JP2586661B2 - 波長安定化レーザ装置 - Google Patents
波長安定化レーザ装置Info
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- JP2586661B2 JP2586661B2 JP1309603A JP30960389A JP2586661B2 JP 2586661 B2 JP2586661 B2 JP 2586661B2 JP 1309603 A JP1309603 A JP 1309603A JP 30960389 A JP30960389 A JP 30960389A JP 2586661 B2 JP2586661 B2 JP 2586661B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は投影露光装置の光源に用いる波長安定化レー
ザ装置に関するものである。
ザ装置に関するものである。
従来の技術 近年、半導体集積回路のパターン露光用光源として、
エキシマレーザが従来の高圧水銀ランプに代わるものと
して注目されている。エキシマレーザはレーザ媒質とし
てクリプトン，キセノンなどの希ガスとふっ素，塩素な
どのハロゲンガスを組み合わせることにより353nmから1
93nmの間のいくつかの波長で発振線を得ることができる
紫外レーザの一つである。特にふっ化クリプトンエキシ
マレーザは波長248nmで発振し、水銀のｇ線（436nm）あ
るいはｉ線（365nm）の場合と比べて倍以上の集積度の
高い、いわゆる超LSI製造への道を開くものとして期待
されている。
エキシマレーザが従来の高圧水銀ランプに代わるものと
して注目されている。エキシマレーザはレーザ媒質とし
てクリプトン，キセノンなどの希ガスとふっ素，塩素な
どのハロゲンガスを組み合わせることにより353nmから1
93nmの間のいくつかの波長で発振線を得ることができる
紫外レーザの一つである。特にふっ化クリプトンエキシ
マレーザは波長248nmで発振し、水銀のｇ線（436nm）あ
るいはｉ線（365nm）の場合と比べて倍以上の集積度の
高い、いわゆる超LSI製造への道を開くものとして期待
されている。
これらエキシマレーザの利得バンド幅は約1nmと広
く、光共振器と組み合わせて発振させた場合、発振線が
0.5nm程度の帯域幅（半値全幅）を持つ。このように比
較的広い帯域幅を持つレーザ光を露光用光源として用い
た場合、ランプ光源の場合と同様、露光光学系に色収差
を補正した結像光学系を採用する必要がある。ところ
が、波長が350nm以下の紫外域では、結像光学系に用い
るレンズの光学材料の選択の幅が限られ、色収差補正が
困難となる。レーザ発振線の帯域幅を0.005nm程度にま
で単色化し、かつ中心波長の変動を防止できれば色収差
補正しない結像光学系が利用可能となり、エキシマレー
ザを光源とした投影露光装置が実現する。
く、光共振器と組み合わせて発振させた場合、発振線が
0.5nm程度の帯域幅（半値全幅）を持つ。このように比
較的広い帯域幅を持つレーザ光を露光用光源として用い
た場合、ランプ光源の場合と同様、露光光学系に色収差
を補正した結像光学系を採用する必要がある。ところ
が、波長が350nm以下の紫外域では、結像光学系に用い
るレンズの光学材料の選択の幅が限られ、色収差補正が
困難となる。レーザ発振線の帯域幅を0.005nm程度にま
で単色化し、かつ中心波長の変動を防止できれば色収差
補正しない結像光学系が利用可能となり、エキシマレー
ザを光源とした投影露光装置が実現する。
広い帯域幅を持つレーザ光を単色化するには、狭い透
過帯域を持つ波長選択素子をレーザ共振器内に設置すれ
ばよい。しかし、レーザ共振器内にはレーザの出力以上
の強いエネルギーが定在するため、波長選択素子が熱的
変形を受け選択波長が変動したり、あるいは永久的な損
傷によって所望の特性が得られなくなるという欠点があ
った。
過帯域を持つ波長選択素子をレーザ共振器内に設置すれ
ばよい。しかし、レーザ共振器内にはレーザの出力以上
の強いエネルギーが定在するため、波長選択素子が熱的
変形を受け選択波長が変動したり、あるいは永久的な損
傷によって所望の特性が得られなくなるという欠点があ
った。
そこで発明者らは既に第６図に示すような、改良した
狭帯域化エキシマレーザ装置を提案した。第６図におい
て光共振器は全反射鏡2,3および半透過鏡４から成る。
全反射鏡３と半透過鏡４の間には放電管１が設置され、
光増幅器を構成している。放電管１には希ガスとハロゲ
ンガスを含む媒質ガスが封入されており、放電励起によ
ってレーザ発振する。全反射鏡２と半透過鏡４の間に
は、波長選択素子であるエアスペースエタロン5,5′が
設置されている。エアスペースエタロンは対向する平行
平板間の光の干渉を利用した波長選択素子であり、エア
スペースエタロン5,5′によっては波長選択された光は
透過鏡４を経て放電管１に戻り、狭帯域化されたレーザ
