JP2631567B2 - 狭帯域発振エキシマレーザ - Google Patents
狭帯域発振エキシマレーザInfo
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- beam expander
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
- H01S3/08009—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating
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- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/105—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length
- H01S3/1055—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the mutual position or the reflecting properties of the reflectors of the cavity, e.g. by controlling the cavity length one of the reflectors being constituted by a diffraction grating
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステッパー用の光源として使用される狭帯域
発振エキシマレーザに関する。
発振エキシマレーザに関する。
半導体装置製造用の縮小投影露光装置（以下、ステッ
パーという）の光源としてエキシマレーザの利用が注目
されている。これはエキシマレーザの波長が短い（KrF
の波長は約248.4nm）ことから光露光の限界を0.5μｍ以
下に延ばせる可能性があること、同じ解像度なら従来用
いていた水銀ランプのｇ線やｉ線に比較して焦点深度が
深いこと、レンズの開口数（NA）が小さくて済み、露光
領域を大きくできること、大きなパワーが得られること
等の多くの優れた利点が期待できるからである。
パーという）の光源としてエキシマレーザの利用が注目
されている。これはエキシマレーザの波長が短い（KrF
の波長は約248.4nm）ことから光露光の限界を0.5μｍ以
下に延ばせる可能性があること、同じ解像度なら従来用
いていた水銀ランプのｇ線やｉ線に比較して焦点深度が
深いこと、レンズの開口数（NA）が小さくて済み、露光
領域を大きくできること、大きなパワーが得られること
等の多くの優れた利点が期待できるからである。
ところで、ステッパーの光源として利用されるエキシ
マレーザとしては線幅3pm以下の狭帯化が要求され、し
かも大きな出力パワーが要求される。
マレーザとしては線幅3pm以下の狭帯化が要求され、し
かも大きな出力パワーが要求される。
エキシマレーザの狭帯域化の技術としては従来インジ
ェンクションロック方式と呼ばれるものがある。このイ
ンジェンクションロック方式は、オシレータ段のキャピ
ティ内に波長選択素子（エタロン，回折格子、プリズム
等）を配置し、ピンホールによって空間モードを制限し
て単一モード発振させ、このレーザ光を増幅段によって
注入同期する。この方式によると比較的大きな出力パワ
ーが得られるが、ミスショットがあったり、ロッキング
効率を100％とすることが困難であったり、スペクトル
純度が悪くなるという欠点がある。また、この方式の場
合その出力光はコヒーレンズ性が高く、これを縮小露光
装置の光源に用いた場合はスペックル・パターンが発生
する。一般にスペックル・パターンの発生はレーザ光に
含まれる空間横モードの数に依存すると考えられてい
る。すなわち、レーザ光に含まれる空間横モードの数が
少ないとスペックル・パターンが発生し易くなり、逆に
空間モードの数が多くなるとスペックル・パターンは発
生しにくくなることが知られている。上述したインジェ
クションロック方式は本質的には空間横モードの数を著
しく減らすことによって狭帯域化を行う技術であり、ス
ペックル・パターンの発生が大きな問題となるため縮小
投影露光装置には採用できない。
ェンクションロック方式と呼ばれるものがある。このイ
ンジェンクションロック方式は、オシレータ段のキャピ
ティ内に波長選択素子（エタロン，回折格子、プリズム
等）を配置し、ピンホールによって空間モードを制限し
て単一モード発振させ、このレーザ光を増幅段によって
注入同期する。この方式によると比較的大きな出力パワ
ーが得られるが、ミスショットがあったり、ロッキング
効率を100％とすることが困難であったり、スペクトル
