場を与えることが好ましい。
【００８９】
（マイクロ波の導入手段）また、マイクロ波の導入手段の構造例を図１３〜図１８に示す。
【００９０】
図１３に示す例では、マイクロ波の導入手段を構成する導波管１は、スロットＳを複数有するスロット導波管である。スロット導波管１は、レーザ管２と軸方向に平行にその外周に接続されている。スロット導波管１上部より数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は、電界が紙面に垂直方向を向いたＴＥ１０モードとして導波管１内を伝搬する。
【００９１】
スロット導波管１の図面上の下面には、図１４に示すように細長いスロット１１が多数開いており、電磁波は導波管１中を伝搬しながら、このスロットＳより導波管１の外部へ放出される。
【００９２】
スロットＳより放出された電磁波は、誘電体板３を介してレーザ管２内に導入され、レーザ管２内のレーザガスをイオン化してプラズマを発生させる。磁場発生部１０は、レーザ管２に垂直方向の磁界を導入するための永久磁石、または電磁石である。ここで使用する永久磁石としては強力な磁力を有する鉄バナジューム磁石又は、Ｎｂ・Ｆｅ・Ｂ磁石が適している。
【００９３】
レーザ管２内に磁場を導入することにより、プラズマ中の電子をトラップして壁面での損失を減らし、より高密度のプラズマを得ることができる。磁場強度を適切に選べば、電子サイクロトロン共鳴により更に高密度のプラズマが得られる。
【００９４】
もちろん、磁場を印加しなくても十分高密度のプラズマが得られる場合には、磁場発生部１０は必要ない。
【００９５】
レーザ管２には、例えばガス導入口８よりＫｒ，Ｎｅ，Ｆ２ガスが導入／排出される。プラズマ発生時にガスの入れ替えが必要がない場合には、レーザ管２内にガスを封入しておけばよいため、ガス導入口８は必要ない。プラズマ中では、ＫｒＦ等の寿命が１０ｎｓｅｃ程度のラジカルが連続的に発生し、これがＫｒとＦに解離する際に光を放出する。この光は出力側反射鏡５と入力側反射鏡６で形成される光共振器内を往復しながら誘導放出を促し、また誘導放出により増幅される。出力側反射鏡５の反射率は９０％以上であり、この出力側鏡を透過した光は、外部にレーザ光として放出される。
【００９６】
図１３に示す例では、レーザ管本体の材質はアルミニウム合金を用いることができるが、効率を上げるためにレーザ本体内面及び誘電体３の内面には誘電体多層膜が形成されており、発振器長における反射率は無反射になっている。
【００９７】
レーザ管２や、導波管１を冷却するために、冷却水導入口９を有する冷媒容器７とこれらの間には、冷却水、大気、Ｎ２ガス等の冷媒が流せる構造になっている。また、スロット導波管１は、導波管１内で放電が起こることを防止するために、真空にできる構造になっている。
【００９８】
図１４は、スロット導波管１を下部から見た図である。
【００９９】
図１４（ａ）は、導波管１の軸に対して垂直方向を向いたスロットＳが、導波管１内電磁波の波長と等しい間隔で並んだものである。各スロットからは、位相が揃った導波管軸方向に偏波した直線偏波の電磁波が放出される。
【０１００】
図１４（ｂ）は、導波管軸に対して４５度傾いたスロットが、導波管内電磁波の波長と等しい間隔で並んだものである。各スロットからは、位相が揃った導波管軸方向に対して４５度傾いた方向に偏波した直線偏波の電磁波が放出される。
【０１０１】
図１１（ｃ）は、導波管軸に対して４５度傾き、直交した２本のスロットのペアが、導波管内電磁波の波長と等しい間隔で並んだものである。各スロットからは、位相が揃った円偏波の電磁波が放出される。
【０１０２】
これらのスロットの長さは、各スロットから放出される電磁波の強度がほぼ等しくなるように、導波管内の電磁波強度分布に応じて決められる。また、スロットの角度、スロット間の間隔は上記以外であってもよい。
【０１０３】
図１５の構造では、テーパ導波管１１上部より数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波はテーパ部で広げられた後、誘電体板３を通してレーザ管２内に導入される。図１５に示す例では、テーパ導波管１１の電磁波導入部付近では電界が紙面に水平方向を向いたＴＥ１０モードとして伝搬するが、電界が紙面に垂直方向を向いていてもよい。その他は図１３に示すものと同様である。
【０１０４】
図１６と図１７はマイクロ波を表面波として導入した例であり、図１６に示す構造では、円筒形の誘電管を用いるギャップ付き導波管１２の上部から数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は電界が紙面に水平方向を向いたＴＥ１０モードとして管内を伝搬する。ギャップ付き導波管１２のギャップ部から、誘電管１４の管軸方向の電界が印加される。こうして導入されたマイクロ波は誘電管１４内では、ギャップ部から左右の管軸方向に伝播する表面波となる。この表面波電界によりプラズマ中の電子が加速されて高密度のプラズマが維持される。
【０１０５】
