JPH0476976A - 狭帯域発振レーザ装置 - Google Patents

狭帯域発振レーザ装置

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JPH0476976A
JPH0476976A JP19133690A JP19133690A JPH0476976A JP H0476976 A JPH0476976 A JP H0476976A JP 19133690 A JP19133690 A JP 19133690A JP 19133690 A JP19133690 A JP 19133690A JP H0476976 A JPH0476976 A JP H0476976A
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雅彦 小若
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステッパー用の光源として使用されるエキシマ
レーザ等の狭帯域発振レーザ装置に関する。
〔従来の技術〕
半導体装置製造用の縮小投影露光装置(以下、ステッパ
ーという)の光源としてエキシマレーザの利用が注目さ
れている。これはエキシマレーザの波長が短い(KrF
の波長は約248.4nm)ことから光露光の限界を0
.3μm以下に延ばせる可能性があること、同し解像度
なら従来用いていた水銀ランプのg線やi線に比較して
焦点深度か深いこと、レンスの開口数(NA)か小さく
て済み、露光領域を大きくてきること、大きなパワーか
得られること等の多くの優れた利点か期待できるからで
ある。
ところで、ステッパーの光源として利用されるエキシマ
レーザとしては線幅3pm以下の狭帯域化か要求され、
しかも大きな出力パワーが要求される。
エキシマレーザの狭帯域化の技術として有望なものとし
ては例えば、第8図(a)に示すように、グレーティン
グ1をリトロ−配置(グレーティング1の入射角と回折
角を等しく配置したもの)し、グレーティング1とレー
ザチャンバ2との間にブリスムビームエキスパンダ3を
配置したものや、第8図(b)に示すように、エタロン
4をブレティング]とブリスムビームエキスパンダ3と
の間に更に配設したちの等かある。なお、これらの図に
おいて、5はフロントミラー 6はウィンドウである。
〔発明が解決しようとする課題〕
一般に、第8図<a)に示すように、グレーティング1
をリトロ−配置するとき、発振効率をJ良くするために
グレーティング1のブレーズ角と入射角(−回折角)を
ほぼ一致させた角度に配置するようにしている。ところ
か、グレーティング1のブレーズ角とレーザの発振波長
か完全に適合したグレーティングを製作することは非常
に困難てあり、特にエキシマレーザの場合は発振波長範
囲か狭いため、ブレーズ角とグレーティングへの入射角
は完全には一致せず、この結果従来装置では発振効率を
最大にすることは不可能であった。
また、第8図(b)に示すようにエタロン4とグレーテ
ィング1を組み合わせた場合、グレーティング表面での
空気の揺らぎによりレーザビームプロファイルに揺らき
か生じるという問題かあった。
この発明はこのような事情に鑑かみてなされt:もので
、発振効率を向上させるとともに、レーザビームプロフ
ァイルの扛らきを防止する狭帯域発振レーザ装置を提供
することを目的とする。
〔課題を解決するための手段および作用〕この発明にお
いては、狭帯域化素子としてリトロ−配置したグレーテ
ィングを有する狭帯域発振レーザ装置において、前記グ
レーティングを気密室内に配設するとともに、前記気密
室に所定の気体を充填するようにしている。
かかる本発明の構成によれば、リトロ−配置したグレー
ティングを所定の気体を充填した気密室内に配設するよ
うにしているので、グレーティング表面での気体の揺ら
ぎを防くことができ、これによりレーザのビームプロフ
ァイルの揺らぎを防止するとともに、パルス安定性を向
上させる二とかできる。
またこの発明では、前記グレーティングをその入射角が
グレーティングのブレーズ角に略一致するように配置し
、かつ前記ブレーズ角に対応する波長となるよう前記気
密室内の気体の圧力または組成比を制御するようにして
いる。
すなわち、溝間隔かdのグレーティングにブレーズ角γ
と回し角度で平行光線を入射させるとき、ブレーズ角γ
と回し角度の回折光の波長λの光強度か最大となる、利
金すれば、2dsinγ−mλ (mは整数)の条件を
満たすようなとき回折光の光強度か最大となるので、気
密室内の気体の圧力または組成比を制御することで前記
気体の屈折率を調整し、二の屈折率の調整によって上記
条件を満たすようレーザ光の波長を制御することにより
、グレーティングを最高効率で使用するのである。
〔実施例〕
以下、この発明の実施例を添付図面を弁明して詳細に説
明する。
第1図はこの発明の一実施例を示すもので、二の第1図
の狭帯域発振エキシマレーザでは、グレーティング1を
リトロ−配置(グレーティング1の入射角と回折角を等
しく配置したもの)してグレーティング1をリアミラー
とJ(用するとともに、グレーティング]を気密室7に
配置するようにしている。この気密室7にはウィンドウ
8か設けられており、このウィンドウ8を介してグレー
ティング1の入射光および回折光か透過されるようにな
っている。この場合グレーティング1は、第2図に示す
ように、その入射角(=回折角)か該グレーティング1
のブレーズ角γと略一致するような角度に設置されてい
る。
ところで、一般に屈折率nの媒質中の光の波長λは次式
で与えられる。
λ−λO/n λ0 ;真空での光の波長 一方、第2図に示すように、溝間隔かdの平面グレーテ
ィングにブレーズ角γと同じ角度で平行光線を入射させ
るとき、ブレーズ角γと同じ角度の回折光の波長λの光
強度が最大となる。
すなわち、下記(2)式の条件を満たすようなとき回折
光の光強度か最大となる。
2dsin7=mλ mは整数、  dは格子定数 ・・ (2) したかって、上記(1)式、および(2)式に基すき気
密室7内の気体の屈折率nを調整するようにすれば上記
(2)式を満たすような波長λを得ることかできる。
第1図の気密室7内には、この場合レーザ光に吸収され
ない不活性気体を充填している。例えば、エキシマレー
ザの場合は、N2 、Kr、Xe、C02、He、Ar
なとの不活性気体か使用でき、KrFエキシマレーレー
場合は空気でもよい。
各気体の屈折率を下記第1表に示す。
気体 Ar He O2 He Ar 空気 第1表(Iatm、25°C,5g9nm)屈折率 〇 1.0002969 1.0004253(B2O,8nm)1.00070
16 1.000449 1.000036 1.00[12815 1,000294 すなわち、気体の屈折率nは気密室7内の気体の圧力ま
たは気体の組成を変えることて調整することができ、し
たかって上記気密室7内の気体の圧力または気体の組成
を調整することによって、レーザ光の波長を当該グレー
ティング]のブレズ角γに対応する波長λ、すなわち前
記(2)式を満たすような波長λに固定するようにすれ
ば、グレーティング1を最高効率で使用することができ
、効率よく狭帯域化できる。
なお、上記グレーティング1としてはニジエルグレーテ
ィングが最適である。エンエールグレーティングは満の
頂角がほぼ垂直となっており、大きなブレーズ角のもの
が製作可能なため、高効率で高分解能てあり、またフリ
ースベクトルレンジが小さいためブレーズ角に対応する
波長に気密室内のレーザ波長を調整することか容易とな
る。
例えば、格子定数d = 31.6本/ m m、ブレ
ーズ角γ−7e=o、5度、空気中でのレーザの実際の
発振波長を248.39n mとすると、先の(2)式
よりブレーズ角γに対応する波長λは、 ブレーズ角γ−765度、次数m −248のときは、
a、 = 248.155 n m ブレーズ角γ−755度、次数m −247のときは、
λ−248.078 n m となる。
また、先の(1)式から、真空中でのレーザの波長は先
の第1表の空気の屈折率を用いて、248463nm(
−1,000294>、248.39>となる。
したかって、気密室7内の気体のIuE折宇nは、先の
(1)式を用いて、 ブレーズ角γ−765度、次数m = 248のときは
、n −1,001241(−248,463/248
.155)がブレーズ角に対応する波長をi′するため
の気体の屈折率となり、 ブレーズ角γ−75.5度、次数m = 247のとき
は、n −1,001552(−248,463/24
11.078)がブレーズ角に対応する波長を得るため
の気体の屈折率となる。
また、一般に、気体の屈折;キ1nと気体の圧力Pとの
関係は下記(3)式のように近1u的に表せる。
n−1−KXP K:定数 ・・ ・・ (3) したかって、この(3)式を用いることで、上記ブレー
ズ角に対応する波長を得るための気体の屈折率を得るこ
と力できる気密室7内の所要圧力値Pを求めることかで
きる。
下記第2表に、最適屈折率を得るための気密室7内の圧
力値Pを先の第1表に示した各気体についてそれぞれ示
す。
第2表 圧力 気体  7=75.5度の場合 N 2   5.227 K r    3.649 X e    2.212 CO23,457 He    43.05 A r    5.513 空気   5.279 (atm) 7・76.5度の場合 4.180 2.918 1.769 4.409 上記第1表および第2表によれば、これら複数の気体の
うち、特にXeは他の気体と比べて屈折率が高く、かつ
気密室7内の圧力を小さくてきるので有用であることか
判る。
第3図および第4図は、気密室7内の気体の圧力を調整
するための具体構成例を示すもので、第3図はガスボン
ベ30から気密室7に供給するガス圧をレギュレータ9
によって調整しようとしたものてあり、第4図は圧力セ
ンサ11により気密室7内のガス圧を検出し、この検出
圧か所定の圧力となるようにバルブ]0の開閉制御をC
PUI2により行なうようにしたものである。
第5図は混合ガスの組成比を調整することにより混合ガ
スの屈折率を調整することて、先の(2)式に示したブ
レーズ角に対応する波長を得るようにした具体例を示す
ものてあり、ガスホンへ]5〜17にはそれぞれ異なる
ガスか充填されている。
この場合、先の(2)式に示したブレーズ角に対応する
波長を得ることかできる混合ガスの屈折率は予め計算し
ており、さらにこの屈折率を得ることができる混合ガス
の組成比も予め計算している。
各ガスボンへ15〜】7とガス組成調整タンク]4との
間には、流量コントローラ18〜20か設けられており
、これら流量コントローラ18〜20の土足制御によっ
て前記予め計算した組成比か得られるように各ガスの流
量を調整する。この後、二のようにしてガス組成調整タ
ンク14に所定の組成比で混合された混合ガスを気密室
7に導入し、その全圧を先の第4図と同様にして圧力セ
ンサコ]およびCPU12によって調整する。
第6図は、グレーティング1とレーザチャンバ2との間
にプリズムビームエキスパンダ3を配置したものてあり
、プリズムビームエキスパンダ3によってビームを拡大
してグレーティング1に入射することて、グレーティン
グ1に入射する光のビーム広かり角を小さくし、スペク
トル線幅を小さくするようにしている。
第7図はグレーティング1とレーザチャンバ2との間に
プリズムビームエキスパンダ3およびエタロン4を配置
した例てあり、第6図の場合より更にスペクトル線幅を
小さくすることかできる。
このようにこの実施例では、グレーティング〕を気密室
7内に密閉するようにしたので、タレティング表面での
気体の揺らぎを防止し、これによりレーザのビームプロ
ファイルの揺らぎを防止し、パルス安定性を向上させる
ことかできる。また、リトロ−配置したグレーティング
1をその入射角かグレーティングのブレーズ角に略一致
するように配置し、かつ前記ブレーズ角に対応する波長
となるよう前記気密室内の気体の圧力または組成比を制
御するようにしているので、グレーティングを最高効率
で使用することかてき、効11よく狭帯域化てきる。
なお、上記実施例では、狭帯域化素子のグレーティング
1のみを気密室7に配設するようにしたが、第6図およ
び第7図に示したエタロン4またはプリズムビームエキ
スパンダ3を、あるいはその双方を気密室7に配設する
ようにしてもよい。
また、気密室−7を真空にしたときその波長かブレーズ
角に対応する波長となる場合は、気密室を真空にしても
よい。真空にした場合は、レーザのビームプロファイル
の揺らぎおよびパルス安定性が更に良くなる。また、気
密室はその気密度が良い場合は封し切りにしてもよい。
更に、上記実施例ではガスの全圧または組成比を調整し
て気密室内の気体の屈折率を調整するようにしたが、ガ
スの種類を変えることで前記屈折率を調整するようにし
てもよい。
ところで、この発明は、エキシマレーザ以外の他の狭帯
域発振レーザ装置にも適用することかできる。
〔発明の効果〕
以上説明したようにこの発明によれば、ブレティングを
気密室に入れるようにしたので、グレーティング表面で
の気体の揺らきを防止し、これによりレーザのビームプ
ロファイルの揺らぎを防止し、パルス安定性を向上させ
ることかできる。
また、この発明では、気密室内に適当な屈折率の気体を
封入し、その圧力または組成比を調整することにより波
長を調整し、その波長をグレーティングのブレーズ角に
対応する波長に固定するようにしたので、常にグレーテ
ィングを最大効率で使用でき、レーザ出力を飛躍的に向
上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す概念図、第2図はグ
レーティングを示す図、第3図15至第5図は気密室の
ガスの制御のための具体構成例をそれぞれ示す図、第6
図および第7図はそれぞれ二の発明の他の実施例を示す
図、第8図は従来技術を示す図である。 1・・グレーティック  2 レーサチャノハ3・・ビ
ームエキスパンダ 4 エタロシ7・気密室 ′ぎ・:、、、、−!ζ 第2図 第7 図 第8 図

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)狭帯域化素子としてリトロー配置したグレーティ
    ングを有する狭帯域発振レーザ装置において、 前記グレーティングを気密室内に配設するとともに、前
    記気密室に所定の気体を充填するようにしたことを特徴
    とする狭帯域発振レーザ装置。
  2. (2)前記グレーティングをその入射角がグレーティン
    グのブレーズ角に略一致するように配置し、かつ前記ブ
    レーズ角に対応する波長となるよう前記気密室内の気体
    の圧力を制御するようにしたことを特徴とする請求項(
    1)記載の狭帯域発振レーザ装置。
  3. (3)前記気体は複数の気体の混合気体てあり、前記グ
    レーティングをその入射角がグレーティングのブレーズ
    角に略一致するように配置し、かつ前記ブレーズ角に対
    応する波長となるよう前記気密室内の混合気体の組成比
    を制御するようにしたことを特徴とする請求項(1)記
    載の狭帯域発振レーザ装置。
  4. (4)前記気体は不活性気体である請求項(1)記載の
    狭帯域発振レーザ装置。
  5. (5)前記気体は空気である請求項(1)記載の狭帯域
    発振レーザ装置。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001041268A1 (en) 1999-11-30 2001-06-07 Cymer, Inc. High power gas discharge laser with helium purged line narrowing unit
JP2002335029A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Gigaphoton Inc 狭帯域化レーザ装置
EP1218986A4 (en) * 1999-09-03 2003-08-27 Cymer Inc NARROW-BAND LASER WITH FINE TUNABLE WAVELENGTH
US6778584B1 (en) 1999-11-30 2004-08-17 Cymer, Inc. High power gas discharge laser with helium purged line narrowing unit
US7321607B2 (en) 2005-11-01 2008-01-22 Cymer, Inc. External optics and chamber support system
JP2008298832A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Lasertec Corp 波長変換装置、マスク検査装置
JP2012182434A (ja) * 2011-02-09 2012-09-20 Gigaphoton Inc レーザ装置、極端紫外光生成システム、レーザ装置の制御方法、および極端紫外光生成方法
US8379687B2 (en) 2005-06-30 2013-02-19 Cymer, Inc. Gas discharge laser line narrowing module

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216589A (ja) * 1985-07-16 1987-01-24 Toshiba Corp 同位体分離用レ−ザ装置
JPS6484767A (en) * 1987-09-28 1989-03-30 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Tunable laser device
JPH0196619A (ja) * 1987-10-08 1989-04-14 Toshiba Corp 波長掃引装置
JPH01181486A (ja) * 1988-01-08 1989-07-19 Toshiba Corp 色素レーザ装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6216589A (ja) * 1985-07-16 1987-01-24 Toshiba Corp 同位体分離用レ−ザ装置
JPS6484767A (en) * 1987-09-28 1989-03-30 Matsushita Electric Industrial Co Ltd Tunable laser device
JPH0196619A (ja) * 1987-10-08 1989-04-14 Toshiba Corp 波長掃引装置
JPH01181486A (ja) * 1988-01-08 1989-07-19 Toshiba Corp 色素レーザ装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1218986A4 (en) * 1999-09-03 2003-08-27 Cymer Inc NARROW-BAND LASER WITH FINE TUNABLE WAVELENGTH
WO2001041268A1 (en) 1999-11-30 2001-06-07 Cymer, Inc. High power gas discharge laser with helium purged line narrowing unit
EP1234358A4 (en) * 1999-11-30 2003-08-27 Cymer Inc EXTREMELY POWERFUL GAS DISCHARGE LASER HAVING A HELIUM PURGE LINE DRAWING UNIT
US6778584B1 (en) 1999-11-30 2004-08-17 Cymer, Inc. High power gas discharge laser with helium purged line narrowing unit
US7277466B2 (en) 1999-11-30 2007-10-02 Cymer, Inc. High power gas discharge laser with helium purged line narrowing unit
JP2002335029A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Gigaphoton Inc 狭帯域化レーザ装置
US8379687B2 (en) 2005-06-30 2013-02-19 Cymer, Inc. Gas discharge laser line narrowing module
US7321607B2 (en) 2005-11-01 2008-01-22 Cymer, Inc. External optics and chamber support system
JP2008298832A (ja) * 2007-05-29 2008-12-11 Lasertec Corp 波長変換装置、マスク検査装置
JP2012182434A (ja) * 2011-02-09 2012-09-20 Gigaphoton Inc レーザ装置、極端紫外光生成システム、レーザ装置の制御方法、および極端紫外光生成方法
US9570884B2 (en) 2011-02-09 2017-02-14 Gigaphoton Inc. Laser apparatus, extreme ultraviolet light generation system, method for controlling the laser apparatus, and method for generating the extreme ultraviolet light

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