明 細 書 露光用 2ステージレーザ装置
技 術 分 野
本発明は、露細 2ステージレーザ装置に関し、特に、空間コヒ一レンス; い に適した 2ステージレーザ装置に関するものである。 背 景 技 術
、ら、高出力を得るために、 レーザと、 この^ レーザから放出 されるレーザ光を増幅する増 とからなる 2ステージレーザ装置が知られてい る。 ダブルチャンバ一レーザシステムには、 MO P A (Master Oscillator Powe r Amplifier ) と MO P O (Master Oscillator Power Oscillator) の 2つの方 知られている。前者は、増 Φ殿に «§を用いない 後者は増 «{ 安^ βを用いる^;である。 この MO Ρ Α¾¾と MO Ρ 0¾¾には次の體 と^^ある。
ΜΟ ΡΑ
(ァ)空間コヒーレンス力 ¾い。すなわち、 ビーム 方向のシェア量(ピン ホール間 I© を同じとした:^に、干 «のビジピリティー力 ¾い (利^。 な お、 シヱァ量、 ビジピリティ一については、後 月する。
(ィ) チャンバ一間の同期 タイミンク漏に対して出力翻職で、ェ ネルギ安定 gい
(ゥ) MO P O:¾¾と して低出力 库でありヽ ^¾レーザからのレーザ (s e e d)エネルギが MO P 0;¾¾よりも颜次
(ェ) レーザからのレ一ザパルスの後半部はラゥンドトリツプカ哆くな
るためスぺクトノ I 幅が狭く、 この後半部の裾 » (t a i l)力 ¾曾幅できない ため、スぺクト 太い (¾
MOPO
(ァ) ¾f曰 ヒーレンスが葛い。すなわち、 ビーム賺方向のシェア量(ピン ホール間隔) を同じとした:^に、干^!のビジピリティーが葛い (½)
(ィ) チャンバ一間の同期 タイミング^ ¾に対して出力 で、 ェ ネルギ安定 feO ΦΙ^
(ゥ) ΜΟΡΑ¾¾と雌して高出力解であり、 ¾¾レ一ザからのレーザ (seed)エネルギが MO P A¾¾よりも小さくてよい 猁^)
(ェ) ^¾レ一ザからのレーザパルスの後半部はラウンドトリップカ侈くな るためスぺクト 1曳幅か狭く、 この後半部の裾 (t a i l)が増幅できるた め、スぺクト赠 田い (利点 J
上記のように、 MO P A と MO P 0¾¾の赚すると、 (ァ) の空間コヒ —レンスの点を除くと、 MOPO の方が J点力多く、空間コヒーレンスを低 くする纖辱られれば、エキシマレ一ザや F2 レーザ等の^ 體翻の «として MO P 0¾¾ ^より適していることになる。
ところで、紘 MOP 0 にお L、て (11:記のよう { 安^ ¾が用 I、ら れており、その点に問勵あることカ汾かった。以下に、 その廳を譜田に説明 する。
なお、以下の説明で、 レ一ザとは、 域ィ! ¾¾レ一ザのことを 。 MOPA¾¾^MOPO¾5¾i、 »的に、硫 1合の レーザと 1合の 増 ΦΙ¾Χは増 «レ一ザによって滅されている。増 ϋ¾レ一ザに^!が鍵 されていない齢、 ここでは増 と呼び、 ±曽»??は光の濯がない。増酸 レ一ザに 器が されている齢を MO P 0 と呼ぶ。 ±曽 に が 識されている 、増 ¾は増 ¾レーザとして機能し、光の織がある。 し たがって、増 と增敏レーザを赚した齢、 ェネルギが等しいときに は、増) )1驟レーザの方が増 より^^な増幅が可能となる。
¾έ¾、エキシマレ一ザ、の ΜΟ Ρ 0システムの
ミラーの
中心に s e e d^^AT
5 ^設けられた画鏡、 出力側ミラーに凸面鏡を用いた不 安^ βカ嘥われている。不安^^ »このような画鏡と凸謹配置は、 m m »^的な ¾^倍率 c を有する。不安^ の光雜率は 2 0倍程度あり、 ΜΟ Ρ Οシステムにおいて ¾ ^的に高出力、高コ ヒ一レンスレーザ光を得ること力目的であり、 の i^gffl目的は、 m ¾¾の«としてであった。
體翻麓として、增酸レーザ ( ^安^^!を用いるものカ偫 m 1に驗されている。 ここ^安^ 率を 1 0倍禾號まで 下げている力 空間コヒーレンスの低コヒーレンスィ匕は十分でないと本発明^ の実験から推測される。
すなわち、従来の MOP 0システムでは、 s e e d光の 库的な増幅を目的と していたために、不安 ¾ ^が用いられていた。増 ¾レーザ内 ^安^^ 凸面鏡を設けて s e e d光を増 レ一 1ί¾得搬体に広げて ¾λしヽ s e e d光の »的な増幅を していた。
瞻節〕
徽第 2 8 2 0 1 0 3号
瞻想 1〕
ィニ他 2名 「レーザの と応用」 p p. 3 0〜3 3 ( 口 6 1年 1月 2 0日、 (株)発行)
想 2〕
Sov. J. Quantum Electron 16(5), May 1986, pp.707-709 ^mレーザ装置にお ゝては、 レーザ光プロフアイル断面での面内低可干渉 性控間コヒ一レンス)力俳常に βな仕様としてある。 ビームプロファイル内 のー 隱(シェア *) Aにある 的ビームプロファイルの干渉 f生を雌して この空間コヒーレンス tt何干渉!^)力讓される。 この Aという隱は、 ス テツバ一等の^ ίφ¾^置の照明系の明るさムラを膀肖するためのフライアイ レンズ"のレンズ Γ曰 によって決まる値である。 そして、 そのシェア量 Αの 2 点、の空間コヒ一レンスの干渉 は以下の式で^されるビジピリティ一 C¾g
) ^ffiされる。
ビジピリティー = (¾大フリンジ «Iraa∑—最 /J、フリンジ ¾glmin )
÷ (^フリンジ敵 In ∑ +最小フリンジ敵 Imin )
(1)
ここで、 フリンジ^^とは 2点からの光^渉させたときの干 ¾の ¾gであ る。図 71に、所定のシェア量にある 2点からの光の干 ¾ とその^:フリンジ 敵 a∑、最小フリンジ敵 inを 的に示す。図 72には、 レーザ 記した I干定のシェア量にある 2点からの光の干^とその最大フリンジ Im 、最小フリンジ敵 を^;的に示す。 この図 ΐ 2は、ヤングの干渉 計によるレーザ »、の空間的コヒーレンスを讓するための;^配置図と所定の シヱァ量 (=ピンホール間の g|D にある 2点からの光の干^とその最大フリ ンジ «Ima∑、最小フリンジ敵 Iminをネ試的に示す。 的に、空間コヒ ―レンスは、 ι底 であるピンホールの位置から見た無の大きさと麓の献 分布によって決まる。
本発明群の実験において、 域化レーザのビジピリティ一祖 1麟果と、そ の »域化レーザ ¾¾¾レーザとし、不安^ 辦離レ一ザで i曽幅した場 祖!^果とを図 73に示す。 置からシェア量 AH±でビジピリ ティー vt以下の^ ^を満足すること力要求されている。そして、 »域 化レーザ単体のビジピリティ一はこの要求を満足している。 しかし、 この実験で 、増 ¾レ一ザに 5倍の駄率の不安^^を用いた:^、 ビジピリティー V t以下となるシェア量は Bまで ¾Λしてしまつた。 Β ^ 5 X Αであり、所望のビ ジビリティ一V t以下となるシェア ¾»不安^ 率^ t|¾したことに なる。 この理由は、図 71ヘレ一ザ ¾Ι¾5·¾ίΙ記した図 72の配置図において、 レ
—ザ葡とピンホールの間に、麵ミラ一と凸面ミラ一 み合わせたビーム拡 *^¾615置された伏態で空間的コヒ一レンスを請面したことになる。 この場 合、 ピンホールから見たときの の大きさは、 ビ一ムの駄報だけ小さくな る。 したがって、同じビジピリティー Vt以下となるシェア量は fife^だ〖伏
きくなる。
本発明韓は、増 Ψ酸レーザ〖 安 を用いた齢、 シェア動その不 安^ 倍 目当分 Sfc^"ることに着目し、 側ミラ一、 出力側ミラー共 平面鏡を用いて 率 1倍とした安 ^^を用いて MO Ρ 0システムを構 成して実験を行った。 その結 レーザ単»なわち s e e d光と同等の シェア量 Aをこの を用いた MO P 0システムで できることカ纷かった (図 7 3)。すなわち、本発明鶴は、 MO P Oシステムの増酸レーザ { 安 を用いると、不安^^ 率^シェア ^すること 見し、 これを防止すること力安^ βを用いることによつ T¾l ことを見 L、 出した。後記するように、 この点が本発明の 1つの雄である。
ここで、別の角度から、空間コヒーレンス及び不安^ を用いた にシ ェァ S¾¾yc ることに »する説明を行う。
図 7 4に、 ^¾レーザから放出されるレーザ光の断面(ビームプロファイル ) を示す。 ビームプロファイル内の {¾HA 1離れたレーザ光 P 1、 P 2 ' 、及び 、 J?離八2離れたレ一ザ光?1、 P 2 の可干渉 ί生を ¾¾ rる。図 7 5に材ょ うに、近い S A 1にあるレーザ光 P 1、 P 2' の波の碰目は揃っているカヽ畴 しい做目にある。 しかし、互いの 1?» れていくに従い、 MMは同じであって も少し波の 目がずれているために、赚的離れた!?瞧八2にぁるレ一15¾? 1 、 P 2は空間的に干渉し難くなる。すなわち、 ピンホール間の]?藤灕れている と千灘のビジピリティ一 」、さくなる。
m ,増«レ—ザ « ^が不安^^であった。不安 ^^は
、 図 7 8 (a) に示すように、 側麵鏡と出力側凸面嶽ヽらなるもので、 s e e d光の断面を 1»^的に fefc^するタイプの であるので、増 βレ一 ザも ¾«レ一ザも略同じサイズの 面サイズ(¾M®†面サイ力 の:^、 レーザからの s e e d光は、図 7 6に示すように、全体のビーム断面から ¾A 3の^ ¾のビーム^が切り出されることになる。その切り出し 内に おヽて、 レーザ光 Ρ 1と Ρ 3の] ¾Hは近づ、く @=F のビジピリティ一は高くな る。 A 3の Ϊ睡ではビジピリティ一力氐くても、 A 4の {?隱になると、干灘の
ビジピリティ一が Ί寄くなり、 コヒーレンスか くなる。
上記のように、魏の増藏レーザ濯器は ifc^であったため、高コヒーレ ンスを維寺したままレーザ光を ½大したことになる。その結: ¾χ増 のレーザ 光 P 3カ コヒーレンスの樹生 したまま、 図 7 7に示すように、 P 3 ' の 位置へ広が'り.、 ^¾レーザでは A 5の ,コヒ一レンスの仕様を満たしてい ても、増!!!離では、不安 による s e e d光のビームの駄によって、そ Φί Α 5を た]?隱 A 6においても高い干渉 ^しているので、低コヒ —レンスの仕様を満たさないということが問題として生じる。
図 7 8に、不安^ ¾器を用いた増 ¾レーザの図 7 6と図 7 7 明した s e e d光の広がりの »を示す。 側 の位置 Z 1におけるレーザ ¾β
(07 8 (b) ) は図 T 6に相当し、出力側凸面鏡の位置 Ζ 2におけるレーザ光 醒(図 7 8 ( c) ) は図 7 7 目当する。 ¾ ^^では、増 Φ レ一ザ難器 力不安^ βであった。不安 は、 図 8 1 (a) に示すように、 側 シリンドリカル型の麵鏡と出力側シリンドリカル凸面嶽ヽらなるのもで、 s e e d光の断面を 学的に »向に るタイプの ¾β©齢に関し Tm明 する。 レーザからの s e e d光は、図 7 9に示すように、 s e e ά^βίίΚ される断面において、 レーザ光 Ρ 1と Ρ 3の j¾HA 3 (シェア M) におけるビジ ピリティ一は、図 8 0に示す不安^ «器によって拡大された増幅段のビーム断 面図にお Lヽては、同じ P 1と P 3の J¾|f A 3 (シェア でビジビリティ一を計 測すると高くなる。 と同等のビジピリティ一の^のレーザ光 P 1と P 3 , の赚 A 4は、不安 駄報だけ長くなる。すなわち、空間的コヒ ―レンスカ稿くなることを意味している。
においては、增 ¾レーザ i ^安^ ¾ ^を用いていたため、空間コヒ一レンス が不安^ βで s e e d光のビームカ¾& ^される倍率の害哈で、空間的な可干 mm)^ «««翻駕としては満足できるものではなかった。 発 明 の 開 示
本発明ば のこのような問題 に鑑みてなされたものであり、 その目的 は、 MO P O¾¾の高安定 t生、高出 細い線幅である禾 U点を? ¾6、しつつ、 空間コヒ一レンスを低くした^ に適した 2ステ一ジレ一 ¾置を »することである。
上記目的を«する本発明の露光用 2ステージレーザ、装置は、 レーザと 、 レーザで されたレ一ザ光を ΛΛしてそのレーザ光を増幅して出 る増酸レーザとからなり、 レーザ、増 ¾レーザ共にレーザガスか¾« されたチヤンバ一を備えている露光用 2ステージレーザ装置において、
«¾レ一ザとして纖レーザ光に発散を有するものが用いら^増酸レ一 ザはフアブリペローエタロン « ^を備え、 ΙΐίΙΒΛ ^は安^^器を «し ていること^ ^とするものである。
この齢に、 5¾βは、 レーザで赚されたレ一ザ¾^ ¾される 側ミラーと、増幅されたレーザ;) b5出力される出力側ミラーとからなり、 側 ミラ一は、 ¾¾レ一ザで されたレーザ光を 器中に導人する皿に全 励ミラ―コ一ティングを有する ミラーからなり、 出力側ミラーは の ミラーからなることが ¾まし L、。
また、 側ミラーの の略中心部に、 ^¾レーザで されたレーザ光 を 中に導入する の はスリットカ設けられているものとしてもよい ο
また、 側ミラ一の簾翅 «¾で難し、 その透明繊の表面の略中心 部の ^^レーザ'で されたレ一ザ光を^ β中に導入する形 ί犬の «Xはそ の开 を含むスリット の周辺部に^ ¾ミラーコ一ティングが施されて いるものとしてもよい p
また、 ¾«レ一ザで難されたレーザ光を、 ΛΛ側ミラーの周¾¾ま^ ί ミラ一コ一ティングが施されていない周辺部から類器中に導入するように難 されているものとしてもよい。
あるいは、 は、 レーザで麵されたレ一ザ¾^_\*される 側 ミラーと、増幅されたレーザ ¾¾出力される出力側ミラ一とからなり、 側ミ
ラーは » ミラ一からなり、 出力側ミラーは平面の ミラ一力、らなる ものであってもよい。
また、 レーザ、で されたレーザ光を、 則ミラーの周¾、ら¾« 中に導入するように;!^されているものとしてもよい。
また、 ^¾レーザの 出力側ミラーと増 レーザの 側ミラ と が同"^^の両側の面に形成されているように繊してもよい。
また、 側ミラ一は、 ¥面ミラ一、麵鏡、 あるいは、 円筒 H0»6ヽら灘 すること力 <できる。
あるいは、 は、 レーザで擁されたレーザ ¾^λΛさ かつ、 増幅されたレーザ; ¾6 力される出力側ミラーと、 リァ側ミラ一とからなり、 出 力側ミラーの籠錢明簾で難し、増幅されたレーザ ¾Λ出力される醫
生を有するように«されており、 リァ側ミラーは ffiの^ ミラ一 からなるものであってもよい。
また、 は、 ¾¾レ一ザで簾されたレ一ザ¾> ^7さ かつ、増幅 されたレーザ;) ^出力される出力側ミラ一と、觀プリズムとからなり、 出力側 ミラ一の 明謙で灘し、増幅されたレーザ ^HB力される «5¾|¾3· 生を有するように «されており、戯プリズムは Λ ί光 ¾ ^て^!^る全 プリズムからなるものであってもよい。
また、発搬レ一ザで羅されたレー を、出力側ミラ一の周: axは 反 射 ί生を有さない周辺部から 中に導入するように滅されているものとして もよい。
また、出力側ミラ一が ミラ一であってもよい。
この;^に、 レーザで簾されたレーザ光を、 出力側ミラ一の周 ¾6、ら 中に導入するように載されているものとしてもよい。
また、 出力側ミラ一は、平面ミラー、画鏡、 あるいは、 円筒 H»、ら難 すること力できる。
また、本発明の の露細 2ステージレーザ装置において、 »ϋは、 段レーザで藤されたレ一 1θ¾^ΛΛされる 側ミラ一を とし、入
力側ミラ一と出力側ミラーで «し、その 扮 H«¾ ^させて ¾ ^レーザ の出力光を へ λ するものであり、 由と レーザの 由と を ^させるようにしてもよい。
また、 は、 リア側ミラ一と出力側ミラ一で難し、 リア側ミラ
—とリア側のレーザウィンドの間であって、かつ、 ¾ϋの ^¾ώ±にビームスプ リッタを配置し、 ¾¾レ一ザで されたレーザ光をそのビームスプリッタへ ΛΙίさせ、そこから されるレーザ光の^!由を 由と i§~^cさせるよ うにしてもよい。
また、 ^«は、 リア側ミラーと出力仰 Jミラ一で «し、そのリア』 ミラーとフロント側のレーザウインドの間であって、力、つ、錄 il©¾Hhにビ
—ムスプリッ夕を配置し、 ^^レーザ'で されたレー をそのビームスプ リッ夕へ Λ¾させ、そこから されるレーザ光の^!由を 由と させるようにしてもよい。
また、 « ^は、 リア側ミラーと出力側ミラ一で;! ^し、その Λ¾ の外部であってヽかつ、 *¾麗の に^ ¾レーザで されたレ一 «Λ ΛΛされるビームスプリッタを配置し、 レーザ'で されたレーザ'光をそ のビームスプリッ夕へ Λ*ίさせ、 そこから されるレーザ光の 由を
»と BS^cさせて、かつ、出力側ミラー ¾i®させてレーザ光を するよう にしてもよい。
また、 レーザのフロントミラーを s^smとし、 ^¾レーザ、で されたレーザ される » ®λΛ側ミラーと雜化するようにしてもよ い。
さらにまた、本発明の _¾±の露光用 2ステージレーザ装置において、 :レ 一ザで雖さ 巾 レーザに されるレーザ光の 由と、 ± 1¾レーザの共 由とが角度をなすように! されているものとしてもよい。
さらに、增¾レーザの *β長の略 2倍の長さ力 レーザのスぺクトル 線幅に対応する時間的コヒ一レント長よりも長くなるように ¾Sされているもの としてもよい。
また、 レーザと増 ¾レーザとの間に、 ¾ ^レーザで されたレー ザ光のビーム开 ^を ffi縮する機能と、 レーザで ^^されたレーザ光の を ifc^rる機倉 少なくとも一方を有する^ ^系を備えているようにしても よい。
また、増 βレーザに されるレーザ光の発 欢の餅を満足することが 望ましい。
dh≥Tan— 1 [ { (Ha -Hs ) /2} · (1/L) / (P · c/L) ] =T a n—1 { (Ha一 Hs ) / (2 · P · c) }
• (2)
ΘΜ≥Tan一1 [ { (Va -Vs ) /2} · (1/L) / (P c/L) ] =Tan— 1 { (Va -Vs ) / (2 • P · c) }
(3) ここで、 Θ ヽ はそれぞ 曽¾レーザに されるレーザ光の垂 向、 水平方向の発翻、 P:錄、。ルス幅、 c : y , L:濯器長、 Vs、 Hs : 増 Ψ酸レーザに されるレーザ光の垂 ϋ¾¾、水平; ¾Τ¾のビ一ム径、 Va、 H a :出力光の垂 向、 K平方向のビ一ム径である。
本発明のもう 1つの露細 2ステージレーザ装置は、 ¾ ^レーザと、 レーザで されたレーザ光を してそのレーザ光を増幅して出 る增 レーザとカヽらなり、 レーザ、増 (USレーザ共にレーザガスか:? ¾gされたチ ャンバ一を備えている露光用 2ステージレーザ装置において、
レーザとして纖レーザ光に発散を有するものが用いら l 増«レー ザは、入出力用の »顾ミラ一と、該»励ミラーを経て されたレーザ 光を M¾させて該 位置へ戻 «の^ ミラーとを備えたリング型 *βを備え、 Ιΐί!3¾1^1ίミラー及び mtB»の^^ミラ一は平面からなる ことを^!とするものである。
この驗に、 |«レーザと増 ΐ殿レ一ザとの間に、 レーザで藤され たレーザ光のビーム?^を压縮する機能を有する ^^系を備えているように «してもよい。
また、 リング! 力 レーザのスぺクト 泉幅に対応する時 曰的コヒ一レント長よりも長くなるように されていること力 ましい。 本発明のさらにもう 1つの露: 2ステージレ一ザ、装置は、 レーザと、 ¾¾レ一ザで発振されたレーザ光を してそのレーザ光を増幅して出; Wる 増 Φ酸レーザと力、らなり、 レーザ、増 ¾レーザ共にレーザガスが さ れたチヤンバ一を備えている露光用 2ステージレ一If装置において、
增 レ一ザはフアプリペローエタロン を備え、編 5¾¾器は安^^ βを «していて、 ¾¾¾レーザで さ tii曾 βレーザに ΛΛされるレーザ 光の遞と、增¾レ一ザの « 由とが角度をなすように縦されている ことを とするものである。
本発明のさらにもう 1つの露^ 2ステージレ一 If装置は、発 ¾レーザと、 ¾¾レ一ザで ^されたレーザ光を してそのレーザ光を増幅して出; ^る 増 βレーザと力、らなり、発 »レーザ、増^ ¾レーザ共にレーザガスか¾¾さ れたチヤンバーを備えている露光用 2ステージレ 置において、
增 レーザはフアプリペローエタロン を備え、 jf¾ ^は安鉄 βを難していて、増酸レ一ザの «II長の略 2倍の長さ力 ¾ レ一ザの スぺクトメ 袞幅に対応する時間的コヒ一レント長よりも長くなるように され ていることを ^とするものである。
本発明のさらにもう 1つの露光用 2ステージレー ¾置は、発 H¾レーザと、 ¾¾レ一ザ «されたレーザ光を ΛΛしてそのレ一 «を増幅して出 ΛτΤる 増 ΐ!¾レーザとからなり、 レーザ、増 レーザ にレ一ザガスカ^ ¾さ れたチヤンバーを備えている露光用 2ステージレーザ装置において、
增«レ一ザはフアプリペローエタロン a«器を備え、譜¾»は安^
^^を滅していて、 ^^レ一ザで簾さ ii曾酸レーザに ΛΛされるレーザ 光の «と、増! ^レーザの 由とが角度をなすように縱されており
、かつ、増 Ψ§¾レーザの » ^長の略 2倍の長さ力 レーザのスぺクトノ 幅に対応する時間的コヒーレント長よりも長くなるように離されて 、ることを 1とするものである。
本発明のさらにもう 1つの露光用 2ステージレーザ、装置は、 ^¾レーザと、 ¾¾レ一ザで菊辰されたレーザ光をスカしてそのレーザ光を増幅して出方する 増巾1¾レ一ザとからなり、 ^¾レーザ、増 βレーザ共にレーザガスか さ れたチヤンパ、一を備えている露光用 2ステージレーザ、装置において、
» 酸レ一ザはリァ側ミラーと出力側ミラ一からなる « ^を備え、 Η リァ側ミラー及び出力側ミラーの は平面で «さ t 113リァ側ミラー及 び US出力側ミラ一の-^!^、 «¾レ一ザで発振さ i ^i^レーザに され るレーザ光の »に対して角度をなすように、かつ、相互に角度をなすように設 定さ^ ^¾レーザで顯されたレーザ ¾δ雨方のミラ一間の隱より長い 側から謂 ¾β内に ΛΛされることを «とするものである。
この^に、 ^^レーザで されたレーザ¾最初に A tするリァ側ミラ 一又は出力側ミラーにおいて励されたレ一ザ¾0 両方のミラー間の g隱よ り短い側に されるように « ^を配置することが望ましい。
また、 リァ個』ミラーと出力側ミラーが相互に 0. 0 1 m r a d〜0. 2 m r a dの範囲の角度をなすように されて L、ることカ壞まし L、。
また、 この齢も、増 Φ酸レーザの難器長の略 2倍の長さカ^ 1¾レーザの スぺクトノ 幅に対応する時間的コヒーレント長よりも長くなるように され ていることカ雙ましい。
なお、 J¾ の露細 2ステージレーザ装置において、 レーザで藤され たレ一 «を、 讀の何れかの位置から¾ ^器中に導入するように することもできる。
の本発明の露 2ステージレーザ装置において、 ¾器を^ Tる各ミ ラーは、その各ミラ一を ώ ^向に対して "向に^ 1/させること カ^!能なミラーホルダによって^されているものとしてもよい。
また、 の本発明の露細 2ステージレーザ装置は、発繊レ一ザに繊し たレーザ光を麟域化する »域ィ 段を備え、例えば、 K r Fエキシマレ一ザ 装置、 A r Fエキシマレ一ザ装置、 フッ素 子 (F2 ) レーザ装置として ることカできる。
あるいは、 ^¾レーザに!^したレーザ光の中 1本の ラインを ¾Rする 手段を備えるフッ素^ (F2 ) レーザ装置とし すること力でき る。
あるいは、増驗レ一ザの出力側に出力されるレーザ光の中 1本の赚ライン
¾¾する 手段を設けたフッ素分 f (F2 ) レーザ装置として m¾する ことができる。 本発明の露 2ステージレーザ装置によると、 レーザとして レー ザ光に発散を有するもの力用いら 增 Φ鞭レーザはファプリペローエタロン型 を備え、その^!は安^ βを難しているので、 あるいは、 レーザとして »レーザ光に発散を有するものが用いら 増 ¾レーザはヽ入 出力用の » ミラ一と、 ^^ ミラーを経て されたレーザ光を させ τ¾» «位置へ戻 t纖の^ wミラーとを備えたリング を 備え、その 纷 ミラ一及びネ^:の^ ίミラーは平面からなるので、 MO P 0 ^の利点である、 チャンノく一間の同期殿起タイミング^;に対して出力^; が«で、エネル^定 高出力 $婢であり、発 レーザからのレ一 ザ(s e e d)エネルギが小さくてよく、 ^¾レーザからのレーザパルスの後 半部はラゥンドトリツプカ多くなるためスぺクトノ H fe ^狭く、 この後半部の裾 ¾¾ (t a i 1 ) を増幅できるため、線幅が細い観に加えて、 MO PA¾¾の 利点である、空間コヒ一レンス力 Sい、すなわち、 ビ ム«方向のシェア量 ( ピンホール間隔) を同じとした:^、干^!のビジピリティー力 く空間的な可 干難 顿を備える。
ここで、 ¾¾レ一ザで簾さ li曽 Φΐ¾レーザに Λ¾されるレーザ光の 由と
、增 ϋ¾レーザの Λβ© 由と力 度をなすように すれば、 さらに空間的 な可干秦 權を備える。
また、増 «レ一ザの^!長の略 2倍の長さ力 ¾¾レ一ザのスぺクトノ 141 幅に対応する時間的コヒ一レント長よりも長くなるように すれば、 あるいは 、 リンク カ^ »レーザのスぺク 1 幅に対応する時間的コ
ヒーレント長よりも長くなるように すれば、増 レーザから出力されるレ 一ザ光のビームプロフアイノレ上に ¾¾する干»、"ターンを ¾ ることができ る。 したがって、 ビームプロファイルの文彌生 し、麵を觸 1 ること力 できる。そのため、露 置のマスクへの照明の^ ^することができ、 特に、 翻に適した 2ステージレーザ装置力 られる。
なお、 レーザとして レーザ光に発散を有するものを することに 跪されずに、 «¾レ一ザで藤さ^^離レーザに されるレーザ光の光 軸と、增¾レ一ザの 由とが角度をなすように!^することにより、 ΜΟ Ρ Ο ©上湖点に加えて、空間的な可干灘 « 同様に ^f$S光 装 ffiに適した 2ステージレーザ、装置力尋られる。
さらに、 リァ側ミラー及び出力側ミラーの励面は平面で難さ k リァ側ミ ラ一及び出力側ミラーの ¾H^、 ¾¾レ一ザで類さ ¾レ一ザに さ れるレーザ光の 由に対して角度をなすように、かつ、相互に角度をなすように 離さ^ ^¾レ一ザで発振されたレーザ 俩方のミラ一間の J?隱なり長 から 内に されるように; ることにより、上記の増 βレーザ に入力されるレーザ光の光軸を増幅段レーザの *»¾¾由と角度をなすように ^^る^利点に加えて、 レーザ出力の i飮、パルス幅の伸長、增 ϋ¾レ一 ザに ΛΛされるレーザ光の ¾λの自由度の確保、 レーザのピーク敵の低 下を図ること力可能になり、 ^*ί «¾翻により適した 2ステージレ一ザ装 置力晷られる。
Still other objects and advantages of the invention will in part be ob vious and will in part be apparent from the specification.
