KR930002821B1

KR930002821B1 - 협대역 레이저장치

Info

Publication number: KR930002821B1
Application number: KR1019900003141A
Authority: KR
Inventors: 노부아끼 후루야; 다꾸히로 오노; 나오야 호리우찌; 게이이찌로 야마나까; 다께오 미야와
Original assignee: 마쓰시다 덴끼 산교오 가부시기가이샤; 다니이 아끼오
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1993-04-10
Also published as: KR910002053A; US4985898A; CA2011361A1; EP0402570A2; EP0402570B1; CA2011361C; DE69031884T2; EP0402570A3; DE69031884D1

Abstract

내용 없음.

Description

협대역 레이저장치

제 1 도는 본 발명의 레이저장치의 제 1 실시예의 정면도.

제 2 도는 제 1 실시예의 설명챠트.

제 3 도는 제 2 실시예의 정면도.

제 4 도는 제 3 실시예의 정면도.

제 5 도는 제 4 실시예의 정면도.

제 6 도는 제 4 실시예의 측면도.

제 7 도는 종래 레이저장치의 정면도.

제 8 도는 종래기술의 설명챠트.

제 9 도는 제 5 실시예의 정면도.

제10도는 제 9 도의 일부의 사시도.

제11a도는 제 6 실시예의 정면도.

제11b도는 제11a도의 일부의 측면도.

제12도는 제11a도의 일부의 사시도.

제13도는 제 6 실시예의 기구의 사시도.

제14도는 제 7 실시예의 정면도.

제15도는 제 7 실시예의 회절발의 부분확대 정면도.

제16도는 제 8 실시예의 정면도.

제17도는 제16도의 일부의 횡단면도.

제18도는 제 8 실시예의 설명챠트.

제19도는 제 9 실시예의 정면도.

제20도는 제10실시예의 정면도.

제21도는 제11실시예의 정면도.

제22도는 제12실시예의 정면도.

제23도는 제22도의 일부의 저면도.

제24도는 이 실시예의 편광비임분할기의 다른 실시예의 정면도, 그리고

제25도는 이 실시예의 편광비임분할기의 다른 실시예의 정면도이다.

제26도는 본 발명에 따라, 포화광강도(I_s)에 의해 정규화된 출력광강도(I_OUT/I_S)와 에탈론부하광강도(I_E/I_S)를 나타낸 챠트.

제27도는 종래의 기술에 따라, 포화광강도(I_S)에 의해 정규화된 출력광강도(I_OUT/I_S)와 에탈론부하광강도(I_E/I_S)를 나타낸 챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 101 : 방출관 2, 3, 101 : 전반사거울

1, 104 : 사분의 일 파장판 5, 81 : 편광비임분할기

6, 70 : 패브리 폐로 엘탈론 7 : 광선

14 : 편광비임분할기 호울더 15 : 지지장치

17 : 조절나사 19 : 코일스프링

20, 60 : 회절발 25 : 편광비임분할프리즘

30a, 30b : 프리즘 40 : 위상지연거울

41 : 전반사거울면 50 : 완전편광비임 분할기

51, 103 : 반거울 52 : 편광비임분할막

53 : 반투명막 61 : 회전대

62 : 미세조정대 63, 64 : 미세 마이크로미터

88 : 전반사거울

본 발명은 협대역 레이저장치에 관한 것이다. 엑시머 레이저(excimer laser)는 포토리소그래피(photolithography)의 광원으로서 주목을 끌고 있다. 엑시머 레이저는 반도체 웨이퍼상의 포토레지스트 필름을 노출시키는데 유효한 출력을 가진 레이저 광선을 353㎚ 내지 193㎚ 사이의 몇 파장에서 크립톤가스와 크세논가스 같은 불활성 가스와, 플루오르가스와 염소가스 같은 할로겔가스로 구성된 레이저 매질을 통해 출력할 수 있다. 엑시머 레이저의 이득 대역폭은 대략 1㎚로서 포토리소그래피의 노출광원으로는 너무 크다. 엑시머 레이저의 출력 제이저광의 대역폭은 약 0.5㎚(반최대에서의 전체폭)이다. 이렇게 비교적 넓은 대역의 레이저 광이 노출에 이용되면 포토리소그래피용 노출장치에 색지움 노출광학장치가 필요하다. 그러나, 350㎚이하의 자외선영역에서 색지움은 어려운데 왜냐하면 촛점 렌즈장치에 이용될 수 있는 광학재료의 종류가 적기 때문이다. 대역폭이 약 0.005㎚이 노출광원에 이용된 엑시머 레이저의 대역폭을 좁히는 것이 바람직하다. 이러한 노출광원은 색지움 없이 촛점렌즈장치가 사용될 수 있게 해주어 포토리소그래피용 노출장치의 광학장치의 단순화와 노출장치의 소형화 및 가격저하가 실현될 수 있다.

출력의 감쇠없이 레이저광의 대역폭을 좁히는 파장선택요소가 그 광학공진기에 제공되어 있는 노출용 레이저장치는 아래에 설명되는 일본국 특허출원 공개공보 제63-160287호에 기재되어있다.

제 7 도는 상기 선행기술의 협대역 엑시머 레이저의 정면도이다. 제 7 도에서, 이 종래 레이저장치는 전반사거울(102), 반거울(103) 및 광학공진기의 광로에 제공된 방출관(101)을 포함하는 광학 공진기와 파장선택 요소로 작용되는 패브리 폐로 에탈론(Fabry-perot etalon)(104)으로 구성된다. 이 레이저장치에서는 파장이 패브리 폐로 에탈론(104)에 의해 선택되는 빛만이 증폭되고 발진하여 극히 좁은 대역의 레이저광선이 얻어진다. 그러나 이러한 엑시머 레이저장치에서는 광학공진기에 높은 에너지 광이 계속적으로 존재하기 때문에 파장선택 요소가 질이 떨어지거나 변형되어 선택파장이 변하거나 출력이 감소하는 단점이 있다. 이러한 엑시머 레이저 장치가 노출을 위한 광원으로 이용되면 집적회로의 불량품이 제조된다. 즉, 엑시머 레이저의 최대 출력은 선택요소의 고에너지광 저항력에 의해 제한된다.

본 발명은 종래의 엑시머 레이저장치에 고유한 상술한 단점을 제거하기 위해서 개발되었다.

본 발명에 따라 제공되는 레이저장치는, 제1 및 제 2 거울등과 빛을 방출하도록 광학공진기의 광로에 제공되고 여기 전극들을 포함하는 레이저매질을 포함하는 광학공진기와 : 제 1 거울과 광학공진기의 광로에 있는 레이저 매질 사이에 제공되어 빛의 제 1 편광성분을 투과시키고 제 2 편광성분을 반사하는 편광비임 분할 요소와 : 제 1 거울과 광로에 있는 편광비임분할요소 사이에 제공되어 빛의 제 2 편광 성분으로부터 주어진 파장성분을 선택하는 선택요소와 : 편광 비임분할요소와 광로에 있는 제 2 거울 사이에 제공되어 빛에 응답하여 제1 및 제 2 편광성분들을 발생시키는 편광변환요소와로 구성된다.

