JPH10163553A - 連続発光エキシマレーザ発振装置及び発振方法、露光装置並びにレーザ管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【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が簡略にす
ることができる連続発光エキシマレーザ発振装置・発振
方法及び露光装置、レーザ管を提供すること。 【解決手段】 Ｋｒ，Ａｒ，Ｎｅ等の不活性ガスとＦ₂
ガスが混合され、レーザガスを収納するためのレーザチ
ャンバと、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表面をフッ化物で構成し、
かつ２４８ｎｍ、１９３ｎｍ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、該レーザーガスを連続
的に励起するためのマイクロ波の導入手段を設けた、出
力側反射鏡前記波長の光に対する９０％以上の反射率と
したことを特徴とする。レーザガスは連続的に供給する
ことが好ましく、また、Ｆ₂濃度は、１〜６％、圧力を
数１０Ｔｏｒｒ〜１ａｔｍが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、連続発光が可能な
連続発光エキシマレーザ発振装置及び発振方法、エキシ
マレーザ露光装置並びにレーザ管に関する。

【０００２】

【従来の技術】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^*，Ａ
ｒＦ^*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。これをボンドフリー遷移あるいは自然
発光というが、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の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連続発
光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（Joul） 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、１
ＭＷ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、チャンバの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。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、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
る連続発光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振装置及び発振方
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。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の連続発光エキシ
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。

【００２２】本発明の連続発光エキシマレーザ発振方法
は、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たレーザ管からなる
レーザチャンバ内に、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
ーザガスを連続的に供給し、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、１９３ｎ
ｍ、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にマイクロ波を導入することに
よりレーザガスを連続的に励起し、出力側の反射鏡の反
射率を９０％以上である一対の反射鏡により共振させる
ことにより連続発光させることを特徴とする。

【００２３】本発明の連続発光エキシマレーザ露光装置
は、上記連続発光エキシマレーザ発振装置と、照明光学
系、結像光学系、ウエハを保持するためのステージとを
有することを特徴とする。

【００２４】本発明のエキシマレーザは、連続発振エキ
シマレーザにおいて、エキシマレーザガスを収納する為
のレーザチャンバと；該レーザチャンバを挟むように配
置した一対の反射鏡からなる光共振器と；該光共振器の
光路内に配置され、発振する光を選択する光選択手段
と；該エキシマレーザガスを連続的に励起するためのマ
イクロ波導入手段と；該マイクロ導入手段によって連続
的にマイクロ波を導入させるとともに、エキシマレーザ
の発振を停止する際、該光選択手段によって選択する光
を変更させる制御手段とを有することを特徴とする。

【００２５】

【作用及び実施の形態】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。

【００２６】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。

【００２７】また、本発明者が解析したように、０．１
Ｗ／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、１
０Ｗ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。さらに、
次のもろもろの作用が達成される。

【００２８】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１０⁸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。

【００２９】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。

【００３０】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１
００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。

【００３１】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
留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。

【００３２】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、１９３ｎ
ｍ、１５７ｎｍといった所望の波長の光に対する無反射
面とする。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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ＮｉＦ
₂の層が形成されたもの、またはアルミニューム合金上
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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。 Ｋｒ／Ｎｅ／Ｆ₂＝０．数％：９８％：０．数％

【００３９】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Ｆに吸引されて負のイ
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Ｆ
₂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。

【００４０】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α ₂を推察する。

【００４１】・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が小信号利得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））。 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。

【００４２】・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η_exは以下
で求められる。 η_ex＝（Ｉ／Ｉｓ）（１−（１＋Ｉ／Ｉｓ）−α_n／
ｇ₀） Ｉ：レーザ光強度 Ｉｓ：飽和強度 α_n：不飽和吸収係数 ｇ₀：少信号利得 と表される。α_n＞０なので、 η_ex＜（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／ｃ
ｍ²の時、 η_ex＝１／２６００以下（レーザの取り出し効率η_ex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。

【００４３】以下本発明の好ましい実施態様例を述べ
る。

【００４４】（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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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２
０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２
２の形状はマイクロ波電流が流れる方向にスリット状で
あることが望ましい。

【００４８】一方、図７において２５ａ，２５ｂ，２
６，２７ａ，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２５
ｂ，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。もちろんパージ等が不要の場
合は上記バルブは設ける必要はない。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
タである。

【００４９】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％以下であり、１〜６原子％が好まし
い。４〜６％がより好ましい。

【００５０】また、レーザガスの圧力は、１０Ｔｏｒｒ
〜１ａｔｍが好ましい。５０Ｔｏｒｒ〜１ａｔｍ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濃度を高めると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
濃度は１％以下（実際はそれよりさらに低い）とし、そ
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。

【００５１】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、よ
り光を放出したエキシマは、基底状態の希ガス原子（Ｋ
ｒ）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。

【００５２】しかもよりハロゲン原子（Ｆ）がハロゲ
ン分子（Ｆ₂）を生成する反応は非常に遅いのである。

【００５３】以上のことから、放電空間内で光を放出し
て基底状態に戻ったハロゲン原子をハロゲンイオン（Ｆ
^-）やハロゲン分子（Ｆ₂）で置換することが大切にな
る。

【００５４】（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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。従って、作製行
程によって絶縁板４１をレーザ管４０に予めに取り付け
ておいてもよい。絶縁板４１の取付は、例えば、焼嵌め
により行えばよい。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。

【００６０】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、前述した通りその最表面は
Ｆ^*，ＫｒＦ^*，ＡｒＦ^*との反応を抑えるためフッ化物
で構成される。

【００６１】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（ｓｋｉｎ 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。

【００６２】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、Ｃａ
Ｆ₂、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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】（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。

【００６６】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。

【００６７】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、２０〜３５Ｇ
Ｈｚがさらに好ましい。また、マイクロ波の電力は数１
００Ｗ〜数ｋＷが好ましい。

【００６８】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ω_c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。

【００６９】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。

【００７０】δ＝（２／ωμ₀σ）^1/2 から決まる表皮深さがプラズマ励起が効率よく起こる深
さである。ωはマイクロ波の角周波数、μ₀は真空透磁
率、σはプラズマの導電率である。

【００７１】３５ＧＨｚのマイクロ波でガス圧１６０Ｔ
ｏｒｒ、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。

【００７２】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管で誘導す
る。

【００７３】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。

【００７４】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。３５
ＧＨｚ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。

【００７５】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２４
８ｎｍ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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】（マイクロ波導入手段）また、マイクロ波
の導入手段の構造例を図１３〜図１８に示す。

【００８１】図１３に示す例ではマイクロ波導入手段で
ある導波管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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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１０ｎｓ
ｅｃ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。この光は出力側鏡５と反
射側鏡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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】図１４は、スロット導波管１を下部から見
た図である。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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いくなるように、
導波管内の電磁波強度分布に応じた決められる。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。

【００９４】図１５の構造では、テーパー導波管１１上
部より数ＧＨｚ〜数１０ＧＨｚの電磁波が導入され、こ
の電磁波はテーパー部で広げられた後、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、
テーパー導波管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。

【００９５】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
誘導管を用いるギャップ付き導波管１２上部から数ＧＨ
ｚ〜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。

【００９６】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１６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。

【００９７】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。

【００９８】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乃至図１７に示す構成と同様である。

【００９９】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。

【０１００】（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。

【０１０１】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。

【０１０２】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０．３ｍｍ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。

【０１０３】この時のミラー６の反射率は１００％、出
力側ミラーの反射率は９９％とするとよい。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】マイクロ波の導入の方法及び構成は、図１
６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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】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。

【０１１５】（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。

【０１１６】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。

【０１１７】（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。

【０１１８】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。

【０１１９】プラズマ発光部の断面積を５ｍｍ×０．２
ｍｍ＝１×１０^-2ｃｍ²とすると共振器内を進行するレ
ーザの電力は１ＭＷ／ｃｍ²×１０^-2ｃｍ²＝１０ＫＷで
ある。そこで出力ミラーの反射率が９９．０％のとき、
外部に出力されるレーザ電力は１００Ｗ、９９．９％の
とき１０Ｗである。マイクロ波電源、ジャイロトロンの
出力は０．５〜１０ＫＷであるので、９９．０％反射鏡
の場合の１００Ｗでも十分実現できる。出力される１０
０Ｗのうち、１％にあたる１Ｗは、ウエハに届くであろ
うから、０．０２ｓｅｃで露光できる。レジストの露光
は２０ｍＪ／ｃｍ²必要であるからである。

【０１２０】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。

【０１２１】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
た出力光取り出し板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。

【０１２２】図２８図に示す例では、ビームが出力光取
り出し板に２箇所において、左右進行波が表裏両面で反
射するので、出力ビームの数は８と多くなる。これらの
出力ビームの処理のため装置が複雑になってしまう。出
力ビームの数を減らし装置の複雑化を防ぐための例とし
て図２９に示す変形例があげられる。

【０１２３】図２９（ａ）に示す例は、共振器内のビー
ム毎に出力光取り出し板をａ，ｂの２個設け、一方
（ｂ）をブリュースター角に設定する。共振器内のビー
ムは直線偏光しているので、ブリュースター角に設定さ
れている出力光取り出し板ｂでは反射光は生じない。し
たがって、出力ビームの数は４である。出力光取り出し
板ｂを設ける理由は、出力光取り出し板ｂによって生じ
たビームの位置ずれを補正するためである。

【０１２４】図２９（ｂ）に示す変形例では共振器内の
ビームの回折を利用して出力光を取り出すものであり、
出力ミラーは共振器内のビームの一方に接するように配
置され、片面または両面に高反射コートを施してある。
出力ミラーに漏れ出してきた回折光は、高反射コートが
施された面で反射し出力ビームとなる。出力ビームの数
は２である。

【０１２５】図２９（ｃ）に示す変形例ではエバネセン
ト波を利用して出力光を取り出すものであり、全反射プ
リズム２０２または２０３の全反射面にエバネセント波
取り出しプリズムを波長程度隔てて設置することによっ
て漏れてきた光（エバネセント波という）を出力光とし
て取り出すものである。出力ビームの数は２である。

【０１２６】（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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】（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。 （１）エキシマレーザ装置の外部に遮断手段を設ける。 （２）連続励起手段をｏｎ／ｏｆｆする。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】本発明を図に示した実施例に基づいて詳細
に説明する。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】（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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】

【実施例】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。

【０１４９】本例では、光共振器として円筒状のものを
用いた。

【０１５０】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。

【０１５１】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。

【０１５２】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。

【０１５３】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。

【０１５４】絶縁板４４は、共振器側は、ＣａＦ₂、Ｍ
ｇＦ₂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。

【０１５５】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、Ｋ
ｒ／Ｎｅ／Ｆ₂（３％：９２％： ５％）とした。

【０１５６】圧力は大気圧とした。従って、ω_c＝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。ω_c：光電子の衝突角周波数

【０１５７】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２１
ｂ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。

【０１５８】光反射板の反射率は９９％以上とした。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】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。

【０１６５】（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。

【０１６６】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。

【０１６７】なお、マイクロ波エネルギーとして３５Ｇ
Ｈｚ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。

【０１６８】

【発明の効果】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連続発光エキシマ
レーザ発振装置及びステッパを提供することができる。

【０１６９】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１０⁸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。

【０１７０】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。

【０１７１】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１
００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。

【図面の簡単な説明】

【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】図２８の変形例を示す側面図である。

【符号の説明】

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 出力側鏡、 ６ 反射側鏡、 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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 3/041 Ｈ０１Ｓ 3/03 Ｊ 3/134 3/04 Ｇ (31)優先権主張番号 特願平8−264912 (32)優先日 平８(1996)10月４日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 田中 信義 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 平山 昌樹 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉（無番地) 東北大学工学部電子工学科内

Claims (50)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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
   とを特徴とする連続発光エキシマレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 該レーザチャンバ内面の構造はステンレ
   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さらにその表面にＮｉＦ ₂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であることを特徴とする
   請求項１記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
3. 【請求項３】 該チャンバ内にレーザガスを連続的に供
   給するための手段を設けたことを特徴とする請求項１又
   は２記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
4. 【請求項４】 前記レーザガスがＫｒ／Ｎｅ／Ｆ₂から
   なり、Ｋｒが１〜６％（原子％：以下同じ）であり、Ｆ
   ₂が１〜６％であることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
5. 【請求項５】 前記レーザガスがＡｒ／Ｎｅ／Ｆ₂から
   なり、Ａｒが１〜６％、Ｆ₂が１〜６％であることを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の連続発光
   エキシマレーザ発振装置。
6. 【請求項６】 前記レーザガスがＮｅ／Ｆ₂からなり、
   Ｆ₂が１〜６％であることを特徴とする請求項１乃至５
   のいずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振装
   置。
7. 【請求項７】 前記レーザガスを前記レーザチャンバの
   両端側から導入し、レーザチャンバの中央部から排出す
   ることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか１項記載
   の連続発光エキシマレーザ発振装置。
8. 【請求項８】 前記マイクロ波は、１ＧＨｚ〜５０ＧＨ
   ｚであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１
   項記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
9. 【請求項９】 前記マイクロ波を導入するための導波管
   の内部が真空となっていることを特徴とする請求項１乃
   至８のいずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振
   装置。
10. 【請求項１０】 前記レーザ管の光路垂直断面が楕円形
    であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項
    記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
11. 【請求項１１】 前記楕円形は、その短径方向がマイク
    ロ波導入方向であることを特徴とする請求項１０記載の
    連続発光エキシマレーザ発振装置。
12. 【請求項１２】 磁場を印加することを特徴とする請求
    項１乃至１１のいずれか１項記載の連続発光エキシマレ
    ーザ発振装置。
13. 【請求項１３】 磁場を印加する手段が、鉄バナジュー
    ム系磁石又はＮｂ・Ｆｅ・Ｂ磁石であることを特徴とす
    る請求項１２記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
14. 【請求項１４】 前記レーザガスのガス圧を数１０Ｔｏ
    ｒｒ〜１ａｔｍ程度としたことを特徴とする請求項１乃
    至１３のいずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ発
    振装置。
15. 【請求項１５】 前記レーザチャンバの外周を、最表面
    が断熱材で覆われているジャケット状の冷却装置で覆
    い、流入冷却水の温度を雰囲気温度より低くかつ流出冷
    却水の温度を雰囲気温度に略一致させるように制御する
    ための冷却手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至
    １４のいずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振
    装置。
16. 【請求項１６】 前記マイクロ波の導入手段の内部とレ
    ーザチャンバ内とは絶縁板により隔離され、該絶縁板の
    レーザチャンバ側の最表面にはフッ化物の薄膜が形成さ
    れていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか
    １項記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
17. 【請求項１７】 マイクロ波導入手段には複数のスロッ
    トが形成されこれらスロットからマイクロ波がレーザチ
    ャンバに導入されることを特徴とする請求項１乃至１６
    のいずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振装
    置。
18. 【請求項１８】 前記スロット同士の間隔は、レーザチ
    ャンバの軸方向に向かい中央から両端に向かうに従い広
    がっていることを特徴とする請求項１７記載のエキシマ
    レーザ発振装置。
19. 【請求項１９】 マイクロ波導入手段のマイクロ波放出
    部はレーザチャンバ側に向かい広がっていることを特徴
    とする請求項１乃至１６のいずれか１項記載のエキシマ
    レーザ発振装置。
20. 【請求項２０】 マイクロ波導入手段のマイクロ波放出
    部はマイクロ波の周波数に応じた幅のギャップを有する
    ことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項記載
    の連続発光エキシマレーザ発振装置。
21. 【請求項２１】 内面を、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１
    ５７ｎｍ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たレー
    ザ管からなるレーザチャンバ内に、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連続的に供給し、 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にマイクロ波を導入することにより
    レーザガスを連続的に励起し、 出力側の反射鏡の反射率を９０％以上である一対の反射
    鏡により共振させることにより連続発光させることを特
    徴とする連続発光エキシマレーザ発振方法。
22. 【請求項２２】 前記レーザガスがＫｒ／Ｎｅ／Ｆ₂か
    らなり、Ｋｒが１〜６％であり、Ｆ₂が１〜６％である
    ことを特徴とする請求項２１記載の連続発光エキシマレ
    ーザ発振方法。
23. 【請求項２３】 前記レーザガスがＡｒ ／Ｎｅ／Ｆ₂か
    らなり、Ａｒが１〜６％、Ｆ₂が１〜６％であることを
    特徴とする請求項２１記載の連続発光エキシマレーザ発
    振装置。
24. 【請求項２４】 前記レーザガスがＮｅ／Ｆ₂からな
    り、Ｎｅが９４〜９９％、Ｆ₂が１〜６％であることを
    特徴とする請求項２１記載の連続発光エキシマレーザ発
    振方法。
25. 【請求項２５】 前記レーザガスを前記レーザチャンバ
    の両端側から導入し、レーザチャンバの中央部から排出
    することを特徴とする請求項２１乃至２４のいずれか１
    項記載の連続発光エキシマレーザ発振方法。
26. 【請求項２６】 前記マイクロ波は、１ＧＨｚ〜５０Ｇ
    Ｈｚであることを特徴とする請求項２１乃至２５のいず
    れか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振方法。
27. 【請求項２７】 前記マイクロ波を導入するための導波
    管の内部が真空とすることを特徴とする請求項２１乃至
    ２６のいずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振
    方法。
28. 【請求項２８】 前記レーザ管の光路垂直断面が、楕円
    形であることを特徴とする請求項２１至２５のいずれか
    １項記載の連続発光エキシマレーザ発振方法。
29. 【請求項２９】 前記楕円形は、その短径方向がマイク
    ロ波導入方向であることを特徴とする請求項２８記載の
    連続発光エキシマレーザ発振方法。
30. 【請求項３０】 磁場を印加することを特徴とする請求
    項２１乃至２９のいずれか１項記載の連続発光エキシマ
    レーザ発振方法。
31. 【請求項３１】 前記一対の反射鏡からなる光共振器の
    間隔を略々１５ｃｍ以下としたことを特徴とする請求項
    ２１乃至３０のいずれか１項記載の連続発光エキシマレ
    ーザ発振方法。
32. 【請求項３２】 前記レーザガスのガス圧を数１０Ｔｏ
    ｒｒ〜１ａｔｍ程度としたことを特徴とする請求項２１
    乃至３１のいずれか１項記載の連続発光エキシマレーザ
    発振方法。
33. 【請求項３３】 前記レーザチャンバの外周を、最表面
    が断熱材で覆われているジャケット状の冷却装置で覆
    い、流入冷却水の温度を雰囲気温度より低くかつ流出冷
    却水の温度を雰囲気温度に略一致させるように制御して
    冷却を行うことを特徴とする請求項２１乃至３２のいず
    れか１項記載の連続発光エキシマレーザ発振方法。
34. 【請求項３４】 レーザチャンバを構成するレーザ管に
    おいて、その内面を、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７
    ｎｍ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、かつマイ
    クロ波を導入するための窓を設けるとともに、該窓に絶
    縁板が設けられていることを特徴とするレーザ管。
35. 【請求項３５】 前記絶縁板は、焼嵌めにより設けてあ
    ることを特徴とする請求項３４記載のレーザ管。
36. 【請求項３６】 請求項１乃至２０のいずれか１項記載
    の連続発光エキシマレーザ発振装置と、照明光学系、結
    像光学系、ウエハを保持するためのステージとを有する
    ことを特徴とするエキシマレーザ露光装置。
37. 【請求項３７】 連続発振エキシマレーザにおいて、エ
    キシマレーザガスを収納する為のレーザチャンバと；該
    レーザチャンバを挟むように配置した一対の反射鏡から
    なる光共振器と；該光共振器の光路内に配置され、発振
    する光を選択する光選択手段と；該エキシマレーザガス
    を連続的に励起するためのマイクロ波導入手段と；該マ
    イクロ導入手段によって連続的にマイクロ波を導入させ
    るとともに、エキシマレーザの発振を停止する際、該光
    選択手段によって選択する光を変更させる制御手段とを
    有する連続発振エキシマレーザ。
38. 【請求項３８】 前記光選択手段は、波長を選択する波
    長選択素子を有し、前記制御手段は、前記光選択素子に
    よってエキシマレーザガスによって定まる発振可能領域
    の波長と異なる領域の波長を選択して、エキシマレーザ
    の発振を停止させることを特徴とする請求項３７記載の
    連続発振エキシマレーザ。
39. 【請求項３９】 前記光選択手段は、シャッターを有
    し、前記制御手段は、前記レーザチャンバに導光される
    光を該シャッターによって遮断させてエキシマレーザの
    発振を停止させることを特徴とする請求項３８記載の連
    続発振エキシマレーザ。
40. 【請求項４０】 前記連続発振エキシマレーザからの出
    力光を集光する手段と、集光点に位置し、該出力光の広
    がり角を制限する空間フィルターとを有することを特徴
    とする請求項３７記載の連続発振エキシマレーザ。
41. 【請求項４１】 請求項３７乃至４０のいずれか１項記
    載の連続発振エキシマレーザを備え、レチクル上のパタ
    ーンをウエハ上に露光することを特徴とするエキシマレ
    ーザ露光装置。
42. 【請求項４２】 出力側の反射率を９５％以上にしたこ
    とを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項記載の
    連続発光エキシマレーザ発振装置。
43. 【請求項４３】 出力側の反射率を９９．５％以上にし
    たことを特徴とする請求項４２記載の連続発光エキシマ
    レーザ発振装置。
44. 【請求項４４】 出力側の反射率を９９．９５％、他方
    の反射率を１００％としたことを特徴とする請求項４３
    記載の連続発光エキシマレーザ発振装置。
45. 【請求項４５】 前記レーザガスはＦ₂を０．１原子％
    〜６原子％の濃度で含むことを特徴とする請求項１乃至
    ６、８乃至２０のいずれか１項記載の連続発光エキシマ
    レーザ発振装置。
46. 【請求項４６】 請求項１において、前記レーザチャン
    バのレーザ光の光軸方向を横切るようにレーザガスを流
    すようにしたことを特徴とする連続発光エキシマレーザ
    発振装置。
47. 【請求項４７】 全反射プリズムによってレーザ共振器
    を構成し、該全反射プリズムの共振器内のビームの入射
    角をブリュースター角とし、該全反射プリズムとレーザ
    チューブの間に出力光取り出し板を設けたことを特徴と
    する請求項４２記載の連続発光エキシマレーザ発振装
    置。
48. 【請求項４８】 出力光取り出し板を共振器内のビーム
    毎に２個設け、一方をブリュースター角に設定したこと
    を特徴とする請求項４７記載の連続発光エキシマレーザ
    発振装置。
49. 【請求項４９】 片面または両面に高反射コートが施さ
    れ、共振器内のビームの一方に接するように配置された
    出力ミラーを設けたことを特徴とする請求項４７記載の
    連続発光エキシマレーザ発振装置。
50. 【請求項５０】 前記全反射プリズムの全反射面にエバ
    ネセント波取り出しプリズムを波長程度隔てて設置した
    ことを特徴とする請求項４７記載の連続発光エキシマレ
    ーザ発振装置。