ビームとして、図の右方向に取り出される。
狭帯域化エキシマレーザ装置を提案した。第６図におい
て光共振器は全反射鏡2,3および半透過鏡４から成る。
全反射鏡３と半透過鏡４の間には放電管１が設置され、
光増幅器を構成している。放電管１には希ガスとハロゲ
ンガスを含む媒質ガスが封入されており、放電励起によ
ってレーザ発振する。全反射鏡２と半透過鏡４の間に
は、波長選択素子であるエアスペースエタロン5,5′が
設置されている。エアスペースエタロンは対向する平行
平板間の光の干渉を利用した波長選択素子であり、エア
スペースエタロン5,5′によっては波長選択された光は
透過鏡４を経て放電管１に戻り、狭帯域化されたレーザ
ビームとして、図の右方向に取り出される。
第６図の狭帯域化エキシマレーザでは、エアスペース
エタロン５に入射する光エネルギーはレーザ出力に半透
過鏡４の反射率を乗じた程度に低減されているため、エ
アスペースエタロンの熱的変形による選択波長の変動を
大幅に低減することができる。
エタロン５に入射する光エネルギーはレーザ出力に半透
過鏡４の反射率を乗じた程度に低減されているため、エ
アスペースエタロンの熱的変形による選択波長の変動を
大幅に低減することができる。
発明が解決しようとする課題 しかしこのような狭帯域化レーザ装置では、長時間に
わたる運転中に中心波長が変動するという課題があっ
た。これはエアスペースエタロンの選択波長が対向する
平行平板間の光路長で決まるため、大気圧の変動によっ
て空気の屈折率が変わった場合、その変化が選択波長に
そのまま現われることによる。このような外的要因によ
ってレーザの中心波長が変動すると、露光用光源として
用いた場合、投影したパターンにボケを生じ、製品の不
良につながる。本発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、外的要因による波長変動がない波長
安定化レーザ装置を提供するものである。
わたる運転中に中心波長が変動するという課題があっ
た。これはエアスペースエタロンの選択波長が対向する
平行平板間の光路長で決まるため、大気圧の変動によっ
て空気の屈折率が変わった場合、その変化が選択波長に
そのまま現われることによる。このような外的要因によ
ってレーザの中心波長が変動すると、露光用光源として
用いた場合、投影したパターンにボケを生じ、製品の不
良につながる。本発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、外的要因による波長変動がない波長
安定化レーザ装置を提供するものである。
課題を解決するための手段 この課題を解決するため本発明は、レーザ媒質と、前
記レーザ媒質を挟んで設置され光共振器を構成する第1,
第２の全反射鏡と、前記レーザ媒質と第１の全反射鏡と
の間に置いた半透過鏡と、前記半透過鏡と第１の全反射
鏡との間に置いた波長選択素子とからなる構成され、前
記波長選択素子を気密室内に設置したものである。
記レーザ媒質を挟んで設置され光共振器を構成する第1,
第２の全反射鏡と、前記レーザ媒質と第１の全反射鏡と
の間に置いた半透過鏡と、前記半透過鏡と第１の全反射
鏡との間に置いた波長選択素子とからなる構成され、前
記波長選択素子を気密室内に設置したものである。
作用 この構成により、波長選択素子の選択波長が大気圧の
変動の影響を受けなくなり、中心波長の経時的な変化を
防止できることとなる。
変動の影響を受けなくなり、中心波長の経時的な変化を
防止できることとなる。
実施例 第１図は本発明の一実施例であるエキシマレーザの構
成図である。第１図において本発明実施例のレーザ装置
は希ガスとハロゲンガスの混合気体をレーザ媒質とする
放電管１と、全反射鏡2,3および半透過鏡４によって光
共振器を構成し、紫外域でレーザ発振する。
成図である。第１図において本発明実施例のレーザ装置
は希ガスとハロゲンガスの混合気体をレーザ媒質とする
放電管１と、全反射鏡2,3および半透過鏡４によって光
共振器を構成し、紫外域でレーザ発振する。
数十％の反射率を持つ半透過鏡４は放電管１と全反射
鏡３を結ぶ軸からはずれた位置に設置した全反射鏡２の
方向に共振器の光軸を折り曲げるとともに、放電管１と
全反射鏡３を結ぶ軸の方向にレーザ出力を取り出す役割
を果たす。半透過鏡４と全反射鏡２との間の光共振器の
光軸上には波長選択素子であるエアスペースエタロン5,
5′を置き、特定の狭い帯域の波長だけを選択して増幅
するように構成している。エアスペースエタロン5,5′
には半透過鏡４によって減衰されたレーザ光が入射する
ので、エアスペースエタロンの熱的変形による選択波長
による変動は防止されている。
鏡３を結ぶ軸からはずれた位置に設置した全反射鏡２の
方向に共振器の光軸を折り曲げるとともに、放電管１と
全反射鏡３を結ぶ軸の方向にレーザ出力を取り出す役割
を果たす。半透過鏡４と全反射鏡２との間の光共振器の
光軸上には波長選択素子であるエアスペースエタロン5,