レーザ管の中央部からなだらかに減衰するモードの揃った表面波が伝播するため、局所的なマイクロ波電界の強弱が出来ない。従って、プラズマ表面で均一なプラズマ励起が行われるため、効率よく高密度プラズマが発生できる。また、マイクロ波電界をギャップ部のみに印加すればよいので、マイクロ波回路が非常に簡単である。このプラズマ発生方法では、数ｍｍ以下と細く、長い高密度プラズマを効率よく発生できるため、細いレーザを発振させるには最適といえる。誘電管１４は、図１３に示す例では、ＣａＦ2である。可動短絡板１３は、短絡の位置調整することにより、電磁波発生部への反射を抑えるために設けられたものであるが、特に可動である必要はない。また、電磁波の周波数が高く導波管の寸法が十分に小さい場合は、導波管のギャップ部は特に必要ない。磁場発生部１０は永久磁石または電磁石であり、誘電管１４の管軸方向の磁場を発生させる。その他は図１３に示す構成と同様である。
【０１０６】
図１７は誘導板１４ａを用いた例であり、円筒形の誘電管を用いる場合と原理的には同じ。幅が広く厚さが薄いプラズマを発生するのに適している。プラズマの下部分はプラズマ生成とは無関係なので、レーザ管軸と垂直方向の高速なガス流を作りやすい。
【０１０７】
図１９に示す構造は、同軸変換導波管１６上部から数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は電界が紙面に水平方向を向いたＴＥ１０モードとして管内を伝搬する。この電磁波は、シールド板１５と誘電管１４内プラズマとの間を伝搬する左右方向の電磁波にモードを変えて伝搬する。プラズマ表面に流れる高周波電流により、高密度プラズマが生成される。その他は図１３ないし図１７に示す構成と同様である。
【０１０８】
図１８に示す構造は、同軸変換導波管１６上部から数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、この電磁波は電界が紙面に水平方向を向いたＴＥモードとして管内を伝搬する。この電磁波は、シールド板１５と誘電管１４内プラズマとの間を伝搬する右方向の電磁波にモードを変えて伝搬する。その他は図１８に示す構造と同様である。
【０１０９】
（マイクロ波の導入手段の形状など）安定型の共振器においては、ある固定モードが形成され、そのなかで最もビーム径が小さいモードはガウス分布を有するＴＥＭ００モード（基本モード）となる。共振器を構成するためには、少なくとも基本モードを損失無く伝搬させるだけの空間が必要となる。基本モードのビーム径は、レーザ光の波長、共振器の長さ、共振器のミラーの曲率半径で規定され、図２９（ａ）に示すように、Ｌ：共振器長、Ｒ：ミラー曲率半径として、ｇパラメータ：ｇ＝１−Ｌ／Ｒを用いて表すことができる。
【０１１０】
図２９（ｂ）は、共振器長Ｌ＝２００ｍｍを仮定し、対称安定型共振器の基本モードの共振器ミラー上（共振器端部）における１／ｅ２ビーム半径を計算したものである。横軸はｇパラメータを示している。
【０１１１】
図２９に示すようにビーム半径は光軸方向で変化している。従って、安定型共振器を用いる際には、ゲインの高い領域、すなわち、レーザチャンバのマイクロ波導入部直下のプラズマ密度の濃い領域が光路内に含まれないという問題が生じる。
【０１１２】
しかるに、マイクロ波を導入する手段のレーザチャンバ側の形状をビーム径に沿った形状とすることによりゲインの高い領域すなわちレーザチャンバのマイクロ波導入部直下のプラズマ密度の濃い領域を光路内に含ませることが可能となる。
【０１１３】
図３０（ａ）にその例を示す。図３０（ａ）において、マイクロ波を導入するための手段は、導入部３００とスロット（図３０では不図示）を有するスロット板３０３とから構成される導波管と、誘電板３０２とから構成されている。そして、光軸３５０と直交する方向に関するビーム半径の大きさの光軸３５０方向の変化に応じて、誘電板３０２と共振器の光軸３５０との距離を光軸３５０の方向に変化させている。すなわち、誘電板３０２とビーム外周との距離を一定としている。なお、３０４は、マイクロ波の導入を容易にし、導波管を小さくすることを可能たらしめるために導波管内に充填されている例えばＡｌＮからなる粉末剤である。
【０１１４】
ところで、誘電板３０２のレーザチャンバ３０５側の形状を平面ではなく図３０（ａ）に示すように曲面とした場合、レーザガスの流れに乱れ（乱流）が生じ、その結果回折損の発生をもたらす。そこで、図３０（ｂ）に示すように、レーザガスの導入口に整流板（レーザガスを層流にするための手段）３０６を設けることが好ましい。これによりレーザガスの流れを均一な層流にすることができる。
【０１１５】
この整流板３０６は発生したプラズマをれレーザチャンバ３０５内に閉じこめる作用をも有している。なお、かかる作用の点からは下流側にも整流板を設けてもよい。
【０１１６】
整流板３０６としては、そのコンダクタンスがレーザチャンバ内におけるコンダクタンスより小さいものを用いれば容易に層流が実現できる。
【０１１７】
また、整流板として、シャワーヘッドのように蜂の巣状に穴のあいたものや、スリットが多数切ってあるものなどが好ましい。
【０１１８】
スリットは、レーザチャンバの中心付近の開口率を周辺よりも大きくすればガスを均一にかつ高速に流すことができるため好ましい。
【０１１９】
整流板３０６の少なくとも表面は、ＡｌＦ３やＭｇＦ２などのフッ化物から構成しておく。
【０１２０】
図３０では、マイクロ波の導入手段を一つ設ける場合を示しているが、図３１に示すように、マイクロ波の導入手段を光軸３５０に関して対称にに２個設けてもよい。２個を対称に設けた場合には１個の場合に比べ２倍を超えるゲインが得られる。
【０１２１】
