JPH0491483A - ガスレーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は狭帯域化レーザ装置に関する。

（従来の技術） ＴＥＡＣＯ２レーザやエキシマレーザなど、放電部の断
面積が比較的大きな横励起型ガスレーザ発振装置ではレ
ーザビームの光学的特性を良好にするために、共振器ミ
ラー間にアパーチャを設け、発振ビームの光学的特性の
良好な部分のみを通過させてレーザ発振オることが行わ
れていた。

このようなレーザ発振ではレーザ出力の一部が取り出さ
れるため、レーザ出力は低くなっていた。

このため、レーザ発振部の他にレーザ増幅部を設けて高
出力化を計っていた。

一方、大規模集積回路や、撮像素子等の集積度が益々高
密度化するにつれて、半導体製造プロセスにおけるリソ
グラフィ工程では波長の短い紫外域のレーザ光が利用さ
れつつある。リソグラフィ工程で、半導体基板の表面に
塗布されたレジスト面にマスクパターンを結像させる集
光レンズは、紫外域のレーザ光をよく透過させる石英か
ら作られているが、一般にこのような石英製の集光レン
ズは色収差が十分補正されていないために、レーザ光の
波長の狭帯域化によってレーザ光の単色性を高め、色収
差が投影パターンに現れないようにしている。狭帯域化
されたレーザ光は狭帯域化の過程でのエネルギ損失のた
め、元の出力に比べて１７２０程度まで低下していた。

この出力低下を少なくする対策として、上記のレーザ増
幅部を設けることも行われているが、たとえば「レーザ
研究、第１７巻第１号」に紹介されている自己増幅方式
と呼ばれる方式が知られている。この方式は第３図に示
すように、内部に一対の主放電電極（１１，（２）を有
し、両端に透過窓（３）、　（４）を形成したレーザ管
（５）と、一方の透過窓（３）側に、この透過窓（３）
の下半分に対向して設けられた第１のアパチャ（６）、
第１のエタロン（７）、光共振器の一方をなす高反射ミ
ラー（８）と、他方の透過窓（４）側に、第１のアパー
チャ（６）に同軸的に対向して設けられた第２のアパー
チャ（９）、第２のエタロン（１０）および所定角度に
傾けられたグレーティング（１１）と、このグレーティ
ングに対面し共振器ミラの他方をなす高反射ミラー（１
２）と、上記ブレティング（１１）で反射し、上記光共
振器外に出たレーザ光をレーザ管（５）の放電空間にビ
ームエキスパンダ（１３）を介して折り返す折り返しミ
ラー’（＋４）とを備えた構成になっている。この構成
では、高反射ミラー（８）とグレーティング（１１１間
で発振し狭帯域化され、グレーティング（１１）から出
力されたレーザ光（Ｌｌ）は折り返しミラー（１４）に
よって再び放電空間に入って増幅され増幅ビーム（Ｌ２
）となって透過窓（３）から出力される。

（発明が解決しようとする課題） レーザ励起部と、このレーザ励起部の一端側に設けられ
光共振器の一方をなす高反射ミラーと、上記レーザ励起
部の他端側におけるレーザ光の光路内に一部が挿入され
この挿入された部分に入射したレーザ光を上記レーザの
光路に交わる方向に反射させる反射光路と上記光路の外
に屈折させる屈折光路とに分けるプリズムき、上記屈折
光路のレーザ光の一部を狭帯域化して上記プリスムに戻
す第１の狭帯域化手段と、上記反射光路のレーザ光の一
部を狭帯域化して上記プリズムに戻す第２の狭帯域化手
段とを備えたもので、高反射鏡を介して第１、第２の狭
帯域化手段の間で光共振器が構成される。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） レーザ励起部と、このレーザ励起部の一端側に設けられ
た高反射鏡と、上記レーザ励起部の他端側になりかつ上
記高反射鏡で反射されたレーザ光の光路の一部を上記レ
ーザ光の光路外に透過光と反射光とに分割させる箇所に
設けられた分割手段と、上記透過光を狭帯域化して上記
分割手段に反射する第１の狭帯域化手段と、上記透過光
を狭帯域化して上記分割手段に反射する第２の狭帯域化
手段とを備えたもので、高反射鏡を介して第１、第２の
狭帯域化手段の間で光共振器が構成される。

（実施例） 以下、実施例を示す図面に基づいて本発明を説明する。

すなわち、第１図は本発明の第１の実施例で、（２０）
は例えば、エキシマレーザなどのレーザ励起部で、両端
に透過窓（２１ａ）、　（２１ｂ）を気密に取付け、ガ
スレーザ媒質を所定の圧力で封入した気密容器（２２）
と、この気密容器の内部に紙面と垂直な方向に対向して
設けられ、主放電電極を構成する陰極（２３）と、陽極
（２４）とを有している。これら陰極（２３）、陽極（
２４）は図示せぬ電源に接続しパルス放電制御されるよ
うになっている。一方の透過窓（２１ａ）に対向する一
端側には、高反射の凸面ミラー（２７）が配置されてい
る。他方の透過窓（２１ｂ）に対向する他端側には、内
角の一つが直角になる三角形状のプリズム（３０）がそ
の頂部部分を凸面ミラー（２７）からの光路（２８）に
挿入して設けられている。プリズム（３０）で光路（２
８）の一部は屈折光路（３１）と光路（２８）に交差す
る方向に反射する反射光路（３２）とに分けられる。屈
折光路（３１）には第１の狭帯域化手段が設けられてい
る。この第１の狭帯域化手段は、狭帯域化素子であるエ
タロン（３３）と高反射ミラー（３４）とを備えている
。一方、反射光路（３２）には第２の狭帯域化手段とし
てエタロン（３５）と高反射ミラー（３６）とが設けら
れている。

上記において、レーザ励起部（２０）で発光したレーザ
光（Ｌ）は凸面ミラー（２７）で反射し、レーザ励起部
（２０）を通って一部がプリズム（３０）によって分岐
される。この分岐による屈折光路（２８）および反射光
路（３２）の光強度はそれぞれ出力されるレーザ光（Ｌ
）の強度の５％にされている。狭帯域化は凸面ミラー（
２７）を介し高反射ミラー（３４）、　（３６）間で光
共振器が形成され、エタロン（３３）、　（３５）によ
ってスペクトルの狭帯域化が行われる。

なお、第１図において、プリズム（３０）に対し、たと
えば矢印Ａ方向に往復動可能にして光路（２８）への位
置を自在に設定する駆動機構（３７）を取り付けること
で、レーザ出力の強度の調整が行える。

第２図は本発明の第２の実施例で、屈折光路（３１）に
おいてプリズム（３０）とエタロン（３３）との間にこ
の屈折光路（３１）をさらに二方向に分ける第２のプリ
ズム（４０）を設け、また、反射光路（３２）において
プリズム（３０）とエタロン（３５）との間にこの反射
光路（３２）をさらに二方向に分ける第３のプリズム（
４１）を設けたものである。上記二方向に分けられたそ
れぞれの反射光路にはエタロン（４２Ｌ　（４３１およ
び高反射ミラー（４４）、　（４５）が設けられている
。

この第２の実施例では、各エタロン（３３）、　（３５
）（４２）、　（４３１の特性を変え、また、高反射ミ
ラー（３４Ｌ　（３６）、　（４４Ｌ　（４５）の内の
任意の２枚を調整して光共振器を構成することで、各種
のスペクトル幅の出力を簡易に得られる。なお、この場
合、使用しない光学系については、たとえば光路をビー
ムダンパで遮断し、他に影響が及ぼさないようにする。

［発明の効果］ 以上説明したように、エタロンなどの光学系に入射する
レーザのエネルギ強度を微弱にして光学劣化を弱めさせ
、光学系の寿命を著しく延ばすことができた。また、エ
ネルギ強度の微弱の結果、熱的歪みに起因するレーザ波
長のドリフト量が１７２０程度となった。また、増幅部
となる光路中には光学部品を損失のないように配置した
ので、出力を高めることができるようになった。さらに
、狭帯域化されたレーザ光はレーザ励起部（２ｏ）で発
生したレーザ光と同じ光路で増幅されるので、放電空間
が十分に利用され増幅のために励起部体積を増加する必
要がなく、装置の小形化を実現することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す構成図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す構成図、第３図は従来例を
示す断面図である。 ２０）・・・レーザ励起部 ２７）・・・凸面ミラ ３０　　・・・プリズム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ励起部と、このレーザ励起部の一端側に設
   けられた高反射鏡と、上記レーザ励起部の他端側になり
   かつ上記高反射鏡で反射されたレーザ光の光路の一部を
   上記レーザ光の光路外に透過光と反射光とに分割させる
   箇所に設けられた分割手段と、上記透過光を狭帯域化し
   て上記分割手段に反射する第１の狭帯域化手段と、上記
   透過光を狭帯域化して上記分割手段に反射する第２の狭
   帯域化手段とを備えたことを特徴とする狭帯域化レーザ
   発振装置。
2. （２）透過光および反射鏡のそれぞれの光路にこれら光
   路を二方向に分割する第２、第３の分割手段と、これら
   分割されたレーザ光をそれぞれ狭帯域化する第３、第４
   の狭帯域化手段とを備えたことを特徴とする請求項１に
   記載の狭帯域化レーザ発振装置。