RU2607815C1 - Составной резонатор эксимерного лазера - Google Patents

Составной резонатор эксимерного лазера Download PDF

Info

Publication number
RU2607815C1
RU2607815C1 RU2015128764A RU2015128764A RU2607815C1 RU 2607815 C1 RU2607815 C1 RU 2607815C1 RU 2015128764 A RU2015128764 A RU 2015128764A RU 2015128764 A RU2015128764 A RU 2015128764A RU 2607815 C1 RU2607815 C1 RU 2607815C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
laser
spectral line
module
laser beam
Prior art date
Application number
RU2015128764A
Other languages
English (en)
Inventor
И. Чжоу
Яоин ШАНЬ
Юаньюань ФАНЬ
Синлян СУН
Лицзя ЧЖАН
Хуэйжун ЦУЙ
Юй ВАН
Original Assignee
РЕЙНБОУ СОУРС ЛАЗЕР (ЭрЭсЛазер)
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by РЕЙНБОУ СОУРС ЛАЗЕР (ЭрЭсЛазер) filed Critical РЕЙНБОУ СОУРС ЛАЗЕР (ЭрЭсЛазер)
Application granted granted Critical
Publication of RU2607815C1 publication Critical patent/RU2607815C1/ru

Links

Images

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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
    • H01S3/0823—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/0826—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
    • H01S3/08009—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
    • H01S3/082—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors defining a plurality of resonators, e.g. for mode selection or suppression
    • 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
    • H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • 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
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/22—Gases
    • H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
    • 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
    • H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/08018—Mode suppression
    • H01S3/08022—Longitudinal modes
    • H01S3/08031—Single-mode emission
    • H01S3/08036—Single-mode emission using intracavity dispersive, polarising or birefringent elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