なお、マイクロ波の導入手段のレーザチャンバ側の形状をビーム外周形状に沿わせる技術は、連続発光エキシマレーザ 発振装置において特に有効であるがそれ以外のマイクロ波を導入してプラズマを発生させるレーザ発振装置に適用してもよい。
【０１２２】
一方、マイクロ波の導入手段を図３０、図３１に示すように、導入部３００とスロット板３０３とから構成される導波管と、誘電板３０２とから構成すると、誘電板３０２の加工・取り付けが複雑となる。また、加工・取り付けの観点から誘電板３０２をある程度以上の厚みを持たせる必要がある。
【０１２３】
しかるに、図３２（ａ）に示すように、誘電体４１０の厚みが厚い場合には、マイクロ波はレーザチャンバ４３０で広がりをもってしまう。従って、濃いプラズマを得るためには大きな電力を必要としてしまう。図３２（ｂ）は誘電体４１０は図３２（ａ）に比べ薄い場合を示しており、広がりは図３２（ａ）の場合に比べて狭い。
【０１２４】
そこで、本発明においては、図３３に示すように、誘電体板を介在させず、誘電材５１０をスロット導波管５００のスロット５３０に埋め込む構成とすることが好ましい。このように誘電板を用いない場合には、図３２（ｃ）に示すように極めて幅の狭いマイクロ波が導入される。その結果同じマイクロ波電力を入力したときにはより高密度のプラズマを励起でき、レーザのゲインを大きくできる。
【０１２５】
図３５に本発明の別の実施形態によるエキシマレーザ 発振装置を示す。スロット５３０に埋め込む誘電材の形状は図３２（ｃ）に示した形状に限定されるものではなく、図３５（ｃ）に示した楔形の誘電材６０４等、極めて幅の狭いマイクロ波が導入できるという、同様の効果の得られる構造であれば任意の形状で良い。
【０１２６】
また、同様の効果、すなわち極めて幅の狭いマイクロ波を導入するために、図３２（ｃ）においては複数であった誘電材を一体化してスロット導波管の内側に配置しても良い。すなわち、図３５（ｃ）に示した複数のスロット５３０を有するスロット導波管６０８の、各々のスロットを埋め込むための複数の誘電材６０４をつなぎ合わせることにより一体化された一つの誘電材を用意し、これをスロット導波管６０８の内側に、複数のスロット５３０を同時に埋め込む形で配置してもよい。この場合、前記一体化された一つの誘電材の形状は、一枚の誘電材の板の表面に、各々のスロットを埋め込むための複数の誘電材が凹凸形状を有して付加された形となる。ここで、一体化された一つの誘電材は、一つの誘電材表面に凹凸形状を研削等により加工してもよいし、一枚の誘電材の板の表面に各々の誘電材６０４を接着してもよい。
【０１２７】
また、前記、一体化された一つの誘電材と、図３５（ｂ）に示した、マイクロ波を導波するための方形導波管６０２の内側に配置された誘電材６０３を、さらに一体化して一つの誘電材で構成してもよい。
【０１２８】
また、図３５（ａ）及び（ｃ）に示した様に、スロット導波管の内側に配置する誘電材６０３と、各スロットを塞ぐための誘電材６０４を別の誘電材で構成しても良い。このとき、図３５（ｂ）に示した様にレーザチャンバ側、すなわち、フッ素ガスに接する側に位置する各スロットを塞ぐための誘電材６０４をフッ素耐性の高いＣａＦ2等の物質で構成し、フッ素ガスに直接に接することのないスロット導波管の内側に配置する一体化した誘電材６０３をＣａＦ2等に比べフッ素耐性は低いが、より安価で加工の簡便なアルミナ等の物質で構成するのが好ましい。また、導波管を封止する誘電材はＣａＦ2やアルミナなどの他に、マイクロ波の吸収が少なく熱伝導率の良いアルミナイトライドでも良い。図中６０２はマイクロ波を導波する方形導波管、６０１はＯリングである。
【０１２９】
また、図３５（ｂ）の構成の特徴は、電極部分（マイクロ波をレーザチャンバに導入する部分）６０８、ガス導入方向にテーパ角６０７がついている点である。このように電極部分６０８にテーパ角６０７を付けることにより、ガス流調整板で調整された後のガスフローが容易になる、予備電離装置６０６からの紫外光がスロット５０３近傍に到達しやすくなる等の効果がある。ここでテーパ角６０７は、ガスフローの容易さや予備電離のための紫外光の到達のしやすさ等の観点から５゜〜６０°程の角度が好ましい。
【０１３０】
また、本発明においては、図３１に示した実施例において説明したように、ゲインを２倍にする等の目的から、２つのマイクロ波の導入手段を用意したのち、光軸３５０に対して対称に上下２つ配置する構成を取っている。従って、前記、図３１に示した実施例と同様に、上下２つのマイクロ波の導入手段の結合部分（不図示）に間隔調整機構を別途加えるだけで、２つのマイクロ波の導入手段の間隔を簡便に調整することが可能となる。すなわち、各々のマイクロ波の導入手段に取り付けられた電極部分６０８の間隔を簡便に調整することが可能となる。
【０１３１】
このように、上下２つの電極間距離を可変とすることが可能な構成であるため、構成の大幅な変更なしに、最適なアンテナ間隔にすることが可能となる。すなわち、電極間距離により、プラズマのたち方が異なるため、レーザ光の特性を評価しながら、構成の大幅な変更なしに、所望の間隔に設定することが可能となるという特徴を有する。
【０１３２】
スロット形状としては、図３４に示すように、長辺が光軸方向に延びる長方形状が好ましい。このときスロット形状は、レーザ励起を意図したマイクロ波の集中の観点からλg／４×１ｍｍ程が好ましい。
【０１３３】
長方形は、一つの連続的な長方形（図３４（ｂ））でもよいが、間欠的に配置することが好ましい。
【０１３４】
このように、長方形の長辺を光軸方向に平行にした場合には狭いプラズマを励起でき、結果として、同じマイクロ波電力を入力したときより高密度のプラズマを励起でき、レーザのゲインを大きくできる。
【０１３５】
（レーザガスの導入形態）
図２４は本発明の別の実施形態によるエキシマレーザ 発振装置を示している。マイクロ波の導入の方法及び構成は、図１３に示したエキシマレーザ 発振装と同じであり、矩形導波管１を介して、不図示のマイクロ波電源であるジャイロトロンからのマイクロ波をスロット板３を介してレーザ管２内に導入する。
【０１３６】
一方、図１３を参照して説明した装置では、レーザガスをレーザ管の長手方向端部から導入し長手方向の他方の端部から排出可能な構成を採用していた。これに対して本実施形態によるエキシマレーザ 発振装置では、レーザ管２の長手方向に沿って長穴を設けレーザガスの排出口２２としている。これにより、導入口２１より導入されたレーザガスはレーザ管内の放電空間を経てその両側にある排出口２２より排出される。
【０１３７】
安定的に連続発光のエキシマレーザ 光を得る為には、１つにビームを細くすればよい。例えば、レーザ光強度は１．３ＭＷ／ｃｍ２で１ｋＷを得るには、直径１ｍｍほどの領域においてプラズマが得られればよいことがわかっている。上述した図２４の装置では、このように狭い領域にプラズマを集中して発生させることが出来るので、細いビームの連続発光のエキシマレーザ 光が得られる。
【０１３８】
この時の反射鏡６の反射率は１００％、出力側反射鏡の反射率は９９％とするとよい。
【０１３９】
又、連続発光のエキシマレーザ 光を安定的に得るためには、放電空間にフッ素分子（Ｆ２）とフッ素イオン（Ｆ−）が存在し、エキシマ（ＫｒＦ＊）を十分に形成し得る状態にしなければならない。その為には、新鮮なフッ素ガス（Ｆ２）を放電空間に高速で多量に導入し、レーザ光放出により基底状態に戻ったフッ素原子（Ｆ）を放電空間より排出することが望ましい。
【０１４０】
本実施の形態では、上述したレーザガスの循環置換を高速で行う為に、レーザ管の長手方向（放電空間の長手方向）と交差する方向から新しいレーザガスを導入し、又排出するようにレーザガスの導入口と排出口を設けている。
【０１４１】
又、こうしたガスの高速循環は放電空間にあるガス及びプラズマを高速で置換するので、レーザ管を冷却する効果もある。
【０１４２】
図２７は更にレーザガスの高速循環を可能にする形態を示したものであり、ガス導入口２３及びガス排出口２４に比べ放電空間ではガスの流れるところが狭くなっており、その結果放電空間において高速のガス循環・置換が行われる。
【０１４３】
又、プラズマを狭い領域に閉じこめる為の磁石１０については、図２４のようにレーザ管の長手方向を横切る磁力線が生じるように配置する構成に限らず、レーザ管の長手方向に沿って磁力線が生じるように配置することもできる。
【０１４４】
図２５は本発明の別の実施形態によるエキシマレーザ 発振装置を示している。
【０１４５】
マイクロ波の導入の方法及び構成は、図１６に示したエキシマレーザ 発振装置と同じであり、矩形導波管１２を介して不図示のマイクロ波電源であるジャイロトロンからのマイクロ波をギャップを介してレーザ管１４内に導入される。マイクロ波はレーザ管の壁を伝搬して長手方向に伝わり、レーザ管１４内ので放電を生じレーザガスのプラズマを生じる。
【０１４６】
図２４の装置が図１６の装置と異なる点はレーザガスの導入方法である。
【０１４７】
図１６の装置がレーザガスをレーザ管の長手方向端部から導入し、長手方向に沿ったガスの流れを形成したのに対し、図２５の装置は、レーザ管の側壁に長穴をその長手方向がレーザ管の長手方向と平行になるように２つ設けて、一方からレーザガスを導入し、他方からレーザガスを排出するように構成されている。
【０１４８】
これによりレーザガスはレーザ管内をその長手方向を横切るように流れる。このように本実施の形態においても放電空間にあるガス及び／又はプラズマを高速で置換するので放電空間においてエキシマを安定的に生成することが出来る。又、レーザ管を冷却する効果もある。
【０１４９】
こうしたガスの導入及び排出の方法は、図７〜２２を参照して説明した全ての装置に適用できる。
【０１５０】
レーザガスの導入に際しては、導入口における圧力を出口における圧力の１．２〜１．８倍とすることが好ましく、１．２〜１．５倍とすることがより好ましい。
【０１５１】
１．２倍以上とすると、レーザチャンバを抜けるレーザガスが体積膨張を起こしプラズマ励起部を冷却する。一方、１．８倍を超えると、圧力差が大きくなりすぎレーザチャンバ内における圧力分布の偏りが大きくなってしまう。
【０１５２】
また、ガスフロー中にガスのリザーバーを組み込むことにより、レーザ発振に係ったフッ素ラジカルが排気された後、ガスフローを一巡して再びマイクロ波励起用のスロット位置に戻るまでの間にＦ2に戻るだけの時間を得ることができる。これにより、スロット位置には絶えずＦ2が供給されるため、Ｆ2の枯渇によるレーザ発振の停止はなくなる。よって、繰り返し周波数の高いレーザ発振が可能となる。
【０１５３】
（冷却）
１００Ｗ〜１ｋＷ程度のマイクロ波を入射した１０Ｗ程度のレーザ光を得るのであるから、相当の発熱が起こる。熱膨張してしまうと波長が変わるから精密な冷却が必要である。この部分に熱膨張のない金属を使って内面に銅めっき、銀めっきをするのがよい。
【０１５４】
プラズマ励起部を金属にするのは冷却効率を高めるためである。水冷は、冷却水温度・冷却水流量・冷却水圧力を制御しながら行う、例えば、図２０に示す。冷却装置により冷却を行うことが好ましく、冷却水から気体を脱気し、圧送圧力を１ｋｇ／ｃｍ2程度にすると冷却水圧送に伴う振動が発生せず好ましい。
【０１５５】
（共振器）
レーザ管の光軸上に一対の反射鏡を配置することにより、誘導放出によりレーザ光を取り出すことができる。
【０１５６】
後述するようにビームの径を細くして光強度を保つことにより連続発光のエキシマレーザ 光を得る場合には、一方の反射鏡の反射率を１００％、レーザ光を取り出す出力側の反射鏡の反射率を９９．０％とすることが好適である。
【０１５７】
又、共振器内での損失を極端に小さくすることにより光強度を保つ場合には、一方の反射鏡の反射率を１００％、出力側の反射鏡の反射率を９９．５％以上より好ましくは９９．９％以上とする事が好ましいものである。
【０１５８】
図２８にプリズムを利用して両端の反射率が１００％となる共振器を構成を示した。全反射のプリズム２０２、２０３への入射角はブリュースター角となっており、入射時の光量損失は生じない。また全反射プリズム２０２、２０３内部での反射は全反射を利用しており、反射時の光量損失も生じない。したがって、共振器両端での反射率は１００％となる。出力光は、レーザチューブ２０１と全反射プリズム２０２の間に設置された出力光取出し板２０４における入射角を調整する事により反射率０％から数％まで設定できる。
【０１５９】
（露光装置）
図１はエキシマレーザ 発振装置を用いた露光装置を示す。
【０１６０】
発振装置Ａ１から出射した光はミラー及びレンズＡ２を介して走査光学系に導かれる。
【０１６１】
走査光学系は走査レンズＡ４と、角度を変化し得る走査ミラーＡ３とを有している。走査光学系から出射された光はコンデンサレンズＡ５を介してマスクパターンを有するレチクルＡ６に照射される。以上が露光装置の照明光学系の構成である。
【０１６２】
レチクルＡ６により所定のマスクパターンに応じた明暗分布をもつ光は対物レンズ７を有する結像光学系によりステージ上に載置されたウエハＡ８上に結像されマスクパターンに応じた潜像がウエハＡ８表面の感光性レジストに形成される。
【０１６３】
以上のとおり、図１に示す露光装置はエキシマレーザ 発振装置Ａ１、照明光学系、結像光学系、ウエハＡ８を保持するためのステージＡ９とを有している。
【０１６４】
なお、この装置においては、発振装置Ａ１と走査光学系との間に不図示の狭帯化モジュールが設けられている。また、発振装置Ａ１自体がパルス発振タイプとなっている。
【０１６５】
（露光装置の出力方法例）
連続発振エキシマレ一ザの出力光を利用をｏｎ／ｏｆｆするに下記のような方法が考えられる。
【０１６６】
（１）エキシマレーザ 装置の外部に遮断手段を設ける。
【０１６７】
（２）連続励起手段をｏｎ／ｏｆｆする。
【０１６８】
しかしながら、（１）の方法では、エキシマレーザ がＤｅｅｐＵＶ光であり、その出力が他のレーザに比べ高いことから、遮断手段への損傷が大きく遮断手段の寿命が短い。応答性の高いＡＯ素子（音響光学素子）を用いた遮断手段の寿命はとくに短い。また、出力光を遮断してもレーザ内部では発振が続いているので、レーザ内部の光学系が無用に損傷し、寿命が短かくなる。
【０１６９】
また、（２）の方法では、安定した励起状態を形成するにはある程度の時間が必要であるので、連続励起手段をｏｎしても、すぐには所望の連統発振光が得られない。
【０１７０】
本発明を図に示した実施例に基づいて詳細に説明する。
【０１７１】
図２２は本発明が連続発振エキシマレーザ の概略図である。１０１は、Ｋｒ，Ｎｅ，Ｆ２ガスが封入されたレーザチャンバ、１０２は、レーザからの光を出力するアウトプットミラー、１０３はマイクロ波をレーザチャンバに導入する誘電体、１０４はマイクロ波を導波するスロット導波管、１０５は、マイクロ波を供給するマイクロ波発振源である。１０６は、発振する波長を選択する波長選択ユニットで、一対のプリズムで構成された光束径を拡大する拡大プリズム１０６−１と、任意の波長を抽出する回折格子１０６−２で構成されている。１０７は、一対のレンズで構成されビーム整形光学系１０８のレーザ側レンズの焦点位置に設けられた空間フィルターであって、レーザからの出力光の広がり角を制御する。１０９はシャッター、１１０は、波長選択ユニット１０６、マイクロ波発振源１０５、シャッター１０９を制御する制御系である。
【０１７２】
ここで、アウトプットミラー１０２と回折格子１０６−２で、エキシマレーザ の共振器を構成している。
【０１７３】
（動作の説明）
マイクロ波発振源１０５からのマイクロ波は、スロット導波管１０４によって導波され、誘電体３を介してレーザチャンバ１０１内のエキシマレーザ ガスを連続励起する。励起されたエキシマレーザ ガスからの光は、拡大プリズム１０６−１を介して、回折格子１０６−２に入射する。回折格子から所定の波長領域の光のみが、再び拡大プリズム１０６−１を介してレーザチャンバ１０１に戻り、励起されたエキシマレーザ ガスで誘導励起発光し、その光がアウトプットミラー１０２と回折格子１０６−２で構成される光共振器内を往復しながら順次誘導放出することにより、回折格子により選択された所定の波長領域の光のみが増幅する。そして、増幅された光の一部がアウトプットミラー１０２を介して出力される。
【０１７４】