The invention accordingly comprises the features of construction, combi nations of elements, and arrangement of parts which will be exemplified in the constrution hereinafter set forth, and the scope of the invention will be indicated in the claims. 酾の簡単な説明
図 1は本発明の露光用 2ステージレーザ装置の の «を示す図である 図 2 発明において s e e d光に要求される発散を定義するための図である 図 3は增 m¾レーザに用いる ミラー滅の 1例を示す図である。 . 図 4は増 ¾レーザに用いる ミラー «の別の例を示す図である。 図 5は增«レーザに用いる ミラー難の別の例を示す図である。 図 6は増 m¾レーザに用いる のミラー の別の例を示す図である。 図 7は増 レーザに用いる難器のミラー«の別の例を示す図である。 図 8は增 レ一ザに用いる ミラー滅の別の例を示す図である。 図 9は レーザと増 fe¾レーザの間に介在させる « ^系を説明するた めの図である。
図 1 0 ^系の 1例を示す図である。
図 1 1は^^系の別の例を示す図である。
図 1 2はさらに別の^^系を用いた本発明の露細 2ステージレーザ、装置 を説明するための図である。
図 1 3は本発明の を備えた露光用 2ステ一ジレーザ装置の 1つの « 例の全#«図である。
図 1 4は図 1 3の露光用 2ステージレーザ装置の具体的な 1つの^!例の要部 を示す図である。
図 1 5は図 1 4の の¾^©低コヒ一レンスのシェア量とビジピリティ一の 睛を示す図である。
図 1 6は増幅段レーザの Λ¾側ミラ一の 1つの ^^例を備えた露光用 2ステ一 ジレーザ装置を説明するための図である。
図 1 7は增 βレーザに用いる^ ΙΦΛΛ側ミラーの別の^^例を示す図で ある。
図 1 8は増 «レ一ザに用いる »©Ζ ΛΛ側ミラーの別の魏例を示す図で ある。
図 1 9は増 βレーザの ΛΛ側ミラーの別の^ ¾を備えた露: 2ステージ レーザ装置を説明するための図である。
図 2 0は增 Φ1 ^レーザの 由と s e e d光の 由と力角度をなすとき の戴? ί乍 J1Sを説明するための図である。
図 2 1は増巾 1¾レーザの 側ミラ一のさらに別の^^例を備えた露細 2ス テ一ジレーザ装置を説明するための図である。
図 2 2は図 1 9の例において翻し得る 側ミラーの^^例を示す図である ο
図 2 3は図 2 0の例にお L ^rmし得る λΛ側ミラ一の ^^例を^ 図である ο
図 2 4は図 2 1の例にお、てィ¾¾し得る 側ミラ一の^^例を示す図である
0
図 2 5は本発明の露光用 ステージレーザ装置の別の実施例の要部を示す図で ある。
図 2 6は図 2 5に示す露光用 2ステージレーザ装置を;!^る增 レーザを 示す図である。
図 2 7はミラ一ホルダーの^ ¾例を示す図である。
図 2 8は本発明の露光用 2ステージレーザ装置の別の »例の要部を示す図で ある。
図 2 9は本発明の露光用 2ステージレーザ装置の増幅段レーザの別の 例を 示す図である。
図 3 0は図 2 9に示 曾¾レーザに麵する ミラ一猶例を示す図 である。
図 3 1は増巾酸レ一ザの^ β®λΛ側ミラーと出力側ミラ一を に配置 する露:)^ 2ステージレーザ ¾ の例の図 1 6と同様の図である。
図 3 2は所定の回辦黝 レ一ザの^!中を 復して菊 にレーザ出力とし て取り出し可能であるための^^を考えるための図である。
図 3 3は所定の 辦離レーザの ¾¾中を ¾^して ¾¾¾にレーザ出力とし
て取り出し可能であるための餅を考えるための別の図である。
図 3 4は所定の叵 Ifct曾 ^レーザの «中を して^ ¾にレーザ出力とし て取り出し可能であるための雜を考えるためのさらに別の図である。
図 3 5は ^せずに有効に出力側ミラ一からレーザ出力として^) に取り出すために必要な ΛΛ側ミラ一 (リア側ミラ一)位置における s e e d光 位置と角度との »を算出するための図である。
図 3 6は図 3 1の例において 側ミラーのエツジを ¾Μ Ι¾の と さ せた; チヤンバ一と 寸側から見た図である。
図 3 7は 側ミラーと出力側ミラ一を TO配置、 側ミラ一のェッジを放 電 の«と^ ¾させた^^ ¾Jに取り出し可能な «の例を示す図である 図 3 8は ΛΛ側ミラ一を傾けた^ に取り出し可能な «の例を示す図 である。
図 3 9は λ¾側ミラーと出力側ミラーを より とした方がより高いレ —ザ出力力 ら 、 °ルス幅力 長することを説明するための図である。
図 4 0は増 レーザの を る 2枚の平面ミラーを ^で¾^ る:^に傾き角度の! ^を^ Tするための図である。
図 4 1は ¾Eな傾きを得るための範囲を^的に示す図である。
図 4 2 (i*発明の露;) fcffl 2ステージレーザ装置の図 2 5の ^と同様に s e e d光を λ!ίさせる 別の «例を示す図である。 .
図 4 3は図 3 1の例にお 、て翻し得る 側ミラ一の ^^例を示す図である 図 4 4は図 4 3の λ¾側ミラ一を用いときの図 3 1に対応する «を示す図で ある。
図 4 5は図 4 2の例において し得る出力 ^ミラーの^^!)を示す図である 図 4 6は図 4 6の出力側ミラ一を用いときの図 4 2に対応する «を示す図で ある。
図 4 7は本発明の露光用 2ステージレーザ の図 2 1の場合と同様に s e e d光を λ¾させる^ ¾別の難例を示す図である。
図 4 8は s e e d光を增 レーザの^^!内のレーザ出射側と S¾側から s e e d光を- ¾λする 1¾S例を示す上 βである。
図 4 9は s e e d光を増驗レーザの 内のレーザ出射側と^] "側から s e e d光を ¾λする別の^ S例を示す上 βである。
図 5 0は C a F 2 の Ρ に対する反 ΙΨΙ^生を示す図である。
図 5 1は s e e d光を増巾 ΐ¾レーザの 内のレーザ出射側と 寸側から s e e ά光お する別の難例を示す上翻とその^ ©ウインドー謝の灘 を示す図である。
図 5 2は s e e d光を增 レーザの^!内のレーザ出射側と 寸側から s e e d光を &λするさらに別の ¾例を示す上翻とその^ ©プリズムの難 を示す図である。
図 5 3は s e e d光を増巾 1©レーザの出力側ミラーとチャンバ一の間から ¾λ する図 4 8に対応する»例を示す上 βである。
図 5 4は s e e d光を増 βレーザの出力側.ミラ一とチャンバ一の間から- ί¾λ する図 4 9に文寸応する »例を示す JiBSである。
図 5 5は s e e d光を増巾1¾レ一ザの出力側ミラ一とチャンバ一の間から ί¾λ する図 5 1に対応する «例を示す上面図とその^ 2ウインドー の^ ¾を 示す図である。
図 5 6は s e e d光を增^ ¾レ一ザの出力側ミラ一とチャンバ一の間から ¾λ する図 5 2にォ応する ^^((を示す上 ®Ηである。
図 5 7は増!;!^レ一ザのレーザチャンバ一内に直接 s e e d光を導く 1実施例 を示す上翻である。
図 5 8は増 βレーザのレーザチャンバ一内に賺 s e e d光を導く別の難 例を示す上翻である。
図 5 9は増 «レ一ザ^ ¾Λ¾¾で s e e d光を導く難例を示す上面図 である。
図 6 0は λΛ側ミラー (リアミラ一の励率) と ίΐλ同 ST後のレーザ出力の関 係を示す図である。
図 6 1は ΛΛミラーの麵から s e e d光を 側ミラーに ¾λした: s e e d光の ¾Λ ^度 0inと位置 Xinに関し Τ¾ί力可能な!^を示す 1例の図であ る。
図 6 2は増幅段レーザの 中のビ一ムスプリッタを介して s e e d光を 増 Ψϊ^レーザ内^ λする の^例の上 である。
図 6 3は増幅段レーザの 中のビームスプリッタを介して s e e d光を 増 βレーザ'内^ λする^;の別の ^例の上 βである。
図 6 4はビームスプリッタにより出力側ミラ一を逸 ί§させて s e e d光を増幅 段レーザ内^ λする ¾例を示す上画である。
図 6 5は本発明の露光用 2ステージレーザ装置の別の実施例の要部を示す図で ある。
図 6 6 発明の露細 2ステージレーザ装置のさらに別の難例の要部を示 す図である。
図 6 7は増 レーザにリンク の« ^を用いる本発明の露細 2ステージ レーザ、装置の 1 例の を示す図である。
図 6 8は増 Ψ酸レ一ザにリンク を用いる本発明の露細 2ステージ レーザ装置の別の «例の を示す図である。,
図 6 9は露光用 2ステージレーザ装置において、干^^ヽ。タ一ン の を 説明するための図である。
図 7 0は増幅段レーザの 艮 Lの 2倍の長さと干 «パターンのビジピリ ティ一との関係を示す図である。
図 7 1は所定のシェア量にある 2点からの光の干 とその ft^フリンジ ¾g 、最小フリンジ を ^的に示す図である。
図 7 2はレーザ 記した図 7 1と同様の図である。
図 7 3は »域化レーザのビジピリティ一 M ^果と、それを不安 ^¾±曾 «レーザで i曾幅した ¾ ^のビジビリティ一 !|¾果と、安^!^ I©レー
ザで i曽幅した^のビジピリティー祖 果とを示す図である。
図 7 4は ¾ ^レーザから放出されるレーザ光の ®ϊ® (ビームプロファイル) を示す図である。
図 7 5はビームプロフアイノレ内の異なる れたレーザ光間の可干渉 を検 討するための図である。
図 7 6は レーザからの s e e d光から のビーム ¾ ^を切り出 を示す図である。
図 7 7ば^ *の増 m¾レ一ザ^!でレーザ光を ifc ^した; ^に増離のレー ザ ¾ό コヒーレンスの特性を賺したまま広がる »を示す図である。
図 7 8は不安^^を用いた増幅段レーザの図 7 6と図 7 7で説明した s e e d光の広がりの鮮をさらに示す図である。
図 7 9は図 7 6と同様の図である。
図 8 0は図 7 7と同様の図である。
図 8 1は不安 ^^を用いた増幅段レーザの図 7 9と図 8 0で説明した s e e ά光の広がりの »をさらに示す図である。 発明を ¾するための の形態
まず、本発明の露細 2ステージレーザ装置の雕を説明する。
図 Ί 8を参照にし Τ!¾明したように、発 »レーザと、 その^ ¾レーザから されたレーザ光 (s e e dT© を ΛΛして増幅する増 であって ΛΛ側ミ ラーと出力側ミラーとカヽらなる » ^を備えた增¾レ一ザとカヽらなる MO Ρ 0 システムにお Lヽて、増^ ¾レ一ザの で ることにより、 レーザと同等の空間コヒ一レンスの低コヒーレンスィ 《 できることが 分かった。
まず、本発明の露細 2ステージレーザ装置の ¾*«の鹏を図 1に示す。 本発明の露光用 2ステージレーザ装置は、上記のように、 ΜΟ Ρ Οシステムであ り、 ^¾レーザ(ΜΟ: Master Oscillator ) 5 0と、 ¾¾レ一ザ 5 0で発 振された s e e d光を して増幅してレー 1¾を出; ^ΤΤる增 ¾レーザ (P O
: Power Oscillator) 6 0とからなる。そして、増 ¾レ一ザ 6 0は ΛΛ側ミラ ― (リァ側ミラー) 1と出力側ミラ一 (フロント側ミラー) 2とからなるファブ リベロ一エタ口ン型¾ ^を備えており、 その間にレーザガスか されたチャ ンバ一 3力 15置されている。 さらには、チヤンバ一 3内のレーザガスを して 禾 |J得繊 ¾?嫩る 等を備えている。
また、 ^¾レ一ザ 5 0は、麵的には、例えぱ狱プリズムとグレーティン グ によって構成されてなる ¾f域化モジュール 5 1内の光^子が 兼ねるリア ミラ一とフロントミラー 5 2とで «されるレーザ 内にレ一 ザガスカ^ されたチヤンバ一 5 3を備え、チヤンバー 5 3内のレーザガスを励 起して利 ί尋 «¾^"る¾¾¾1等を備元て ¾される。 .