Составной резонатор эксимерного лазера содержит разрядную камеру, выходной модуль, модуль сужения спектральной линии излучения и модуль усиления излучения. Разрядная камера лазера содержит рабочий газ для генерации излучения под действием источника возбуждения. Разрядная камера лазера, выходной модуль и модуль сужения спектральной линии излучения составляют резонатор сужения спектральной линии, сконфигурированный для сужения спектральной линии излучения, генерируемого рабочим газом. Разрядная камера, выходной модуль и модуль усиления излучения составляют усилительный резонатор, сконфигурированный для усиления мощности излучения со спектральной линией, суженной резонатором сужения спектральной линии излучения. Технический результат направлен на сужение спектральной линии с одновременным увеличением выходной мощности излучателя. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к области лазерных технологий и более конкретно к составным резонаторам эксимерных лазеров. В частности, настоящее изобретение относится к составному резонатору эксимерного лазера, обеспечивающему узкую спектральную линию и большую выходную мощность излучения.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] По мере развития промышленности полупроводников широкомасштабное производство интегральных схем предъявляет все более высокие требования к технологии фотолитографии. Устройства на эксимерных лазерах в качестве источников света для фотолитографии являются решающим фактором улучшения технологии фотолитографии. Необходимо, чтобы устройства на эксимерных лазерах имели узкую спектральную линию и большую выходную мощность излучения. Однако в традиционной комбинации лазера и модуля сужения спектральной линии излучения такое сужение достигается за счет снижения выходной мощности. Поэтому для одновременного сужения спектральной линии и увеличения выходной мощности излучения эти два параметра лазерного устройства необходимо регулировать соответствующим образом для получения эксимерного лазера, отвечающего специальным требованиям (например, подходящего для использования в качестве источника света в процессах фотолитографии).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В настоящем изобретении предлагается, среди прочего, составной резонатор эксимерного лазера, содержащий разрядную камеру, выходной модуль, модуль сужения спектральной линии излучения и модуль усиления излучения. Разрядная камера лазера содержит рабочий газ для генерации излучения под действием источника возбуждения. Разрядная камера лазера, выходной модуль и модуль сужения спектральной линии излучения составляют резонатор сужения спектральной линии, сконфигурированный для сужения спектральной линии излучения, генерируемого рабочим газом. Разрядная камера, выходной модуль и модуль усиления излучения составляют усилительный резонатор, сконфигурированный для усиления мощности излучения со спектральной линией, суженной резонатором сужения спектральной линии излучения. Выходной модуль лазера сконфигурирован для вывода излучения с суженной спектральной линией и усиленной мощностью.
[0004] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения выходной модуль лазера может представлять собой выходную линзу, и разрядная камера лазера может иметь два конца, причем выходная линза может быть расположена на одном конце, а модуль сужения спектральной линии излучения и модуль усиления излучения могут быть расположены на другом конце.
[0005] В соответствии с вариантами осуществления изобретения модуль сужения спектральной линии излучения может содержать одну призму или группу призм, а также дифракционную решетку, причем: одна призма или группа призм может быть сконфигурирована для приема излучения, исходящего из разрядной камеры лазера, отражения части излучения в усилительный резонатор, преломления и расширения пучка остальной части излучения и направления его на дифракционную решетку; и дифракционная решетка может быть сконфигурирована для приема расширенного пучка излучения из одной призмы или из группы призм под углом падения, равным по величине углу блеска решетки, так что излучение, падающее на решетку, рассеивается, и в направлении, противоположном направлению падающего излучения, может отражаться обратно излучение с длиной волны, соответствующей условию блеска решетки.
[0006] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения модуль усиления излучения может представлять собой отражатель, сконфигурированный для приема части излучения, отраженного одной призмой или группой призм, и отражения части излучения обратно в разрядную камеру по направлению, противоположному направлению падающего излучения.
[0007] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, когда модуль сужения спектральной линии излучения содержит одну призму, коэффициент отражения поверхности призмы, на которую падает излучение, находится в диапазоне 4,8-24% в отношении излучения, поступающего из разрядной камеры лазера.
[0008] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, когда модуль сужения спектральной линии излучения содержит группу призм, то призмы могут быть установлены последовательно вдоль оптического пути, причем первая призма, сконфигурированная для приема излучения, поступающего из разрядной камеры лазера, может отражать часть этого излучения в усилительный резонатор.
[0009] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, коэффициент отражения поверхности первой призмы, на которую падает излучение, находится в диапазоне 4,8-24% в отношении излучения, поступающего из разрядной камеры лазера.
[0010] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения усилительный резонатор может содержать также эталон, сконфигурированный для сужения спектральной линии падающего на него излучения и передачи излучения с определенной центральной длиной волны.
[0011] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения эталон может быть сконфигурирован для непосредственного приема части излучения, отраженного одной призмой или группой призм, и обеспечения возможности падения переданного излучения на отражатель.
[0012] В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения спектр излучения, переданного эталоном, может иметь ширину спектральной линии составного резонатора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0013] Фигура 1 - схематический вид составного резонатора эксимерного лазера по первому варианту осуществления настоящего изобретения.
[0014] Фигура 2 - схематический вид модуля сужения спектральной линии излучения составного резонатора эксимерного лазера по второму варианту осуществления настоящего изобретения.
