露光装置用狭帯域レーザ装置
【課題】チャンバウインドや出力結合ミラー（ＯＣ）等の光学素子の損傷を小さくし、寿命を延ばすことができる露光装置用狭帯域レーザ装置を提供すること。
【解決手段】発振段レーザ（ＭＯ）１０と増幅段レーザ（ＰＯ）２０を備えた露光装置用狭帯域レーザ装置において、増幅段レーザ２０にＯＣ２４，高反射ミラー５ａ．５ｂ，５ｃからなるリング共振器を設ける。ＯＣ２４と高反射ミラー５ａ及び高反射ミラー５ｂと５ｃは、例えば放電電極の長手方向の軸に対してオフセットして配置されている。このため、増幅段レーザ２０のＯＣ２４から注入されたレーザ光はリング共振器内での往復毎にリング共振器内部でビームが移動しビーム幅が広がる。このため、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減され、光学素子の寿命が長くなる。
【解決手段】発振段レーザ（ＭＯ）１０と増幅段レーザ（ＰＯ）２０を備えた露光装置用狭帯域レーザ装置において、増幅段レーザ２０にＯＣ２４，高反射ミラー５ａ．５ｂ，５ｃからなるリング共振器を設ける。ＯＣ２４と高反射ミラー５ａ及び高反射ミラー５ｂと５ｃは、例えば放電電極の長手方向の軸に対してオフセットして配置されている。このため、増幅段レーザ２０のＯＣ２４から注入されたレーザ光はリング共振器内での往復毎にリング共振器内部でビームが移動しビーム幅が広がる。このため、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減され、光学素子の寿命が長くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は狭帯域発振段レーザと増幅段レーザとからなる露光装置用の注入同期式放電励起レーザ装置に関し、特に、チャンバウインドや出力結合ミラー（ＯＣ）等の光学素子の寿命を延ばすことができる露光装置用レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体露光装置用光源としてエキシマレーザが使用されている。特に、４５ｎｍ以下のテクノロジーノードにおいては、高出力（４０Ｗ以上）でかつ超狭帯域化（０．２ｐｍ以下）にされたＡｒＦレーザ光源が採用されている。
露光装置用光源のＡｒＦレーザ光源においては、高ドーズ安定性の確保と高スループット化に伴い、さらに高出力の９０Ｗ以上の出力が要求されている。
上記光源の要求を満たすために、ダブルチャンバ方式（２ステージ方式）のＡｒＦレーザが実用化されている。ダブルチャンバ方式のレーザ装置の形態としては、アンプ側に共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amprifier ）方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ（Master Oscillator Power Oscillator）方式とに大別される。 しかし、出力９０Ｗのような高出力化のために、増幅器（ＰＡ）または増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子（特にチャンバウインドやＯＣ）負荷が大きくなり、これら光学素子の寿命が課題となっており、レーザ光源の長寿命化が要求されるようになってきている。
【０００３】
これら光学素子の寿命を延ばすために、例えば特許文献１、特許文献２には以下の技術が開示されている。
特許文献１に記載のものにおいては、図８に示すように、発振段レーザ（ＭＯ）１００と、増幅器（ＰＡ）２００を有するＭＯＰＡ方式のレーザ装置において、増幅器（ＰＡ）２００の放電電極と増幅器（ＰＡ）２００のレーザチャンバウインドの間にプリズムビームエキスパンダ２０１を配置していた。これにより、増幅器（ＰＡ）２００のレーザチャンバウインドにかかる負荷（エネルギ密度）が低減される。
特許文献２に記載のものにおいては、発振段レーザ（ＭＯ）１００と、増幅段レーザ（ＰＯ）３００を有するＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、図９に示すように増幅段レーザ（ＰＯ）３００のレーザチャンバ３０１と出力結合ミラー（ＯＣ）３０３の間にビームエキスパンダ３０２を配置していた。これにより、出力結合ミラー（ＯＣ）３０３にかかる負荷（エネルギ密度）が低減される。
【特許文献１】特表２００５−５２４９９８号公報
【特許文献２】特開２００６−０４９８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、シード注入効率が高いリング共振器を増幅段レーザ（ＰＯ）に採用した場合、最終出力９０Ｗ（１５ｍＪ、６ｋＨｚ）では、増幅段レーザ（ＰＯ）のＯＣ及びチャンバのウインドに高負荷がかかり、寿命が短くなっていた。 図１０に増幅段レーザ（ＰＯ）にリング共振器を設置したＭＯＰＯ方式のレーザ装置の従来例を示す。同図（ａ）は側面図を示し、同図（ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。
同図において、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【０００５】
また、発振段レーザ１０と増幅段レーザ２０のチャンバ１１，２１には、レーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂがそれぞれ設置されている。
発振段レーザ１０は拡大プリズム３ａとグレーティング（回折格子）３ｂによって構成された狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３を有し、この狭帯域化モジュール３内の光学素子とＯＣ１４とでレーザ共振器を構成する。
発振段レーザ１０からのＭＯレーザ光（シードレーザビーム）は高反射ミラー４ａ，４ｂ，４ｃを介して増幅段レーザ（ＰＯ）２０へ導かれ注入される。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０は図１０（ｂ）に示すように、光入射側に反射防止（ＡＲ）膜が施された部分反射（ＰＲ）ミラーであるＯＣ２４と、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃで構成されるリング共振器を有する。
【０００６】
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたビームは高反射ミラー４ａ，４ｂ，４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器のＯＣ２４から注入され、高反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１内の放電しない空間を透過させ、高反射ミラー５ｂ及び５ｃにより放電電極空間に折り返される。このシード光に同期して、放電電極２ａ間に電圧が印加され放電する。そして放電空間を透過したシード光は増幅され、増幅した光の一部はＯＣ２４を透過してレーザとして出力し、ＯＣ２４の反射光は再びリング共振器の中にフィードバックされ共振する。そして、レーザパルスとして出力される。ＯＣ２４の反射率が例えば２０〜３０％とするとＭＯから出力されたビームの８０〜７０％がリング共振器内に注入されることになり高い注入効率を得ることができる。一方、ＭＯＰＡ方式の場合は、増幅段に光共振器がなく、共振増幅しないので単に増幅器としての機能のみであるため、リング共振器を備えたＭＯＰＯ方式に比べて、ＭＯの出力は約１０倍程度必要となる。
しかし、増幅段レーザ（ＰＯ）２０にリング共振器を採用して、レーザの出力が高い（９０Ｗ以上）場合はリング共振器内部の負荷が非常に高くなる。特に増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４にコーティングされている部分反射（ＰＲ）膜は損傷し寿命が短くなっていた。また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の出力側ウインド２２ａもエネルギ負荷が高く寿命が短かった。
【０００７】
そこで、前記特許文献１に記載されるように、劣化する光学素子の手前のリング共振器の光路上に、ビームを拡大するための光学素子を配置することが考えられる。図１１にこのように構成した場合の増幅段レーザ（ＰＯ）２０の構成例を示す。
すなわち、同図に示すように、出力側ウインド２２ａの手前のリング共振器の光路上に、ビームを拡大するための光学素子であるビームエキスパインダ７を配置する。
しかし、図１１に示すように、リング共振器の光路中にビームを拡大する光学素子を配置すると、リング共振器は不安定型共振器（共振器を往復する毎にビームが拡大する共振器）となる。このため、以下の問題点が発生した。
・増幅段レーザ（ＰＯ）発振の損失が大きく、かつ、注入効率が悪くなっていた。
・出力レーザ光の空間コヒーレンスが高くなり、露光装置のマスク上にスペックルが発生した。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、狭帯域発振段レーザと増幅段レーザとからなる露光装置用レーザ装置において、ビームを拡大する光学素子を用いることなく、チャンバウインドや出力結合ミラー（ＯＣ）等の光学素子の損傷を小さくし、寿命を延ばすことができる露光装置用狭帯域レーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明においては発振段レーザ（ＭＯ）から増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器に注入された光の光路が、注入位置から、放電方向に対して略垂直な面内で往復毎に移動しながら増幅されるように構成する。
すなわち、本発明においては以下のように構成することにより前記課題を解決する。
（１）狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）と、リング型共振器を配置した増幅段レーザ（ＰＯ）とからなる注入同期式放電励起レーザ装置において、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器に、狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）からのＭＯレーザ光を注入し、増幅段レーザ（ＰＯ）において、上記注入された光の注入位置からの光路が、増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対して略垂直方向に往復毎に移動しながら増幅されるように構成する。
（２）上記（１）において、リング型の共振器に注入された光の光路が、注入位置から往復毎に、増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に移動するように、前記増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器のミラーを配置する。
（３）上記（１）において、リング型共振器を、レーザ光が、リング型共振器に対して所定角度で注入されたとき、同一光路を経由してリング型共振器内で往復するように構成し、このリング型共振器に上記所定角度とは異なった角度でレーザ光を注入し、注入された光の光路が、注入位置から増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するようにする。
（４）上記（１）において、リング型共振器のミラーを出力結合ミラーを含めて３枚以上の奇数枚とし、リング型共振器のミラー配置、およびリング型共振器へのレーザ光の注入位置を選定することにより、リング型共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるようにする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）往復毎にリング共振器内部レーザ光のビームが移動するように構成することで、結果としてビーム幅を広げることができる。
このため増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。その結果、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命を長くすることができる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）光路中にビーム拡大のための光学素子を配置していないので、不安定共振器とならず、空間コヒーレンスは低くなる。このため露光装置用光源として使用した場合マスク上でのスペックルが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の第１の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、増幅段レーザ２０（ＰＯ）に長方形型のリング共振器を設置した場合を示している。同図（ａ）は側面図を示し、同図（ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。
同図（ａ）の構成は前記図１０に示したものと同じであり、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【００１１】
また、発振段レーザ１０と増幅段レーザ２０のチャンバ１１，２１には、レーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂがそれぞれ設置されている。
発振段レーザ１０は拡大プリズム３ａとグレーティング（回折格子）３ｂによって構成された狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３を有し、この狭帯域化モジュール３内の光学素子とＯＣ１４とでレーザ共振器を構成する。