5′を置き、特定の狭い帯域の波長だけを選択して増幅
するように構成している。エアスペースエタロン5,5′
には半透過鏡４によって減衰されたレーザ光が入射する
ので、エアスペースエタロンの熱的変形による選択波長
による変動は防止されている。
さらに、エアスペースエタロン5,5′は気密室６内に
設置して大気圧の変化による選択波長の変動を防止して
いる。気体の屈折率はその密度によって決まる。一方、
気密室内の気体の密度は外気圧あるいは気温によらず一
定である。したがって、エアスペースエタロンを気密室
内に封入することによってその選択波長が外的要因に影
響されなくなる。
設置して大気圧の変化による選択波長の変動を防止して
いる。気体の屈折率はその密度によって決まる。一方、
気密室内の気体の密度は外気圧あるいは気温によらず一
定である。したがって、エアスペースエタロンを気密室
内に封入することによってその選択波長が外的要因に影
響されなくなる。
次に本発明者らは本実施例によるレーザ装置の波長安
定性について検討した。第２図（ａ）にエアスペースエ
タロンを気密室内に封入しない場合のレーザの中心波長
の変動を示す。８時間に及ぶ連続運転を行なうと、大気
圧の経時的変化による中心波長が発生する。第２図
（ｂ）は本実施例による装置の波長安定性を示す。エア
スペースエタロンを気密室に封入したことによって、波
長の安定性は著しく向上していることがわかる。発明者
らの実験結果では、レーザ出力が約2Wのとき中心波長の
変動を0.001nm以内に抑制することができた。
定性について検討した。第２図（ａ）にエアスペースエ
タロンを気密室内に封入しない場合のレーザの中心波長
の変動を示す。８時間に及ぶ連続運転を行なうと、大気
圧の経時的変化による中心波長が発生する。第２図
（ｂ）は本実施例による装置の波長安定性を示す。エア
スペースエタロンを気密室に封入したことによって、波
長の安定性は著しく向上していることがわかる。発明者
らの実験結果では、レーザ出力が約2Wのとき中心波長の
変動を0.001nm以内に抑制することができた。
第３図は本発明の第２の実施例を示す。第３図の実施
例では、波長選択素子としてグレーティング７を用いて
いる。また、第４図は本発明の第３の実施例である。第
４図の実施例では波長選択素子としてプリズム８を採用
している。グレーティング，プリズムとともにその選択
波長が周囲雰囲気の屈折率の影響を受けるので、気密室
に封入することによって中心波長の変動を抑制できるの
は第１の実施例の場合と同様である。また、エアスペー
スエタロン，グレーティング，プリズムを組み合わせて
波長を選択する場合にもそれらを気密室に封入すれば本
発明の効果が得られることは言うまでもない。
例では、波長選択素子としてグレーティング７を用いて
いる。また、第４図は本発明の第３の実施例である。第
４図の実施例では波長選択素子としてプリズム８を採用
している。グレーティング，プリズムとともにその選択
波長が周囲雰囲気の屈折率の影響を受けるので、気密室
に封入することによって中心波長の変動を抑制できるの
は第１の実施例の場合と同様である。また、エアスペー
スエタロン，グレーティング，プリズムを組み合わせて
波長を選択する場合にもそれらを気密室に封入すれば本
発明の効果が得られることは言うまでもない。
第５図は本発明のさらに異なる実施例を示す。第５図
の実施例においては放電管1,全反射鏡2,3,エアスペース
エタロン5,5′を直線上に配置し、半透過鏡４によって
光軸に対して直角方向に出力を取り出している。この構
成の場合、半透過鏡の透過率を数十％とすれば第１の実
施例と同様、エアスペースエタロンに入射するレーザ光
を低減する効果が得られる。また、第５図の実施例にお
いても波長選択素子としてグレーティング、またはプリ
ズムを採用してもよい。
の実施例においては放電管1,全反射鏡2,3,エアスペース
エタロン5,5′を直線上に配置し、半透過鏡４によって
光軸に対して直角方向に出力を取り出している。この構
成の場合、半透過鏡の透過率を数十％とすれば第１の実
施例と同様、エアスペースエタロンに入射するレーザ光
を低減する効果が得られる。また、第５図の実施例にお
いても波長選択素子としてグレーティング、またはプリ
ズムを採用してもよい。
なお、以上の説明では気密室中には大気が封入されて
いるものとしたが、封入する気体は何であってもよい。
特に希ガスや窒素ガスなどの不活性な気体を用いた場
合、長期にわたって安定な特性を得ることができる。ま
た、気密室内を真空に保っても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。
いるものとしたが、封入する気体は何であってもよい。
特に希ガスや窒素ガスなどの不活性な気体を用いた場
合、長期にわたって安定な特性を得ることができる。ま
た、気密室内を真空に保っても同様の効果が得られるこ
とは言うまでもない。
以上のような構成を有するので、本発明の波長安定化
