JPH11163454A - ２つの機能をもつ回折格子を有するラインナローイング装置 - Google Patents
２つの機能をもつ回折格子を有するラインナローイング装置Info
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- JPH11163454A JPH11163454A JP10251097A JP25109798A JPH11163454A JP H11163454 A JPH11163454 A JP H11163454A JP 10251097 A JP10251097 A JP 10251097A JP 25109798 A JP25109798 A JP 25109798A JP H11163454 A JPH11163454 A JP H11163454A
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 6
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- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims 1
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- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
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- H01S3/08004—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection
- H01S3/08009—Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection using a diffraction grating
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ラインナローイングレーザー用装置、特に格
子式ラインナローイング装置を提供する。 【解決手段】 偏光用ビームスプリッター、偏光ロータ
ー、及び反射光学素子が、レーザー利得媒体からの拡大
ビームの中の光がラインナローイング装置の中を通る度
に回折格子を、少なくとも２回照明してから更なる増幅
のために利得媒体に戻るように構成されている、ライン
ナローイング装置を提供する。好ましい実施形態では、
回折格子はリトロー形態に配置されたエシェル格子であ
る。
子式ラインナローイング装置を提供する。 【解決手段】 偏光用ビームスプリッター、偏光ロータ
ー、及び反射光学素子が、レーザー利得媒体からの拡大
ビームの中の光がラインナローイング装置の中を通る度
に回折格子を、少なくとも２回照明してから更なる増幅
のために利得媒体に戻るように構成されている、ライン
ナローイング装置を提供する。好ましい実施形態では、
回折格子はリトロー形態に配置されたエシェル格子であ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はラインナローイング
レーザー用装置に関し、特に、格子式ラインナローイン
グ装置に関する。
レーザー用装置に関し、特に、格子式ラインナローイン
グ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザーの出力の帯域幅を減少させるた
めの技術は良く知られている。エキシマレーザーに使用
されるいくつかのかかる技術は、北オランダ物理出版、
エルセバイアー、サイエンス、パブリッシャー ビー．
ブイ．「レーザーハンドブック」第５巻の４４乃至５５
頁にジョン、エフ、レイントジェスによって論じられて
いる。これらの技術は、波長の選択のために、エシェル
格子を含む格子の利用を含む。格子の前にビーム拡大用
プリズムを使用すると、格子の有効性が増す。ＫｒＦエ
キシマレーザーの帯域幅を減少させるための先行技術は
図１に６で示す構成部品をもったラインナローイングモ
ジュールを利用する。エキシマレーザー２の共振空胴は
出力カプラー４（これは１０パーセント部分反射ミラー
である）と、エシェル格子１６とによって形成される。
レーザービーム２０（水平方向に約３ｍｍ、垂直方向に
約２０ｍｍの横断面を有する）がレーザーチャンバー３
の後を出る。ビームのこの部分はプリズム８、１０、１
２によって水平方向に拡大され、ミラー１４からエシェ
ル格子１６へ反射される。ミラー１４はレーザー２につ
いて狭帯域出力を選択するために設けられる。格子１６
はリトロー形態に構成されているので、波長の選択され
た狭帯域はミラー１４から反射され、プリズム１２、１
０、８を通してレーザーチャンバー３の中へ戻されて増
幅する。選択された狭帯域の外側の波長の光は分配され
るので、この分配された帯域外の光はレーザーチャンバ
ーの中へは反射されない。パルスモードで作動する典型
的なＫｒＦレーザーは長さ約２８インチの利得領域を有
し、約１５乃至３０ナノ秒のパルスを生じさせる。かく
して、共振空胴内の光子は、共振空胴内で、平均して、
約２乃至４往復をする。往復毎に、ビームの約９０％が
出力カプラーを出て、約１０％が更なる増幅及びライン
ナローイングのために送り返される。ビームは、該ビー
ムがラインナローイングモジュールを通ると、繰り返し
線が細くなる。
めの技術は良く知られている。エキシマレーザーに使用
されるいくつかのかかる技術は、北オランダ物理出版、
エルセバイアー、サイエンス、パブリッシャー ビー．
ブイ．「レーザーハンドブック」第５巻の４４乃至５５
頁にジョン、エフ、レイントジェスによって論じられて
いる。これらの技術は、波長の選択のために、エシェル
格子を含む格子の利用を含む。格子の前にビーム拡大用
プリズムを使用すると、格子の有効性が増す。ＫｒＦエ
キシマレーザーの帯域幅を減少させるための先行技術は
図１に６で示す構成部品をもったラインナローイングモ
ジュールを利用する。エキシマレーザー２の共振空胴は
出力カプラー４（これは１０パーセント部分反射ミラー
である）と、エシェル格子１６とによって形成される。
レーザービーム２０（水平方向に約３ｍｍ、垂直方向に
約２０ｍｍの横断面を有する）がレーザーチャンバー３
の後を出る。ビームのこの部分はプリズム８、１０、１
２によって水平方向に拡大され、ミラー１４からエシェ
ル格子１６へ反射される。ミラー１４はレーザー２につ
いて狭帯域出力を選択するために設けられる。格子１６
はリトロー形態に構成されているので、波長の選択され
た狭帯域はミラー１４から反射され、プリズム１２、１
０、８を通してレーザーチャンバー３の中へ戻されて増
幅する。選択された狭帯域の外側の波長の光は分配され
るので、この分配された帯域外の光はレーザーチャンバ
ーの中へは反射されない。パルスモードで作動する典型
的なＫｒＦレーザーは長さ約２８インチの利得領域を有
し、約１５乃至３０ナノ秒のパルスを生じさせる。かく
して、共振空胴内の光子は、共振空胴内で、平均して、
約２乃至４往復をする。往復毎に、ビームの約９０％が
出力カプラーを出て、約１０％が更なる増幅及びライン
ナローイングのために送り返される。ビームは、該ビー
ムがラインナローイングモジュールを通ると、繰り返し
線が細くなる。
【０００３】この先行技術の装置では、ＫｒＦレーザー
の帯域幅は約３００ｐｍの固有帯域幅（半波高全幅値即
ちＦＷＨＭ）から約０．８ｐｍまで減ぜられる。ＫｒＦ
レーザーのある適用では帯域幅のより大きなナローイン
グを要求する。このような適用は、例えば、０．４乃至
０．６ｐｍの帯域幅を要求する０．２５μ以下の集積回
路リトグラフィーを含む。必要とされることはレーザー
ビームの帯域幅のより大きいナローイングをもたらす先
行技術のラインナローイングユニットの改良である。
の帯域幅は約３００ｐｍの固有帯域幅（半波高全幅値即
ちＦＷＨＭ）から約０．８ｐｍまで減ぜられる。ＫｒＦ
レーザーのある適用では帯域幅のより大きなナローイン
グを要求する。このような適用は、例えば、０．４乃至
０．６ｐｍの帯域幅を要求する０．２５μ以下の集積回
路リトグラフィーを含む。必要とされることはレーザー
ビームの帯域幅のより大きいナローイングをもたらす先
行技術のラインナローイングユニットの改良である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、偏光用ビーム
スプリッター、偏光ローター、及び反射光学素子が、レ
ーザー利得媒体からの拡大ビームの中の光がラインナロ
ーイング装置の中を通る度に回折格子を、少なくとも２
回照明してから更なる増幅のために利得媒体に戻るよう
に構成されている、ラインナローイング装置を提供す
る。好ましい実施形態では、回折格子はリトロー形態に
配置されたエシェル格子である。
スプリッター、偏光ローター、及び反射光学素子が、レ
ーザー利得媒体からの拡大ビームの中の光がラインナロ
ーイング装置の中を通る度に回折格子を、少なくとも２
回照明してから更なる増幅のために利得媒体に戻るよう
に構成されている、ラインナローイング装置を提供す
る。好ましい実施形態では、回折格子はリトロー形態に
配置されたエシェル格子である。
【０００５】
【発明の実施形態】本発明の好ましい実施形態を図２及
び３に示す。 第１の好ましい実施形態 図２に示す装置は、プリズム１２とミラー１４との間に
偏光用ビームスプリッター２２、全反射ミラー２６及び
四分の一波長板２４を加えたことを除いて、図１に示す
先行技術の装置と丁度同じである。レーザーチャンバー
３の後部窓は水平方向に約４５度傾けられ、ビーム拡大
プリズム８、１０、１２の前面はすべて実質的に水平方
向に傾けられている。これらの傾けられた光学面の効果
は、ミラー１４の方向にプリズム１２を出るビームが実
質的に水平方向に偏光されることである。
び３に示す。 第１の好ましい実施形態 図２に示す装置は、プリズム１２とミラー１４との間に
偏光用ビームスプリッター２２、全反射ミラー２６及び
四分の一波長板２４を加えたことを除いて、図１に示す
先行技術の装置と丁度同じである。レーザーチャンバー
３の後部窓は水平方向に約４５度傾けられ、ビーム拡大
プリズム８、１０、１２の前面はすべて実質的に水平方
向に傾けられている。これらの傾けられた光学面の効果
は、ミラー１４の方向にプリズム１２を出るビームが実
質的に水平方向に偏光されることである。
【０００６】偏光用ビームスプリッター２２は、水平方
向に偏光された光を通し、且つ垂直方向に偏光された光
を反射させるように向けられる。従って、レーザーチャ
ンバー３からのビームは実質的に減じないで偏光用ビー
ムスプリッター２２を通過する。次いで、光は、好まし
い実施形態では四分の一波長板である偏光ローター２４
を通る。四分の一波長板２４はプリズム１２を出る水平
方向に偏光された光を円偏光に変換する。円偏光された
光ビームはミラー１４、回折格子１６、ミラーから再び
反射し、四分の一波長板２４を通り、ここで円偏光され
た光は垂直偏光に変換され、その結果、光は偏光用ビー
ムスプリッター２６から全反射ミラー２２に向かって反
射する。次いで、ビームはミラー２６から反射し、偏光
用ビームスプリッター２２から再び反射し、四分の一波
長板２４を通り、ここで光は再び円偏光された光に変換
される。前の通り、ビームがミラー１４、回折格子１
６、そしてまたミラー１４を反射し、四分の一波長板２
４を再度通過させる。しかしながら、この時点でのビー
ムの別の四分の一波長回転は、水平方向に偏光された光
にビームを変換し、偏光用ビームスプリッター２２、プ
リズム１２,１０、及び８を通過し、更に増幅するよう
にレーザーチャンバー３に再度入る。（回折格子１６か
らの反射の毎に、ビームは波長に従って分散され、ミラ
ー１４の位置は、波長の選択された狭帯域のみがレーザ
ーチャンバー３に再度差し向けられるように設定され
る。）この構成では、出力カプラーの反射率は図１にお
ける従来技術のレーザーに比べて高く、約２０パーセン
トであり、ビームの約８０パーセントが出力カプラーか
ら出て、２０パーセントが反射される。出力カプラーの
そのような高い反射は、回折格子からの二重反射によっ
て引き起こされた光の高い損失を補償するように設計さ
れる。かくして、本実施形態では、ビームは、図１に示
す従来技術の構成の約２倍の回折格子１６によるライン
ナローイングを得る。その結果として、帯域幅が実質的
に更に減少するとともに、パルスエネルギーの減少は非
常に僅かである。
向に偏光された光を通し、且つ垂直方向に偏光された光
を反射させるように向けられる。従って、レーザーチャ
ンバー３からのビームは実質的に減じないで偏光用ビー
ムスプリッター２２を通過する。次いで、光は、好まし
い実施形態では四分の一波長板である偏光ローター２４
を通る。四分の一波長板２４はプリズム１２を出る水平
方向に偏光された光を円偏光に変換する。円偏光された
光ビームはミラー１４、回折格子１６、ミラーから再び
反射し、四分の一波長板２４を通り、ここで円偏光され
た光は垂直偏光に変換され、その結果、光は偏光用ビー
ムスプリッター２６から全反射ミラー２２に向かって反
射する。次いで、ビームはミラー２６から反射し、偏光
用ビームスプリッター２２から再び反射し、四分の一波
長板２４を通り、ここで光は再び円偏光された光に変換
される。前の通り、ビームがミラー１４、回折格子１
６、そしてまたミラー１４を反射し、四分の一波長板２
４を再度通過させる。しかしながら、この時点でのビー
ムの別の四分の一波長回転は、水平方向に偏光された光
にビームを変換し、偏光用ビームスプリッター２２、プ
リズム１２,１０、及び８を通過し、更に増幅するよう
にレーザーチャンバー３に再度入る。（回折格子１６か
らの反射の毎に、ビームは波長に従って分散され、ミラ
ー１４の位置は、波長の選択された狭帯域のみがレーザ
ーチャンバー３に再度差し向けられるように設定され
る。）この構成では、出力カプラーの反射率は図１にお
ける従来技術のレーザーに比べて高く、約２０パーセン
トであり、ビームの約８０パーセントが出力カプラーか
ら出て、２０パーセントが反射される。出力カプラーの
そのような高い反射は、回折格子からの二重反射によっ
て引き起こされた光の高い損失を補償するように設計さ
れる。かくして、本実施形態では、ビームは、図１に示
す従来技術の構成の約２倍の回折格子１６によるライン
ナローイングを得る。その結果として、帯域幅が実質的
に更に減少するとともに、パルスエネルギーの減少は非
常に僅かである。
【０００７】エシェル回折格子の反射率は偏光に敏感で
あり、水平偏光と垂直偏光との差は典型的には約１０パ
ーセントである。これは、回折格子から反射した円偏光
された光に多少のゆがみを引き起こし、それにより、ビ
ーム２８の僅かな部分を回折格子１６からの最初の反射
後、偏光子２２を通って漏洩させる。これは、ささいな
効果であり、１０パーセント以上だけ二重パスの効率を
減少させることはない。出願人は帯域幅の全体の減少を
従来技術のレーザーにおける０．８ｐｍから本発明のレ
ーザーにおける０．４−０．６ｐｍまでと見積もる。
あり、水平偏光と垂直偏光との差は典型的には約１０パ
ーセントである。これは、回折格子から反射した円偏光
された光に多少のゆがみを引き起こし、それにより、ビ
ーム２８の僅かな部分を回折格子１６からの最初の反射
後、偏光子２２を通って漏洩させる。これは、ささいな
効果であり、１０パーセント以上だけ二重パスの効率を
減少させることはない。出願人は帯域幅の全体の減少を
従来技術のレーザーにおける０．８ｐｍから本発明のレ
ーザーにおける０．４−０．６ｐｍまでと見積もる。
【０００８】第２の好ましい実施形態 本発明の第２の好ましい実施形態を図３に示す。この実
施形態は、偏光用ビームスプリッター２２、ミラー２６
及び四分の一波長板２４がプリズム１２とミラー１４と
の間の代りに、ミラー１４と回折格子１６との間に置か
れていることを除いて、図２に示すものと同様である。
これらの光学要素の機能は上記の説明から明らかであ
る。第２の実施形態の方が第１実施形態より優れている
点は、第２の実施形態においては、ミラー１４からの反
射が半分だけ減らされることである。また、ミラー１４
によるレーザーの波長同調は、ミラー１４の回動調節の
効果がミラー１４からの二重反射によって倍加されてい
ないため、この第２の好ましい実施形態の方が容易であ
る。
施形態は、偏光用ビームスプリッター２２、ミラー２６
及び四分の一波長板２４がプリズム１２とミラー１４と
の間の代りに、ミラー１４と回折格子１６との間に置か
れていることを除いて、図２に示すものと同様である。
これらの光学要素の機能は上記の説明から明らかであ
る。第２の実施形態の方が第１実施形態より優れている
点は、第２の実施形態においては、ミラー１４からの反
射が半分だけ減らされることである。また、ミラー１４
によるレーザーの波長同調は、ミラー１４の回動調節の
効果がミラー１４からの二重反射によって倍加されてい
ないため、この第２の好ましい実施形態の方が容易であ
る。
【０００９】他の回折格子の形態 好ましい実施形態における回折格子は全てリトロー形態
に構成される。当業者は、この回折格子の形態を、回折
格子及びミラーを波長の選択された狭い範囲に戻るよう
に整列させた、図４に示す如きすれすれ入射回折格子の
形態のような他の回折格子の形態で置き換えても良いこ
とを認識するであろう。この非常に狭い帯域のレーザー
を特定の実施形態を参照して説明したけれども、種々の
適用及び修正をなしても良いことを理解すべきである。
例えば、公称波長で作動するＫｒＦレーザー用に説明し
た技術はＡｒＦレーザーにも適用することができる。し
かしながら、光学素子は１９３ｎｍに設計されなければ
ならない。四分の一波長板をファラデーローターで置き
換えても良い。従って、本発明は添付の請求の範囲によ
ってのみ限定されるに過ぎない。
に構成される。当業者は、この回折格子の形態を、回折
格子及びミラーを波長の選択された狭い範囲に戻るよう
に整列させた、図４に示す如きすれすれ入射回折格子の
形態のような他の回折格子の形態で置き換えても良いこ
とを認識するであろう。この非常に狭い帯域のレーザー
を特定の実施形態を参照して説明したけれども、種々の
適用及び修正をなしても良いことを理解すべきである。
例えば、公称波長で作動するＫｒＦレーザー用に説明し
た技術はＡｒＦレーザーにも適用することができる。し
かしながら、光学素子は１９３ｎｍに設計されなければ
ならない。四分の一波長板をファラデーローターで置き
換えても良い。従って、本発明は添付の請求の範囲によ
ってのみ限定されるに過ぎない。
【図１】従来技術のラインナローイング技術を示す。
【図２】本発明の好ましい実施形態を示す図である。
【図３】本発明の好ましい実施形態を示す図である。
【図４】変形例の回折格子の形態を示す。
４ 出力カプラー ８ プリズム １０ プリズム １２ プリズム １６ エシェル格子 ２２ 偏光用ビームスプリッター ２６ ミラー ２８ ビーム
