JPS61164281A - エキシマレ−ザ - Google Patents
エキシマレ−ザInfo
- Publication number
- JPS61164281A JPS61164281A JP544485A JP544485A JPS61164281A JP S61164281 A JPS61164281 A JP S61164281A JP 544485 A JP544485 A JP 544485A JP 544485 A JP544485 A JP 544485A JP S61164281 A JPS61164281 A JP S61164281A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- laser
- sor
- sor light
- discharge electrodes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
- H01S3/09713—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited with auxiliary ionisation, e.g. double discharge excitation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高速繰シ返しが可能でかつ高品質の発振光が
得られるエキシマレーザに関する。
得られるエキシマレーザに関する。
紫外域で高出力が得られるエキシマレーザは、光化学反
応等を効果的に訪起できるためプロセス用の光源として
も有用でアシ、近年、半導体工業等への応用研究が盛ん
になされるようになってきた０ ところで、ＡｒＦレーザやＫｒＦレーザ々どのエキシマ
レーザにおいては、一般に数気圧程度の高圧下で動作さ
せる必要があるが、このような高圧化で均一なアパラゾ
シ放電を得るには、予備電離が必要不可欠でちる。従来
エキシマレーザの予備電離源としては、スパークギャッ
プ放電から得られる紫外光ないしはＸ線管から得られる
Ｘ線などが用いられていた。しかしながらこれら従来の
予備電離源にはつぎのような欠点があシ、エキシマレー
ザの実用上大きな問題となっていた。
応等を効果的に訪起できるためプロセス用の光源として
も有用でアシ、近年、半導体工業等への応用研究が盛ん
になされるようになってきた０ ところで、ＡｒＦレーザやＫｒＦレーザ々どのエキシマ
レーザにおいては、一般に数気圧程度の高圧下で動作さ
せる必要があるが、このような高圧化で均一なアパラゾ
シ放電を得るには、予備電離が必要不可欠でちる。従来
エキシマレーザの予備電離源としては、スパークギャッ
プ放電から得られる紫外光ないしはＸ線管から得られる
Ｘ線などが用いられていた。しかしながらこれら従来の
予備電離源にはつぎのような欠点があシ、エキシマレー
ザの実用上大きな問題となっていた。
即ち、前者のスパークギャップ放電を用いた紫外光予備
電離方式においては、レーザ媒質の吸収係数がこの紫外
域で極めて大きいために、スパークギャップを主放電の
電極近傍に近接して設置しなければならず、このためス
パークギャップのスパッタリングによシ生じる不純物が
レーザ発振特性を著しく劣化させてしまい、レーデの装
置寿命を極めて短くしていた。
電離方式においては、レーザ媒質の吸収係数がこの紫外
域で極めて大きいために、スパークギャップを主放電の
電極近傍に近接して設置しなければならず、このためス
パークギャップのスパッタリングによシ生じる不純物が
レーザ発振特性を著しく劣化させてしまい、レーデの装
置寿命を極めて短くしていた。
壕だ、後者のＸ線管からのＸ線を用いる方式では、放出
されるＸ線の指向性が悪いだめに予備電離の効率が低い
ことに加えて、高速繰如返しを得ようとするとＸ線管内
のターゲットおよび電子ビーム源の放熱が困難に々るた
め、Ｘ線の放出が不均一になってしまい高速繰シ返しに
は使用できないなどの欠点があった。しかし、Ｘ線は透
過性が良いので、その発生源はレーザ管の外部に設ける
ことができ、このため前述したような不純物発生は生じ
ないので、レーザ管の寿命は長くすることができる。こ
のようなＸ線管を用いたエキシマレーザの構成について
は、例えばアプライド、フィジクス、レターズ誌（Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ）第４２巻２号（１９８
３年）第１４９頁〜１５１頁所載のＣ，Ｒ。
されるＸ線の指向性が悪いだめに予備電離の効率が低い
ことに加えて、高速繰如返しを得ようとするとＸ線管内
のターゲットおよび電子ビーム源の放熱が困難に々るた
め、Ｘ線の放出が不均一になってしまい高速繰シ返しに
は使用できないなどの欠点があった。しかし、Ｘ線は透
過性が良いので、その発生源はレーザ管の外部に設ける
ことができ、このため前述したような不純物発生は生じ
ないので、レーザ管の寿命は長くすることができる。こ
のようなＸ線管を用いたエキシマレーザの構成について
は、例えばアプライド、フィジクス、レターズ誌（Ａｐ
ｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、 ）第４２巻２号（１９８
３年）第１４９頁〜１５１頁所載のＣ，Ｒ。
Ｔａ １１ｍａｎ氏らによるｒ Ｘ６Ｃｔレーザの効果
的予備電離のだめの最小Ｘ線量の決定」と題する論文に
示されている。
的予備電離のだめの最小Ｘ線量の決定」と題する論文に
示されている。
本発明の目的は、高速繰シ返し動作が可能で長寿命かつ
高品質な発振光が得られるエキシマレーザを提供するこ
とにある。
高品質な発振光が得られるエキシマレーザを提供するこ
とにある。
本発明は、エキシマレーザの予備電離源としてシンクロ
トロン放射光（ＳＯＲ光）を用いたことを特徴とするエ
キシマレーザである。さらに好ましい態様として前記Ｓ
ＯＲ光を、エキシマレーザ共振器の高反射鏡の裏面から
入射させ、レーザ発振光の光軸に治って、放電電極間隔
の長手方向に伝搬させるようにしたことを特徴とするエ
キシマレーザである。
トロン放射光（ＳＯＲ光）を用いたことを特徴とするエ
キシマレーザである。さらに好ましい態様として前記Ｓ
ＯＲ光を、エキシマレーザ共振器の高反射鏡の裏面から
入射させ、レーザ発振光の光軸に治って、放電電極間隔
の長手方向に伝搬させるようにしたことを特徴とするエ
キシマレーザである。
本発明は、電離能、透過性、指向性の優れたＳＯＲ光を
予備電離源として用いることによシ、レーザ発振領域の
均一な予備電離が得られるようにし、かつほぼ連続光と
見なすことのできるＳＯＲ光を用いたことによシ、発振
線シ返しに関して、予備電離源による制約を受けないよ
うにしたことに特徴がある。
予備電離源として用いることによシ、レーザ発振領域の
均一な予備電離が得られるようにし、かつほぼ連続光と
見なすことのできるＳＯＲ光を用いたことによシ、発振
線シ返しに関して、予備電離源による制約を受けないよ
うにしたことに特徴がある。
ＳＯＲ光は、よく知られたように、光速に近い速さで運
動する電子が強力な磁場などで急激に方向を変えられた
とき、軌道の接線方向に放射される電磁波でチシ、軟Ｘ
線領域において強い放射スペクトルが得られる。このよ
うなＳＯＲ光は、リソグラフィ用光源としての利用が早
くから着目されておシ、例えば応用物理第５３巻第１号
（１９８４年）第１７頁から２５頁にかけて所載の鳳氏
による「シンクロトロン放射光リソグラフィー」と題し
た解説などでその光源装置の仕様例などが解説されてい
る。
動する電子が強力な磁場などで急激に方向を変えられた
とき、軌道の接線方向に放射される電磁波でチシ、軟Ｘ
線領域において強い放射スペクトルが得られる。このよ
うなＳＯＲ光は、リソグラフィ用光源としての利用が早
くから着目されておシ、例えば応用物理第５３巻第１号
（１９８４年）第１７頁から２５頁にかけて所載の鳳氏
による「シンクロトロン放射光リソグラフィー」と題し
た解説などでその光源装置の仕様例などが解説されてい
る。
ＳＯＲ光を用いたりソグラフィでは波長１ｏｉ程度のや
や長波長の光が専ら用いられるが、本発明では、よシ短
波長の０．３〜３Ｘ程度の光を専ら用いるようにし、予
備電離源の出射するＳＯＲ光ビームラインとレーザ管と
を隔てる隔壁として、十分な強度の得られる厚い材料を
用いられるようにし、かつレーザ媒質をできるだけ均一
に予備電離できるようにしている。
や長波長の光が専ら用いられるが、本発明では、よシ短
波長の０．３〜３Ｘ程度の光を専ら用いるようにし、予
備電離源の出射するＳＯＲ光ビームラインとレーザ管と
を隔てる隔壁として、十分な強度の得られる厚い材料を
用いられるようにし、かつレーザ媒質をできるだけ均一
に予備電離できるようにしている。
ＳＯＲ光は、運転モードにもよるが、５ｎＩｉ間隔程度
で放射される０、１ ｎｓ幅程度のノ４ルス光源である
が、前述したごとくほとんどの場合、連続光源として取
扱って差しつかえない。
で放射される０、１ ｎｓ幅程度のノ４ルス光源である
が、前述したごとくほとんどの場合、連続光源として取
扱って差しつかえない。
Ｘ線管から出射するＸ線は発散性で、指向性が極めて悪
いのに対し、ＳＯＲ光は指向性は極めて良く、その発散
角は数ミリラジアン以内におさまる。
いのに対し、ＳＯＲ光は指向性は極めて良く、その発散
角は数ミリラジアン以内におさまる。
このため、ＳＯＲ光を用いた場合には、放電用電極の電
極間隙中を、放電電極の長手方向に沿ってＳＯＲ光を伝
搬させることができるので極めて効率よく予備電離を行
なうことができる。これに加えて、ＳＯＲ光を用いた場
合には、ＳＯＲ光はほぼ連続していると見なすことがで
きるので、電離したイオンや電子が再結合して消滅する
までの時定数（〜数百ｎｓ）にわたって予備電離効果を
実効的に蓄積することができる。電離したイオンや電子
の拡散効果を利用して、ＳＯＲ光のビーム断面積より広
い領域に均一な予備電離効果をもたらすことができ、均
一な強度分布を有した高品質なレーザ発振光を得ること
ができる。
極間隙中を、放電電極の長手方向に沿ってＳＯＲ光を伝
搬させることができるので極めて効率よく予備電離を行
なうことができる。これに加えて、ＳＯＲ光を用いた場
合には、ＳＯＲ光はほぼ連続していると見なすことがで
きるので、電離したイオンや電子が再結合して消滅する
までの時定数（〜数百ｎｓ）にわたって予備電離効果を
実効的に蓄積することができる。電離したイオンや電子
の拡散効果を利用して、ＳＯＲ光のビーム断面積より広
い領域に均一な予備電離効果をもたらすことができ、均
一な強度分布を有した高品質なレーザ発振光を得ること
ができる。
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図は、本発明の一実施例の構成を示す概要図である
。レーザ管１の中にはＨＣ４０１５％ 、Ｘｅ１％。
。レーザ管１の中にはＨＣ４０１５％ 、Ｘｅ１％。
Ｎｅ７５％、ならびにバランスガスとしてＨｅを含み、
全圧を３気圧としたレーザガスが入っており、ファンの
運転によりレーザガスを循環させてレーザガスを冷却し
ている。２，２′はチャン型の放電電極であり、電極間
隔は４ｃｒｎ、放電電極の長手方向、すなわちレーザ光
の光軸方向の長さは５０（７）である。
全圧を３気圧としたレーザガスが入っており、ファンの
運転によりレーザガスを循環させてレーザガスを冷却し
ている。２，２′はチャン型の放電電極であり、電極間
隔は４ｃｒｎ、放電電極の長手方向、すなわちレーザ光
の光軸方向の長さは５０（７）である。
放電電極間には約４０ｋＶの高電圧がパルス状に印加さ
れるようになっている。
れるようになっている。
放電電極２，２′の間隙に、放電電極の長手方向に治っ
てＳＯＲ光３が入射する。ＳＯＲ光３は高反射鏡４の裏
面から入射する。高反射鏡４は高純度アルミを素材とし
ており、ＳＯＲ光３の透過部は厚さ１端である。この高
反射鏡４は、レーザ管ｌとＳＯＲ光ビームライン出口５
とを隔てる隔壁としての作用をも兼ねている。この高反
射鏡４に破損や劣化が生じたときの場合に備えて、ガス
遮断用のバルブ６がＳＯＲ光ビームライン出口５に近接
して設けられている。
てＳＯＲ光３が入射する。ＳＯＲ光３は高反射鏡４の裏
面から入射する。高反射鏡４は高純度アルミを素材とし
ており、ＳＯＲ光３の透過部は厚さ１端である。この高
反射鏡４は、レーザ管ｌとＳＯＲ光ビームライン出口５
とを隔てる隔壁としての作用をも兼ねている。この高反
射鏡４に破損や劣化が生じたときの場合に備えて、ガス
遮断用のバルブ６がＳＯＲ光ビームライン出口５に近接
して設けられている。
入射するＳＯＲ光３の中心波長は０３〜３Ｘ程度であり
、その放射強度はＯＩＷ／１ｙｎ２程度である。これに
より、放電電極間隔には常時１０７ｍ−３以上の密度の
電子、イオン対が均一に生成できた。この電子、イオン
密度は従来のＸ線管を用いたＸ線予備電離方式で得られ
た密度より３倍以上大きく、このため主放電に必要な高
電圧を従来の５０ｋＶ以上がら４０ｋＶ以下へと低減で
き、電源の小形化にも貢献できた。また、ＳＯＲ光の入
射により均一な予備電離が得られたので、出力側反射鏡
７から出射するレーザ出力光８のビーム形状はきわめて
平坦度がよく、レーザ出力光８を用いた光プロセス等へ
の応用において、好ましい結果が得られた。
、その放射強度はＯＩＷ／１ｙｎ２程度である。これに
より、放電電極間隔には常時１０７ｍ−３以上の密度の
電子、イオン対が均一に生成できた。この電子、イオン
密度は従来のＸ線管を用いたＸ線予備電離方式で得られ
た密度より３倍以上大きく、このため主放電に必要な高
電圧を従来の５０ｋＶ以上がら４０ｋＶ以下へと低減で
き、電源の小形化にも貢献できた。また、ＳＯＲ光の入
射により均一な予備電離が得られたので、出力側反射鏡
７から出射するレーザ出力光８のビーム形状はきわめて
平坦度がよく、レーザ出力光８を用いた光プロセス等へ
の応用において、好ましい結果が得られた。
レーザ出力はｌ ／４ルスあたり５００ｍＪで、繰り返
しは容易に１ ｋＨｚ以上が得られた。このような高速
の繰り返しは、従来方式の予備電離によっては得ること
が困難であったもので、この高速繰り返しにより、レー
ザ光を用いたプロセスの大幅な生産性向上を実現でき、
本発明の有効性が確められた。本実施例についてはＸｅ
Ｃ１，レーザについて述べたが、ＫｒＦ 、 ＡｒＦ等
のエキシマレーザについても本発明が適用可能なことは
言うまでもない。
しは容易に１ ｋＨｚ以上が得られた。このような高速
の繰り返しは、従来方式の予備電離によっては得ること
が困難であったもので、この高速繰り返しにより、レー
ザ光を用いたプロセスの大幅な生産性向上を実現でき、
本発明の有効性が確められた。本実施例についてはＸｅ
Ｃ１，レーザについて述べたが、ＫｒＦ 、 ＡｒＦ等
のエキシマレーザについても本発明が適用可能なことは
言うまでもない。
以上のように本発明のエキシマレーザによれば、従来よ
りも高速繰り返しでかつ均一性が格段に優れたレーザ発
振光が得られ、これを用いたエキシマリソグラフィー等
の応用において、良品率ならびに生産性をともに高める
ことができる効果を有する。
りも高速繰り返しでかつ均一性が格段に優れたレーザ発
振光が得られ、これを用いたエキシマリソグラフィー等
の応用において、良品率ならびに生産性をともに高める
ことができる効果を有する。
第１図は、本発明の一実施例の構成を示す概略図である
。 １・・・レーデ管、２ 、２’・・・放電電極、３・・
・ＳＯＲ光、４・・・高反射鏡、５・・・ＳＯＲ光ビー
ムライン出口、６・・・バルブ、７・・・出力側反射鏡
、８・・・レーザ出力光。
。 １・・・レーデ管、２ 、２’・・・放電電極、３・・
・ＳＯＲ光、４・・・高反射鏡、５・・・ＳＯＲ光ビー
ムライン出口、６・・・バルブ、７・・・出力側反射鏡
、８・・・レーザ出力光。
Claims (2)
- （１）シンクロトロン放射光を予備電離源として用いた
ことを特徴とするエキシマレーザ。 - （２）前記シンクロトロン放射光をレーザ共振器高反射
鏡の裏面から入射させ、レーザ発振光の光軸に沿って、
放電電極間隙の長手方向に伝搬させるようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のエキシマレーザ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP544485A JPS61164281A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | エキシマレ−ザ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP544485A JPS61164281A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | エキシマレ−ザ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61164281A true JPS61164281A (ja) | 1986-07-24 |
Family
ID=11611370
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP544485A Pending JPS61164281A (ja) | 1985-01-16 | 1985-01-16 | エキシマレ−ザ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61164281A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991001054A1 (en) * | 1989-07-13 | 1991-01-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Synchrotron radiation excited laser |
-
1985
- 1985-01-16 JP JP544485A patent/JPS61164281A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1991001054A1 (en) * | 1989-07-13 | 1991-01-24 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Synchrotron radiation excited laser |
| US5117431A (en) * | 1989-07-13 | 1992-05-26 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Synchrotron radiation excited laser |
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