또한 본 발명에 따라 제공되는 레이저장치는, 제1 및 제 2 거울들과 빛을 방출하도록 광학 공진기의 광로에 제공되고 여기 전극들을 포함하는 레이저매질을 포함하는 광학공진기와 : 빛의 제 1 편광성분을 부분적으로 투과시키고 제 2 편광성분을 반사하는 제 1 편광 비임분할요소와 : 제 1 거울과 제 1 편광 비임분할요소 사이에 제공되어 빛의 제 2 편광성분으로부터 주어진 파장성분을 선택하는 선택요소와 : 편광비임 분할요소로부터의 광선을 반사하는 제 3 의 거울로서, 제 1 편광비임 분할요소와 제 3 의 거울사이에 편광변환요소가 제공되어 관선에 응답하여 제 1 편광성분을 제 2 편광성분으로 변환시키는 제 3 의 거울과 : 빛의 제 1 편광 성분을 투과시키고 제 2 편광성분을 반사시키도록 레이저매질과 제 2 거울 사이에 제공된 제 2 편광 비임분할요소와로 구성된다.

파장선택요소는 하나이상의 패브리 폐로 에탈론, 화절발, 또는 프리즘으로 구성된다. 비임 편광변환요소는 사분일 일 파장판, 위상지연프리즘 또는 위상지연 거울로 구성된다. 편광 비임 분할요소는 편광비임분할기나 편광비임분할 프리즘으로 구성된다. 편광비임분할기나 위상지연 프리즘은 소망 특성을 얻기위해 그 광축을 조정하는 미세소정기구를 가질 수 있다. 에셀(echelle)화절발이나 계단식 화절발이 제 1 반사거울과 패브리 폐로 에탈론 대신에 사용될 수 있다. 위상지연거울이 제 2 거울과 파장위상판 대신에 사용될 수 있다. 편광 비임분할 프리즘은 패브리 폐로 에탈론과 조합하여 편광비임 분할요소와 파장선택요소로서 사용될 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 도면들에서 동일하거나 대응되는 요소 또는 부분에는 같은 부호가 붙어있다.

도면에서 제 1 도는 본 발명의 협대역 엑시머 레이저장치의 제 1 실시예의 정면도이다. 제 1 도에서, 방출관(1)은 불활성기체와 할로겐가스의 혼합기체를 레이저매질로서 포함한다. 광학공진기는 전반사거울들(2 및 3)로 구성되고 방출관(1)은 전반사거울들(2 및 3)사이에서 광학공진기의 광로에 제공된다. 방출관(1)이 여기될때 자외선의 레이저비임의 거기에 발생된다.

편광성분에서 편광성분으로 비율을 변화시키는 편광변환요소인 사분의 일 파장판(4)과 편광 비임분할요소인 편광 비임분할기(5)는 도시된 바와같이 광학공진기의 광로에 제공된다. 방출관(1)의 레이저 매질에 의해 증폭된 출력광선(8)은 편광비임분할기(5)에 의해 밖으로 출력되는 하나의 편광광선(7)과 다른 편광광선(9)으로 분리된다.

파장선택요소로 되는 패브리 폐로 에탈론(6)은 편광비임분할기와 전반사거울(2)사이에 제공되어 특정 협대역 광선만이 광학공진기에서 발진된다. 이후에는 제 1 실시예의 레이저장치의 동작이 설명된다.

방출관(1)의 레이저매질에 의해 증폭된 광선(8)은 편광된 성분들에 따라 분할된다. 하나의 편광성분은 출력광선(7)으로서 출력된다. 다른 성분광선, 즉 광선(9)는 편광비임분할기(5)를 통해 투과된다. 광선(9)는 패브리 폐로 에탈론(6)에 의해 파장선택에 들어가고 그후 전반사거울(2)에서 반사된다. 반사된 광선(10)은 다시 패브리 폐로 에탈론(6)과 편광비임분할기(5)를 통해 투과되고 레이저매질에 의해 증폭된다.

증폭된 광선(11)은 사분의 일 파장판(4)에 들어간다. 광선(11)은 전반사거울(3)을 통해 사분의 일 파장판(4)을 두번 투과하여 반사광선(12)을 발생한다. 이렇게 사분의 일 파장판(4)을 두번 투과하는 것은 반파장판을 한번 투과하는 것과 같다. 따라서, 한방향으로 편광된 광선(11)은 양편광성분을 가진 반사광선(12)으로 변환된다.

일반적으로 반사광선(12)의 양편광 성분 사이의 비는 사분의 일 파장판(4)을 광로축을 중심으로 돌리면서 위치조정함으로써 설정할 수 있다. 반사광(12)은 방출관(1)의 레이저매질에 의해 증폭되어 광선(8)을 발생시킨다. 광선(8)의 한편광 성분은 편광비임분할기(5)에서 출력광선(7)으로 반사된다.

다른 성분은 편광비임분할기(5)를 통해 발진을 유지하는 광선(9)로서 투과된다. 여기서, 출력광선(8)의 레이저발진 결합비(lasing coupling ratio)는 사분의 일 파장판(4)을 회전시켜 출력광선(7)과 투과광선(9)의 강도 사이의 비를 바꿈으로써 변화시킬 수 있다. 상술한 바와같이, 출력광선(7)의 강도는 광선(9)의 강도보다 레이저 매질의 이득만큼 커서 패브리 폐로 에탈론(6)의 변형과 질저하는 상당히 감소된다.

제 2 도는 편광비임분할기들의 P성분의 반사율, 즉 레이저 발진결합비에 대한 제 1 실시예의 출력레이저광강도 I_OUT와 패브리 폐로 에탈론(6)에서의 빛의 강도(I_E)사이의 관계를 나타내는 실험결과를 도시한다. 이 결과는 제 1 도의 KrF엑시머 레이저를 사용하여 얻어진다. 레이저매질의 혼합기체는 0.22%의 F₂와 4.4%의 Kr과 나머지 He으로 구성된다. 전체압력은 1800mb이다. 레이저발진은 방출관(1)에 28kv의 공급전압을 인가함으로써 실행된다. 이 결과는 이 조건하에서 펄스당 I_OUT과 패브리 폐로부하 I_E를 나타낸다.

제 8 도는 같은 조건하에서 제 7 도의 종래 반거울(103)의 반사율 R에 대한 같은 관계를 나타내는 다른 실험결과를 도시한다. 제 2 도에서 최대출력 레이저광 강도 I_OUT은 약 44mJ이고 동시에 패브리 폐로 에탈론 부하 I_E는 약 10mJ이다. 한편, 제 8 도의 종래 기술에서 최대출력 레이저광 강도 I_OUT은 약 14mJ이고 동시에 에탈론 부하 I_E는 약 23mJ이다. 따라서, 제 1 실시예의 출력광 강도 I_OUT은 제 7 도의 종래기술의 강도의 약 3배이고, 한편 패브리 폐로 에타론 부하 I_E는 종래 기술의 약 58%이다.

상술한 실시예에서 패브리 폐로 에탈론(6)은 파장 선택요소로 이용된다. 그러나 다른 파장선택요소들이 이용될 수 있다. 이후에 그러한 구조를 설명한다.

제 3 도를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예를 설명한다. 제 2 실시예의 정면도인 제 3 도에서 이 실시예의 구조가 제 1 실시예의 것과 다른점은 회절발(20)이 패브리 폐로 에탈론(6) 대신에 제공된 것이다. 편광비임 분할기(5)와 전반사거울(2)사이에서 파장 선택요소로 작용하는 회절발(20)은 빛의 회절에 의해 주어진 파장을 선택하고 회절광은 전반사 거울에 의해 반사된다. 따라서, 빛의 공진은 회절발(20)에 의한 회절광에 의해 형성된다. 다른 부분들의 기능은 제 1 실시예와 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략한다.

제 4 도를 참조하여 본 발명의 제 3 실시예를 설명한다. 제 3 실시에의 정면도인 제 4 도에서, 이 실시예의 구조가 제 1 실시예의 것과 다른점은 프리즘(30a 및 30b)이 패브리 폐로 에탈론(6)대신에 제공되었다는 것이다. 편광비임 분할기(5)와 전반사거울(2)사이에 제공된 프리즘(30a 및 30b)은 빛의 회절에 의해 특정파장을 선택하고 회절광은 공진기의 광로에 제공된다. 공진기 광로는 프리즘(30a 및 30b)을 통해 전반사거울(2 및 3)에 의해 형성된다. 다른 부분들의 기능은 제 1 실시예와 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략된다.

상술한 바와같이 패브리 폐로 에탈론, 회절발(20), 및 프리즘(30a 및 30b)을 파장선택요소로 사용한 실시예들이 설명되었다. 패브리 폐로 에탈론이 이용되면 높은 에너지가 대향 반사면들 사이에서 복수반사로 제한되는 장소인 반사면들을 질저하를 나타내는 경향이 있는 것으로 생각된다. 그 이유는 이 광학요소가 마주한 두 반사면 사이의 간섭에 의해 파장을 선택하기 때문이다. 한편 제2 및 제 3 실시예에 설명된 회절발(20)이나 프리즘(30a 및 30b)이 이용되면 파정선택이 반사나 굴절에 의해 실행되기 때무에 질저하는 감소되어 이들 요소의 고에너지광 저항력이 패브리 폐로 에탈론의 경우의 몇배나 높다. 따라서 20W이상의 레이저비임 출력이 제2 또는 제 3 실시예에 따라 얻어질 수 있다.

제 5 도를 참조하여 본 발명의 제 4 실시예를 설명한다. 제 5 도는 협대역 레이저 장치의 제 4 실시예의 정면도이다. 제 5 도에서 레이저발진은, 전반사거울(2 및 3)과 레이저 매질로서 불활성 가스 및 할로겐 가스의 혼합기체를 포함하고 전반사거울들(2, 3)사이에 제공된 방출관(1)으로 구성된 광학공진기에 의해 자외선 영역에서 수행된다.

이 공진기의 광로에는 위상지연거울(40)과 편광비임분할기(5)가 제공된다. 방출관(1)의 레이저매질에 의해 증폭된 출력광선(7)은 편광비임 분할기(5)를 통해 출력된다. 편광 비임분할기(5)와 전반사거울(2)사이의 광로에는 파장선택 요소로서 패브리 폐로 에탈론(6)이 제공되어 광학공진기는 특정의 협대역광이 그를 통과하면서 협대역 레이저비임을 발생시키도록 한다. 제 4 실시예에서 위상지연 거울은 제 1 실시예에 이용된 사분의 일 파장판(4)대신에 이용된다. 따라서 이 부분은 상세히 설명하겠으나 다른 부분들은 생략된다.

위상지연거울(40)은 반사거울의 표면에 절연박막층을 부착한 것으로 되고 비스듬한 입사광을 받았을때 90˚의 성분의 위상차이가 나는 S편광광선과 P편광광선을 발생한다. 위상지연거울(40)은 전반사거울(2 및 3)에 의해 한정되는 광학공진기의 광로에 제공되고 편광축들의 방향을 변화시킨다. 입사광의 P편광성분의 출력 P편광성분에 대한 비 R_PP는 편광비임분할기(5)는 입사면과 위상지연거울(40)과 전반사거울(3)에 의해 만들어진 광로와의 사잇각 θ₁(측면도인 제 6 도 참조)에 따라 변한다. 이 비율 R_PP는 레이저발진의 결합비를 변화시킨다. 큰 직경의 위상지연거울(40)은 쉽게 만들 수 있는데 이것은 고출력 레이저비임에도 견디고 복수반사량을 적게 발생한다. 따라서, 이것은 노출광원용 협대역 레이저장치에 이용되는 편광변환요소로 적합하다. 제2 및 제 3 실시예에서 설명된 회절발(20)이나 프리즘(30a 및 30b)은 이 실시예에서 파장선택요소로 이용될 수 있다.

상술한 바와같이 프레이넬(FresonEl)장사방형 프리즘, 3배 전반사 초색지움(ultra-achromatic) 사분의 일 파장판 등과 같이 각기 상이한 편광면을 가진 편광성분들을 발생시키는 여러 유형의 편광변환요소가 있다. 노출을 위한 큰 직경의 비임을 얻기 위해서는 결정 수정을 이용한 일차 또는 복수차 사분의 일 파장판이 적당하다. 여기서 사분의 일 파장판은 정확하지 않아도 된다. 즉, 편광성분 S와 P 사이의 비를 변화시킬 수 있는 사분의 일 파장판(4)이 이용될 수 있다.

또한, 다층 정육면체 편광요소 브루우스터의 각(Brewster'angle)의 투명판, 월라스톤(Wollaston) 프리즘 등이 상기 편광비임분할요소로 이용될 수 있다. 노출을 위한 큰 직경의 비임을 얻는데에는 편광비임 분할거울이 우수하다.

또한, 상술한 실시예들에서는 편광비임 분할기(5)와 전반사거울(2)사이에 파장선택요소가 제공된다.

그러나, 파장선택요소는, 출력레지어비임이 가장 강력한 광선이 되는 곳, 즉 레이저 매질에서 편광비임 분할기까지의 광로를 제외하고 다른 장소에 제공될 수 있다.

상술한 실시예에서 이용되는 전반사거울이 반드시 100% 반사율을 가질 필요는 없고 광학 공진을 유지하는 반사율이면 된다.

