JP2001296503A - スペックル低減装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 照明面に現れるスペックルパターンを低減し
て均一照明を得ることができるスペックル低減装置を提
供する。 【解決手段】 偏光面が４５°回転した直線偏光である
レーザ光１を第１の偏光ビームスプリッタ４−１に入射
してＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分割し、Ｐ偏光成分を
透過するとともにＳ偏光成分を反射することにより両偏
光成分を等分に分割し、Ｐ偏光成分は直接、Ｓ偏光成分
は折り返しプリスム６−１を介してＰ偏光の光路長との
間にコヒーレンス長以上の光路差を作って第２の偏光ビ
ームスプリッタ５−１にそれぞれ入射し、この第２の偏
光ビームスプリッタ５−１の出力としてコヒーレンス長
以上ずれた２種類の偏光成分を有する可干渉性のないレ
ーザ光１を得るようにしたものである。
て均一照明を得ることができるスペックル低減装置を提
供する。 【解決手段】 偏光面が４５°回転した直線偏光である
レーザ光１を第１の偏光ビームスプリッタ４−１に入射
してＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分割し、Ｐ偏光成分を
透過するとともにＳ偏光成分を反射することにより両偏
光成分を等分に分割し、Ｐ偏光成分は直接、Ｓ偏光成分
は折り返しプリスム６−１を介してＰ偏光の光路長との
間にコヒーレンス長以上の光路差を作って第２の偏光ビ
ームスプリッタ５−１にそれぞれ入射し、この第２の偏
光ビームスプリッタ５−１の出力としてコヒーレンス長
以上ずれた２種類の偏光成分を有する可干渉性のないレ
ーザ光１を得るようにしたものである。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はスペックル低減装置
に関し、特に固体レーザ装置のレーザ光を利用した照明
装置及び露光装置等に適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】露光装置等の照明用の光源にレーザ光が
適用されている。この場合の光源として固体レーザ装置
を適用することができれば、従来汎用されていたガスレ
ーザに較べ、効率、寿命、ハンドリング性能等の全ての
面において優れており、運転コストの低下も図ることが
可能になり、多くのメリットがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、露光装置への
適用の場合のように、狭スペクトル幅のレーザ光を固体
レーザ装置から得ようとした場合、レーザ光を単一縦モ
ード及び横モードにて運転する必要がある。この場合、
出力されるレーザ光はコヒーレンスの極めて高い光とな
るため、照明面での光の干渉によるスペックルパターン
が出現し、均一な照明ができないという新たな問題が発
生する。このスペックルパターンとは、レーザ光のよう
なコヒーレントな光で粗面を照明したとき、空間に生じ
るコントラストの高い斑点状の模様をいう。粗面の各点
で散乱された光が互いに不規則な位相関係で干渉するこ
とにより生じる複雑な干渉パターンである。コヒーレン
ト光による結像や、ホログラフィーでは、これは信号に
対する雑音となる。このため、このままでは露光装置と
して均一な照明ができず、大きな欠点を有するものとな
ってしまう。すなわち、狭スペクトル幅のレーザ光を得
ることができるという、一般的な意味では固体レーザ装
置の特長が、これを露光装置等の照明として適用しよう
とする場合には問題点となってしまう。 【０００４】本発明は、上記従来技術に鑑み、照明面に
現れるスペックルパターンを低減して均一照明を得るこ
とができるスペックル低減装置を提供することを目的と
する。 【０００５】 【課題を解決するための手段】スペックルは、上述の如
く、光の可干渉性から生じる照明ムラであり、これを低
減するには光のコヒーレンスを下げることが必要であ
る。スペクトル幅Δνの光の可干渉距離、すなわちコヒ
ーレンス長は、（光速ｃ／スペクトル幅Δν）で与えら
れ、このコヒーレンス長以上ずれた光に可干渉性はない
ことが知られている。かかる知見に基づく本発明は、レ
ーザ光を偏光ビームスプリッタで分割し、分割した相互
のレーザ光間にコヒーレンス長分の光路差を作り、その
後分割した両レーザ光を合成するこによりスペックルを
低減する点にその技術思想の基礎をおくものてある。具
体的には次の通りである。 【０００６】１） 入射したレーザ光を、一方は透過
し、他方は反射することにより分割する第１の偏光ビー
ムスプリッタと、第１の偏光ビームスプリッタを透過し
たレーザ光と反射したレーザ光とを合成して出力する第
２の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光ビームスプリ
ッタで反射して分割したレーザ光が第２の偏光ビームス
プリッタに入射するよう、このレーザ光の光路を変更す
るとともに、第１の偏光ビームスプリッタから反射され
て第２の偏光ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長
が、第１の偏光ビームスプリッタを透過して直接第２の
偏光ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長よりもコ
ヒーレンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）以上長くな
るようにする光路変更手段とを有すること。本発明によ
れば、光路長が異なる２種類のレーザ光を得ることがで
きる。 【０００７】２） 上記１）に記載するスペックル低減
装置において、第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏
光ビームスプリッタ及び光路変更手段で形成したユニッ
トを一単位として複数段直列に結合し、前段ユニットの
合成レーザ光が次段ユニットの入射レーザ光となるよう
に構成するとともに、ｎ（ｎは自然数）段目のユニット
における第１の偏光ビームスプリッタから反射されて第
２の偏光ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長は、
第１の偏光ビームスプリッタを透過して直接第２の偏光
ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長よりもコヒー
レンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）の２n-1 倍だけ
長くなるように構成したこと。本発明によれば、ユニッ
トの段数ｎに応じて光路長が異なる２n 種類のレーザ光
を得ることができる。 【０００８】３） 上記２）に記載するスペックル低減
装置において、或るユニットの第２の偏光ビームスプリ
ッタから漏洩するレーザ光を反射して次段のユニットの
第１の偏光ビームスプリッタに入射する反射手段を有
し、この反射手段で反射したレーザ光と前記或るユニッ
トの出力レーザ光とを次段のユニットの第１の偏光ビー
ムスプリッタで合成するようにしたこと。本発明によれ
ば、ユニットの段数ｎに応じて光路長が異なる２n 種類
のレーザ光を得ることができるとともに、各ユニットか
ら漏洩するレーザ光を本来の光路のレーザ光と合成する
ことができる。 【０００９】４） 上記１）乃至３）の何れか一つに記
載するスペックル低減装置において、光路変更手段は、
光路を１８０°折り返す折り返しプリズムで形成したこ
と。本発明によれば、折り返しプリスムが分割されたレ
ーザを第２の偏光ビームスプリッタに向けて出力する。 【００１０】５） 上記１）乃至４）の何れか一つに記
載するスペックル低減装置において、入射レーザ光はＰ
偏光又はＳ偏光であり、第１及び第２の偏光ビームスプ
リッタはＰ偏光を透過又は反射するともにＳ偏光を反射
又は透過する偏光ビームスプリッタの何れかで形成する
とともに、上記入射レーザ光の偏光軸を回転する偏光軸
回転手段を設け、この偏光軸回転手段でＰ偏光成分とＳ
偏光成分とが等しくなるような偏光角に回転した後、上
記第１の偏光ビームスプリッタに入射させるように構成
したこと。本発明によれば、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分と
を等しく分割するとともに、等しく合成することができ
る。 【００１１】６） 上記５）に記載するスペックル低減
装置において、偏光軸回転手段はλ（波長）／２板で形
成したこと。本発明によれば、上記５）の機能を汎用品
であるλ／２板で実現することができる。 【００１２】７） 固体レーザ装置が出射するレーザ光
を用いて露光を行う露光装置において、上記固体レーザ
装置の出射レーザ光を入射レーザ光とする〔請求項１〕
乃至〔請求項６〕の何れか一つに記載するスペックル低
減装置を有するとともに、このスペックル低減装置の出
力レーザ光で露光を行うように構成したこと。本発明に
よれば、スペックル低減が低減された露光光を得ること
ができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、各実施の形態において同
一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。 【００１４】＜第１の実施の形態＞図１は本発明の第１
の実施の形態に係る装置を示すブロック線図である。同
図に示すように、本形態に係るスペックル低減装置は、
固体レーザ装置（図示せず。）から出射されたコヒーレ
ンスが極めて高いレーザ光１をＰ偏光として入射してい
る。ここで入射レーザ光１は光学系２及びλ／２板３−
１を介して第１の偏光ビームスプリッタ４−１に入射さ
れる。光学系２は入射したレーザ光のビーム径を拡大す
る拡大光学系である。この光学系を通すことにより、後
に第１の偏光ビームスプリッタ４−１で行うレーザ光１
の分割及び第２の偏光ビームスプリッタ５−１で行うレ
ーザ光１の合成を容易にしている。すなわち、ビーム系
が小径の場合には、第１の偏光ビームスプリッタ４−
１、５−１の位置を厳密に所定位置に調節する必要があ
るが、ビーム系が大きいと、その分当該位置精度が緩和
され、位置調節も簡単になる。λ／２板３−１は入射し
たレーザ光１を４５°回転する偏光回転手段である。 【００１５】第１の偏光ビームスプリッタ４−１は、Ｐ
偏光を透過させるとともにＳ偏光を図中下方の９０°方
向に反射する。第２の偏光ビームスプリッタ５−１は、
第１の偏光ビームスプリッタ４−１を透過したＰ偏光を
直接入射するとともに、第１の偏光ビームスプリッタ４
−１で反射され、折り返しプリスム６−１で光路を変更
されたＳ偏光を入射する。すなわち、折り返しプリスム
６−１では、第１の偏光ビームスプリッタ４−１で分割
・反射されたＳ変更を１８０°折り返して第２の偏光ビ
ームスプリッタ５−１に入射させる。また、このとき第
１の偏光ビームスプリッタ４−１で反射されたＳ偏光が
折り返しプリスム６−１を介して第２の偏光ビームスプ
リッタ５−１に至る光路長は、第１の偏光ビームスプリ
ッタ４−１を透過して直接第２の偏光ビームスプリッタ
５−１に至るレーザ光の光路長よりもコヒーレンス長
（光速ｃ／スペクトル幅Δν）以上長くなるように設定
してある。 【００１６】上述の如き第１の実施の形態に係るスペッ
クル低減装置では、図１に示すように、Ｐ偏光（Ａ）と
して入射されるレーザ光１は、λ／２板３−１で偏光方
向が４５°回転された偏光（Ｂ）となって第１の偏光ビ
ームスプリッタ４−１に入射する。偏光（Ｂ）は、この
第１の偏光ビームスプリッタ４−１でＰ偏光成分とＳ偏
光成分に等分割される。これらのうち第１の偏光ビーム
スプリッタ４−１を透過するＰ偏光成分に基づくＰ偏光
（Ｃ）は直接第２の偏光ビームスプリッタ５−１に入射
される。一方、第１の偏光ビームスプリッタ４−１で反
射されるＳ偏光成分に基づくＳ偏光（Ｄ）は折り返しプ
リスム６−１で折り返されて第２の偏光ビームスプリッ
タ５−１に入射する。第２の偏光ビームスプリッタ５−
１において、Ｐ偏光（Ｃ）はそのまま透過する一方、Ｓ
偏光（Ｄ）は反射される。この結果、これらのＰ偏光
（Ｃ）とＳ偏光（Ｄ）とが合成され、大きさが等しいＰ
偏光成分及びＳ偏光成分を有する偏光（Ｅ）のレーザ光
１として出力される。ここで、第１の偏光ビームスプリ
ッタ４−１から第２の偏光ビームスプリッタ５−１に至
るＰ偏光（Ｃ）の光路長とＳ偏光（Ｄ）の光路長との間
には、コヒーレンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）以
上の差がある。この結果、これらを合成して得る偏光
（Ｅ）は可干渉性が低減されたレーザ光１となる。 【００１７】＜第２の実施の形態＞図２は本発明の第２
の実施の形態に係る装置を示すブロック線図である。同
図に示すように、本形態に係るスペックル低減装置は、
図１に示すスペックル低減装置をｎ（ｎは自然数）段、
直列に結合したものである。さらに詳言すると、λ／２
板３−ｎ、第１の偏光ビームスプリッタ４−ｎ、第２の
偏光ビームスプリッタ５−ｎ及び折り返しプリスム６−
ｎで形成したユニットを一単位としてこれをｎ（ｎは２
以上）段直列に結合し、前段ユニットの合成レーザ光が
次段ユニットの入射レーザ光となるように構成するとと
もに、ｎ段目のユニットにおける第１の偏光ビームスプ
リッタ４−ｎから反射されて第２の偏光ビームスプリッ
タ５−ｎに至るレーザ光１の光路長は、第１の偏光ビー
ムスプリッタ４−ｎを透過して直接第２の偏光ビームス
プリッタ５−ｎに至るレーザ光１の光路長よりもコヒー
レンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）の２n-1 倍だけ
長くなるように構成したものである。すなわち、一段目
の第１の偏光ビームスプリッタ４−１から第２の偏光ビ
ームスプリッタ５−１に至る光路長差はコヒーレンス
長、二段目の第１の偏光ビームスプリッタ４−２から第
２の偏光ビームスプリッタ５−２に至る光路長差は（２
×コヒーレンス長）、ｎ段目の第１の偏光ビームスプリ
ッタ４−ｎから第２の偏光ビームスプリッタ５−ｎに至
る光路長差は（２n-1 ×コヒーレンス長）である。な
お、図中の６−２、６−ｎは二段目及びｎ段目ユニット
の折り返しプリスムである。また、図１と同一部分には
同一番号を付し、重複する説明は省略する。 【００１８】上述の如き第２の実施の形態に係るスペッ
クル低減装置では、各ユニットで図１に示すスペックル
低減装置と同態様の偏光の回転、分割、合成が行われ
る。すなわち、かかる回転、分割、合成をｎ回繰り返す
ので、ｎ段目のユニットの出力としては、光路長が異な
る２n 種類のＰ偏光とＳ偏光とを合成したレーザ光１が
得られる。この結果、二段目ユニットの出力レーザ光で
ある偏光（Ｆ）は４種類の光路長のものが合成されてお
り、ｎ段目ユニットの出力レーザ光である偏光（Ｇ）は
２n 種類の光路長のものが合成されている。かくしてユ
ニット数の増加に伴い可干渉性がより低減されたレーザ
光１となる。 【００１９】なお、図２において、第１の偏光ビームス
プリッタ４−ｎで反射された光は、直線的に折り返しプ
リズム６−ｎを経由して第２の偏光ビームスプリッタ５
−ｎへ戻るように描かれているが、コヒーレント長が極
めて長い場合や、多数段のユニットからなる後段におい
て光路差が長く場合には、装置の大きさの制限から直線
的に光を飛ばすことが難しくなる場合があり得る。この
場合には、複数の１８０°折り返しプリズム又は反射ミ
ラーを使って偏光ビームスプリッタと折り返しプリズム
又は反射ミラーとの間を何度も往復させてから第２の偏
光ビームスプリッタに入射するように装置を構成し、偏
光ビームスプリッタと折り返しプリズムとの間の距離を
実質的に縮めることで装置のコンパクト化を図ることが
できる。ここで、光は偏光ビームスプリッタで透過され
た光と反射された光はコヒーレント長さ以上の光路差が
ついてさえいれば良く、光路差を取るために光がどこを
伝搬するかについては、スペックルの低減度合に影響を
与えるものではない。また、光路差が長くなる場合に
は、光の伝搬過程の拡散による損失でレーザ光の強度の
減少が顕著になることも考えられる。その場合には、第
１の偏光ビームスプリッタで反射後、第２の偏光ビーム
スプリッタに入射される間に２枚以上の凸レンズを挿入
して当該凸レンズによるイメージのリレーを行うこと
で、拡散損失を低減することも可能である。 【００２０】＜第３の実施の形態＞図３は本発明の第３
の実施の形態に係る装置を示すブロック線図である。同
図に示すように、本形態に係るスペックル低減装置は、
図２に示すスペックル低減装置の各ユニットの第２の偏
光ビームスプリッタ５−１、５−２・・・から漏洩する
Ｐ偏光を、次段ユニットの第１の偏光ビームスプリッタ
４−２、・・・、４−ｎに戻すようにしたものである。
図３中、図２と同一部分には同一番号を付し、重複する
説明は省略する。 【００２１】一般に、偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光
は殆ど反射するが、Ｐ偏光も一部（数％程度）反射して
しまうという特性を有している。そこで、第１の偏光ビ
ームスプリッタ４で反射された偏光の中にはＳ偏光成分
とともにＰ偏光成分も混入されている。このようにして
混入したＰ偏光のうちの一部は第２の偏光ビームスプリ
ッタで反射されることにより出力レーザ光の一部として
元に戻るが、残りはＰ偏光の本来的な性質により第２の
偏光ビームスプリッタ５を透過してしまう。このときの
透過成分が損失となり出力レーザ光の強度を弱める原因
となる。したがって、上記ユニットの段数が少ない場合
にはさほどの影響はないが、この段数が増加すればする
程、出力レーザ光の強度の低下となって顕在化する。 【００２２】そこで、本形態では、第２の偏光ビームス
プリッタ５−１、５−２、・・・を透過して図の上方に
漏洩したＰ偏光を、反射ミラー７−１、７−２、・・・
で本来の光路と平行な方向に反射し、さらにこの反射光
を次段ユニットの反射ミラー８−２、・・・、８−ｎで
本来の光路と直角方向に反射して第１の偏光ビームスプ
リッタ４−２、・・・４−ｎに入射させている。 【００２３】かくして、第２の偏光ビームスプリッタ５
−１、５−２、・・・を透過して本来の光路から漏洩す
るＰ偏光は、次段ユニットで第１の偏光ビームスプリッ
タ４−２、・・・、４−ｎで本来の光路のレーザ光１と
合成される。したがって、この漏洩による出力レーザ光
１の強度の低下を可及的に低減し得る。 【００２４】なお、上記第３の実施の形態において、コ
ヒーレント長が極めて長い場合や、多数段のユニットか
らなる後段において光路差が長く場合には、図２に示す
第２の実施の形態の場合と同様の対策を講じることによ
り、その問題を解決することができる。 【００２５】なお、上記第１乃至第３の実施の形態で
は、固体レーザ装置の出力レーザ光をＰ偏光として入射
する場合について説明したが、これに限るものではな
い。すなわち、固体レーザ装置のレーザ光に限定する必
要はなく、他のレーザ装置のレーザ光であっても良い。
ただ、スペックルの発生は、コヒーレンスが良好な固体
レーザ装置のレーザ光に関して特に問題になるので、固
体レーザ装置のレーザ光のスペックル低減装置として特
に有用なものである点に関しては論をまたない。ちなみ
に、固体レーザ装置を照明として用いる露光装置の場合
には、実用上必須の構成要素となる。また、入射光はＳ
偏光であっても良い。 【００２６】第１の偏光ビームスプリッタで分割するＰ
偏光成分とＳ偏光成分とが等しくなるように４５°回転
した偏光面を有する偏光とするための偏光回転手段は、
λ／２板に限る必要はない。例えば電気光学結晶に電圧
を印加して１／４λ板として機能させることによって
も、またファラデローテータを用いても同様の作用・効
果を得ることができる。さらに、姿勢の調節が面倒では
あるが、第１の偏光ビームスプリッタ等の姿勢を調節す
る（斜めに配置する）ことによってもＰ偏光成分とＳ偏
光成分とが等しくなるように分割することができる。こ
の場合には、λ／２板等の偏光回転手段は不要になる。 【００２７】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、入射したレー
ザ光を、一方は透過し、他方は反射することにより分割
