JPH05152667A - 狭帯域化レーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、エタロン６ａ，６ｂの仕様を楽に
して、エタロン６ａ，６ｂの長寿命化や透過率改善を図
ることを目的とするものである。 【構成】 放電容器１とエタロン６ａ，６ｂとの間に、
ビームを拡大するためのプリズム７ａ，７ｂを、放電容
器１側とエタロン６ａ，６ｂ側とでビームの方向が変化
するように配置して、プリズム７ａ，７ｂに波長選択機
能を持たせるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば半導体装置の
露光用光源に使用されるエキシマレーザなどの狭帯域化
レーザに関し、特にその発振波長の狭帯域化に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開平１−２２５１８４号
公報に示された従来のエキシマレーザを示す構成図であ
る。図において、１は励起媒質となる希ガスとハロゲン
ガスとが混入されている電力投入部としての放電容器で
あり、この放電容器１内には、放電部２が形成されてい
る。３ａ及び３ｂは放電容器１の両端部に設けられてい
る第１及び第２の窓、４は第１の窓３ａに対向している
部分反射鏡である。

【０００３】５はビーム経路の端部に設けられ、部分反
射鏡４とともに光共振器を構成する全反射鏡、６ａ及び
６ｂは第２の窓３ｂと全反射鏡５との間に設けられてい
る第１及び第２のエタロン、７ａ及び７ｂは第２の窓３
ｂと全反射鏡５との間に設けられている第１及び第２の
プリズムである。

【０００４】次に、動作について説明する。放電容器１
の放電部２に電力を投入すると、エキシマが生成され、
これがエネルギーを失う際に強い光が発生する。この光
は、窓３ａ，３ｂから出て光共振器内を往復すると、誘
導放出により強められ、レーザ光になる。このようにし
て得られたエキシマレーザ光は、数１００ｐｍの広いス
ペクトルを持っている。

【０００５】しかし、このような広いスペクトルはリソ
グラフィなどの応用に適さないので、光共振器中にエタ
ロン６ａ，６ｂを入れることにより、スペクトルを選択
する必要がある。

【０００６】ところで、このようなエキシマレーザで
は、エタロン６ａ，６ｂをかなり強い光が通過する。こ
のため、エタロン６ａ，６ｂが発熱して歪み、結果とし
て選択した波長がずれるという現象がよく観測される。
そこで、従来は、レンズやプリズムを使って、エタロン
６ａ，６ｂを通過する光の径を拡大し、熱歪みを軽減す
る方法がとられている。図４の装置では、２個のプリズ
ム７ａ，７ｂにより、光の径を２倍以上に拡大してい
る。

【０００７】このように、光の径を拡大すると、光のエ
ネルギー密度も低下するので、エタロン６ａ，６ｂの基
板や反射膜に発生するダメージも防止される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た従来のエキシマレーザにおいては、頂角が互いに等し
いプリズム７ａ，７ｂを互い違いに配置していた。この
ような配置は、色素レーザでも用いられる配置であり、
波長により光の進行方向が変わるのを互いにキャンセル
することができる。しかし、このような配置では、プリ
ズム７ａ，７ｂによる波長選択機能を期待することはで
きない。このため、エタロン６ａ，６ｂの波長選択性能
をかなり良くしないと、中心波長以外の波長でも発振す
ることがあるという問題点があった。

【０００９】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、プリズムに波
長選択機能を持たせることにより、エタロンの仕様を簡
単にすることができる狭帯域化レーザを得ることを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る狭帯域化
レーザは、電力投入部とエタロンとの間に、ビームを拡
大するためのプリズムを、電力投入部側とエタロン側と
でビームの方向が変化するように配置したものである。

【００１１】

【作用】この発明においては、通過するビームの方向が
変わるようにプリズムを配置することにより、プリズム
による波長選択を行う。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例１．図１はこの発明の一実施例によるエキシマレ
ーザを示す構成図であり、図４と同一又は相当部分には
同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１３】図において、２個のプリズム７ａ，７ｂ
は、放電容器１側とエタロン６ａ，６ｂ側とでビームの
方向が変化して平行でなくなるように配置（加分散配
置）されている。他の部分は、従来例と同様である。な
お、加分散配置の詳細については、例えば『分光の基礎
と方法』（オーム社）６．２．３章に示されている。