이제, 제 5 의 실시예를 설명한다. 제 9 도는 레이저 장치의 제 5 실시예의 정면도이다. 제 9 도에서, 이 실시예의 구조가 제 2 실시예의 것과 다른점은 편광비임분할 프리즈(25)이 편광비임분할기(5)대시에 제공된다는 것이다. 편광비임 분할 프리즘(25)은 제 2 실시예에 설명된것과 유사한 방식으로 방출한 (1)에 의해 증폭된 광선(21)을 편광성분들에 따라 2개의 비임으로 분할한다. 다른 부분들의 기능은 제 1 실시예와 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략된다.

파장선택요소로 작용하는 회절발(20)에서의 광부하는 출력광선(22)의 강도가 광선(27)의 강도보다 레이저매질의 이득만큼 크기 때문에 상당히 감소될 수 있어 회절발(20)의 변형과 질저하는 상당히 감소된다. 더자세하게 편광비임 분할 프리즘(25)을 설명한다.

편광비임 분할 프리즘(25)은, 세가지 조합기능을 가진다. 즉, 제 1 기능은 광선의 전파 방향을 편광성분에 따라 분리하는 것이고, 제 2 기능은 그것이 프리즘이기 때문에 파장을 선택하는 것이고, 제 3 의 기능은 광선폭을 확장하는 것(이나모픽 프리즘 기능)이다. 일반적으로, 회절발(20)에 입사되는 광선(27)이 크면 클수록 그 광선의 폭이 확장되기 때문에 회절발(20)은 높은 파장선택도를 나타낸다. 상술한 바와같이, 편광프리즘(25)을 이용하면 상기 세가지 기능이 조합되어 장치의 구조와 과축의 조절을 단순화하고 광학적 손실을 감소시킨다.

그 이유는 상이한 개별 요소들이 조합되지 않아서 광학표면의 수가 감소되기 때문이다. 상술한 이유들로부터, 편광프리즘을 이용하는 것이 개별 편광 분리기와 종래의 프리즘을 조합된 상태로 이용하는 경우보다 많은 장점이 있다는 것이 분명하다.

제10도는 상기 편광비임 분할 프리즘(25)의 사시도이다. 프리즘(25)의 재료는 엑시머 레이저광에 대해 투명한 수정이나 C_aF₂이고 편광비임 분할 표면(51)은 광선(21)이 입사되는 표면(51)에 절연체의 다층을 부착한 것으로 형성된다.

일반적으로, 절연층의 구조와 두께를 선택함으로써 다층이 형성되어 P 편광 성분을 투과하고 S 편광성분을 반사시킬 수 있다. 따라서, 편광 비임 분할 프리즘(25)은 광선(21)의 P편광 성분만을 투과하고 S 편광성분을 반사시켜 광선(22)을 출력한다. 반사방지 피복면(AR 피복면)(52)은 광선(22)의 출력 표면에 형성된다. 광선(27)은 피복면(52)을 각도 θt로 빠져나간다. 각도 θt는 프리즘(52)는 꼭지점 각 ø를 선택함으로써 입사각 θi에 비해 작게 선택될 수 있다. 예를들어 θi는 대략 50˚내지 85˚에서 선택되고 θt는 0˚내지 10˚에서 선택된다. 이 때문에 광선(27)의 폭은 입사광선(21)의 폭과 비교해서 확장된다. 제 9 도에 보인 광선(28)은 광선(27 및 21)에 반대방향으로 편광비임 분할 프리즘(25)을 통해 진행한다.

이후에 본 발명의 제 6 실시예를 설명한다.

제11a도와 제11b도는 본 발명의 협대역 레이저장치의 제 6 의 실시예를 나타낸다. 제11a도는 협대역 레이저장치의 정면도이고 제11b도는 위상지연프리즘의 좌측면도이다. 제11a도와 제11b도에서, 위상지연프리즘(40)은 제 1 실시예에서 설명한 사분의 일 파장판(4)과 제 2 전반사거울(3)의 기능을 한다. 회절발(60)은 제 5 실시예의 회절발(6)과 전반사거울(2)의 기능을 한다. 다른 부분들의 구조는 제 5 실시예의 것과 동일하다.

제12도는 위상지연 프리즘(40)의 사시도이다. 위상지연 프리즘(40)은 합성수정과 CaF2 같은고투과재료로 만들어진다. 반사방지 피복면(AR 피복면)은 광선(29)이 위상 지연 프리즘(40)에 들어가고 광선(26)이 빠져나오는 표면(43)에 형성된다. 또한, 이 표면(43)은 약 2˚만큼 경사져있어 이 표면(43)에서 직접 반사된 입사광선(29)은 출력광선(26)과 혼합되지 않는다.

따라서, 이 프리즘(40)은 보통의 45˚프리즘과 달리 꼭지점 각 45˚, 45˚및 88˚를 갖는다. 표면(42)은 광선을 직각으로 반사시킨다.

절연체의 다층이 형성된 표면(42)은, 절연층의 구조와 두께에 따라 서로 90˚위상차를 가진 P 및 S 편광성분을 발생시키고 광학적으로 사분의 일 파장판(4)과 동일하다. 표면(42)에서 반사된 광선은 보통 전반사표면(41)에서 반사되고 반대방향으로 출력(광선 26)된다. 전반사 거울면(41)은 절연체의 다층에 의해 쉽게 형성될수 있다. 상술한 바와같이, 이 실시예에 따르면 위상지연프리즘(40)은 사분의 일 파장판(4)과 제 2 의 전반사거울(3)의 기능을 하고 따라서 장치의 구조는 단순화되고 조절은 용이해진다.

제13도는 상기 위상지연 프리즘(40)의 장착수단의 사시도이다. 제13도에 나타낸 바와같이, 위상지연 프리즘(40)은 미세조정대(62)에 의해 지지되는 회전대(61)에 장착된다. 따라서, 위상지연 프리즘(40)과 회전대는 광로(65)에 대해 회전될 수 있다. 위상지연프리즘(40)의 출력광선(26)의 P대 S 편광성분의 비는 제11b도에 나타낸 θ₂에 해당하는 회전각 θ₂를 변화시킴으로써 변경될 수 있다. 이 조절은 제 1 도에 나타낸 상기 제 1 실시예의 사분의 일 파장판(4)에 의한 P대 S 편광성분의 비의 변화의 조절과 같다. 미세조정대(62)와 위상지연 프리즘(40)은 미세 마이크로미터(63 및 64)에 의해 조절되어 장치의 광축은 광로(65)에 대한 각도 θ및 ø의 미세조정에 의해 조절된다.

제11a도에 보인 상기 회절발(60)은 에셀회절발과 계단식 회절발 같이 출력광선(78)의 광로가 입사광선의 광로와 일치하도록 광선(78)을 출력한다. 예를들어, 반사면(61)은 제15도에서와 같이 입사광선(77)을 직각으로 반사시켜 광선(78)을 출력시킨다. 이러한 회절발(60)은 제 1 도에 나타낸 상기 제 1 실시예의 회절발(6)과 제 1 반사거울(2)의 기능을 한다. 이 구조는 구조의 단순화를 이룩하고 조절을 쉽게 해준다.

이후에는 본 발명의 제 7 실시예를 설명한다. 제14도는 본 발명의 제 7 실시예의 협대역레이저장치의 정면도이다.

이 실시예에서는, 제11a도에 나타낸 상기 제 6 실시예와 같이 파장선택요소인 회절발(6)과 제 1 전반사거울(2)의 기능을 하는 회절발(60)에 더하여 패브리페로에탈론(70)이 이용된다. 다른 부분들의 구조는 제11a도에 나타낸 제 6 실시예의 구조와 같다. 일반적으로, 패브리페로에탈론(70)은 회절발(60)에 비해 양호한 협대역 선택도를 가진다. 그러나, 패브리페로에탈론이 이용되는 경우에는 n번째 공명 진동주위에 n-1번째와 n+1번째 진동이 있기 때문에 스퓨리어스광(spurious light)이 발생하는 경향이 있다. 따라서, 이 실시예에서 회절발(60)은 비교적 대충적인 파장선택을 수행하고 패브리페로에탈론(70)은 미세 파장선택을 수행하므로 스퓨리어스광 없이 협대역의 레이저광선을 얻을 수 있다. 따라서, 이 실시예는 출력의 감소없이 KrF 엑시머레이저 보다 파장폭이 2pm 작은 협대역의 레이저 비임을 출력하는 레이저장치를 실현할 수 있다. 더우기, 다수의 패브리페로에탈론(70)을 사용하여 파장선택도를 개선할 수 있다.

이후에는 본 발명의 제 8 의 실시예를 설명한다. 제16도는 제 8 실시예의 정면도이다. 제 8 실시예의 협대역 레이저장치는 제 1 실시예의 장치와 거의 같은 구조를 가진다. 편광비임분할기(5)의 입사각의 미세조정기구에서 유일한 차이점이 있다. 이 기구는, 편광비임분할기(5)의 절연체 다층의 제조에 있어서의 편차에 따라 변하는 편광비임분할특성의 보상을 위해 제공된다.

절연체 다층은 이상적으로 형성되는 것이 바람직하다. 실제로는 절연체 다층필름을 설계대로 형성하기는 어렵다. 따라서, 엑시머 레이저광에서 분리된 S대 P편광성분의 비는 변화한다. 그 결과, 편광비임분할기(5)에서 반사되는 출력광선(7)의 강도는 감소한다. 한편, 편광비임분할기(6)와 파장선택요소인 패브리폐로에탈론(6)을 투과한 후 발진되는 광선(10)에서의 손실은 커지고, 패브리페로에탈론의 부하는 크게 변한다.

이 실시예에서 P와 S 편광성분 사이의 비의 최적화는 제16도와 제17도에 나타낸 것과 같이 편광비임분할기(5)의 입사각을 변화시키도록 미세조정기구(13)로 편광비임분할기(5)의 경사도를 변화시키면서 실행된다.

제16도에서 편광비임분할기(5)는 편광비임분할기 호울더(14)에 고정되어 있다. 편광비임분할기 호울더(14)는 편광비임분할기 호울더(14)의 각도조절을 가능하게 지지장치(15)에 의해 지지된다. 편광비임분할기 호울더(14)에는 도시된 바와같이 3개의 조절나사(17)와 조절나사 둘레에 각기 동축으로 제공된 코일스프링(19)이 있는데, 각 세트의 조절나사(17)와 코일스프링(19)은 호울더(14)와 지지장치(15)사이의 간격을 따로따로 조절하기 위해서 제공된다. 따라서, 편광비임분할기(5)에 입사되는 광선(11)의 각도(θ₃)는 조절나사들을 제각기 돌림으로써 변경될 수 있따. 이 때문에 편광비임분할기(5)와 편광비임분할기 호울더(14)의 지지장치(15)에 대한 경사각이 변화된다.

제18도는 다층 절연막이 부착된 편광비임분할기(5)의 파장에 대한 반사율을 나타내는 특성곡선을 나타낸다. S편광성분이 충분히 반사되고, P편광성분이 충분히 투과되는 파장범위는 제18도에 점선으로 나타낸 바와같이 좁다. 이 예에서, 이 파장범위는 247㎜에서 249.3㎚까지이다. KrF의 엑시머 레이저장치는 248㎚에서 발진한다. 따라서, 상기 편광비임분할기(5)는 편광비임을 분리할 수 있다. 그러나, 상술한 바와같이 편광비임분할기(5)가 실제로 제조되면 절연체 다층의 두께에 편차가 생겨서 상기 점선으로 나타낸 양호한 비임분할특성을 나타내는 파장범위는 ±몇 나노미터의 정도까지 변한다. 그 결과, 편광비임분할기(5)의 생산성은 떨어진다. 그러나, 입사각(이예에서 60˚)을 ± 몇도 이내에서 미세조정하면 제18도에 나타낸 특성을 크게 변화시키지 않고 파장범위의 중심이 ±10㎚이상 변화된다. 따라서, 편광비임분할기(5)의 파장특성을 레이저광선에 일치시킬 수 있다. 따라서, 편광비임분할기(5)의 생산성은 향상되고, 이 사실은 실사용에 있어서 큰 장점으로 작용한다.

상술한 바와같이, 상기 실시예에 따르면 편광비임분할기(5)의 절연체의 다층을 형성하는데 있어서 편차가 발생하더라도 편광비임분할기(5)의 입사각을 간단한 조작으로 조절함으로써 S와 P 편광성분들 사이의 비를 최적화 할 수 있다. 또한, 파장선택요소인 패브리페로에탈론(6)의 광부하는 감소되고, 따라서 레이저장치의 출력은 안정화된다.

이후에는 제19도를 참조로 본 발명의 제 9 실시예를 설명한다.

제19도는 협대역 레이저장치의 제 9 실시예의 정면도이다. 제19도에서, 광학공진기는 전반사거울(2 및 3)을 포함하며, 방출관(1)은 전반사거울들(2 및 3)사이에서 광학공진기의 광로에 제공되고, 레이저 매질로서 불활성가스와 할로겐가스의 혼합기체를 포함한다. 방출관(1)이 여기되면 거기에서 자외선의 레이저비임이 발생된다. 공진기의 광로에는 편광비임분할기(81)가 방출관(1)과 제 1 전반사거울 사이에 제공된다. 편광비임분할기(5)는 방출관(1)과 제 2 전반사거울(3) 사이에 제공된다. 편광비임분할기(81)는 상이한 성분을 가진 광선들의 전파방향을 분리한다. 그러나, 한 편광성분의 일부는 편광비임분할기(81)에서 반사되고, 다른 부분은 편광비임분할기를 통해 투과된다. 예를들면, 편광비임분할기(81)는 S편광성분을 100% 반사하지만, 편광성분의 일정비율 T를 투과하고, 편광성분의 일정비율(1-T)를 반사한다. 비율 T는 대략 0.005에서 0.8까지 걸쳐있다. 편광비임분할기(5)는 상이한 편광방향의 광선들의 전파방향을 분리한다.

예를들어, 이 분할기는 P편광광선을 100% 투과시키고, S편광광선을 100% 반사한다. 패브리페로에탈론(6)은 파장선택요소로서 편광비임분할기(81)와 전반사거울(2)사이에 제공된다. 사분의 일 파장판(4)과 제 3 전반사거울은 편광비임분할기(81)에서 분리된 광로, 즉, 공진기의 광로가 아닌 광로에 세공되어 발진을 유지한다.

이후에 상기 실시예의 동작을 설명한다. 편광비임분할기(81)는 그에 입사된 증폭 P편광비임(94)을 부분적으로 투과시킨다. 투과된 P편광광선(89)은 파장선택요소로 작용하는 패브리페로에탈론(6)에 들어가서 그로부터 주어진 파장성분만이 선택된다. 다음에 패브리페로에탈론(6)을 통해 투과된 광선은 제 1 전반사거울(2)에서 반사된다. 편광비임분할기(81)는 P평광비임인 광선(90)의 일부(광선 91)를 투과시킨다. 방출관(1)은 광선(91)을 증폭하여 광선(92)을 출력시킨다. 편광비임분할기(5)는 P편광된 광선(92)을 투과시킨다. 투과된 광선은 제 2 전반사거울(3)에서 반사되고, 다시 편광비임분할기(5)를 통해 광선(93)으로 투과된다. 광선(93)은 방출관(1)에 의해 증폭되어 광선(94)을 출력한다. 광선(94)의 일부는 편광비임분할기(81)를 통해 광선(89)으로 투과됨으로서 전에 설명한 것과 유사한 방식으로 발진을 유지한다.

광선(94)의 다른 부분은 편광비임분할기(81)에서 광선(95)으로 반사된다. 광선(95)은 사분의 일 파장판(4)을 통해 투과된다. 투과된 제 3 전반사거울(8)에서 반사되고, 다시 사분의 일 파장판(4)을 투과하면서 그 P편광비임이 S편광비임, 즉, 광선(96)으로 변화된다. 이렇게 사분의 일 파장판(4)을 두번 투과하는 것은 반파장판을 한번 투과하는 것과 동일하다. 알려진 바와같이, 사분의 일 파장판(4)의 광축이 그 광각기 입사광의 편광면에 대하여 45˚의 경사각을 가지도록 설정된다면 P편광 입사광은 완전히 S편광 광선으로 변환된다. 편광비임분할기(81)는 S편광 광선(96)을 100% 반사하여 방출관(1)에서 증폭된 S편광광선(97)을 발생한다. 증폭된 S편광 광선(98)은 편광비임분할기(5)에서 100% 반사되어 S편광 출력광선(99)을 발생한다.

상기와 같이 출력광선(99)의 강도는 패브리페로에탈론(6)에 입사된 광선(89)의 강도 보다 레이저 매질의 이득만큼 크기 때문에, 즉, 출력광선은 방출관(1)에 의한 증폭후에 꺼내지기 때문에 패브리페로에탈론(6)의 변형과 질저하는 상당히 감소된다. 파장선택을 받은 광선(90)이 방출관(1)에 의해 3번 증폭되고, 한편, 파장선택을 받은 광선(10)이 두번 증폭되기 때문에 이 실시예의 패브리폐로에탈론(6)의 변형과 질저하는 제 1 실시예와 비교하여 더욱 감소된다.

제26도는 편광비임분할기(81)에서의 P성분의 투과율에 대한 패브리페로에탈론(6)의 광부하로 되는 광선(89)의 광강도와 출력광선의 광강도 사이의 관계를 나타내는 계산결과이다. 이 결과를 얻는데 이용된 방정식의 출처는, 저어널 오브 어플라이드 피직스(Journal of Applied Physics) 36권, 제 8 호, p 2487-p 2490, 발행일 1965년 8월의 더블류.더블류.리그로드(W.W.RIGROD)가 쓴 "고이득 레이저의 포화효과(Saturation Effects in High-Gain Lasers)"의 방정식 7과 11이다. 이 결과는, 편광비임분할기(8)의 P편광 광선의 투과율에 대한, 포화광 강도(I_S)에 의해 정규화된 출력광 강도(I_OUT/I_S)와 에탈론 부하광강도(I_E/I_S)를 나타낸다.

제27도는 제 7 도의 종래의 패브리페로에탈론(104)의 광부하로 되는 광선(108)의 광강도와 출력광선의 광강도 사이의 관계를 나타내는 계산결과를 나타낸다. 이 결과는 상기 서류의 방정식에 의해 얻어진다. 이 결과는 반거울(103)의 반사율(R)에 대한, 포화광 강도(I_S)에 의해 정규화된 출력광 강도(I_OUT/I_S)와 에탈론 부하광 강도(I_E/I_S)를 나타낸다.

본 발명의 실시예를 나타낸 제26도의 결과를 종래기술의 제27도에 나타낸 결과와 비교해 보면, 본 발명의 실시예가 제 7 도의 종래기술에 비해 작은 값(I_E)로 같은 I_OUT을 출력할 수 있음이 명백하다. 즉, 제26도에서 I_OUT/I_S=0.3일때 I_E/I_S=0.004인 반면, 제27도에서는, I_E/I_S=0.41이 되어 나중 것이 처음것의 백배보다 크다. 따라서, 패브리페로에탈론(6)으로의 입사광의 광강도는 상당히 감소된다. 더우기, 다음과 같은 현저한 특징이 있다.

종래 기술의 제27도에서 R의 값이 0.15일때 최대 출력값 I_OUT/I_S=0.31이 얻어진다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 T=0.58일때 최대 출력 I_OUT/I_S=0.83이 얻어진다. 따라서, 본 발명의 출력은 종래 기술에서 보다 2.7배가 된다. 이는 본 발명의 레이저장치가 레이저장치로서 우수함을 나타내는 것이다.

상기와 같이, 이 실시예에서는 패브리페로에탈론(6)을 통해 투과되는 빛에너지가 크게 감소되고, 우수한 출력효율의 특성을 나타내는 협대역 레이저장치가 제공된다.

상기 실시예는 패브리페로 에탈론(6)을 파장선택요소로 이용하여 설명되었다. 그러나, 다른 파장선택요소들이 본 발명에 적용될 수 있다. 이후에 그러한 요소들을 이용한 다른 실시예들을 설명한다.

제20도를 참조하여 본 발명의 열번째 실시예를 설명한다. 제10실시예의 정면도인 제20도에서, 이 실시예의 구조는 회절발(20)이 패브리페로 에탈론(6) 대신에 제공된 것을 제외하고는 제 9 실시예의 구조와 같다.

파장선택요소인 회절발(20)은 편광비임분할기(5)와 전반사거울(2) 상에 제공되어 특정 파장을 선택한다. 따라서, 빛의 공진이 회절발(20)에 의해 회절된 빛에 의해 형성된다. 다른 부분들의 기능은 제 9 실시예의 내용과 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략된다.

제21도를 참조하여 본 발명의 제11실시예를 설명한다. 제11실시예의 정면도인 제21도에서, 이 실시예의 구조는 프리즘(30a 및 30b)이 패브리페로에탈론(6) 대신에 제공된 것을 제외하고는 제 9 실시예의 구조와 같다.

편광비임분할기(5)와 전반사거울(2)사이에 제공된 프리즘(30a 및 30b)은 공진기의 광로에 있는 빛의 굴절에 의해 특정 파장을 선택한다. 공진기 광로는 전반사거울들(2 및 3)사이에서 프리즘(30a 및 30b)을 통해 형성된다. 다른 부분들의 가능은 제 9 실시예의 것과 같다. 따라서, 상세한 설명은 생략된다.

상기와 같이, 패브리페로에탈론, 회절발 및 프리즘을 파장 선택요소로 이용한 실시예들이 설명되었다. 패브리페로에탈론이 이용될 때에는, 높은 에너지가 대향 반사면들 사이에서 복수반사에 의해 제한되는 그 반사면들이 질의 저하를 나타내는 경향이 있다. 이것은 이 광학요소가 대향된 두 반사면간의 간섭에 의해 파장을 선택하기 때문이다. 한편, 제2 및 제 3 실시예에 설명된 회절발(20)이나 프리즘(30a 및 30b)이 이용되면, 파장선택이 반사나 굴절에 의해 이루어지기 때문에 질저하가 감소되어 이들 요소의 임계치는 패브리페로에탈론의 임계치의 몇배나 된다.

이후에는 본 발명의 제12실시예를 설명한다. 제22도와 제23도는 본 발명의 협대역 레이저장치의 제12실시예이다. 제22도는 협대역 레이저장치의 정면도이고, 제23도는 위상지연프리즘의 저면도이다. 제22도와 제23도에서 위상지연프리즘(40)은 제 9 실시예에 설명된 사분의 일 파장판(4) 및 제 2 전반사거울(3)과 같은 기능을 한다. 다른 부분들의 구조는 제 9 실시예의 것과 동일하다.

제12도는 위상지연프리즘(40)의 사시도이다. 제12도에서, 위상지연프리즘(40)은 합성수지 및 CaF₂같은 고투과성 재료로 만들어진다. 반사방지막 표면(AR코팅면)은 광선(29)이 위상지연프리즘(40)에 들어가고 광선(26)이 나갈 때 거치는 표면(43)에 형성된다. 또한, 이 표면(43)은 약 2˚만큼 경사져 있어 이 표면에서 직접 반사된 입사광선(29)은 출력광선(26)과 혼합되지 않는다. 따라서, 이 프리즘(40)은 보통의 45˚프리즘과 달리 꼭지점 각 45˚, 45˚및 86˚를 갖는다.

표면(42)은 광선을 직각으로 반사된다. 절연체의 다층이 형성되어 있는 표면(42)은 절연층들의 구조와 두께에 따라 서로 90˚위상차를 가진 P 및 S편광 성분들을 발생하고 광학적으로 사분의 일 파장판(4)과 동일하다. 표면(42)에서 반사된 광선은 전반사거울면(41)에서 직각으로 반사되고 반대방향으로 출력된다(광선 26). 전반사거울면(41)은 절연체 다층에 의해 쉽게 형성될 수 있다.

상기와 같이, 이 실시예에 따르면 위상지연프리즘(40)은 사분의 일 파장판(4) 및 제 2 전반사거울(3)의 기능을 하고, 따라서 장치의 구조는 간단해지고 조절이 쉬워진다.

상기 실시예에서는, 위상지연프리즘(40)이 이용되었으나, 패브리페로에탈론(6), 프리즘(30), 또는 회절발(20)과 같은 다른 파장선택요소들이 이용될 수 있다.

상기 제9 내지 제12실시예에서는 레이저장치의 레이저 발진이 P편광 성분에 의해 이루어지고, 그후 P편광성분이 S성분으로 변환되어 증폭된 후, 레이저비임을 출력한다. 이와는 반대로 레이저발진이 S편광성분에 의해 이루어지고 그후 S편광성분이 P성분으로 변환되어 증폭된 후, 레이저비임을 출력할 수도 있다. 이러한 경우에는 편광비임분할기(4 및 5)의 비율들이 반전된다. 따라서, 상기 실시예들을 보다 쉽게 실시하기 위해 발진이나 증폭에 어느 편광성분이나 이용할 수 있다.

상기와 같이 프레이넬 장사방형 프리즘, 3배 전반사 초색지움 사분의 일 파장판 등과 같이, 각기 상이한 편광면을 가진 편광성분들을 발생시키는 여러 유형의 편광변환요소가 있다.

노출을 위한 큰 직경의 비임을 얻기 위해서는 결정수정을 이용한 일차 또는 복수차 사분의 일 파장판이 적당하다. 또한, 사분의 일 파장판은 정확하지 않아도 된다. 즉, 편광성분 S와 P사이의 비를 변화시킬 수 있는 위상판이 이용될 수 있다.

또한, 다중 정육면체 편광요소, 브루우스터의 각의 투명판, 월라스톤 프리즘 등이 상기 편광비임분할 요소로 이용될 수 있다. 노출을 위한 큰 직경의 비임을 얻기 위해서는 편광비임분할거울이 우수하다.

편광비임분할기(4)는 편광비임분할기(4)와 같은 기능을 위해서 완전편광비임분할기(50)와 반거울(51)의 조합으로 구성될 수 있다. 제25도에 나타낸 바와 같이, 편광비임분할기(81)는 또한, 수정이나 CaF₂의 한면에 절연층을 형성하고, 다른 면은 반투명막(53)을 덮어서 된 편광비임분할막(52)을 포함할 수 있다.

또한, 다층 정육면체 편광요소, 브루우스터의 각의 투명판, 월라스톤 프리즘 등이 상기 편광비임분할 요소로 이용될 수 있다. 노출을 위한 큰 직경의 비임을 얻기 위해서는 편광비임 분할 거울이 우수하다.

더우기, 상술한 실시예들에서는 편광비임분할기(5)와 전반사거울(2)사이에 파장선택요소가 제공된다. 그러나, 파장선택요소는, 출력레이저비임이 가장 강력한 광선이 되는 곳, 즉, 레이저 매질에서 편광비임분할기까지의 광로를 제외하고 다른 장소에 제공될 수 있다.