する第１の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光ビーム
スプリッタを透過したレーザ光と反射したレーザ光とを
合成して出力する第２の偏光ビームスプリッタと、第１
の偏光ビームスプリッタで反射して分割したレーザ光が
第２の偏光ビームスプリッタに入射するよう、このレー
ザ光の光路を変更するとともに、第１の偏光ビームスプ
リッタから反射されて第２の偏光ビームスプリッタに至
るレーザ光の光路長が、第１の偏光ビームスプリッタを
透過して直接第２の偏光ビームスプリッタに至るレーザ
光の光路長よりもコヒーレンス長（光速ｃ／スペクトル
幅Δν）以上長くなるようにする光路変更手段とを有す
るので、光路長が異なる２種類のレーザ光を得ることが
できる。この結果、コヒーレンスを低下させることがで
き、その分スペックルパターンの発生を防止することが
できる。これは、露光装置の照明光として最適なものと
なる。 【００２８】〔請求項２〕に記載する発明は、［請求項
１〕に記載するスペックル低減装置において、第１の偏
光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ及び
光路変更手段で形成したユニットを一単位として複数段
直列に結合し、前段ユニットの合成レーザ光が次段ユニ
ットの入射レーザ光となるように構成するとともに、ｎ
（ｎは自然数）段目のユニットにおける第１の偏光ビー
ムスプリッタから反射されて第２の偏光ビームスプリッ
タに至るレーザ光の光路長は、第１の偏光ビームスプリ
ッタを透過して直接第２の偏光ビームスプリッタに至る
レーザ光の光路長よりもコヒーレンス長（光速ｃ／スペ
クトル幅Δν）の２n-1 倍だけ長くなるように構成した
ので、ユニットの段数ｎに応じて光路長が異なる２n 種
類のレーザ光を得ることができる。この結果、〔請求項
１〕に記載する発明の場合よりもさらに良好にコヒーレ
ンスを低下させることができ、その分、より効果的にス
ペックルパターンの発生を防止することができる。 【００２９】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
２〕に記載するスペックル低減装置において、或るユニ
ットの第２の偏光ビームスプリッタから漏洩するレーザ
光を反射して次段のユニットの第１の偏光ビームスプリ
ッタに入射する反射手段を有し、この反射手段で反射し
たレーザ光と前記或るユニットの出力レーザ光とを次段
のユニットの第１の偏光ビームスプリッタで合成するよ
うにしたので、ユニットの段数ｎに応じて光路長が異な
る２n 種類のレーザ光を得ることができるとともに、各
ユニットから漏洩するレーザ光を本来の光路のレーザ光
と合成することができる。この結果、〔請求項２〕に記
載する発明と同様の効果を得ることができるばかりでな
く、出力されるレーザ光の強度の低下を可及的に低減
し、総合的な効率を向上させることができる。 【００３０】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項３〕の何れか一つに記載するスペック
ル低減装置において、光路変更手段は、光路を１８０°
折り返しプリズムで形成したので、折り返しプリスムが
分割されたレーザを第２の偏光ビームスプリッタに向け
て出力する。この結果、本発明によれば、反射されたレ
ーザ光の折り返し合成を確実に行うことができる。 【００３１】〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項４〕の何れか一つに記載するスペック
ル低減装置において、入射レーザ光はＰ偏光又はＳ偏光
であり、第１及び第２の偏光ビームスプリッタはＰ偏光
を透過又は反射するともにＳ偏光を反射又は透過する偏
光ビームスプリッタの何れかで形成するとともに、上記
入射レーザ光の偏光軸を回転する偏光軸回転手段を設
け、この偏光軸回転手段でＰ偏光成分とＳ偏光成分とが
等しくなるような偏光角に回転した後、上記第１の偏光
ビームスプリッタに入射させるように構成したので、Ｐ
偏光成分とＳ偏光成分とを等しく分割するとともに、等
しく合成することができる。この結果、コヒーレンスを
低下させた上で、最も良質のレーザ光を得ることができ
る。 【００３２】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載するスペックル低減装置において、偏光軸回
転手段はλ（波長）／２板で形成したので、〔請求項
５〕に記載する発明の機能を汎用品であるλ／２板で実
現することができる。この結果、本発明によれば、装置
の製造コストを廉価なものとすることができる。 【００３３】〔請求項７〕に記載する発明は、固体レー
ザ装置が出射するレーザ光を用いて露光を行う露光装置
において、上記固体レーザ装置の出射レーザ光を入射レ
ーザ光とする〔請求項１〕乃至〔請求項６〕の何れか一
つに記載するスペックル低減装置を有するとともに、こ
のスペックル低減装置の出力レーザ光で露光を行うよう
に構成したので、スペックル低減が低減された露光光を
得ることができる。この結果、本発明によれば、効率、
寿命、ハンドリング性等の面で優れ、唯一スペックルパ
ターンが発生し易いため、実用化に至っていなかった固
体レーザを光源とした場合でも、スペックルパターンの
発生を十分低減することができるので、十分実用に供し
得る高性能の露光装置を提供することができる。
に関し、特に固体レーザ装置のレーザ光を利用した照明
装置及び露光装置等に適用して有用なものである。 【０００２】 【従来の技術】露光装置等の照明用の光源にレーザ光が
適用されている。この場合の光源として固体レーザ装置
を適用することができれば、従来汎用されていたガスレ
ーザに較べ、効率、寿命、ハンドリング性能等の全ての
面において優れており、運転コストの低下も図ることが
可能になり、多くのメリットがある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、露光装置への
適用の場合のように、狭スペクトル幅のレーザ光を固体
レーザ装置から得ようとした場合、レーザ光を単一縦モ
ード及び横モードにて運転する必要がある。この場合、
出力されるレーザ光はコヒーレンスの極めて高い光とな
るため、照明面での光の干渉によるスペックルパターン
が出現し、均一な照明ができないという新たな問題が発
生する。このスペックルパターンとは、レーザ光のよう
なコヒーレントな光で粗面を照明したとき、空間に生じ
るコントラストの高い斑点状の模様をいう。粗面の各点
で散乱された光が互いに不規則な位相関係で干渉するこ
とにより生じる複雑な干渉パターンである。コヒーレン
ト光による結像や、ホログラフィーでは、これは信号に
対する雑音となる。このため、このままでは露光装置と
して均一な照明ができず、大きな欠点を有するものとな