【００１４】上記のように構成されたエキシマレーザに
おいては、従来例と同様にしてエキシマレーザ光が得ら
れる。

【００１５】図２はエキシマレーザ光を分光したときの
波長とビーム強度との関係を示す関係図である。図にお
いて、１点鎖線は光共振器中にエタロンやプリズムがな
い場合のスペクトルである。この光共振器中にエタロン
を入れると、波長が選択され、実線で示すスペクトルに
なる。しかし、これではＡ，Ｂ及びＣの３つのピークを
持つため、実用上問題がある。

【００１６】そこで、図１に示したように、プリズム７
ａ，７ｂを加分散配置すると、プリズム７ａ，７ｂから
なるプリズム列がスペクトルを選択する能力を持つよう
になる。このプリズム列によるスペクトルの選択範囲
を、例えば図２の破線のように設定すれば、Ａ，Ｂ及び
Ｃの３つのピークのうち、Ａのみが選択されることにな
る。

【００１７】このように、プリズム列を放電容器４とエ
タロン６ａ，６ｂとの間に加分散配置すれば、従来同様
にビームを拡大できるのは勿論、波長選択機能も得られ
る。従って、エタロン６ａ，６ｂによる波長選択性能を
補うことができ、エタロン６ａ，６ｂの反射率をある程
度下げることが可能となる。

【００１８】実施例２．図３はこの発明の他の実施例に
よるエキシマレーザを示す構成図である。図において、
８は全反射鏡５，エタロン６ａ，６ｂ，プリズム７ａ，
７ｂ及びこれらを収容した容器８ａを有する狭帯域化モ
ジュール、９は放電容器１及び部分反射鏡４を支持して
いる支持装置、10は容器８ａと支持装置９との間に介在
している結合部である。

【００１９】上記のように、エタロン６ａ，６ｂやプリ
ズム７ａ，７ｂなど、複数の狭帯域化素子を用いた場
合、光共振器の調整が難しくなる。そこで、この実施例
では、全反射鏡５，エタロン６ａ，６ｂ及びプリズム７
ａ，７ｂを一つの容器８ａに入れ、狭帯域化モジュール
８とした。

【００２０】このようなエキシマレーザでは、エタロン
６ａ，６ｂやプリズム７ａ，７ｂの調整が予め行われた
状態の狭帯域化モジュール８が、放電容器１等の調整が
予め行われた状態の支持装置９に、結合部10を介して接
続される。これにより、光共振器の最小限の調整によ
り、効率良く光を取り出すことができる。また、狭帯域
化モジュール８の交換を行う場合、レーザの動作を停止
させている時間を短縮することができる。

【００２１】また、狭帯域化モジュール８を密封構造に
すれば、圧力による波長掃引が可能になるとともに、狭
帯域化素子が置かれた環境を清浄に保つことができるよ
うになる。

【００２２】さらに、接続の際の再現性を良くするた
め、結合部10には、位置決めピンを設けたり、基準面を
決めて、そこに接触させて位置決めしたりしてもよい。
狭帯域化モジュール８は、従来例のようなプリズム配置
のものにも適用できる。

【００２３】なお、プリズムの個数は、目的とする波長
選択性能やビームの拡大率により、１個から数個まで適
当に選択すればよい。また、上記実施例ではエキシマレ
ーザを示したが、他の狭帯域化レーザにもこの発明は適
用できる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の狭帯域
化レーザは、電力投入部とエタロンとの間に、ビームを
拡大するためのプリズムを、電力投入部側とエタロン側
とでビームの方向が変化するように配置して、プリズム
に波長選択機能を持たせるようにしたので、エタロンの
波長選択性能を低下させることができ、これによりエタ
ロンの長寿命化や透過率改善を図ることができるなどの
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるエキシマレーザを示
す構成図である。

【図２】エキシマレーザ光を分光したときの波長とビー
ム強度との関係を示す関係図である。

【図３】この発明の他の実施例によるエキシマレーザを
示す構成図である。

【図４】従来のエキシマレーザの一例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ 放電容器（電力投入部） ６ａ 第１のエタロン ６ｂ 第２のエタロン ７ａ 第１のプリズム ７ｂ 第２のプリズム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力投入部と波長を選択するためのエタ
   ロンとが、光共振器中に設けられている狭帯域化レーザ
   において、前記電力投入部と前記エタロンとの間に、ビ
   ームを拡大するためのプリズムが、前記電力投入部側と
   前記エタロン側とで前記ビームの方向が変化するように
   配置されていることを特徴とする狭帯域化レーザ。