Claims (2)
- 【請求項１】 レーザー用ラインナローイング装置であ
って、 Ａ．回折格子からなる分散用光学素子と、 Ｂ．前記回折格子を照明するように指向され、ビーム前
進方向を定める経路を有する拡大レーザービームを発生
させるために細いレーザービームを拡大するためのビー
ム拡大光学素子と、 Ｃ．前記拡大レーザービームの経路の少なくとも一部を
横切って位置決めされた偏光用ビームスプリッターと、 Ｄ．前記偏光用ビームスプリッターと前記回折格子との
間で前記ビーム経路の部分における前記拡大レーザービ
ームの少なくとも一部を横切って位置決めされた偏光ロ
ーターと、 Ｅ．前記偏光用ビームスプリッターによって前記拡大レ
ーザービームの経路から分割された光を前記偏光用ビー
ムスプリッターに向って再度反射させるように位置決め
された第１反射光学素子と、を有し、 前記偏光用ビームスプリッター、前記偏光ローター、前
記分散用光学素子、及び前記反射光学素子は、前記拡大
ビームにおいて光の少なくとも一部がラインナローイン
グ装置の中のパス毎に少なくとも２回前記回折格子を照
明するように配置されている、 レーザー用ラインナローイング装置。 - 【請求項２】 狭帯域レーザー装置であって、 Ａ．利得媒体を有するレーザーチャンバーと； Ｂ．レーザー用のラインナローイング装置と、と有し、
ラインナローイング装置は、 ａ．回折格子からなる分散用光学素子と、 ｂ．前記回折格子を照明するように指向された、ビーム
前進方向を定める前記経路を有する拡大レーザービーム
を発生させるために細いレーザービームを拡大するため
のビーム拡大光学素子と、 ｃ．前記拡大レーザービームの経路の少なくとも一部を
横切って位置決めされた偏光用ビームスプリッターと、 ｄ．前記偏光用ビームスプリッターと前記回折格子との
間で前記ビーム経路の部分における前記拡大用レーザー
ビームの少なくとも一部を横切って位置決めされた偏光
ローターと、 ｅ．前記偏光用ビームスプリッターによって前記拡大レ
ーザービームの経路から分割された光を前記偏光用ビー
ムスプリッターに向けて再度反射させるように位置決め
された第１反射光学素子と、を有し、 前記偏光用ビームスプリッター、前記偏光ローター、前
記分散用光学素子、及び前記反射光学素子は、前記拡大
ビームにおける光の少なくとも一部がラインナローイン
グ装置の中のパス毎に少なくとも２回前記回折格子を照
明するように配置されており、 Ｃ．更に出力カプラーを有し、前記ラインナローイング
装置、前記レーザーチャンバー、及び前記出力カプラー
はここに共振空胴を形成するように配置され、前記チャ
ンバーにレーザー放射を発生させ、前記ラインナローイ
ング装置で線を細くし、線が前記出力カプラーを通して
存在する、 狭帯域レーザー装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/926946 | 1997-09-10 | ||
| US08/926,946 US5917849A (en) | 1997-09-10 | 1997-09-10 | Line narrowing device with double duty grating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11163454A true JPH11163454A (ja) | 1999-06-18 |
| JP2954938B2 JP2954938B2 (ja) | 1999-09-27 |
Family
ID=25453936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10251097A Expired - Fee Related JP2954938B2 (ja) | 1997-09-10 | 1998-09-04 | ２つの機能をもつ回折格子を有するラインナローイング装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5917849A (ja) |
| EP (1) | EP1012932A4 (ja) |
| JP (1) | JP2954938B2 (ja) |
| KR (1) | KR20010023805A (ja) |
| AU (1) | AU9104198A (ja) |
| TW (1) | TW410184B (ja) |
| WO (1) | WO1999013544A1 (ja) |
Families Citing this family (50)
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