JP2715610B2 - 狭帯域化レーザ装置 - Google Patents
狭帯域化レーザ装置Info
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- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70008—Production of exposure light, i.e. light sources
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Description
源として用いられる狭帯域化レーザ装置に関するもので
ある。
源としてエキシマレーザが注目されている。エキシマレ
ーザはレーザ媒質としてクリプトン、キセノン等の希ガ
スとふっ素、塩素等のハロゲンガスを組み合わせること
により353nmから193nmの間のいくつかの波長でパターン
露光に十分な出力を有する発振線を得ることができる。
く、光共振線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、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、色収差の補正が困難となる。エキシマレー
ザを露光装置に用いる場合、レーザ発振線の帯域幅を0.
005nm程度にまで単色化できれば色収差補正をしない結
像光学系を利用することが可能となり、露光装置の光学
系の簡略化、更には、露光装置全体の小型化、価格の低
減を実現することができる。
過帯域を持つ波長選択フィルターを通せば良い。しか
し、この方法では、レーザ出力が著しく減衰し、露光用
光源として実用に供することができない。そこで、波長
選択素子を共振器内に設置し、出力を減衰させることな
く単色化する方法が一般に採用されている。この一例と
して、例えば、特開昭63−160287号公報記載の構成が知
られている。
成を示すように、全反射鏡102および半透過鏡103からな
る光共振器内に放電管101が設置されている。放電管101
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。光共振器中に
は波長選択素子であるファブリペローエタン104が設置
されている。
ローエタン104で選択された特定の波長の光106、107、1
08、109だけが増幅、発振するので、非常に狭い帯域幅
で、かつ高い出力の出力光105を得ることができる。
器内に定在する高いエネルギーの光が波長選択素子を通
過するため、波長選択素子の変形や劣化を招き、選択波
長の変動や、出力の低下が発生し、その結果、露光装置
の光源として用いた場合、製品には不良を生じるなどの
課題があった。
で、波長選択素子の変形、劣化による波長変動や出力の
低下がない狭帯域化レーザ装置を提供することを目的と
する。
は、レーザ媒質と、このレーザ媒質を貫く共振器光路を
作る第1およぶ第2の反射鏡からなる光共振器と、上記
共振器光路中に設けられた波長位相器および偏光分離器
と、上記レーザ媒質から上記偏光分離器を通り、出力光
が出力される出力光路以外の上記共振器光路中に設けら
れた波長選択素子と、上記偏光分離器の傾きを変化させ
る微調整機構を備えたものである。
る光共振器で作られ特定の波長面の光が波長位相器で偏
波面を変換され、レーザ媒質で増幅された後、偏光分離
器により出力光として出力される。したがって、波長選
択素子を通過する光エネルギーは、レーザ媒質の増幅率
で出力光を割算した程度に低下し、波長選択素子の変
形、劣化は著しく低減する。また、上記偏光分離器を微
調整機構により調整して偏光分離を最適に行うことがで
きる。
明する。
域化レーザ装置を示し、第1図は全体の概略構成図、第
2図は全体の詳細な断面図、第3図は偏光分離器および
その微調整機構の拡大断面図である。第1図に示すよう
に、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、レーザ媒質を貫く共振器光路を作る第1
および第2の全反射鏡2および3からなる光共振器によ
り、紫外域でレーザ発振する。光共振器の作る共振器光
路中には放電管1と第2の全反射鏡3の間で1/4波長位
相器4が設けられると共に、放電管1と第1の全反射鏡
2の間で偏光分離器5が設けられている。放電管1で放
電励起により発振し、レーザ媒質で増幅された光が偏光
分離器5を通り、出力光12として出力される出力光路以
外の共振器光路中、すなわち、偏光分離器5と第1の全
反射鏡2の間に波長選択素子であるファブリペローエタ
ロン6が設けられ、特定の狭い帯域の波長だけが選択さ
れて通過するようになっている。以上のような構成にお
いて、以下、その動作について説明する。
5で伝播方向が分かれ、一方の偏光成分が光7となって
偏光分離器5を通過する。この光7はファブリペローエ
タロン6で波長が選択され、第1の全反射鏡2で反射光
8となり、再び偏光分離器5を通過し、レーザ媒質で増
幅された光9となって1/4波長位相器4に入る。1/4波長
位相器4を通った光9は第2の全反射鏡3で反射されて
光10となり、再び1/4波長位相器4を通過する。このよ
うに光が1/4波長位相器4を2度通過することにより、1
/2波長位相器を通過した場合と同等になり、一方向に偏
光している光9は両方の偏光成分を含む反射光10とな
る。一般に1/4波長位相器4を光の通過する軸を中心に
回転させることにより、反射光10の両方の偏光成分強度
比率を任意に設定することが可能である。次に、放電管
1のレーザ媒質により反射光10は増幅され、光11とな
る。この光11は偏光分離器5により一方の偏光成分が出
力光12となって出力される。また、他方の偏光成分は通
過して光7となり、発振を継続する。ここで、1/4波長
位相器4は回転して偏光成分比率を変えることにより、
出力光12と通過光7の割合を任意に変化させて出力光12
のレーザ発振結合率を変えることができる。
入る発振を継続する光7に比較して、偏光成分を1/4波
長位相器4で変換された光はレーザ媒質で増幅された
後、偏光分離器5を通り、出力光12となるため、レーザ
媒質の増幅率程度が光7に比較して大きく、相対的に波
長選択素子であるファブリペローエタロン6の変形、劣
化が著しく低減することとなる。
子であるファブリペローエタロン6の光負荷を大幅に低
減させることが可能であることについては明確である
が、偏光分離器5の機能について更に詳しく説明する。
英、CaF2、若しくはMgF2などからなる基板が用いられ、
その光11の入射面には誘電体多層膜による偏光分離面が
形成されている。一般に誘電体の構成と厚みを設計する
ことによりP偏光成分を透過し、S偏光成分を反射する
多層膜を形成することができる。したがって、S偏光と
P偏光の混合した光11は上記多層膜からなる偏光分離面
をP偏光成分のみ透過し、S偏光成分は反射して出力光
12となる。
いが、実際には、設計値通りの誘電体多層膜を形成する
のは困難である。したがって、エキシマレーザ光の波長
に対してS偏光成分とP偏光成分との分離が異なるた
め、結果として偏光分離器5で反射される出力光12の強
度は低下する。一方、偏光分離器5を透過して波長選択
素子であるファブリペローエタロン6を通り、発振する
光7の損失は大きくなり、ファブリペローエタロン6の
負荷も大きく変化する。
ように、微調整機構13により偏光分離器5の傾きを変化
させ、偏光分離器5に入射する入射角を変えてS偏光成
分とP偏光成分の最適化を行うように構成している。特
に第3図から明らかなように、偏光分離器5は偏光分離
ホルダ14に固定され、偏光分離ホルダ14は支持台15に傾
き角度調整可能に支持されている。偏光分離ホルダ14
は、例えば、3点支持となるように、3箇所に形成され
た穴16に微調整ねじ17が挿通され、微調整ねじ17の大径
の頭部がOリング20を通して偏光分離ホルダ14の表面に
係合され、微調整ねじ17の先端ねじ部が支持台15のねじ
穴18に螺入されている。穴16の大径部と支持台15の表面
との間に微調整ねじ17の外周において圧縮ばね19が介在
され、この圧縮ばね19の反撥弾性により偏光分離ホルダ
14が支持台15に対して隙間を有するように取り付けられ
ている。そして、3箇所の微調整ねじ17を選択的に回転
させることにより、圧縮ばね19の弾性を利用して偏光分
離器5および偏光分離ホルダ14の支持台15に対する傾き
角を変化させ、偏光分離器5に入射する光11の入射角θ
を変化させることができる。
光分離器5の反射率の波長依存性を示す特性図である。
S偏光成分を十分に反射し、P偏光成分を十分に透過す
る波長は、第4図中の破線で示す狭い波長範囲であり、
このデータ例では、247nm〜249.3nmである。そして、Kr
Fエキシマレーザを用いた場合、このKrFエキシマレーザ
は248nmで発振するため、上記偏光分離器5で偏光を分
離することができる。しかし、前述したように実際に偏
光分離器5を量産した場合には、誘電体多層膜の厚みに
バラツキが生じるため、上記破線で示す良好な波長範囲
が±数nm程度変動し、偏光分離器5の良品率が低下す
る。しかし、入射角(この例では60°)を±数度以内で
微調整すると、誘電体多層膜中の光路長が変化するの
で、第4図の特性が大きく変化することなく、波長が±
数十nm変化する。したがって、前述したような入射角の
微調整機構13によりレーザ光の波長に良好な特性を持つ
波長範囲に一致させることが可能となり、偏光分離器5
の良品率を向上させ、実用上大きな長所となる。
の誘電体多層膜の形成にバラツキが発生しても、容易に
偏光分離器5の傾きを調整し、S偏光成分とP偏光成分
の最適化を図ることが可能となる。そして、上記のよう
に波長選択素子であるファブリペローエタロン6の大幅
な光負荷の低減を図ることができ、レーザ出力の安定化
を図ることができる。
き波長選択素子を通る光振器で作られた特定の偏波面の
光が波長位相器で偏波面を変換され、レーザ媒質で増幅
された後、偏光分離器により出力光として出力される。
したがって、波長選択素子を通過する光エネルギーは、
レーザ媒質の増幅率で出力光を割算した程度に低下し、
波長選択素子の変形、劣化は著しく低減する。また上記
偏光分離器を微調整機構により調整して偏光分離を最適
に行うことができるので、選択波長の変動や、出力の低
下がなく、露光用光源に最適な狭帯域化レーザ装置を提
供できるものである。
化レーザ装置を示し、第1図は全体の概略構成図、第2
図は全体の詳細な断面図、第3図は偏光分離器およびそ
の微調整機構の拡大断面図、第4図は偏光分離器の反射
率と波長の関係を示す特性図、第5図は従来の狭帯域化
レーザ装置を示す構成図である。 1…放電管、2,3……全反射鏡、4…1/4波長位相器、5
…偏光分離器、6…ファブリペローエタロン、12…出力
光、13…微調整機構。
Claims (1)
- 【請求項1】少なくともレーザ媒質と、このレーザ媒質
を貫く共振器光路を作る第1および第2の反射鏡からな
る光共振器と、上記共振器光路中に設けられた波長位相
器および偏光分離器と、上記レーザ媒質から上記偏光分
離器を通り、出力光が出力される出力光路以外の上記共
振器光路中に設けられた波長選択素子と、上記偏光分離
器の傾きを変化させる微調整機構を備えた狭帯域化レー
ザ装置。
Priority Applications (7)
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CA002011361A CA2011361C (en) | 1989-06-14 | 1990-03-02 | Narrow-band laser apparatus |
KR1019900003141A KR930002821B1 (ko) | 1989-06-14 | 1990-03-09 | 협대역 레이저장치 |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2715610B2 true JP2715610B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=11598932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP498690A Expired - Lifetime JP2715610B2 (ja) | 1989-06-14 | 1990-01-12 | 狭帯域化レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106526779B (zh) * | 2016-12-12 | 2019-04-05 | 深圳市奈士迪技术研发有限公司 | 一种光路调节装置 |
-
1990
- 1990-01-12 JP JP498690A patent/JP2715610B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03209889A (ja) | 1991-09-12 |
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