상기 실시예들에서 이용된 다수의 패브리페로에탈론(6), 회절발(20), 또는 프리즘(30)은 파장선택요소로 이용될 수 있고, 그렇지 않으면 상기 요소들간의 조합이 이용될 수도 있다. 또한, 에셀회절발 또는 계단식 회절발과 같이 파장선택요소와 전반사거울의 요소조합이 회절발의 파장선택기능을 이용하는데 바람직하다.

상기 실시예에 이용된 프리즘에서는 전반사거울이 그 한면에 형성될 수 있다. 또한, 요소의 갯수는 사분의 일 파장판의 기능을 전반사거울(2)의 기능과 조합함으로서 줄어들 수 있다. 즉, 전반사면 MgF₂의 판 또는 수정위상판의 한면에 형성된다. 즉, 요소들의 수는 상기 파장선택요소, 전반사거울, 사분의 일 파장판, 편광비임분할기 등을 위해 이들 요소들 사이의 요소조합성능을 이용함으로써 감소될 수 있다.

상기 실시예에서 이용된 위상지연프리즘(40)은 그것과 유사한 위상지연기능을 나타내는 반사면을 가진 위상지연거울로 대체될 수 있다.

상기 실시예에 이용되는 전반사거울이 100% 반사율을 가질 필요는 없고 광학공진을 유지하는 반사율이면 된다.

상기와 같이 본 발명에 따르면, 부분 편광된 광선이 편광비임 분할기에 의해서 한 편광광선으로부터 꺼내어지고, 꺼내어진 비임은 편광변환요소에 의해 편광방향 변환을 받은 후, 레이저 매질에 의해 증폭되고, 증폭된 비임은 편광 비임분할기에 의해 출력된다.

따라서, 파장선택요소를 통해 투과된 빛에너지는 레이저 매질의 이득의 역수에 의해 감소되어 파장선택요소의 변형이나 질저하는 감소된다. 그 결과, 선택파장의 변동이나 출력의 감소없이 포토리소그래피용 노출광원으로 적합한 협대역 레이저장치가 제공된다.

Claims

(a) 제1 및 제 2 반사수단(2, 3)을 포함하는 광학공진기; (b) 상기 광학 공진기의 광로에 제공되어 빛을 방출하고 여기수단을 포함하는 레이저매질; (c) 상기 제 1 반사수단(2)과 상기 레이저매질 사이에서 상기 광로에 제공되어 상기 빛의 제 1 편광성분을 투과시키고 제 2 편광성분을 반사하는 변광비임분할수단(5); (d) 상기 제 1 반사수단(2)과 상기 편광비임분할수단(5)사이에서 상기 광로에 제공되어 상기 빛의 상기 제 2 편광성분으로부터 주어진 파장성분을 선택하는 선택수단(6, 20, 30); 및 (e) 상기 편광비임분할수단(5)과 상기 제 2 반사수단(3) 사이에서 상기 광로에 제공되어 상기 빛에 응답하여 상기 제1 및 제 2 편광성분들을 발생하는 편광변환수단(4); 으로 구성된 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 상기 선택수단이 패브리페로에탈론(6)으로 된 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 상기 선택수단이 회절발(20)로 된 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 상기 선택수단이 프리즘(30)으로 된 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 상기 편광비임분할수단(5)이 절연체의 다층을 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 상기 편광비임분할수단(5)이, 상기 공진기의 광로와 상기 공진기의 광로와 상기 편광비임분할수단(5)의 표면 사이의 각도를 조절하는 조정수단(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 상기 편광비임분할수단(5)이 편광비임분할프리즘(25)을 포함하고, 절연체의 다층이 상기 편광비임분할프리즘(25)에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치
제 1 항에 있어서, 상기 불활성 가스와 할로겐가스를 포함하는 엑시머로 구성된 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 상기 편광변광변환수단(4)이 수정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 위상지연거울(40)이 상기 제 2 반사수단(3)과 상기 편광변환수단(4) 대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 한 면이 반사층으로 덮여있는 위상지연 프리즘(40)이 상기 제 2 반사수단(3)과 편광변환수단(4)의 조합 대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 에셀 회절발이 상기 제 1 반사수단(2)과 상기 선택수단(6, 20, 30)의 조합 대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제 1 항에 있어서, 계단식 회절발이 상기 제 1 반사수단(2)과 상기 선택수단(6, 20, 30)의 조합대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
(a) 제1 및 제 2 반사수단(2, 3)을 포함하는 광학공진기; (b) 상기 광학공진기의 광로에 제공되어 빛을 방출하고 여기수단을 포함하는 레이저매질; (c) 상기 레이저매질과 상기 제 1 반사수단(2) 사이에 제공되어 상기 빛의 제 1 편광성분을 부분적으로 투과시키고 제 2 편광성분을 반사하는 제 1 편광비임분할수단(81); (d) 상기 제 1 반사수단(2)과 상기 제 1 편광비임분할수단(81)사이에 제공되어 상기 빛의 상기 제 2 편광성분으로부터 주어진 파장성분을 선택하는 선택수단(6, 20, 30); (e) 상기 제 1 편광비임분할수단(81)으로부터의 광선을 반사하는 제 3 반사수단(88); (f) 상기 제 1 편광비임분할수단(81)과 상기 제 3 반사수단(88)사이에 제공되어 상기 광선에 응답하여 상기 제 1 편광성분을 제 2 편광성분으로 변환하는 편광변환수단(4); 및 (g) 상기 광선의 제 1 편광성분을 투과시키고 제 2 편광성분을 반사시키도록 상기 레이저매질과 상기 제 2 반사수단(3)사이에 제공된 제 2 편광비임분할수단(5); 으로 구성된 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 상기 편광비임분할수단(81, 5)이, 상기 공진기의 광로와 상기 편광비임분할수단(81, 5)의 표면 사이의 각도를 조절하는 조정수단(62)을 포함하는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 상기 레이저매질이 불활성 가스와 할로겐가스를 포함하는 엑시머로 구성된 것을 특징을 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 상기 편광변환수단(4)이 수정판을 포함하는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 위상지연거울(40)이 상기 제 2 반사수단(3)과 상기 편광변환수단(4)의 조합 대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 에셀 회절발이 상기 제 1 반사수단(2)과 상기 선택수단(6, 20, 30)의 조합 대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 계단식 회절발이 상기 제 1 반사수단(2)과 상기 선택수단(6, 20, 30)의 조합 대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 상기 제 1 편광비임분할수단(81)이 편광비임분할기(50)와 반거울(51)로 구성된 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.
제14항에 있어서, 한 면이 반사층으로 덮힌 위상지연 프리즈(40)이 상기 제 3 반사수단(88)과 편광변환수단(4)의 조합 대신에 이용되는 것을 특징으로 하는 협대역 레이저장치.