純度が悪くなるという欠点がある。また、この方式の場
合その出力光はコヒーレンズ性が高く、これを縮小露光
装置の光源に用いた場合はスペックル・パターンが発生
する。一般にスペックル・パターンの発生はレーザ光に
含まれる空間横モードの数に依存すると考えられてい
る。すなわち、レーザ光に含まれる空間横モードの数が
少ないとスペックル・パターンが発生し易くなり、逆に
空間モードの数が多くなるとスペックル・パターンは発
生しにくくなることが知られている。上述したインジェ
クションロック方式は本質的には空間横モードの数を著
しく減らすことによって狭帯域化を行う技術であり、ス
ペックル・パターンの発生が大きな問題となるため縮小
投影露光装置には採用できない。
エキシマレーザの狭帯域化の技術として他に有望なも
のは波長選択素子であるエアーギャップエタロンを用い
たものがある。このエアーギャップエタロンを用いた従
来技術としてはエキシマレーザのキャビティ内に複数個
のエアーギャップエタロンを配置し、エキシマレーザの
狭帯域化を図ろうとする技術が提案されている。
のは波長選択素子であるエアーギャップエタロンを用い
たものがある。このエアーギャップエタロンを用いた従
来技術としてはエキシマレーザのキャビティ内に複数個
のエアーギャップエタロンを配置し、エキシマレーザの
狭帯域化を図ろうとする技術が提案されている。
ところが、レーザキャビティ内にエタロンを配置した
場合、単一段のステッパ用の狭帯域発振エキシマレーザ
はエタロンを透過するエネルギー密度が非常に高いため
に、エタロンの反射膜が少ないショット数で劣化してし
まい、エタロンの透過率が著しく減少したり、フィネス
が小さくなることによって、出力レーザ光のスペクトル
純度及びパワーが著しく低下していた。また、この従来
技術によれば、エタロンを透過するエネルギー密度が高
いため、熱によって、エタロンのギャップが変化し、こ
の結果エタロンの透過波長が大きくシフトし、波長の制
御性を著しく低下させるという不具合があった。
場合、単一段のステッパ用の狭帯域発振エキシマレーザ
はエタロンを透過するエネルギー密度が非常に高いため
に、エタロンの反射膜が少ないショット数で劣化してし
まい、エタロンの透過率が著しく減少したり、フィネス
が小さくなることによって、出力レーザ光のスペクトル
純度及びパワーが著しく低下していた。また、この従来
技術によれば、エタロンを透過するエネルギー密度が高
いため、熱によって、エタロンのギャップが変化し、こ
の結果エタロンの透過波長が大きくシフトし、波長の制
御性を著しく低下させるという不具合があった。
この発明はこのような事情に鑑がみてなされたもの
で、狭帯域化及び装置の長寿命化を図ると共に、スペク
トル線幅を狭くしかつ波長の制御性を向上させる狭帯域
発張エキシマレーザを提供することを目的とする。
で、狭帯域化及び装置の長寿命化を図ると共に、スペク
トル線幅を狭くしかつ波長の制御性を向上させる狭帯域
発張エキシマレーザを提供することを目的とする。
上記目的を達成するためこの発明においては、狭帯域
化素子としてビームエキスパンダ、エタロン及びグレー
ティングを用い、レーザチャンバとグレーティングの間
にビームエキスパンダ、エタロンをこの順序で配置する
とともに、 前記ビームエキスパンダのビーム拡大方向を放電方向
とほぼ垂直にし、更に前記グレーティングをその線引き
方向が前記放電方向と略垂直となるよう配置するように
している。
化素子としてビームエキスパンダ、エタロン及びグレー
ティングを用い、レーザチャンバとグレーティングの間
にビームエキスパンダ、エタロンをこの順序で配置する
とともに、 前記ビームエキスパンダのビーム拡大方向を放電方向
とほぼ垂直にし、更に前記グレーティングをその線引き
方向が前記放電方向と略垂直となるよう配置するように
している。
かかる構成によれば、エタロン及びグレーティングに
よって波長選択を行ない、ビームエキスパンダによって
ビームの拡大を行なう。そして、ビームエキスパンダの
ビーム拡大方向を放電方向とほぼ垂直にし、更に前記グ
レーティングをその線引き方向が前記放電方向と略垂直
となるように配置するようにしている。ビームエキスパ
ンダによるビーム拡大によってエネルギー密度が小さく
なり、エタロン及びグレーティングの寿命が延びる。
よって波長選択を行ない、ビームエキスパンダによって
ビームの拡大を行なう。そして、ビームエキスパンダの
ビーム拡大方向を放電方向とほぼ垂直にし、更に前記グ
レーティングをその線引き方向が前記放電方向と略垂直
となるように配置するようにしている。ビームエキスパ
ンダによるビーム拡大によってエネルギー密度が小さく
なり、エタロン及びグレーティングの寿命が延びる。
エキシマレーザはそのビーム広がり角がレーザの放電
方向に垂直な方向よりもレーザの放電方向の方が大き
い。そして、発振領域の断面も放電方向に垂直な方向よ
りも放電方向のほうが大きい。そこで、ビームエキスパ
ンダのビーム拡大方向をレーザの放電方向と略垂直にす
ることによってエタロンの有効径を大きくすることなく
効率良く狭帯域化する。
方向に垂直な方向よりもレーザの放電方向の方が大き
い。そして、発振領域の断面も放電方向に垂直な方向よ
りも放電方向のほうが大きい。そこで、ビームエキスパ
ンダのビーム拡大方向をレーザの放電方向と略垂直にす
ることによってエタロンの有効径を大きくすることなく
効率良く狭帯域化する。
更に、グレーティングの線引方向をレーザの放電方向
と略垂直にすることにより効率よく狭帯域化する。
と略垂直にすることにより効率よく狭帯域化する。
以下、この発明の実施例を添付図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
第１図はこの発明の狭帯域発振エキシマレーザの一実
施例を示した側面図である。この実施例の狭帯域発振エ
キシマレーザは、フロントミラー１と、リアミラーおよ
び波長選択素子の機能を有するグレーティング６との間
に、レーザチャンバ３、ビームエキスパンダ４、および
波長選択素子として機能するエタロン５が配設される。
すなわちフロントミラー１とグレーティング６との間に
光共振器が構成されている。このグレーティングの配置
は謂ゆるリトロー配置である。
施例を示した側面図である。この実施例の狭帯域発振エ
キシマレーザは、フロントミラー１と、リアミラーおよ
び波長選択素子の機能を有するグレーティング６との間
に、レーザチャンバ３、ビームエキスパンダ４、および
波長選択素子として機能するエタロン５が配設される。
すなわちフロントミラー１とグレーティング６との間に
光共振器が構成されている。このグレーティングの配置
は謂ゆるリトロー配置である。
レーザチャンバ３はその内にKrF等を含むレーザガス
が循環可能に充填され、またレーザガスを励起させるた
めの放電電極７、７′が紙面に垂直な方向に並設されて
いる。すなわち、放電方向は紙面に垂直な方向となって
いる。更にレーザチャンバ３の両端には所定の角度で配
置されたウィンドウ2a,2bが設けられている。
が循環可能に充填され、またレーザガスを励起させるた
めの放電電極７、７′が紙面に垂直な方向に並設されて
いる。すなわち、放電方向は紙面に垂直な方向となって
いる。更にレーザチャンバ３の両端には所定の角度で配
置されたウィンドウ2a,2bが設けられている。
グレーティング６は、光の回折を利用して特定波長の
光を選択するもので、一定方向に配列された多数の溝が
形成されている。この明細書ではこの多数の溝と直角の
方向を線引方向と称している。グレーティング６は、こ
の線引方向を含む平面内で、入射光に対するグレーティ
ング６の角度θを可変させることにより、特定の波長の
光を選択することができる。すなわち、グレーティング
６は入射光に対するグレーティングの角度に対応する特
定の光のみを所定の方向（この場合入射光の方向）に反
射させ、これによって特定の波長の光に対する選択動作
を行なう。
光を選択するもので、一定方向に配列された多数の溝が
形成されている。この明細書ではこの多数の溝と直角の
方向を線引方向と称している。グレーティング６は、こ
の線引方向を含む平面内で、入射光に対するグレーティ
ング６の角度θを可変させることにより、特定の波長の
光を選択することができる。すなわち、グレーティング
６は入射光に対するグレーティングの角度に対応する特
定の光のみを所定の方向（この場合入射光の方向）に反
射させ、これによって特定の波長の光に対する選択動作
を行なう。
ここで、ビームエキスパンダ４によるビーム拡大方向
はレーザチャンバ３内の電極７、７′による放電方向と
垂直な方向に一致している。また、グレーティング６の
線引方向も電極７、７′による放電方向に対して垂直に
なるようにレーザチャンバ３内の電極７、７′に対する
グレーティング６の配置を選択するようにしている。
はレーザチャンバ３内の電極７、７′による放電方向と
垂直な方向に一致している。また、グレーティング６の
線引方向も電極７、７′による放電方向に対して垂直に
なるようにレーザチャンバ３内の電極７、７′に対する
グレーティング６の配置を選択するようにしている。
このような構成によれば、ビームエキスパンダ６によ
ってビームを拡大するようにしているので、レーザビー
ムのエネルギー密度が小さくなり、エタロン５及びグレ
ーティング６の寿命を延ばすことができる。また、レー
ザビームのエネルギー密度が小さくなるので、熱による
エタロンギャップの変化が抑止され、波長の制御性が良
くなる。さらに、その拡大方向は電極７、７′による放
電方向と垂直な方向のみであるので、レーザビームの形
