JPH0828542B2 - エキシマレ−ザ−装置 - Google Patents
エキシマレ−ザ−装置Info
- Publication number
- JPH0828542B2 JPH0828542B2 JP15913887A JP15913887A JPH0828542B2 JP H0828542 B2 JPH0828542 B2 JP H0828542B2 JP 15913887 A JP15913887 A JP 15913887A JP 15913887 A JP15913887 A JP 15913887A JP H0828542 B2 JPH0828542 B2 JP H0828542B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- window
- excimer laser
- fluoride
- laser device
- antireflection film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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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
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
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- Lasers (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エキシマレーザー装置の改良に関する。
エキシマレーザーは、紫外域で発振する唯一の高出力
レーザーとして注目されており、電子産業、高分子産
業、化学産業、エネルギー産業等に於いて、その応用が
期待されている。
レーザーとして注目されており、電子産業、高分子産
業、化学産業、エネルギー産業等に於いて、その応用が
期待されている。
エキシマレーザー光を発光する装置は、エキシマレー
ザー装置と呼ばれ、基本的には第４図に示す如く、レー
ザーガスと、このガスを周囲から隔離するためのハウジ
ング１と、レーザーガスを励起させる励起手段の一種と
しての放電々極２と、発振されたレーザー光をハウジン
グ外に透過させるための窓３と、この窓と兼用されるこ
ともあり得る光共振器４とからなる。
ザー装置と呼ばれ、基本的には第４図に示す如く、レー
ザーガスと、このガスを周囲から隔離するためのハウジ
ング１と、レーザーガスを励起させる励起手段の一種と
しての放電々極２と、発振されたレーザー光をハウジン
グ外に透過させるための窓３と、この窓と兼用されるこ
ともあり得る光共振器４とからなる。
この場合、レーザーガスは希ガス（Ｒ）例えばキセノ
ン、クリプトン、アルゴンとハロゲン（Ｘ）例えば塩
素、フッ素との混合物からなり、このレーザーガスを電
子ビーム照射や放電等によってパルス的なショックを与
え、希ガス（Ｒ）を励起状態（R*）に上げてやると、直
ちにハロゲン（Ｘ）と結合して励起状態でのみ存在する
分子（RX*）を生成する。この分子（RX*）がエキシマ
（excimer）と呼ばれるものである。
ン、クリプトン、アルゴンとハロゲン（Ｘ）例えば塩
素、フッ素との混合物からなり、このレーザーガスを電
子ビーム照射や放電等によってパルス的なショックを与
え、希ガス（Ｒ）を励起状態（R*）に上げてやると、直
ちにハロゲン（Ｘ）と結合して励起状態でのみ存在する
分子（RX*）を生成する。この分子（RX*）がエキシマ
（excimer）と呼ばれるものである。
ところが、エキシマは不安定で、そのままの状態にい
ることに我慢できないため、直に紫外光を放出して基底
状態に落ち、再び希ガスとハロゲンとに別れてしまう。
これをbound-free遷移という。
ることに我慢できないため、直に紫外光を放出して基底
状態に落ち、再び希ガスとハロゲンとに別れてしまう。
これをbound-free遷移という。
そこでbound-free遷移に基づく紫外光を一対のミラー
で構成される光共振器内で増幅させ、レーザー光として
取出すようにしたものがエキシマレーザー装置である。
で構成される光共振器内で増幅させ、レーザー光として
取出すようにしたものがエキシマレーザー装置である。
ハウジングにはレーザー光を取出すために窓が設けら
れているが、紫外光を透過させなければならないので、
窓の材料としては現在のところ石英、ほたる石又はフッ
化マグネシウムが使用されている。
れているが、紫外光を透過させなければならないので、
窓の材料としては現在のところ石英、ほたる石又はフッ
化マグネシウムが使用されている。
この窓には3.6（ほたる石）〜4.1（石英）％程度の反
射があり、これを防止しようとして、窓の内面に反射防
止膜を設けることが提案された。
射があり、これを防止しようとして、窓の内面に反射防
止膜を設けることが提案された。
しかしながら、レーザーガスとしてフッ素を含むもの
を使用した場合には、反射防止膜が腐食され易く、数時
間程度で機能が停止し、そのため反射防止膜を付けた形
での実用化は無理と考えられている。
を使用した場合には、反射防止膜が腐食され易く、数時
間程度で機能が停止し、そのため反射防止膜を付けた形
での実用化は無理と考えられている。
本発明者は、フッ素を含むレーザーガスを使用した場
合、反射防止膜が腐食されるという問題点について、鋭
意研究の結果、反射防止膜をフッ化物で構成することに
より問題点が解決又は軽減されることを見い出し、本発
明を成すに至った。
合、反射防止膜が腐食されるという問題点について、鋭
意研究の結果、反射防止膜をフッ化物で構成することに
より問題点が解決又は軽減されることを見い出し、本発
明を成すに至った。
従って、本発明は、フッ素を含むレーザーガスと、こ
のガスを周囲から隔離するためのハウジングと、レーザ
ーガスを励起させる励起手段と、発振されたレーザー光
をハウジング外に透過させるための窓と、この窓と兼用
されることもあり得る光共振器とからなるエキシマレー
ザー装置に於いて、前記窓の内面に全層がフッ化物で構
成された単層又は多層の反射防止膜を設けたことを特徴
とするエキシマレーザー装置を提供する。
のガスを周囲から隔離するためのハウジングと、レーザ
ーガスを励起させる励起手段と、発振されたレーザー光
をハウジング外に透過させるための窓と、この窓と兼用
されることもあり得る光共振器とからなるエキシマレー
ザー装置に於いて、前記窓の内面に全層がフッ化物で構
成された単層又は多層の反射防止膜を設けたことを特徴
とするエキシマレーザー装置を提供する。
本発明に使用される反射防止膜は、単層構造でも多層
構造でもよいが、層構造自体は発光するレーザー光の波
長に基づいて光学薄膜理論に従い設計する。この設計自
体は公知であるのでここでは省略する。
構造でもよいが、層構造自体は発光するレーザー光の波
長に基づいて光学薄膜理論に従い設計する。この設計自
体は公知であるのでここでは省略する。
本発明の特徴は、この反射防止膜をフッ化物で構成す
ることである。フッ化物としては、フッ化ネオジム（屈
折率ｎ≒1.67）、フッ化マグネシウム（ｎ＝1.43）、フ
ッ化トリウム（ｎ＝1.59）、フッ化ストロンチウム（ｎ
＝1.46）、フッ化ランタン（ｎ＝1.59）などが光学設計
に基づいて選択使用される。
ることである。フッ化物としては、フッ化ネオジム（屈
折率ｎ≒1.67）、フッ化マグネシウム（ｎ＝1.43）、フ
ッ化トリウム（ｎ＝1.59）、フッ化ストロンチウム（ｎ
＝1.46）、フッ化ランタン（ｎ＝1.59）などが光学設計
に基づいて選択使用される。
（参考例１…窓の製造） ほたる石基板（nd＝1.47）からなる窓材の表裏両面
に、高屈折率薄膜としてλ/4の光学的膜厚を有するNdF3
薄膜（nd＝1.66）を真空蒸着し、続いて低屈折率薄膜と
してλ/4の光学的膜厚を有するNgF2薄膜（nd＝1.405）
を真空蒸着することにより、２層反射防止膜（設計基準
波長λ＝248nm）を積層した（第１図参照）。
に、高屈折率薄膜としてλ/4の光学的膜厚を有するNdF3
薄膜（nd＝1.66）を真空蒸着し、続いて低屈折率薄膜と
してλ/4の光学的膜厚を有するNgF2薄膜（nd＝1.405）
を真空蒸着することにより、２層反射防止膜（設計基準
波長λ＝248nm）を積層した（第１図参照）。
この反射防止膜の分光透過率特性を測定したので、こ
の結果を第３図に示す。第３図では中心波長が設計波長
より多少ずれているが、これは製作誤差である。
の結果を第３図に示す。第３図では中心波長が設計波長
より多少ずれているが、これは製作誤差である。
（参考例２…窓の製造） 参考例１と同じ窓材の表裏両面に、高屈折率薄膜とし
てλ/4の光学的膜厚を有するAl2O3薄膜（nd＝1.72）を
真空蒸着し、続いて低屈折率薄膜としてλ/4の光学的膜
厚を有するSiO2薄膜（nd＝1.44）を真空蒸着することに
より、２層反射防止膜（設計基準波長λ＝248nm）を積
層した（第２図参照）。
てλ/4の光学的膜厚を有するAl2O3薄膜（nd＝1.72）を
真空蒸着し、続いて低屈折率薄膜としてλ/4の光学的膜
厚を有するSiO2薄膜（nd＝1.44）を真空蒸着することに
より、２層反射防止膜（設計基準波長λ＝248nm）を積
層した（第２図参照）。
（実施例） 第４図（断面図）に示す市販のエキシマレーザー装置
を用意した。この装置の仕様は下記の通りである。
を用意した。この装置の仕様は下記の通りである。
レーザー波長λ:248nm レーザーパワー:300mmJ/cm2 レーザービーム断面サイズ:10×20mm レーザー発光パルス幅:20nsec（１ショット） レーザーガス:Kr、Ｆ（約99％のバッファガスHe、Ne
で希釈されたもの） この装置は、レーザーガスを周囲から隔離するための
ハウジング１と、レーザーガスを励起させる手段として
の一対の放電電極２、ハウジングに取付けられた窓３、
共振器４を構成する第１ミラー4aと第２ミラー4bから主
として構成されており、窓３には、参考例１で製造した
窓を使用したものである。
で希釈されたもの） この装置は、レーザーガスを周囲から隔離するための
ハウジング１と、レーザーガスを励起させる手段として
の一対の放電電極２、ハウジングに取付けられた窓３、
共振器４を構成する第１ミラー4aと第２ミラー4bから主
として構成されており、窓３には、参考例１で製造した
窓を使用したものである。
尚、第２ミラー4bは外部ミラー出、光軸上で動作させ
ることにより共振距離を変え、それにより出力の安定化
を図るものである。
ることにより共振距離を変え、それにより出力の安定化
を図るものである。
（比較例１） 実施例のエキシマレーザー装置において、窓３として
参考例２で製造した窓を取付けたものである。
参考例２で製造した窓を取付けたものである。
（比較例２） 実施例のエキシマレーザー装置において、窓（３）と
して反射防止膜のない単なるほたる石基板からなる窓材
を取付けたものである。
して反射防止膜のない単なるほたる石基板からなる窓材
を取付けたものである。
（試験例） 実施例及び比較例１、２のレーザー装置を発光させ、
窓（３）の変化及び出力の変化を観察した。この結果を
次の第１表に示す。
窓（３）の変化及び出力の変化を観察した。この結果を
次の第１表に示す。
＊初期値を100％としたときの発光試験終了時の出力値 ＊＊この時間内に表示のショット数だけ間欠的に発光さ
せて試験を行なった意味である。
せて試験を行なった意味である。
尚、窓材としては、石英よりもフッ化物例えばほたる
石、又はMgF2を使用することが好ましい。その理由は石
英を使用すると、１度レーザー発光させた後、レーザー
ガスの交換その他の理由により、反射防止膜を大気に曝
すと、反射防止膜が腐食され、その後、再びレーザーガ
スを入れて発光を行なうと、数時間で反射防止機能が低
下してしまうからである。それに対して、フッ化物を使
用すると、そのような問題点がない。
石、又はMgF2を使用することが好ましい。その理由は石
英を使用すると、１度レーザー発光させた後、レーザー
ガスの交換その他の理由により、反射防止膜を大気に曝
すと、反射防止膜が腐食され、その後、再びレーザーガ
スを入れて発光を行なうと、数時間で反射防止機能が低
下してしまうからである。それに対して、フッ化物を使
用すると、そのような問題点がない。
以上の通り、本発明によれば、反射防止膜の寿命が長
いため、初めて実用に供し得るエキシマレーザー装置が
提供される。
いため、初めて実用に供し得るエキシマレーザー装置が
提供される。
第１図は、フッ化物誘導体からなる２層反射防止膜の層
構成を示す説明図であり、 第２図は、酸化物誘導体からなる２層反射防止膜の層構
成を示す説明図である。 第３図は、参考例１の反射防止膜の分光透過率特性を測
定したグラフである。 第４図は、本発明の実施例にかかるエキシマレーザー装
置の垂直断面を説明する概念図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １……ハウジング ２……一対の放電電極 ３……窓 4a……第１ミラー（共振器４） 4b……第２ミラー（共振器４）
構成を示す説明図であり、 第２図は、酸化物誘導体からなる２層反射防止膜の層構
成を示す説明図である。 第３図は、参考例１の反射防止膜の分光透過率特性を測
定したグラフである。 第４図は、本発明の実施例にかかるエキシマレーザー装
置の垂直断面を説明する概念図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １……ハウジング ２……一対の放電電極 ３……窓 4a……第１ミラー（共振器４） 4b……第２ミラー（共振器４）
Claims (3)
- 【請求項１】フッ素を含むレーザーガスと、このガスを
周囲から隔離するためのハウジングと、レーザーガスを
励起させる励起手段と、発振されたレーザー光をハウジ
ング外に透過させるための窓と、この窓と兼用されるこ
ともあり得る光共振器とからなるエキシマレーザー装置
に於いて、 前記窓の内面に全層がフッ化物で構成された単層又は多
層の反射防止膜を設けたことを特徴とするエキシマレー
ザー装置。 - 【請求項２】前記窓がフッ化物からなることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のエキシマレーザー装置。 - 【請求項３】前記フッ化物がほたる石、又はフッ化マグ
ネシウムからなることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のエキシマレーザー装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15913887A JPH0828542B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-06-26 | エキシマレ−ザ−装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4491087 | 1987-02-27 | ||
| JP62-44910 | 1987-02-27 | ||
| JP15913887A JPH0828542B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-06-26 | エキシマレ−ザ−装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01784A JPH01784A (ja) | 1989-01-05 |
| JPS64784A JPS64784A (en) | 1989-01-05 |
| JPH0828542B2 true JPH0828542B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=26384881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15913887A Expired - Fee Related JPH0828542B2 (ja) | 1987-02-27 | 1987-06-26 | エキシマレ−ザ−装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828542B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH088378B2 (ja) * | 1988-03-02 | 1996-01-29 | 信越石英株式会社 | レーザ発振器 |
| DE10248707A1 (de) * | 2002-10-18 | 2004-05-13 | Tuilaser Ag | Excimerlaser-Spiegel zur gezielten Reflexion unterschiedlicher Wellenlängen |
| JP4052457B2 (ja) * | 2003-01-29 | 2008-02-27 | 三菱重工業株式会社 | マイクロ波励起水素紫外光ランプ及び該紫外光ランプを用いた光学装置の使用方法 |
-
1987
- 1987-06-26 JP JP15913887A patent/JPH0828542B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64784A (en) | 1989-01-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |