JPH09321370A - 狭帯域放射光レーザ - Google Patents
狭帯域放射光レーザInfo
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- JPH09321370A JPH09321370A JP9034352A JP3435297A JPH09321370A JP H09321370 A JPH09321370 A JP H09321370A JP 9034352 A JP9034352 A JP 9034352A JP 3435297 A JP3435297 A JP 3435297A JP H09321370 A JPH09321370 A JP H09321370A
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- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
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-
- 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
-
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- 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
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/136—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/137—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling devices placed within the cavity for stabilising of frequency
-
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バースト動作中時間に依存する放射の変動が
できるだけ小さくなるように屈折波長選択素子を温度に
反応させて性能の向上を図る。 【解決手段】 狭帯域で放射するために、レーザ活性媒
体１０を間に配置した二つのミラー１２，１４を含むレ
ーザ共振器と、入射光の波長に特有の角度γa ，γb の
入射光をそれぞれ偏向するブルースタプリズム３２及び
プリズム３４とを備える。ブルースタプリズム３２は、
温度上昇にしたがって増大する屈折率を有し、プリズム
３４は、温度上昇にしたがって減少する屈折率を有す
る。
できるだけ小さくなるように屈折波長選択素子を温度に
反応させて性能の向上を図る。 【解決手段】 狭帯域で放射するために、レーザ活性媒
体１０を間に配置した二つのミラー１２，１４を含むレ
ーザ共振器と、入射光の波長に特有の角度γa ，γb の
入射光をそれぞれ偏向するブルースタプリズム３２及び
プリズム３４とを備える。ブルースタプリズム３２は、
温度上昇にしたがって増大する屈折率を有し、プリズム
３４は、温度上昇にしたがって減少する屈折率を有す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ活性媒体を
間に配置した二つの偏向素子を含むレーザ共振器と、入
射光の波長に特有のある角度において入射光をそれぞれ
偏向する一群の屈折波長選択素子とを備え、狭帯域で放
射するレーザに関するものである。
間に配置した二つの偏向素子を含むレーザ共振器と、入
射光の波長に特有のある角度において入射光をそれぞれ
偏向する一群の屈折波長選択素子とを備え、狭帯域で放
射するレーザに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種のレーザは、米国特許明細書第
５，１５０，３７０号から周知である。この種のレーザ
は、従来、特に、集積回路を製造する際のホトリソグラ
フ（加工）に用いられる。ホトリソグラフによって０．
１８μｍの寸法範囲の構造を形成する場合には、２００
ｎｍより短い波長が要求される。この波長範囲のアクロ
マティック画像光学系の作製は困難である。このため
に、ホトリソグラフで得られる構造において、色収差に
より発生するエラーを許容できる誤差範囲内に保持する
ために、上記大きさの目安でホトリソグラフにより構造
物を製造する場合、極めて狭い帯域幅を有する放射線が
必要となる。屈折画像光学系に対して許容できる帯域幅
は、１ｐｍの範囲（石英のみで形成した屈折光学系では
０．３ｐｍの範囲、相違する材料の屈折光学系では数ｐ
ｍ）にあり、ビームスプリッタ及びミラーを用いて操作
する反射屈折系では、１０ｐｍから１００ｐｍに範囲が
拡大する。これに対して、ＡｒＦエキシマレーザ（λ＝
１９３ｎｍ）は、いわゆる、自由稼働で４３０ｐｍの帯
域幅を有しており、上記要求に適合させる場合には、レ
ーザ内に光学素子を設けて、帯域幅を制限する必要があ
る。
５，１５０，３７０号から周知である。この種のレーザ
は、従来、特に、集積回路を製造する際のホトリソグラ
フ（加工）に用いられる。ホトリソグラフによって０．
１８μｍの寸法範囲の構造を形成する場合には、２００
ｎｍより短い波長が要求される。この波長範囲のアクロ
マティック画像光学系の作製は困難である。このため
に、ホトリソグラフで得られる構造において、色収差に
より発生するエラーを許容できる誤差範囲内に保持する
ために、上記大きさの目安でホトリソグラフにより構造
物を製造する場合、極めて狭い帯域幅を有する放射線が
必要となる。屈折画像光学系に対して許容できる帯域幅
は、１ｐｍの範囲（石英のみで形成した屈折光学系では
０．３ｐｍの範囲、相違する材料の屈折光学系では数ｐ
ｍ）にあり、ビームスプリッタ及びミラーを用いて操作
する反射屈折系では、１０ｐｍから１００ｐｍに範囲が
拡大する。これに対して、ＡｒＦエキシマレーザ（λ＝
１９３ｎｍ）は、いわゆる、自由稼働で４３０ｐｍの帯
域幅を有しており、上記要求に適合させる場合には、レ
ーザ内に光学素子を設けて、帯域幅を制限する必要があ
る。
【０００３】帯域幅を狭くするために共振器のビーム経
路にビームエクスパンション、プリズムアッセンブリを
設けた格子及び／又はファブリーペロエタロンを配置す
ることは従来周知技術である。
路にビームエクスパンション、プリズムアッセンブリを
設けた格子及び／又はファブリーペロエタロンを配置す
ることは従来周知技術である。
【０００４】格子及びファブリーペロエタロンは高い一
往復毎の損失係数を有する（透過率＜７０％）ため、共
振器の損失が、例えば、ＸｅＣｌ又はＫｒＦレーザより
も極めて大きいＡｒＦレーザに使用する場合のみに適合
している。これに対して、ブルースタプリズム、特に反
射防止コーティングを有するプリズムを用いると、透過
率が９５％より大きくなる。
往復毎の損失係数を有する（透過率＜７０％）ため、共
振器の損失が、例えば、ＸｅＣｌ又はＫｒＦレーザより
も極めて大きいＡｒＦレーザに使用する場合のみに適合
している。これに対して、ブルースタプリズム、特に反
射防止コーティングを有するプリズムを用いると、透過
率が９５％より大きくなる。
【０００５】したがって、レーザの共振器に配置した一
つ又は二つの分散プリズムを有する配置が提案されてい
る（1st International Symposium on 193 nm Lithogra
phy,Colorado Springs, August 15-18, 1995)。このよ
うにして、約１０ｐｍの帯域幅を達成することが出来
る。このような配置の原理を、図６の共振器のビーム経
路の一部をもって示す。入射ビームは、アクロマチック
ビームエキスパンダー１を通過し（任意）、その後、分
散プリズム２を通じて高反射のミラー３へと導かれる。
このミラー３は、分散プリズム２及びアクロマチックビ
ームエキスパンダー１を介して共振器の第２ミラーへと
入射光を反射する。共振器のミラー３を、レーザの光軸
線Ａに対して、ある角度で配置する。この角度は所望の
波長、例えば、λ＝１９３ｎｍに対するプリズムの偏向
角γに相当し、その結果、実質的にこの波長の光のみ
が、反射されて共振器に戻される。
つ又は二つの分散プリズムを有する配置が提案されてい
る（1st International Symposium on 193 nm Lithogra
phy,Colorado Springs, August 15-18, 1995)。このよ
うにして、約１０ｐｍの帯域幅を達成することが出来
る。このような配置の原理を、図６の共振器のビーム経
路の一部をもって示す。入射ビームは、アクロマチック
ビームエキスパンダー１を通過し（任意）、その後、分
散プリズム２を通じて高反射のミラー３へと導かれる。
このミラー３は、分散プリズム２及びアクロマチックビ
ームエキスパンダー１を介して共振器の第２ミラーへと
入射光を反射する。共振器のミラー３を、レーザの光軸
線Ａに対して、ある角度で配置する。この角度は所望の
波長、例えば、λ＝１９３ｎｍに対するプリズムの偏向
角γに相当し、その結果、実質的にこの波長の光のみ
が、反射されて共振器に戻される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプリズムアッセンブリを含むエキシマレーザでは、
放出波長の時間変動がバースト動作中に発生し、これに
より、ホトリソグラフに関する限りではレーザの使用が
制限されてしまう。
うなプリズムアッセンブリを含むエキシマレーザでは、
放出波長の時間変動がバースト動作中に発生し、これに
より、ホトリソグラフに関する限りではレーザの使用が
制限されてしまう。
【０００７】本発明の目的は、バースト動作中時間に依
存する放射の変動ができるだけ小さくなるように屈折波
長選択素子を温度に反応させて、上記レーザの性能を向
上させることにある。
存する放射の変動ができるだけ小さくなるように屈折波
長選択素子を温度に反応させて、上記レーザの性能を向
上させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による提案での解
決によれば、レーザ活性媒体を間に配置した二つの偏向
素子を含むレーザ共振器と、入射光の波長に関して特異
的なある角度（γa ，γb ）における入射光をそれぞれ
偏向する一群の屈折波長選択素子とを備えて狭帯域で放
射するレーザにおいて、前記屈折波長選択素子中の少な
くとも一つは、温度上昇に従って増大する屈折率（ｄｎ
／ｄＴ＞０）を有し、かつ、他の前記屈折波長選択素子
中の少なくとも一つ（３４）は、温度上昇に従って減少
する屈折率（ｄｎ／ｄＴ＜０）を有する。レーザを、エ
キシマレーザ、特にＡｒＦエキシマレーザとすることが
出来る。屈折波長選択素子の群を好適には共振器のビー
ム経路に配置する。
決によれば、レーザ活性媒体を間に配置した二つの偏向
素子を含むレーザ共振器と、入射光の波長に関して特異
的なある角度（γa ，γb ）における入射光をそれぞれ
偏向する一群の屈折波長選択素子とを備えて狭帯域で放
射するレーザにおいて、前記屈折波長選択素子中の少な
くとも一つは、温度上昇に従って増大する屈折率（ｄｎ
／ｄＴ＞０）を有し、かつ、他の前記屈折波長選択素子
中の少なくとも一つ（３４）は、温度上昇に従って減少
する屈折率（ｄｎ／ｄＴ＜０）を有する。レーザを、エ
キシマレーザ、特にＡｒＦエキシマレーザとすることが
出来る。屈折波長選択素子の群を好適には共振器のビー
ム経路に配置する。
【０００９】従来技術による配置から理解できるよう
に、放出光の波長の時間的変動は、用いられるプリズム
の屈折率が温度に依存することが原因である。したがっ
て、所望の放射光、例えば、１９３ｎｍ波長の光の偏向
角は、プリズムの加熱及び冷却に応じた放射吸収によっ
てバースト動作中に変動する。本発明によれば、偏向角
の、この変動を、ｄｎ／ｄＴの符号が相違する二つ以上
の屈折素子を組み合わせて用いることにより、少なくと
も減少させる。
に、放出光の波長の時間的変動は、用いられるプリズム
の屈折率が温度に依存することが原因である。したがっ
て、所望の放射光、例えば、１９３ｎｍ波長の光の偏向
角は、プリズムの加熱及び冷却に応じた放射吸収によっ
てバースト動作中に変動する。本発明によれば、偏向角
の、この変動を、ｄｎ／ｄＴの符号が相違する二つ以上
の屈折素子を組み合わせて用いることにより、少なくと
も減少させる。
【００１０】素子を適切に設計して配置する場合、温度
変化に対応した偏向角度の変化を完全に除去することが
出来る。特に、入射光の予め設定した波長における各素
子の個別の偏向各の和がレーザ動作中の温度変動に依存
しないように、屈折分散素子への入射角を選択すること
が出来る。
変化に対応した偏向角度の変化を完全に除去することが
出来る。特に、入射光の予め設定した波長における各素
子の個別の偏向各の和がレーザ動作中の温度変動に依存
しないように、屈折分散素子への入射角を選択すること
が出来る。
【００１１】スペクトルの紫外線範囲に対して、少なく
とも一つの屈折分散素子として石英材は、特にスープラ
シル（Suprasil、商品名）として周知の石英材（ｄｎ／
ｄＴ＞０）が適切な材料である。同時に、少なくとも一
つの屈折分散素子の材料をＣａＦ2 （ｄｎ／ｄＴ＜０）
とする。
とも一つの屈折分散素子として石英材は、特にスープラ
シル（Suprasil、商品名）として周知の石英材（ｄｎ／
ｄＴ＞０）が適切な材料である。同時に、少なくとも一
つの屈折分散素子の材料をＣａＦ2 （ｄｎ／ｄＴ＜０）
とする。
【００１２】本発明の特別な例は、レーザ活性媒体と反
射素子の一方との間にビームスプリッタを備え、一群の
屈折波長選択素子を、このビームスプリッタと反射素子
との間に配置する。このようにして、帯域幅を制限する
ためのアッセンブリを、共振器内で作動中に光強度が比
較的に小さい部分に配置する。この結果、アッセンブリ
の使用寿命を長くすることが出来る。
射素子の一方との間にビームスプリッタを備え、一群の
屈折波長選択素子を、このビームスプリッタと反射素子
との間に配置する。このようにして、帯域幅を制限する
ためのアッセンブリを、共振器内で作動中に光強度が比
較的に小さい部分に配置する。この結果、アッセンブリ
の使用寿命を長くすることが出来る。
【００１３】屈折分散素子を、特に分散プリズムとする
ことができる。同時に、好適には、これらプリズム中の
少なくとも一つをブルースタプリズムとする。また、他
のプリズムの入射表面に、反射防止コーティングを設け
る。
ことができる。同時に、好適には、これらプリズム中の
少なくとも一つをブルースタプリズムとする。また、他
のプリズムの入射表面に、反射防止コーティングを設け
る。
【００１４】本発明によるレーザは、特に、第１分散プ
リズム及び第２分散プリズムを備えることが出来る。第
１分散プリズムの屈折率の温度に対する変化が、第２分
散プリズムの屈折率の変化と相異なる符号を有してい
る。第１分散プリズムを通った光が第２分散プリズムに
ブルースタ角で入射すると、第１分散プリズム及び第２
分散プリズムによって決定されるような全体の偏向角が
レーザ動作中の温度変化に依存しないように、第２分散
プリズムの頂角を選択する。この結果、第２プリズムの
入射表面に反射防止コーティングを設ける必要がなくな
る。
リズム及び第２分散プリズムを備えることが出来る。第
１分散プリズムの屈折率の温度に対する変化が、第２分
散プリズムの屈折率の変化と相異なる符号を有してい
る。第１分散プリズムを通った光が第２分散プリズムに
ブルースタ角で入射すると、第１分散プリズム及び第２
分散プリズムによって決定されるような全体の偏向角が
レーザ動作中の温度変化に依存しないように、第２分散
プリズムの頂角を選択する。この結果、第２プリズムの
入射表面に反射防止コーティングを設ける必要がなくな
る。
【００１５】好適には、これらプリズムの入射表面が出
来るだけ完全に照射されるようにする。このために、ビ
ームエクスパンダーを第１分散プリズムの前に配置する
のが良い。
来るだけ完全に照射されるようにする。このために、ビ
ームエクスパンダーを第１分散プリズムの前に配置する
のが良い。
【００１６】本発明の他の例では、ファブリーペロエタ
ロンを、屈折分散素子の群の前方及び後方のレーザのビ
ーム経路に含めることが出来る。この例から１ｐｍ未満
の帯域幅を得ることが出来るようになる。
ロンを、屈折分散素子の群の前方及び後方のレーザのビ
ーム経路に含めることが出来る。この例から１ｐｍ未満
の帯域幅を得ることが出来るようになる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施の形
態のビーム経路を線図的に表したものであり、一例とし
てエキシマレーザを用いている。
態のビーム経路を線図的に表したものであり、一例とし
てエキシマレーザを用いている。
【００１８】レーザ共振器は二つの強反射性のミラー１
２，１４を備え、これらのミラーの間には、適切なコン
パートメント１０の電極で生じたガス放電によるレーザ
活性媒体を有する。Ｐ偏光を略９８パーセント通過させ
るとともに、Ｓ偏光を略９８パーセント反射する偏光ビ
ームスプリッタを、レーザ活性媒体１０とミラー１２と
の間に配置する。他方の側、すなわち、レーザ活性媒体
１０とミラー１４との間には、光の偏光面を回転させる
回転素子１８、例えば、λ／４プレート又はファラデー
回転子を設けている。偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光
１５を発振器から略分離するとともに、発振器の他のサ
イクルで通過するように、その後、ミラー１２によって
反射されるＰ偏光を略通過させる。回転素子１８は、発
振器の放射の所定の部分を分離する効果を有する。ビー
ムスプリッタ２０を含むレーザ構成は、レーザ活性媒体
中に発生した放射の一部のみがビームスプリッタ２０と
ミラー１２との間に配置した光学素子に入射するという
利点がある。これにより、これら光学素子の使用寿命を
長くすることが出来る。
２，１４を備え、これらのミラーの間には、適切なコン
パートメント１０の電極で生じたガス放電によるレーザ
活性媒体を有する。Ｐ偏光を略９８パーセント通過させ
るとともに、Ｓ偏光を略９８パーセント反射する偏光ビ
ームスプリッタを、レーザ活性媒体１０とミラー１２と
の間に配置する。他方の側、すなわち、レーザ活性媒体
１０とミラー１４との間には、光の偏光面を回転させる
回転素子１８、例えば、λ／４プレート又はファラデー
回転子を設けている。偏光ビームスプリッタは、Ｓ偏光
１５を発振器から略分離するとともに、発振器の他のサ
イクルで通過するように、その後、ミラー１２によって
反射されるＰ偏光を略通過させる。回転素子１８は、発
振器の放射の所定の部分を分離する効果を有する。ビー
ムスプリッタ２０を含むレーザ構成は、レーザ活性媒体
中に発生した放射の一部のみがビームスプリッタ２０と
ミラー１２との間に配置した光学素子に入射するという
利点がある。これにより、これら光学素子の使用寿命を
長くすることが出来る。
【００１９】帯域幅を狭くするアッセンブリを、ビーム
スプリッタ２０とミラー１２との間に配置する。これ
は、アクロマチックビームエキスパンダー３０と、紫外
光が極めて良好に透過する石英ガラス、好適にはスープ
ラシル（Suprasil）のブルースタプリズム３２と、入射
表面に反射防止のために被覆したＣａＦ2 材のプリズム
３４とから成る。図２にブルースタプリズム３２及びプ
リズム３４を通過するビーム経路を線図的に示す。屈折
率の温度係数、すなわち、温度に対する屈折率を導き出
すと、λ＝１９３ｎｍでスープラシルについては１８・
１０-6Ｋ-1及びＣａＦ2 について３・１０-6Ｋ-1とな
る。したがって、温度が変化すると、ブルースタプリズ
ム３２の偏向角γa は、プリズム３４の偏向角γb とは
反対に変化する。この結果、温度変動による全体角γ＝
γa ＋γb の変動が、小さく保持されるか、あるいは完
全に消滅する。ブルースタプリズム３２の温度変化ΔＴ
a 及びプリズム３４の温度変化ΔＴbに従う全偏向角Δ
γの変動の消失の状況を次の数式のように表すことが出
来る。
スプリッタ２０とミラー１２との間に配置する。これ
は、アクロマチックビームエキスパンダー３０と、紫外
光が極めて良好に透過する石英ガラス、好適にはスープ
ラシル（Suprasil）のブルースタプリズム３２と、入射
表面に反射防止のために被覆したＣａＦ2 材のプリズム
３４とから成る。図２にブルースタプリズム３２及びプ
リズム３４を通過するビーム経路を線図的に示す。屈折
率の温度係数、すなわち、温度に対する屈折率を導き出
すと、λ＝１９３ｎｍでスープラシルについては１８・
１０-6Ｋ-1及びＣａＦ2 について３・１０-6Ｋ-1とな
る。したがって、温度が変化すると、ブルースタプリズ
ム３２の偏向角γa は、プリズム３４の偏向角γb とは
反対に変化する。この結果、温度変動による全体角γ＝
γa ＋γb の変動が、小さく保持されるか、あるいは完
全に消滅する。ブルースタプリズム３２の温度変化ΔＴ
a 及びプリズム３４の温度変化ΔＴbに従う全偏向角Δ
γの変動の消失の状況を次の数式のように表すことが出
来る。
【数１】 Δγ＝（ｄγa ／ｄｎa ）・（ｄｎa ／ｄｔ）・ΔＴa ＋（ｄγb ／ｄｎb ）・（ｄｎb ／ｄｔ）・ΔＴb ＝０ （１） この場合、指標“ａ”は、ブルースタプリズム３２に属
する値を表し、指標“ｂ”は、プリズム３４に属する値
を表す。ｎa ，ｎb をそれぞれ、ブルースタプリズム３
２及びプリズム３４の屈折率とする。
する値を表し、指標“ｂ”は、プリズム３４に属する値
を表す。ｎa ，ｎb をそれぞれ、ブルースタプリズム３
２及びプリズム３４の屈折率とする。
【００２０】以下の表１は、ここでの計算で用いられる
値を示す。
値を示す。
【表１】 スープラシル ＣａＦ2 248nm 193nm 248nm 193nm 反射係数ｎ 1.508 1.561 1.467 1.501 分散ｄｎ／ｄλ（μｍ-1） -0.6 -1.6 -0.4 -1.0 温度係数ｄｎ／ｄＴ（１０-6Ｋ-1） 14.9 18 -7.3 -3.0 吸収係数α（１０-3ｃｍ-1） 5.3 20...30 3.3 5.6 密度ρ（ｇ／ｃｍ3 ） 2.2 3.18 比熱ｃ（Ｊ／ｇ・Ｋ） 0.772 0.85 熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ） 1.38 9.71 なお、これは、Journal of Non-Crystalline Solids 13
5 (1991)86; Kohlrausch (1968); Heraeus, Quarzglas
fuer Optic - Daten und Eigenschaften, 1994からデー
タを得たものである。
5 (1991)86; Kohlrausch (1968); Heraeus, Quarzglas
fuer Optic - Daten und Eigenschaften, 1994からデー
タを得たものである。
【００２１】導関数ｄｙa ／ｄｎa 及びｄｙb ／ｄｎb
は、一般に、屈折率、屈折素子の幾何学的配置及び入射
光線の方向に依存する。特にプリズムに対して、これら
は、プリズムの各屈折率ｎa ，ｎb 及び頂角εa ，εb
と、各入射角βa ，βb と、偏向角λ、入射角β及び屈
折率ｎとの間の周知の関係により決定される。この場
合、熱伝導率の影響を無視することが出来るようにな
る。放射吸収が原因の温度変化ΔＴは次のようになる。 ΔＴ＝（Ｆα）／（ρｃ） ここで、 α＝プリズム材料の吸収係数 ρ＝プリズム材料の密度 ｃ＝プリズム材料の比熱 Ｆ＝プリズムに入射するレーザ放射光の全光束 とする。
は、一般に、屈折率、屈折素子の幾何学的配置及び入射
光線の方向に依存する。特にプリズムに対して、これら
は、プリズムの各屈折率ｎa ，ｎb 及び頂角εa ，εb
と、各入射角βa ，βb と、偏向角λ、入射角β及び屈
折率ｎとの間の周知の関係により決定される。この場
合、熱伝導率の影響を無視することが出来るようにな
る。放射吸収が原因の温度変化ΔＴは次のようになる。 ΔＴ＝（Ｆα）／（ρｃ） ここで、 α＝プリズム材料の吸収係数 ρ＝プリズム材料の密度 ｃ＝プリズム材料の比熱 Ｆ＝プリズムに入射するレーザ放射光の全光束 とする。
【００２２】ブルースタプリズム３２内の吸収が無視さ
れるため、プリズム３４に入射する全光束Ｆb は、Ｆa
（ブルースタプリズム３２に入射する）と略同一とな
る。したがって、ΔＴa ／ΔＴb は時間に依存しない。
その結果、ｄｙa ／ｄｎa 及びｄｙb ／ｄｎb をそれぞ
れ適切に選択することにより、式（１）を解くことが常
に可能となる。通常の数値零位置検索方法を用いる場
合、値βa ，εa ，βb 及びεb 中の任意の一つに応じ
て、例えば、付与されるプリズム３４の頂角εb 及び入
射角βb 並びにブルースタプリズム３２の頂角εa 及び
入射角βa に応じて、式（１）を容易に解くことが出来
るようになる。また、他の値が与えられる際に温度に依
存しない全偏向となる各値、例えば、入射角βb を、実
験により容易に定めることが出来る。
れるため、プリズム３４に入射する全光束Ｆb は、Ｆa
（ブルースタプリズム３２に入射する）と略同一とな
る。したがって、ΔＴa ／ΔＴb は時間に依存しない。
その結果、ｄｙa ／ｄｎa 及びｄｙb ／ｄｎb をそれぞ
れ適切に選択することにより、式（１）を解くことが常
に可能となる。通常の数値零位置検索方法を用いる場
合、値βa ，εa ，βb 及びεb 中の任意の一つに応じ
て、例えば、付与されるプリズム３４の頂角εb 及び入
射角βb 並びにブルースタプリズム３２の頂角εa 及び
入射角βa に応じて、式（１）を容易に解くことが出来
るようになる。また、他の値が与えられる際に温度に依
存しない全偏向となる各値、例えば、入射角βb を、実
験により容易に定めることが出来る。
【００２３】二つの相違する波長に対して式（１）の解
を、説明のために以下のように与える。このために、次
のような零位置関数Ｇを定義するのが便利である。
を、説明のために以下のように与える。このために、次
のような零位置関数Ｇを定義するのが便利である。
【数２】Ｇ＝Ｆ2 （ｎa εa ，βa ；ｎb ，εb ，
βb ）−（｜ｄｎb ／ｄＴ｜・ΔＴb ）2 ／（｜ｄｎa
／ｄＴ｜・ΔＴa ）2 81なる。ここで、
βb ）−（｜ｄｎb ／ｄＴ｜・ΔＴb ）2 ／（｜ｄｎa
／ｄＴ｜・ΔＴa ）2 81なる。ここで、
【数３】Ｆ（ｎa εa ，βa ；ｎb ，εb ，βb ）＝
（ｄγa ／ｄｎa ）／（ｄγb ／ｄｎb ） とする。Ｇの零位置は、式（１）の解に相当する。
（ｄγa ／ｄｎa ）／（ｄγb ／ｄｎb ） とする。Ｇの零位置は、式（１）の解に相当する。
【００２４】第１例では、ブルースタプリズム３２を、
対称なビーム経路及び頂角εa ＝６７．０８°を有する
スープラシル材のブルースタプリズムとする。ここでＣ
ａＦ2 プリズム３４の頂角として７５°，７５．５°，
７６°，．．．７８．５°を与え、式（１）を、βb を
変数として関数Ｇの零位置を決定することによってγ＝
２４８ｎｍについて解いた。図３において、関数Ｇを種
々の頂角のあたいについて入射角βb 上にプロットし
た。各頂角εb に対して、偏向角γa ，γb の熱的に誘
発された変化が補償された、すなわち、Ｇ＝０の入射角
βb を見つけることが出来ることがわかる。例えば、ε
b ＝７７°及びβb ＝５５．８６°（０．９７５ｒａ
ｄ）のとき、補償が行われる。補償は特に、頂角εb ＝
７６．９°の場合ブルースタ角βb ＝０．９７２ｒａｄ
で達成される。この場合、プリズム３４の入射表面に反
射防止コーティングを設ける必要はない。
対称なビーム経路及び頂角εa ＝６７．０８°を有する
スープラシル材のブルースタプリズムとする。ここでＣ
ａＦ2 プリズム３４の頂角として７５°，７５．５°，
７６°，．．．７８．５°を与え、式（１）を、βb を
変数として関数Ｇの零位置を決定することによってγ＝
２４８ｎｍについて解いた。図３において、関数Ｇを種
々の頂角のあたいについて入射角βb 上にプロットし
た。各頂角εb に対して、偏向角γa ，γb の熱的に誘
発された変化が補償された、すなわち、Ｇ＝０の入射角
βb を見つけることが出来ることがわかる。例えば、ε
b ＝７７°及びβb ＝５５．８６°（０．９７５ｒａ
ｄ）のとき、補償が行われる。補償は特に、頂角εb ＝
７６．９°の場合ブルースタ角βb ＝０．９７２ｒａｄ
で達成される。この場合、プリズム３４の入射表面に反
射防止コーティングを設ける必要はない。
【００２５】第２例では、ブルースタプリズム３２を、
対称なビーム経路及び頂角εa ＝６５．３°を有するス
ープラシル材のブルースタプリズムとする。ＣａＦ2 プ
リズム３４の頂角として７４°，７４．５°，７５
°，．．．７７．５°を与え、式（１）を、βb を変数
としてγ＝１９３ｎｍについて解いた。図４において、
関数Ｇを、種々の頂角の値について、入射角βb 上にプ
ロットした。ここで、ブルースタ角βb ＝０．９７３ｒ
ａｄの補償が、頂角εb ＝７７．５°で行われる。
対称なビーム経路及び頂角εa ＝６５．３°を有するス
ープラシル材のブルースタプリズムとする。ＣａＦ2 プ
リズム３４の頂角として７４°，７４．５°，７５
°，．．．７７．５°を与え、式（１）を、βb を変数
としてγ＝１９３ｎｍについて解いた。図４において、
関数Ｇを、種々の頂角の値について、入射角βb 上にプ
ロットした。ここで、ブルースタ角βb ＝０．９７３ｒ
ａｄの補償が、頂角εb ＝７７．５°で行われる。
【００２６】上記原理を、帯域幅を制限するとともに、
二つより多いプリズムを含むアッセンブリにも容易に適
用することが出来る。式（１）に対応して次のように設
定することが出来る。
二つより多いプリズムを含むアッセンブリにも容易に適
用することが出来る。式（１）に対応して次のように設
定することが出来る。
【数４】 Δγ＝（ｄγa ／ｄｎa ）／（ｄｎa ／ｄＴ）×ΔＴa ＋（ｄγb ／ｄｎb ）／（ｄｎb ／ｄＴ）×ΔＴb ＋（ｄγc ／ｄｎc ）／（ｄｎc ／ｄＴ）×ΔＴc ＋（ｄγd ／ｄｎd ）／（ｄｎd ／ｄＴ）×ΔＴd ＋．．． ＝０ （２） ここで、ｃ，ｄは、さらに他のプリズムの各々の値を示
す。この場合も、他のプリズム材料のもの以外の屈折率
の温度係数の他の符号を有する材料で少なくとも一つの
プリズムを形成する場合も、常に解決することが出来
る。
す。この場合も、他のプリズム材料のもの以外の屈折率
の温度係数の他の符号を有する材料で少なくとも一つの
プリズムを形成する場合も、常に解決することが出来
る。
【００２７】図５は、本発明の第２の実施の形態による
帯域幅を狭くするアッセンブリを図示したものである。
この実施の形態は、図６に図示したものに対して、帯域
幅を狭くするアッセンブリが二つのプリズム３２及び３
４に追加してプリズム３４とミラー１２との間にファブ
リーペロエタロン３４を含む点で相違する。この配置で
は、１ｐｍ以下の帯域幅を得ることが出来る。さらに、
本発明による装置は、ミラー１４に代えて格子のような
帯域幅を有する他の素子を備えることも出来る。
帯域幅を狭くするアッセンブリを図示したものである。
この実施の形態は、図６に図示したものに対して、帯域
幅を狭くするアッセンブリが二つのプリズム３２及び３
４に追加してプリズム３４とミラー１２との間にファブ
リーペロエタロン３４を含む点で相違する。この配置で
は、１ｐｍ以下の帯域幅を得ることが出来る。さらに、
本発明による装置は、ミラー１４に代えて格子のような
帯域幅を有する他の素子を備えることも出来る。
【００２８】上記実施の形態において、帯域幅を狭くす
るプリズムアッセンブリを、ビームスプリッタ２０とミ
ラー１２との間の区域に配置した。これは、放射及び加
熱を被ることが少なくなるという点で有利である。原理
的には、既に説明したような熱補償を行うプリズムアッ
センブリを、レーザのビーム経路の任意の位置に配置す
ることが出来る。したがって、本発明を、例えば、ビー
ムスプリッタ２０を設けないで、これらの機能を果たす
図６に図示した以外の他のレーザ形態を実現することも
出来る。
るプリズムアッセンブリを、ビームスプリッタ２０とミ
ラー１２との間の区域に配置した。これは、放射及び加
熱を被ることが少なくなるという点で有利である。原理
的には、既に説明したような熱補償を行うプリズムアッ
センブリを、レーザのビーム経路の任意の位置に配置す
ることが出来る。したがって、本発明を、例えば、ビー
ムスプリッタ２０を設けないで、これらの機能を果たす
図６に図示した以外の他のレーザ形態を実現することも
出来る。
【図１】本発明によるレーザ構成の第１の実施の形態を
線図的に示す図である。
線図的に示す図である。
【図２】図１に示したレーザ構成の帯域幅を制限する二
つのプリズムを通過するビーム経路を示す図である。
つのプリズムを通過するビーム経路を示す図である。
【図３】実施形態にあって第１波長に対する第２プリズ
ムの頂角及び入射角に依存する零位置関数を表す図であ
る。
ムの頂角及び入射角に依存する零位置関数を表す図であ
る。
【図４】実施形態にあって第２波長に対する第２プリズ
ムの頂角及び入射角に依存する零位置関数を表す図であ
る。
ムの頂角及び入射角に依存する零位置関数を表す図であ
る。
【図５】本発明の第２の実施の形態において帯域幅を規
定するアッセンブリを示す図である。
定するアッセンブリを示す図である。
【図６】従来例にあって帯域幅を制限するプリズムアッ
センブリの原理を示す図である。
センブリの原理を示す図である。
１，３０ アクロマチックビームエクスパンダー ２ 分散プリズム ３，１２，１４ ミラー １０ レーザ活性媒体 １５ Ｓ偏光 １６ Ｐ偏光 １８ 回転素子 ２０ ビームスプリッタ ３２ ブルースタプリズム ３４ プリズム ４０ ファブリーペロエタロン βa ，βb 入射角 γa ，γb 偏向角 εa ，εb 頂角
フロントページの続き (71)出願人 591283936 ラムダ・フィジーク・ゲゼルシャフト・ツ ァ・ヘルシュテルンク・フォン・ラーゼル ン・ミット・ベシュレンクテル・ハフツン グ ＬＡＭＢＤＡ ＰＨＹＳＩＫ ＧＥＳＥＬ ＬＳＣＨＡＦＴ ＺＵＲ ＨＥＲＳＴＥＬ ＬＵＮＧ ＶＯＮ ＬＡＳＥＲＮ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵ ＮＧ ドイツ連邦共和国、37079 ゲッティンゲ ン、ハンス−ベックラー−シュトラーセ 12 (72)発明者 ユルゲン・クラインシュミット ドイツ連邦共和国、06667 ヴァイセンフ ェルス、ローザ‐ルクセンブルク‐シュト ラーセ 18 (72)発明者 ペーター・ハイスト ドイツ連邦共和国、07743 イェーナ、ク ローゼヴィッツァー・シュトラーセ ２ア ー (72)発明者 ユルゲン・クラインシュミット ドイツ連邦共和国、06667 ヴァイセンフ ェルス、ローザ‐ルクセンブルク‐シュト ラーセ 18
Claims (10)
- 【請求項１】 レーザ活性媒体（１０）を間に配置した
二つの偏向素子（１２，１４）を含むレーザ共振器と、
入射光の波長について特異なある角度（γa，γb ）の
入射光をそれぞれ偏向する一群の屈折波長選択素子（３
２，３４）とを備えて狭帯域で放射するレーザにおい
て、前記屈折波長選択素子中の少なくとも一つ（３２）
が、温度上昇に従って増大する屈折率を有し、かつ、他
の前記屈折波長選択素子中の少なくとも一つ（３４）
が、温度上昇に従って減少する屈折率を有することを特
徴とする狭帯域放射光レーザ。 - 【請求項２】 請求項１記載のレーザにおいて、前記入
射光の予め設定された波長における前記屈折波長選択素
子（３２，３４）の各々の偏向角（γa ，γb ）の合計
がレーザ作動中の放射光により誘導された温度変化に依
存しないように、前記屈折波長選択素子（３２，３４）
の入射角（βa ，βb ）を選定することを特徴とするレ
ーザ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載のレーザにおいて、
少なくとも一つの前記屈折波長選択素子（３２）を石英
ガラスで形成し、かつ、他の少なくとも一つの前記屈折
波長選択素子（３４）をＣａＦ2 で形成することを特徴
とするレーザ。 - 【請求項４】 請求項１，２又は３記載のレーザにおい
て、前記レーザ活性媒体と前記反射素子中の一つ（１
２）との間にビームスプリッタを配置し、かつ、前記屈
折波長選択素子（３２，３４）を、前記ビームスプリッ
タ（２０）と前記反射素子（１２）との間に配置するこ
とを特徴とするレーザ。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれかに記載のレー
ザにおいて、前記屈折波長選択素子が分散プリズムを含
んでなることを特徴とするレーザ。 - 【請求項６】 請求項５記載のレーザにおいて、前記屈
折波長選択素子の一群が第１及び第２分散プリズムを含
み、前記第１プリズム（３２）の屈折率の温度変化に対
する変動が、前記第２プリズム（３４）の屈折率の温度
変化に対する変動と相異なる符号を有し、前記第１プリ
ズムを通過した光が前記第２プリズムにブルースタ角で
入射した際に、前記第１及び第２プリズムによって決定
された偏向角がレーザ動作中の放射光により誘導される
温度変化に依存しないように、前記第２プリズムの頂角
（εb ）を選択することを特徴とするレーザ。 - 【請求項７】 請求項５又は６記載のレーザにおいて、
前記屈折波長選択素子の一群が、少なくとも一つのブル
ースタプリズム（３２）を含むことを特徴とするレー
ザ。 - 【請求項８】 請求項５又は６記載のレーザにおいて、
前記第１及び第２プリズム（３２，３４）の入射表面を
ほぼ完全に照射することを特徴とするレーザ。 - 【請求項９】 請求項５，６又は７記載のレーザにおい
て、前記第１プリズム（３２）の前方にビームエキスパ
ンダー（３０）を配置することを特徴とするレーザ。 - 【請求項１０】 請求項１から９のいずれかに記載のレ
ーザにおいて、前記屈折波長選択素子の一群の前方又は
後方のレーザのビーム経路に、ファブリーペロエタロン
（４０）を含めることを特徴とするレーザ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19603637.2 | 1996-02-01 | ||
| DE19603637A DE19603637C1 (de) | 1996-02-01 | 1996-02-01 | Laser zur Erzeugung schmalbandiger Strahlung |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09321370A true JPH09321370A (ja) | 1997-12-12 |
Family
ID=7784269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9034352A Pending JPH09321370A (ja) | 1996-02-01 | 1997-02-03 | 狭帯域放射光レーザ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5761236A (ja) |
| JP (1) | JPH09321370A (ja) |
| DE (1) | DE19603637C1 (ja) |
Families Citing this family (63)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5898725A (en) * | 1997-01-21 | 1999-04-27 | Cymer, Inc. | Excimer laser with greater spectral bandwidth and beam stability |
| US5835520A (en) * | 1997-04-23 | 1998-11-10 | Cymer, Inc. | Very narrow band KrF laser |
| US6137821A (en) * | 1997-06-04 | 2000-10-24 | Cymer, Inc. | Durable etalon based output coupler |
| US5856991A (en) * | 1997-06-04 | 1999-01-05 | Cymer, Inc. | Very narrow band laser |
| US6028879A (en) * | 1997-06-04 | 2000-02-22 | Cymer, Inc. | Narrow band laser with etalon based output coupler |
| US6330261B1 (en) | 1997-07-18 | 2001-12-11 | Cymer, Inc. | Reliable, modular, production quality narrow-band high rep rate ArF excimer laser |
| US5978409A (en) * | 1998-09-28 | 1999-11-02 | Cymer, Inc. | Line narrowing apparatus with high transparency prism beam expander |
| DE19814199A1 (de) * | 1998-03-25 | 1999-10-07 | Las Laser Analytical Systems G | Verfahren und Vorrichtung zur abstimmbaren Frequenzkonversion |
| US6580517B2 (en) | 2000-03-01 | 2003-06-17 | Lambda Physik Ag | Absolute wavelength calibration of lithography laser using multiple element or tandem see through hollow cathode lamp |
| US7006541B2 (en) * | 1998-06-01 | 2006-02-28 | Lambda Physik Ag | Absolute wavelength calibration of lithography laser using multiple element or tandem see through hollow cathode lamp |
| US6160832A (en) | 1998-06-01 | 2000-12-12 | Lambda Physik Gmbh | Method and apparatus for wavelength calibration |
| US6490307B1 (en) | 1999-03-17 | 2002-12-03 | Lambda Physik Ag | Method and procedure to automatically stabilize excimer laser output parameters |
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| US6476987B1 (en) * | 1999-08-04 | 2002-11-05 | Lambda Physik Ag | Excimer laser with line narrowing |
| US6424666B1 (en) * | 1999-06-23 | 2002-07-23 | Lambda Physik Ag | Line-narrowing module for high power laser |
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| US6795473B1 (en) | 1999-06-23 | 2004-09-21 | Lambda Physik Ag | Narrow band excimer laser with a prism-grating as line-narrowing optical element |
| JP2000124531A (ja) * | 1998-10-12 | 2000-04-28 | Ushio Sogo Gijutsu Kenkyusho:Kk | エキシマレーザ装置 |
| WO2000074183A1 (fr) * | 1999-06-01 | 2000-12-07 | Komatsu Ltd. | Dispositif laser ultraviolet |
| US6154470A (en) * | 1999-02-10 | 2000-11-28 | Lamba Physik Gmbh | Molecular fluorine (F2) laser with narrow spectral linewidth |
| US6717973B2 (en) | 1999-02-10 | 2004-04-06 | Lambda Physik Ag | Wavelength and bandwidth monitor for excimer or molecular fluorine laser |
| US6389052B2 (en) | 1999-03-17 | 2002-05-14 | Lambda Physik Ag | Laser gas replenishment method |
| US6965624B2 (en) * | 1999-03-17 | 2005-11-15 | Lambda Physik Ag | Laser gas replenishment method |
| US6421365B1 (en) | 1999-11-18 | 2002-07-16 | Lambda Physik Ag | Narrow band excimer or molecular fluorine laser having an output coupling interferometer |
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| US6157662A (en) * | 1999-02-12 | 2000-12-05 | Lambda Physik Gmbh | F2 (157nm) laser employing neon as the buffer gas |
| US6327290B1 (en) | 1999-02-12 | 2001-12-04 | Lambda Physik Ag | Beam delivery system for molecular fluorine (F2) laser |
| US6393040B1 (en) | 1999-02-24 | 2002-05-21 | Lambda Physik Ag | Molecular fluorine (F2) excimer laser with reduced coherence length |
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| 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 |
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| DE19915741C2 (de) * | 1999-04-07 | 2001-06-07 | Tui Laser Ag | Laserresonator für UV-Licht emittierende Laser |
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