状を第２図に示すように、ほぼ正方形とすることがで
き、これによりエタロンの有効径をあまり大きくするこ
となく効率良く狭帯域化することができる。すなわち、
レーザチャンバ３のウィンドウ2bから出力されるレーザ
ビームの広がり角は一般に電極７、７′による放電方
向、すなわち電極７、７′の配列方向よりもこの放電方
向に垂直な方向の方が小さく、その形状は横長の長方形
状となっている。そこで、拡大方向を電極７、７′によ
る放電方向と垂直な方向にすることで、レーザビームの
形状をほぼ正方形とすることができる。またこの実施例
によれば、エタロン５を挿入し、グレーティング６の線
引方向も電極７、７′による放電方向に対して垂直にな
るようにグレーティング６を配置するようにしているの
で、グレーティング６におけるビーム広がりを最小にす
ることができ、これにより効率よく狭帯域化することが
できる。
ってビームを拡大するようにしているので、レーザビー
ムのエネルギー密度が小さくなり、エタロン５及びグレ
ーティング６の寿命を延ばすことができる。また、レー
ザビームのエネルギー密度が小さくなるので、熱による
エタロンギャップの変化が抑止され、波長の制御性が良
くなる。さらに、その拡大方向は電極７、７′による放
電方向と垂直な方向のみであるので、レーザビームの形
状を第２図に示すように、ほぼ正方形とすることがで
き、これによりエタロンの有効径をあまり大きくするこ
となく効率良く狭帯域化することができる。すなわち、
レーザチャンバ３のウィンドウ2bから出力されるレーザ
ビームの広がり角は一般に電極７、７′による放電方
向、すなわち電極７、７′の配列方向よりもこの放電方
向に垂直な方向の方が小さく、その形状は横長の長方形
状となっている。そこで、拡大方向を電極７、７′によ
る放電方向と垂直な方向にすることで、レーザビームの
形状をほぼ正方形とすることができる。またこの実施例
によれば、エタロン５を挿入し、グレーティング６の線
引方向も電極７、７′による放電方向に対して垂直にな
るようにグレーティング６を配置するようにしているの
で、グレーティング６におけるビーム広がりを最小にす
ることができ、これにより効率よく狭帯域化することが
できる。
第３図（ａ），（ｂ）は第１図に示した実施例のビー
ムエキスパンダ４として、２個のシリンドリカルレンズ
８、９により構成されたビームエキスパンダを用いたこ
の発明の他の実施例を側面図および平面図で示したもの
である。この実施例の場合も、グレーティング６の線引
方向はレーザチャンバ３内の電極７、７′による放電方
向と垂直にされ、シリンドリカルレンズ８、９によるビ
ームエキスパンダのビーム拡大方向は、電極７、７′に
よる放電方向と垂直になるよう構成される。
ムエキスパンダ４として、２個のシリンドリカルレンズ
８、９により構成されたビームエキスパンダを用いたこ
の発明の他の実施例を側面図および平面図で示したもの
である。この実施例の場合も、グレーティング６の線引
方向はレーザチャンバ３内の電極７、７′による放電方
向と垂直にされ、シリンドリカルレンズ８、９によるビ
ームエキスパンダのビーム拡大方向は、電極７、７′に
よる放電方向と垂直になるよう構成される。
第４図（ａ），（ｂ）は第１図に示した実施例のビー
ムエキスパンダ４として、２個のプリズム10、11により
構成されたビームエキスパンダを用いたこの発明の他の
実施例を側面図および平面図で示したものである。この
実施例の場合も、グレーティング６の線引方向はレーザ
チャンバ３内の電７、７′による放電方向と垂直にさ
れ、プリズム10、11によるビームエキスパンダのビーム
拡大方向は、電極７、７′による放電方向と垂直になる
よう構成される。この場合、プリズムを２個としてビー
ムエキスパンダを構成したが、プリズムは１個あるいは
複数個であってもよい。
ムエキスパンダ４として、２個のプリズム10、11により
構成されたビームエキスパンダを用いたこの発明の他の
実施例を側面図および平面図で示したものである。この
実施例の場合も、グレーティング６の線引方向はレーザ
チャンバ３内の電７、７′による放電方向と垂直にさ
れ、プリズム10、11によるビームエキスパンダのビーム
拡大方向は、電極７、７′による放電方向と垂直になる
よう構成される。この場合、プリズムを２個としてビー
ムエキスパンダを構成したが、プリズムは１個あるいは
複数個であってもよい。
第５図（ａ），（ｂ）は第４図に示した実施例のプリ
ズム10とレーザチャンバ３との間に、プリズム10,11か
らなるプリズムビームエキスパンダのビーム拡大方向に
ほぼ平行な偏光波のみを選択的に透過させる偏光素子12
を介在させたこの発明の他の実施例を側面図および平面
図で示したものである。この実施例の場合も、グレーテ
ィング６の線引方向はレーザチャンバ３内の電極７、
７′による放電方向と垂直にされ、プリズム10、11によ
るビームエキスパンダのビーム拡大方向は、電極７、
７′による放電方向と垂直になるよう構成される。
ズム10とレーザチャンバ３との間に、プリズム10,11か
らなるプリズムビームエキスパンダのビーム拡大方向に
ほぼ平行な偏光波のみを選択的に透過させる偏光素子12
を介在させたこの発明の他の実施例を側面図および平面
図で示したものである。この実施例の場合も、グレーテ
ィング６の線引方向はレーザチャンバ３内の電極７、
７′による放電方向と垂直にされ、プリズム10、11によ
るビームエキスパンダのビーム拡大方向は、電極７、
７′による放電方向と垂直になるよう構成される。
偏光素子12は、プリズム10,11からなるプリズムビー
ムエキスパンダのビーム拡大方向にほぼ平行な偏光波の
みを選択的に透過させる。この偏光素子12としては、例
えば複屈折材料（水晶、カルサイト等）を用いた偏光プ
リズム、ブリュースタ分散プリズム、ガラス基板（石
英、CaF2またはMgF2）をブリュースタ角で配置するかま
たはガラス基板に所定の偏光線分を透過するようなコー
ティングをしたもの等から構成することができる。
ムエキスパンダのビーム拡大方向にほぼ平行な偏光波の
みを選択的に透過させる。この偏光素子12としては、例
えば複屈折材料（水晶、カルサイト等）を用いた偏光プ
リズム、ブリュースタ分散プリズム、ガラス基板（石
英、CaF2またはMgF2）をブリュースタ角で配置するかま
たはガラス基板に所定の偏光線分を透過するようなコー
ティングをしたもの等から構成することができる。
このような構成によると第５図（ａ）（ｂ）に示した
装置は、プリズム10,11から構成されるプリズムビーム
エキスパンダのビーム拡大方向にほぼ平行な直線偏光波
によって選択的に発振される。ここでプリズムビームエ
キスパンダのビーム拡大方向に平行な直線偏光波は、プ
リズムへの入射角が大きくても透過率は大きいのでスペ
クトル線幅を細くするためにビームエキスパンダの拡大
率を大きくしても、損失はそれほど大きくならない。す
なわち、損失の小さい狭帯域発振エキシマレーザを構成
することができる。
装置は、プリズム10,11から構成されるプリズムビーム
エキスパンダのビーム拡大方向にほぼ平行な直線偏光波
によって選択的に発振される。ここでプリズムビームエ
キスパンダのビーム拡大方向に平行な直線偏光波は、プ
リズムへの入射角が大きくても透過率は大きいのでスペ
クトル線幅を細くするためにビームエキスパンダの拡大
率を大きくしても、損失はそれほど大きくならない。す
なわち、損失の小さい狭帯域発振エキシマレーザを構成
することができる。
第６図（ａ）（ｂ）はこの発明の他の実施例を示した
もので、第６図（ａ）はその側面図、第６図（ｂ）はそ
の平面図である。この実施例においては、レーザチャン
バ３のリア側ウィンドウ2bによって特定の直線偏光波を
選択するような構成されている。この実施例において、
レーザチャンバ３のリア側ウィンドウ2bは、プリズム1
0、11からなるプリズムビームエキスパンダのビーム拡
大方向とレーザの光軸の面内でレーザ光軸に対してほぼ
ブリュースタ角θａとなるように配置される。
もので、第６図（ａ）はその側面図、第６図（ｂ）はそ
の平面図である。この実施例においては、レーザチャン
バ３のリア側ウィンドウ2bによって特定の直線偏光波を
選択するような構成されている。この実施例において、
レーザチャンバ３のリア側ウィンドウ2bは、プリズム1
0、11からなるプリズムビームエキスパンダのビーム拡
大方向とレーザの光軸の面内でレーザ光軸に対してほぼ
ブリュースタ角θａとなるように配置される。
なお、第６図の構成においてはリア側のウィンドウ2b
のみをブリュースタ角に設定したが、リア側のウィンド
ウ2bとフロント側のウィンドウ2aの両者を所定のブリュ
ースタ角に配置してもよいし、またフロント側のウィン
ドウ2aのみをブリュースタ角に配置してもよい。
のみをブリュースタ角に設定したが、リア側のウィンド
ウ2bとフロント側のウィンドウ2aの両者を所定のブリュ
ースタ角に配置してもよいし、またフロント側のウィン
ドウ2aのみをブリュースタ角に配置してもよい。
第７図（ａ）（ｂ）は、この発明の更に他の実施例を
示したものである。ここで、第７図（ａ）はその側面
図、第７図（ｂ）はその平面図を示す。この実施例は、
プリズムビームエキスパンダを構成するプリズム10、11
にプリズムビームエキスパンダの拡大方向と平行な偏光
成分のみを選択的に反射防止する反射防止膜をコーティ
ングすることにより構成さる。第７図（ａ）において点
線で示した部分13,14がこのコーティング部を示してい
る。
示したものである。ここで、第７図（ａ）はその側面
図、第７図（ｂ）はその平面図を示す。この実施例は、
プリズムビームエキスパンダを構成するプリズム10、11
にプリズムビームエキスパンダの拡大方向と平行な偏光
成分のみを選択的に反射防止する反射防止膜をコーティ
ングすることにより構成さる。第７図（ａ）において点
線で示した部分13,14がこのコーティング部を示してい
る。
なお、この場合、コーティングは少なくとも１つのプ
リズムの、光を透過する一面に対して行なえばよい。こ
の場合、プリズムに対する入射角が大きくなっても、ビ
ームエキスパンダ方向に平行な偏光成分に対して99％以
上の透過率を維持することができる。
リズムの、光を透過する一面に対して行なえばよい。こ
の場合、プリズムに対する入射角が大きくなっても、ビ
ームエキスパンダ方向に平行な偏光成分に対して99％以
上の透過率を維持することができる。
なお、上記実施例では、レーザビームを一方向にのみ
拡大するためにビームエキスパンダとしてシリンドリカ
ルレンズあるいはプリズムを用いるようにしたが、第８
図に示すように、コリメータレンズすなわち凹レンズ1
5、凸レンズ16を用いるようにしてもよい。更に、凸レ
ンズと凸レンズでビームエキスパンダを構成するように
してもよい。
拡大するためにビームエキスパンダとしてシリンドリカ
ルレンズあるいはプリズムを用いるようにしたが、第８
図に示すように、コリメータレンズすなわち凹レンズ1
5、凸レンズ16を用いるようにしてもよい。更に、凸レ
ンズと凸レンズでビームエキスパンダを構成するように
してもよい。
なお、上記リトロー配置の実施例において、グレーテ
ィング６は第９図に示すようなエシエールグレーティン
グを用いると好適である。エシエールグレーティングは
第９図に示すように溝の頂角がほぼ直角となっており、
またブレーズ角βの大きなものが製作可能であるため、
高効率でしかも高分解能となっている。したがって上述
したリトロー配置の各実施例においてグレーティング６
として第９図に示すようなエシエールグレーティングを
用い、レーザ光の入射角および回折角がそのブレーズ角
を一致するようにすれば更に効率のよい狭帯域化が可能
になり、グレーティングが単一段でも充分な狭帯域化が
実現できる。
ィング６は第９図に示すようなエシエールグレーティン
グを用いると好適である。エシエールグレーティングは
第９図に示すように溝の頂角がほぼ直角となっており、
またブレーズ角βの大きなものが製作可能であるため、
高効率でしかも高分解能となっている。したがって上述
したリトロー配置の各実施例においてグレーティング６
として第９図に示すようなエシエールグレーティングを
用い、レーザ光の入射角および回折角がそのブレーズ角
を一致するようにすれば更に効率のよい狭帯域化が可能
になり、グレーティングが単一段でも充分な狭帯域化が
実現できる。
なお、上述した実施例においてレーザチャンバ３内の
電極７、７′による放電方向とグレーティング６の線引
方向とは必ずしも正確に垂直にする必要はない。グレー
ティング６の線引方向が電極７、７′による放電方向と
略垂直になれば充分高効率な波長制御が可能となる。
電極７、７′による放電方向とグレーティング６の線引
方向とは必ずしも正確に垂直にする必要はない。グレー
ティング６の線引方向が電極７、７′による放電方向と
略垂直になれば充分高効率な波長制御が可能となる。
また、プリズム10、11またはシリンドリカルレンズ
８、９によるビームエキスパンダのビーム拡大方向は電
極７、７′による放電方向と正確に垂直にする必要はな
い。ビームエキスパンダのビーム拡大方向が電極７、
７′による放電方向と略垂直になれば充分な高効率の波
長制御が可能となる。
８、９によるビームエキスパンダのビーム拡大方向は電
極７、７′による放電方向と正確に垂直にする必要はな
い。ビームエキスパンダのビーム拡大方向が電極７、
７′による放電方向と略垂直になれば充分な高効率の波
長制御が可能となる。
以上説明したようにこの発明によれば、 （１）レーザチャンバとエタロンの間にビームエキスパ
ンダを配置し、エタロンに入射するレーザビームを拡大
することによりエタロン及びグレーティングに入射する
エネルギー密度を小さくするようにしているのでエタロ
ン及びグレーティングの寿命が飛躍的に延びる。
ンダを配置し、エタロンに入射するレーザビームを拡大
することによりエタロン及びグレーティングに入射する
エネルギー密度を小さくするようにしているのでエタロ
ン及びグレーティングの寿命が飛躍的に延びる。
（２）エタロン及びグレーティングに入射するエネルギ
ー密度を小さいので、エタロン及びグレーティングに熱
的変形が発生せず、これにより波長のシフト量が小さく
なり、波長の制御性が向上する。
ー密度を小さいので、エタロン及びグレーティングに熱
的変形が発生せず、これにより波長のシフト量が小さく
なり、波長の制御性が向上する。
（３）ビームエキスパンダのビーム拡大方向を放電方向
とほぼ垂直にし、更に前記グレーティングをその線引き
方向が前記放電方向と略垂直となるよう配置するように
しているので、エタロンの有効径を大きくすることなく
効率良く狭帯域化する。
とほぼ垂直にし、更に前記グレーティングをその線引き
方向が前記放電方向と略垂直となるよう配置するように
しているので、エタロンの有効径を大きくすることなく
効率良く狭帯域化する。
（４）グレーティングの線引き方向とプリズムビームエ
キスパンダのビーム拡大方向とをほぼ一致させるととも
に、プリズムビームエキスパンダのビーム拡大方向にほ
ぼ平行な直線偏光波を選択的に発振させる選択透過手段
を設けたため、プリズムビームエキスパンダでのロスを
ほとんどなくすることができる。このためスペクトル線
幅を狭くし、かつ、大きな出力を得ることが可能にな
る。
キスパンダのビーム拡大方向とをほぼ一致させるととも
に、プリズムビームエキスパンダのビーム拡大方向にほ
ぼ平行な直線偏光波を選択的に発振させる選択透過手段
を設けたため、プリズムビームエキスパンダでのロスを
ほとんどなくすることができる。このためスペクトル線
幅を狭くし、かつ、大きな出力を得ることが可能にな
る。
第１図はこの発明の一実施例を示す側面図、第２図はこ
の発明の実施例によるレーザビームの形状を示す断面
図、第３図（ａ）（ｂ）乃至第７図（ａ）（ｂ）は夫々
この発明の他の実施例を示す側面図および平面図、第８
図はこの発明の更に他の実施例を示す側面図、第９図は
エシエールグレーティングを示す側面図である。 １……フロントミラー、2a,2b……ウィンドウ、３……
レーザチャンバ、４……ビームエキスパンダ、５……エ
タロン、６……グレーティング、７、７′……放電電
極、８、９……シリンドリカルレンズ、10、11……プリ
ズム、12……偏光素子、13、14……反射防止膜、15、16
……コリメータレンズ
の発明の実施例によるレーザビームの形状を示す断面
図、第３図（ａ）（ｂ）乃至第７図（ａ）（ｂ）は夫々
この発明の他の実施例を示す側面図および平面図、第８
図はこの発明の更に他の実施例を示す側面図、第９図は
エシエールグレーティングを示す側面図である。 １……フロントミラー、2a,2b……ウィンドウ、３……
レーザチャンバ、４……ビームエキスパンダ、５……エ
タロン、６……グレーティング、７、７′……放電電
極、８、９……シリンドリカルレンズ、10、11……プリ
ズム、12……偏光素子、13、14……反射防止膜、15、16
……コリメータレンズ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−160072（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−248583（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−126192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176181（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】レーザチャンバ内で対向する対の放電電極
による放電によってレーザチャンバ内のレーザガスを励
起してレーザ光を発生すると共に、狭帯域化素子として
ビームエキスパンダ、エタロン、及びグレーティングを
用い、レーザチャンバとグレーティングの間にビームエ
キスパンダ、エタロンをこの順序で配置するようにした
狭帯域発振エキシマレーザにおいて、 前記ビームエキスパンダのビーム拡大方向を前記放電電
極の放電方向とほぼ垂直にし、更に前記グレーティング
をその線引方向が前記放電方向と略垂直になるよう配置
するようにしたことを特徴とする狭帯域発振エキシマレ
ーザ。 - 【請求項２】前記ビームエキスパンダのビーム拡大方向
にほぼ平行な直線偏光波を選択的に透過する選択透過手
段を更に具えたことを特徴とする請求項（１）記載の狭
帯域発振エキシマレーザ。 - 【請求項３】前記選択透過手段は、光共振器内に配置さ
れた偏光素子であることを特徴とする請求項（２）記載
の狭帯域発振エキシマレーザ。 - 【請求項４】前記選択透過手段は、前記ビームエキスパ
ンダのビーム拡大方向とレーザの光軸の面内で該レーザ
光軸に対してほぼブリュースタ角となるように配置され
た、レーザチャンバのリア側またはフロント側のウィン
ドウを含むことを特徴とする請求項（２）記載の狭帯域
発振エキシマレーザ。 - 【請求項５】前記ビームエキスパンダはプリズムであ
り、前記選択透過手段は、該プリズムのビーム拡大方向
とほぼ平行な偏光成分のみを選択的に反射防止し、プリ
ズムの少なくとも一面にコーティングされた反射防止膜