発振段レーザ１０からのＭＯレーザ光（シードレーザビーム）は高反射ミラー４ａ，４ｂ，４ｃを介して増幅段レーザ（ＰＯ）２０へ導かれ注入される。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０には図１（ｂ）に示すようにＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃからなるリング共振器が設けられ、リング共振器中に、光入射側に反射防止（ＡＲ）膜が施された部分反射（ＰＲ）ミラーであるＯＣ２４が配置され、その他のリング共振器を構成するミラー５ａ，５ｂ，５ｃには高反射（ＨＲ）膜がコートされている。
【００１２】
本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側に、４５度入射で部分反射するＯＣ２４と４５度で高反射する高反射ミラー５ａの互いの面の角度が９０度になるように配置されている。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１のリア側に２枚の４５度で高反射する高反射ミラー５ｂと５ｃが、互いの面の角度が９０度になるように配置されている。そして、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してほぼ平行で、放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置されている。
すなわち、放電電極２ａを挟んで対向する共振器ミラー（ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃ）間を往復する光の光路が放電面に垂直な面内を含むように配置されている。上記共振器ミラー間を往復する光路方向をここでは、リング共振器の光軸方向とも呼ぶ。
【００１３】
ここで、通常の増幅用のリング共振器では、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面が接する交点（線）と、高反射ミラー５ｂ及び５ｃのミラー面が接する交点（線）が、リング共振器の光軸方向に平行な平面上にあり、出力側のＯＣ２４と高反射ミラー５ａと、リア側の高反射ミラー５ｂ，５ｃが、上記光軸方向に垂直な平面に対して左右対称となるように配置されている。そして、発振段レーザ（ＭＯ）１０からのシード光は、上記光軸方向に沿って注入される。
このように通常のリング共振器と同様にリング共振器を構成し、上記のようにシード光を注入すると、リング共振器内を往復する光の光路は何往復しても同じになる。
この場合、図１０（ｂ）に示したようにビーム幅は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電幅と略一致し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の出力側のウインド２２ａとＯＣ２４の負荷（エネルギ密度）が高くなり、素子の寿命が短くなる。
【００１４】
そこで、この実施例では、図１（ｂ）に示すように、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面が交わった部分に形成される谷線（以下交線という）と、高反射ミラー５ｂ及び５ｃのミラー面の交線が、共振器の光軸方向に平行（共振器内の光路を放電電極の長手方向の軸に一致させる場合は、放電電極の長手方向の軸に対して平行）で、放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットするように平行移動させて配置する。なお、前述したようにＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してほぼ平行であるので、上記交線は放電方向に対して平行である。
すなわち、上記ミラー面の交線が、上記同一平面上にないように、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの組、あるいは高反射ミラー５ｂ及び５ｃの組のいずれか一方を上記平面に対して垂直方向に、平行移動させて配置する。
また、発振段レーザ（ＭＯ）１０からの注入ビーム（シード光）を、ＯＣ２４の端部（例えば高反射ミラー５ａに最も近い位置あるいは最も遠い位置）から、ＯＣ２４に対して入射角度４５度で入射させる。
このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに４５度で入反射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。
【００１５】
シード光は放電電極２ａの長手方向に対して、略平行な光路でチャンバ２１内を透過し、増幅されずにチャンバ２１内を通過する。このシード光は高反射ミラー５ｂ及び５ｃにより折り返され、放電電極２ａの放電空間にシード光が通過するようにレーザチャンバ２１に入射する。
放電電極２ａの放電空間に導かれたシード光に同期して、図示しない電源により、放電電極２ａ間に電圧が印加され電極２ａ間で放電する。これにより、シード光が増幅されて、ビームはＯＣ２４に到達する。ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光は１往復による増幅光として出力される。
一方ＯＣ２４での反射光は、１往復目の光路に対して放電方向に対して垂直な面内で平行に移動した光路で、再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂ及び５ｃに入射する。
そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路Ｐに対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し、増幅される。この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行移動して増幅発振する。
【００１６】
以上のように、ＭＯレーザ光（シード光）を増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器に注入し、その注入された光が往復毎に注入位置から放電方向の面に対して略垂直方向に移動しながら往復毎に増幅する光共振器を配置することにより、以下の効果を得ることができる。
（１）往復毎にリング共振器内部でレーザ光のビームが移動しビーム幅が広がるので、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光学素子の寿命が長くなる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）光路中にビーム拡大のための光学素子を配置していないので、不安定共振器とならないために、空間コヒーレンスは低くなる。このため露光装置用光源として使用した場合マスク上でのスペックルが抑制される。
（４）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
【００１７】
図２は本発明の第２の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、増幅段レーザ２０（ＰＯ）に長方形型のリング共振器を設置した前記第１の実施例の変形例を示している。同図（ａ）は側面図を示し、同図（ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。
本実施例の構成は、前記共振器ミラーが全反射直角プリズム６ａ，６ｂに代わった点を除き、基本的には、前記第１の実施例と同じである。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
本実施例では、（１）リング共振器の光学素子として、反射防止（ＡＲ）膜がコートされた２つの全反射直角プリズム６ａ，６ｂを設置し、（２）リング共振器の光路中に、部分反射（ＰＲ）膜をコートしたＯＣ２４を設置し、（３）全反射直角プリズム６ａと全反射直角プリズム６ｂのそれぞれの頂角の部分の稜線を、前記第１の実施例と同様、放電電極の長手方向の軸に対して、オフセットさせて配置している。すなわち、全反射直角プリズム６ａと全反射直角プリズム６ｂのそれぞれの頂角の部分の稜線が、共振器の光軸方向に平行（共振器内の光路が放電電極の長手方向の軸に平行の場合には、放電電極の長手方向の軸に対して平行）で、放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットするように平行移動させて配置する（上記稜線が上記同一平面上にないように、上記平面に対して垂直方向に、平行移動させて配置する）。
【００１８】
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器は、上述したように反射防止（ＡＲ）膜がコートされた全反射直角プリズム６ａ，６ｂから構成され、この全反射直角プリズムの全反射面は、放電方向に対してほぼ平行で、放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置されている。
すなわち、放電電極２ａを挟んで対向する全反射直角プリズム６ａ，６ｂ間を往復する光の光路が放電面に垂直な面内を含むように配置され、第１の実施例と同様、注入された光の注入位置からの光路が、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動する。
すなわち、図２（ｂ）に示すように、ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ａにより反射され、片面に部分反射（ＰＲ）膜がコートされ、他の片面に反射防止（ＡＲ）膜がコートされたＯＣ２４の端部に入射する。
【００１９】
ＯＣ２４ではシード光が一部反射し、全反射直角プリズム６ａに入射する。この全反射直角プリズム６ａの入射出射面には反射防止（ＡＲ）膜がコートされている。シード光はプリズム６ａの２つ面でフレネル反射により全反射する。
そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。シード光は放電電極２ａに対して、略平行な光路で透過し、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射直角プリズム６ｂに入射する。シード光は直角プリズム６ｂの２面で全反射し再びウインド２２ｂを介して放電電極２ａの放電空間と光路が一致するようにレーザチャンバ２１に入射する。放電電極２ａの放電空間に導かれたシード光に同期して、図示しない電源により放電電極２ａに電圧が印加され電極２ａ間で放電する。
これにより、シード光が増幅されて、レーザビームはＯＣ２４のＰＲコート部に入射する。ＯＣ２４での反射光は、出力レーザ光（１往復による増幅光）として出力される。
【００２０】
透過光は、１往復目の光路に対して平行に移動した光路で再び全反射直角プリズム６ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射直角プリズム６ｂに入射する。そして、再びレーザチャンバ２１に入射し、１往復目の光路に対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し、増幅される。
この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４のＰＲコート部に入射し、反射光はレーザ光として出力され、透過光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行移動して増幅発振する。
【００２１】
本実施例では、以下効果を得ることができる。
（１）往復ビーム毎に出力レーザ光のビームが移動するので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命が長くなる。
（２）全反射直角プリズムによりリング共振器を構成しているのでアライメントが容易である。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
【００２２】
図３は本発明の第３の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、前記第１の実施例において２組の折り返しミラー位置をともにオフセットした場合を示している。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【００２３】
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
本実施例では、（１）リング共振器として往路と復路両方で放電空間を通過して増幅するタイプの共振器を採用している。また、（２）ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線が、共振器の光軸方向に平行（放電電極の長手方向の軸に対して平行）で、放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットするように平行移動させて配置する。
すなわち、上記平面を、放電電極の長手方向の軸に対して平行であって放電電極２ａの放電方向に平行な平面とすると、この平面からＯＣ２４と高反射ミラー５ａの交線までの距離をＡとし、上記平面から高反射ミラー４ｂ，４ｃの交線までの距離をＢとしたとき、ＡとＢを異なった値とする（Ｂ＞Ａ）。
また、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してはほぼ平行であるが、ＯＣ２４、高反射ミラー５ｂは放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置され、高反射ミラー５ａ、５ｃは上記放電面に対してα度（α＜４５度）傾いて配置される。
このため、リング共振器内で、光が往復する毎に、同図に示すように放電方向の面に対して垂直な面内を光路が移動する。なお、この実施例の場合、リング共振器内の光路は、往路、復路ともに放電領域を通過する。
【００２４】
以下この実施例の動作を説明する。
ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部に４５度で入射する。
４５度の部分反射（ＰＲ）膜をコートしたＯＣ２４を透過し高反射ミラー５ａに入射角度α（４５度よりも数ｍｒａｄ小さな角度）で入反射し、ウインド２２ａを透過し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の放電空間に傾いて入射される。
上記シード光に同期して、放電電極２ａに電圧が印加され、放電電極２ａは放電する。そして放電空間を透過したシード光は増幅され、ウインド２２ｂを透過し高反射ミラー５ｂに入射角度αで入反射する。そして、高反射ミラー５ｃに入射角度４５度で入反射し、放電電極２ａの長手方向と平行な光路でウインド２２ａを透過し、再び放電している放電空間に導かれ、増幅される。
そして、レーザビームの光路は注入部（ＯＣ２４の端部）から放電方向の面に対して垂直な面内で一定の割合で移動し、ＯＣ２４に入射し一部透過して、レーザの出力光（１往復光）となり、一部は反射され再び高反射ミラー５ａに入射し、同様に放電空間を１往復目の光路に対して平行移動した光路で透過し、高反射ミラー５ｂ及び５ｃにより再び放電空間を１往復目の光路に対して平行移動した光路で透過し、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４のＰＲコート部に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行移動して増幅発振する。
【００２５】
本実施例では、以下効果を得ることができる。
（１）往復ビーム毎に出力レーザ光のビームが移動するので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命が長くなる。
（２）往路と復路で増幅されるので増幅効率が高い。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
なお、上記実施例では、共振器にミラーを用い、２枚の高反射ミラーでレーザチャンバにレーザ光を戻す場合について説明したが、前記第２の実施例のように全反射プリズムを用い、４５度よりも多少小さな角度（数ｍｒａｄ）でフレネル反射で戻しても同様の機能を果たすことができる。
【００２６】
図４は本発明の第４の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、前記図１に示した長方形型のリング共振器において１枚のミラーの軸をずらして設置した場合の構成例について示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとしての機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【００２７】
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側には、４５度入射で部分反射するＯＣ２４と４５度で高反射する高反射ミラー５ａが設けられ、互いの面が成す角度は９０度で配置されている。
一方、チャンバ２１のリア側に２枚の４５度で高反射する高反射ミラー５ｂと５ｃが設けられ、その互いの面の角度が９０度よりもやや小さな角度βになるように配置されている。
また、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してはほぼ平行であるが、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂは放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置され、高反射ミラー５ｃは上記放電面に対して４５度よりもやや小さい角度に傾いて配置される。
なお、本実施例においてはＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、共振器の光軸方向（放電電極２ａの長手方向の軸）に平行で、放電方向に平行な平面に対して、オフセットしていない。すなわち、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、上記平面から等しい距離になるように配置されている。
【００２８】
以下この実施例の動作を説明する。
ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部に入射角度４５度で入射する。このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに４５度で入反射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１内に入射する。シード光は放電電極２ａの長手方向の軸に対して、略平行に透過し、増幅されずにチャンバ２１内を透過する。このシード光は高反射ミラー５ｂに４５度で入反射し、高反射ミラー５ｃに４５度よりも多少小さな角度で入反射する。
４５度で入反射する場合はβの角度は９０度であり、矢印のように光が進みＯＣでの注入位置と一致するところに光が戻る。
一方、本発明では、高反射ミラー５ｃの反射角度を４５度よりも多少小さくしているので、レーザビームは放電空間を透過して増幅され、ＯＣ２４に注入位置から移動した位置に入射する。このＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。
【００２９】
ＯＣ２４での反射光は、１往復目の光路に対して多少傾いた光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂ及び５ｃに入射する。そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し増幅される。
この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復する度に光路が傾き移動して増幅発振する。
【００３０】
以上のように、本実施例では、ＭＯレーザ光（シード光）を増幅段レーザ（ＰＯ）２０の前記リング共振器に注入し、その注入された光が往復毎に注入位置が放電方向の面に対して略垂直方向に移動しながら増幅されるので、以下の効果が得られる。
往復毎にリング共振器内部レーザ光のビームが移動しビーム幅が広がるので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、ＰＯの光学素子の寿命が長くなる。
なお、前記図１〜図３に示した第１〜第３の実施例と本実施例の特性が異なる点は、往復毎の出力光の出射角度が多少ずれるので、結果として放電方向に垂直な方向のビームダイバージェンスは広くなる点である。
また、本実施例では、高反射ミラー５ｃの角度を放電方向に対して垂直な面内で反射角度を４５度より小さな角度で反射させることによって、往復毎のビームの位置を移動させたが、この実施例に限定されることなく、リング共振器を構成するミラーの中で少なくとも１枚のミラーの入反射角度を他のミラーの入反射角（ここでは４５度）からずらして、往復毎のＯＣ上でのビーム位置が移動するようにすればよい。
また、前記図３に示した往復路で増幅するようなリング共振器において、本実施例のように、少なくとも１枚のミラーの角度をずらすようにしてもよい。これにより、往復毎のＯＣ上でのビーム位置が移動する。
【００３１】
図５は本発明の第５の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、注入光の入射角度を、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器への通常の入射角度に対してずらした場合の構成例について示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。
【００３２】
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側には、４５度入射で部分反射するＯＣ２４と４５度で高反射する高反射ミラー５ａの互いの面の角度が９０度で配置されている。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１のリア側に２枚の４５度で高反射する高反射ミラー５ｂと５ｃの互いの面の角度が９０度になるように配置されている。そして、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ、５ｂ及び５ｃのミラー面は電極の放電方向と平行に設置され、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃは放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置されている。
さらに、本実施例においてはＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、共振器の光軸方向に平行（放電電極の長手方向の軸に対して平行）で放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットしていない。すなわち、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、上記平面から等しい距離にあり、出力側とリア側が、左右対称となるように配置されている。
【００３３】
この構成は、通常の増幅用のリング共振器と同様の構成であり、前記図１０（ｂ）に示したように、シード光をＯＣ２４に対して所定の角度（例えば４５度）で注入すると、リング共振器内を往復する光の光路は何往復しても同じになり、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の出力側のウインド２２ａとＯＣ２４の負荷（エネルギ密度）が高くなり、素子の寿命が短くなる。
そこで、本実施例では、発振段レーザ（ＭＯ）からのシード光を、上記所定の角度とは異なる角度で注入する。すなわち、共振器に注入された光の光路が、注入位置から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するように、上記所定角度とは異なった角度で上記リング型共振器にレーザ光を注入する。例えば、ＭＯビーム（シード光）を、高反射ミラー４ｃから、ＯＣ２４の端部に入射角度４５度よりも多少大きな角度で入射する。
【００３４】
以下この実施例の動作を説明する。
上記のように、ＭＯビーム（シード光）をＯＣ２４の端部に入射角度４５度よりも多少大きな角度で入射すると、このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに入射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。
シード光は放電電極２ａの長手方向の軸に対して、略平行（多少斜め）な光路で透過し、増幅されずにチャンバ２１内を透過する。このシード光は高反射ミラー５ｂ，５ｃにより折り返され、放電電極２ａの放電空間に光が通過するようにウインド２２ｂを介してレーザチャンバ２１に入射する。
上記シード光は放電電極２ａの放電空間に導かれ、シード光に同期して、図示しない電源により電圧が放電電極２ａに印加され、電極２ａ間で放電する。
これにより、シード光が増幅されて、ビームはＯＣ２４に到達する。ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。
【００３５】
１往復目の光路に対して多少傾いた光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂ及び５ｃに入射する。そして、再びチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し、増幅される。この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行に移動して増幅発振する。
【００３６】
以上のように、本実施例では、ＭＯレーザ光を増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器に斜めに注入し、その注入された光が往復毎に注入位置が増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に移動しながら往復毎に増幅するようにしたので、以下の効果を得ることができる。
（１）往復毎にリング共振器内部レーザ光のビームが移動しビーム幅が広がるので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命が長くなる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
なお、第３の実施例（図３）のような往復路で増幅するようなリング共振器であっても、本実施例に示すように注入光を斜めに注入し、往復毎のＯＣ２４上でのビーム位置が移動するようにしてもよい。
【００３７】
図６は本発明の第６の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、本実施例は、増幅段レーザ（ＰＯ）に３枚のミラーから構成されるリング共振器を用い、シード光をずらして注入することにより、共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるようにした実施例を示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。
【００３８】
図６において、増幅段レーザ（ＰＯ）のチャンバ２１の出力側には４５度よりやや小さな角度でシード光が入射し、部分反射するＯＣ２４と、４５度よりやや小さな角度の入射角度で高反射する高反射ミラー５ａの互いの面の角度が約９０度よりも小さい角度で配置されている。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１のリア側には略０度入射（３から６ｍｒａｄ）で高反射する高反射ミラー５ｂが配置されている。