ってしまう。すなわち、狭スペクトル幅のレーザ光を得
ることができるという、一般的な意味では固体レーザ装
置の特長が、これを露光装置等の照明として適用しよう
とする場合には問題点となってしまう。 【０００４】本発明は、上記従来技術に鑑み、照明面に
現れるスペックルパターンを低減して均一照明を得るこ
とができるスペックル低減装置を提供することを目的と
する。 【０００５】 【課題を解決するための手段】スペックルは、上述の如
く、光の可干渉性から生じる照明ムラであり、これを低
減するには光のコヒーレンスを下げることが必要であ
る。スペクトル幅Δνの光の可干渉距離、すなわちコヒ
ーレンス長は、（光速ｃ／スペクトル幅Δν）で与えら
れ、このコヒーレンス長以上ずれた光に可干渉性はない
ことが知られている。かかる知見に基づく本発明は、レ
ーザ光を偏光ビームスプリッタで分割し、分割した相互
のレーザ光間にコヒーレンス長分の光路差を作り、その
後分割した両レーザ光を合成するこによりスペックルを
低減する点にその技術思想の基礎をおくものてある。具
体的には次の通りである。 【０００６】１） 入射したレーザ光を、一方は透過
し、他方は反射することにより分割する第１の偏光ビー
ムスプリッタと、第１の偏光ビームスプリッタを透過し
たレーザ光と反射したレーザ光とを合成して出力する第
２の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光ビームスプリ
ッタで反射して分割したレーザ光が第２の偏光ビームス
プリッタに入射するよう、このレーザ光の光路を変更す
るとともに、第１の偏光ビームスプリッタから反射され
て第２の偏光ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長
が、第１の偏光ビームスプリッタを透過して直接第２の
偏光ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長よりもコ
ヒーレンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）以上長くな
るようにする光路変更手段とを有すること。本発明によ
れば、光路長が異なる２種類のレーザ光を得ることがで
きる。 【０００７】２） 上記１）に記載するスペックル低減
装置において、第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏
光ビームスプリッタ及び光路変更手段で形成したユニッ
トを一単位として複数段直列に結合し、前段ユニットの
合成レーザ光が次段ユニットの入射レーザ光となるよう
に構成するとともに、ｎ（ｎは自然数）段目のユニット
における第１の偏光ビームスプリッタから反射されて第
２の偏光ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長は、
第１の偏光ビームスプリッタを透過して直接第２の偏光
ビームスプリッタに至るレーザ光の光路長よりもコヒー
レンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）の２n-1 倍だけ
長くなるように構成したこと。本発明によれば、ユニッ
トの段数ｎに応じて光路長が異なる２n 種類のレーザ光
を得ることができる。 【０００８】３） 上記２）に記載するスペックル低減
装置において、或るユニットの第２の偏光ビームスプリ
ッタから漏洩するレーザ光を反射して次段のユニットの
第１の偏光ビームスプリッタに入射する反射手段を有
し、この反射手段で反射したレーザ光と前記或るユニッ
トの出力レーザ光とを次段のユニットの第１の偏光ビー
ムスプリッタで合成するようにしたこと。本発明によれ
ば、ユニットの段数ｎに応じて光路長が異なる２n 種類
のレーザ光を得ることができるとともに、各ユニットか
ら漏洩するレーザ光を本来の光路のレーザ光と合成する
ことができる。 【０００９】４） 上記１）乃至３）の何れか一つに記
載するスペックル低減装置において、光路変更手段は、
光路を１８０°折り返す折り返しプリズムで形成したこ
と。本発明によれば、折り返しプリスムが分割されたレ
ーザを第２の偏光ビームスプリッタに向けて出力する。 【００１０】５） 上記１）乃至４）の何れか一つに記
載するスペックル低減装置において、入射レーザ光はＰ
偏光又はＳ偏光であり、第１及び第２の偏光ビームスプ
リッタはＰ偏光を透過又は反射するともにＳ偏光を反射
又は透過する偏光ビームスプリッタの何れかで形成する
とともに、上記入射レーザ光の偏光軸を回転する偏光軸
回転手段を設け、この偏光軸回転手段でＰ偏光成分とＳ
偏光成分とが等しくなるような偏光角に回転した後、上
記第１の偏光ビームスプリッタに入射させるように構成
したこと。本発明によれば、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分と
を等しく分割するとともに、等しく合成することができ
る。 【００１１】６） 上記５）に記載するスペックル低減
装置において、偏光軸回転手段はλ（波長）／２板で形
成したこと。本発明によれば、上記５）の機能を汎用品
であるλ／２板で実現することができる。 【００１２】７） 固体レーザ装置が出射するレーザ光
を用いて露光を行う露光装置において、上記固体レーザ
装置の出射レーザ光を入射レーザ光とする〔請求項１〕
乃至〔請求項６〕の何れか一つに記載するスペックル低
減装置を有するとともに、このスペックル低減装置の出
力レーザ光で露光を行うように構成したこと。本発明に
よれば、スペックル低減が低減された露光光を得ること
ができる。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。なお、各実施の形態において同
一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。 【００１４】＜第１の実施の形態＞図１は本発明の第１
の実施の形態に係る装置を示すブロック線図である。同
図に示すように、本形態に係るスペックル低減装置は、
固体レーザ装置（図示せず。）から出射されたコヒーレ
ンスが極めて高いレーザ光１をＰ偏光として入射してい
る。ここで入射レーザ光１は光学系２及びλ／２板３−
１を介して第１の偏光ビームスプリッタ４−１に入射さ
れる。光学系２は入射したレーザ光のビーム径を拡大す
る拡大光学系である。この光学系を通すことにより、後
に第１の偏光ビームスプリッタ４−１で行うレーザ光１
の分割及び第２の偏光ビームスプリッタ５−１で行うレ
ーザ光１の合成を容易にしている。すなわち、ビーム系
が小径の場合には、第１の偏光ビームスプリッタ４−
１、５−１の位置を厳密に所定位置に調節する必要があ
るが、ビーム系が大きいと、その分当該位置精度が緩和
され、位置調節も簡単になる。λ／２板３−１は入射し
たレーザ光１を４５°回転する偏光回転手段である。 【００１５】第１の偏光ビームスプリッタ４−１は、Ｐ
偏光を透過させるとともにＳ偏光を図中下方の９０°方
向に反射する。第２の偏光ビームスプリッタ５−１は、
第１の偏光ビームスプリッタ４−１を透過したＰ偏光を
直接入射するとともに、第１の偏光ビームスプリッタ４
−１で反射され、折り返しプリスム６−１で光路を変更
されたＳ偏光を入射する。すなわち、折り返しプリスム
６−１では、第１の偏光ビームスプリッタ４−１で分割
・反射されたＳ変更を１８０°折り返して第２の偏光ビ
ームスプリッタ５−１に入射させる。また、このとき第
１の偏光ビームスプリッタ４−１で反射されたＳ偏光が
折り返しプリスム６−１を介して第２の偏光ビームスプ
リッタ５−１に至る光路長は、第１の偏光ビームスプリ
ッタ４−１を透過して直接第２の偏光ビームスプリッタ
５−１に至るレーザ光の光路長よりもコヒーレンス長
（光速ｃ／スペクトル幅Δν）以上長くなるように設定
してある。 【００１６】上述の如き第１の実施の形態に係るスペッ
クル低減装置では、図１に示すように、Ｐ偏光（Ａ）と
して入射されるレーザ光１は、λ／２板３−１で偏光方
向が４５°回転された偏光（Ｂ）となって第１の偏光ビ
ームスプリッタ４−１に入射する。偏光（Ｂ）は、この
第１の偏光ビームスプリッタ４−１でＰ偏光成分とＳ偏
光成分に等分割される。これらのうち第１の偏光ビーム
スプリッタ４−１を透過するＰ偏光成分に基づくＰ偏光
（Ｃ）は直接第２の偏光ビームスプリッタ５−１に入射
される。一方、第１の偏光ビームスプリッタ４−１で反
射されるＳ偏光成分に基づくＳ偏光（Ｄ）は折り返しプ
リスム６−１で折り返されて第２の偏光ビームスプリッ
タ５−１に入射する。第２の偏光ビームスプリッタ５−
１において、Ｐ偏光（Ｃ）はそのまま透過する一方、Ｓ
偏光（Ｄ）は反射される。この結果、これらのＰ偏光
（Ｃ）とＳ偏光（Ｄ）とが合成され、大きさが等しいＰ
偏光成分及びＳ偏光成分を有する偏光（Ｅ）のレーザ光
１として出力される。ここで、第１の偏光ビームスプリ
ッタ４−１から第２の偏光ビームスプリッタ５−１に至
るＰ偏光（Ｃ）の光路長とＳ偏光（Ｄ）の光路長との間
には、コヒーレンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）以
上の差がある。この結果、これらを合成して得る偏光
（Ｅ）は可干渉性が低減されたレーザ光１となる。 【００１７】＜第２の実施の形態＞図２は本発明の第２
の実施の形態に係る装置を示すブロック線図である。同
図に示すように、本形態に係るスペックル低減装置は、
図１に示すスペックル低減装置をｎ（ｎは自然数）段、
直列に結合したものである。さらに詳言すると、λ／２
板３−ｎ、第１の偏光ビームスプリッタ４−ｎ、第２の
偏光ビームスプリッタ５−ｎ及び折り返しプリスム６−
ｎで形成したユニットを一単位としてこれをｎ（ｎは２
以上）段直列に結合し、前段ユニットの合成レーザ光が
次段ユニットの入射レーザ光となるように構成するとと
もに、ｎ段目のユニットにおける第１の偏光ビームスプ
リッタ４−ｎから反射されて第２の偏光ビームスプリッ
タ５−ｎに至るレーザ光１の光路長は、第１の偏光ビー
ムスプリッタ４−ｎを透過して直接第２の偏光ビームス
プリッタ５−ｎに至るレーザ光１の光路長よりもコヒー
レンス長（光速ｃ／スペクトル幅Δν）の２n-1 倍だけ
長くなるように構成したものである。すなわち、一段目
の第１の偏光ビームスプリッタ４−１から第２の偏光ビ
ームスプリッタ５−１に至る光路長差はコヒーレンス
長、二段目の第１の偏光ビームスプリッタ４−２から第
２の偏光ビームスプリッタ５−２に至る光路長差は（２
×コヒーレンス長）、ｎ段目の第１の偏光ビームスプリ
ッタ４−ｎから第２の偏光ビームスプリッタ５−ｎに至
る光路長差は（２n-1 ×コヒーレンス長）である。な
お、図中の６−２、６−ｎは二段目及びｎ段目ユニット
の折り返しプリスムである。また、図１と同一部分には
同一番号を付し、重複する説明は省略する。 【００１８】上述の如き第２の実施の形態に係るスペッ
クル低減装置では、各ユニットで図１に示すスペックル
低減装置と同態様の偏光の回転、分割、合成が行われ
る。すなわち、かかる回転、分割、合成をｎ回繰り返す
ので、ｎ段目のユニットの出力としては、光路長が異な
る２n 種類のＰ偏光とＳ偏光とを合成したレーザ光１が
得られる。この結果、二段目ユニットの出力レーザ光で
ある偏光（Ｆ）は４種類の光路長のものが合成されてお
り、ｎ段目ユニットの出力レーザ光である偏光（Ｇ）は
２n 種類の光路長のものが合成されている。かくしてユ
ニット数の増加に伴い可干渉性がより低減されたレーザ
光１となる。 【００１９】なお、図２において、第１の偏光ビームス
プリッタ４−ｎで反射された光は、直線的に折り返しプ
リズム６−ｎを経由して第２の偏光ビームスプリッタ５
−ｎへ戻るように描かれているが、コヒーレント長が極
めて長い場合や、多数段のユニットからなる後段におい
て光路差が長く場合には、装置の大きさの制限から直線
的に光を飛ばすことが難しくなる場合があり得る。この
場合には、複数の１８０°折り返しプリズム又は反射ミ
ラーを使って偏光ビームスプリッタと折り返しプリズム
又は反射ミラーとの間を何度も往復させてから第２の偏
光ビームスプリッタに入射するように装置を構成し、偏
光ビームスプリッタと折り返しプリズムとの間の距離を
実質的に縮めることで装置のコンパクト化を図ることが
できる。ここで、光は偏光ビームスプリッタで透過され
た光と反射された光はコヒーレント長さ以上の光路差が
ついてさえいれば良く、光路差を取るために光がどこを
伝搬するかについては、スペックルの低減度合に影響を
与えるものではない。また、光路差が長くなる場合に
は、光の伝搬過程の拡散による損失でレーザ光の強度の
減少が顕著になることも考えられる。その場合には、第
１の偏光ビームスプリッタで反射後、第２の偏光ビーム
スプリッタに入射される間に２枚以上の凸レンズを挿入
して当該凸レンズによるイメージのリレーを行うこと
で、拡散損失を低減することも可能である。 【００２０】＜第３の実施の形態＞図３は本発明の第３
の実施の形態に係る装置を示すブロック線図である。同
図に示すように、本形態に係るスペックル低減装置は、
図２に示すスペックル低減装置の各ユニットの第２の偏
光ビームスプリッタ５−１、５−２・・・から漏洩する
Ｐ偏光を、次段ユニットの第１の偏光ビームスプリッタ
４−２、・・・、４−ｎに戻すようにしたものである。
図３中、図２と同一部分には同一番号を付し、重複する
説明は省略する。 【００２１】一般に、偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光
は殆ど反射するが、Ｐ偏光も一部（数％程度）反射して
しまうという特性を有している。そこで、第１の偏光ビ
ームスプリッタ４で反射された偏光の中にはＳ偏光成分
とともにＰ偏光成分も混入されている。このようにして
混入したＰ偏光のうちの一部は第２の偏光ビームスプリ
ッタで反射されることにより出力レーザ光の一部として
元に戻るが、残りはＰ偏光の本来的な性質により第２の
偏光ビームスプリッタ５を透過してしまう。このときの
透過成分が損失となり出力レーザ光の強度を弱める原因
となる。したがって、上記ユニットの段数が少ない場合
にはさほどの影響はないが、この段数が増加すればする
程、出力レーザ光の強度の低下となって顕在化する。 【００２２】そこで、本形態では、第２の偏光ビームス
プリッタ５−１、５−２、・・・を透過して図の上方に
漏洩したＰ偏光を、反射ミラー７−１、７−２、・・・
で本来の光路と平行な方向に反射し、さらにこの反射光
を次段ユニットの反射ミラー８−２、・・・、８−ｎで
本来の光路と直角方向に反射して第１の偏光ビームスプ
リッタ４−２、・・・４−ｎに入射させている。 【００２３】かくして、第２の偏光ビームスプリッタ５
−１、５−２、・・・を透過して本来の光路から漏洩す
るＰ偏光は、次段ユニットで第１の偏光ビームスプリッ
タ４−２、・・・、４−ｎで本来の光路のレーザ光１と
合成される。したがって、この漏洩による出力レーザ光
１の強度の低下を可及的に低減し得る。 【００２４】なお、上記第３の実施の形態において、コ
ヒーレント長が極めて長い場合や、多数段のユニットか
らなる後段において光路差が長く場合には、図２に示す
第２の実施の形態の場合と同様の対策を講じることによ
り、その問題を解決することができる。 【００２５】なお、上記第１乃至第３の実施の形態で
は、固体レーザ装置の出力レーザ光をＰ偏光として入射
する場合について説明したが、これに限るものではな
い。すなわち、固体レーザ装置のレーザ光に限定する必
要はなく、他のレーザ装置のレーザ光であっても良い。
ただ、スペックルの発生は、コヒーレンスが良好な固体
レーザ装置のレーザ光に関して特に問題になるので、固
体レーザ装置のレーザ光のスペックル低減装置として特
に有用なものである点に関しては論をまたない。ちなみ
に、固体レーザ装置を照明として用いる露光装置の場合
には、実用上必須の構成要素となる。また、入射光はＳ
偏光であっても良い。 【００２６】第１の偏光ビームスプリッタで分割するＰ
偏光成分とＳ偏光成分とが等しくなるように４５°回転
した偏光面を有する偏光とするための偏光回転手段は、
λ／２板に限る必要はない。例えば電気光学結晶に電圧
を印加して１／４λ板として機能させることによって
も、またファラデローテータを用いても同様の作用・効
果を得ることができる。さらに、姿勢の調節が面倒では
あるが、第１の偏光ビームスプリッタ等の姿勢を調節す
る（斜めに配置する）ことによってもＰ偏光成分とＳ偏
光成分とが等しくなるように分割することができる。こ
の場合には、λ／２板等の偏光回転手段は不要になる。 【００２７】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、入射したレー
ザ光を、一方は透過し、他方は反射することにより分割
する第１の偏光ビームスプリッタと、第１の偏光ビーム
スプリッタを透過したレーザ光と反射したレーザ光とを
合成して出力する第２の偏光ビームスプリッタと、第１
の偏光ビームスプリッタで反射して分割したレーザ光が
第２の偏光ビームスプリッタに入射するよう、このレー
ザ光の光路を変更するとともに、第１の偏光ビームスプ
リッタから反射されて第２の偏光ビームスプリッタに至
るレーザ光の光路長が、第１の偏光ビームスプリッタを
透過して直接第２の偏光ビームスプリッタに至るレーザ
光の光路長よりもコヒーレンス長（光速ｃ／スペクトル
幅Δν）以上長くなるようにする光路変更手段とを有す
るので、光路長が異なる２種類のレーザ光を得ることが
できる。この結果、コヒーレンスを低下させることがで
き、その分スペックルパターンの発生を防止することが
できる。これは、露光装置の照明光として最適なものと
なる。 【００２８】〔請求項２〕に記載する発明は、［請求項
１〕に記載するスペックル低減装置において、第１の偏
光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリッタ及び
光路変更手段で形成したユニットを一単位として複数段
直列に結合し、前段ユニットの合成レーザ光が次段ユニ
ットの入射レーザ光となるように構成するとともに、ｎ
（ｎは自然数）段目のユニットにおける第１の偏光ビー
ムスプリッタから反射されて第２の偏光ビームスプリッ
タに至るレーザ光の光路長は、第１の偏光ビームスプリ
ッタを透過して直接第２の偏光ビームスプリッタに至る
レーザ光の光路長よりもコヒーレンス長（光速ｃ／スペ
クトル幅Δν）の２n-1 倍だけ長くなるように構成した
ので、ユニットの段数ｎに応じて光路長が異なる２n 種
類のレーザ光を得ることができる。この結果、〔請求項
１〕に記載する発明の場合よりもさらに良好にコヒーレ
ンスを低下させることができ、その分、より効果的にス
ペックルパターンの発生を防止することができる。 【００２９】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
２〕に記載するスペックル低減装置において、或るユニ
ットの第２の偏光ビームスプリッタから漏洩するレーザ
光を反射して次段のユニットの第１の偏光ビームスプリ
ッタに入射する反射手段を有し、この反射手段で反射し
たレーザ光と前記或るユニットの出力レーザ光とを次段
のユニットの第１の偏光ビームスプリッタで合成するよ
うにしたので、ユニットの段数ｎに応じて光路長が異な
る２n 種類のレーザ光を得ることができるとともに、各
ユニットから漏洩するレーザ光を本来の光路のレーザ光
と合成することができる。この結果、〔請求項２〕に記
載する発明と同様の効果を得ることができるばかりでな
く、出力されるレーザ光の強度の低下を可及的に低減
し、総合的な効率を向上させることができる。 【００３０】〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項３〕の何れか一つに記載するスペック
ル低減装置において、光路変更手段は、光路を１８０°
折り返しプリズムで形成したので、折り返しプリスムが
分割されたレーザを第２の偏光ビームスプリッタに向け
て出力する。この結果、本発明によれば、反射されたレ
ーザ光の折り返し合成を確実に行うことができる。 【００３１】〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項
１〕乃至〔請求項４〕の何れか一つに記載するスペック
ル低減装置において、入射レーザ光はＰ偏光又はＳ偏光
であり、第１及び第２の偏光ビームスプリッタはＰ偏光
を透過又は反射するともにＳ偏光を反射又は透過する偏
光ビームスプリッタの何れかで形成するとともに、上記
入射レーザ光の偏光軸を回転する偏光軸回転手段を設
け、この偏光軸回転手段でＰ偏光成分とＳ偏光成分とが
等しくなるような偏光角に回転した後、上記第１の偏光
ビームスプリッタに入射させるように構成したので、Ｐ
偏光成分とＳ偏光成分とを等しく分割するとともに、等
しく合成することができる。この結果、コヒーレンスを
低下させた上で、最も良質のレーザ光を得ることができ
る。 【００３２】〔請求項６〕に記載する発明は、〔請求項
５〕に記載するスペックル低減装置において、偏光軸回
転手段はλ（波長）／２板で形成したので、〔請求項
５〕に記載する発明の機能を汎用品であるλ／２板で実
現することができる。この結果、本発明によれば、装置
の製造コストを廉価なものとすることができる。 【００３３】〔請求項７〕に記載する発明は、固体レー
ザ装置が出射するレーザ光を用いて露光を行う露光装置
において、上記固体レーザ装置の出射レーザ光を入射レ
ーザ光とする〔請求項１〕乃至〔請求項６〕の何れか一
つに記載するスペックル低減装置を有するとともに、こ
のスペックル低減装置の出力レーザ光で露光を行うよう
に構成したので、スペックル低減が低減された露光光を
得ることができる。この結果、本発明によれば、効率、
寿命、ハンドリング性等の面で優れ、唯一スペックルパ
ターンが発生し易いため、実用化に至っていなかった固
体レーザを光源とした場合でも、スペックルパターンの
発生を十分低減することができるので、十分実用に供し
得る高性能の露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る装置を示すブ
ロック線図である。 【図２】本発明の第２の実施の形態に係る装置を示すブ
ロック線図である。 【図３】本発明の第３の実施の形態に係る装置を示すブ
ロック線図である。 【符号の説明】 １ レーザ光 ３−１、３−２、・・・、３−ｎ λ／２板 ４−１、４−２、・・・、４−ｎ 第１の偏光ビ
ームスプリッタ ５−１、５−２、・・・、５−ｎ 第２の偏光ビ
ームスプリッタ ６−１、６−２、・・・、６−ｎ 折り返しプリ
スム ７−１、７−２、・・・ 反射ミラー ８−２、・・・、８−ｎ 反射ミラー
ロック線図である。 【図２】本発明の第２の実施の形態に係る装置を示すブ
ロック線図である。 【図３】本発明の第３の実施の形態に係る装置を示すブ
ロック線図である。 【符号の説明】 １ レーザ光 ３−１、３−２、・・・、３−ｎ λ／２板 ４−１、４−２、・・・、４−ｎ 第１の偏光ビ
ームスプリッタ ５−１、５−２、・・・、５−ｎ 第２の偏光ビ
ームスプリッタ ６−１、６−２、・・・、６−ｎ 折り返しプリ
スム ７−１、７−２、・・・ 反射ミラー ８−２、・・・、８−ｎ 反射ミラー
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Ｆターム(参考） 2H049 BA05 BA06 BB03 BB61 BC21
2H099 AA00 BA09 CA02 CA08 DA05
2H109 AA12 AA29 AA58 AA80 AB32
AB48
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 入射したレーザ光を、一方は透過し、他
方は反射することにより分割する第１の偏光ビームスプ
リッタと、 第１の偏光ビームスプリッタを透過したレーザ光と反射
したレーザ光とを合成して出力する第２の偏光ビームス
プリッタと、 第１の偏光ビームスプリッタで反射して分割したレーザ
光が第２の偏光ビームスプリッタに入射するよう、この
レーザ光の光路を変更するとともに、第１の偏光ビーム
スプリッタから反射されて第２の偏光ビームスプリッタ
に至るレーザ光の光路長が、第１の偏光ビームスプリッ
タを透過して直接第２の偏光ビームスプリッタに至るレ
ーザ光の光路長よりもコヒーレンス長（光速ｃ／スペク
トル幅Δν）以上長くなるようにする光路変更手段とを
有することを特徴とするスペックル低減装置。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載するスペックル低減
装置において、 第１の偏光ビームスプリッタ、第２の偏光ビームスプリ
ッタ及び光路変更手段で形成したユニットを一単位とし
て複数段直列に結合し、前段ユニットの合成レーザ光が
次段ユニットの入射レーザ光となるように構成するとと
もに、ｎ（ｎは自然数）段目のユニットにおける第１の
偏光ビームスプリッタから反射されて第２の偏光ビーム
スプリッタに至るレーザ光の光路長は、第１の偏光ビー
ムスプリッタを透過して直接第２の偏光ビームスプリッ
タに至るレーザ光の光路長よりもコヒーレンス長（光速
ｃ／スペクトル幅Δν）の２n-1 倍だけ長くなるように
構成したことを特徴とするスペックル低減装置。 【請求項３】 〔請求項２〕に記載するスペックル低減
装置において、 或るユニットの第２の偏光ビームスプリッタから漏洩す
るレーザ光を反射して次段のユニットの第１の偏光ビー
ムスプリッタに入射する反射手段を有し、この反射手段
で反射したレーザ光と前記或るユニットの出力レーザ光
とを次段のユニットの第１の偏光ビームスプリッタで合
成するようにしたことを特徴とするスペックル低減装
置。 【請求項４】 〔請求項１〕乃至〔請求項３〕の何れか
一つに記載するスペックル低減装置において、 光路変更手段は、光路を１８０°折り返す折り返しプリ
ズムで形成したことを特徴とするスペックル低減装置。 【請求項５】 〔請求項１〕乃至〔請求項４〕の何れか
一つに記載するスペックル低減装置において、 入射レーザ光はＰ偏光又はＳ偏光であり、第１及び第２
の偏光ビームスプリッタはＰ偏光を透過又は反射すると
もにＳ偏光を反射又は透過する偏光ビームスプリッタの
何れかで形成するとともに、 上記入射レーザ光の偏光軸を回転する偏光軸回転手段を
設け、この偏光軸回転手段でＰ偏光成分とＳ偏光成分と
が等しくなるような偏光角に回転した後、上記第１の偏
光ビームスプリッタに入射させるように構成したことを
特徴とするスペックル低減装置。 【請求項６】 〔請求項５〕に記載するスペックル低減
装置において、 偏光軸回転手段はλ（波長）／２板で形成したことを特
徴とするスペックル低減装置。 【請求項７】 固体レーザ装置が出射するレーザ光を用
いて露光を行う露光装置において、 上記固体レーザ装置の出射レーザ光を入射レーザ光とす
る〔請求項１〕乃至〔請求項６〕の何れか一つに記載す
るスペックル低減装置を有するとともに、このスペック
ル低減装置の出力レーザ光で露光を行うように構成した
ことを特徴とする露光装置。
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