また、 レーザ 5 0と増 βレーザ 6 0の間には、必頌のものではないが 、 レーザ 5 0力ヽら增 βレーザ 6 0へ ΛΛ する s e e d光のビ一 ム断鹏を縮小したり、 レーザ 5 0からの s e e d光の発銷を麵する ^^系 7 0力 ¾Ξ置されて «される。
ここで、上言 Sのように、本発明のレーザシステムにおいては、増l^レーザ 6 0の ΛΛ側ミラ一 1と出力側ミラ一 2とからなる ^ β"ΐ?«#·る ことにより、 レーザと同等の空間コヒ―レンスの低コヒ一レンス化 ¾¾¾ するものである。
レ一ザにおける安^ βとしては、 HKtの曲 を正、凸面鏡の曲幹 径を負と定義し、 ΛΛ側ミラ一(リア側ミラ一) 1の曲^^を R1、 出力側ミ ラ一 2の曲^ mを R2、 ミラ一間隔 を Lとするとき、
0≤ ( 1 -L/R1 ) ( 1 -L/R2 ) ≤1 · · · (a) を満足する である。
このような安^^は、 レーザ 5 0に用いる と同じような多モ —ドを ものであり、そのため、 このような安^ ¾を増 βレーザ 6 0に 用いることにより、 レーザ 5 0と同等の空間コヒ一レンスの低コヒーレン スィ ¾ ^できるものと考えられる。
ただし、 このような安^ »を増 レーザ 6 0に用いるだけでは、安
βから増幅レー,出 Mるとき s e e ά光は安^ «内^¾»^的な をしないので、増幅段レーザ 6 0におけるレーザガスの利得 ¾を s e e d 光で埋め 的な増幅を^せることはできない。
そこで、本発明においては、 レーザ 5 0から難された s e e d光とし て発散 (d i v e r g e n c e) を有するものを用いて、 この s e e d光の を利用して、安^ ^内で 回 Kiする間にその発散する s e e d»V- ザ、ガスの禾 iJi晷 «を埋めるようにして、 ^^で增幅を »せる。
ここでヽ ¥#ίΦ¾;¾¾Μ^«に用いるフッ素^ (F 2 ) レーザヽ K r Fェ キシマレ一ザ、 A r Fエキシマレ一ザ等のガスレーザは、多モード をしてお り、 に レーザ光はある ¾^ ctるものであり、 このようなガスレーザ ¾¾¾レーザ 5 0として用いると、增 レーザ 6 0に AJrfる s e e d光は 発散を^ ことになる。ただし、後記のように、 その s e e d光の発 は鮮 系; ^して帝職何能であり、増 m¾レーザ 6 0に λΛ^る s e e d光の発 ¾ ^は 所望の範囲に帝啣される。
そこで、 s e e d光に要求される親限の通は、増1©レーザ 6 0内でのパ ルス幅に依存して以下のように定義できる。
図 2 (a) に垂麵面図、図 2 (b) に水 ¾β!を示すように、増 ¾レ一 ザ 6 0の^ βを ΛΛ側ミラ一 1と出力側ミラ一 2で «し、その間にレーザガ スが されたチヤンバ一 3力 ¾5置さ チヤンバ一 3内のレ一ザガスは、 この 例の 上部 ¾14と下部 «¾ 5との間の により さ;^1¾得«¾^成 する。 そして、 側ミラ一;!と出力側ミラ一 2の間にはアバ一チャ (開口 6力 置さ このアバ一チャにより出力レーザ光のビームサイズが決まる。
側ミラー 1側から; rTる s e e ヽ。ルス 間内" ?«¾1Ι、増幅 段レーザ 6 0の 内で励して、利得 «画 »
e e d光で埋めること力¾ ある。 よって、増 レーザ 6 0内での^]パルス幅 Pの s e e d は、以下の式でま旋される垂 向、水平方向の発 i^ 0v、 力要求される。 ただし、 ここで、 P パルス幅、 c L 長、 Vs、 Hs : s e e d光の垂 ¾¾■向、水平方向ビーム径、 Va、 Ha :增幅
光の垂 向、水平方向ビーム径、である。ただし、 ビーム径は¾ ^ピーク強 度の 1 , e
2の位置でのビーム径とする。
6 ≥Ta n— 1 [ { (Ha — Hs ) /2} · (l/L) / (P · c/L) ] = Tan一1 { (Ha一 Hs ) / (2 · P · c) }
• (2) θ ≥Ta n—1 [ { (Va -Vs ) /2} · (1ZL) / (P c/L) ] -Tan'1 { (Va —Vs ) / (2 • P · c) }
(3) ここで、 0v、 はそれぞ レーザに されるレーザ光の垂 向、 フ平方向の発 、 Ρ:戴かヽ°ノレス c : ,, L: ¾β長、 Vs、 Hs : 增酸レ一ザに ΛΛされるレーザ光の垂 向、 7平方向のビーム径、 Va、 H a :出力光の垂舫向、水平方向のビーム径である。
例えば、 Vs =1 Omm、 Va = 16mm、 L=l 0 0 Ommで、鶴パルス 幅续際に増 ¾レーザ 60内に ί¾λされるレーザパルス幅) Ρ = 10 n sの場 合、 lmr a ά≤θγ また、 Hs =1 mm、 Ha = 3 mm、 L=l 00 Omm で、錄パルス幅 P=l 0 n sの:!^、 0. 3mr a d≤0hの嫌を i# s e e d¾^«となる。
ところで、上記の^ I"では、增 レーザ 60の^ §|®λΛ側ミラ一 1、 出 力側ミラー 2共に平面鏡で るものとしたが、 s e e d光の発散を利用して 禾リ得«を埋めるためには、出力側ミラ一 2は最初に Ri るミラーであるので 平 « (R2 =∞)であること力 要である。 これに対して、 λ¾側ミラ一 1は 、苹面鏡のみならず、 ±t¾ (a)を満足する範 Bkすなわち、 L≤R1を満た 囲の曲^^の麵鏡であつてもよい。
上言 H¾ (2) と (3) を満た には、図 2 (a) 、 (b) に示す通り、発 搬レーザ 50からの »域化レーザ ¾ ^増 Ψ殿レーザ 60内でその発 カ杲に よりその利得繊 を満たす。 レーザ 50からのレ一ザ光で満 たされた繊は、 ^¾レーザ 50のスぺクトノ l f生を引き継い 出力^ われるので、增 Ψ レ一ザ 60は、 レーザ 50と同様の特性を有する ¾
域レーザスぺクトルで藤する。
ここで、図 3〜図 8に増 ¾レーザ 6 0に用いる ミラ一 の I、くつ かの例を示す。 これら各図にお I、て、 (a 1 ) は λΛ側ミラ一 1の 側から見 た正翻、 (a 2) は麵翻、 (a 2 ' ) は疆面図、 (a 3 ) «¾®図であ り、 (b 1 ) は出力側ミラ一 2の ΛΛ側から見た正 β、 (b 2 ) は断 ®Ηであ る。なお、 (a 2) に付された矢印は s e e d光の λ¾向、 (b 2 ) に付され た矢印は ί±5Λレーザ光の出^向を示す。
図 3の例は、 ΛΛ側ミラ一 1は で誠し、 その中心部に s e e d光を 導人する円蘇し 7を設け、その平 の «Ε (出力側) に高 ¾率
のミラ一コ一ティング 8を施し、表面 側) に反射防止コ一ティング 9を施 す力 らコ—ティングを施さず、出力側ミラー 2は で難し、その平面 の表面(ΛΛ側) に 纷励ミラ一コーティング 1 0を施し、麵(出力側 ) に 防止コーティング 1 1を施して «している。
なお、 ΛΛ側ミラ一 1の簾の s e e d¾A¾側の面にゥェッジを付けて (λ 射光に対して垂直ではない傾いた面にして) s e e d¾6その面で励して藤 段レーザ 5 0で戻らないようにしてもよい。以下の例でも同じ。 また、 出力側ミ ラ一 2の^ M板にゥエツジを付けて^ Ιί防 itコ一ティング面からの «な ¾® ^ Φό^Λβ内へ戻らないようにしてもよい。以下の例でも同じ。
図 4の例は、 側ミラ一: Iは平 で難し、その中心部に s e e d光を 導人する の を設けヽその平 の ¾® (出力側) に高 M¾率のミラ ーコ一ティング 8を施し、表面 側) に繊防止コ一ティング 9を i si らコーティングを施さず、出力側ミラ一 2は平 K¾で «し、 その平 の 表面 側) に»励のミラーコ一ティング 1 0を施し、 ¾® (出力側) に 励防止コ一ティング 9を施し Τ«している。 この例の讓の孔 7 ' は、 段レーザ 5 0からの s e e d^ あるいは、 ^¾レーザ 5 0と増 Φ離レーザ 6 0との間に介される^ ^系 7 0で娜された s e e d光の ΛΛ側ミラー 1の に しい?^と寸¾©孔である。
図 5の例は、 ΛΛ側ミラ一 1は透明の で難し、その平 の麵
(出力側) に、中,^の譲の繊 Γ を除いて高励率のミラ一コーティング 8を施し、その表面(ΛΛ側) と麵の襲の繊 7 " に励防止コーティング 9を施す力 らコ一ティングを施さず、 出力側ミラ一 2は平 で滅し、そ の平!^の表面(ΛΛ側) に^ のミラ—コ一ティング 1 0を施し、 ¾®
(出力側) に励防止コーティング 1 1を施して難している。 この例は、 s e e d麟 Afflの孔 7 ' を簾に設ける (図 4 )の代わりに、高励率のミラ一コ 一ティング 8に孔 7 " を設ける例である。
図 6の例は、 側ミラ一 1は図 3の齢と同様に «し、出力側ミラ一 2の ¾ ^反射ミラーコ一ティング 1 0に を加えたものであり、出力側ミラー 2は で難し、その平 の表面(ΛΛ側) に中心部では赚的 M¾率の 低ぃ»励のミラーコ一ティング 1 0, を施し、その周辺の 励のミラ一 コ一ティング 1 0は相対的に高い反射率のミラ一コ一ティングとした例である。 この例において、 Ji救的 率の低い 纷 のミラ一コーティング 1 0 ' を施 す は、 側ミラ— 1の円^ 7から導入された s e e άΜ^λΛ ミラ一
1と出力側ミラ一 2の間で励を繰り返さないで asAii る部分であり、利得 iM^ s e e d¾^»Tる 短い分増幅されたレーザ光 いので、 この 励率を雌 «くしている。
に、 出力側ミラ一 2に施される部分励のミラーコーティングは、 レーザ 出力が默となるような ¾ な励率か する。 出力側ミラ一 2の 励ミ ラ―コ—ティング 1 0の S¾率 ¾®な 率とすると、 なレーザ出;^ を得ることはできる。 しかし、上記したように、 s e e d;¾ ^利得を得る賺の 隠で、出力ビ一ム纖の中心部のエネルギが小さくなり、 レーザ ¾面 mm 方向)の出力分布 w¾—になる。
本例における出力側ミラ一 2のコ一ティングは、 このような出力分布ができる だけ均一になるように出力側ミラー 2の中' I:、部におけるミラ一コーティング 1 0 ' とその周辺部におけるミラーコーティング 1 0とで 率を変えたものである 両コーティング共レーザ出力が駄となる fti な励率にはならないことカ哆 く、 レーザ出が婢の点では多少 IJとなる。 しかしながら、出力されるレーザ
ビーム断面の出力分布は となる。
ここで、上記した例では、出力側ミラー 2の中心部におけるミラ一コ一ティン グ 1 0 ' の 率に して、その周辺部におけるミラ一コーティング;! 0の反 射率が ·¾くなるように されている力 これに限るものではない。
上記した駄レーザ出力力 られないときの M¾率は、当然ながら上言¾¾« 射率より大きいか若しくは小さい。すなわち、上記した最大レーザ出力より小さ い所定のレーザ出力力嚼られるときのミラーコーティングの励率は嫩雜す る。 よって、上記した例において、 出力側ミラ一 2の中心部におけるミラーコ一 ティング 1 0 ' の反射率に]^して、その周辺部におけるミラーコ一ティング 1 0の励率力 ¾gくなるように離しても、上記の例と同等の効果を得られる齢 ち る。
図 7、図 8の例は、 側ミラー 1、出力側ミラー 2は図 4の齢と同様であ る。ただし、 側ミラー 1の纖の Λ® (出力側) の蔵狱を ¥®でなく円筒 にした例であり、図 7の ¾ ^はその円筒 の "向 (»の孔 7 , の^方向) を向いており、図 8の はその円筒 ]平方向(縦 長の孔 7' の: 方向に垂直な方向) を向いている例である。ただし、何れの例 の ¾ ^も、その円筒 の曲^ Sは、 |ijfH©L≤Rlの^^を満足するように 誠されている。
図 3〜図 8は増 レーザ 6 0に用いる ミラ一 «の例であり、 これ らに! されるものではなく、それらのaみ合わせ »も当然ある。例えば、
ΛΛ側ミラ一 1の高 率のミラ一コ一ティング 8を Jfet面 としても よい。
また、 ΛΛ側ミラー 1の出力側表蔽域に 励のミラ一コ一ティングを施 してもよい。 この^"、図 3の例のような円开^?し 7や、図 5の例のような赚防 止コーティング 9を施した孔 Γ を設ける必要がなく、製作が額である。ただ し、 s e e d光の"^が に Κ ίされて増1¾レーザ 6 0にしきれないの で、 s e e d光の利用 ¾ ^は低くなる。
次に、 レーザ 5 0と増 ¾レーザ 6 0の間に配置される ^^系 7 0
につい τΐ½明する。上記したように、 この^^系 7 0は機に応じて介在さ せるものであり、主として 2つの機倉 何れかあるいは両方を行うものである。
~¾こ、増 ¾レーザ 6 0に λΛ^"る s e e d光のエネルギ密度が小さすぎる 齡は、 ±曽 レーザ 6 0で な増鍵を得ること力瞧となる。 そのような には、図 9に^ ように、 ¾ ^^系 Ί 0 ¾i在させて s e e d光のビーム 径を縮小してエネルギ密度を i狀させてから増巾驟レーザ 6 0に "るように することカ ましい。
このような s e e d光のビーム碰小鮮系としては、図 1 0に示すようなビ ーム S S小プリズム 7 1、 7 2を用いる^ ¾Λある。 この齢ヽ プリズム 7 1 、 7 2 ½3¾屈折プリズムからなり、 Λ§ 』の ¥®に垂直に 光を λ!ίさせる と、 λ! 』の平面を暖直に し、射 tBfflの斜面で屈折しで紙面内の断面が ¾ 小する。 した力つて、 このようなプリズム 7 1、 7 2を 、望ましくは偶数個 用いることにより、 ι¾¾¾ "向 向あるいは 向)又は 2ί^¾¾·向 ( 向及び^^向)の s e e ά光のビ一ム径を縮小させてエネルギ密度を駄させる こと力できる。
また、 s e e d光のビーム碰小; ^系としては、図 1 1 (a)、 (b) に示 すような ¾¾¾ ^系を用いた^系を用いてもよい。 図 1 1 (a) の齢は、焦 点^ Hのより長い正レンズ 7 3と焦 議それより短い正レンズ 7 4とを共焦 点で配置しそなる鮮系であり、焦^ E隱の比分ビ一ム径か ¾小される。 また、 図 1 1 (t の齢は、 m ^匪のより長い正レンズ 7 5と焦 »《それより 矢豆い負レンズ 7 6とを同様に共奪 j ^で配置してなる; ^系であり、 この^^も焦 点纖の比 m 分ビーム径か ¾/」ヽされる。
^^系 7 0の 1つの機能は、上記のような s e e d光のビーム径を縮小し てエネルギ密度を i| ^させることである力 もう 1つの機能は、 ¾ ^レーザ 5 0から出力された s e e d光の発 ^ OfSの式(2 )、 ( 3 )の隠を満足しな ぃ に、增巾驟レーザ 6 0に Mltる s e e d光の発翻 0v、 0hを式 (2 )、 ( 3)を満足するように 大することである。 そのような目的、すなわち、
s e e d光の発糊 0v、 0hの β ^必要な;^は、図 11 (a)、 (b) に 示すような^^系を用いて、正レンズ 73、 74間の^ H正レンズ 75、 負レンズ 76間の を調節することにより できる。
ところで、 ¥#t*¾^Sffl«に用いるフッ素 (F2 ) レーザ、 KrF エキシマレーザ、 A rFエキシマレーザ等のガスレ一ザは、 ¾M¾IS54、 55 間の によりレーザガスを殿起して利得 411 ^を形成しているため、 レー ザ 50からの s e e d光の 狱は縦に糸帳い をしている (¾S¾g54 、 55力让下に配置されているため)。 s e e d光の断面が縦に帳い織の場 合、水平方向の発散は窗 3の式(2)の瞎を満足しやすいが、垂 i ^向の発散 は小さくなり、 ΙΪ3Ι3の式 (3)の離を満足しないことがある。 そのような齢 は、図 12 (a) に示すように、 レーザ 50と增^ ¾レーザ 60の間に介 在させる « ^系 7。として、図 12 (b) に三画を示すような «Λ水平 方向にある円筒凹面 78を持ち、垂 ϋ方向にのみ負の屈折力を持ち、垂直方向に 発散作用をし、水平方向には屈折力を持たない負シリンドリカルレンズ 77を用 いる。 このよ όな^^系 70¾>在させることにより、増 Φ鹏レーザ 60に λ^ΓΤる s e e d光の垂 fi^向、フ]平方向の発!^! 6>v , 6 カ洪に ΙΰΕの式 ( 2)ヽ (3) の «を満足するようにすること力 <できる。
次に、 hのような本発明の を備えた露細 2ステージレーザ装置の 1つの誠例を図 13の全 図を参照にし Τ|½0月する。
本発明に基づく MOP 0システムがフッ素好 (F2 ) レーザ装置のとき、発 繊レ一ザ 50、増 ¾レーザ 60共にそれぞれのチャンバ一 53、 3は、 フッ 素(F2 ) ガスと、ヘリウム (He)やネオン (Ne)等からなるバッファ—ガ スとからなるレーザガスカ^ される。 この MO P 0システムが K r Fエキシマ レーザ装置のときには、 レーザ 50、増 Φΐ¾レーザ 60共にそれぞれのチ ヤンバー 53、 3は、 クリプトン (Kr)ガス、 フッ素(F2 ) ガスと、へリウ ム (He) やネオン (Ne)等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが 繊さ この MOP 0システムが A rFエキシマレーザ装置のときには、麵 段レーザ 50、増 ¾レーザ 60共にそれぞれのチャンバ一 53、 3は、 ァルゴ
ン (A r)ガス、 フッ素(F 2 ) ガスと、ヘリウム(H e) やネオン (N e)等 からなるバッファーガスとからなるレーザガスが される。 ¾¾レ一ザ 5 0 、増廠レーザ 6 0共に、 レーザチャンバ一 5 3、 3は内部にそれぞれ一対の放 ¾¾ 5 4と5 5、 4と 5からなる を有している。 これら は紙面と TO方向に上下に されている一対の力ソード 5 5、 5、アノード鬮 5 4、 4からなる。 これらの一対の ¾¾5 4と 5 5、 4と 5にそれぞれ 5 6、 1 6から高 βパルスが EP¾口されることにより、 これら 曰^ する
«¾レ一ザ 5 0と增 レ一ザ 6 0共にチャンバ一 5 3、 3内に^!された 一対の 5 4と 5 5、 4と 5の^由 両端に、 C a F 2等のレーザ発 に対して ^ある材料によつて作られたウインドー ¾ ^才 5 7、 1 7力それぞ れ鐘されている。 ここでは、両ウインド一 ¾¾T 5 7、 1 7のチャンバ一 5 3、 3内とは 寸側の露出面は互いに ¾に、そして、 レーザ光に対して 跌を « るためにブリュースタ角 «1されている。 また、 レーザ光の P偏 カ 平方向になるよう、 ウインド一 7、 1 7は ¾Βされている。
また、図 1 3には図示されていないクロスフ口一ファンがチャンバ一 5 3、 3 内に されており、 レーザガスをチャンバ一 5 3、 3内で循環させ、 に レ一ザガス り でいる。 また、 ^^レーザ 5 0、増 φ離レーザ 6 0共に 、チャンパ、一 5 3、 3へ F2ガス、パ、ッファーガスを供袷する F2ガス供铪 バッファーガス供給 及び、チャンバ一 5 3、 3内のレーザガスを^ ¾するガ スお^^本装置に備わっている。図 1 3では、 これらをまとめて、ガス 铪排 $啣バルブ 5 8、及び、ガス供袷お翻 卿パルプ 1 8として図示してある なお、 K r Fレーザ装置、 A r Fレーザ装置の齢は、各々 K rガス供袷 A rガス供铪系も備える。 チャンバ一 5 3、 3内ガス励はそれぞれ センサ — P 1、 P 2によってモニタさ† それらガス] ϊΛί禁はユーティリテイコント ローラ 8 1へ送られる。そして、ユーティリティコントローラ 8 1力ガス供袷配 纖啣,くルプ 5 8、 1 8を§啣し、 ¾«チャ、ノ'く一 5 3並びに増 チャンノ 一3内ガス糸紘ガス がそれぞれ Φ御される。
レーザ出力はガス によって変化する。そのために、ガス s 啣カ ^れ ている。ガス温度は、 それぞれのチャンバ一 5 3、 3に設置された温度センサ一 T l、 Τ 2によってモニタさ それら' 信号はュ一ティリティコントローラ 8 1へ送られる。そして、ユーティリテイコントロ一ラ 8 1は、それぞ 令去 Ρ水 脚バルブ 5 9、 1 9によって冷却水 ¾i®を靴御する。その結 チャンバ 一 5 3、 3内のそれぞれ^^ 3 4、 4 4の ^!fi^それぞれ制御さ そし て¾6 1脚される。
:レ一ザ 5 0は、 ¾^プリズムとグレーティング(mi斤^ によって構 成された »域化モジュール (L NM) 5 1を有し、 この »域化モジュール 5 1内の^ ¾子とフロントミラー 5 2とでレーザ »¾|を «している。又は、 図示していないが、挞大プリズム、 グレーティングの代わりに、エタロンと^ Ε 射ミラーを用いた »域化モジュールを用いてもよい。
¾¾レ一ザ 5 0、増 レーザ 6 0から放出されたレーザ光の"^は、図示 されていないビームスプリッタによって さ それぞれモニタ一モジュール
3 5、 4 5に導光される。 モニタ一モジュール 3 5、 4 5はそれぞれ^ ¾レ一 ザ 5 0、増 fe¾レーザ 6 0の出力、線幅そして中 のレーザ をモニ 夕する。図 1 3では、 ^¾レーザ 5 0と増 fp驟レ一ザ 6 0の両方にモニタ一モ ジュール 3 5、 4 5力 ¾gされている力 どちらカー方のみの ¾Sでもよい。 モニターモジユーノレ 3 5、 4 5からの中' の信号は、 ¾gコントローラ 8 2に送られる。そして、、藤コントロ一ラ 8 2は、 ドライバ 8 3により »域化 モジュール 5 1内の^ ¾子を専隱させて疆 ¾S¾して、発繊レーザ 5 0の 中 娠か所望の艱になるよう Μ¾Φ脚する。なお、上記した 脚を、増 βレーザ 6 0力、ら放出されるレーザ光の^ ¾力導光されるモニターモジュール
4 5からの ¾©辭に基き、 ^¾レ一ザ 5 0から放出されるレーザ光の が 所定の觀となるように、、藤コントローラ 8 2からドライバ 8 3に指令を出し て行うことも可青 ある。