そして、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂのミラー面は、電極の放電方向と平行に設置され、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面は、上記放電方向に平行で放電電極２ａの長手方向の軸に平行な平面に対して等しい角度になるように配置され、高反射ミラー５ｃは、この平面に対して垂直に配置されている。
すなわち、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂは、リング共振器内の光路が、放電方向に垂直で放電領域を含む面上になるように配置されている。
この例のリング共振器では、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面の交線と、高反射ミラー５ｂのミラー面の中央の線が、放電電極２ａの長手方向の軸を含み、放電方向と平行な同一平面上にある。そして、放電方向の面に対して垂直な面内であって、電極間の放電領域を含む面と平行になるようにシード光を注入する。
【００３９】
図６において、ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部Ａに、放電方向の面に対して垂直な面内であって、電極間の放電領域を含む面に沿って入射する。ＯＣ２４の面に対する入射角度は、４５度よりも多少小さな角度である。
このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに入射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。シード光は放電電極２ａ間を、斜めに透過する。そして、シード光に同期して図示しない電源により電圧が印加され電極２ａ間で放電する。これにより、シード光は増幅されてチャンバ２１内を透過する。
このシード光は高反射ミラー５ｂの端部ａで高反射され、再び放電電極２ａの放電空間に光が通過するようにウインド２２ｂを介してレーザチャンバ２１に入射する。入射したシード光は電極２ａの放電空間に導かれ増幅されて、ＯＣ２４に到達する。
【００４０】
このビームは、ＯＣ２４に入射するが、中央光軸（この例では共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路の中央を通る軸、同図の点線で示す線）に対して上記端部Ａの反対側の端部Ｂに入射する。
そして、ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。ＯＣ２４での反射光は、１往復目の光路に対して互いに平行な光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅され、チャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂの端部ｂで高反射される。
そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して、互いに平行な光軸で、放電空間内を透過し、増幅される。この増幅光は、シード光の注入位置と一致するＯＣ２４の位置（端部Ａ）に入射し、透過光は２往復目のレーザ光として出力される。
反射光は３往復目の光としてリング共振器内を進み、増幅される。３往復目の光軸は、１往復目と同じ光軸となる。
すなわち、リング共振器内で、レーザビームは、上記中央光軸に対して両側のＯＣ２４の端部Ａと端部Ｂに交互に入射し、また、上記中央光軸の両側の高反射ミラー５ｂの端部ａと端部ｂに交互に入射する。
このように、本実施例では、奇数往復の光路が一致し、偶数往復の光路がおのおの一致する。
【００４１】
以上のように、リング共振器として、３枚のミラーによるリング共振器を配置し、共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるように、上記リング型共振器のミラー配置、およびリング型共振器へのレーザ光の注入位置を選定することにより、以下の効果を得ることができる。
（１）奇数往復目と偶数往復目で増幅された出力光のビーム位置がことなるのでビーム幅が広がる。したがって、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、ＰＯの光学素子の寿命が長くなる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
（４）奇数往復目と偶数往復目のそれぞれの光軸が一致することにより、共振器内の光の往復回数が増加してもケラレることがなく共振するため、前記実施例に比べて、パルス幅が長くなる。
【００４２】
図７は本発明の第７の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、本実施例は、５枚のミラーによりリング共振器を構成し、シード光を、放電方向を含む面に対して垂直な面内で平行にずらして注入する実施例を示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。
【００４３】
以下、前記第６の実施例（図６）と異なる点について説明する。
本実施例においては、（１）リング共振器のミラーの枚数を５枚とし、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ〜５ｄでリング共振器を構成している。また、（２）ＯＣ２４と高反射ミラー５ｂ間を往復する光の光路を電極２ａの長手方向と一致させ、高反射ミラー５ａと高反射ミラー５ｄ間を往復する光路は電極２ａの長手方向に対して傾けて配置している。
さらに（３）高反射ミラー５ａで反射した光を、高反射ミラー５ｄで反射させ、高反射ミラー５ｄから５ｃを介して高反射ミラー５ｂに入射させている。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側には４５度の角度でシード光が入射し、部分反射するＰＲコートが施されたＯＣ２４と、４５度の入射角度で高反射する高反射ミラー５ａが設けられ、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの互いの面の角度が約９０度の角度で配置されている。
チャンバ２１のリア側には入射角２２．５度よりもやや小さな角度で高反射する高反射ミラー５ｃ，５ｄが配置されている。そして、４５度入射角度の高反射ミラー５ｂが配置されている。
【００４４】
ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄのミラー面は電極の放電方向と平行に設置され、リング共振器内の光の光路が、放電方向に対して垂直な平面内に含まれるように配置されている。この例では、放電方向の面に対して垂直な面内であって、電極間の放電領域を含む面と平行になるようにシード光を注入する。
図７において、発振段レーザ（ＭＯ）からのシード光は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部Ａに入射角度４５度で入射する。
このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに４５度よりもやや小さな角度で入射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。
シード光は放電電極２ａ間を、放電電極２ａの長手方向の軸を横切るように斜めに透過する。そして、シード光に同期して図示しない電源により電圧が印加され電極２ａ間で放電する。
【００４５】
これにより、シード光は増幅されてチャンバ２１内を透過する。このシード光は高反射ミラー５ｄ，５ｃにより入射角度２２．５度よりも小さな角度で高反射され、高反射ミラー５ｂに４５度で入射する。
そして、リング共振器の放電電極２ａの長手方向の軸と平行な光路で再び放電電極２ａの放電空間を通過するようにウインド２２ｂを介してレーザチャンバ２１に入射する。電極２ａの放電空間に導かれたシード光は増幅されて、ビームはＯＣ２４に到達する。
ここで、このビームは中央光軸（この例では共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路の中央を通る軸、同図の破線で示す線）に対して端部Ａと反対側の端部Ｂに入射する。
ここで、ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。ＯＣ２４での反射光は１往復目の光路に対して互いに平行な光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻されて増幅され、チャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｄ，５ｃ及び５ｂにより高反射する。
そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して互いに平行な光路で、放電空間内を透過し、増幅される。
【００４６】
この増幅光は、シード光の注入位置と一致するＯＣ２４の位置（端部Ａ）に入射し、透過光は２往復目のレーザ光として出力される。反射光は３往復目の光としてリング共振器内を進み、増幅される。ただし、３往復目の光軸は、１往復目と同じ光路となる。このようにして、この実施例のリング共振器では、奇数往復の光路が一致し、偶数往復の光路が一致する。
以上のように、リング共振器として、５枚のミラーによるリング共振器を配置して、注入光を前記５枚のミラーに注入することにより図６に示した第６の実施例の効果に加え、以下の効果が得られる。
リング共振器内を光が高反射ミラー５ａから５ｄへ進む際に、放電電極を横切るように放電空間を透過させ、次に、光が高反射ミラー５ｂからＯＣ２４へ進む際に電極に沿って放電空間を透過させて増幅しているので、図６の実施例にくらべて、増幅効率が高く安定している。
【００４７】
上述した第１〜７の実施例において、ＯＣ、高反射ミラーの高反射膜、ウインドの反射防止膜はＰ偏光の成分に対してコーティングされる。
コーティングの材料としては、１９３ｎｍで吸収の少ない低屈折率の材料としてＭｇＦ2 、高屈折率の材料としてＧｄＦ3 及びＬａＦ3 を使用する。これら膜の蒸着法としては、抵抗過熱法、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法がある。とくに、Ｆ2 ガス雰囲気中行うスパッタリング法により製膜された膜は散乱及び吸収が少なく、高出力の増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器用の光学素子のコーティングに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施例の構成を示す図である。
【図８】特許文献１に記載の従来例（１）を示す図である。
【図９】特許文献２に記載の従来例（２）を示す図である。
【図１０】ＭＯＰＯ方式のレーザ装置の従来例を示す図である。
【図１１】リング共振器の光路中にビームを拡大する光学素子を配置した場合を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ，２ａ 放電電極
３ 狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）
３ａ プリズムビームエキスパンダ
３ｂ グレーティング（回折格子）
４ａ〜４ｃ 高反射ミラー
５ａ〜５ｄ 高反射ミラー
６ａ，６ｂ 全反射直角プリズム
１０ 発振段レーザ（ＭＯ）
１１ ＭＯチャンバ
１２ａ，１２ｂ ウィンドウ部材
１３，２３ スリット
１４，２４ ＯＣ（出力結合ミラー）
２０ 増幅段レーザ（ＰＯ）
２１ ＰＯチャンバ
２２ａ，２２ｂ ウィンドウ部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は狭帯域発振段レーザと増幅段レーザとからなる露光装置用の注入同期式放電励起レーザ装置に関し、特に、チャンバウインドや出力結合ミラー（ＯＣ）等の光学素子の寿命を延ばすことができる露光装置用レーザ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体露光装置用光源としてエキシマレーザが使用されている。特に、４５ｎｍ以下のテクノロジーノードにおいては、高出力（４０Ｗ以上）でかつ超狭帯域化（０．２ｐｍ以下）にされたＡｒＦレーザ光源が採用されている。
露光装置用光源のＡｒＦレーザ光源においては、高ドーズ安定性の確保と高スループット化に伴い、さらに高出力の９０Ｗ以上の出力が要求されている。
上記光源の要求を満たすために、ダブルチャンバ方式（２ステージ方式）のＡｒＦレーザが実用化されている。ダブルチャンバ方式のレーザ装置の形態としては、アンプ側に共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ（Master Oscillator Power Amprifier ）方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ（Master Oscillator Power Oscillator）方式とに大別される。 しかし、出力９０Ｗのような高出力化のために、増幅器（ＰＡ）または増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子（特にチャンバウインドやＯＣ）負荷が大きくなり、これら光学素子の寿命が課題となっており、レーザ光源の長寿命化が要求されるようになってきている。
【０００３】
これら光学素子の寿命を延ばすために、例えば特許文献１、特許文献２には以下の技術が開示されている。
特許文献１に記載のものにおいては、図８に示すように、発振段レーザ（ＭＯ）１００と、増幅器（ＰＡ）２００を有するＭＯＰＡ方式のレーザ装置において、増幅器（ＰＡ）２００の放電電極と増幅器（ＰＡ）２００のレーザチャンバウインドの間にプリズムビームエキスパンダ２０１を配置していた。これにより、増幅器（ＰＡ）２００のレーザチャンバウインドにかかる負荷（エネルギ密度）が低減される。