[0015] Фигура 3 - схематический вид составного резонатора эксимерного лазера по третьему варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0016] Составной резонатор эксимерного лазера по настоящему изобретению содержит разрядную камеру, выходной модуль, модуль сужения спектральной линии излучения и модуль усиления излучения. Разрядная камера, выходной модуль и модуль сужения спектральной линии излучения составляют резонатор сужения спектральной линии, который может обеспечивать сужение линии излучения, генерируемого рабочим газом в разрядной камере. Разрядная камера, выходной модуль и модуль усиления излучения составляют усилительный резонатор лазера, который указывается также как усилительный резонатор. Излучение из резонатора сужения спектральной линии подается в усилительный резонатор и постепенно усиливается за счет множественных отражений в усилительном резонаторе лазера. Мода лазерного излучения с широким спектром в усилительном резонаторе будет заменяться модой с узкой спектральной линией излучения в результате конкуренции мод. В этом случае на выходе составного резонатора может быть получено излучение с узкой спектральной линией, имеющее большую мощность. Таким образом, составной резонатор, состоящий из резонатора сужения спектральной линии излучения и усилительного резонатора, может обеспечить излучение с узкой спектральной линией и высокой мощностью.
[0017] Выходной модуль лазера по настоящему изобретению представляет собой выходную линзу системы эксимерного лазера, которая составляет резонатор лазера вместе с модулем сужения спектральной линии излучения и модулем усиления излучения. Выходной модуль лазера в общем случае может содержать плоскую линзу с коэффициентом отражения в диапазоне 20-73% или плоскую линзу без покрытия с очень высоким коэффициентом пропускания.
[0018] Модуль сужения спектральной линии излучения по настоящему изобретению сконфигурирован для регулирования спектра излучения, генерируемого в результате собственных колебаний, включая сужение спектральной линии и перестройку центральной длины волны спектральной линии для обеспечения выходного излучения с шириной спектральной линии и центральной длиной волны, которые необходимы в практических применениях. Модуль сужения спектральной линии излучения в общем случае может представлять собой сочетание нескольких дисперсионных элементов, таких как призма, дифракционная решетка, эталон и т.п. Модуль сужения спектральной линии излучения выполняет свою функцию во взаимодействии с усиливающей средой в разрядной камере лазера, то есть с рабочей средой эксимерного лазера.
[0019] Модуль усиления излучения по настоящему изобретению сконфигурирован для усиления мощности лазерного излучения с узкой спектральной линией, и по существу представляет собой эквивалент дополнительного резонатора лазера, и в общем случае состоит из отражателя с некоторой отражательной способностью и выходной линзы. Кроме того, функция модуля усиления излучения осуществляется во взаимодействии с усиливающей средой в разрядной камере лазера.
[0020] Чтобы цель, технические решения, достоинства и преимущества настоящего изобретения стали более очевидными, ниже будут подробно описаны некоторые варианты его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи.
[0021] Первый вариант
[0022] На фигуре 1 приведен схематический вид составного резонатора эксимерного лазера по первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как можно видеть на фиг. 1, составной резонатор содержит разрядную камеру 1 лазера, выходную линзу 2, призму 3, отражатель 4 и дифракционную решетку 5. Выходная линза 2 составляет вышеупомянутый выходной модуль лазера, призма 3 и дифракционная решетка 5 составляют вышеописанный модуль сужения спектральной линии излучения, и отражатель 4 составляет вышеописанный модуль усиления излучения.
[0023] Эксимерный лазер - это лазер, излучение в котором возникает в результате возбуждения димера. Если инертный газ смешать в определенной пропорции с газообразным галогеном, атомы газа скачкообразно переходят из основного состояния в возбужденное состояние или даже ионизируются под действием источника возбуждения. Атомы или ионы в возбужденном состоянии легко соединяются в молекулы, продолжительность жизни которых составляет лишь десятки наносекунд. Когда количество молекул, находящихся в возбужденном состоянии, гораздо больше количества эксимерных молекул в основном состоянии, происходит инверсия населенности. Когда эксимеры скачкообразно возвращаются из возбужденного состояния в основное состояние, высвобождаются фотоны, которые совершают колебания в резонаторе, генерируя лазерное излучение. Одновременно инертный газ и газообразный галоген в эксимерном состоянии быстро диссоциируют на 2 атома. Разрядная камера 1 эксимерного лазера представляет собой модульный резонатор, содержащий источник накачки, рабочую среду и разрядные электроды или им подобные элементы, и составляет наиболее важную часть лазера. Разрядная камера 1 генерирует лазерное излучение в режиме накачки. Рабочую среду, такую как ArF и т.п., в разрядной камере возбуждают с использованием высоковольтного источника, который обеспечивает возможность инверсии частиц и возбуждения колебаний в разрядной камере 1 для получения выходного излучения. Разрядная камера 1 имеет два конца, и, как показано на фиг. 1, возле выходного окошка на одном конце камеры 1 расположена выходная линза 2. Выходная линза 2 сконфигурирована для формирования резонатора вместе с модулем сужения спектральной линии излучения и модулем усиления мощности. Лазерное излучение, генерируемое в резонаторе, выходит через выходную линзу 2. Выходную линзу 2 юстируют таким образом, чтобы она была полностью параллельна дифракционной решетке 5, выступающей в качестве модуля сужения спектральной линии излучения, или отражателю 4, выступающему в качестве модуля усиления излучения, на другом конце, так что излучение совершает колебания между указанными компонентами. В предпочтительных вариантах выходная линза 2 является плоской линзой, имеющей некоторый коэффициент отражения, предпочтительно в диапазоне 20-73% и более предпочтительно в диапазоне 40-50%.
[0024] Как показано на фиг. 1, на другом конце разрядной камеры 1 лазера у выходного окошка, напротив выходной линзы 2, расположена призма 3. Угол при вершине призмы 3 направлен вверх, причем лазерное излучение падает на наклонную сторону призмы 3 и выходит из ее катета. С одной стороны призма 3 действует в качестве призмы, расширяющей пучок излучения в модуле сужения спектральной линии, так что излучение, падающее на дифракционную решетку 5, имеет достаточную длину, в результате чего дополнительно усиливается излучение на центральной длине волны и происходит сужение спектральной линии излучения решеткой 5. С другой стороны, часть излучения лазера, отраженное наклонной поверхностью призмы 3, падает на отражатель 4, так что излучение может осуществлять колебания в усилительном резонаторе. Материал призмы 3 может содержать кварц, пропускающий ультрафиолетовый свет, или материал с хорошей пропускной способностью в отношении ультрафиолетового света, такой как CaF2, MgF2 и т.п. Призма 3 может быть прямоугольной призмой или призмой с заданным углом при условии, что она может обеспечивать расширение пучка излучения, например призму с углом при вершине, находящимся в диапазоне 69°-76°. При этом необходимо, чтобы отражательная способность наклонной поверхности 3 в отношении падающего пучка излучения была такой, чтобы мощность излучения, поступающего в модуль сужения спектральной линии излучения, была близка к мощности пучка излучения, поступающего в усилительный резонатор. В соответствии с выполненными расчетами и экспериментами в предпочтительном варианте осуществления изобретения отражательная способность наклонной поверхности призмы 3 находится в диапазоне 4,8-24%. Более предпочтительно отражательная способность наклонной поверхности призмы 3 находится в диапазоне 10-20%.
[0025] Как показано на фиг. 1, на другом конце разрядной камеры 1 лазера напротив выходной линзы 2 также расположен отражатель 4. Отражатель 4 сконфигурирован для отражения излучения, отраженного наклонной поверхностью призмы 3, обратно в разрядную камеру 1 лазера в направлении, противоположном направлению падающего излучения. Отражатель 4 вместе с выходной линзой 2 составляет усилительный резонатор. Отражатель 4 в предпочтительном варианте представляет собой плоское зеркало с коэффициентом отражения, превышающим 70%.
[0026] Позади призмы 3 по оптическому пути резонатора сужения спектральной линии излучения расположена дифракционная решетка, на которую попадает расширенный пучок излучения из призмы 3. Пучок излучения падает под углом падения, равным углу блеска дифракционной решетки 5, и пучок излучения, падающего на поверхность решетки 5, рассеивается, и поэтому может быть выбрана часть спектра с центральной длиной волны. Дифракционная решетка 5 расположена по схеме Литтрова, так что излучение с длиной волны, удовлетворяющей условию блеска дифракционной решетки 5, отражается назад в направлении, противоположном направлению падающего излучения. В соответствии с принципом обратимости оптического пути пучок излучения, возвращенный дифракционной решеткой 5, снова падает на выходную линзу 2, то есть обеспечиваются колебания излучения лазера. В качестве дифракционной решетки 5 предпочтительно используется решетка типа эшелле, и более предпочтительно решетка Литтрова (для общего уравнения решетки d(sin α+sin β)=mλ, режим, в котором α=β=90° соответствует решетке по схеме Литтрова).
[0027] Для эксимерного лазера, когда количество молекул, находящихся в возбужденном состоянии, гораздо больше количества эксимерных молекул в основном состоянии, происходит инверсия населенности. Когда эксимеры скачкообразно возвращаются обратно из возбужденного состояния в основное состояние, высвобождаются фотоны. В этом случае свет, излучаемый из разрядной камеры, указывается как излучение лазера. Излучение лазера совершает колебания, усиливается резонатором и, в конце концов, излучается. Обычно эксимерные лазеры излучают в ультрафиолетовой части спектра. Например, лазер ArF генерирует излучение с длиной волны 193 нм, а лазер KrF генерирует излучение с длиной волны 248 нм.
[0028] В этом случае лазерное излучение может генерироваться двумя резонаторами. Один резонатор - это резонатор сужения спектральной линии излучения, включающий модуль сужения спектральной линии, выходную линзу 2 и разрядную камеру 1 лазера. Модуль сужения спектральной линии излучения включает призму 3 и дифракционную решетку 5. Другой резонатор представляет собой усилительный резонатор, включающий отражатель 4 в качестве модуля усиления излучения, разрядную камеру 1 лазера и выходную линзу 2. Таким образом, усилительный резонатор не содержит рассеивающий элемент.
[0029] Принцип работы резонатора сужения спектральной линии излучения заключается в следующем. Когда пучок излучения в разрядной камере 1 лазера падает на наклонную сторону призмы 3, пучок, выходящий из ее катета, расширяется примерно в 10 раз по сравнению с падающим пучком, и расширенный пучок падает на дифракционную решетку 5 под углом падения, равным углу блеска решетки. Поскольку дифракционная решетка 5 установлена по схеме Литтрова, рассеянное излучение, отраженное решеткой 5, возвращается назад в направлении, противоположном направлению падающего излучения. При этом дифракционная решетка 5 и выходная линза 2 составляют резонатор, обеспечивающий сужение спектральной линии излучения. С резонатором сужения спектральной линии излучения, содержащим модуль сужения спектральной линии, составленный из призмы 3 и дифракционной решетки 5, из выходной линзы 2 будет выходить излучение с узкой спектральной линией. А именно, с резонатором сужения спектральной линии излучения пучок излучения расширяется призмой 3 и затем падает на дифракционную решетку. Спектр и ширину спектральной линии задают рассеиванием, и излучение, выходящее из резонатора сужения спектральной линии, имеет узкую спектральную линию.
[0030] Одновременно, после генерации излучения в процессе его колебаний в резонаторе сужения спектральной линии, когда излучение падает на наклонную сторону призмы 3, часть его отражается в сторону отражателя 4. В предпочтительном варианте отражатель 4 представляет собой отражатель с высоким коэффициентом отражения. В этом случае отражатель 4 и выходная линза 2 составляют усилительный резонатор лазера.
[0031] Лазерное излучение в схеме с двумя вышеописанными резонаторами, то есть лазерное излучение с узкой спектральной линией излучения, непрерывно усиливается в усилительном резонаторе в результате конкуренции мод. Процесс конкуренции мод происходит следующим образом. В составном резонаторе формируются по меньшей мере две моды излучения, причем одна мода представляет собой излучение с узкой спектральной линией (мода v1), и другая мода представляет собой излучение высокой мощности с широкой спектральной линией в усилительном резонаторе (мода v2). Сначала коэффициенты усиления обоих излучений превышают пороговую величину, и поэтому интенсивности света для обеих мод будут постепенно увеличиваться. По мере того, как кривые усиления постепенно падают, усиление излучения моды v2 сравняется с потерями, и его мощность больше не будет увеличиваться. Однако коэффициент усиления моды v1 по-прежнему будет выше пороговой величины, и поэтому ее мощность будет продолжать повышаться. Таким образом, коэффициент усиления моды v2 быстро становится меньше пороговой величины. Поэтому интенсивность света для моды v2 быстро уменьшается или даже падает до нуля. В конце концов, только излучение моды v1 будет устойчиво генерироваться в резонаторе. То есть колебания в усилительном резонаторе замкнуты модой излучения с узкой спектральной линией в резонаторе сужения спектральной линии, в результате чего обеспечиваются колебания высокой мощности с узкой спектральной линией. Таким образом, на выходе будет получено излучение высокой мощности с узкой спектральной линией.
[0032] Второй вариант
[0033] Общая структура второго варианта такая же, как и в первом варианте, и разница между ними заключается в том, что во втором варианте одна призма 3 первого варианта заменена группой призм. То есть модуль сужения спектральной линии излучения в составном резонаторе по второму варианту отличается от первого варианта.
[0034] На фигуре 2 приведен схематический вид модуля сужения резонансной кривой составного резонатора эксимерного лазера по второму варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 2, группа призм состоит из трех прямоугольных призм 31, 32 и 33, установленных последовательно. Излучение, выходящее из разрядной камеры 1 лазера падает на наклонную сторону призмы 31 и выходит из ее катета. Излучение, выходящее из призмы 31, падает на наклонную сторону призмы 32 и выходит из ее катета. Излучение, выходящее из призмы 32, падает на наклонную сторону призмы 33 и выходит из ее катета, падая на дифракционную решетку 5.
[0035] Функция призмы 31 аналогична функции призмы 3 в первом варианте, и требования к коэффициенту отражения наклонной поверхности такие же, как и в случае призмы 3, то есть коэффициент отражения наклонной поверхности находится в диапазоне 4,8-24%, более предпочтительно в диапазоне 10-20%.
[0036] При использовании нескольких призм вместо одной легче выполнить требования к коэффициенту расширения пучка излучения, в результате чего могут быть улучшены характеристики излучения с узкой спектральной линией на выходе. Однако, поскольку с увеличением числа призм поглощение световой энергии составным резонатором будет повышаться, увеличение числа призм приводит к снижению выходной мощности излучения.
[0037] Третий вариант
[0038] На фигуре 3 приведен схематический вид составного резонатора эксимерного лазера по третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Как можно видеть на фиг. 3, общая структура третьего варианта такая же, как и в первом варианте, и разница между ними заключается в том, что в усилительный резонатор добавлен эталон 6. Эталон представляет собой рассеивающий элемент, который выполнен по схеме многолучевой интерференции. В оптике известен интерферометр Фабри-Перо, который представляет собой многолучевой оптический элемент, составленный двумя параллельными стеклянными пластинами, противолежащие внутренние поверхности которых имеют высокую отражающую способность. Интерферометр Фабри-Перо часто указывают также как резонатор Фабри-Перо, и когда две стеклянные пластины фиксируют с использованием полой проставки, имеющей определенную длину, это устройство также называют эталоном Фабри-Перо, или просто эталоном.
[0039] Как показано на фиг. 3, в рассматриваемом варианте модуль сужения спектральной линии излучения содержит одну призму 3. Однако вместо этой призмы 3 может использоваться группа призм, как во втором варианте, показанном на фиг. 2. Призма 3 - это прямоугольная призма, используемая во втором варианте. Излучение, возникающее в разрядной камере 1 лазера, падает на наклонную сторону призмы 3, и часть излучения отражается этой стороной в направлении эталона 6. Остальная часть излучения преломляется и расширяется в призме 3 и через катет призмы 3 поступает на дифракционную решетку 5.
[0040] Эталон 6 сконфигурирован для приема излучения, частично отраженного призмой 3, сужения спектральной линии падающего излучения и передачи излучения с определенной центральной длиной волны. Эталон 6 расположен в усилительном резонаторе и может обеспечивать задание ширины спектральной линии и центральной длины волны спектра излучения в усилительном резонаторе, содействуя работе модуля сужения спектральной линии излучения. Поэтому использование эталона предпочтительно для лазера с узкой спектральной линией и высокой выходной мощностью излучения. Ширина спектральной линии излучения, передаваемого эталоном 6, соответствует ширине спектральной линии, которая должна обеспечиваться всем составным резонатором.
[0041] В случае использования эталона 6 выходное излучение с заданной шириной спектральной линии и центральной длиной волны может быть более устойчивым. Однако поскольку эталон 6 вносит потери, то при его использовании в составном резонаторе могут ухудшаться возможности по повышению выходной мощности лазера.
[0042] В соответствии с различными вариантами осуществления изобретения может осуществляться соответствующая регулировка ширины спектральной линии и выходной мощности эксимерного лазера, чтобы излучение имело узкую ширину спектральной линии и высокую выходную мощность. Кроме того, выходная мощность излучения может быть стабилизирована. Такой эксимерный лазер имеет сравнительно простую конструкцию, он прост в изготовлении и настройке. Такой эксимерный лазер особенно подходит для использования в качестве источника света для фотолитографии.
[0043] Вышеописанные варианты являются всего лишь конкретными примерами практического осуществления настоящего изобретения. В соответствии с настоящим изобретением модуль усиления мощности и модуль сужения спектральной линии излучения могут быть также дополнены другими оптическими элементами, которые отвечают требованиям эксимерного лазера. Выбор количества призм в группе призм по второму варианту и добавление или исключение других оптических компонентов в различных вариантах может быть осуществлено специалистами в этой области техники в соответствии с требованиями конкретных применений без выхода за пределы сущности настоящего изобретения. Поэтому вышеописанные варианты не должны рассматриваться как ограничения объема охраны настоящего изобретения. Любые модификации, эквивалентные замены, улучшения и т.п., выполненные в рамках сущности и идеи настоящего изобретения, должны быть включены в объем охраны изобретения.

Claims (15)

1. Составной резонатор эксимерного лазера, содержащий разрядную камеру лазера, которая содержит рабочий газ для генерации лазерного луча под действием источника возбуждения, и выходной модуль, причем составной резонатор эксимерного лазера также содержит модуль сужения спектральной линии излучения и модуль усиления излучения,
- разрядная камера лазера, выходной модуль и модуль сужения спектральной линии излучения составляют резонатор сужения спектральной линии, сконфигурированный для сужения спектральной линии лазерного луча, генерируемого рабочим газом,
- разрядная камера, выходной модуль и модуль усиления излучения составляют усилительный резонатор, предназначенный для усиления мощности лазерного луча со спектральной линией, суженной резонатором сужения спектральной линии излучения, а
- выходной модуль лазера предназначен для вывода лазерного луча с суженной спектральной линией и усиленной мощностью,
причем выходной модуль лазера представляет собой выходную линзу связи; а разрядная камера лазера имеет два конца, причем выходная линза связи расположена на одном конце, а модуль сужения спектральной линии излучения и модуль усиления излучения лазера расположены на другом конце.
2. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 1, в котором модуль сужения спектральной линии излучения содержит одну призму или группу призм, а также дифракционную решетку, в котором:
одна призма или группа призм сконфигурирована для приема лазерного луча, исходящего из разрядной камеры лазера, отражения части лазерного луча в усилительный резонатор, преломления и расширения пучка остальной части лазерного луча и направления его на дифракционную решетку; и
дифракционная решетка сконфигурирована для приема расширенного лазерного луча, исходящего из одной призмы или из группы призм под углом падения, равным по величине углу блеска решетки, так что лазерный луч, падающий на решетку, рассеивается, и в направлении, противоположном направлению падающего излучения, отражается обратно с длиной волны, соответствующей условию блеска решетки, по направлению, противоположному направлению падающего излучения.
3. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 2, в котором модуль усиления излучения представляет собой отражатель, сконфигурированный для приема части лазерного луча, отраженного одной призмой или группой призм, и отражения части лазерного луча обратно в разрядную камеру по направлению, противоположному направлению падающего излучения.
4. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 3, в котором, когда модуль сужения спектральной линии излучения содержит одну призму, коэффициент отражения поверхности призмы, на которую падает излучение, находится в диапазоне 4,8-24% в отношении лазерного луча, поступающего из разрядной камеры лазера.
5. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 3, в котором, когда модуль сужения спектральной линии излучения содержит группу призм, то призмы установлены последовательно вдоль оптического пути, причем первая призма используется для приема лазерного луча, поступающего из разрядной камеры лазера, и отражает часть этого лазерного луча в усилительный резонатор.
6. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 5, в котором коэффициент отражения поверхности первой призмы, на которую падает лазерный луч, находится в диапазоне 4,8-24% в отношении лазерного луча, поступающего из разрядной камеры лазера.
7. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 5, в котором усилительный резонатор также содержит эталон, сконфигурированный для сужения спектральной линии падающего на него лазерного луча и передачи лазерного луча с определенной центральной длиной волны.
8. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 7, в котором эталон выполнен с возможностью непосредственного получения части лазерного луча, отраженного от одной призмы или группы призм, и позволяет передавать падающий лазерный луч на отражатель.
9. Составной резонатор эксимерного лазера по п. 8, в котором спектр лазерного луча, переданного эталоном, имеет ту же ширину спектральной линии, что и составной резонатор.
RU2015128764A 2012-12-20 2012-12-20 Составной резонатор эксимерного лазера RU2607815C1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2012/086971 WO2014094262A1 (zh) 2012-12-20 2012-12-20 准分子激光器复合腔

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2607815C1 true RU2607815C1 (ru) 2017-01-20

Family

ID=50977555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015128764A RU2607815C1 (ru) 2012-12-20 2012-12-20 Составной резонатор эксимерного лазера

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9325143B2 (ru)
EP (1) EP2937954B1 (ru)
JP (1) JP2016500482A (ru)
KR (1) KR101804551B1 (ru)
DK (1) DK2937954T3 (ru)
RU (1) RU2607815C1 (ru)
WO (1) WO2014094262A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU217510U1 (ru) * 2022-12-15 2023-04-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) Оптический составной резонатор для твердотельных и диодных лазеров

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101710792B1 (ko) 2015-07-14 2017-02-28 주식회사 유영제약 세레콕시브 및 트라마돌을 함유하는 약제학적 조성물
CN111541142A (zh) * 2020-05-08 2020-08-14 中国航空制造技术研究院 脉冲激光光束的合成方法及装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150370A (en) * 1989-06-14 1992-09-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Narrow-band laser apparatus
JPH06164029A (ja) * 1992-11-18 1994-06-10 Komatsu Ltd 狭帯域レーザ装置
CN1158507A (zh) * 1996-01-05 1997-09-03 中国科学院物理研究所 复合腔调谐光参量振荡器
US6590921B2 (en) * 2000-01-19 2003-07-08 Ushiodenki Kabushiki Kaisha Narrow beam ArF excimer laser device

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2715608B2 (ja) 1990-01-12 1998-02-18 松下電器産業株式会社 狭帯域化レーザ装置
JP2631567B2 (ja) 1989-10-25 1997-07-16 株式会社小松製作所 狭帯域発振エキシマレーザ
JPH03255688A (ja) * 1990-03-05 1991-11-14 Nec Corp 波長狭帯域化エキシマレーザ発振器
JPH05291674A (ja) * 1992-04-06 1993-11-05 Mitsubishi Electric Corp 狭帯域化光学素子
US6286326B1 (en) * 1998-05-27 2001-09-11 Worksmart Energy Enterprises, Inc. Control system for a refrigerator with two evaporating temperatures
US6700915B2 (en) * 1999-03-12 2004-03-02 Lambda Physik Ag Narrow band excimer laser with a resonator containing an optical element for making wavefront corrections
US6801560B2 (en) * 1999-05-10 2004-10-05 Cymer, Inc. Line selected F2 two chamber laser system
US6594291B1 (en) * 1999-06-16 2003-07-15 Komatsu Ltd. Ultra narrow band fluorine laser apparatus and fluorine exposure apparatus
JP2001044550A (ja) * 1999-08-03 2001-02-16 Komatsu Ltd 超狭帯域化レーザ装置
CN1411113A (zh) 2001-10-08 2003-04-16 中国科学院物理研究所 大功率全固态红、黄、蓝光激光装置
KR101238739B1 (ko) * 2005-11-01 2013-03-04 사이머 인코포레이티드 레이저 시스템
JP4972427B2 (ja) * 2007-02-15 2012-07-11 株式会社小松製作所 高繰返し動作が可能で狭帯域化効率の高いエキシマレーザ装置
CN102810810A (zh) * 2012-03-02 2012-12-05 中国科学院光电研究院 单腔双电极放电腔及准分子激光器
CN102969649A (zh) 2012-12-20 2013-03-13 中国科学院光电研究院 准分子激光器复合腔

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150370A (en) * 1989-06-14 1992-09-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Narrow-band laser apparatus
JPH06164029A (ja) * 1992-11-18 1994-06-10 Komatsu Ltd 狭帯域レーザ装置
CN1158507A (zh) * 1996-01-05 1997-09-03 中国科学院物理研究所 复合腔调谐光参量振荡器
US6590921B2 (en) * 2000-01-19 2003-07-08 Ushiodenki Kabushiki Kaisha Narrow beam ArF excimer laser device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU217510U1 (ru) * 2022-12-15 2023-04-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук (ИСЭ СО РАН) Оптический составной резонатор для твердотельных и диодных лазеров
RU2816115C1 (ru) * 2023-12-21 2024-03-26 Общество с ограниченной ответственностью "Т8" (ООО "Т8") Узкополосный лазер с внешним резонатором

Also Published As

Publication number Publication date
US9325143B2 (en) 2016-04-26
WO2014094262A1 (zh) 2014-06-26
EP2937954A1 (en) 2015-10-28
KR101804551B1 (ko) 2017-12-04
US20150372443A1 (en) 2015-12-24
JP2016500482A (ja) 2016-01-12
EP2937954A4 (en) 2016-09-07
EP2937954B1 (en) 2020-07-22
KR20150099808A (ko) 2015-09-01
DK2937954T3 (da) 2020-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7227881B2 (en) Master oscillator—power amplifier excimer laser system
US7760788B2 (en) Bandwidth-limited and long pulse master oscillator power oscillator laser systems
US6154470A (en) Molecular fluorine (F2) laser with narrow spectral linewidth
US7245420B2 (en) Master-oscillator power-amplifier (MOPA) excimer or molecular fluorine laser system with long optics lifetime
KR20010023805A (ko) 더블 듀티 격자를 갖춘 라인 내로우잉 디바이스
CN103701025B (zh) 自种子注入双腔结构准分子激光器系统
CN201398012Y (zh) 一种窄线宽波长锁定的半导体激光器
RU2607815C1 (ru) Составной резонатор эксимерного лазера
JP4907865B2 (ja) 多段増幅型レーザシステム
JP2019532333A (ja) カスケードしたロングパルス連続波ラマンレーザ
CN203180306U (zh) 一种提高准分子激光器输出能量的复合腔
CN105048262B (zh) 一种改进谐振腔的窄线宽准分子激光器
JP5393725B2 (ja) 多段増幅型レーザシステム
US20170149199A1 (en) Laser device
RU2177196C1 (ru) Неустойчивый резонатор
Ariga et al. Development of a 5-kHz ultra-line-narrowed F2 laser for dioptric projection systems
JP2000357836A (ja) 超狭帯域化フッ素レーザ装置
CN109565144A (zh) 激光装置
RU2182739C2 (ru) Микролазер (варианты)
JPH0384981A (ja) 狭帯域発振レーザ装置
Ryasnyanskiy et al. Ring cavity tunable fiber laser with external transversely chirped Bragg grating
RU78011U1 (ru) Устройство для формирования спектральной линии излучения в эксимерном лазере
Dzyubenko et al. Laser tunable source for the red and near UV regions of the spectrum
KR100458523B1 (ko) 좁은 선 폭과 높은 출력광선을 가지는 파장가변형 오피오레이저 장치
Ariga et al. An ultra-line-narrowed high-power F/sub 2/laser for dioptric design microlithography exposure tools

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 02-2017 FOR TAG: (45)