モニタ一モジュール 3 5、 4 5からのレーザ出力信号は、エネルギコントロー ラ 8 4へ送られる。 そして、 同期コントローラ 8 5を経由し、 EffimmSが $1J®さ
レーザ 5 0、増 Φ1¾レーザ 6 0のエネルギか所望の値になるよう希啣 される。モニタ一モジュール 4 5の出力信号を図の (1 )のようにエネルギコン トローラ 8 4に送ってもよいが、 ( 1 )の代りに、露^ ¾置 1 0 0側に図示され ていない出力モニタ一を設け、そこでの出力を (2 )のようにエネルギコント口 —ラ 8 4に送ってもよい。
レーザ 5 0からのレーザ光(s e e dレーザ はモニタ一モジュール 3 5を 愚した後、 ミラ一等を含むビームステアリングュニット 8 6を し、
'¾λされる。変 系 7 0は所定の発翻で^ ¾レ一ザ光 ( s e e d^)力 辦離レーザ 6 されるよう、 ^¾レーザ 5 0の発!^を所定の値に帝 1 1] ^る ¾のよ うな難を有している。本発明の ΜΟ Ρ Ο¾¾では、小 ΛΛでも増幅できるよう に、増巾酸レーザ 6 0には、 側ミラ一 (リア側ミラ一) 1と出力側ミラ一 ( フロント側ミラ一) 2とで «された安^ *β力 ¾用される。 側ミラ一 1には孔 7 (図 3 )が開いており、 この孔 したレ一ザが図 1 3の矢印の ように励し、 また、 ¾λされた s e e άレーザ光を i& し、 を^に通 過し、 レーザ光のパワーが il^tる。 そして、出力側ミラ一 2よりレ一ザが出射 される。
側ミラー 1の孔 7は空間的に開いているのではなく、孔部のみ励防止コ —ティングが施されたミラー繊を用いてもよい (図 5 )。
レーザ 5 0、增 レ一ザ 6 0の各々一対の 5 4と 5 5、 4と 5には、 それぞ 5¾«ϋ3 1 Zスィッチ 3 2/MP C « ^ヽ "ルス压縮回路) 3 3によって ¾された ¾ 5 6、そして、 5¾¾^4 1 /スィッチ 4 2 /MP C (^ヽ。ルス圧縮回路) 4 3によって截された ¾ 1 6より、高 mifパルスが EI¾Dさ 上記 ¾5 4と 5 5、 4と 5間" じる。 この ¾Μにより、そ れぞれレーザチヤンバ一 5 3、 S内に されたレーザガスカ¾される。 それぞれの電原 5 6、 1 6において、 器 3 1、 4 1によりコンデンサか充 電される。 コンデンサに 5¾ されたエネルギは、 スィッチ 3 2、 4 2カ 0 忱態 になると、 パルスとして ^ヽ。ルス圧縮回路 3 3、 4 3に 5tさ パルス
ffi縮されへ上記した一-対の 5 4と 5 5、 4と 5に Efflnされる。図示を省咯し たが、霞原 5 6、 1 6は昇圧トランスをさらに備え、 パルスを昇圧する;!^ もある。
スィッチ 3 2、 4 2の0?^、 O F Fは、 同期コントローラ 8 5からの ¾f¾旨令 (トリガ信号) によってなされる。
同期コントローラ 8 5は、 レーザ 5 0から放出されるレーザ: ^増 ¾ レ一ザ 6 0に ¾λされるタイミングで、増巾§©レーザ 6 0におい Τ¾¾ ^^す るように、 ¾¾H 3 1 /スィツチ 3 2 /MP C <¾^ヽ°ルス压縮回路) 3 3によ つて された電原 5 6、そして、 ¾m§|4 1 /スィッチ 4 2 /MP C (^ヽ ° ルス压縮回路) 4 3によって «された 、1 6にトリガ信号 出する。薩 段レーザ 5 0、増1¾レーザ 6 0の ¾ のタイミングがずれると、 ^¾レーザ 5 0から放出されるレーザ光は $婢良く増幅されない。 同期コントローラ 8 5は 、それぞれ ^出器 3 6、 4 6からの レーザ 5 0及び増 Φ§¾レーザ 6 0 そして、エネルギコントローラ 8 4からのレーザ出力†f¾を ί レーザ 5 0の麵 5 6に送出するトリガ信号と増 Φΐ¾レーザ 6 0の電 源 1 6に送出するトリガ信号との間の艇時間を する。
ュ一ティリティコントローラ 8 1、 iネノレギコントローラ 8 4、 そして、職 コントローラ 8 2はメインコントローラ 8 0と されている。 また、 メインコ ントロ一ラ 8 0は露;^置 1 0 0と している。 メインコントローラ 8 0は露
0 0から旨令に従い、各コントローラ 8 1、 8 4、 8
り分け、その指令によって各コントローラ 8 1、 8 4、 8 2は分担する 脚を行 ο
また、 ^¾レーザ 5 0から放出されたレーザ光は、増酸レーザ 6 0の觸 観¾¾§するように、 ミラ一 2枚からなるビ一ムステアリングュニット 8 6に よってァライメントされる。 ビームステアリングュニット 8 6を る 2枚の ミラ一は、 ドライバ 8 7により専隱されて角度啣さ ¾«レ一ザ 5 0から 放出されるレーザ光の新方向を吿啣する。
このビ一ムステアリングュニット 8 6の具体的な Φ御は、次のようになる。例
えば、 «¾レ一ザ 5 0から放出されたレーザ光の新方向が、増 Ψ離レーザ 6 0の するようにァライメントされていないとする。 その^^、発 レーザ 5 0から放出されたレーザ光の^ ¾しくは全てが、例えば増 ¾レ 一ザ 6 0の 4、 5によつて: ϋ¾されたり、所望でない方向に励された りして、增 βレ一ザ 6 0からレーザ;) b5放出されなかったり、 レーザパヮ が 所望の値より小さくなる。そこで、増 ¾レーザ 6 0から放出されるレーザ光の 出力をモニタモジュール 4 5でモ タしながら、 この出力が となるようにビ 一ムステアリングュニット 8 6を $IJ®1する。すなわち、図 1 3においては、モニ タモジュ一ノレ 4 5でモニタされた結 ¾¾¾ ^コントローラ 8 2に送られる。 コントローラ 8 2は、モニタモジュール 4 5から受け取ったレーザビームの出力 結果に基づき、その出力が^ ζとなるようにドライバ 8 7に指令して、 ビームス テアリングュニット 8 6を馬, して、 ^¾レーザ 5 0から放出されるレー ザ光の斷方向を纏する。
このような; ¾の露光用 2ステージレーザ装置の具体的な 1つの^!例の要部 を図 1 4に示す。図 1 4はその要部の上面図 (a) と 価図(b)であり、麵 段レーザ 5 0、増 ΨΙ¾レーザ 6 0として- ¾¾1 9 3 nmの A r Fエキシマレーザ を用い、増 βレ一ザ 6 0の^^は、図 3の ffiの 側ミラー 1と ¥®の出 力側ミラー 2とからなるもの用いている。 レーザ 5 0力、らの s e e d光は 2枚のミラ一からなるピ'一ムステアリングュニット 8 6を用いて増 レーザ 6 0の 孔 7が開いた ΛΛ側ミラ一 1 される。 側ミラー 1の 面(チャンバ一 3側の S) には^ Wコ一ティングが施されている。 そして、出 力側ミラ一 2は »励ミラ一である。 ここで、孔 7の直径は約 2 mm (=Vs =Hs )、 また、増 βレーザ 6 0の サイズは Ha = 1 6 m 、 Va = 3 m m、そして、 長 Lは約 l mである。 また、 ^¾レーザ 5 0の戴 ir¾Xパ レス幅 P = 2 0 n sである。
この にて、図 1 5に示すような低コヒ一レンスのデータ (シェア量とビジ ビリティーの
(本発 器) の;^ ©図 7 3と同様の図の他、 ^¾レーザ 5 0 (オシレータ)からのシ
エア量とビジピリティーの & 8^、 ί»ο不安^ «を用いた;^のシェア量と ビジピリティ一の関係を示してある。
上言 では、水平方向の発觀 0hは、 0. 05mr ad<0h .垂 向 の発 lM θνは、 1. 2mr a d<^vの雜を満たす必要がある。上言^!例 の レーザ 50の水平方向の発麵 は 1 m r a d、垂訪向の ¾|½ Θ Vは 3mr a dであり、 fitSの ¾Φ式 (2)、 (3) を満たしている。そのため
この結敷ヽら、 の不安^ ^¾MO P 0を用いたレーザシステムと同等の 線幅、エネルギ安定肩を持ちながら、 の MOP Aを用いたレーザシステムと 同等の低コヒーレンスを難することができることカ纷かつた。
ところで、 レーザ 50からの s e e d光の増驟レ一ザ 60の Λβ^· の導 法には、 Η±の図 3〜図 8のように、 ΛΛ側ミラー 1の中心部に s e e d光を導入する孔 7、 V を設けたり、 側ミラー 1にコ一テングする高励 率ミラーコ一ティング 8の中心部に孔 7" を設ける方法、あるいは、 側ミラ ― 1の出力側表 域に船励のミラ一コ一ティングを »方鶴力ある力、 それ の麵雜以下に示す。
図 16はその 1例の要部を示す図であり、その (a) は上面図、 (b) mm 図、 (c) は増 レーザ 60の 側ミラ一 1をそのチャンバ一 3側から見た 図である。 この例では、増 Ψ酸レーザ 60の 側ミラー 1を 2枚の高励率 ( ^M)の»©平面ミラ一 、 12を同一面で ijさせ、 そのエッジ間に隙 間 21«成して; る例であり、增 ¾レーザ 60の ¾¾¾4、 5によつ て形成されるお眞領喊 22の幅よりその隙間 21の間隔が狭くなるように 2枚の 平面ミラ一 1! 、 12 を配置している。すなわち、 2枚の平面ミラー; 、 12 で間にスリット 21を形成して、その間から s e e d光 23を導入する。 2枚の 面ミラ一 、 12の高 率ミラ一面は同一平面内にあるようにしているた め、 2枚の平面ミラ一 、 12の機能としては、 スリットを^ l枚ミラーと 同じである。 この例は、図 4の 側ミラ一 1と同じ機能を 2枚の高 率のミ ラ一 1:、 12 によって^!している。 このような «によっても、 ί¾*の不安
^^を用いた MO P 0と同等の線 エネルギ'安定 t生、そして、 の MO Ρ Αを用いたレーザシステムと同等の低コヒーレンスを^ ¾すること力できる。 図 1 6の例では、 側ミラ一 1を 2枚の高 ¾率 (^Μ の ミ ラー 、 1 2を同一面で IJさせ、そのエッジ間に隙間 2 1を形成して難し たが、 ΛΛ側ミラー 1を図 5の; »における中心部の の繊 7 " を、図 1 6 の例における隙間 2 1と同等のスリット伏に麵してもよい。 その例を図 1 7、 図 1 8に示す。
図: 1 7、図 1 8にお L、て、 (a) は λΛ側ミラ一 1の出力側 (チャンノく一 3側 )力、ら見た正翻、 (b) ば囊翻である。 また、 (c) 、 (d) は、 ΑΛ側 ミラ一 1と ¾B« 2 2との位置 «を示す図であり、かつヽ Λ側ミラー 1の 出力側から見た図である。
図 1 7、図 1 8の例は、 側ミラ一 1を C a F2等の^ で 難し、その平 の出力個画(図 1 7 (a) ) に、 中心部のスリツト状観 並びに周 βを除いて高励率 (^ s)のミラ一コ一ティング 8を施し、 佴 βび出力彻画の中心部のスリット伏 «2 1並びに周 ¾に励防止コーテ ィング 9を施したものである。 図 1 7は、平 の开^ であり、図 1 8は、平 の Mfc^円开狱である例である。
図 1 6に用いられる 側ミラ一 1 (図 1 6 (c) ) は、 «B#©ミラー膽 のため、 ミラー β (Μ^ίΟ までのコ一ティングは困難である。そして、 C a F2等の練 ¾5を精颇く麵な面にカ旺することは額ではない。鍵、製 «に に欠け力性じてしまう。そして、 «ま "ζ»欠けなく高励率 ( 励 コーティング 8がなされないと、励率の低い ¾¾Sがロスの原因となり、 赚婢が落ちる。
これに対して、図 1 7、図 1 8のような ΛΛ側ミラ一 1を、図 1 6 (a) 、 ( b)で示すレーザ装置に用いれば、高励率 (^m) コ一ティング 8の¾» ¾ ^額になり、 s e e d光 2 3と増 Ψΐ^レーザ 6 0内での増幅レーザ光との境 界部まで高 ¾率コ一ティング 8を ことカ^] ¾となる。
図 1 7、図 1 8に示す ΛΛ側ミラ一 1の大きさは、図 1 7 (c) 、 (d)、及 び図 1 8 ( c ) 、 (d) に示すように、励防止コ一ティング 9を施した中心部 のスリット状繊 2 1の:^方向の長さが、 ±曽巾 ΐ¾レーザ 6 0の¾¾¾ 4、 5 によって开城される ¾Μ«2 2の: ^方向の長さより長くなる大きさであるこ と力Μましい。
すなわち、入力側ミラー 1はレーザチャンく一 3の外部に^されて t、るため 、 ¾»34、 5間の]?隱より大きくなるように ¾Mする でも、励防止 コーティング 9を施した中心部のスリット状繊 2 1の;^方向の大きさの範囲 内であれば、 レーザチャンノく一 3からのレーザ光は、 ΛΛ側ミラー 1からはみ出 すことカない。
ここで、図 1 7 (c)、図 1 8 (c) は、 防止コ一ティング 9を施した中 心部のスリット伏繊 2 1の: ^方向が、増 レーザ 6 0の ¾M¾1 4、 5に よって形成される ¾« 1¾2 2の:^方向と B^~¾ る ¾ ^を示す。 また、図 1 7 (d)、図 1 8 (d) は、 ¾防止コ一ティング 9を施した中心部のスリット mm 2 1の ®ί方向が、増巾鞭レーザ 6 0 4、 5によって形成され る 2 2の: 方向と略 «する を示す。
なお、図 1 7、図 1 8に示す 側ミラ一; [において、平 の ΛΛ ®¾ び出力仰履の中 、部のスリット状 H¾ 2 1並びに周^ 15には^ ¾f防止コーティン グ 9を施さなくてもよい。 このような^ ¾こすることにより、 コーティング(高 m (^ )のミラ一コ一ティング 8) を施す ¾!纷が 2箇所です <?κかつ、 防 itコ一ティング 9がないため、 コ一ティングの劣、ィ ない分 側ミラ一 1のレ一 «に ¾ る if久 f生を! させること力できる。
また、図 1 6に示すレーザ装置の例では、 ミラ一 1 (図 1 6 ( c)、図 1 7、図 1 8 )及び » ίミラー 2は平面ミラーとしたが、 これに] される ことはなく、両ミラ一 1、 2力安^ «を«#~れは'よい。
図 1 9は、 もう 1つの例の要部を ^"図 1 6と同様の図である。 この例では、 増 βレーザ 6 0の ΛΛ側ミラ一 1を 1枚の高励率 (^Μ で孔のない ® ミラ一で « る例であり、その 1枚の 側ミラー:!は » ^レーザ 5 0から
の s e e d光に対して水平方向に偏心して配置されて、 ΛΛ側ミラ一 1のエッジ が増 m¾レーザ 6 0 (D m 4、 5によって形成される ¾«繊 2 2内又は放 電観 2 2近傍に位置するように配置されている。そのエッジに接するようにそ の外側から s e e d光 2 3を導入する。 この配置においては、増 ¾レーザ 6 0 から出力されるレーザ光プロフアイルに じる (ビーム中央部に ¾Sの弱 いところができる) ことを防止すること力できる。なお、 ΛΛ側ミラ一 1と出力 側ミラ一 2の 由に対して s e e d光 2 3の 由をわずかにィ頃けて s e e
¾¾ を満たすようにしてもよい。
本発明溝は、実験を行った結果、特に、 ΛΛ側ミラ一 1と出力側ミラー 2の 由 Dに対して s e e d光 2 3の 由 Cをわずかに傾けて s e e άτ¾ ^¾Μ« を満たすように することにより、 さらに低コヒ一レンスィ 可倉となり、効 率良く増 レーザ 6 0にお ヽて增 φ纖されること 見した。
この理由は、以下のように考えられる。図 2 0に、 側ミラー 1と出力側ミ ラー 2の 由 Dに対して s e e d光 2 3の 由 C力わずかに傾くように舰して 、增 レ一ザ 6 0の ¾1«2 2の 5»6ヽら s e e d光 2 3を λ!ίさせた の増 ^レーザ 6 0の謝乍画図を示す。 ここで、図 2 0 (a) は、増 ¾レー ザ 6 0の^ ®上翻、図 2 0 (b) は、増^ ¾レーザ 6 0の 彻臓 を示す。
図 2 0 (a) の上翻に示すように、 レーザ 5 0 (図 1 9 M)から出 力される »域ィ匕された s e e d 2 3光は、 λΛ彻 jミラ一(^Κ ίミラー) 1の e¾i®U 2の御酒から増驟レ一ザ 6 0に ¾λされる。 この s e e d光 2 3は、その ¾由じ力増 レーザ 6 0の^^ © 由 Dに対してわず かに傾いた角度 α (例えば、約 0. 5 m r a d) に された、菌で Λ ίし、放 電繊 2 2において増幅さ 出力側ミラー ( 励ミラ一) 2に る。 出力側ミラー 2にス射した増幅されたレーザ光の は、出力側ミラ一 2 してレーザ光 Κ 1として出力される。 また、 出力側ミラー 2に Λ ίした増幅され たレーザ光の一部は出力側ミラ一2によって される。
この 光は、 xmmm2 2 ¾ι ^して増幅さ 側ミラー ιに λ¾
さ; TU再び觸繊 2 2に戻さ lil幅される。そして、増幅されたレーザ 光は出力側ミラ一 2に λ¾し、 ~ ^は還してレーザ光 Κ 2として出力さ 一 部は ¾«繊の方へ励される。 このような簾 »、り返すことにより增 βレ 一ザ 6 0の出力としてレーザ光 Κ 3が出力される。 ここで、 出力側ミラー 2への s e e d光 2 3の λ ¾、 側ミラ一 1及び出力側ミラ一 2への増§¾の λ!ί 角及び Ht^は、増 Φ酸レーザ 6 0の»¾翅 Dに対して角度 αとなる。な お、図 2 0 (a) には、 出カレ一ザ光 K 1〜: K 3の強^布も^的に示してあ 。
このようにして、 s e e d光 2 3は、図 2 0 (a)の上翻に示すように、 出 力側ミラ一 (咅盼 ίミラ一) 2と 側ミラー ^^ミラー) 1との間をジ グザグに多 る。 この灘は、 出力側ミラ一 2に徹の点¾ (S l、 S 2及び S 3) を設けたと同等の効果を生む。空間的コヒーレンスは、 «の大き さ力大きくなると低くなること力ヽら、 仰 Jミラー 1と出力側ミラー 2の 由 D に対して s e e d光 2 3の; ¾由。力わずかに傾くように «tると、結果的に増 中 ΐ¾レーザ 6。において、空間的コヒ一レンスの低いレーザ光の增 ήι^^か可能 となったと i iftjされる。
なお、図 2 0に示 曽 レ一ザ 6 0の^ βでは、 出力されるレーザ光 K 1 、 Κ 2及び Κ 3の出射位置が相互にずれているため (図 2 0の例では、 7平方向 に所 隔でず'れる。 その i¾P曰 の例としては、約 l mm)、出射俾 Jミラ一 2 から出力されるレーザ光のプロファイル(エネルギ分布)がトップハツト 波状の分布) に近くなる。 そのため、 レーザ光面内のエネルギ密度がガウシアン ビームの よりも低くなる。その結 増 Φ酸レーザ 6 0の^ β内^ ¾子
(例えば、 ウィンド一雜 1 7、 側ミラ一 1及び出力側ミラー 2 )、及び、 増 ¾レーザ 6 0から出力されたレーザ光を衞するための^ ¾子 m 2 ステ—ジレーザ装置と露;^置を纖するビームデリ , -?リ一ュニット内に纖さ れている^ ミラー、 ビームエキスパンダ等) に与えるダメージを るこ と力できる。
なお、 s e e d光 2 3の^!由 Cに财る増 βレーザ 6 0の 由 Dの
傾き角度 a ( r a d) としては、增 レ一ザ 6 0の^!長を Lとするとき、
0. 0 0 0 5≤2 L≤0. 0 0 1 5 · · · (4) の «を満足することが望ましい。以下の、他の开»¾ ^も同じ。
また、譜麟明ば る力 增 レ一ザ 6 0の»^による幾差(レ一 ザ光 K 1と K 2の間あるいは K 2と K 3の間の ¾ )を、 ¾»レ一ザ 5 0か ら出力される »域化された s e e d光 2 3のスぺクトノ! ¾幅に対応する時間的 コヒ一レント長よりも長くすることにより、 K l、 Κ 2及び Κ 3のレーザ光は互 いに千^:ず、增 レーザ 6 0から出力されたレ一ザ光のビームプロファイル 上に干 力 しなくなる。 そのため、出力されたレーザ光のビームプロファ ィルの¾¾^生は し、その麵も難 l] ることができる。 これにより、露 置でのマスク及び露:^像(例えばゥ 、)上での均一照明が可能となる。 さらに、上記のように増翻レーザ 6 0 ©¾βΖ)τ¾ώϋに対して s e e d光 2 3の 由 Cをわず、かに傾くようにして、 s e e d光 2 3を ¾ffi«2 2に ¾λ することにより、 s e e d光 2 3の発 f ^力小さくても、増 ¾レーザ 6 0の放 電繊 2 2内を s e e d光 2 3又はその増就で満たすことカ可能となる。 これ により、增 による増 レ一ザ 6 0の簾か可能となる。
例では、 側ミラー 1及び出力側ミラー 2は平面ミラーとしたが、 こ れに跪されることばなく、両ミラーが安^^を ばよい。例えば、 ΛΛ側ミラー 1又は出力側ミラ一 2を円筒 CMにすることによつてさらなる空 間的コヒ一レンスの翻何能となる。 すなわち、 円筒 β鏡の勝 ¾方向と觸 方向の中' ^由が るように円筒画鏡を配置すると、 «モードが増える ため、 ¾®¾ "向に対して垂直な方向に対してさらなる空間コヒ一レンスの ί藤 可能となる。
図 2 1は、 さらにもう 1つの例の要部を示す図 1 6と罔様の図である。 この例 では、増酸レーザ 6 0の 側ミラ一 1を 1枚の高励率 (^ で孔のな い ®ミラ—で る例であり、その 1枚の ΛΛ側ミラ一 1は^ ¾レ一ザ 5 0からの s e e d光に対して垂 向に、図の ^は J^ M心して配置されて
いる。 そして、その偏心配置された 側ミラー 1の偏心方向とは反対側のエツ ジに接するようにその外側から s e e d光 2 3を導入する。 この配置においては 、増 レーザ 6 0から出力されるレーザ光プロファイルに;^ じる (ビーム 中央部に の弱いところができる) ことを防止することができる。なお、入 力側ミラ一 1と出力側ミラ一 2の光軸に対して s e e d光 2 3の光库由をわずカヽに 傾けて s e e d¾ ^腹観を満たすようにしてもよい。編 3したように、 この ように ることにより、 さらに低コヒ一レンスィ 可食となり、 ¾ ^良く増 ΦΙ^レーザ 6 0において増巾驟振される。
図 1 9、図 2 1の例では、 ΛΛ側ミラ— 1を高励率 c-^m) で孔のない平 面ミラー 1枚で難したが、それぞれ図 2 2ヽ図 2 3、図 2 4のチャンバ一 3側 から見た図 (a) と断 β (b) に示すように、 C a F2等の^!
板の出力佃洒の s e e d¾A¾«には励防止コーティング 9を施し、残りの 領 I或には高 率 (^ ϋのミラーコ一ティング 8を施してそれぞれの 側 ミラー 1を麵するようにしてもよい。すなわち、図 1 6〜図 2 1に用いられる λ¾側ミラ一 1は、 ミラー{¾§©ため、 ミラー fflまでのコ一ティング は «■である。そして、 C a F2等の ¾β ^を精 く [^な面に力 P するこ と « ^ではない。 it 、製辦に に欠け力性じてしまう。そして、 H& 欠けなく高 率 (^ i コ一ティング 8がなされないと、 率の低 い がロスの原因となり、発^^が落ちる。図 2 2、 図 2 3、 図 2 4のよう な ΛΛ側ミラー 1を用いれば、高 KM率 (^ i) コーティング 8の «3S力く 額になり、 s e e d光 2 3と增 Φϊ¾レーザ 6 0内での増幅レーザ光との^^部 まで高 率コーティング 8を»ことカ^ となる。
ここで、図 2 3の (c)及び(d) は、図 1 9若しくは図 2 1に示す 2ステ一 ジレー 1Γ装置に適用した^ ©ΛΛ彻 jミラ— 1とお 領或 2 2との位置 »を示 す図であり、 ΛΛ側ミラー:!の出力側 ( s e e d光 2 3の ΛΛ側)から見た図で ある。 ここで、図 2 3 (c) は、高励率 ^M のミラ一コーティング 8を 施した應のミラー周 »®Jではない側の ¾5の方向が、増 ^^レーザ 6 0の放 4、 5によって形成される 2 2の: ^方向と K^Hi ^る;^を示
す。 また、図 2 3 (d) は、高 率 (^Μ)のミラ一コ一ティング 8を施し た のミラー周 Wi』ではない側の の方向が、増 レ一ザ 6 0の ¾¾* 極 4、
向と略 e¾する^を示す。 図 2 3 (c)及び(d)では、鍵観 2 2に対して、 ΛΛ側ミラ一 1の高励 率 ^δ ί) のミラ一コーティング 8を施した » わる «Xと 側ミラ ― 1の 防止コ一ティング 9を施した わる «Υの 害哈は少なく とも、 Xく Υであること力 ましい。 この理由は、 Χ >Υの^、増 レーザ 6 0の^ ¾¾¾レーザ 5 0に戻るため、 レーザ 5 0の ¾ ^子(特 にフロントミラ一 5 2 ) に損傷を与え、 さらに、 ¾¾レ一ザ 5 0のフロントミ ラ一5 2から出力されるレーザ出力(s e e d光 2 3の出力)のィ氐下を招くため である。
図 2 2、図 2 3、図 2 4に示す ΛΛ側ミラー 1の大きさは、例えば ¾ 2 3 (c ) 、 (d) に示すように、高励率 (^Μ)のミラーコ一ティング 8を施した 繊のミラ一周 ではない側の βの長さが、增 βレーザ 6 0の ¾me 4、 5によつて形成される觸繊 2 2の辭方向の長さより長くなる大きさで あること力 ましい。
すなわち、 側ミラー 1はレーザチヤンバ一 3の外部に ¾gされて L、るため 、 ¾ββ 4、 5間の J¾^より大きくなるように麵する;^でも、高励率 (^ΒΜ)のミラ一コ一ティング 8及び 防止コ一ティング 9を施した遞の ミラ一周 M ではな、ヽ側の βの長さの範囲内であれば、 レーザチャ 'く一 3 力、らのレーザ光は、 側ミラー 1カヽらはみ出すことがない。
なお、図 2 2、図 2 3、 図 2 4に示す入力側ミラ一 1において、平 の高 m (^ Μ)のミラーコ一ティング 8j¾外の部分は反射防土コーティング 9 を施さなくてもよい。 このような «にすることにより、 コーティング (ϋ ί 率 ^¾) のミラ一コーティング 8 ) を施す »が 1®^ですみ、かつ、 M 防止コ一ティング 9がな、、ため、 コ一ティングの劣ィ ない分 ΛΛ側ミラー 1の レーザ光に ¾ る ft久†生を させること力できる。
餾3した 2ステージレーザ装置の職例は、 ^¾レーザ 5 0力、らの s e e d
光 2 3が增^ ¾レ一ザ 6 0に & される際、増廠レーザ 6 0の *¾を«^ るミラーの一方のミラ一 (ΛΛ個 Jミラ一 1 )カヽら s e e d光 2 3力¾λされへ他 方のミラ一 (出力側ミラー 2 )力、ら s e e d光 2 3が増幅されたレーザ ¾)出力 されるものであった。以下の難例では、 レーザ 5 0力、らの s e e d光 2 3が ¾λされるミラーと s e e d光 2 3が増幅されたレーザ 出力されるミラ
―と力 用されてヽる^ «につ 、τ ^明する。
図 2 5に、 出力側ミラー 2から^ ^¾レーザ 5 0からの s e e d光 2 3を λ!ί させる^ 例を示す。 図 2 5は、 レーザ 5 0と i曽 レーザ 6 0 ® lSHである。 »域化モジュール 5 1を有する ¾域ィ レーザ 5 0から の s e e d光 2 3は、 2個の 4 5度直角プリズム 1 0 1及び 1 0 2により順に反 射さ 増 ¾レ一ザ 6 0の *βを; »Τる一方のミラ一である出射側ミラ一 ( 励ミラー) 2に AWる。 出射側ミラー 2の 面において s e e d光 2 3はわずかに励されるものの、大 »は出射佃 Jミラ一 2を廳して増 ¾レ 一ザ 6 0 ^¾λされる。 ' ¾λされた 13 s e e d光 2 3は、增 レーザ 6 0の ¾C¾«4、 5によって形成される ¾SH¾2 2を通 し、增 レーザ 6 0の
ミラーであるリァ』ミラ一 ミラー) 1 1 1によ つて さ MMfM2 2 ¾g§後ヽ 出力 ミラー 2より出力される。
においても、先に説明した通り、肅試(2) と (3 )を満たすような 発散を有する s e e d光 2 3を i曽 βレーザ 6 0 ¾λするようにしてもよい。 さらには、 リア側ミラ一 1 1 1と出力側ミラー 2の 由 Dに対して s e e d光 2 3の 由 Cをわずかに傾けて s e e d¾^¾SH^を満たすように ί¾λすること により、 さらに低コヒ一レンスィ 坷能となり、 ¾ ^良く増巾 ΐ¾レーザ 6 0にお いて i曽 される。
図 2 6に、図 2 5の; 1 ^例において、 リァ側ミラー 1 1 1と出力側ミラー 2の 由 Dに対して s e e ά光 2 3の 由 C力わずかに傾くように戮して、増 Φ酸 レーザ 6 0の ¾«繊2 2の^から s e e d光 2 3を Λ ίさせた^ ®増 ΐ¾ レーザ 6 0を示す。 ここでヽ図 2 6 (a) はヽ增 ^^レーザ 6 0の^ 上面 図、図 2 6 (b) は、增 Ψ驟レ一ザ 6 0の Λβ©仴議を示す。
図 2 6 (a)の上翻に示すように、 ^¾レーザ 5 0から出力される»域 ィ匕された s e e d 2 3光は 2個の 4 プリズム 1 0 1及び 1 0 2により順 に励され(図 2 5参膨、増殿レーザ 6 0の »||を«#"る一方のミラー である出射仰】ミラ一 2にス射する。 出射側ミラ— 2のス射面において s e e d光 2 3はわずかに励されるものの (図に «mで示す。)、大 は出射側ミラー 2 ¾¾する。纖した s e e d光 2 3は纖繊 2 2の佴面から増 g¾レーザ 6 0に ¾Λされる。
この s e e d光 2 3は、 その 由 C力增酸レーザ 6 0の 由 Dに対 して、わずかに傾いた角度 αに された; I 態で Λ ίし、 ¾¾繊2 2において 増幅されへ リア側ミラー 1 1 1に λ!ίし、 する。 この 光は、再び 繊 2 2 ¾® して増幅さ U増幅されたレーザ光の^ 15は麵側ミラ一 ( 顾ミラ一) 2 ¾1 ^して、 レーザ光 K 1として出力される。増幅されたレーザ 光の残りは出射側ミラー 2により励され MSH¾¾ 2 2に戻さ tli曽幅される。 そして、再びリァ彻 jミラー 1 1 1に λΐίし、 する。 この ¾光は再び放 電繊 2 2 ¾1 ^して増幅さ 増幅されたレ一ザ光の^^は出射側ミラ一 (部 分 ミラー) 2 して、 レーザ光 Κ 2として出力される。増幅されたレ一 ザ光の残りは出射』ミラー 2により励され Τ¾¾¾ 2 2に戻さ lJ#幅される 。 このような を繰り返すことにより増 レーザ 6 0の出力としてレ一ザ光 K 3が出力される。
ここで、 出力側ミラ一 2への s e e d光 2 3の ΛΜ¾、 リア ffi!lミラ一 1 1 1及 び出力側ミラー 2への増巾就の λ ^及び^!^は、 ± 藏レ一ザ 6 0の の 5¾¾Dに対して角度 αとなる。 このようにして、 s e e d光 2 3は、図 2 6 ( a )の上面図に示すように、 出力側ミラ一 (Si ^励ミラ一) 2とリァ側ミラ一 ミラー) 1 1 1との間をジグザグに多 msit る。 このようにして、図
2 0の ¾ pjf¾図を用い 明したときと同様の で空間的コヒーレンスの低 減を難できる。なお、出力側ミラ一 ( 励ミラー) 2の麵率は、例えば
3 0 %である。 この:^、 s e e d光 2 3の ±曽||)|¾レーザ 6 0への Λ ί¾^は 7
0 %となる。
この; の利点は、增 レーザ 6 0の « ^を るリァ側ミラー 1 1 1 及び出力側ミラ一 2に、図 1 7、図 1 8、図 2 2、図 2 3、 図 2 4に示すような 的なコ一ティングを; ¾ 必要なく、全面に均一にコ一ティングした; I 態で使 用できる。 このため、 ミラ一の製作が簡単で ¾iffiとなり、 コーティングの品質が 高く耐久 する。 また、出力側ミラ一 (¾ ^励ミラ一) 2の励率が く、 s e e d光 2 3の' ^婢力悪くなる:^は、 ¾λ部の部分にコ一ティング を施さないようにしもよい。
: 例では、 リァ側ミラ一 1 1 1及び出力側ミラー 2は平面ミラ一としたが 、 これに PS¾されることはなく、両ミラ一力安 を: jfg^ればよい。 m^- ば、 リァ側ミラー 1 1 1又は出力側ミラ一 2を円筒匪鏡にすることによってさ らなる空間的コヒ一レンスの 可能となる。すなわち、 円筒 β鏡の 泉方 向と ¾ ^向の中 由か るように円筒 ia«を配置すると、 «モード が増えるため、 向に対して垂直な方向に対してさらなる空間コヒ一レンス の » ^可能となる。
また、增 レーザ 6 0の 内部におけるレーザ光のエネルギは、増 Φ離 出力側ミラ一 2より出力されるレーザ光のエネノレギょりも高くなる。そのため、 リア側ミラー 1 1 1及び出力側ミラ一 2のレーザ光に る耐久' fe6 廳となる そこで、 この麵を嫩すために、 これらミラーの を^的に /さ せて ¾することによって、耐久性を 畐に させること力できる。そのため の纖例を図 2 7に示す。
図 2 6 (a) の矢印 E及び F方向から見たリア側ミラ一 1 1 1、 出力側ミラ一 2をそれぞれ麟するミラーホルダを図 2 7に示す。図 2 7 (a) は、 リア側ミ ラ一 1 1 1側(図 2 6 (a)の E側) から見た麵ステージ付きミラ一ホルダ 2 1 0を示す。また、図 2 7 (b) は、出力側ミラー 2側(図 2 6 (a) の F側) から見た移動ステージ付きミラ一ホルダ 2 1 1を示す。 これらの移動ステージ付 きミラ一ホルダ 2 1 0及び 2 1 1は、增 レーザ 6 0の^ ¾を歐するため の図示しないプレートに固定されている。
ここで、 リァ側ミラー 1 1 1を鶴するミラーホルダ 2 1 0につい τΐ¾明する
。 リァ側ミラー 1 1 1はミラ一ホルダ部 2 0 6に されており、 このミラーホ ルタ部 2 0 6は、 ミラ一ホルダガイド 2 0 4及び 2 0 5 ¾ ^して、 ミラーホルダ ステージプレート 2 0 3に移動可能に g ^されている。 ミラ一ホノレタ部 2 0 6は 、 ミラーホルダガイド 2 0 4及び 2 0 5によって:光舳が変化せずに水平方向.(図 2 7 (a) に示す矢 E防向) に対して麵可能となっている。
ミラーホルダガイド 2 0 4及び 2 0 5力設けられている側と幽をなす側のミ ラ一ホルダステージプレート 2 0 3の には、雌ねじ部が設けられたスクリ ュ一 gl ^プレート 2 0 2が設けられている。 この雌ねじ部に雄ねじ部を有する ノプ付きスクリュー 2 0 1力 される。 ノプ付きスクリュ一 2 0 1の¾«に はボール 2 1 2が gl¾されている。 このボール 2 1 2がミラーホルダ部 2 0 6の 彻 と擁するように、 ノブ付きスクリュー 2 0 1がねじ込まれる。
一方、 ミラーホルダガイド 2 0 4及び 2 0 5力設けられている側と鎖をなす 側のミラ一ホルダステージプレート 2 0 3の ft»|5には、パネ 才 2 0 8が 設けられている。 このパネ g»W2 0 8にバネ 2 0 9の"" 醜されている 。 また、パ、ネ 2 0 9の がミラ一ホルダ部 2 0 6に設けられた^部 2 0 7 に揷入されている。パネ 2 0 9は、その弾¾¾がミラ一ホルダ部 2 0 6力 己ノ ブ付きスクリユー 2 0 1の に gl¾されたポール 2 1 2に押しつけられるよ うにィ乍用するように、 されている。 なお、 ミラ一ホノレタ! 52 0 6に設け られた^部 2 0 7は、 ノブ付きスクリュー 2 0 1と略同車 ώ±の位置に設けられ る。
このような滅において、 ノブ付スクリュー 2 0 1を させることにより、 リア側ミラー 1 1 1を、 ¾由が変化しないようにフ平^;させること力できる。 出射側ミラ一 2を職するミラ一ホルダ 2 1 1の灘も、 ミラーホルダー 2 1 0 と同様で る。
ここで、 このミラーホルダ 2 1 0、 2 1 1のノブ付スクリユー 2 0 1力増 1ΐ¾ レーザ 6 0の同じ偵陋に位置し、それらのメインテナンス側が同じ方向に位置す るようにするために、 ミラ一ホルダ 2 1 0とミラ一ホルダ 2 1 1の難は、図 2
7の xx軸 ¾iる紙面に垂直な面に対して蔵播になるように «rることが ましい。
図 2 7に示す例の齢、出カレ一ザ光 2 1 3は、 ミラ一ホルダ 2 1 0及びミラ —ホルダ 2 1 1を用いてリア側ミラ一 1 1 1、 出力側ミラ一 2を^/させること により、同じミラ一 1 1 1、 2をそれぞれ 3 すること力でき、 ミラ一の寿 命を 3衞申ばすことカ^!能となる。 この例では、 ミラーホルダ部 2 0 6力一方向 のみ移 Sr る例を示した力、 これに,されることなく、 2軸のステージ上にミ ラ一ホノレダ部 2 0 6を^するようにしてもよい。 また、 この例では、 リア側ミ ラ一 1 1 1、 出力側ミラー 2の 3¾由 !» に必要なミラ一の傾き の図示 は 8 &した力 ミラーホルダ 2 0 6に! ¾1するようにしてもよい。
次に、 レーザ 5 0力、らの s e e d光 2 3力¾λされるミラ一と s e e d 光 2 3が増幅されたレ一ザ¾ ^出力されるミラーとが兼用されている もう 1つの実施例について、図 2 8を用いて説明する。
図 2 8に示 レーザ 6 0は、図 2 6に示した增 figレーザ 6 0に換えて 、図 2 5に示す 2ステージレ一 " g置の増!^レ一ザ 6 0として用いられるもの である。図 2 6に示した増 βレーザ 6 0との の相 ¾ ^は、図 2 6の増幅 段レーザ 6 0に設置されている^ βのリア (ミラ一 (^^ミラ一) 1 1 1の 代わりに、 ^S iit^プリズム (ルーフプリズム) 1 0 3を用いて光を折り返す 子を翻した;^ ©例を示すものであり、 その他の 素は、 図 2 6に 示すものと同様である。
すなわち、図 2 8は、図 2 5の雄例において、 ^S i賴プリズム 1 0 3と 出力側ミラ一 2の 由 Dに対して s e e d光 2 3の 由 C力わずかに傾くように «して、増 βレーザ 6 0 OmfM2 2の ¾»ヽら s e e d光 2 3を Λ ίさ せた 増ΐ¾レーザ 6 0を示すものである。 ここで、図 2 8 (a) は、増幅 段レーザ 6 0の 上画、図 2 8 (b) は、增 ΦΙ^レーザ 6
画を示す。
したがって、 においても、 鎖プリズム 1 0 3と出力側ミラ一 2 の¾由1)に対して s e e d光 2 3の 由 Cをわずかに傾けて s e e d^¾S
域を すように' &λしているので、先に説明した通り、 さらに低コヒ一レンス ィ 可能となり、 ¾ ^良く増 レーザ 6 0において增 Φϊ¾される。
図 2 8 (a)の上画に示すように、 ¾^レ一ザ 5 0から出力される »域 ィ匕された s e e d光 2 3は 2個の 4 5¾1 ^プリズム 1 0 1及び 1 0 2により順 に励され(図 2 5参 )、増 Ψ驟レ一ザ 6 0の^ βを; ^Tる一方の^ ¾ 子である出力側(¾¾ ^ミラ—) 2に る。出射側ミラ一 2の AM面にお いて s e e d光 2 3はわずかに固されるものの (図に磁泉で示す。 )、大 は出細則ミラー 2を する。透過した s e e d光 2 3はお 領域 2 2の佴画か ら増 Φϊ¾レーザ 6 0に ¾Λされる。
この s e e d光 2 3は、その^ ί由 C力 曽»レーザ 6 0の 由 Dに対 してわずかに傾いた角度 αに された忧態で A tし、観観 2 2において増 幅さ プリズム 1 0 3の面 1 0 3 及び面 1 0 3
2でフレネルの全 m
によって^ s¾される。
ここで、 例は以下の点で、図 2 6の難例と作用力異なる。すなわち、 この^ δΐίϋ^プリズム 1 0 3は ΛΙίしたレーザ光を面 1 0 3 i及び面 1 0 3 2 で 2[ϋ^ΚΙίするので、 出力されるレーザ光は入射方向と 寸方向へ反転する。 この反転したレーザ^ び¾*«2 2を βすることにより ±曽幅される。 i曽 幅されたレーザ光の^ ϋは出射側ミラ一(¾¾^¾ミラ一) 2¾ ίι¾して、 レ一 ザ光 Κ 1として出力される。増幅されたレーザ光の残りの光は出射側ミラー 2に より され 2 2に戻さ; i曾幅される。 .
そして、再 ^lilMプリズム 1 0 3に Λ¾し、 "る。 この^ ¾さ れたレ一ザ光は再び反転して、 2 ¾®¾して増幅さ; 増幅され たレーザ光の^ 15は出射側ミラ一 (¾ ^励ミラ一) 2 ¾ ©して、 レーザ光 K 2として出力される。増幅されたレーザ光の残りは出射側ミラー 2により さ LT¾¾»2 2に戻さ li曾幅される。 このような を繰り返すことにより増
Ψΐ^レーザ 6 0の出力としてレーザ光 Κ 3が出力される。
ここで、出力側ミラ一 2への s e e d光 2 3の λ!^、 ^ ίϊΙ^プリズム 1 0 3及び出力側ミラ一 2への増巾就の λ¾¾及び^!^は αとなる。 このように
して、 s e e d光 2 3は、図 2 8 (a)の上翻に示すように、出力側ミラー ( ミラー 2 ) と^ ¾直角プリズム 1 0 3との間をジグザグに多 fiS tT る。 このようにして、図 2 0の ¾fFJ a図を用い Tl½明したときと同様の ¾で ヽ空間的コヒーレンスの«を «できる。
図 2 8 明した難例においては、図 2 6 tf¾明した先の麵例と同等の効 果に加え、 さらに以下の効 ¾) 晷られる。 例では、 ^ i蘭プリズム 1
0 3によってレーザ光は反転し 斤り返される。そのため、 2である 増幅ゲインの »向(W^向) の増幅^布 一力 した:^におい ても、 tmM2 2の上部 n¾と H¾I^を共に «するので、 出力されるレ一 ザ光は»向に対し T¾iW扱び安定 ¾ ^改善される。
具 勺 jとしては、 レーザの^^り返し |¾6镇くなると (伊 jえば、 3 0 0 0 ~ 4 0 0 0 H z)では、 ¾ffi¾4、 5間の放霓により^ ¾による^ Ε¾Λ¾ 生し、 に増幅ゲイン分布及び屈折率の^!一力魁する。 こ れに対し、 ^^蘭プリズム 1 0 3によってレーザ光を反転して再び増幅させ ることにより、増§¾のレーザ光の均 生、 »ί生、安定 (生¾1 ^することか可 能となる。 また、 この によってさらなる低コヒーレンスィ ^可能となる。な お、 このような 果を得るには、 角プリズム 1 0 so i 0 と
1 0 3 2の纖(M根面の樹泉) は、 向に対して β直な方向に向ける必 要がある (図 2 8 ( ) 。
この 例において、 プリズム 1 0 3の λ¾面に 防 «コート を施してもよいし、付けなくてもよい。 ただし、 この^ プリズム 1 0 3 の Λ ί面は、增 及び s e e d光の 由 Cに対して ¾ ^を W るた めに、 出力側ミラ一 2の励面に対して傾ける必要がある。
i:の 2ステージレ一ザ、装置の «例は、 ^¾レーザ 5 0からの s e e ά光 2 3が増 ¾レ一ザ 6 0に ¾λされる際、増 レ一ザ 6 0の^!を る ミラ一の一方のミラ一 CA^側ミラ一 1 )力、ら s e e d光 2 3が ¾λさ;
のミラ一 (出力側ミラー 2 )力、ら s e e d光 2 3が増幅されたレーザ ¾δ出力さ れるものであった。 また、 ¾ ^レ一ザ 5 0からの s e e d光 2 3力ί¾λされる
ミラーと s e e d光 2 3力増幅されたレ一ザ^出力されるミラーとが 用され ているものであった。 これらの 例は、何れの:^も、 s e e d光 2 3力《増幅 段レーザ 6 0の^ ¾を»^るミラーの一方のミラーに λ!ίして @«、直ぐ に放電領域 2 2を iBiするものであつた。
図 2 9、図 3 0を用いて、以下に説明する実施例では、増幅段レーザ 6 0の共 攝を «tるミラーの一方のミラ一 (ΛΛ側ミラー 1)から s e e d光 2 3が ¾λさ のミラ一 (出力側ミラー 2 )力、ら s e e d光 2 3が増幅されたレ 一ザ ¾¾出力される例の^^である。すなわち、 s e e d光 2 3が増 Ψΐ^レー ザ 6 0の ΛΛ側ミラ一 1に λ¾して 後、 ¾Μ« 2 2 して 、 出力側ミラー 2に至噠して H T後、その M¾¾&¾¾S«2 2 ¾®itする例で ある。
この難例は、 t M2 2からみれば、 レーザ 5 0からの s e e d光 2 3力 ¾Λされるミラーと s e e d光 2 3が増幅されたレ一¾《出力されるミ ラーと力兼用されている齢と同様となる。すなわち、 s e e d光 2 3は纏領 域 2 2の出力側から A*tし、増幅さ 出力される。
図 2 9に增¾レーザ 6 0の «例を;^。 ここで、図 2 9 (a) は、増 Φϊ¾ レーザ 6 0の 上翻、図 2 9 (b) は、増 Ψΐ¾レーザ 6 0の^ 側 翻を示す。
;^ ½例における 側ミラー 1の滅は、図 3 0 (a)の図 2 9 (a)の矢 印 E方向から見た図に示す通り、図 2 2、図 2 3、図 2 4に示す 側ミラ一 1 と同様の; «である。すなわち、 C a F2等の紫外; の s e e d光 2 3 λ¾観には励防止コ一ティング 9を施し、残りの繊には高励率(全 ί)のミラーコ一ティング 8を;^"。
一方、 出力側ミラ一 2の難はヽ 図 3 0 (b) の図 2 9 (a) の矢印 F方向か ら見た図に示す通りであり、 C a F2等の辦; ¾1 ^翻反の s e e d光 2 3 A ii!或には高反射率 (^ )のミラ一コ一ティング 8を施し、残りの領域に は 扮 のミラ一コ一ティング 1 0を»0
図 2 9において、 レーザ 5 0 (図 1 9若しくは図 2 1参照 Jから出力さ
れた s e e d光 2 3は、 ΑΛ側ミラ一 1の^ «繊防止コ一ティング 9を施 した繊 から して、増 βレーザ 6 0©¾S«2 2ではない観 ¾ U出力側ミラ— 2の^ li部 GS励率 ( i)のミラ一コ一ティン グ 8を施した» ΚλΜして、驢繊 2 2ヘ^^される。
ここで、 図 2 9に示 曽 レーザ 6 0においては、 由 Dに対して s e e d光 2 3の 由 Cを角度 αだけわずカヽに傾くように^ ¾されている。 したがって、 «g¾こおいても、 ¾®¾¾Dに対して s e e d光 2 3の光 軸 Cをわずかに傾けて s e e d¾^¾S«を満たすように ίΐλしているので、 先に説明した通り、 さらに低コヒーレンスィ 可能となり、 $脾良く増 レー ザ 6 0において増巾^^される。
出力側ミラ一 2の 部に λ!ίして、 ¾«« 2 2へ^ された s e e d 光 2 3は、 mm 2 2 ¾1¾して増幅さ ΛΛ側ミラ一 1の^ 部 G¾反 射率 (^M のミラーコ一ティング 8を施した » に λ¾し、 る。 この 光は、再び 2 2 ¾Β して増幅さ 出力側ミラ一 2 i (き盼 のミラ一コーティング 1 0を施した■ に A tする。 出力側 ミラ一 2の 励部に Λ ίした増幅されたレーザ光の^ は、出力側ミラ一 2 して、 レーザ光 K 1として出力される。 また、残りの光は^ ¾され T¾¾ 2 2に戻される。
この ¾R«2 2に戻された ΜΙί光はヽ再び ¾Β«2 2を して増幅され る。 そして、 Λί則ミラ一 1の^ t部に Λ ίし、 する。 この ^光は再 <^¾*«2 2 ¾® して増幅される。 そして、増幅されたレ一ザ光は出力側ミ ラ一 2の 纷^ Wミラ一 2に Λ ίする。 出力側ミラー 2の 部に Λ ίし た増幅されたレーザ光の^^は、出力側ミラ一 2 して、 レーザ光 K 2とし て出力される。 また、残りの光は励され T¾SH¾2 2に戻される。 このよう な ¾を繰り返すことにより増 1 ¾レーザの出力として T 3が出力される。 ここで、 出力側ミラ一 2への s e e d光 2 3の Λ¾¾、 側ミラ一 1及び出 力側ミラ一 2への増 Φ就の λ ^及び は、増 レーザ 6 0の 光
軸 Dに対して角度 αとなる。
このようにして、 s e e d光 2 3は、図 2 9 (a)の上面図に示すように、 出 カ側ミラ一 2と 側ミラ一 1との間をジグザグに多 する。
この難例の利点は、 s e e d光 2 3おか率良く' ¾Λすること力できる点にあ る。図 3 0 (a) に、図 2 9 (a)の矢印 E方向から見た λ¾側ミラ一 1と ¾¾S x e e d光 2 3の位置 »を示す。 また、図 3 0 (b) にヽ図 2 9 (a ) の矢印 F方向から見た出力側ミラー 2と漏職び s e e d光 2 3の位置関 係を示す。
この^!例では、 s e e d光 2 3は λ¾側ミラ一:!の ¾¾5から増驗レ一ザ 6 0の S¾¾H^2 2からやや離れた位置から A t る。 ここで、 E方向(図 2 9 (a)参 から見たとき、 ¾¾衝或2 2はスカ佴 IIミラ一 1の全 部と重なり
、 -mm 2の βと ^»の¾と力 る配置となっている (図 3
0 (a) )。 また、 F方向(図 2 9 (a)参 )カヽら見たとき、 出力側ミラー 2 の^ とき との; ^線と ¾¾«2 2の とカ ! ^し、 ¾¾領 域 2 2は 励部と重なるように配置されている (図 3 0 (b) )
また、 ΛΛ側ミラ— 1の jl»と出力側ミラ一 2の ^部にコーティング
1 0をしない;^は、以下の 3つの利点がある。すなわち、
( 1 )両ミラ一 1、 2は湖 可能となる。
(2)両ミラ一; 2の製作も となる。
(3) 出力側ミラー 2の » Ιί部に 顾膜(.コ一ティング 1 0 )がない ために、 コーティングの劣ィ ない分耐久 する ( 励のミラーコー ティング 1 0がなくとも、 フレネル ίにより ¾¾^ ίミラ一となる。)。 なお、図 2 0の例や図 2 9の例のように、 側ミラ一; Iから s e e d光 2 3 を、 遍 Dに対して s e e d光 2 3の遍 Cが角度 αだけわずかに傾く ように ¾λする ¾^にも、高 (^Μ)のミラーコ一ティング 8を施した ΛΛ側ミラ一 1の りに、図 2
ズム ( ルーフプリズム) 1 0 3を用いるようにしてもよい。
ところで、 図 2 0、図 2 6、図 2 9の例のように、增巾顧レーザ 6 0の^^
を«する ®の λΛ側ミラー 1あるいはリァ側ミラ一 1 1 1と平面の出力側ミ ラ一 2の 由 Dに対して、 s e e d光 2 3の 由 Cがわずかに傾くように難し て、増巾酸レーザ 6 0の ¾¾領或 2 2の βから s e e d光 2 3を Λ ίさせる場 合に、例えば出力 1ミラー 2に対して、 ΛΛ側ミラ一 1あるいはリァ側ミラ一 1 1 1¾ 切に傾けることにより、低コヒーレンスの特性を ϋ したまま、 レーザ システムとしてより $か率的な 能であることを見出した。 この点を以下に 説明する。
まず、 s e e d光 2 3の' ¾Λ^ の自由度について観してみる。例えば、典 型的に、図 1 9の配置と類似する図 3 1の配置において、増 ¾レ一ザ 6 0の入 力側ミラ一 (Xは、 リァ個 jミラー) 1と出力側ミラー 2との ί灘を^!長とし てこれを とする。 また、増幅に効く^)的な ¾Μ«2 2の幅を、図 1 9 (a )の断面においては Wx mm、 (b)の断面においては Wy mmとする。
ここで、 s e e d光 2 3の λΛ側ミラー 1位置での位置と角度に着目し、戸リ:淀 の 酸レーザ 6 0の (ΛΛ側ミラ一 1と出力側ミラー 2 ) 中を往復 し 力にレーザ出力として取り出し可^ あるための雜を考える。例えば 3 2に増 βレーザ 6 0の ¾βと觸繊 2 2の¾¾¾"向と垂直な方向(X方 向)の献的な断翻に示すように、 s e e d光 2 3力く 側ミラ一 (リア側ミ ラ一) 1の高蹄率コートが施されている に Λ ίしてしまう齢は、 どんな 角度を持っていようとも 側ミラー (リア側ミラ一) 1で励されてしまう。 した力つて、 レーザ出力とし T¾¾)に取り出すことは^! となる。
次に、 側ミラ一 (リア側ミラ一) 1のエッジ部に碰した位置から A # る;^を考える。 このとき、 AMする角度が浅すぎる (出力側ミラ一 2に垂直に 近い角 と、図 3 3に示すように、 s e e d光 2 3は觸繊2 2に入ること 力できず'、 また、 «器を したときに 側ミラー (リァ彻ミラ一) 1の高 癒率ミラーコ一ティング繊に AWること力できず、系から逃げてしまう。 逆に、 Λ ^戯きっすぎる (出力側ミラー 2に斜めに Λ ί)齡は、図 3 4 に示すように、 s e e d光 2 3は出力個 Jミラー 2で された Ί ¾S«2 2
から«してしまい、 にレーザ出力となつて取り出すこと力《できな、、。 このような観 に立って考えると、 s e e d光 2 3か所定の »辦驟レーザ
6 0の 中を往復して、 出力レーザ光とし 力に出力されるための ΛΛ側 ミラ一 (リア側ミラー) 1での、 s e e d光 2 3の位置と角度とに必要とされる が算出される。
例えは "03 5に示すように、 ¾¾« 2 2中心 ¾1り¾¾¾¾こ沿う方向に ζ 軸、 向と垂直な方向に X軸を し、 ΛΛ側ミラー (リア側ミラ一) 1位 置に鼠 を定め、 X軸に関しては、図の "を +とし、 s e e d光 2 3及びミラ 一 1、 2の角度に関しては反晴十方向を +とし、 ミラ一の^!^ z車肪向に向く 齢には 0とする。 このときの s e e d光 2 3の λΛ側ミラ一(リァ側ミラー) 1位置での ¾λ位置と角度をそれぞれ Xin、 0 inとして、 *β長を: L、 ΛΛ側 ミラ一 (リア側ミラー) 1の傾き角度を^ 、 出力側ミラ一 2の傾き角度を 0と すると、 n往復(ΛΛ側ミラ一 (リア側ミラー) 1位 S)、若しくは、 n+ 0. 5往復(出力側ミラー 2位置) 目における s e e d光 2 3の位置 Xn、 Xn+0. 5 は、
Xn =Xin+ 2 n · L · 6> in+ 2 n (n - 1 ) · L · θ' · · · ( 5 ) Xn+0. 5 ==Xin+ ( 2 n + 1 ) - L - ^in+ 2 n 2 · L - θ'
• · · ( 6 ) と ¾t己でさる。
この結果より、 mm 2 2 せずに に出力側ミラ一 2からレーザ出 力とし 力に取り出すために必 な 側ミラ一 (リァ側ミラ一) 1位置にお ける s e e d光 2 3の ¾λ位置と角度との βが、着眼する往復 »に応じて算 出できる。
: β的な^半としてヽ ΛΛ側ミラー 1力 s e e d光 2 3に対して水平方向 (x 車肪向) に偏心して配置される例(図 3 1 ) において、 « ^長 L= l m、観 = 2. 5 mm、 λΛ側ミラー 1と出力側ミラ一 2は TO配置、 ΛΛ側ミラ —1のエッジを觸繊 2 2の ¾と ^(させた;^ (図 3 6 ) の 6餓を考え ると、図 3 7で示された多角 繊内の餅であれば、 »に取り出し可能と
なる。 'ί¾λする s e e d光 2 3のサイズや広がり角等にもィ游する力 傾向とし ては、 この多角形繊の確 勖口することか望まい、。
図 3 7は、 側ミラー 1と出力側ミラ一 2カ 配置の ¾ ^であつたが、入 力側ミラ一 1を + 0. 0 4 m r a dだけ傾けた ¾^©、同じく有効に取り出し可 能な繊を求めると、図 3 8のようになる。図 3 8から明らかなように、 側 ミラ一 1をわずかに傾けることで、 1¾に取り出し可能な »0 勧口し (s e e d光 2 3の- ¾λの自由度が葛くなり)、 さらに、 TOE置の^と同様に低コヒ 一レンスィ 可能となり、 レーザシステムとしての出力も ί¾±する。
このときの 側ミラー 1の出力側ミラー 2に対して傾ける方向は、 側ミ ラー 1と出力側ミラ一 2との]?隱 Lに着眼したときに、一方のミラ一を傾けるこ とでミラ一曰 大きくなる供 ヽら、 ¾¾レ一ザ 5 0で発振された s e e d 光 2 3が A t るような方向に λΛ側ミラ一 1力 頃くこととなる。
また、增 レーザ 6 0の 2枚の平面ミラ一からなる 力TOでなくて一 方がわずかに傾いているので、増 Ψ鞭レーザ 6 0の するスぺクトル幅 力ブロードな自然 J出光に対してはゲインが小さくなつており、その結 プロ ―ドバンド脾が 2枚のミラ一を TOに配置する齢に比べて '»している。 そ のため、特願 2 0 0 3 - 1 3 0 4 4 7号に示されているように、所定のブロード バンド ϋ摔以下の^ ^を満たすためには 望の^ ¾レ一ザ 5 0のピーク 必要となるのであるが、上記のように、 » ^を 2枚の^ mなミラーで ることにより、 このレベルが格段に小さくなる。
また、 内での往復 in敷に着眼すると、 «器ミラ一力 なときと、適 切な傾きを持つたときとでの ^が広がること力、ら、 レーザ光のパノレス Ψϊ^申長 することになる。 レーザパルス幅は^ Ei )^置の^ ^を考えた齢、できる だけ長い方が望ましい。
この点を ると、図 3 9 (a) に示すように、 ミラーが適切なィ頃き を持ったとき、 λΛί則ミラー 1のエツジ部と 領域 2 2との W±、 s e e d 光 2 3は に対して斜めに; Wる。 ミラー力 な図 3 9 (b) の 齢に対して、適切に一方のミラーを傾けた図 3 9 (a)の齢は、増 Ψ廳レ一
ザ 6 oの^ β中をより多くの HIT維すること力何倉 'あり、そのためより高 いレーザ出力カ ら さらにパノレス幅も伸長する。
なお、 側ミラ一 1の高励率を^ 側の平面と出力側ミラー 2 (Dmm 率を^ 側の平面と力 であるときに対して、 レーザシステム出力が上回る入 力側ミラ一 1の傾き範囲は、 0. Omrad〜0. 16mradである。 もちろ ん、 » ^長や漏墓、 さらには、着眼する往復議変化すれば、編5の式( 5)、 (6)からも分かるように、 この範囲も変化する。例えば、 3往復に着眼 すれば、 0. Omrad〜0. 87mr a dの範囲であれば、 ミラーが TOであるときの出力を上回る。
何れにせよ、上記の範囲は の式に基づけば 単に導出可能であり、 その範囲に入るように « ^を «することで、 レ一ザ出力の i| 、パルス幅の 伸長、 s e e d光の ¾λの自由度の確保、!^^レ一ザのピーク ¾gの低下を図 ることカ^]!になる。
ここで、 を変えて、增 レ一ザ 60の «§を«する 2枚の平面ミラ 一を で する:^にヽ 側ミラ一 (リア』ミラー) 1と出力側ミラ一 2を s e e d光 23の 由 C (図 20参 )に対してどのように傾ければよいか を ^[しておく。
図 40に示すように、図 35の場合とは異なり、 s e e d光 23の進行方向に z軸、 向あるいはその ^向と垂直な方向に X軸を し、原 を Λ¾ 側ミラ一(リア側ミラー) 1で s e e d光 23が入射する位置に定め、 x軸に関 しては、図の を +とし、励 びミラー 1、 2の角度に関しては賴十方向 を +とし、 ミラ一 1、 2の ¾H^'z幸肪向に向く齢には 0とする。そして、入 力側ミラー (リア側ミラ一) 1の傾き角度を (9K、 出力側ミラ一 2の傾き角度を Θ, とする。 X車鐘ネ E に s e e d光 23力頃き角度 0で ¾λされる。
各ミラ一 1、 2で励された後の光の進 度は、
で表される。 ここで、サフィックスの "NF"、 "NR" はそれぞれ出力側ミラ
― 2、 ΛΛ側ミラー (リァ側ミラー) 1で Ν回目の Ef後の »を表す。
において、励点の座標に関しては、
XNR-2N2 Θ, L-2N (N-l) 0R L
(N+l) L-2N2 R L
と裁できる。 この;^ ©サフイツクスの "N F "、 "N R" はそれぞれ出力側 ミラー 2、 ΛΛ側ミラ一 (リァ側ミラー) 1で N回目の反射点を表す。 また、 L は増 レーザの »ϋ長を表す。
ここで、 X1R>0を満たさないと、 1往復したときに ΛΛ側ミラ一 (リア側ミ ラ一) 1で励されない。 これより、
ΘΡ > 0
を-満足する'i¾力《ある。
N碰したときに、 側ミラ一(リア側ミラ一) 1で ^ΙίΤるための餅は
となる。 したがって、
<Ν/ (Ν— 1)
•BL 5、ら、 したときに、 側ミラー (リア側ミラ一) 1で ^i るた めの維ま、
θ¥ >0
力、つ、
θκ <Ν/ (Ν-1) Χθ?
となる。
さて、 Ψσ^ (0F ) に増して^ ^幅 を増やすため には、 1往復したときの 側ミラ一 (リア側ミラ一) 1若しくは出力側ミラ一 2における位 ¾^が、 と共に «されることである。何れのミ ラーに着眼しても同様の結 辱られるので、 ここでは出力側ミラ一 2に着眼す る。
上言 は、
XN+2 F ― XN+1 F く XN+1 F ― XNF
となる。 これより、
Θ F <
力 られる。 これと上記出えられた^ を組み合わせることにより、 Nft¾まで 出力側ミラ一 2で癒さ かつ、位 » ^カ穩されるための餅は、 .
O<0Fく <N/ (N-1) X · · · (7) となる。
すなわち、図 40において、 側ミラ一(リア側ミラ一) 1、 出力側ミラ一 2共に瞎十方向に傾いており、 出力側ミラー 2の傾き角度が のとき、 側 ミラ一 (リア側ミラー) 1の傾き角度 0 R力 W Fよりも多少大き 、ことが必要で ある。 これは、 s e e d光 23は、 ミラー 1、 2間の足灘より長く相互に開い ている側から' ¾λすることと である。
雌例として、 N=5、 0F =0. 5mr adとすると、
0. 5mr a d<6R < 0. 625mr a d
となり、 ΛΛ側ミラ一 (リア側ミラー) 1と出力側ミラ一 2の間の開き角は、 0 〜0. 125mr a dの範囲になる。
Lhの漏では、位!^に関しての不^;に脑値を付けて考えなかつたが
、蘭値を付けて雌する方がより望ましい。その理由は、 mnm^^m 合には、; b5 x軸の: 向にずれる分に関してはいくらでも許容しているからで ある。
mrn る伏態では、
I ϊΙ+2 F — XN+I F I \ I XN+I F — ANF I
から、
θτ < θ^ < (2N+3) / (2N+2) ^F
カ かォレ θ >0の 牛と組み合わせることにより、 ^まで出力佴 ijミラ一 2で励さ かつ、位^^の徹寸値力種されるための餅は、
O<0F < θ く (2Ν+ 3) / (2Ν+ 2) 0F · · · (8) となる。
β例としてヽ N=5、 0F =0. 5mr adとすると、
0. 5mr a dく R < 0. 542mr a d
となり、 ΛΛ側ミラ一 (リア側ミラー) 1と出力側ミラ一 2の間の開き角は、 0 〜0. 042m r a dの範图になる。
何れにしても、 側ミラ一(リァ側ミラー) 1、出力側ミラー 2は共に s e e d光 23©¾^C (図 20参 ) に対して同じ方向に傾いて配置し、 側ミ ラー(リァ側ミラ一) 1の傾き角度 Θ Rが出力側ミラ一 2の傾き角度 ^ Fよりも 多少大きく傾けら s e e d光 23をミラー 1、 2間の ]2»より長く相互に 開 L ^Tlヽる側か ¾Aすること力 要であることカ份かる。 そして、両ミラー 1 、 2間の開き角は、 0. 0 lmr ad~0. 2m r a dの範囲にあること力 ま しい。なお、 出力側ミラー 2個 ヽら s e e d光 23を ¾λするときは、 0Rと 0
F は入れ換わる。
図 31は、 Lhのように、 側ミラー 1、出力側ミラ一 2カ哄に s e e d光 23の 由 Cに対して同じ方向に傾いて配置し、 側ミラ一 1の傾き角度を出 力側ミラー 2の傾き角度より多少大きく傾け、 s e e d光 23をミラ一 1、 2間 の g«) り長く相互に開いている側から' ¾λする例の図 16と同様の図である 。 なお、 ここでは説明のため、 s e e d光 23力增 (?酸レーザ 60内を 1. 5往 復しかしていない力 実際は往復 Hittまより多く離される。 また、同じく説明 のため、光を 1本の線として示してあるが、実際は有限の幅と有限の広がりを持 つたビームである。 さらに、以下の 側ミラ一(リア側ミラ一 111) 1、 出 力側ミラ一 2 頃ける例に財る図においては、説明の者哈上、 ミラー 由の 傾けの を^!して図示してある。
この例は、図 19と同様に、増 ϋ¾レーザ 60の 側ミラー; Iを 1枚の高反 射率 (^ Μ で孔のない平面ミラーで る例であり、 ΛΛ側ミラー 1にお いては、麵的には、增 レーザ 60のチャンバ一 3に近い側の全面に高励 率コートが施されている。 また、その麵は 2® ^での干渉を防ぐために、麵 的には、全面に無^ ί率コート 騰防止コーティング:)力なされる力 \又は/ 及び、厳なゥエッジ角を ように難されている。 また、 出力側ミラー 2は
、難的には、增酸レーザ 6 0のチャンバ一 3に近い側の全面に、当該レ一ザ システムにおいての ¾ϋな ΗΙί率をとるような部^ Ιίミラ一コーティング(ft 型的には、励率 1 0 %~ 5 0 %)力 ¾|されている。 また、 その ¾®は 2®^で の干渉を防ぐために、鐘的には、全面に無顾率コート 蘭防止コーティン T)がなされる力 \又は び、避なゥヱッジ角を ように誠されている そして、 ΛΛ側ミラー 1は、 レーザ 5 0力、らの s e e d光 2 3に対して 水平方向 CJ:面図(a)の面内) に偏,!、し、かつ、 その高 率を 側の率面 を出力側ミラー 2の 率を 側の平面とは TOとせず、 ここでは、上面 図(a) に着眼したときに: @ΙΕな傾きを^ ように配置されて、 側ミラ一 1 のエッジが増!!酸レーザ 6 0の、 ¾β§ 4、 5によって形成される ¾¾繊 2 2内又は腦繊 2 2近傍に位置するように配置されている。 また、その傾きの 方向は、 ΛΛ側ミラー 1の高励率 ¾# 側の ®と出力側ミラー 2の 励 率を^ 側の平面に着眼したとき、 s e e d光 2 3力傳入される 側ミラ一 1 のェッジ部にお、て、 2枚のミラ一間の 側のミラ一間の隱ょりも長 くなる方向に傾けられている。そして、上記したように、式(7 )又は(8 ) を こすように、 s e e d光 2 3の遍 Cに対して 側ミラ一 1の傾き角度を出 力側ミラー 2の傾き角度より同じ側に多少大きなるように傾けられて L、る。 この配置においては、増 Ψ藏レ一ザ 6 0から出力されるレーザ光プロファイル に 性じる (ビーム中央部に ¾gの弱いところができる) ことを防止するこ と力できる。
なお、 ここで βな傾き/ Sとは、具体的な数値は ftf3した通りであり、具体的 な^ ¾こおけるガス圧、 Ε(¾Ρ¾Ϊ、 s e e d光 2 3のエネルギといった他の要因 を gl¾して考えた^ レーザシステム出力が、図 4 1に示すように、 側ミ ラ一 1の高 S¾率を ^側の ¥®と出力側ミラ一 2の» 率を^ 3側の平面 とカ^であるとき (図 2 0 )のレーザシステム iil^Sを下回らない範囲 G内に
¾5ζΛίΞ ^れる
図 4 2に、増廠レ一ザ 6 0の を 2枚の^ TOなミラーで « る:^
に、図 2 5の齢と同様に、出力側ミラー 2から レーザ 5 0からの s e e d光 2 3を A させる^^ ¾¾例を示す。 図 4 2 (a) はその の上画、 (b) は側面図、 (c) は増幅段レーザ 6 0の出力側ミラー 2をそのチャンバ一 3側から見た図である。 この例では、 s e e d光 2 3が出力側ミラ一 2のエッジ に接するようにその外側から導入する。 この齢は、 出力側ミラー 2から し ているので、それと^ [側のミラ一をリァ側ミラ一 1 1 1と る。 リァ側ミ ラー 1 1 1においては、麵的には、增 レーザ 6 0のチャンバ一 3に近い側 の全面に高励率コートが施されている。 また、その ¾Eは 2®¾での干渉を防 ぐために、麵的には、全面に無繊率コ一ト 繊防止コ一ティング〕力なさ れるカ \又は/ ¾び、避なゥエッジ角を ように猶されている。 また、 出 力側ミラ一 2は、: β的には、増! ¾レーザ 6 0のチヤンバ一 3に近い側の全面 に、当該レーザシステムにおいての ¾@な励率をとるような ¾¾»ίミラ一コ —ティング麵的には、励率 1 0 %〜5 0 %)力施されている。 また、その ¾®は 2耐曰¾での干渉を防ぐために、颠的には、全面に 率コート 繊 防止コーティンめ力なされる力 \又は ¾び、纖なゥエッジ角 ¾# ように «されている。
この場合に、出力 fflミラー 2は、 ¾gレーザ 5 0からの s e e d光 2 3に対 して水平方向 OL画 (a) の面内) に偏心し、かつ、その ¾ ^励率を^ o側 の ¥®をリァ側ミラ一 i 1 1の高励率を^側の平面とは TOとせず、 ここで は、上翻 (a) に着眼したときに舰な傾きを ように配置されて、出力側 ミラ一 2のエツジが增 ¾レーザ 6 0の、 ¾¾¾ 4、 5によつて形成される放 電繊 2 2内又は滅繊 2 2近傍に位置するように配置されている。 また、 そ の傾きの方向は、 出力側ミラー 2の部分励率を^ 側の平面とリァ側ミラ一 1 1 1の高励率を 側の平面に着眼したとき、 s e e d光 2 3力導入される出 力側ミラ一 2のエツジ部において、 2枚のミラー間の »6 ^寸 ®のミラ一間の 足隱よりも長くなる方向に傾けられている。 そして、 この齢は、 s e e d光 2 3 CDMA Cに対して tto f側ミラ一 2の傾き角度がリ 7HIミラー 1 1 1の傾き角度 より同じ側に多少大きなるように傾けられている (図 4 0の^"とは^ t) 。
この も、 ¾Eな 4頃き 3とはヽ具体的な数値は した通りであり、図 4 1 に示すように、 リァ側ミラー 1 1 1の高励率を 側の と出力側ミラ一 2 の » 率を^ 側の ®とカ^であるとき (図 2 0 ) のレーザシステム出 力 Sを下回らない範囲 G内に される。 そして、その傾きの方向は、 出力側ミ ラー 2の 率を 側の平面とリァ側ミラ一 1 1 1の高 率を の 平面に着眼したとき、 s e e d光 2 3力導入される出力側ミラ一 2のエツジ部に おいて、 2枚のミラー曰の] 寸側のミラー間の]?瞧ょりも長くなる方向に 傾けられている。
この配置においては、 s e e d光 2 3力 酸レ一ザ 6 0に ¾Λされるときに 、初めに高 率を ί# リァ』ミラ一 1 1 1を経由するため、 s e e d光 2 3力 より小さくてす¾¾点がある。ただし、図 4 2 (c) に示されるように、 s e e d光 2 3を λΛ^るために出力側ミラ一 2を偏心させているため、 ビームサイズ カ侈少小さくなつてしまうという がある。 なお、 図 4 2では、説明のため s e e d光 2 3力増 1¾¾レーザ 6 0内を 2 しかしていないが、実際は ¾ はより多く される。 また、同じく説明のため、光を 1本の線として示してあ るが、実際は有限の幅と有限の広がりを持ったビームである。
図 3 1の例では、 ΛΛ側ミラー 1を高励率 (^ t)で孔のない率面ミラ一 1枚で «したが、図 4 3のチャンバ一 3側から見た図(a ) と断面図 (b) に 示すように、 C a F2等の辦; の出力麵の s e e ά^άλΜίΜ には Μ ί防止コーティング 9を施し、残りの繊には高励率 (^ Μ)のミラ —コ一ティング 8を施して λΜι】ミラ一 1を!^するようにしてもよい。すなわ ち、図 3 1に用いられる 側ミラー 1は、 ^β ®ミラ一 ため、 ミラ一 βまでのコーティングは醒である。 そして、 C a F2等の蔬 βを精艘 く ,な面に力 o することは^ではない。 製 «に ¾に欠け力 じて しまう。 そして、 «ま«5欠けなく高励率 (^Μ) コ一ティング 8がな されないと、励率の低い ¾5がロスの原因となり、 ^が落ちる。図 4 3 に示したような 側ミラー 1を用いれば、高 ¾率 (^ i) コ一ティング 8 の になり、 s e e d光 2 3と增 ¾レーザ 6 0内での増幅レーザ
光との^部まで高 率コーティング 8を施すこと力 ¾J倉 となる。 また、 防止コ一ティング 9を施す代わりに何らコーティングなしとしてもよい。 この入 力側ミラ一 1を用いときの図 3 1に対応する;!^を同様の図である図 4 4に示す また、図 4 2の例では、 出力側ミラー 2 ¾ ^励率を^ で孔のない平面ミ ラー 1枚で «したが、同様の理由で、図 4 5のチャンバ一 3側から見た図(a ) と断翻 (b) に示すように、 C a F 2等の のチャンバ一 3側の面の s e e ά¾λ!ί繊には顾防止コーティング 9を施し、残りの繊 には^ S¾ミラ一コ一ティング 1 0を施して出力側ミラ一 2を^ ¾するように してもよい。 この出力側ミラ一 2を用いときの図 4 2に対応する ¾を同様の図 である図 4 6に示す。
なお、 ΰθ:の難例において、 ΛΛ側ミラ一 1、 リア側ミラ一 1 1 1、 出力側 ミラ一 2に関して、 »ttのものとしていたが、 これに跪されず、趣旨 しない限りは、任意の形状であってもよい。
さらに、增 1 ©レーザ 6 0の «Hを 2枚の ^なミラーで «する場 に 、図 2 1の場合と同様にヽスカ側ミラ一 1を s e e d光 2 3に対して垂痛方向に 偏心して配置することもできる。 s e e d光 2 3カ缚入される ΛΛ側ミラ一 1の エツジ部において、 2枚のミラー間の g»< ^寸側のミラ一間の よりも長く 離されている限りは、 ミラ一 1、 2を傾ける麵は任意の断面であってよい。 図 4 7に、增 «レーザ 6 0の を 2枚の^ mなミラーで る^ D 図 2 1と同様の図を示す力 その御細 (b) に着眼したときに、 s e e d光 2 3の 由 Cに対して、 側ミラ一 1と出力側ミラ一 2を傾ける ^を示す。 こ の:^、 s e e d光 2 3を ί¾λする画でケラレカ继してしまうので、 &J 明したきた上画に着眼したときに傾ける例に比べると、多少レーザシステムの 雜誓する。
もちろん、 この齢にも、 ミラー 1、 2の傾き角度は、 ΛΛ側ミラー 1の高反 射率を ί# ϋの平面と出力側ミラー 2の 励率を ί 側の βとカ であ るとき (図 2 0 ) のレーザシステム出力 Sを下回らない範囲 G内に離される。
また、 ミラー 1、 2のエツジでなく、 コーティングにより 繊を確保するよ うにしてもよい (図 4 3〜図 4 6参
さて、 の本発明の全ての露光用 2ステージレーザ装置において、 ¾¾レ —ザ 5 0から放出される s e e d光 2 3は、增 βレーザ 6 0 ©¾β¾«Τ る 側ミラー 1側あるいは出力側ミラ一 2側からその 入されていた が、增¾レーザ 6 0の^ g»ミラー 1、 2間の何れの位置からでも s e e d 光 2 3を增 レーザ 6 0のレーザ発讓妨向に導入すること力できる。その ような齢は、 出力側ミラー 2に対向するミラーは 側ミラ―と言えな L、ので 、 リア佴 IJミラー 1 1 1と呼ぶことにする。
以下に、 リア側ミラー 1 1 1とチャンバ一 3の間(¾e®W)から導入す る齢と、出力側ミラー 2とチヤンバ一 3の間から導入する:^と、チヤンバ一 3内に雄 s e e d光 2 3を導く^^とに分けて難例を説明する。なお、以下 では、增 Φ藏レーザ 6 0の難に絞って難例を説明する。 そして、增 レ一 ザ 6 0の を示す図は、特別の^^を除いて、上部から見た図(±翻)を示 す。各図に されていない力ソードとアノードの ®C¾¾g 4、 5か«に垂直 方向に配置されており、 レーザ は紙面に対し垂直に生じているものである。 また、 これらの 例では、 ^向(力ソード一ァノート T曰 より ¾¾¾ ^に 対して垂直な方向において s e e d光 2 3の導入の自由戯 いので、 この ¾B 方向に対して な方向において s e e d光 2 3を導入する鎌例を示す。 しか し、 s e e d光 2 3を導入する方向はこの垂直な方向に限ったものではないので 、予めことわっておく。
図 4 8は、増 レーザ 6 0のレーザ出射 と^側から s e e d光 2 3を注 入する 1難例を示す _h翻である。 ¾ ^レーザ 5 0から放出される s e e d 光 2 3は の^ ^ミラー 1 2 1を経て増 レーザ 6 0内に '¾λされる 図 4 8では 2枚目の^ ¾ミラー 1 2 1を経由し、 レーザ i iと^ ί側のゥ ィンドー辦才 1 7 ¾1 して増巾1¾レーザ 6 0のチヤンバー 3内 される。 ¾λされた s e e d光 2 3は ¾«¾ 4、 5間の Φ ^ ) 2 2の側 面(紙面の下側)又は ¾¾«2 2 ¾»して出力側ミラー 2側のウインド一部
材 1 7 ¾ ^して出力側ミラ一 2に至耐る。 出力側ミラー 2は、 "^的に片側 の面に ミラ一コーティング 1 0を、 そしてその反対側の面に 防止コ —ティング 9力 ¾|してある。出力側ミラ一 2の ミラーコーティング 1 0 がチヤンバ一 3側又はレーザ出加向に向いているかは特に跪されないが、図 4 8ではチャンバ一 3側に施されている。 なお、図 4 8にの《¾κ出力側ミラー 2 の部分 ίミラーコーティング 1 0と 防止コ一ティング 9を してある力 、以下の 例でも同様である。
また、 出力側ミラ一 2は、 ミラ一コ一ティング 1 0と 防止コーテ イング 9が されていない鮮纖で誠してもよい。例えば、 レーザ光の、藤 力 1 9 3 nmの龄、 の表 ΒΚ ίは 4 %ggであり、 ®¾表面の の ίを用いると、約 8 %の Η¾率を 9 3 nm用出力ミラ一をコーティ ングなしで^ ¾することか である。
この出力側ミラ一 2の»励ミラーコ一ティング 1 0で励した s e e d光 2 3は、 レ一ザ^ β«に耀してあるリア側ミラ一 (^ ίミラ一) 1 1 1 に向かって される。 そして、 s e e d光 2 3は^^!を るこれら出力 側ミラ一 2とリア側ミラー 1 1 1の間で多 fiK^tし、 的には ¾¾繊 2 2が s e e d光 2 Sによって満たされる。
s e e d光 2 3が腿観 2 2を満たす過程で、又は、満たした後に增 レ —ザ 6 0の ¾1繊2 2に ¾¾¾ じると、 レーザ 5 0からの s e e d光 2 3の線幅を引き継いだ 出力鶴域化レーザ ¾ ^増 «レーザ 6 0より発振す る。
図 4 9は、 プリユースタ角に識されていないレーザ出射側と^側のウイン ドー辦才 1 7での表面 ίを用いて、増 ΦΙ¾レーザ 6 0内に s e e d光 2 3を注 入する難例を示す上翻である。鶴域ィ レーザ 5 0からの s e e d光 2 3は の^ «ミラ一 1 2 1 由して リア側のウインド一部 材 1 7に照射される。照射された s e e d光 2 3はこのウインドー部 1 7の表 面 β¾でリァ仰』ミラー 1 1 1 ^½ヽれる。 s e e d光 2 3はリア |ミラ一 1 1 1 で励され出力側ミラ一 2 ,、れる。 そして、 «器を^ Tる出力側ミラー
2とリア彻 jミラー 1 1 1の間で多 fiSI†する。
ウィンドー雜 1 7には、 M^C a F2力用いられている。 そして、多くの場 合、 s e e d光 2 3は偏光は P偏光である。 C a F2の に ¾ る^ f生 は図 5 0に示す通りである。 s e e d光 2 3のウインドー 才 1 7への 度 はウィンド一雜 1 7の 俱斜角度(± 5°以内) と畴しいこと力 ましい o そのため、 ウィンドー霸 1 7の 度がプリユース夕角でない齢に、 こ の例の は儀である。
図 5 1 (a) は、 レーザ出射側と 寸側のウィンド一 » 1 7の^^に高励 率 ^Κ Φ コ一ティング 8を施して、增 ΐΐ^レーザ 6 0内に s e e d光 2 3を ¾λする 例を示す上 βである。 ウィンド一部衬 1 7がブリュース夕角等で チャンバ一 3に されている;^、図 5 0に示す通り、 な s e e d光 2 3 の できない。 この には、図 5 1 (b) に示すように、 レーザ出射 側と 寸側のウィンド一 » 1 7の の s e e d光 2 3を る嫩に高反 射率 (^Μ) コ一ティング 8を施してある。その他の領域 Jには反射防 itコ一 ティングを齡カ\又は、 コ一ティングが施されていない。又は、増離レーザ く還する «Ηにのみ励防止コーティングを施す力 \又は、 コ一ティング 力施されていない。 そして、その他の ¾¾¾ s e e d光 2 3の ί¾Λに合わせ高反 射率 (^Μ) コーティング 8を施す。
この例では、 s e e d光 2 3はウインド一謝 1 7の高励率 (^M) コ一 ティング 8の 纷で M¾されへ リア側ミラー 1 1 1に導かれる。そして、 s e e d光 2 3はリア側ミラ一 1 1 1で励され出力側ミラー 2 ^6、れる。 そして、 を «する出力側ミラ一 2とリア側ミラ一 1 1 1の間で多 ¾¾fする。 図 5 2 (a) は、増酸レーザ 6 0の ¾ §内にビームエキスパンダープリズ ム系(ビーム 6 1を ¾1した^)、 «II®»から增¾レーザ 6
0内に s e e d光 2 3を する 例を示す上面図である。 この例では、増幅 段レーザ 6 0のリア側ミラ一 1 1 1に Wるレーザ光と出力側ミラー 2 Μ するレーザ光のビームを ife^Tるために、 それぞれウインドー謝 1 7とリァ側 ミラ一 1 1 1の間、及び、別のウインドー雜 1 7と出力側ミラー 2の間にビ一
ムエキスパンダープリズム系 6 1、 6 1力 ¾5置されており、それぞれのビームェ キス/、°ンダ一プリズム系 6 1はこの例では 2個の 3¾プリズム 6 2、 6 3力、ら構 成されており、 3¾プリズム 6 2の 1面に銷に Λ ίしたビームは別の面に赚 駄きな Λ ί¾で内部から して 向にビーム されて射出し、 そのビーム径カ されたビーム t ljの H¾プリズム 6 3の;!面に雄に λ!ίし 、另の面に ]¾ きな で内部から λ*ίして :¾¾·向にさらにビ一ム径 カ¾£^されて射出するものである。
この例において、 s e e d光 2 3を lfegUの^ ίミラ一 1 2 1にてビーム エキスパンダープリズム系 6 1へ照 JtTる。 s e e d光 2 3力廳されるプリズ ム 6 2は、図 5 2 (b) に示すように、 内で ¾1するレ一 する 面 6 4の廳繊 Kに赚防止コ一ティングを施す力 \又は、 コーティングが施 されていない。 s e e d光 2 3はその に A†tる。 このプリズム 6 2 の面 6 4の雇繊 K外には高励率 (^ M) コ一ティング 8力施してある。 図 5 2 (b)の難例では、 プリズム 6 2の簡側に高励率 (^Μ) コ―テ イング 8か施してあるが、 この限りではない。 このプリズム 6 2の高 率(全 i) コ一ティング 8で励した s e e d光 2 3は増1¾レ一ザ 6 0内 ¾®§し て出力側ミラー 2 、れる。 そして、 *βを る出力側ミラー 2とリア lミラ一 1 1 1の間で多 MS i る。
なお、図 5 2 (a)の難例では、チャンバ一 3に近い方のプリズム 6 2から s e e d光 2 3がチャンバ一 3内^、れている力 この限りではない。 ビーム エキスパンダープリズム系 6 1力 2個 J¾±プリズムからなる:^は、 どのプリズ ムのどの面を删して s e e d光 2 3を増 レ一ザ 6 0内に導いてもよい。 次に、增¾レーザ 6 0の出力側ミラー 2とチヤンバー 3の間から s e e d光 2 3を ¾λする 例を説明する。
図 5 3は、図 4 8に対応する «例の上 βである。 この例では、増 βレー ザ 6 0の出力側ミラ一 2とレーザチヤンバ一 3の間からから s e e d光 2 3をレ —ザチヤンバー 3内 する難例である。 s e e d光 2 3は の:!枚 J¾±の^ ミラー 1 2 1雄て增 βレーザ 6 0内に' ¾λされる。図 5 3では
、 出力側ミラ一 2とレーザチヤンバー 3の間の 2枚目の^ Wミラ一 1 2 1雄 由し、 ウィンド一 ¾¾才1 7を透過して增 レーザ 6 0のチャンバ一 3内^ される。 '¾λされた s e e d光 2 3 mMM Φ ^) 2 2の仴 Ι滅(紙面の 下側)又は觸 «2 2 ¾i ^してリア側ミラー 1 1 1側のウィンド一謝 1 7 ¾S過して、
0の^ βのチヤンバ一 3を挟んで出力側ミラーの Η¾側に! ¾Sされた^ Κ¾ミラーのリァ側ミラ一 1 1 1に至 1 する。そして、そ の s e e d光 2 3はまた出力側ミラ一 2へ向けて さ tk さらに、その s e e d光 2 3は出力側ミラ一 2の 励ミラーコーティング 1 0 (図 4 8 )で励 され、 的には出力 ί則ミラ一 2とリァ側ミラ一 1 1 1の間で s e e d光 2 3の 多 される。 そして、 には ¾^領或 2 2力 s e e d光 2 3によ つて満たされる。 出力側ミラ一 2は、 勺に片側の面に敏励ミラ一コ一テ ィング 1 0を、そしてその ^寸側の面に 防止コーティング 9力施してある。 出力側ミラ一 2の »顾ミラ一コ一ティング 1 0力《チャンバ一 3側又はレーザ 出; "向に向いているかは特に されない (図 4 8の説明参 )
s e e d光 2 3力 ¾(S^2 2を満たす過程でヽ又は、満たした後に増 ΦΙ^レ —ザ 6
2に方 ¾®6性じると、 レーザ 5 0力ヽらの s e e d光 2 3の線幅を引き継いだ萵出力 域化レ一ザ¾ ^増 ¾レーザ 6 0より藤す る。
図 5 4は、図 4 9に対応する難例の上面図である。 この例では、 ^¾レ一 ザ 5 0からの s e e d光 2 3は lfe&Lhの ミラー 1 2 1での励を経由し て出力側ミラー 2側のウインドー謝 1 7に廳される。廳された s e e d光 2 3はこのウィンドー辦才 1 7の表面励で出力側ミラ一 2 導かれる。 s e e d光 2 3は出力側ミラ一 2 扮 Ιίミラ一コーティング 1 0 (図 4 8 )で励さ ォレ リア^ミラ一 1 1 1 ,、れる。そして、 «11を«する出力側ミラ一 2 とリァ側ミラー 1 1 1の間で多 る。
この齢も、 ウィンド一辦才 1 7には、 ffi C a F2力用いられている。そし て、多くの^、 s e e d光 2 3は は P である。 C a F2の P に対 する^ f生は図 5 0に^ "通りである。 s e e d光 2 3のウィンド一辦才 1 7
への AI^度はウィンド一 才 i Ϊの鍵俱斜角度(± 5°以内) と嶋しいこ とカ璧ましい。そのため、 ウィンド一誠才 1 7の^^^^プリユースタ角でな い;^に、 この例の'; ¾λ¾¾は である。
図 5 5は、図 5 1に対応する¾例の上 である。 この ¾例は、 レーザ出 射側のウィンド一 l 7の に高^ Ιί率 (^Μ コ—ティング 8を施して 、増 βレーザ 6 0内に s e e d光 2 Sを' ¾Λする ¾!S例であり、 ウインド一部 材 1 7がブリュース夕角等でチャンバ一 3に ¾1されている^"、図 5 O ^ 通り、 な s e e d光 2 3の^! ^湖待できない。 この^^には、図 5 5 (b ) に示すように、 レーザ出射側のウィンド一部讨 1 7の^ g|5の s e e d光 2 3を ^»る«に高反射率(^S ) コ一ティング 8を施してある。その他の « Jには励防止コ一ティングを »カ\又は、 コ一ティングが施されていない。 又は、增 レ一ザ:^ ¾!¾する敏 Hにのみ励防止コ一ティングを ¾ 力 \ 又は、 コ一ティングが施されていない。そして、その他の »に s e e d光 2 3 の ¾λに合わせ高 率 コ一ティング 8を施す。
この例では、 s e e d光 2 3はウィンド一 7の高 KSi率 (^ ) コ— ティング 8の船で励さ† 出力側ミラ一 2に 6、れる。そして、 s e e d光 2 3は出力側ミラー 2で繊されリア側ミラー 1 1 1 ^6、れる。 そして、 器を «する出力側ミラー 2とリア側ミラ一 1 1 1の間で多 MK tする。
図 5 6は、 図 5 2に対応する雄例の上翻である。 ただし、 この難例では 、増^ ¾レーザ 6 0の出力側ミラ一 2に Altするレ一ザ光のビームを拡大するた めにだけウインドー l 7と出力側ミラ一 2の間にビームエキスパンダ一プリ ズム系 6 1力 ¾置されており、 リア側ミラ一 1 1 1側には配置されていない。 こ のビームエキスパンダープリズム系 6 1はこの例では 2個の三角プリズム 6 2、 6 3から難されており、 ¾プリズム 6 2の 1面に飽に λ!ίしたビームは別 の面に きな で内部から λ!ίして 1¾¾ ^向にビーム され て射出し、そのビーム擦 ¾Λされたビーム tt^ijの プリズム 6 3の 1面に直 角に λ¾し、別の面に きな Λ ^で内部から λ!ίして "向にさら にビーム ¾έΛされて射出するものである。
レーザ 5 0からの s e e d光 2 3力照射されるプリズム 6 2は、図 5 2 (b)のような纖をしている。 このプリズム 6 2の高励率 (^ ) コ―テ ィング 8で励した s e e d光 2 3は増酸レーザ 6 0内 ¾® してリア側ミラ — 1 1 1 ^¾、れる。そして、 を る出力側ミラ一 2とリア側ミラ一 1 1 1の間で多 る。
なお、図 5 6の ^例では、チャンバ一 3に近い方のプリズム 6 2力、ら s e e d光 2 3力チャンバ一 3内^ Eかれている力 この限りではない。 ビームエキス パンダープリズム系 6 1力 2個 J:プリズムからなる は、 どのプリズムのど の面を麵して s e e d光 2 3を増 ¾レ一ザ 6 0内に導いてもよい。
次に、增廠レ一ザ 6 0のレーザチャンバ一 3内に雄 s e e d光 2 3を導く 難例を翻する。
図 5 7は、增廠レ一ザ 6 0のレーザチャンバ一 3の仰湎に s e e d光 2 3を ¾λするための s e e d3¾aXウインド一 6 5を取り付け、 s e e d光 2 3を放 電御或 2 2 するようにした Λ例の上 である。 s e e d«Aゥィン ド一 6 5の βには、 防止コーティングを施してもよい力、必ずしも必要な ものではない。 s e e d光 2 3は l
ミラー 1 2 1より i曽 レ一 ザ 6 0内に ίίλされる。図 5 7では、チャンバ一 3内の 2枚目の^ ¾fミラ一 1
2 1 由して増 レーザ 6のチヤンバ一 3内の 霜領域 2 2 ^ίϊΛされる。 ¾λされた s e e d光 2 3は 観 2 2の彻雁(紙面の下側)又は ¾S« 2
2 ¾Mして、 リア側ミラ一 1 1 1側のウインド一 してリア側ミ ラ一 1 1 1に至 »る。 このリア側ミラー 1 1 1で励した s e e d光 2 3はレ —ザ に ¾1してある出力側ミラー 2に向かう。 そして、 s e e d光 2
3は^ ¾を "るこれら出力側ミラ一 2の ミラ一コ一ティング 1 0
(図 4 8 ) とリア側ミラー 1 1 1の間で多 mS iし、纖的には觸繊 2 2が s e e d光 2 3によって満たされる。
s e e d光 2 3か観繊 2 2を満たす過程で、又は、満たした後に增¾レ —ザ 6 0の ¾^ |¾ 2 2に じると、 ^¾レーザ 5 0力、らの s e e d光
2 3の線幅を引き継いだ葛出力 域化レーザ 増 レーザ 6 0より難す
る o
なお、図 5 7の例では、 リア側ミラ一 1 1 1に向かって s e e d光 2 3力 ¾λ されているが、 この限りではない。 出力側ミラ一 2へ向かって ¾λするようにし てもよい。
図 5 8は、チャンバ一 3内に配置する s e e d光 2 3 ¾¾ "る謝として 、 ミラー 1 2 1の代わりに^ ^プリズム 1 2 2を用いた例であり、それ J¾Hは図 5 7の^"と同様であるので、 ^^プリズム 1 2 2についてのみ説明 する。 ^SIiプリズム 1 2はコーティングが施されていない C a F2製のプリ ズムである。 この ^¾プリズム 1 2 2を用いると、 ^^ミラー 1 2 1を用い た龄に生じる高 H¾率 (^Μϋ ミラ一コ一ティングのレーザガス又はレーザ 装置内 による劣ィ 5な 子としての 何能となる 図 5 9は、入力ミラー 1に 纷 膜 1 0をコーティングすることにより、入 カミラ一 1の から ΛΛミラ一 ¾1 ^させて、 s e e d光 2 3を ¾λする難 例を示す上翻である。 これを以下、 ¾¾λ¾¾という。 ¾=f域ィ レ一 ザ 5 0からの s e e d光 2 3は 1¾¾±の^ Κ ίミラー 1 2 1を経由して増 レーザ 6 0の^ ¾)リァ側のミラ一である ミラー 1の ¾®に増酸の
»,由と させて導人、 される。 この ミラ一 1には、 rn
1 0か施されており、 s e e d光 2 3の は、増 内部に ¾λされ 、残りの s e e d光 2 3は励される。そして、 器を«する出力彻 jミラ一
2と 側ミラー 1の間力 s e e d光 2 3によって満たされる。 そして、葡 §4 、 5間に高 Eを El¾口し觸する。 この ¾Sにより、 s e e d光 2 3は誘教出 により増幅さ^かつ、雄 により増驟レーザ 6 0がレーザ難する。 この:^:のメリットはゝ増ΐ¾レーザ 6 0の 3¾由と s e e d光 2 3の 由力一 致しているため、 (1 ) ァライメントカ^ であること、 (2 ) s e e d光 2 3 の 由ず'れの溶範隨広くなること、 ( 3 )增酸レーザ^^内を s e e d 光 2 3で満たすのに、 0. 5往復でよいので、 A S Eの を嫌 IJできる可能
力ある。 £Lhのような ββλ^Γ^®となるのが、 ミラー 1の 率の 顧化である。
図 6 0に、 ΛΛ側ミラー 1 (リアミラ一の励率) と ¾λ同 後のレーザ出力 の隱を示す。禱由と樾由は、それぞれ默出力で湖匕したときの相対出力と ミラーの Ιί率を示す。 これは、 ^¾レーザの出力 とし、出力ミラ 約 3 0 %の励率で ΛΛミラ一 1の励率を変化させたときの同期後の出力である ο このグラフから、 出力が駄となるミラーの励率は約 9 0 %であり、駄出 力の 1ノ 2となるミラ一の励率の範囲は約 3 6 %から約 9 8 %であつた。 した がって、 このような ¾¾Λ^¾における ΛΛ側ミラーの励率の «I値は約 9 0 %であり、觀可能な ミラ— 1の励率の範囲は、鍵値の出力の約粉 とすると、範囲はおおよそ 3 6 %から 9 8 %となった。
図 6 1は、図 3 5の^と同一座標軸かつ同一増巾! ¾レ一ザ 長 L