次に連続発振エキシマレーザ の出力光の利用をｏｎ／ｏｆｆする為の動作について説明する。
【０１７５】
連続発振エキシマレーザ の出力光を遮断する場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、シャッター１０９を作動させてエキシマレーザ ガスからの光がアウトプットミラー１０２に行くのを遮断するようにシャッターを閉める。すると光共振器内で発振していた光が発振できなくなり、急激に、連続発振エキシマレーザ からの出力光が遮断できる。
【０１７６】
また、連続発振エキシマレーザ の出力光を再度利用をする場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、シャッター９を作動させてエキシマレーザ ガスからの光がアウトプットミラー１０２に行くようにシャッターを開く。エキシマレーザ ガスで自然発光している光が即座に安定して光共振器内で発振し、連続発振エキシマレーザ から安定した出力光が応答性良く得られる。
【０１７７】
次に連続発振エキシマレーザ の出力光の利用をｏｎ／ｏｆｆする為のもう一つの動作について説明する。
【０１７８】
連続発振エキシマレーザ の出力光を遮断する場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、回折格子１０６−２を回動させる。すると回折格子により選択された所定の波長領域の光が変更され、変更された波長領域の光のみが、再び拡大プリズム１０６−１を介してレーザチャンバ１０１に戻る。この時、変更された波長領域は、エキシマレーザ ガスで決まる発振可能領域の波長とことなるようにしてあるため、励起されたエキシマレーザ ガスで誘導励起発光せず、よって光が発振できなくなり、急激に、連続発振エキシマレーザ からの出力光が遮断できる。その現象を図２４を用いて説明する。
【０１７９】
通常、エキシマレーザ はそのガスによって波長に対する利得が決まっている。その関係が図２３の利得曲線ＧＣである。このとき、利得がある波長領域（λ−δλ〜λ＋δλ）の光（Ｇ）が励起されたエキシマレーザガスに入射されると、誘導励起発光し、エキシマレーザ は発振する。一方、利得がある波長領域（λ−δλ〜λ＋δλ）と異なる領域（ＮＧ）の光が励起されたエキシマレーザガスに入射されると、誘導励起発光せず、エキシマレーザ は発振しない。本実施例では、その現象を利用して、連続発振エキシマレーザ の出力光を遮断する場合、回折格子１０６−２によって、レーザチャンバに戻す光として、利得がある波長領域（λ−δλ〜λ＋δλ）と異なる領域の光を選択している。
【０１８０】
このとき、発振はしていないが自然発光分の光が出力されるが、その光は、指向性がないため、空間フィルター１０７によってほとんど遮断される。
【０１８１】
また、連続発振エキシマレーザ の出力光を再度利用をする場合、制御系１１０は、マイクロ波の供給を連続して行いながら、回折格子１０６−２を回動させて、回折格子により発振可能領域の波長が選択され、その光のみが、再び拡大プリズム１０６−１を介してレーザチャンバ１０１に戻る。すると、即座に励起されたエキシマーレーザガスで誘導励起発光し、光共振器内で発振し、連続発振エキシマレーザ から安定した出力光が応答性良く得られる。
【実施例】
【０１８２】
図２０に本実施例で使用した連続発光エキシマレーザ 発振装置を示す。
【０１８３】
本例では、光共振器として円筒状のものを用いた。
【０１８４】
その内面には、無反射膜を形成した。なお、最表面はフッ化物により形成した。
【０１８５】
その外周には、ジャケット状の冷却装置を設けた。その最表面は断熱材で覆い、流入冷却水の温度を雰囲気温度より低くかつ流出冷却水の温度に略一致させるように制御するための手段を設けた。これにより光共振器の温度変動を非常に小さくすることができた。
【０１８６】
導波管としては、図１７に示したもの（高さ５ｍｍ、幅１０ｃｍのオーバーサイズ導波管）を用いており、その内部は１０−４Ｔｏｒｒレベルの真空にした。
【０１８７】
一方、本例でも磁石により磁界を形成し安定したプラズマ励起を図った。
【０１８８】
絶縁板４４は、共振器側は、ＣａＦ２，ＭｇＦ２からなる多層コートの無反射膜を形成した。最表面はフッ化物よりなる膜を形成した。
【０１８９】
マイクロ波は、商品名ジャイロトロンを用い、その供給周波数は３５ＧＨｚとし、ガス組成は、Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ2（３％：９２％： ５％）とした。
【０１９０】
圧力は大気圧とした。従って、ωｃ＝４．５ωとなり、励起周波数の一周期中に電子は４．５回衝突する。
【０１９１】
ωc：光電子の衝突角周波数
本例では、さらに、図２０に示すように、レーザチャンバ２０の両端側にガス導入口２１ａと２１ｂとを設け、さらにその中央部にガス排出口２２を設けた。これにより供給するレーザガスを中央に向かって流す構成とした。その理由は、前述した通り、出力端光反射板の表面保護を兼ねるためである。すなわち、光反射板の最表面は必ずフッ化膜の薄膜等で被覆してあるからＦ２，Ｆ＊に反応することをなからしめるためである。
【０１９２】
光反射板の反射率は９９％以上とした。
【０１９３】
本例では、マイクロ波電界とほぼ垂直の方向に直流磁場がかかるように、磁石５１を配置してあり、放電開始及び放電維持は極めて安定に行える。
【０１９４】
光発振器は、内径が数ｍｍ〜数ｃｍの金属円筒からなる。金属円筒の内表面は無反射多層膜を被覆した。その最表面にはフッ化物膜を形成した。
【０１９５】
光反射板３１とレーザチャンバを構成するレーザ管（本例では金属円筒３１）とのシール接合は、図２１に示すように行った。
【０１９６】
すなわち、光反射板３１と金属円筒３２のフランジ３２ａとの間にテフロン板リング３３ａを介在せしめるとともに、光反射３１の外側はテフロン板リング３３ｂ、金属板リング３５を介在させて、ボルト３４により締め付けることにより圧接した。なお、Ｏリング３６によりシールを行った。もちろんボルト３４を用いることなく、ベアリングを用いたスクリューにより取り付けてもよい。
【０１９７】
以上の構成により発光を行ったところ十分な出力を有する連続発光が達成された。
【０１９８】
また、この連続発光エキシマレーザ 発振装置置を用いてステッパを構成したところ構成が簡略化され、また、レンズ材料等の寿命が向上した。
【０１９９】
（他の実施例）
図２４、図２５に示す装置を用いて、共振器内の損失を極端に小さくすることによって、安定した連続発光のエキシマレーザ 光を得ることが出来た。
【０２００】
例えば、レーザガスの圧力を６５Ｔｏｒｒとしガスによるエネルギーの損失を１％に抑えた。これとともに、一方の反射光の反射率を１００％出力側の反射鏡の反射率を９９．５％以上として安定共振器を構成した。これにより、レーザ発振のために必要とされる利得を往復で２％以上とし、利得を損失より大きくなるようにできた。
【０２０１】
なお、マイクロ波エネルギーとして３５ＧＨｚを用い、レーザ管内の圧力を１６０Ｔｏｒｒにする場合には、ガスによる損失が若干増えるので出力側の反射鏡の反射率を９９．９％以上にする事が望ましい。
【０２０２】
以上、本発明の効果を連続発光エキシマ光源の実現という観点で詳述してきたが、本発明は、パルス発振のエキシマレーザ の繰り返し周波数の高周波化や、１０〜２０ｎｓｅｃという短いパルス発光幅のパルスストレッチ化においても、十分な効果がえられることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０２０３】
【図１】エキシマレーザ 露光装置の概念図である。
【図２】パルス状態を示す概念図である。
【図３】実際のパルス状態を示す概念図である。
【図４】自然発光の減衰状態を示す図である。
【図５】利得幅とモード状態を示す図である。
【図６】エキシマレーザ における光の集束の様子を示すグラフである。
【図７】レーザチャンバへのガス供給系を示す概念図である。
【図８】レーザ管の形状例を示す断面図である。
【図９】レーザ管の他の形状例を示す断面図である。
【図１０】導波管との終端と絶縁板との間隔を示す斜視図である。
【図１１】導波管の終端と絶縁板との間隔を示す斜視図である。
【図１２】磁場の印加を示す斜視図である。
【図１３】マイクロ波の供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置例の横断面図及びＡ−Ａ断面図である。
【図１４】図１３における導波管１の下面図である。
【図１５】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図及びＢ−Ｂ断面図である。
【図１６】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図１７】マイクロ波供給装置を有する他の連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図１８】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図１９】マイクロ波供給装置を有する連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図２０】実施例に係るエキシマレーザ 発振装置の側面図及び正面図である。
【図２１】実施例に係るエキシマレーザ 発振装置における光反射板とレーザ管（金属円筒）とのシール構造を示す断面図である。
【図２２】本発明の実施態様例に係るエキシマレーザ の概念図である。
【図２３】本発明の実施態様例に係るエキシマレーザ における利得曲線を示すグラフである。
【図２４】本発明の実施形態に係るエキシマレーザ 発振装置の概念図である。
【図２５】本発明の他の実施形態に係るエキシマレーザ 発振装置の概念図である。
【図２６】エキシマの反応式を示す図である。
【図２７】マイクロ波供給装置を有する他の連続発光エキシマレーザ 発振装置の横断面図である。
【図２８】プリズムを利用して両端の反射率が１００％となる共振器の正面図及び側面図である。
【図２９】ビーム径の変化を示すグラフである。
【図３０】（ａ）、（ｂ）ともレーザ発振装置の断面図である。
【図３１】（ａ）、（ｂ）ともレーザ発振装置の断面図である。
【図３２】スロット部近傍を示す概念図である。
【図３３】スロット導波管の一例を示す断面図である。
【図３４】スロット形状例を示す平面図である。
【図３５】（ａ）、（ｂ）ともレーザ発振装置の断面図である。（c）はスロット形状例を示す平面図である。
【符号の説明】
【０２０４】
Ａ１ 発振装置、
Ａ３ 走査ミラー、
Ａ４ 走査レンズ、
Ａ５ コンデンサレンズ、
Ａ６ レチクル、
Ａ７ 対物レンズ、
Ａ８ ウエハ、
Ａ９ ステージ、
１ スロット導波管、
２ レーザ管、
３ 誘電体板、
５ 出力側反射鏡、
６ 反射側反射鏡、
８ ガス導入口、
９ 冷媒容器、
１０ 磁場発生部、
１１ スロット、
１２ ギャップ付き導波管、
１４ 誘電管、
１４ａ 誘電板、
１３ 可動短絡板、
１５ シールド板、
１６ 同軸変換導波管、
２０ レーザチャンバ（レーザ管）、
２１ａ，２１ｂ ガス導入口、
２２ ガス排出口、
２５ａ，２５ｂ，２６，２７ａ，２７ｂ バルブ、
２８ ＭＦＣ，ＰＦＣ、
２９ フィルタ、
３１ 反射鏡、
３２ 金属円筒（レーザ管）、
３２ａ フランジ、
３３ａ、３３ｂ テフロン板リング、
３４ ボルト、
３５ 金属板リング、
３６ Ｏリング、
４０ レーザ管、
４１ 絶縁板、
４２ 導波管、
５０ 温度制御装置、
５１ 磁石、
１０１ レーザチャンバ、
１０２ アウトプットミラー、
１０３ 誘電体、
１０４ スロット導波管、
１０５ マイクロ波発振源、
１０６ 波長選択ユニット、
１０６−１ 拡大プリズム、
１０６−２ 回折格子、
１０７ ビーム整形光学系、
１０８ 空間フィルター、
１０９ シャッター、
１１０ 制御系、
３０１ レーザ管、
３０２ 誘電板、
３０３ スロット板、
３０４ 粉末剤、
３０５ レーザチャンバ、
３０６ レーザガスを層流とするための手段（整流板）、
３０７ 冷却水、
３５０ 光軸、
４００ スロット、
４１０ 誘電板、
４２０ 導波管、
４３０ レーザチャンバ、
５００ 導波管、
５１０ 誘電材、
５２０ 真空シール、
５３０ スロット、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを収容するレーザ管より成るレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡を有する光共振器とを備えるレーザ発振器において、
該レーザガスを励起するためのマイクロ波導入手段を設けるとともに、該マイクロ波導入手段は、該光共振器の光軸に沿って設けられ、ビーム半径の該光軸方向における変化に応じて、該マイクロ波導入手段と該共振器の光軸との距離を変化させたことを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
Ｋｒ、ＡｒおよびＮｅのうち少なくとも１つの不活性ガスとＦ２ガスを混合したレーザガスを収容するレーザ管より成るレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡を有する光共振器とを備えるエキシマレーザ発振装置において、
該レーザチャンバの内面を、２４８ｎｍ、１９３ｎｍおよび１５７ｎｍのうち少なくとも１つの波長の光に対する無反射面とするとともに、該レーザチャンバの内面をフッ化物で構成し、
該レーザチャンバ内の該レーザガスを励起するためのマイクロ波導入手段を設け、
出力側の反射鏡の反射率を９０％以上としたことを特徴とするエキシマレーザ発振装置。
【請求項１】
レーザガスを収容するレーザ管より成るレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡を有する光共振器とを備えるレーザ発振器において、
該レーザガスを励起するためのマイクロ波導入手段を設けるとともに、該マイクロ波導入手段は、該光共振器の光軸に沿って設けられ、ビーム半径の該光軸方向における変化に応じて、該マイクロ波導入手段と該共振器の光軸との距離を変化させたことを特徴とするレーザ発振装置。
【請求項２】
Ｋｒ、ＡｒおよびＮｅのうち少なくとも１つの不活性ガスとＦ２ガスを混合したレーザガスを収容するレーザ管より成るレーザチャンバと、該レーザチャンバを挟んで設けられた一対の反射鏡を有する光共振器とを備えるエキシマレーザ発振装置において、
該レーザチャンバの内面を、２４８ｎｍ、１９３ｎｍおよび１５７ｎｍのうち少なくとも１つの波長の光に対する無反射面とするとともに、該レーザチャンバの内面をフッ化物で構成し、
該レーザチャンバ内の該レーザガスを励起するためのマイクロ波導入手段を設け、
出力側の反射鏡の反射率を９０％以上としたことを特徴とするエキシマレーザ発振装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２００７−２９５００３（Ｐ２００７−２９５００３Ａ）
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１４２８（Ｐ２００７−１９１４２８）
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【分割の表示】特願平１０−８１２６の分割
【原出願日】平成１０年１月１９日（１９９８．１．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２０５０４１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【分割の表示】特願平１０−８１２６の分割
【原出願日】平成１０年１月１９日（１９９８．１．１９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２０５０４１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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