を含むことを特徴とする請求項（２）記載の狭帯域発振
エキシマレーザ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278141A JP2631567B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 狭帯域発振エキシマレーザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1278141A JP2631567B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 狭帯域発振エキシマレーザ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03139893A JPH03139893A (ja) | 1991-06-14 |
| JP2631567B2 true JP2631567B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=17593160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1278141A Expired - Lifetime JP2631567B2 (ja) | 1989-10-25 | 1989-10-25 | 狭帯域発振エキシマレーザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631567B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0786673A (ja) * | 1993-09-16 | 1995-03-31 | Nec Corp | ガスレーザ発振器 |
| US7075963B2 (en) * | 2000-01-27 | 2006-07-11 | Lambda Physik Ag | Tunable laser with stabilized grating |
| US6542243B2 (en) | 2000-01-27 | 2003-04-01 | Lambda Physik Ag | Resonator optics monitoring method |
| JP4033333B2 (ja) * | 2002-02-21 | 2008-01-16 | ギガフォトン株式会社 | ガスレーザ装置及びガスレーザ装置のフッ素濃度制御方法 |
| KR101024559B1 (ko) * | 2002-05-07 | 2011-03-31 | 사이머 인코포레이티드 | 수명이 긴 광학기구를 갖춘 고 전력 딥 자외선 레이저 |
| JP5382975B2 (ja) * | 2004-07-06 | 2014-01-08 | 株式会社小松製作所 | 高出力ガスレーザ装置 |
| DK2937954T3 (da) * | 2012-12-20 | 2020-10-19 | Rainbow Source Laser | Excimer-laser-kombinationsresonator |
| WO2016189722A1 (ja) | 2015-05-28 | 2016-12-01 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置及び狭帯域化光学系 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4016504A (en) * | 1976-04-12 | 1977-04-05 | Molectron Corporation | Optical beam expander for dye laser |
| JPS62176181A (ja) * | 1986-01-29 | 1987-08-01 | Toshiba Corp | 多波長発振色素レ−ザ装置 |
| JP2631482B2 (ja) * | 1987-12-17 | 1997-07-16 | 株式会社小松製作所 | エキシマレーザの波長制御装置 |
| JPH01248583A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Toshiba Corp | 狭帯域レーザ装置 |
-
1989
- 1989-10-25 JP JP1278141A patent/JP2631567B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03139893A (ja) | 1991-06-14 |
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