= 1 0 0 O mm ¾¾fSW = 2. 5 mm ΛΛ側ミラー 1と出力ミラーは TO 配置で、 6往復の とし、 ΛΛミラ一 1の ¾®から s e e d光 2 3を λΛ』 ミラ一 1に ¾λした^ ©、 s e e d光 2 3の ¾ ^度 Sinと位置 Xinに関して 铺可能な観を示す。 この図における多角 TO繊は、図 3 7及び図 3 8で求 めた多角 に比べて大きくなつた。 このことは、図 3 5に示すような斜め λ!ίによる ¾λ¾¾の場合と職して、図 5 9に示すような ¾¾λ ^の:^ の方が、 s e e d光 2 3の 由の麵讓勛《広くなる。 その結 レ一ザの性 能(エネルギ安定 ¾、同期許容値等)の安定 ¾Λ良くなる。
図 6 2及び図 6 3に、 ±曽¾レーザ 6 0の^ 中のビームスプリッタ 1 1 2 ¾ ^して s e e d光 2 3を增 レーザ 6 0内 入する^;の難例の上面 図を示す。図 6 2の;^は、 ^^膜 8をコ一ティングしたリア側ミラ一 1 1 1 とリア側のウィンド一 1 7と間に、部分 ^膜 1 0をコーティングしたビームス プリッタ 1 1 2を配置して、增¾レ一ザ 6 0内に s e e d光 2 3を導入した例 である。 図 6 3の:^は、 フロント側ウインド一 1 7と出力側ミラー 2との間に m i oをコ一ティングしたビ一ムスプリッタ 1 1 2を配置して、増幅段 レーザ 6 0内に s e e d光 2 3を導入した例である。 »域ィヒ¾¾レーザ 5 0
からの s e e d光 2 3は: の^ Mミラー 1 2 1を経由して増 レーザ 6 0の 内に配置されているビ一ムスプリッタ 1 1 2に導入、照射される。 このビームスプリッタ 1 1 2には、 膜 1 0力施されており、 s e e d光 2 3が"^ さ k増 ^^βω内部に 由と [して &λされ る。残りの透過した s e e d光 2 3は捨てられる。そして、 » ^を^^するリ ァ側ミラ一 1 1 1と ΛΛ側ミラ一 2の曰 ¾5 s e e d光 2 3によって満たされる。 そして、廳4、 5間に高紐を 口し ¾¾Τる。 この漏により、 s e e d光 2 3は誘 出により増幅し、かつ、その により、増驗レーザ 6 0がレ —ザ聽する。 この例は、図 5 9の例に比べると、増1¾レーザ 6 0の 内 にビームスプリッタ 1 1 2を ¾Sすることにより鉄 ¾¾¾するため、 出力 « Jヽ さくなる。ただし、前述したメリット (1)〜(3) は膽可能である。
なお、図 6 2及び図 6 3の例のでは、 ビームスプリッタ 1 1 2 して 中に s e e d光 2 3を導入した力^ レーザウインド一 1 7に ¾ ^励膜をコーテ ィングして、 これに上記のビームスプリッタと同様の を持たせて、 と 略同軸となるように導入してもよい。 また、 ビ一ムスプリッタ 1 1 2により、 ま ず、 の方向に s e e d光 2 3を導入した力、 リァ側ミラー 1 1 1方向又 は出力側ミラー 2方向に導入するようにしてもよい。何れの齢も、 ミラーから 増 βレーザへ る ¾ ^増幅される。ただし、 この齢、 s e e d光 2 3は 、図 6 2及び図 6 3の;^に比べて、 s e e d光 2 3の ί鉄力大きくなるため、 レーザ 5 0の出力を高くする必要がある。
図 6 4は、 ビームスプリッタ 1 1 2により出力側ミラ一 1を透過させて s e e d光 2 3を ¾Λする難例を示す上翻である。 3蝶域ィ!^繊レ一ザ 5 0から の s e e d光 2 3は、 1 ¾¾±の^ ミラ一 1 2 1を経由して増 βレーザ 6 0の共 出力側ミラ一 2にビームスプリッタ 1 1 2 ¾ ^して増幅段の^ » の 由と [させて導入、照射される。 このビ一ムスプリッタ 1 1 2には、部 分励膜 1 0力施されており、 s e e d光 2 3の; »は捨てら 励光は出 力側ミラー 2に入力される。 s e e d光 3 2の出力側ミラ一 1の 増幅 内部に ¾λされる。残りの s e e d光 2 3は出力側ミラ一 1により反
射される。そして、 を J¾する出力側ミラー 2とリア個 jミラ一 1 1 1の間 で s e e d光 2 3によって満たされる。 そして、 4、 5間に高 ¾ϊを E|¾口し ¾® る。 この觸により、 s e e d光 2 3は^ ¾出により増幅さ かつ、 その により増 βレーザ 6 0力レーザ する。 この例は、図 5 9の^ より、 ビ一ムスプリッタ 1 1 2及び出力側ミラー 2 ¾ して &λ¾^力 ぃため 、図 5 9の に比べて、 s e e ά光の損失が大きくなるため、 ^¾レ一ザ 5 0の出力を高くする必要がある。 ただし、前述したメリット (1)〜(3) は維 持可能である。
ところで、 レーザ 5 0からのレーザ光径と増巾 ϊ¾レーザ 6 0からの出力 レーザ光径カ等しく、 ^^系 7 0 ¾ ^在させなくともよい齢に、 |«レ —ザ 5 0のフロントミラー 5 2と増 ¾レーザ 6 0の ΛΛ側ミラー 1とを^"さ せる S5¾とすることも可能である。その H½例の W»¾を図 6 5の上面図に示 す。 この例では、 この^ "ミラ一 5 2 _ 1 ¾¾¾レーザ 5 0と増 βレーザ 6 0カ^■するように] して し、 ミラー 5 2 _ 1の透明 の表 面 レーザ 5 0のフロントミラ一 5 2のための ミラ一面として部 分励ミラ一コ一ティングし、雜ミラ一 5 2— 1の透 ¾¾¾©¾®を増 ¾レ —ザ 6 0の 側ミラー 1用に、例えば ® 5に示したように、 s e e d體入孔 7" を除いた に高励率のミラ一コーティングを施して; ればよい。 な お、離ミラー 5 2— 1の透明繊の表面は、 ^¾レーザ 5 0のための^! のフロントミラ一 5 2のための とし、その ¾®は、増 βレーザ 6 0の入 力側ミラ一 1のための ¾ある Lヽは麵とする。
図 6 6に、 ¾Κλの^ ^ϊζを示す。 レーザ 5 0からのレー 1 ^径と 増^ ¾レーザ 6 0からの出力レーザ光径が しく、 ^^系 7 0 ¾ ^在させ なくてもよい;^に、 ¾ ^レーザ 5 0のフロントミラ一 5 2と增巾§ ^レーザ 6
ングした ΛΛ側ミラ一 5 2— 2を^ させる とすることも可能である。なお、
oのコ一ティングは、 側ミラ —の
oを片面 に施した共 ミラ一 2 5— 2 ¾¾«レーザ 5 0と増 βレーザ 6 0力 する
ように 1¾#を«して する。 »域ィ匕モジュール 5 1と共苜ミラ一 2 5一 2 のき盼 面と として ^^レーザ 5 0力 し、 s e e d ^ ミラ - 2 5 - 2の 扮 H¾面から出力されると同時に、 * ミラ一 2 5— 2と出力側 ミラ一2からなる ¾ ^レーザ 6 0の 内部に謹 s e e d光として ΛΛさ れる。そして、 ¾4、 5間に高 ¾ϊを Effi)口し ¾Μする。 この により s e e d光は誘«出により増幅さ かつ、その により增 ¾レーザ 6 0がレ 一ザ難する。 この^ Φ«ミラーの励率は、図 6 0の範囲であれば織で ある。
この^のメリットを ¾®¾λ¾¾のメリット (;!)〜(3 ) に ϋ¾口して J¾下 に示す。 レーザ 5 0のフロントミラーと増 βレーザの ΛΛ側ミラーに部 分励膜を施した ¾ミラ一 5 2— 2により ¾ 化しているため、 (1 ) s e e d光を導人するための λ¾^不用で、そのためコンパクトで安価となる。 ( 2 ) s e e ά光を跌させることなく i igレーザ、の 内部への' 可肯 で、 このため、 レーザの出力は小さく、かつ、 コンパクトな レーザ でよい。 (3) レーザと增i¾レーザの 由が ¾ ^しているため、 ym
IM かつ 由の安定^よくなる。
図 6 5及び図 6 6の実施例の効果の違 t、は、図 6 6の実施例の場^方が、発 レ一ザ 5 0のフロントミラーと増 βレーザ 6 0の 側ミラ一を片面の部 分励膜を施した贿ミラ一 5 2— 2により蹄化しているため、 レーザ 5 0の出力が口スすることなく、増 βレーザ 6 0の 内に全て s e e d光 2 3が注入されるため、 レーザの出力が小出力でよい。 このため、発 ¾^ レーザ 5 0の/」 ィ b¾D¾Sコストィ ^ f能となる。
さて、本発明の の露細 2ステージレーザ装置は、 ¾»レ一ザと同等の 空間コヒーレンスの低コヒーレンスィ匕 るために、増 ¾レーザにファプ リぺロ一エタ口ン型の ある 、はその 2枚のミラ一を相互に ¾=P傾けた を用いるものであり、かつ、增 レーザのレーザガスの利得 H¾を s e e d光で埋め 婢的な増幅を せるために、 ^¾レーザから顯された s e e d光として通を有するものを用いるものであるが、增 Ψϊ ^レーザに徵の
ミラ一からなるリンク の^^!を用いても、空間コヒーレンスの低コヒー レンスィ匕 ¾i ^ること力できる。
そのようなリング型の を用いる «例の 1つの を図 6 7の側面 図に示す。 この例では、 レーザ 5 0力、らの s e e d光は 9雜て « ^系 7 0で所望のビーム «小さ 増 βレーザ 6 0に λλΓΤる。.増 ¾レーザ 6 0は、入出力用の 纷励ミラー 9 1と、 扮 ミラ一 9 1を透 過した s e e d光を耐する^ *tミラー 9 2と、 湖面を 2βえ、 λΜ^ 向に B§TOな 寸方向に励させる^ プリズム (ルーフプリズム) 9 3 とからなるリング 3 ^器を備えており、 リンク 全ての 面は ffi からなる。そのため、 ¾i¾ S iミラ一 9 1及 D^S iミラー 9 2と^ Mt¾プ リズム 9 3の間に位置するチャンバ一 3内の利得観幌繊 散を s e e d^このリンク 内を回りながら埋めることカ^ llとなり、そこ で i曽幅されたレーザ光は ^ ミラー 9 1 ¾ 過して出力される。
図 6 8はリンク を用いる別の雄例の 鐘の平翻であり、麵 段レーザ 5 0からの s e e d光は Ιίミラ一 9 9 ¾¾て、増 βレーザ 6 0に入 方する。 i曽^レーザ 6 0は、入出力用の 扮 ミラー 9 1と、 纷 tミラ 一 9 1 ¾¾¾した s e e d光を II頃に励して敏励ミラ一 9 1へ戻す 3枚の全 励ミラ一 9 2、 9 4、 9 5とからなるリンク ¾¾¾を備えており、 リンク 全ての励面は平面からなる。そのため、 ¾ ^励ミラー 9 1及 射ミラ一 9 2と^ ¾ミラ一 9 4及び 9 5の間に位置するチヤンバ一 3内の利得 繊 w ¾¾¾を s e e d¾ ^このリンク! 内を回りながら 埋めることカ^]!となり、 そこで曾幅されたレーザ光は » ミラ一 9 1 ¾§ 過して出力される。
ところで、本発明鶴は、先に説明してきた MO P 0;¾S;の敲定性、高出力 細い線幅である利点を'? ¾6、しつつ、空間コヒ一レンスを低くした 2ステ一 ジレーザ装置において、 さらに、以下に示すように增 βレーザの
長を^することで、 より^ ίΦ«¾ に適した 2ステージレーザ装置を提 供できることを見出した。
本発明 ¾ ^は、実験を重ねた結果、増 レーザの によっては ヽ増 Φ驟レ一ザから出力されたレ一ザ光のビームプロファィノ赚に干 »、°夕 ―ンカ する^があることを発見した。
この干 ヽ°ターンの!^により、 ビームプロフアイノ1«の文 匕す る。 また、 ^¾レーザ 5 0から出力される s e e d光 2 3の中 機の変ィ. L 増 Φ離レーザ 6 0の 長の変ィ! ^によって干嫩ヽ。ターンが時 ¾ と共に 移 SrTるので、 ビームプロファイルの安定性も悪くなる。
露; ^置の露 である 2ステージレーザ装置から出力されるレーザ光の ビームプロファィノ纖は、露 置のマスク均一照明に及ぼす景 大きく、 そのため、 (例えば、 ゥ 、)上での露纖 δに大きな景揚を及ぼす。 また、 この干 、。ターンの麵によってレーザ光の出力が大きく麵し、 レ一 ザ光の出力 啣か灘しくなっていた。
干^!^ターンの融について、図 6 9ヽ 図 7 0を用い Τ|½明する。図 6 9は 、本発明を適用した MO P 0¾¾の 2ステージレーザ装置の梅鹏図と、 レーザ光 樹生とを示す図である。 ここで、 (a) は、本発明 した MO P 0¾¾の 2 ステージレーザ、装置の «図、 (b) は、 ^ ¾レ一ザから出力される »域化 されたレーザ光のスペクトルプロファイル、 (c) は、増 レーザから出力さ れたレ一ザ光の断 β (ビームプロファイノ 1«) を示す。
図 6 9において、例えば、 ¾ ^レーザ 5 0から出力される »域化されたレ —ザ光 ( s e e d光 2 3)のスぺクトルプ口ファイルが図 6 9 (b) に示すもの であったとする。 この s e e d光 2 3を増 βレーザ 6 0の (例えば、入 力側ミラー 1と出力側ミラ一 2とで «される) 内に ¾λし、增« ^させる。 ここで、増巾酸レ一ザ 6 0の 讓安^ «あるいはその 2枚のミ ラーを相互に^頃けた *βで、かつ、 ΛΛ側(^Κ Φ ミラー 1と出力御 ( ^m) ミラ一 2とで m¾されている^ヽ s e e d光 2 3は、 ΛΛ個 jミラー 増 レーザ 6 0の 繊 2 2 ¾®gして増幅される。 ¾¾繊 2 2 ¾1Μした增 Φ就は »励ミラ一である出力側ミラ一 2に し、その一
部は、 出力側ミラ一 2 して第 1のレーザ光 K 1として出力される。
一方、出力側ミラ一 2より された増 は、 ¾S«22¾®ϋϋΤϋΨΐ さ^ 側ミラー 1に る。 ΛΛ側ミラ一 1で^^された増 Ψ就は、放 電繊 2 して増幅さ 出力側ミラー 2に λ¾し、その"^は出力側ミ ラ一 2 ¾1 ^して第 2のレーザ光 Κ 2として出力される。 また、残りの增 Ψ就は
、出力側ミラー 2により増幅1^22へ励される。增 レーザ 60の *β では、 このような濯 喿り返す。
謂 3した第 1のレーザ光 Κ 1及び第 2のレーザ光 Κ 2は、両レーザ光の舰差 力 ¾搬レ一ザ 50から出力される s e e d光 23のスぺクトル幅に対応する時 間的コヒ一レント長 Lc より短い ¾ ^に、干渉する。
ここで、 レーザ光の時間的コヒ一レンス長 Lcは、 レーザ光の、 をス、スぺ クトノ 幅を厶スとしたとき、式(9) により定義される 文 献 1)。
Lc =λζ / · · · (9) ここで、空間的コヒ一レンスの讓のときと同様に、図 69 (a) の B— B断 ®_hの干 ^1†生は、 ビジピリテイ一と «差 " iffiすること力できる。 この の 差は、 レーザ光 (s e e d7¾)力^^に Λίしてからその ¾S ^から出 力されるまでに it/だ ί隱に相当するので、増 ¾レーザ 60の ¾β長 Lの略
2倍とすること力できる。 また、 ビジピリティ一は Ι3 (10)式により求める こと力できる。
—干 ^^ターンの最小フリンジ嫩 Imin ) ÷ (干 »、°ターンの駄フリンジ敵 Imas
+干 »ヽ°ターンの最小フリンジ舊 Imin )
• · · (10) 図 70に、增 11¾:レーザの 長 Lの 2倍と干 «、°ターンのビジピリティ —との隱を示す。 図 70から明らかなように、増 レ一ザ 60の 共 長の 2倍の長さ 1のレーザ光 Κ 1と第 2のレーザ光 Κ 2との^^に略
力 くなるにつれて増 レーザ 6 0から出力されるレーザ光のビームプ 口ファイル上に数するの干 « ^ターンのビジピリティ一が小さくなる。 また 、 ¾ ^レーザ 5 0カヽら出力される s e e d光 2 3の時間的コヒーレンス長 Lc よりも増 Ιΐ©レーザ 6 0の *β長 Lの略 2倍の長さカ くなると、干 ヽ。タ ―ンはほとんど消えること力明らかになつた。
例えば、 A r Fレ一ザ、の MO P 0¾¾の露 ^ S^ 2ステージレーザ、装置にお いて、 レーザ 5 0から出力される s e e d光 2 3のスぺクトノ HI幅 (^ίί ) が厶 λ 0. 2 p m、 ¾S* = 1 9 3. 4 nmの;!^、時間的コヒーレ ンス長 Lc は(9 )式から Lc = 0. 1 8 6 m@gになる。 した力つて、出力さ れたレーザ光のビームプロフアイルに干 、 °ターン ¾¾4させないためには、 増 βレーザ 6 0の^ ¾長 Lは 0. 1 8 6 / 2 = 0. 0 9 3 mJ^Lhの長さ力く必 要となる。
図 6 7及び図 6 8に示すような增巾酸レーザ 6 0の 器としてリンク ¾の共 βを用いる^"において、増巾酸レーザ 6 0から出力されるレーザ光のビーム プロフアイル上に干 タ一ンカ徵しないようにするためには、以下のよう な雜を満たせばよい。
リンク ¾«11©:^はヽ リンク をヽ レーザ 5。から 出力される ^域ィ匕された s e e d光 2 3のスぺクトノ 1泉幅に対応する B¾的コ ヒ一レント長 Lc よりも長くすることによって、干 »ヽ°ターン を でき る。
図 6 7の; ^は、 s e e d光 2 3 (レーザ が 励ミラー 9 1 ΚλΜ^ して出力される位置から、そのレ一ザ¾6^¾ミラ一 9 2、 ^ΚΙί鎖プ リズム 9 3経由して再び 扮 Η ίミラ一 9 1に至 I»るまでの;) が、時間的 コヒーレント長 Lc よりも長ければよい。
図 6 8の: ^は、 s e e d光 2 3 (レーザ 力敝励ミラー 9 1に λ» »して出力される位置から、 そのレーザ ミラ一 9 2、 9 4、 9 5を 経由して再び ¾^« 9 1に至 i るまでの 力、時間的コヒ一レント長 Lcよりも長ければよい。
すなわち、図 6 7、図 6 8において、船励ミラ一 9 1によって儘された レーザ ¾¾ び重ね合わせられたときに、それぞれの光の«¾カ¾¾レ一 ザから出力される s e e d光 2 3のスぺク HI幅に対応する時間的コヒーレン ト長 Lc よりも長くすることによって、増驗レーザ 6 0から出力されるレーザ 光のビームプロフアイノレ上に干 、°ターンカ链するのを嫌 ることができ h、本発明の露光用 2ステージレーザ装置をその∞と¾¾例に基づい Τ|½ 明してきたが、本発明はこれら »例に,され «々の 河能である。 例えば、本発明の露細 2ステージレーザ装置がフッ素好 (F2 ) レーザ装 置である齢、 レーザ 5 0は、 »域化モジュール 5 1の りに、 レ一 る側から に配置された少なくとも 1つの角^ 子と^ ¾ ミラーとからなるラインセレクトモジュールを備えていてもよい。
すなわち、 F2 レーザ装置から出力されるレーザ光には、主な麵觀が 2つ
( λ! =157. 6299m, λ 2 -157. 5233nm: 2 ) する。両ラインの スぺクト 幅 (FWHM) は約 1 p mggである。露 置の露 系が反 射屈折系 (catadioptric system ) の:^、碰3した のスぺクトメ 幅でも 力柳えられる。
よって、 この: ^は、通常はフリーラン 時において認 3両ラインの中の強 度の強い; I i (=157. 6299m)の ラインを、 したラインセレクトモジュ —ルにより する。
なお、 このようなラインセレクトモジュールは必ずしも発 ¾gレーザ 5 0に設 ける必要はなく、増 Ψ畐段レーザ 6 0の出力側ミラ一 2の出力; W中に設けてもよ い。
ここで、增 レ一ザ 6 0から出力されるレーザ光のビームプロファイル上に 干^!^ターンカ徵するのを綱 る は、 ^¾レーザ 5 0の時間的コヒ —レント長 Lc と厳して、 Ιϋ!3したように増酸レーザ 6 0の ¾β長 Lを設 る。 このとき、時間的コヒーレント長 Lcを ( 9)式から求める際、発 レーザ 5 0のスぺクトノ I泉幅厶 λは以下のようになる。
ここで、露光用 2ステージレーザ装置が、 レーザ 5 0のリァ側にライン セレクトモジュールを備える F2 レーザ、装置である^、 ラインセレクトモジュ —ルで娠 λ! (=157.6299m) ¾S したときのレーザ光( s e e d光 2 3 ) の出力とラインセレクトモジュールで 2 (=157.5233m) ¾SRしたとき のレーザ光 (s e e d光 2 3)の出力とを厳すると、、藤 12のレ一ザ光の出 力は觀 のレーザ光の出力に対し" 0^ 2 0 %小さいにすぎない。 よって、 こ の^^は、 ¾¾λ2をラインセレクトモジュールで ¾することも可倉である。 すなわち、嫌 3スぺクトノ 幅 Δ λは、 ラインセレクトモジュールで徹された «λ χ (=157.6299m)又は- 2 (=157.5233m) の ラインのスぺク ト赠幅である。
また、 2ステージレーザ装置が、増 βレーザ 6 0の出力側ミラ一 2の 外部にラインセレクトモジュールを設けた F 2 レーザ装置である^、 スぺクト ノ HI幅厶スは、 =157.6299 、觀 λ 2 =157.5233 の 2つの主な発振 ラインの中、 ¾gの強い-^ g; ラインのスぺクトノ i ¾幅である。 の利用可能 t生
本発明の露 2ステージレーザ、装置によると、 レーザとして麵レー ザ光に発散を有するものが用いらすレ増 レーザはファプリペローエタ口ン型 を備え、その « ^は安 ^^を霞しているので、 あるいは、 レーザとして赚レ一ザ光に発散を有するものが用いら 增 $酸レーザは、入 出力用の 励ミラーと、 ¾§Ι¾}·Μ*ίミラーを経て されたレーザ光を励 させ T¾g|^«位置へ戻 «の ミラーとを備えたリング^ «を 備え、その 扮 ミラー及び の^ Wミラーは平面からなるので、 MO P 0 の利点である、チャンバ一間の同期 タイミンク麵に対して出力麵 カ«で、エネル按定 ' 稿く、高出力 $婢であり、 レーザからのレー ザ(s e e d)エネルギが小さくてよく、 ¾¾レ一ザからのレーザパルスの後 半部はラゥンドトリッブカ^くなるためスぺク I泉幅が狭く、この後半部の裾 » ( t a i 1 )を増幅できるため、線巾勖細い観に加えて、 ΜΟ ΡΑ^ϊζ©
禾 ij点である、空間コヒ一レンスカ¾い、すなわち、 ビーム 方向のシェア量 ( ピンホール間隔)を同じとした:^、干應のビジピリティーカ^く空間的な可 干渉剛氐ぃ観を備える。
ここで、 レーザで さ 曾 レーザに ΛΛされるレーザ光の^ ώと 、増 Ψ ¾レーザの 由と力角度をなすように ¾¾Τれば、 さらに空間的 な可干渉 Sぃ觀を備える。
また、增 ¾レーザの *β長の略 2倍の長さ力 レーザのスぺク H泉 幅に対応する時間的コヒーレント長よりも長くなるように離すれば、 あるいは 、 リング ¾^«®mg力 レーザのスぺクトノ 1泉幅に対応する時間的コ ヒ一レント長よりも長くなるように すれば、増 レーザから出力されるレ —ザ光のビームプロフアイル上に数する干 »、°タ一ンを嫌 litること力でき る。 したがって、 ビームプロファイルの ¾$w生を «し、 を fitiirることが できる。 そのため、露體置のマスクへの照明の均 ~生 ¾ tすることカでき、 特に、 體翻に適した 2ステージレーザ装置カ^られる。
なお、 レーザとして纖レ一ザ光に発散を有するものを割することに
P跪されずに、 レーザで さ ΐ¾レーザに Λされるレーザ光の光 軸と、増 βレーザの^ ¾© 由と力角度をなすように することにより、
ΜΟ Ρ Ο¾¾の上 t ij点に加えて、空間的な可干満生力^
装 Mfflに適した 2ステージレーザ装置カ尋られる。
さらに、 リァ側ミラ一及び出力側ミラ一の励面は ¾で灘さ t リァ側ミ ラ一及び出力側ミラーの瀬 ¾«レ一ザで難さ ii曾 Φ離レーザに ΛΛさ れるレーザ光の 由に対して角度をなすように、かつ、相互に角度をなすように 離さ レーザで藤されたレーザ ¾^雨方のミラー間の議より長 い側から^ ¾内に されるように « ることにより、上記の増 βレーザ に ΛΛされるレーザ光の 由を増敏レ一ザの 由と角度をなすように ¾ ^る^ ©利点に加之て、 レーザ出力の i| ^:、パルス幅の伸長、増 ¾レー ザに されるレーザ光の ¾λの自由度の確保、 ^¾レーザのピーク の低 下を図ること力可能になり、半 置用により適した 2ステージレーザ装
置カ 尋られる c