特許文献２に記載のものにおいては、発振段レーザ（ＭＯ）１００と、増幅段レーザ（ＰＯ）３００を有するＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、図９に示すように増幅段レーザ（ＰＯ）３００のレーザチャンバ３０１と出力結合ミラー（ＯＣ）３０３の間にビームエキスパンダ３０２を配置していた。これにより、出力結合ミラー（ＯＣ）３０３にかかる負荷（エネルギ密度）が低減される。
【特許文献１】特表２００５−５２４９９８号公報
【特許文献２】特開２００６−０４９８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記ＭＯＰＯ方式のレーザ装置において、シード注入効率が高いリング共振器を増幅段レーザ（ＰＯ）に採用した場合、最終出力９０Ｗ（１５ｍＪ、６ｋＨｚ）では、増幅段レーザ（ＰＯ）のＯＣ及びチャンバのウインドに高負荷がかかり、寿命が短くなっていた。 図１０に増幅段レーザ（ＰＯ）にリング共振器を設置したＭＯＰＯ方式のレーザ装置の従来例を示す。同図（ａ）は側面図を示し、同図（ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。
同図において、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【０００５】
また、発振段レーザ１０と増幅段レーザ２０のチャンバ１１，２１には、レーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂがそれぞれ設置されている。
発振段レーザ１０は拡大プリズム３ａとグレーティング（回折格子）３ｂによって構成された狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３を有し、この狭帯域化モジュール３内の光学素子とＯＣ１４とでレーザ共振器を構成する。
発振段レーザ１０からのＭＯレーザ光（シードレーザビーム）は高反射ミラー４ａ，４ｂ，４ｃを介して増幅段レーザ（ＰＯ）２０へ導かれ注入される。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０は図１０（ｂ）に示すように、光入射側に反射防止（ＡＲ）膜が施された部分反射（ＰＲ）ミラーであるＯＣ２４と、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃで構成されるリング共振器を有する。
【０００６】
発振段レーザ（ＭＯ）１０から出力されたビームは高反射ミラー４ａ，４ｂ，４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器のＯＣ２４から注入され、高反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１内の放電しない空間を透過させ、高反射ミラー５ｂ及び５ｃにより放電電極空間に折り返される。このシード光に同期して、放電電極２ａ間に電圧が印加され放電する。そして放電空間を透過したシード光は増幅され、増幅した光の一部はＯＣ２４を透過してレーザとして出力し、ＯＣ２４の反射光は再びリング共振器の中にフィードバックされ共振する。そして、レーザパルスとして出力される。ＯＣ２４の反射率が例えば２０〜３０％とするとＭＯから出力されたビームの８０〜７０％がリング共振器内に注入されることになり高い注入効率を得ることができる。一方、ＭＯＰＡ方式の場合は、増幅段に光共振器がなく、共振増幅しないので単に増幅器としての機能のみであるため、リング共振器を備えたＭＯＰＯ方式に比べて、ＭＯの出力は約１０倍程度必要となる。
しかし、増幅段レーザ（ＰＯ）２０にリング共振器を採用して、レーザの出力が高い（９０Ｗ以上）場合はリング共振器内部の負荷が非常に高くなる。特に増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４にコーティングされている部分反射（ＰＲ）膜は損傷し寿命が短くなっていた。また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の出力側ウインド２２ａもエネルギ負荷が高く寿命が短かった。
【０００７】
そこで、前記特許文献１に記載されるように、劣化する光学素子の手前のリング共振器の光路上に、ビームを拡大するための光学素子を配置することが考えられる。図１１にこのように構成した場合の増幅段レーザ（ＰＯ）２０の構成例を示す。
すなわち、同図に示すように、出力側ウインド２２ａの手前のリング共振器の光路上に、ビームを拡大するための光学素子であるビームエキスパインダ７を配置する。
しかし、図１１に示すように、リング共振器の光路中にビームを拡大する光学素子を配置すると、リング共振器は不安定型共振器（共振器を往復する毎にビームが拡大する共振器）となる。このため、以下の問題点が発生した。
・増幅段レーザ（ＰＯ）発振の損失が大きく、かつ、注入効率が悪くなっていた。
・出力レーザ光の空間コヒーレンスが高くなり、露光装置のマスク上にスペックルが発生した。
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、狭帯域発振段レーザと増幅段レーザとからなる露光装置用レーザ装置において、ビームを拡大する光学素子を用いることなく、チャンバウインドや出力結合ミラー（ＯＣ）等の光学素子の損傷を小さくし、寿命を延ばすことができる露光装置用狭帯域レーザ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明においては発振段レーザ（ＭＯ）から増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器に注入された光の光路が、注入位置から、放電方向に対して略垂直な面内で往復毎に移動しながら増幅されるように構成する。
すなわち、本発明においては以下のように構成することにより前記課題を解決する。
（１）狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）と、リング型共振器を配置した増幅段レーザ（ＰＯ）とからなる注入同期式放電励起レーザ装置において、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器に、狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）からのＭＯレーザ光を注入し、増幅段レーザ（ＰＯ）において、上記注入された光の注入位置からの光路が、増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対して略垂直方向に往復毎に移動しながら増幅されるように構成する。
（２）上記（１）において、リング型の共振器に注入された光の光路が、注入位置から往復毎に、増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に移動するように、前記増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器のミラーを配置する。
（３）上記（１）において、リング型共振器を、レーザ光が、リング型共振器に対して所定角度で注入されたとき、同一光路を経由してリング型共振器内で往復するように構成し、このリング型共振器に上記所定角度とは異なった角度でレーザ光を注入し、注入された光の光路が、注入位置から増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するようにする。
（４）上記（１）において、リング型共振器のミラーを出力結合ミラーを含めて３枚以上の奇数枚とし、リング型共振器のミラー配置、およびリング型共振器へのレーザ光の注入位置を選定することにより、リング型共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるようにする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）往復毎にリング共振器内部レーザ光のビームが移動するように構成することで、結果としてビーム幅を広げることができる。
このため増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。その結果、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命を長くすることができる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）光路中にビーム拡大のための光学素子を配置していないので、不安定共振器とならず、空間コヒーレンスは低くなる。このため露光装置用光源として使用した場合マスク上でのスペックルが抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の第１の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、増幅段レーザ２０（ＰＯ）に長方形型のリング共振器を設置した場合を示している。同図（ａ）は側面図を示し、同図（ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。
同図（ａ）の構成は前記図１０に示したものと同じであり、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【００１１】
また、発振段レーザ１０と増幅段レーザ２０のチャンバ１１，２１には、レーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材１２ａ，１２ｂ，２２ａ，２２ｂがそれぞれ設置されている。
発振段レーザ１０は拡大プリズム３ａとグレーティング（回折格子）３ｂによって構成された狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）３を有し、この狭帯域化モジュール３内の光学素子とＯＣ１４とでレーザ共振器を構成する。
発振段レーザ１０からのＭＯレーザ光（シードレーザビーム）は高反射ミラー４ａ，４ｂ，４ｃを介して増幅段レーザ（ＰＯ）２０へ導かれ注入される。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０には図１（ｂ）に示すようにＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃからなるリング共振器が設けられ、リング共振器中に、光入射側に反射防止（ＡＲ）膜が施された部分反射（ＰＲ）ミラーであるＯＣ２４が配置され、その他のリング共振器を構成するミラー５ａ，５ｂ，５ｃには高反射（ＨＲ）膜がコートされている。
【００１２】
本実施例では、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側に、４５度入射で部分反射するＯＣ２４と４５度で高反射する高反射ミラー５ａの互いの面の角度が９０度になるように配置されている。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１のリア側に２枚の４５度で高反射する高反射ミラー５ｂと５ｃが、互いの面の角度が９０度になるように配置されている。そして、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してほぼ平行で、放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置されている。
すなわち、放電電極２ａを挟んで対向する共振器ミラー（ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃ）間を往復する光の光路が放電面に垂直な面内を含むように配置されている。上記共振器ミラー間を往復する光路方向をここでは、リング共振器の光軸方向とも呼ぶ。
【００１３】
ここで、通常の増幅用のリング共振器では、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面が接する交点（線）と、高反射ミラー５ｂ及び５ｃのミラー面が接する交点（線）が、リング共振器の光軸方向に平行な平面上にあり、出力側のＯＣ２４と高反射ミラー５ａと、リア側の高反射ミラー５ｂ，５ｃが、上記光軸方向に垂直な平面に対して左右対称となるように配置されている。そして、発振段レーザ（ＭＯ）１０からのシード光は、上記光軸方向に沿って注入される。
このように通常のリング共振器と同様にリング共振器を構成し、上記のようにシード光を注入すると、リング共振器内を往復する光の光路は何往復しても同じになる。
この場合、図１０（ｂ）に示したようにビーム幅は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電幅と略一致し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の出力側のウインド２２ａとＯＣ２４の負荷（エネルギ密度）が高くなり、素子の寿命が短くなる。
【００１４】
そこで、この実施例では、図１（ｂ）に示すように、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面が交わった部分に形成される谷線（以下交線という）と、高反射ミラー５ｂ及び５ｃのミラー面の交線が、共振器の光軸方向に平行（共振器内の光路を放電電極の長手方向の軸に一致させる場合は、放電電極の長手方向の軸に対して平行）で、放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットするように平行移動させて配置する。なお、前述したようにＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してほぼ平行であるので、上記交線は放電方向に対して平行である。
すなわち、上記ミラー面の交線が、上記同一平面上にないように、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの組、あるいは高反射ミラー５ｂ及び５ｃの組のいずれか一方を上記平面に対して垂直方向に、平行移動させて配置する。
また、発振段レーザ（ＭＯ）１０からの注入ビーム（シード光）を、ＯＣ２４の端部（例えば高反射ミラー５ａに最も近い位置あるいは最も遠い位置）から、ＯＣ２４に対して入射角度４５度で入射させる。
このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに４５度で入反射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。
【００１５】
シード光は放電電極２ａの長手方向に対して、略平行な光路でチャンバ２１内を透過し、増幅されずにチャンバ２１内を通過する。このシード光は高反射ミラー５ｂ及び５ｃにより折り返され、放電電極２ａの放電空間にシード光が通過するようにレーザチャンバ２１に入射する。
放電電極２ａの放電空間に導かれたシード光に同期して、図示しない電源により、放電電極２ａ間に電圧が印加され電極２ａ間で放電する。これにより、シード光が増幅されて、ビームはＯＣ２４に到達する。ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光は１往復による増幅光として出力される。
一方ＯＣ２４での反射光は、１往復目の光路に対して放電方向に対して垂直な面内で平行に移動した光路で、再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂ及び５ｃに入射する。
そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路Ｐに対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し、増幅される。この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行移動して増幅発振する。
【００１６】
以上のように、ＭＯレーザ光（シード光）を増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器に注入し、その注入された光が往復毎に注入位置から放電方向の面に対して略垂直方向に移動しながら往復毎に増幅する光共振器を配置することにより、以下の効果を得ることができる。
（１）往復毎にリング共振器内部でレーザ光のビームが移動しビーム幅が広がるので、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の光学素子の寿命が長くなる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）光路中にビーム拡大のための光学素子を配置していないので、不安定共振器とならないために、空間コヒーレンスは低くなる。このため露光装置用光源として使用した場合マスク上でのスペックルが抑制される。
（４）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
【００１７】
図２は本発明の第２の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、増幅段レーザ２０（ＰＯ）に長方形型のリング共振器を設置した前記第１の実施例の変形例を示している。同図（ａ）は側面図を示し、同図（ｂ）は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示す。
本実施例の構成は、前記共振器ミラーが全反射直角プリズム６ａ，６ｂに代わった点を除き、基本的には、前記第１の実施例と同じである。
発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
本実施例では、（１）リング共振器の光学素子として、反射防止（ＡＲ）膜がコートされた２つの全反射直角プリズム６ａ，６ｂを設置し、（２）リング共振器の光路中に、部分反射（ＰＲ）膜をコートしたＯＣ２４を設置し、（３）全反射直角プリズム６ａと全反射直角プリズム６ｂのそれぞれの頂角の部分の稜線を、前記第１の実施例と同様、放電電極の長手方向の軸に対して、オフセットさせて配置している。すなわち、全反射直角プリズム６ａと全反射直角プリズム６ｂのそれぞれの頂角の部分の稜線が、共振器の光軸方向に平行（共振器内の光路が放電電極の長手方向の軸に平行の場合には、放電電極の長手方向の軸に対して平行）で、放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットするように平行移動させて配置する（上記稜線が上記同一平面上にないように、上記平面に対して垂直方向に、平行移動させて配置する）。
【００１８】
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のリング共振器は、上述したように反射防止（ＡＲ）膜がコートされた全反射直角プリズム６ａ，６ｂから構成され、この全反射直角プリズムの全反射面は、放電方向に対してほぼ平行で、放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置されている。
すなわち、放電電極２ａを挟んで対向する全反射直角プリズム６ａ，６ｂ間を往復する光の光路が放電面に垂直な面内を含むように配置され、第１の実施例と同様、注入された光の注入位置からの光路が、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動する。
すなわち、図２（ｂ）に示すように、ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ａにより反射され、片面に部分反射（ＰＲ）膜がコートされ、他の片面に反射防止（ＡＲ）膜がコートされたＯＣ２４の端部に入射する。
【００１９】
ＯＣ２４ではシード光が一部反射し、全反射直角プリズム６ａに入射する。この全反射直角プリズム６ａの入射出射面には反射防止（ＡＲ）膜がコートされている。シード光はプリズム６ａの２つ面でフレネル反射により全反射する。
そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。シード光は放電電極２ａに対して、略平行な光路で透過し、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射直角プリズム６ｂに入射する。シード光は直角プリズム６ｂの２面で全反射し再びウインド２２ｂを介して放電電極２ａの放電空間と光路が一致するようにレーザチャンバ２１に入射する。放電電極２ａの放電空間に導かれたシード光に同期して、図示しない電源により放電電極２ａに電圧が印加され電極２ａ間で放電する。
これにより、シード光が増幅されて、レーザビームはＯＣ２４のＰＲコート部に入射する。ＯＣ２４での反射光は、出力レーザ光（１往復による増幅光）として出力される。
【００２０】
透過光は、１往復目の光路に対して平行に移動した光路で再び全反射直角プリズム６ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射直角プリズム６ｂに入射する。そして、再びレーザチャンバ２１に入射し、１往復目の光路に対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し、増幅される。
この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４のＰＲコート部に入射し、反射光はレーザ光として出力され、透過光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行移動して増幅発振する。
【００２１】
本実施例では、以下効果を得ることができる。
（１）往復ビーム毎に出力レーザ光のビームが移動するので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命が長くなる。
（２）全反射直角プリズムによりリング共振器を構成しているのでアライメントが容易である。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
【００２２】
図３は本発明の第３の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、前記第１の実施例において２組の折り返しミラー位置をともにオフセットした場合を示している。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【００２３】
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
本実施例では、（１）リング共振器として往路と復路両方で放電空間を通過して増幅するタイプの共振器を採用している。また、（２）ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線が、共振器の光軸方向に平行（放電電極の長手方向の軸に対して平行）で、放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットするように平行移動させて配置する。
すなわち、上記平面を、放電電極の長手方向の軸に対して平行であって放電電極２ａの放電方向に平行な平面とすると、この平面からＯＣ２４と高反射ミラー５ａの交線までの距離をＡとし、上記平面から高反射ミラー４ｂ，４ｃの交線までの距離をＢとしたとき、ＡとＢを異なった値とする（Ｂ＞Ａ）。
また、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してはほぼ平行であるが、ＯＣ２４、高反射ミラー５ｂは放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置され、高反射ミラー５ａ、５ｃは上記放電面に対してα度（α＜４５度）傾いて配置される。
このため、リング共振器内で、光が往復する毎に、同図に示すように放電方向の面に対して垂直な面内を光路が移動する。なお、この実施例の場合、リング共振器内の光路は、往路、復路ともに放電領域を通過する。
【００２４】
以下この実施例の動作を説明する。
ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部に４５度で入射する。
４５度の部分反射（ＰＲ）膜をコートしたＯＣ２４を透過し高反射ミラー５ａに入射角度α（４５度よりも数ｍｒａｄ小さな角度）で入反射し、ウインド２２ａを透過し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のレーザチャンバ２１の放電空間に傾いて入射される。
上記シード光に同期して、放電電極２ａに電圧が印加され、放電電極２ａは放電する。そして放電空間を透過したシード光は増幅され、ウインド２２ｂを透過し高反射ミラー５ｂに入射角度αで入反射する。そして、高反射ミラー５ｃに入射角度４５度で入反射し、放電電極２ａの長手方向と平行な光路でウインド２２ａを透過し、再び放電している放電空間に導かれ、増幅される。
そして、レーザビームの光路は注入部（ＯＣ２４の端部）から放電方向の面に対して垂直な面内で一定の割合で移動し、ＯＣ２４に入射し一部透過して、レーザの出力光（１往復光）となり、一部は反射され再び高反射ミラー５ａに入射し、同様に放電空間を１往復目の光路に対して平行移動した光路で透過し、高反射ミラー５ｂ及び５ｃにより再び放電空間を１往復目の光路に対して平行移動した光路で透過し、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４のＰＲコート部に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行移動して増幅発振する。
【００２５】
本実施例では、以下効果を得ることができる。
（１）往復ビーム毎に出力レーザ光のビームが移動するので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命が長くなる。
（２）往路と復路で増幅されるので増幅効率が高い。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
なお、上記実施例では、共振器にミラーを用い、２枚の高反射ミラーでレーザチャンバにレーザ光を戻す場合について説明したが、前記第２の実施例のように全反射プリズムを用い、４５度よりも多少小さな角度（数ｍｒａｄ）でフレネル反射で戻しても同様の機能を果たすことができる。
【００２６】
図４は本発明の第４の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、前記図１に示した長方形型のリング共振器において１枚のミラーの軸をずらして設置した場合の構成例について示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとしての機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。発振段レーザ（ＭＯ）１０、増幅段レーザ（ＰＯ）２０は各々レーザチャンバ１１，２１を有し、その内部にはレーザガスが満たされており、それぞれ内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ａ、２ａが設置され、これらの一対の電極１ａ，２ａに高電圧パルスが印加されることにより放電が発生する。
【００２７】
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側には、４５度入射で部分反射するＯＣ２４と４５度で高反射する高反射ミラー５ａが設けられ、互いの面が成す角度は９０度で配置されている。
一方、チャンバ２１のリア側に２枚の４５度で高反射する高反射ミラー５ｂと５ｃが設けられ、その互いの面の角度が９０度よりもやや小さな角度βになるように配置されている。
また、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａと、高反射ミラー５ｂ、５ｃのミラー面は放電方向に対してはほぼ平行であるが、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂは放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置され、高反射ミラー５ｃは上記放電面に対して４５度よりもやや小さい角度に傾いて配置される。
なお、本実施例においてはＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、共振器の光軸方向（放電電極２ａの長手方向の軸）に平行で、放電方向に平行な平面に対して、オフセットしていない。すなわち、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、上記平面から等しい距離になるように配置されている。
【００２８】
以下この実施例の動作を説明する。
ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部に入射角度４５度で入射する。このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに４５度で入反射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１内に入射する。シード光は放電電極２ａの長手方向の軸に対して、略平行に透過し、増幅されずにチャンバ２１内を透過する。このシード光は高反射ミラー５ｂに４５度で入反射し、高反射ミラー５ｃに４５度よりも多少小さな角度で入反射する。
４５度で入反射する場合はβの角度は９０度であり、矢印のように光が進みＯＣでの注入位置と一致するところに光が戻る。
一方、本発明では、高反射ミラー５ｃの反射角度を４５度よりも多少小さくしているので、レーザビームは放電空間を透過して増幅され、ＯＣ２４に注入位置から移動した位置に入射する。このＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。
【００２９】
ＯＣ２４での反射光は、１往復目の光路に対して多少傾いた光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂ及び５ｃに入射する。そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し増幅される。
この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復する度に光路が傾き移動して増幅発振する。
【００３０】
以上のように、本実施例では、ＭＯレーザ光（シード光）を増幅段レーザ（ＰＯ）２０の前記リング共振器に注入し、その注入された光が往復毎に注入位置が放電方向の面に対して略垂直方向に移動しながら増幅されるので、以下の効果が得られる。
往復毎にリング共振器内部レーザ光のビームが移動しビーム幅が広がるので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、ＰＯの光学素子の寿命が長くなる。
なお、前記図１〜図３に示した第１〜第３の実施例と本実施例の特性が異なる点は、往復毎の出力光の出射角度が多少ずれるので、結果として放電方向に垂直な方向のビームダイバージェンスは広くなる点である。
また、本実施例では、高反射ミラー５ｃの角度を放電方向に対して垂直な面内で反射角度を４５度より小さな角度で反射させることによって、往復毎のビームの位置を移動させたが、この実施例に限定されることなく、リング共振器を構成するミラーの中で少なくとも１枚のミラーの入反射角度を他のミラーの入反射角（ここでは４５度）からずらして、往復毎のＯＣ上でのビーム位置が移動するようにすればよい。
また、前記図３に示した往復路で増幅するようなリング共振器において、本実施例のように、少なくとも１枚のミラーの角度をずらすようにしてもよい。これにより、往復毎のＯＣ上でのビーム位置が移動する。
【００３１】
図５は本発明の第５の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、注入光の入射角度を、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器への通常の入射角度に対してずらした場合の構成例について示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。
【００３２】
以下、前記第１の実施例と異なる点について説明する。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側には、４５度入射で部分反射するＯＣ２４と４５度で高反射する高反射ミラー５ａの互いの面の角度が９０度で配置されている。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１のリア側に２枚の４５度で高反射する高反射ミラー５ｂと５ｃの互いの面の角度が９０度になるように配置されている。そして、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ、５ｂ及び５ｃのミラー面は電極の放電方向と平行に設置され、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃは放電面（放電電極の長手方向にほぼ平行で放電方向に平行な面）に対してほぼ４５度傾いて配置されている。
さらに、本実施例においてはＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、共振器の光軸方向に平行（放電電極の長手方向の軸に対して平行）で放電電極２ａの放電方向に平行な平面に対して、オフセットしていない。すなわち、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの面の交線と、高反射ミラー５ｂ，５ｃの面の交線は、上記平面から等しい距離にあり、出力側とリア側が、左右対称となるように配置されている。
【００３３】
この構成は、通常の増幅用のリング共振器と同様の構成であり、前記図１０（ｂ）に示したように、シード光をＯＣ２４に対して所定の角度（例えば４５度）で注入すると、リング共振器内を往復する光の光路は何往復しても同じになり、増幅段レーザ（ＰＯ）２０の出力側のウインド２２ａとＯＣ２４の負荷（エネルギ密度）が高くなり、素子の寿命が短くなる。
そこで、本実施例では、発振段レーザ（ＭＯ）からのシード光を、上記所定の角度とは異なる角度で注入する。すなわち、共振器に注入された光の光路が、注入位置から増幅段レーザ（ＰＯ）２０の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するように、上記所定角度とは異なった角度で上記リング型共振器にレーザ光を注入する。例えば、ＭＯビーム（シード光）を、高反射ミラー４ｃから、ＯＣ２４の端部に入射角度４５度よりも多少大きな角度で入射する。
【００３４】
以下この実施例の動作を説明する。
上記のように、ＭＯビーム（シード光）をＯＣ２４の端部に入射角度４５度よりも多少大きな角度で入射すると、このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに入射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。
シード光は放電電極２ａの長手方向の軸に対して、略平行（多少斜め）な光路で透過し、増幅されずにチャンバ２１内を透過する。このシード光は高反射ミラー５ｂ，５ｃにより折り返され、放電電極２ａの放電空間に光が通過するようにウインド２２ｂを介してレーザチャンバ２１に入射する。
上記シード光は放電電極２ａの放電空間に導かれ、シード光に同期して、図示しない電源により電圧が放電電極２ａに印加され、電極２ａ間で放電する。
これにより、シード光が増幅されて、ビームはＯＣ２４に到達する。ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。
【００３５】
１往復目の光路に対して多少傾いた光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅されずにチャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂ及び５ｃに入射する。そして、再びチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して所定の距離だけ平行移動した光路で、放電空間内を透過し、増幅される。この増幅光は、１往復目に対して一定の割合で移動してビームは再びＯＣ２４に入射し、透過光はレーザ光として出力され、反射光は再び共振器内で共振し、３往復目も同様に往復するたびに光路が平行に移動して増幅発振する。
【００３６】
以上のように、本実施例では、ＭＯレーザ光を増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器に斜めに注入し、その注入された光が往復毎に注入位置が増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に移動しながら往復毎に増幅するようにしたので、以下の効果を得ることができる。
（１）往復毎にリング共振器内部レーザ光のビームが移動しビーム幅が広がるので、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、増幅段レーザ（ＰＯ）の光学素子の寿命が長くなる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
なお、第３の実施例（図３）のような往復路で増幅するようなリング共振器であっても、本実施例に示すように注入光を斜めに注入し、往復毎のＯＣ２４上でのビーム位置が移動するようにしてもよい。
【００３７】
図６は本発明の第６の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、本実施例は、増幅段レーザ（ＰＯ）に３枚のミラーから構成されるリング共振器を用い、シード光をずらして注入することにより、共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるようにした実施例を示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。
【００３８】
図６において、増幅段レーザ（ＰＯ）のチャンバ２１の出力側には４５度よりやや小さな角度でシード光が入射し、部分反射するＯＣ２４と、４５度よりやや小さな角度の入射角度で高反射する高反射ミラー５ａの互いの面の角度が約９０度よりも小さい角度で配置されている。
また、増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１のリア側には略０度入射（３から６ｍｒａｄ）で高反射する高反射ミラー５ｂが配置されている。
そして、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂのミラー面は、電極の放電方向と平行に設置され、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面は、上記放電方向に平行で放電電極２ａの長手方向の軸に平行な平面に対して等しい角度になるように配置され、高反射ミラー５ｃは、この平面に対して垂直に配置されている。
すなわち、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂは、リング共振器内の光路が、放電方向に垂直で放電領域を含む面上になるように配置されている。
この例のリング共振器では、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａのミラー面の交線と、高反射ミラー５ｂのミラー面の中央の線が、放電電極２ａの長手方向の軸を含み、放電方向と平行な同一平面上にある。そして、放電方向の面に対して垂直な面内であって、電極間の放電領域を含む面と平行になるようにシード光を注入する。
【００３９】
図６において、ＭＯビーム（シード光）は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部Ａに、放電方向の面に対して垂直な面内であって、電極間の放電領域を含む面に沿って入射する。ＯＣ２４の面に対する入射角度は、４５度よりも多少小さな角度である。
このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに入射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。シード光は放電電極２ａ間を、斜めに透過する。そして、シード光に同期して図示しない電源により電圧が印加され電極２ａ間で放電する。これにより、シード光は増幅されてチャンバ２１内を透過する。
このシード光は高反射ミラー５ｂの端部ａで高反射され、再び放電電極２ａの放電空間に光が通過するようにウインド２２ｂを介してレーザチャンバ２１に入射する。入射したシード光は電極２ａの放電空間に導かれ増幅されて、ＯＣ２４に到達する。
【００４０】
このビームは、ＯＣ２４に入射するが、中央光軸（この例では共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路の中央を通る軸、同図の点線で示す線）に対して上記端部Ａの反対側の端部Ｂに入射する。
そして、ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。ＯＣ２４での反射光は、１往復目の光路に対して互いに平行な光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻され、増幅され、チャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｂの端部ｂで高反射される。
そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して、互いに平行な光軸で、放電空間内を透過し、増幅される。この増幅光は、シード光の注入位置と一致するＯＣ２４の位置（端部Ａ）に入射し、透過光は２往復目のレーザ光として出力される。
反射光は３往復目の光としてリング共振器内を進み、増幅される。３往復目の光軸は、１往復目と同じ光軸となる。
すなわち、リング共振器内で、レーザビームは、上記中央光軸に対して両側のＯＣ２４の端部Ａと端部Ｂに交互に入射し、また、上記中央光軸の両側の高反射ミラー５ｂの端部ａと端部ｂに交互に入射する。
このように、本実施例では、奇数往復の光路が一致し、偶数往復の光路がおのおの一致する。
【００４１】
以上のように、リング共振器として、３枚のミラーによるリング共振器を配置し、共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるように、上記リング型共振器のミラー配置、およびリング型共振器へのレーザ光の注入位置を選定することにより、以下の効果を得ることができる。
（１）奇数往復目と偶数往復目で増幅された出力光のビーム位置がことなるのでビーム幅が広がる。したがって、増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器の光学素子（ＯＣ、レーザウインド及び高反射ミラー）におけるレーザ光のエネルギ密度が低減される。そのため、ＰＯの光学素子の寿命が長くなる。
（２）リング共振器の光路中でビーム拡大しないので、注入効率が高くなる。
（３）往復毎に出力されるレーザ光は平行であるため、放電方向に対して垂直な方向の出力レーザ光全体としてのビームダイバージェンスは広くならない。
（４）奇数往復目と偶数往復目のそれぞれの光軸が一致することにより、共振器内の光の往復回数が増加してもケラレることがなく共振するため、前記実施例に比べて、パルス幅が長くなる。
【００４２】
図７は本発明の第７の実施例の露光装置用狭帯域レーザ装置の構成を示す図であり、本実施例は、５枚のミラーによりリング共振器を構成し、シード光を、放電方向を含む面に対して垂直な面内で平行にずらして注入する実施例を示す。
同図は増幅段レーザ（ＰＯ）２０の上面図を示し、発振段レーザ（ＭＯ）の構成等は省略されているが、前記図１と同様である。すなわち、発振段レーザ（ＭＯ）１０から放出されるレーザビームはシードレーザビームとして機能し、増幅段レーザ（ＰＯ）２０はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。
【００４３】
以下、前記第６の実施例（図６）と異なる点について説明する。
本実施例においては、（１）リング共振器のミラーの枚数を５枚とし、ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ〜５ｄでリング共振器を構成している。また、（２）ＯＣ２４と高反射ミラー５ｂ間を往復する光の光路を電極２ａの長手方向と一致させ、高反射ミラー５ａと高反射ミラー５ｄ間を往復する光路は電極２ａの長手方向に対して傾けて配置している。
さらに（３）高反射ミラー５ａで反射した光を、高反射ミラー５ｄで反射させ、高反射ミラー５ｄから５ｃを介して高反射ミラー５ｂに入射させている。
増幅段レーザ（ＰＯ）２０のチャンバ２１の出力側には４５度の角度でシード光が入射し、部分反射するＰＲコートが施されたＯＣ２４と、４５度の入射角度で高反射する高反射ミラー５ａが設けられ、ＯＣ２４と高反射ミラー５ａの互いの面の角度が約９０度の角度で配置されている。
チャンバ２１のリア側には入射角２２．５度よりもやや小さな角度で高反射する高反射ミラー５ｃ，５ｄが配置されている。そして、４５度入射角度の高反射ミラー５ｂが配置されている。
【００４４】
ＯＣ２４、高反射ミラー５ａ，５ｂ，５ｃ及び５ｄのミラー面は電極の放電方向と平行に設置され、リング共振器内の光の光路が、放電方向に対して垂直な平面内に含まれるように配置されている。この例では、放電方向の面に対して垂直な面内であって、電極間の放電領域を含む面と平行になるようにシード光を注入する。
図７において、発振段レーザ（ＭＯ）からのシード光は高反射ミラー４ｃにより増幅段レーザ（ＰＯ）２０のＯＣ２４の端部Ａに入射角度４５度で入射する。
このビームの一部はＯＣ２４を透過して、高反射ミラー５ａに４５度よりもやや小さな角度で入射する。そして、シード光はウインド２２ａを透過してレーザチャンバ２１に入射する。
シード光は放電電極２ａ間を、放電電極２ａの長手方向の軸を横切るように斜めに透過する。そして、シード光に同期して図示しない電源により電圧が印加され電極２ａ間で放電する。
【００４５】
これにより、シード光は増幅されてチャンバ２１内を透過する。このシード光は高反射ミラー５ｄ，５ｃにより入射角度２２．５度よりも小さな角度で高反射され、高反射ミラー５ｂに４５度で入射する。
そして、リング共振器の放電電極２ａの長手方向の軸と平行な光路で再び放電電極２ａの放電空間を通過するようにウインド２２ｂを介してレーザチャンバ２１に入射する。電極２ａの放電空間に導かれたシード光は増幅されて、ビームはＯＣ２４に到達する。
ここで、このビームは中央光軸（この例では共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路の中央を通る軸、同図の破線で示す線）に対して端部Ａと反対側の端部Ｂに入射する。
ここで、ＯＣ２４での透過光は、出力レーザ光として出力（１往復による増幅光）される。ＯＣ２４での反射光は１往復目の光路に対して互いに平行な光路で再び全反射ミラー５ａによりレーザチャンバ２１に戻されて増幅され、チャンバ２１内を透過し、全反射ミラー５ｄ，５ｃ及び５ｂにより高反射する。
そして、再びレーザチャンバ２１に戻され、１往復目の光路に対して互いに平行な光路で、放電空間内を透過し、増幅される。
【００４６】
この増幅光は、シード光の注入位置と一致するＯＣ２４の位置（端部Ａ）に入射し、透過光は２往復目のレーザ光として出力される。反射光は３往復目の光としてリング共振器内を進み、増幅される。ただし、３往復目の光軸は、１往復目と同じ光路となる。このようにして、この実施例のリング共振器では、奇数往復の光路が一致し、偶数往復の光路が一致する。
以上のように、リング共振器として、５枚のミラーによるリング共振器を配置して、注入光を前記５枚のミラーに注入することにより図６に示した第６の実施例の効果に加え、以下の効果が得られる。
リング共振器内を光が高反射ミラー５ａから５ｄへ進む際に、放電電極を横切るように放電空間を透過させ、次に、光が高反射ミラー５ｂからＯＣ２４へ進む際に電極に沿って放電空間を透過させて増幅しているので、図６の実施例にくらべて、増幅効率が高く安定している。
【００４７】
上述した第１〜７の実施例において、ＯＣ、高反射ミラーの高反射膜、ウインドの反射防止膜はＰ偏光の成分に対してコーティングされる。
コーティングの材料としては、１９３ｎｍで吸収の少ない低屈折率の材料としてＭｇＦ2 、高屈折率の材料としてＧｄＦ3 及びＬａＦ3 を使用する。これら膜の蒸着法としては、抵抗過熱法、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法がある。とくに、Ｆ2 ガス雰囲気中行うスパッタリング法により製膜された膜は散乱及び吸収が少なく、高出力の増幅段レーザ（ＰＯ）のリング共振器用の光学素子のコーティングに適している。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例の構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明の第４の実施例の構成を示す図である。
【図５】本発明の第５の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第６の実施例の構成を示す図である。
【図７】本発明の第７の実施例の構成を示す図である。
【図８】特許文献１に記載の従来例（１）を示す図である。
【図９】特許文献２に記載の従来例（２）を示す図である。
【図１０】ＭＯＰＯ方式のレーザ装置の従来例を示す図である。
【図１１】リング共振器の光路中にビームを拡大する光学素子を配置した場合を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ，２ａ 放電電極
３ 狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）
３ａ プリズムビームエキスパンダ
３ｂ グレーティング（回折格子）
４ａ〜４ｃ 高反射ミラー
５ａ〜５ｄ 高反射ミラー
６ａ，６ｂ 全反射直角プリズム
１０ 発振段レーザ（ＭＯ）
１１ ＭＯチャンバ
１２ａ，１２ｂ ウィンドウ部材
１３，２３ スリット
１４，２４ ＯＣ（出力結合ミラー）
２０ 増幅段レーザ（ＰＯ）
２１ ＰＯチャンバ
２２ａ，２２ｂ ウィンドウ部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）と、リング型共振器を配置した増幅段レーザ（ＰＯ）とからなる注入同期式放電励起レーザ装置であって、
上記増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器には、上記狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）からのＭＯレーザ光が注入され、
上記増幅段レーザ（ＰＯ）において、上記注入された光は、注入位置から光路が増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するように増幅されることを特徴とする露光装置用狭帯域レーザ装置。
【請求項２】
前記増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器のミラーは、
リング型の共振器に注入された光の光路が、注入位置から往復毎に、増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に移動するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置用狭帯域レーザ装置。
【請求項３】
上記リング型共振器は、レーザ光が、リング型共振器に対して所定角度で注入されたとき、同一光路を経由してリング型共振器内で往復するように構成されており、
リング型の共振器に注入された光の光路が、注入位置から増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するように、上記所定角度とは異なった角度で上記リング型共振器にレーザ光が注入される
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置用狭帯域レーザ装置。
【請求項４】
前記リング型共振器のミラーは出力結合ミラーを含めて３枚以上の奇数枚であり、
前記リング型共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるように、上記リング型共振器のミラー配置、およびリング型共振器へのレーザ光の注入位置が選定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置用狭帯域レーザ装置。
【請求項１】
狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）と、リング型共振器を配置した増幅段レーザ（ＰＯ）とからなる注入同期式放電励起レーザ装置であって、
上記増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器には、上記狭帯域発振段レーザ（ＭＯ）からのＭＯレーザ光が注入され、
上記増幅段レーザ（ＰＯ）において、上記注入された光は、注入位置から光路が増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するように増幅されることを特徴とする露光装置用狭帯域レーザ装置。
【請求項２】
前記増幅段レーザ（ＰＯ）のリング型共振器のミラーは、
リング型の共振器に注入された光の光路が、注入位置から往復毎に、増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に移動するように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置用狭帯域レーザ装置。
【請求項３】
上記リング型共振器は、レーザ光が、リング型共振器に対して所定角度で注入されたとき、同一光路を経由してリング型共振器内で往復するように構成されており、
リング型の共振器に注入された光の光路が、注入位置から増幅段レーザ（ＰＯ）の放電方向の面に対して略垂直方向に往復毎に移動するように、上記所定角度とは異なった角度で上記リング型共振器にレーザ光が注入される
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置用狭帯域レーザ装置。
【請求項４】
前記リング型共振器のミラーは出力結合ミラーを含めて３枚以上の奇数枚であり、
前記リング型共振器内に注入された光の奇数往復目の光路と、偶数往復目の光路が異なる光路となるように、上記リング型共振器のミラー配置、およびリング型共振器へのレーザ光の注入位置が選定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置用狭帯域レーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１３０６５２（Ｐ２００８−１３０６５２Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１１４００（Ｐ２００６−３１１４００）
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月１７日（２００６．１１．１７）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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