レーザ装置は周囲雰囲気の変化に影響されず、一定の波
長の単色光を安定に放射できるものとなる。
レーザ装置は周囲雰囲気の変化に影響されず、一定の波
長の単色光を安定に放射できるものとなる。
発明の効果 以上説明したように、本発明は半透過鏡によって波長
選択素子へ入射するレーザ光を低減するとともに、波長
選択素子を気密室に封入して外的影響を受けにくくして
いるので、発振波長の単色性が安定に保たれた、露光用
光源として最適な波長安定化レーザを提供できるもので
ある。
選択素子へ入射するレーザ光を低減するとともに、波長
選択素子を気密室に封入して外的影響を受けにくくして
いるので、発振波長の単色性が安定に保たれた、露光用
光源として最適な波長安定化レーザを提供できるもので
ある。
第１図は本発明の一実施例である狭帯域化レーザ装置の
構成を説明する図、第２図は波長の安定性を示す図、第
３図は本発明の第２の実施例を説明する図、第４図は本
発明の第３の実施例を示す図、第５図は本発明の第４の
実施例を示す図、第６図は従来の波長安定化レーザの構
成を示す図である。 １……放電管、2,3……全反射鏡、４……半透過鏡、5,
5′……エアスペースエタロン、６……気密室、７……
グレーティング、８……プリズム。
構成を説明する図、第２図は波長の安定性を示す図、第
３図は本発明の第２の実施例を説明する図、第４図は本
発明の第３の実施例を示す図、第５図は本発明の第４の
実施例を示す図、第６図は従来の波長安定化レーザの構
成を示す図である。 １……放電管、2,3……全反射鏡、４……半透過鏡、5,
5′……エアスペースエタロン、６……気密室、７……
グレーティング、８……プリズム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三升 睦己 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 三木 忠明 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−84767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−84682（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−113377（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】レーザ媒質と、前記レーザ媒質を挟んで設
置され光共振器を構成する第1,第２の全反射鏡と、前記
レーザ媒質と第１の全反射鏡との間に置いた半透過鏡
と、前記半透過鏡と第１の全反射鏡との間に置いた波長
選択素子とから構成され、前記波長選択素子を気密室内
に設置したことを特徴とする波長安定化レーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1309603A JP2586661B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 波長安定化レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1309603A JP2586661B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 波長安定化レーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03169089A JPH03169089A (ja) | 1991-07-22 |
| JP2586661B2 true JP2586661B2 (ja) | 1997-03-05 |
Family
ID=17995022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1309603A Expired - Fee Related JP2586661B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | 波長安定化レーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586661B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3390355B2 (ja) * | 1998-02-05 | 2003-03-24 | 富士写真フイルム株式会社 | 表面プラズモンセンサー |
-
1989
- 1989-11-29 JP JP1309603A patent/JP2586661B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03169089A (ja) | 1991-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |