专利名称：准分子激光振荡装置和发射方法及准分子激光器曝光装置和激光管的制作方法
技术领域：
本发明涉及连续发射准分子激光器振荡设备和连续光发射的方法，还涉及准分子激光设备和激光管。
特别希望准分子激光器成为能在紫外光区域应用的唯一高功率激光器，也希望它用于电子、化学和能源工业中。
更具体地是，准分子激光器适用于金属，树脂，玻璃、陶瓷、半导体管的加工，化学反应等方面。
把产生准分子激光束的设备称为准分子激光振荡设备。填充在歧管中的激光气体包括如Ar、Kr、Ne、F2等的混合物并通过电子束辐射、放电束等激励。激发的F原子结合成基态惰性KNF*、ArF*原子，以便形成只存在于激发态的分子。上述分子被称为准分子。由于准分子是不稳定的，它们立刻发射紫外光，然后降到基态。上述现象称为无束缚跃迁或者自发发射，准分子激光器振荡设备利用激发的分子和放大它们，作为由一对反射镜组成的光学谐振器中的同相光，以便输出激光束。
通常，不可能使准分子激光振荡设备连续地激励，因为作为激光器介质的准分子激光的寿命很短，一般进行脉冲激励，间歇式提供快速升高的电流脉冲(大约10nsec)。
因为这个原因，常规准分子激光振荡设备的电极的工作寿命是约半年。
另一方面，例如，在半导体加工处理过程中，利用重复频率为100Hz到1KHz的脉冲振荡型连续发射准分子激光振荡设备，对化学感光型抗蚀剂进行曝光时，则透镜材料和透镜材料表面上无反射多层膜的工作寿命是很短的。
下面详细说明上述问题。
化学感光型抗蚀剂的灵敏度是大约20mJ/cm2。因此，0.1W/cm2的光需要0.2秒的曝光时间。另一方面，1w/cm2的光需要曝光时间为0.02秒。考虑到光学系统相当大的损耗，光输出大约为10W。
现在使用的脉冲发射(1KHz)中，产生大约10nsec的脉冲光，约为每秒为1000次。如果曝光时间是0.2sec，则需要200脉冲和20mJ/cm2的能。如果由于光学系统损耗，能量下降到1/100，考虑到图31所示的脉冲占空比率，则每个脉冲的发射强度I。如下所示I0(瓦)×10(nsec)×2×102(脉冲)×10-2(效率)＝2×10-2(焦耳)I0＝2×10-2/10-8×2＝1×106(瓦)如果用10nsec获得恒定输出，则获得1MW的脉冲光。实际上，获得如图32所示的脉冲光。
实际上，由于脉冲光具有如图32所示的脉冲波形，光脉冲强度具有2到3MW的峰值功率区域。因为脉动地入射几MW的短波长光，所以对透镜材料和其表面上无反射多层膜的耐用性要求变得成非常苛刻。
在准分子激光光刻阶段，不同时进行分步重复曝光，而是通过对反射镜或透镜进行扫描曝光。当每秒产生大约1000次光脉冲时，曝光时间为0.2sec，每次曝光只能利用大约200次脉冲。例如，如果均匀地曝光25×35mm2面积，必须严格控制反射镜或透镜的扫描机构和光脉冲之间的关系，在光学元件方面，需要很复杂的控制系统。此外，目前，光脉冲输出波动大约10％。因此，不可避免的把反射镜或透镜的扫描控制系统制成很复杂，导致于一个高级的价格昂贵的准分子激光曝光设备。
此外，常规准分子激光振荡设备也存在下述问题。即，由于准分子激光器中KrF激光器和ArF激光器利用高反应性的氟气体作为激光气体。则在贮存激光气体和为该气体提供放电能量的激光器室中的氟浓度是低的。因此，提高施加到激光器室中的电压，以便获得预定的输出。当预定输出，即使那样控制也很难输出时，则中断振荡，并且再填充氟气体。当振荡再进行时，即使再填充氟气体，最后也不能获得预定激光输出，必须把激光器室回复到上述状态。
在准分子激光发射设备中利用电压脉冲放电，发射大约10ns的光的情况下，因为发射时间太短，则输出光的发射光谱的半波长宽度大约为300pm。因为这个原因，利用光栅等窄带组件的单色光可能获得1pm以下的半波长宽度。
在现有技术中，在预定时间必须填充氟气体，通过升高电压产生振荡。换句话说，由于氟随着时间的消逝和处理室内表面进行反应，则氟气体减少。因此，激光器处理室工作寿命不长，特别是，当把激光器长时间的用于加工物品时更是如此，处理室工作寿命是增加制造工件数量的重要因素。
利用如光栅等窄带组件通过单色化一般可能获得1pm以下的半波长宽度。但是，由于利用光栅等窄带宽度，使输出光发射强度减少，由于上述光强的减少，严重地阻碍了制造工件数量的增加。
本发明的目的是提供连续发射准分子激光器振荡设备和方法，以及曝光设备，它能减少透镜材料及其表面上的负载，能简化反射镜或激光器扫描控制系统，并令人满意地用于大量生产中，因为准分子激光器的工作寿命能充分地延长。
本发明的另一个目的是提供准分子激光器振荡设备和方法，以能实现窄带宽度，同时增加光输出强度。
本发明的又一个目的是提供准分子激光曝光设备，它能实现窄波长宽度的光谱，而不用任何带状组件，并能制成小型的简单的设备。
为了实现上述目的，按照本发明第一方面、准分子激光器振荡设备包括激光室，它贮存包括至少一种选自Kr、Ar、Ne、F2气体组中的惰性气体的气体混合物的激光气体，在激光室内表面具有对所要求的波长248mm、193nm或157nm的光不反射的表面，内表面的最顶层表面由氟化物制成；
由一对反射镜组成光学谐振器，在反射镜之间夹有激光室，输出侧边上反射镜的反射率不小于90％；以及设置在激光室上面的微波输入设备用于在激光室中连续地激励激光气体。
按照本发明的一个方面，准分子激光器振荡方法包括下列步骤连续输入激光室的激光气体包括至少一种选自Kr，Ar，Ne，F2气体组中的惰性气体的气体混合物，其中激光器内表面具有相对所要求的波长为248nm，193nm，或者157nm的光不反射的表面，该内表面的最上层表面由氟化物组成；通过把微波输入激光室，连续地激励激光室中的激光气体；以及利用一对反射镜，通过激励受激的激光气体，发射谐振光，在输出侧面上反射镜的反射率不少于90％。
按照本发明的一个方面，准分子激光器振荡设备包括激光室，用于贮存准分子激光气体；光学谐振器，由一对反射镜组成，在它们之间夹有激光室；选光装置，设置在光谐振器的光路中，用于选择要振荡的光；微波输入设备，用于连续地激励准分子激光气体；以及控制装置，用于控制微波输入设备，以便连续输入微波，还控制选光装置，以便在停止准分子激光振荡时变化要选择的光。
按照本发明另一方面，激光器振荡设备包括激光室，用于贮存准分子激光气体；光学谐振器，由一对反射镜组成，在它们之间夹有激光室；以及微波输入设备，用于激励激光室中的激光气体，微波输入设备设置在光学谐振器的光轴方向，在微波输入设备和光学谐振器光轴之间的距离，根据垂直于光轴的光束斑点直径在光轴方向的变化而在光轴方向变化。
按照本发明的又一方面，准分子激光器振荡设备包括激光室，用于贮存准分子激光气体；光学谐振器，由一对全反射棱镜组成，在它们之间夹有激光室，从光学谐振器来的光以布儒斯特角入射在全反射棱镜上面；以及输出部件，用于输出光学谐振器中的光。
按照本发明的再一个方面，曝光设备包括(A)准分子激光器振荡设备、它具有激光室，它贮存包括至少选自Kr、Ar、Ne、F2气体组中一种惰性气体的气体混合物的激光气体，其中，其内表面具有相对于所要求的波长为248nm，193nm，或157nm的光不反射的表面，内表面的最上层表面由氟化物组成，光学谐振器，由一对反射镜组成，在它们之间夹有激光室，其中位于输出侧的反射镜的反射率不小于90％，以及微波输入设备，位于激光室上面，连续地激励激光室中的激光气体。
(B)照射光学系统，利用由准分子激光器振荡设备输出的光，照射由图形形成的分划板；(C)成象光学系统，把从分划板上来的光在晶片上成像；(D)可移动工作台，用于装载晶片。
按照本发明的另一方面，曝光设备包括(A)准分子激光器振荡设备，其包括激光室、用于贮存准分子激光气体。
光学谐振器，由一对反射镜组成，在它们中间夹有激光室，选光装置，位于光学谐振器的光路中，用于选择振荡的光，微波输入设备，用于连续地激励准分子激光气体，以及控制装置，用于控制微波输入设备，以便连续地输入微波，并且控制选光装置，以便在停止准分子激光器振荡时，改变要选择的光(B)照射光学系统，利用来自准分子激光振荡设备的光、照射由图形构成的分划板；(C)成象光学系统，用于把来自分划板上的光在晶片上成像；以及(D)装载和放置晶片的可移动工作台。
按照本发明的又一方面，一种激光管，贮存包含选自Kr、Ar、Ne、F2气体组中至少一种惰性气体的气体混合物的激光气体，其包括激光管内表面，它具有不反射所要求的波长为248nm，193nm或者157nm光的非反射表面，其最上层表面由氟化物组成；以及绝缘板，用于把微波输入激光管。
通过下面描述某些实施例，本发明的各详细实施例将变得显而易见。
图1是表示给激光室供应气体的供气系统的简图；图2是表示准分子的反应式；图3A、图3B、图3C是表示激光管形状的实例的剖面图；图4A和4B是表示激光管形状的又一实例的剖面图；图5是表示波导终端和绝缘板之间缝隙的透视图；图6A和图6B是表示波导终端和绝缘板之间缝隙的剖视图；图7是表示施加磁场的透视图；图8A和图8B分别是具有微波源器件的连续发射准分子激光振荡设备的剖面图和沿其8B-8B剖开的剖面图；图9A、9B、9C是图8A和8B中波导1的底部视图(仰视图)；图10A和10B分别是具有微波源器件的连续发射准分子激光振荡设备的剖面图和沿10B-10B剖开的剖面图；图11A和图11B是具有微波源器件的连续发射准分激光振荡设备的剖面图；图12A和图12B是具有微波源器件的另一种连续发射准分子激光振荡设备的剖面图；图13是具有微波源的连续发射准分子激光器振荡设备的剖面图；图14是具有微波源的连续发射准分子激光器振荡设备的剖面图；图15A和图15B是表示光束点半径变化的曲线图；图16A和图16B是激光器振荡设备的剖面图；图17A和图17B是激光器振荡设备的剖面图；图18A，图18B，图18C是表示槽部分附近的简图19是表示开槽波导示例的剖面图；图20A和图20B是表示槽形状示例的平面图；图21A和图21是表示按照本发明实施例的准分子激光器振荡设备的剖面图；图22A和图22B是具有微波源器件的另一种连续发射准分子激光器振荡设备的剖面图；图23A和图23B是按照本发明另一实施例的准分子激光器振荡设备的剖面图；图24A和图24B分别是利用棱镜在两端100％反射的谐振器的正视图和侧视图；图25A、25B、25C是图24A和图24B所示谐振器改型的侧视图；图26是准分子激光曝光设备的简图；图27是按照本发明实施例准分子激光器的简图；图28是按照本发明实施例的准分子激光器增益曲线的简图；图29是按照本发明实施例的准分子激光器振荡设备的侧视图和正视图；图30是表示按照该实施例准分子激光器振荡设备中的光反射板和激光管(金属圆筒)之间密封结构的剖面图；图31是表示脉冲状态的简图；图32是表示实际脉冲状态的简图。
下面，通过本发明所用的技术和实施例来说明本发明的效果。
本发明中，由于采用连续发射，则不需要控制反射镜或者透镜的扫描设备和脉冲之间关系，而且能很简单的控制光学系统。
本发明人经过分析认为，由于0.1W/cm2的光需要的曝光时间为0.2秒，1W/cm2的光需要的曝光时间为0.02秒，大约10W的输出，适当的光学系统的损耗，而且能延长透镜材料和其表面的工作寿命。
此外，获得下列效果。
首先，减少光学材料，例如玻璃的损坏。如KrF激光器，ArF激光器器等标准分子激光器，产生的脉冲发射短至10到20nsec，而脉冲的重复频率是大约1000Hz。因此，该脉冲的峰值光强度是相同光强度连续发射所获得的光强的10000倍以上，而与光学系统的效率无关。位于准分子激光区域中材料损伤的主要原因是存在两种光吸收，存在于准分激光的光学损耗，与峰值光强平方成正比，比连续发射精度高108倍。由于上述原因，玻璃材料的耐用性在ArF区域有问题。采用连续发射的光源，可能在和ArF相同的紫外光区域解决上述问题。
第2，能容易地抑制由窄带光产生的作为固有现象的斑点。在脉冲发射情况，为了有效地消除作为随机干涉条的斑点，必须使单个脉冲地光发射时间分配和公知的消除斑点设备精确地同步。相反，连续振荡不需要任何专门的同步设备，利用公知的简单的设备，例如，旋转的漫射板，能容易地除掉斑点。因此，可能简化光学系统的配置，有效地降低成本。
第3，曝光量的控制容易。当进行分散曝光例如脉冲发射时，曝光量控制的最小单位基本上决定于脉冲的数量，虽然，它也决定于每个脉冲曝光量的可控性。当用总数为100个脉冲进行曝光时，下一组脉冲是99个脉冲或101个脉冲。当然，已经提出控制最后一个脉冲的各种设备，但是，对于可控性或者控制，最好使精确曝光量控制不受因分散性而造成的变化的影响。当线宽减少时，要求更精确的曝光量控制。在这种情况下，连续照射的光源效果是非常好的。
如上所述，通常，不可能使准分子激光器连续地发射，因为准分子激光状态的能级具有短的寿命，原子在一定时间周期不能保持在被激励的能级状态，因此，必须进行快速上升时间脉冲激励。
本发明中，用于贮存激光器气体的激光室内表面由非反射表面组成，该表面相对于所希望的波长，例如248nm，193nm，157nm的光不反射。
激光室的内表面由非反射表面组成的原因是，防止自发地发射光由激光室的内表面反射而返回到气体中，使KrF*或者ArF*由激发态转变到基态。
注意，非反射表面不需要总是具有100％的透射率和吸收率，而可以有一定的反射率。在这种情况，反射率最好是50％以下，特别是反射率在20％以下，最好是在5％以下。即可适当地选择反射率，由实际的设备获得均匀的激光束。
而且，为了防止F2由于和激光室发生反应而减少数量，由氟化物制成激光室的内表面。特别是，通过下述方法形成激光室内表面，在对于F2是稳定的不锈钢表面上形成FeF2，还可以在金属上镀镍，在镀镍层表面上形成NiF2，或在铝合金上面形成ALF3和MgF2层。
本发明设定位于输出侧的反射镜的反射率大于90％。
在标准谐振器设备中，使其一侧的反射率为100％，同时设定输出一侧的反射率大约10％。
常规KrF*准分子激光器的激光气体组分如下所述Kr/Ne/F2＝小于1％98％小于1％，F2浓度是1％以下。如果F2浓度太大，则由F2吸收电子变成阴离子，导致不稳定的放电。另一方面，设定压强为3-4atm。设定上述气压用于补偿低F2浓度，以便尽可能多地产生KrF*。
大约10W的输出就足以连续地发射。下面估算许可的增益α2。
·谐振器中的激光束强度除非激光在饱和强度Is这样的高强度下工作，否则，碰撞会使最高能级的准分子激光消失。饱和强度是指增益g变成1/2的小信号增益g0的强度，在KrF准分子激光器的情况下(Shuntaro Watabe，“Development and applied Techniques/Examples of ExcimcrLaser”)由下式获得光强Is＝hv/στ＝1.3MW/cm2h普朗克(planck)常数，6.63×10-34J·Sv频率3×108/0.248×10-6＝1.2×1015σ感应发射截面积2×10-16cm2τ上层能级寿命3ns
(包括由于碰撞而去激励情况)可使使最上层能级寿命τ增加到发射寿命的最大值(即在自由空间中)。
这种情况下的寿命是6.7ns，饱和光强IS是Is＝0.6Mw/cm2·激光器输出效率由每秒每单位体积输出光子数量和产生的准分子激光数量之比给出激光器的该效率。由下式给出激光器获得的效率ηexηex＝(I/Is)(1-(1+I/Is)-αn/g0)I激光束强度Is饱和强度αn非饱和吸收系数g0小信号增益由于αn＞0则有下列关系。
ηex＜(I/Is)/(1+I/Is)当激光束强度I等于或者小于Is时，激光器振荡有差的效率。例如，当谐振器中的激光束强度I是500w/cm2，则效率ηex是ηex＝1/2600或者更小。
(激光器输出效率ηex是很小)因此，为了获得高效的激光器振荡，需要大约1.3MW/cm2的饱和强度。
下面，叙述本发明的优选实施例。
(激光气体)在本发明中，作为激光介质的激光气体由选自Kr、Ar、Ne、Fe气体组中至少一种惰性气体的气体混合物组成。
对于这些气体，相应于使用的波长，可以适当把不同的气体进行混合。例如，当波长为248nm时，利用Kr/Ne/F2的混合气体，当波长为193nm时，使用Ar/Ne/F2混合气体，当波长为157nm时，使用Ne/F2混合气体。
对于本发明，最好把激光气体连续地输入激光室。图1表示可能获得上述气体源的激光气体源系统。
在图1中，在激光室20的两端，形成进气口21a和21b，在激光室20的基本中心部分形成出气口22。注意，可以按需要把出气口和真空泵等相互连接。以相等流速，从两端的进气口21a和21b输入激光气体。从激光室基本上为中心位置的出气口22排出气体。这是因为上述进出口位置也用于保护位于输出端光反射板的表面。更具体地说，由于光反射板的最上层表面涂敷决不与F2和F*反应的薄膜、例如，氟化膜，另一方面，进气口21a和21b以及出气口22，最好在微波流方面有狭长切口的形状。
并且，在图1中，阀25a、25b、26、27a、27b分别和进出口21a、21b、22相连。当开始输入激光气体时，关闭阀25a和27a，打开阀25b和27b，由位于阀25a和27a附近的激光气体源清洗管道内部。冲洗管道后，关闭阀25a和27b，打开阀26，把激光气体输入激光室20。一旦清洗完激光器20内部，同时连续地输入激光器气体，使激光器开始振荡。当然，如果不需要清洗等处理，则不需要设置阀。在图1中，利用流量控制器(MFCS)和气体压强控制器(PFCS)28来控制流速。在本发明中优选PFCS。把过滤器29和PFCS相互连接。
本发明中，为了稳定连续的振荡，设置激光气体的F2浓度为0.1atomic％，到6atomic％，优选为1-6atomic％，最好为4-6atomic％。
激光气体气压优选为10Torr到1atm，更好地为50Torr到1atm。也就是说，本发明即使在这样的低压强下也能稳定的放电，能够获得稳定的连续的振荡和连续地发射。在现有技术中，激光气压为3到4atm，在现有技术中，当F2浓度升高时，由于F2变成F-，电子消失，则导致于不稳定地放电，必须把F2浓度设定在1％以下(比实际还低)必须把气压设定在3-4atm，以便补偿上述低浓度。但是，本发明中，即使在升高F2浓度时，也能用微波实际稳定的放电，因此，不必增加气压，来补偿低F2浓度。当然，因某种原因，需要增加气压时，则可以增加气压。
图2表示反应式和在KrF准分激光器中的激光管中进行的反应。在图2中，应注意反应(3)。由(3)可见，要用F-和F产生KrF*准分子激元。另一方面，由(4)可见，发射光的准分子激光分裂成基态的稀有气体原子(Kr)和卤素原子(F)，但决不变成KrF*准分子激元生成所要求F2和F-。
此外，反应式(5)中由卤素原子(F)产生卤素分子(F2)是很慢的。
由此可知，重要的是替代在放电空间发射光的卤原子并使卤素离子(F-)和卤素分子(F2)并且返回到基态。
(激光管)激光管40(图3A、3B、3C和图4A和图4B)是一个由激光室构成的管，具有输入微波的窗口44。激光管40在其窗口侧面和波导42相连。激光管40内部和波导管42内部密封，但由于激光管40窗口部44上绝缘板41进行密封。下面将描叙绝缘板41。
等离子激励部分终端的剖面形状，即由激光室构成的激光管40的剖面形状，可能是近似半圆筒形(或半椭圆形)(图3A)，圆筒形(图3B)，椭圆形(图3C)等，如图3A，3B和3C所示。
此外，如图4A所示椭圆形状更好。椭圆的短轴方向和微波的输入方面一致。因此，在如图4A所示的剖面图形情况，微波可能均匀地输入作为激光管中激光介质的激光气体中。并且，可能获得每单位面积有较高密度的激光束，可能把它向外部输出。
并且，激光管40的窗口部分44，可能向激光管40一侧锥状变成较宽，如图4B所示。注意，也可能使它向激光管40一侧锥状变成较窄。
激光管40和波导管42之间的连接，例如可通过在它们上面形成凸缘进行密封连接来实现，如图3A、3B、3C或者4A、4B所示。
本发明中不必在激光管40内部设置例如电极那样的装置。更具体地说，不必把电极等装配到激光管中。因此，可以根据制造工艺，把绝缘板4l先装入激光管40。例如，通过热压冷缩配合装配绝缘板41。在图4B的情况，由激光管40内部，安装绝缘板4l。
注意，激光管40构成激光室，它的上表面由氟化物构成，以便抑制和如上所述的F*，KrF*和ArF*的反应。
当激光管40的主体由金属构成时，能确保容易制造，改善冷却效率。特别是，为了防止由于温度变化而改变光学谐振器的长度，可以优选的利用具有热胀系数几乎为零的金属。此外，最好用如电镀方法，在激光管内表面，形成具有高电导率的金属，例如铜或者银，其厚度大于微波的趋肤深度。
如绝缘板41的最佳实施例，例如，至少和等离子接触的表面，(在激光管40侧的表面)上涂多层膜(例如，SiO2，Al2O3，CaF2，MgF2，LaF2膜等)，其支撑表面形成薄的氟化物膜(例如，CaF2，MgF2，LaF2，或其它薄的氟化物膜)。
并且，绝缘板41的材料必须满足下列条件该材料具有非常小的损耗，在机械方面是耐用的，不溶于水等。
绝缘板41的厚度只需要相应于微波半波长(内管波长)的整数倍或基本上整数倍。
(微波)本发明中，把微波作为激光气体的激励方式。利用微波可能连续地激励激光气体，并且容易连续地发射。
作为微波源，例如，可以利用gyNotron(商标名)。
可以根据激光气体组分气体的部分气压等适当地确定微波频率和电功率。通常，微波的频率是优选在lGH到5GH，较好地选在5到40GHz，最好地是在20到35GHz。微波的电功率最好为几百瓦到几千瓦。
如果激励微波频率ω是例如35GHz时，在由作为等离子激励气体主体的Ne与电子碰撞的截面积确定的电子与Ne原子的碰撞频率Wc等于激励微波频率时，气体压力是160乇。
在这种状态，决定于相等电功率的等离子激励效率最高。
当设定Kr/Ne/F2(3％/92％/5％)的气压为大气压(760乇)，则碰撞频率是激励微波频率的大约4.5倍，在激励频率的一个周期中，电子对Ne原子的碰撞为4.5次。
因此，这种状态满足电阻等离子条件，由下述等式确定趋肤深度，它等于等离子体进行有效激励的深度δ＝(2/ωμ0σ)1/2其中ω是微波角频率，μ0是真空导磁率，σ是等离子体的导电率。
当微波频率是35GHz时，气压是160乇，电子密度是1014cm-3，则有ω=2π×35×109[S-1]μ0=4π×10-7[H/m]σ＝12.8[
·m-1]因此，趋肤深度是δ=750μm例如，利用5mm高，10cm宽加大波导，感应出35GHz的微波。
由例如SiO2，CaF2，MgF2等绝缘板密封的等离子激励装置和波导装置，设定绝缘板的厚度基本上为内管波导λg的二分之一的整数倍，并且考虑绝缘板的介电常数。
因此，当微波频率是17.5GHz时，该频率等于80乇气压的碰撞频率。如果等离子频率是35GHz，则此时电子密度是5×1013cm-3。当利用100W到lKW、频率为3GHz，由70到80乇气压，产生大约l大气压(1atm)的气体等离子，则能使F*、KrF*，ArF*的密度可靠地实现1014cm-3数量级。
根据提供的微波，和等离子激励装置相互接触的波导和绝缘板表面，最好包括相对于248nm等波长不反射的板。
另一方面，可以把波导和绝缘板之间的间隙设为λg/2，如图5或6A，或者为λg，如图6B所示。此外，可以把间隙设为3λg/2。
注意，最好把波导内部抽成真空，以便防止放电。如果保证真空度在10-4托以下，则可防止放电。
注意，波导42位于和激光管40相接触部分部分附近的内表面，最好包括作为激光管40内表面的非反射表面。以防止由波导42内表面反射的光返回到激光管40。
此外，电磁铁或永久磁铁提供电场，以便完成稳定放电，如图7所示。
(微波输入设备)图8A和8B至14表示微波输入设备结构的例子。
在如图8A和8B表示的例中，形成微波输入设备的波导1是具有许多槽S的槽形波导。槽形波导1和激光管2的外表面相连，在与轴平行的方向延伸。从槽形波导1的上部输入几GHz到几十GHz的电磁辐射(波)，沿波导1传播，传播模式为TE10，电场垂直于页面。
在槽形波导1的下表面(图8A和8B)形成许多延长的槽S，如图9A、9B和9C所示，在波导的外面，通过槽S发射电磁辐射，同时沿波导1进行传播。
从槽S发射的电磁辐射，通过电介质板3进入激光管2，电离激光管2的激光气体，产生等离子体，磁场发生器10包括永久磁铁或者电磁铁，以便在垂直于激光管2的方向提供磁场。如果使用永久磁铁，则具有强磁力的铁钒磁铁或者Nd、Fe、B磁铁是合适的。
进入激光管2的磁场可能捕获等离子体中的电子，以便消除壁表面的损耗，可能获得高密度的等离子体。在适当选择磁场强度时，通过电子回旋加速器谐振器，可能获得更高密度的等离子体。
当然，在不用加任何磁场而能获得足够高密度的等离子体时，则不用提供磁场发生器10。
通过如气体输入管8，从激光器管2输入/输除Kr、Ne、F2气体。如果不根据产生等离子交换气体，由于只需在激光管2密封气体，则不需要进气管8。在等离子体中，连续地产生寿命大约10秒的例如KrF等原子团，当它们分离时发射光。该光促进诱导发射，同时在由输出侧镜5和反射侧镜6形成的光谐振器中来回传播，并且被被诱导发射放大。输出侧镜5反射90％以上，透过输出侧镜的光作为激光束向外部输出。
在图8A和8B所示的例中，可能利用铝合金作为激光管主体材料。为了提高效率，在激光器主体和电介质板3的内表面上，形成电介质多层膜，所以，在振荡器持续振荡时间，反射为零(没有反射)。
为了冷却激光管2和波导1，可以在有冷却水入口9的冷却室7和这些装置之间，提供例如水，空气，氮气等冷却剂。可设置抽成真空状态的槽形波导1，以便防止其中放电。
图9A、9B、9C是槽形波导1的底视图。
在图9A中，在垂直于波导1的轴方向设置槽5，其间隔等于波导1中的电磁波波长。各槽发射在波导轴向偏振的同相线性偏振电磁波。
在图9B中，设置与波导轴向倾斜45°角的凹槽，具间隔等于在波导中电磁辐射的波长。各槽发射同相线性偏振的电磁波，其方向与波导轴向倾斜45°角。
在图9C中，一对相互正交的槽，它们分别与波导轴向成45°角，其间隔等于波导中电磁辐射波长。各槽发射同相圆形偏振电磁波。
这些槽的长度由相应波导中的电磁辐射强度确定，从各槽发射的电磁波强度几乎彼此相等。槽的角度和相邻槽之间的距离不限于上述距离。
在图10A和图10B的结构中，从由锥形部分分叉的锥形波导11上部输入nGHz到n+GHz的电磁辐射，通过电介质板3输入激光管2。在图10A和图10B所示的例中，在靠近锥形波导11的电磁辐射输入部分，电磁辐射以TE10模式传播，电场平行于页面。另一种情况，电场可以和页面垂直。其它设置和图8A和8B所示情况相同。
图11A、11B，图12A和图12表示以表面波输入微波的。例子在图11A和11B所示的结构中，由具有间隙的波导12上部输入几GHz到几+GHz的电磁辐射，它采用圆筒形感应管，以TE10模式在管中进行传播，电场平行于页面。从间隙波导12的间隙部分在感应管14的轴向方向加电场。输入的微波变成表面波，并在感应管14的右管和左管轴向方向间隙部分传播。由表面波电场加速等离子体中的电子，于是保持高密度等离子体。
由于表面波衰减慢，从激光管中心部分用相同模式传播，对微波电场没有局部强度分布形成。
因此，电子在等离子体表面发生均匀的等离子体激励，则可能有效地产生高密度等离子体。由于微波电场只需要单独地加在间隙部分，微波电路很简单。这种等离子产生方法，最适合于使薄的激光器振荡，因为可能有效地产生薄到几mm的长时间的高密度的等离子体。在图11A和11B所示的例中，感应管14由CaF2组成。设置可动的短路板13，以便通过调节短路板的位置，但不必移动，可以抑制电磁辐射发生器的反射。当电磁辐射频率高和波导非常小的时候，则不需要波导的间隙部分。磁场发生器10包括永久磁铁或者电磁铁，在感应管14的管轴方向产生磁场。其它设置和图8A及8B所示情况相同。
图12A和图12B表示利用感应管14a的例子。该结构基本上和利用圆筒形感应管的情况相同，适于产生宽而薄的等离子体。因为在等离子体下部不产生等离子体，所以在这部分，在垂直于激光管轴的方向容易获得高速气流。
在图13所示的结构中，从同轴变换波导16上部输入几GHz到几+GHz的电磁辐射，以TE10模式在管中传播，其电场平行于页面。电磁辐射在右和左方向传播并且相对于电磁辐射改变模式，在感应管14的等离子体和屏蔽之间传播。利用在等离子体表面流动的RF电流，产生高密度的等离子体。其它设置和图8A及8B至12A及12B所示情况相同。
在图14所示的结构中，从同轴变换波导16的上部输出几GHz到几+GHz的电磁辐射，以TE模式在管中传播，电场平行于页面。电磁辐射在右方向传播，同时关于电磁辐射变化其模式，在感应管14的屏蔽板15和等离子体之间进行传播。其它设置和图13所示的情况相同(微波输入设备形状等)。
在稳定的谐振器中，形成某种恒定模式，具有非常小束点的模式是具有高斯分布的TEM00模(基本模式)。为了制造谐振器，需要能以基本模式没损耗的传播空间。由激光束波长、谐振器长度，谐振器镜面曲率半径，来限定基本模式的束点半径，并且用谐振器长度L，镜面曲率半径R，参数(g＝1-L/R)来表示，如图15A所示。
图15B表示对称稳定谐振器镜面(谐振器端部)基本模式1/e2束点半径的计算结果，此时假定谐振器长度L＝200mm。横坐标表示g参数。
如图15A和图15B所示，束点半径在光轴方向变化。因此，当利用稳定的谐振器时，产生下述问题即正好位于激光器处理室微波输入部分下面的高等离子密度区域，不包括在光路中。
为解决上述问题，当限定位于激光室侧面的微波输入设备有对应于束点半径形状时，则高增益区，即正好位于激光室微波输入部分下面的高等离子密度区域可能包括在光路之中。
图16A表示该实施例。在图16A中，激光振荡设备包括激光器301，电介质板302，带槽板303，光轴350，反射镜6，粉末304，激光室305，冷却水307。在图16中，由波导构成的微波输入设备包括输入部分300，有有槽的槽形板(如图16A和16B所示)，电介质板302。在电介质板302和谐振器的光轴305之间距离，相应于在光轴350方向，垂直于光轴350方向光束点的变化而进行变化。更具体地说，在电介质板302和光束外围之间的距离是常数。注意，在波导中填入粉末(例如，ALN)以便于输入微波和减少波导的尺寸。
当不是由平板而是由曲面限定位于激光室305侧边电介质板302的形状时，如图16A所示，则干扰激光气体流(湍流)，导致衍射损耗。为避免这种情况，如图16B所示，最好在激光器进气口处设置缓冲板306(使激光气体流形成层状流的设备)。该板能使激光气体流形成为均匀的层状流。
缓冲板306也在激光室305中起限定产生等离子体的作用。注意，也可在下游侧设置另一个缓冲板，以便获得上述作用。
利用缓冲板306能容易地实现层流，其具有比激光室较小的传导。
作为缓冲板，最好利用有许多槽的蜂窝板或平板。
因为气体可能高速均匀地流动，所以最好在激光室的中心附近形成槽，其密度比周围部分形成的密度较高。
至少调整板表面306由例如ALF3、MgF2等氟化物组成。
图16A和图16B，表示设置单个微波输入设备的情况。另一方面，如图17A和17B所示，设置两个关于光轴350对称的微波输入设备。当对称地设置两个设备时，可以获得为单个设备增益两倍的增益。
注意，相应于光束外部形状，改变位于激光室上微波输入设备形状的技术，对于连续发射准分子激光振荡设备来说特别有效，并且能适用其它激光振荡设备，由输入微波产生等离子体。
另一方面，当由波导构成的微波输入设备包括输入部分300，槽形板303，电介质板302。则电介质板302要求复杂的加工/处理工艺。此外，借助于简易加工/处理，则电介质板302必须有一定的厚度。
当介质板410厚时，如图18A所示，则激光室430中的微波散射。因此，为了获得密集的等离子体需要大的电功率。图18B表示电介质板410薄于图18A所示的情况，微波散射小于图18A所示情况。
为了避免这样的问题，本发明最好把电介质装置埋入槽形波导500的槽530中，而没利用任何电介质板，如图19所示。当用这种方法不采用电介质板时，输入宽度很小的微波，如图18C所示。结果，可能激励等离子体，其具有比由输入等同微波电功率获得的密度较高的密度，而且可能增加激光器的增益。
作为槽形，最好利用长边在光轴方向的矩形，如图20A和图20B。
可以形成单个的连续矩形(图20B)，但是最好断续地形成矩形。
当设置每个矩形长边平行于光轴方向时，能激励窄的等离子体。结果，能激励等离子体，它具有比输入相等微波电功率获得密度较高的密度，并且能增加激光器的增益。(激光气体供给模式)图21A和21B表示本发明另一实施例准分子激光振荡设备。微波输入方法和设备是和图8A，图8B所示的准分子激光振荡设备中的情况相同，把通过作为微波电源(没表示)的回旋管产生的微波，利用矩形波导1和槽形板3输入到激光管2中。
另一方面，有关图8A和图8B所示的设备，可能从激光管端部在纵向方向提供激光气体，从纵向另一端部排出气体。与此相反，在该实施例的准分子激光振设备中，沿激光管2纵向方向形成延长的孔，并且用作激光气体出口。这样设置，则从入口21输入激光气体，通过激光管放电空间从位于两侧的出口22排出。
为了稳定地获得连续发射准分子激光束，应该形成细的光束。例如，为了获得激光束强度为1.3MW/cm2的1KW输出，只需在直径约为0.3mm区域获得等离子体。因为在图21A和图21B所示的上述设备，能在上述窄区域集中地产生等离子体，则可能获得细的连续地发射准分子激光束。
此时，最好使镜6的反射为100％，并且使在输出侧的镜的反射为99％。
为了稳定获得连续发射准分子激光束，必须使放电空间中存在的氟分子(F2)和氟离子(F-)能足够多地形成准分子激光(KrF*)。为此目的，最好以高速把大量的新鲜氟气体(F2)输入到放电室，在激光束发射后，把返回到基态的氟原子(F)从放电空间排出。
在本实施例，为了获得高速循环/替换的激光气体，形成激光气体入口和出口，使新鲜激光气体从垂直于激光管(放电空间的纵向方向)纵向方向输入新鲜的激光气体，并且把用过的激光气体从该方向排出。
上述高速循环气体也能有效地冷却激光管，因为放电空间中的气体和等离子体，以高速进行替换。
图22A和22B表示可能进一步实现高速激光室气体循环的结构。如图22B所示，放电空间的气流部分比进气口23和出气口24窄，结果，在放电空间获得高速气体循环/替换。
对于把等离子体限于窄区域的磁铁10布局来说，本发明不限于如图21A和图21B所示的特殊布局，其中设置磁铁使在与激光管纵向方向交叉的方向产生线性磁力线。例如，设置磁铁，使在沿激光管纵向方向产生线性磁力线。
图23A和图23B表示按照本发明另一实施例准分子激光振荡设备。
微波输入方法和设置和图11A及11B所示的准分子激光振荡设备中的方法和设置相同，把作为微波功率源(未表示)的回旋管产生的微波，通过矩形波导12和间隙输入到激光管14中。在纵向方向沿激光管的壁传播微波，引起激光管14放电，由此产生激光气体等离子体。
如图23A和23B所示的激光气体提供方法和图11A和图11B所示设备提供的气体提供方法不同。
在如图11A和图11B所述的设备中，从激光管末端在纵向提供的激光气体，沿纵向形成气流。相反，在图23A和图23B所示的设备中，在激光管侧壁上形成两个扩大的孔，它们纵方向和激光管的纵方向一致，从一个孔输入气体，从另一个孔排出气体。
这样设置，使激光管的激光气流穿过激光管的纵方向。在该实施例中，因为在放电空间中的气体和/或等离子体可能高速地替换，因此在放电空间中可能稳定地产生激元。并且引起了对激光管的冷却作用。
对于所有的上述设备，可能采用上述的气体输入/排出方法。
对于输入激光气体而言，优选地设定入口气压为出口气压的1.2-1.8倍，最好，为1.2-1.5倍。
当入口气压设定为出口气压12倍以上时，通过激光处理室的激光气体使体积膨胀，而冷却等离子激励部分。另一方面，当设置入口气压为出口气压1.8倍时，压差变得太大、激光室中分布偏离变大。
(冷却)由于输入约100W到1000W的微波、获得大约10W的激光束，并且产生大量的热。因为如果产生热膨胀，则波长变化，所以需要严格冷却。最好把这部分利用没有任何热膨胀的金属制成，再在其内表面上镀上铜或银。
等离子激励部分由金属制成的原因是要改善冷却效果。进行水冷却，同时控制冷却水温度，冷却水流速，冷却水压。例如，最好由如图29所示的设备进行冷却。当排除冷却水时，设定水压为大约1kg/cm2，通常，对于提供的具有压力的冷却水不产生振动。
(谐振器)当在激光管光轴上设置一对反射镜时，由于诱导发射可能引起激光束。
当维持光强度在给定标准，同时减少光点尺寸，获得连续发射准分子激光束时，下面将对此进行叙述，最好使一个反射面的反射率为100％，输出激光束的位于输出侧的反射镜的反射率为99％。
另一方面，通过在谐振器中严格减少损耗维持光强时，最好使反射镜的反射率在100％，输出侧反射镜的反射率是在99.5％或较高，最好在99.9％或者更高。
图24A和24B表示谐振器的结构，其中利用棱镜使两端反射率变成100％。对于全部反射棱镜202和203的入射角是Brewster角，对于入射光不产生光损耗。整个反射棱镜202和203采用全反射，反射时不产生损耗。因此谐振器两端的反射率变成100％。通过调整射在平板204上的入射角，该板204设置在激光管201和整个反射棱镜203之间，可能把发射光的反射率设定在％到几％的范围。
在如图24A和24B的实例中，由于在输出光射出平板的两个表面，在两个位置反射右面和左面传播的波，则射出光束的数量为8。由于必须处理这些发射光束，使该设备变成很复杂。为了减少发射光束的数量和防止设备复杂，采用图25A，25B，25C所示的改型。
在如图25A所示的改型中，在谐振器中相应光束设置两个发射光束射出板a和b。以布儒斯特角设置板b。由于线性偏振谐振器中的光束，则以布儒斯特角设置的发射光射出板b不产生任何的反射光。因此，射出光束的数目是4。设置发射光射出板b的原因是校正发射光射出板b引起的光束位移。
在如图25B所示的改型中，利用谐振器光束衍射，射出发射光。设置输出镜和谐振器的一光束相互接触，它的一个或两个表面具有高反射涂层，利用高反射涂层表面反射进入输出镜的衍射光，变成射出光束。射出光束的数量是2。
在图25C所示的改型中，利用损耗波射出发射光。面对总的反射棱镜202和203的总的反射表面，设置损耗波射出棱镜，棱镜202和203相隔近似等于波长的间隔，因此，作为发射光射出泄漏光(即损耗波)。发射光的数量为2。
(曝光设备)图26表示利用准分子激光振荡设备的曝光设备。
从振荡设备A1输出的光，通过反射镜和透镜A2加到扫描光学系统。
扫描光学系统具有扫描透镜A4和可变角度的扫描反射镜A3。从扫描光学系统来的光通过会聚透镜A5照到有掩模图形的分划板A6上，曝光设备的照射光学系统，有上述的结构。
分划板A6上具有相应预定掩模图形强度分布的光，利用具有物镜7的成象光学系统，在位于工作台A9晶片A8上面，形成图象。在晶片A8表面上的光致抗蚀剂上，形成相应掩模图形的潜象。
如上所述，如图26所示的曝光设备，包括准分子激光振荡设备A1，照射光学系统，成象光学系统，保持晶片A8的工作台A9。
在该设备中，在振荡设备A1和扫描光学系之间设置狭带组件(未表示)。并且，振荡设备A1本身是脉冲振荡型。
(曝光设备的输出方法实例)为了开/关，利用连续发射准分子激光器的发射光，可以采用下述方法(1)在准分子激光器设备外面设置切断装置。
(2)开/关连续激励装置。
但是，在方法(1)中，由于准分子激元输出深紫外线光，该输出比其它激光的输出更强、则显著地损伤切断装置，并且缩短切断装置的寿命。采用具有高响应特性AO(声光)元件的切断装置的寿命是非常短的。甚至在切断照射光时，因为在激光器中连续振荡，损伤激光器中的光学系统，其寿命缩短。
在方法(2)，为了形成稳定的激光状态，需要一定的时间周期。因为这个原因，在开启连续的激光装置时，不能立刻获得所希望的连续振荡光。
下面结合附图参照实施例详细地说明本发明。
图27是表示按照本发明连续振荡准分子激光器的简图。准分子激光器包括激光室，其中密封有Kr、Ne、F2气体，输出反射镜102，用于从激光器输出光，电介质装置103，用把微波输入激光室，槽形波导104，用于传导微波，微波发生器105，用来提供微波。波长选择装置106选择振荡波长，其由放大棱镜106-1和衍射光栅106-2组成，放大棱镜106-1由一对棱镜组成，用于放大光束点尺寸，衍射光栅106-2用来提取任意波长。
在光束成象光学系统108的激光器侧棱镜的焦点位置设置空间滤光器107，其包括一对棱镜，控制由激光器发射光的发散角。在激光室和输出反射镜之间设置快门109。控制系统110控制波长选择装置106，波长发生器105和快门109。
注意，输出反射镜102和衍射光栅106-2构成准分子激光谐振器。
(运作说明)由槽形波导104传导从微波发生器105提供的微波，通过电介质装置103连续激励激光室101中的准分子激光气体。从激励的准分子激光气体产生的光通过放大棱镜106-1进入衍射光栅106-2。仅仅预定波长区域中的光从衍射光栅通过放大棱镜106-1返回到激光室101，由激发的准分子激光气体产生感应激励发射。使光连续地感应发射，同时在由输出反射镜102和衍射光栅106-2构成的光学谐振器中来回传播，仅仅由衍射光栅选取的预定波长区的光波放大。激励光的某些组分通过输出镜102被输出。
下面将说明进行开/关运作，用于从连续振荡准分子激光器来的发射光。
当切断从连续振荡准分子激光器来的输出光时，控制系统110关闭快门109，切断从准分子激光器气体产生的到输出反射镜102的光，同时连续地提供微波。在光学谐振器中振荡的光停止振荡时，则立刻切断从连续振荡准分子激光器发射光。
当再利用从连续振荡准分子激光器输出光时，则控制装置110打开快门109，使从准分子激光气体来的光达到输出反射镜102，同时连续输出微波。从准分子激光气体自发地发射光，立刻稳定地在光学谐振器中稳定地振荡，从连续振荡准分子激光器中获得高响应特性的稳定的输出光。
下面将说明另一种开/关运作，用于从连续的振荡准分子激光器输出光。
当切断来自连续振荡准分子激光器的输出光时，控制系统110转动衍射光栅106-2，同时连续地提供微波。由于这样运作，改变由衍射光栅选择的预定波长区域的光，仅仅改变波长区域的光，通过棱镜106-1返回到激光处理室101。此时，由于变化的波长区域不同于由该类型的准分子激光气体所确定振荡区域的波长，则返回光通过激发的准分子激光气体不引起感应的激励发射。因此，光停止振荡，则可能立刻切断由连续振荡准分子激光器输出光。下面参考图28叙述这种现象。
通常，根据气体类型，确定相关波长的准分子激光器的增益。由图28所示的增益曲线GC表示这种关系。此时，具有增益的波长为(λ-δλ到λ+δλ)的光(G)进入受激的准分子激光气体，其进行激励发射，准分子激光器振荡。另一方面，当具有增益的与波长区域(λ-δλ到λ+δλ)不同的(NG)波长区域的光进入激励的准分子激光气体，其不产生感应的激励发射，准分子激光器不产生振荡。本实施例利用这种现象，当连续振荡准分子激光器的发射光被切断时，衍射光栅106-2选择具有增益的不同于波长区域(λ-δλ到λ+δλ)的光作为返回到激光室的光。
此时，虽然，准分子激光器不振荡，但是输出自发地发射光，由空间滤光器107切断大部分光，因为其没有方向性。
当再利用连续振荡准分激光器发射光时，控制系统110转动衍射光栅106-2，同时连续提供微波。在这种情况下，衍射光栅选择振荡区域中的波长，仅仅选择区域中的光，通过放大棱镜106-1返回到激光室101。返回光通过激励准分子激光气体，立刻产生感应激励发射，在光学谐振器中振荡。用这种方法，从连续振荡准分子激光器中获得具有高响应特性的稳定发射光。
图29表示本实施例采用的连续发射的准分子激光器设备。
在本实施例，利用圆柱形谐振器作为光学谐振器。
在光学谐振器内表面上面形成非反射膜。谐振器的外表面由氟化物组成。
在谐振器外表面设置外壳式冷却设备。由热绝缘装置覆盖冷却设备的外表面，设置控制装置，控制进入冷却水温度低于周围环境温度，与流出冷却水温度近似相同。利用这样装置，可能使光学谐振器的温度漂移减到最小。
作为波导，利用如图12A和12B所示的波导(5-mra高，10cm宽的特大波导)，其内部被抽空成10-4托。
另一方面，在本实施例由磁铁形成磁场，以便获得稳定的等离子体激励。
在谐振器侧面，利用由CaF2和MgF2构成的多涂层非反射膜形成绝缘板44。在绝缘板的最上面形成氟化物膜。
由回旋管(商标名)产生微波，并设定电源频率是35GHz。气体组分是Kr/Ne/F2(3％∶92％∶5％)。
设定气压为大气压。因此，ωC＝4.5ω，在激励频率的一个周期、电子碰撞为4.5次。
ωC光子碰撞的角频率。
而且，在本实施例，如图29所示，在激光室(激光管)20两端形成气体入口21a和21b，在激光室的中心部分，形成出气口22。利用进出气口，使激光气体流向中心部分，如上所述，这是保护位于输出端上光反射板的表面。更具体地说，因为光反射板的上表面由例如薄的氟化物涂覆，所以它绝不会和F2及F*进行反应。(注标号42表示波导，44表示绝缘板，50表示温度控制器，51表示磁铁，53表示激光管。)设定光反射板的反射率为99％以上。
在本实施例，设置磁铁51，在接近垂直微波电场的方向提供DC磁场，于是很稳定启动和保放电。
一种由金属圆筒构成的光学振荡器，其内部直径为几mm到几cm。金属圆筒内表面，由非反射多层膜涂覆。在金属圆筒的最上层表面形成氟化膜。
如图30所示，在光反射板31和由激光室构成的激光管(本实施例中的金属圆筒32)之间获得密封连接。
更具体地说，反射板和金属圆筒由固定件34相互压接在一起，同时，在光反射板31和金属圆筒32法兰盘32a之间插入聚四氟乙烯环板33a，在固定件和光反射板31的外表面之间插入聚四氟乙烯环板33b和金属环板35。注意，由O形环36进行密封。当然，利用挤压在固定件34位置的螺钉连接它们。
根据上述设备进行光发射，能实现具有相当高输出的连续发射。
当利用连续发射的准分子激光振荡设备建立起来的分档器，可以简化该结构，提高透镜材料等寿命。
(另一实施例)当利用如图21A和21B至图23A和23B所示的设备，很好地消除谐振器的损耗时，可能获得连续地发射准分子激光束。
例如，设置激光气压为65乇，以便把由气体引起的能量损耗抑制到1％。此外，通过把反射镜的反射设定在100％，输出侧反射镜的反射在99.5％以上，则构成一个稳定的谐振器。利用这种结构，可能把激光器振荡所需的增益设定在2％或更高(相对的)，并且大于损耗。
当利用35GHz的微波能量和设定激光管的气压为60乇时，由于气体稍微增加损耗，最好设定输出侧反射镜的反射为99.9％以上。
在不脱离本发明的精神实质和基本特征的情况下，可以实施本发明。因此认为本实施例是以各种方案进行说明而不是限制，由附带的权利要求表示本发明的范围而不是以说明书表示本发明的范围，因此，认为该含义中的各种变化和等效的权利要求被包含在本发明之中。
权利要求
1.一种准分子激光振荡设备，其包括激光室，它存储至少包含选自Kr、Ar、Ne、F2气体组中的一种惰性气体混合物的激光气体，其中内表面具有相对于要求的波长，如248nm，193nm或者157nm不反射的表面，内表面的最上层表面由氟化物构成；光学谐振器，其由一对反射镜构成，在反射镜之间夹有所述激光室，其中在输出侧反射镜的反射率不小于90％；以及微波输入装置，设置在所述激光室上面，用于连续激励所述激光室中的激光气体。
2.按照权利要求1的设备，其中，所述激光室内表面具有下述结构之一，即通过在不锈钢表面形成FeF2层制备的结构，通过在金属上镀镍和在镀镍表面形成NiF2层制备的结构，通过在铝合金上形成AlF3和MgF2层制备的结构。
3.按照权利要求1的设备，还包括连续把激光气体输入到激光室的装置。
4.按照权利要求1的设备，其中，激光气体包含Kr、Ne、F2而Kr含量在1到6atomic％，F2含量在1-6atomic％。
5.按照权利要求1的设备，其中，激光气体包括Ar、Ne、F2，而Ar含量在1到6atomic％，F2含量在1-6atomic％。
6.按照权利要求1的设备，其中激光气体包含Ne，F2，而F2含量在1到6atomic％。
7.按照权利要求1的设备，还包括在所述激光室两端形成的装置，用于提供激光气体，和在所述激光室中心部分形成的装置，用于排出激光气体。
8.按照权利要求1的设备，其中，微波频率在1GHz到50Ghz的范围。
9.按照权利要求1的设备，其中，用于引入微波的波导内部是处于真空状态。
10.按照权利要求1的设备，还包括构成所述激光室的激光管，在所述激光管中振动的激光束，所述激光管的截面，其垂直于椭圆形的光路。
11.按照权利要求10的设备，其中，椭圆的短轴方向与微波输入方向一致。
12.按照权利要求1的设备，还包括把磁场施加到所述激光室的装置。
13.按照权利要求12的设备，其中所述磁场施加装置包括铁钒基磁铁或者Nd.Fe.B磁铁。
14.按照权利要求1的设备，其中，设定激光气体的气压在几十乇到1大气压的范围。
15.按照权利要求1的设备，还包括用于冷却所述激光室的冷却装置。
16.按照权利要求1的设备，还包括一个绝缘板用于使所述微波输入装置内部和所述激光室内部绝缘，在所述激光室一侧所述绝缘板最上表面形成薄的氟化物膜。
17.按照权利要求1的设备，其中，在所述微波输入装置上形成多个槽，通过这些槽把微波输入到所述激光室。
18.按照权利要求17的设备，其中，相邻槽之间的间隔，沿所述激光室的轴方向，从中心到两端增加。
19.按照权利要求1的设备，其中所述微波输入装置的微波发射部分向所述激光室锥形变宽。
20.按照权利要求1的设备，其中，所述微波输入装置的微波发射部分有一个间隙，其具有相应于微波频率的宽度。
21.按照权利要求1的设备，其中，沿所述光学谐振器的光轴方向，设置所述微波输入设备，根据在垂直于光轴方向光束点半径在光轴方向的变化，来在光轴方向改变在微波输入装置和光学谐振器光轴之间的距离。
22.按照权利要求1的设备，其中，设置等效于所述微波输入设备的一对微波输入设备，以便在它们之间夹持光轴。
23.按照权利要求21的设备，还包括设置在激光器气体供应装置上游侧的装置，以便把激光气体形成层状气流。
24.按照权利要求1的设备，其中，所述微波输入设备包括槽形波导，及插入其自身和激光室之间的电介质板。
25.按照权利要求24的设备，其中，该槽包括连续的或断续的矩形槽，槽的每个长边沿光轴方向延长。
26.按照权利要求1的设备，其中，所述微波输入设备包括带有槽的槽形波导和埋入槽中的电介质部件。
27.按照权利要求26的设备，其中，该槽包括连续的或者断续的矩形槽，每个槽的长边沿光轴方向延伸。
28.准分子激光器振荡方法包括下列步骤连续地把激光气体输入到激光室，该气体包含选自Kr、Ar、Ne、F2气体组中的至少一种惰性气体的气体混合物，激光室内表面具有相对于所要求的波长248nm，193nm，或157nm的光不反射的表面，并且内表面的最上层由氟化物组成；通过把微波输入到所述激光室，连续地激励激光气体；以及利用一对反射镜通过激励激光气体发射谐振光，位于输出侧反射镜的反射率不小于90％。
29.按照权利要求28的方法，其中，激光气体包含有Kr、Ne、F2，而Kr含量为1到6atomic％，F2含量为1-6atomic％。
30.按照权利要求28的方法，其中，激光气体含有Ar、Ne、F2，而Ar含量为1-6atomic％，F2含量为1-6atomic％。
31.按照权利要求28的方法，其中激光气体包含有Ne和F2，而F2含量为1-6atomic％。
32.按照权利要求28的方法，还包括从所述激光室两端输入激光气体和从所述激光室中心部分排出激光气体的步骤。
33.按照权利要求28的方法，其中，微波频率为1GHz到50GHz。
34.按照权利要求28的方法，还包括把用于输入微波的波导抽真空的步骤。
35.按照权利要求28的方法，还包括把磁场施加到激光室的步骤。
36.按照权利要求28的方法，还包括下述步骤在构成光学谐振器的一对反射镜之间设置不大于约15cm的间隔。
37.按照权利要求28的方法，还包括把激光气体的气压设定在几十乇至1个大气压的步骤。
38.按照权利要求37的方法，还包括把激光气体的进气口气压设定为出气口气压的1.2到1.8倍。
39.按照权利要求28的方法，还包括冷却所述激光室的冷却步骤。
40.准分子激光器振荡设备，其包括激光室，用于存储准分子激光气体；光学谐振器，由一对反射镜构成，在它们之间夹持所述的激光室；光选择装置，设置在所述光学谐振器的光路中，用于选择被振荡的光；微波输入装置，用于连续地激励准分子激光气体；以及控制装置，用于控制所述微波输入装置，以便连续地输入微波，并且控制所述光选择装置，以便当停止准分子激光器振荡时，改变被选择的光。
41.按照权利要求40的设备，其中所述光选择装置包括波长选择元件，用于选择波长，所述控制装置，控制所述波长选择元件，以便选择不同于由准分子激光器气体所确定振荡区域的区域中的波长，以便停止准分子激光器的振荡。
42.按照权利要求40的设备，其中所述光选择装置包括快门，所述控制装置，控制所述快门，以便切断进入所述激光室的光，停止准分子激光器的振荡。
43.按照权利要求41的设备，还包括用于聚焦由准分子激光器输出的光的装置，位于焦点处的空间滤光器，以便限制输出光的发散角。
44.激光器振荡设备，其包括激光室，用于存储准分子激光气体；光学谐振器，由一对反射镜组成，在它们之间夹有所述激光室；以及微波输入装置，用于激励所述激光室中的激光气体，沿所述光谐振器的光轴设置的微波输入设备，根据垂直于光轴方向光束点半径在光轴方向的变化，在光轴方向改变所述微波输入部分和所述光学谐振器光轴之间的距离。
45.按照权利要求44的设备，其中，设置一对等效于所述微波输入装置的微波输入装置，在它们之间夹着光轴。
46.按照权利要求44的设备，还包括设置在激光气体输入装置上游侧的装置，用于把激光气体形成层状气流。
47.按照权利44的设备，其中所述微波输入装置包括带有槽的槽形波导和插入其本身和所述激光室之间的电介质板。
48.按照权利要求47的设备，其中该槽包括连续的或者断续的矩形槽，每个槽的长边沿光轴方向延伸。
49.按照权利要求44的设备，其中所述微波输入装置包括带有槽的槽形波导和埋入槽中的电介质部件。
50.按照权利要求49的设备，其中，该槽包括连续的和断续的矩形槽，每个槽的长边沿光轴方向延伸。
51.一种曝光设备，包括(A)准分子激光器振荡设备，其具有激光室，存储包含至少一种选自Kr、Ar、Ne、F2气体组中的惰性气体混合物的激光气体，在其内表面具有相对于所要求的波长，248nm，193nm或者157nm的光不反射的表面，内表面的最上层表面由氟化物组成，光学谐振器，由一对反射反射镜组成，在它们之间夹着所述激光室，位于输出侧反射镜的反射率不小于90％，以及微波输入设备，位于所述激光室上，用于连续地激励所述激光室中的激光气体；(B)照射光学系统，利用由准分子激光器振荡设备输出光照射由图形构成的分划板；(C)成象光学系统，把从分划板上来的光在晶片上成象；以及(D)可移动的工作台，在其上放置晶片，并且工作台承载晶片。
52.一种曝光设备，其包括(A)准分子激光器振荡设备，包括激光室，用于存储准分子激光气体，光学谐振器，由一对反射镜组成，在它们之间夹着所述激光室，选光装置，设置在所述光学谐振器的光路中，用于选择被振荡的光，微波输入装置，用于连续地激励准分子激光气体，以及控制装置，用于控制所述微波输入装置，连续地输入微波，并且控制所述光选择装置，当停止准分子激光器振荡时，变化要选择的光；(B)照射光学系统，利用由准分子激光器振荡设备来的输出光，照射具有图形的分划板；(C)成象光学系统，用于把来自分划板的光在晶片上成象；以及(D)可移动的载晶片工作台。
53.激光管，存储包括至少一种选自Kr、Ar、Ne、F2气体中惰性气体的气体混合物的激光气体，其包括激光管内表面，其具有相对于所要求的波长，如248nm，193nm或者157nm光不反射的表面，其最上层表面由氟化物组成，以及绝缘板，用于把微波输入所述激光管。
54.准分子激光器振荡设备，其包括激光室，用于存储准分子激光气体；光学谐振器，由一对全反射棱镜构成，在它们之间夹着所述激光室，来自光学谐振器的光，以布儒斯特角度进入所述全反射棱镜；以及输出部件，输出在所述的光学谐振器中的光。
55.按照权利要求54的设备，其中，在所述光谐振器的光束单元中，设置等效于所述输出部件的两个光学输出部件，相对于对应的光束，以布儒斯特角度设定所述两个光输出部件之一。
56.按照权利要求54的设备，其中，所述输出部件，包括涂覆高反射膜的反射镜，并且使它和所述光学谐振器光束相互接触。
57.按照权利要求54的设备，其中，所述输出部件包括一棱镜，其位于所述全反射棱镜之一的全反射表面附近，并且输出倏逝波。
全文摘要
本发明涉及准分子激光器振荡设备,其具有激光室,用于存储包括至少一种选自Kr、Ar、Ne、F
文档编号H01S3/0975GK1190811SQ9711929
公开日1998年8月19日 申请日期1997年7月18日 优先权日1996年7月19日
发明者大见忠弘, 田中信义, 平山昌树 申请人:大见忠弘, 佳能株式会社