JPH11316346A - 応力複屈折を伴う複屈折板構造 - Google Patents
応力複屈折を伴う複屈折板構造Info
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- JPH11316346A JPH11316346A JP11061665A JP6166599A JPH11316346A JP H11316346 A JPH11316346 A JP H11316346A JP 11061665 A JP11061665 A JP 11061665A JP 6166599 A JP6166599 A JP 6166599A JP H11316346 A JPH11316346 A JP H11316346A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 薄い板のできる限り広い横断面領域にわたり
最小限の変形で非常に均質な応力複屈折を示し且つコン
パクトで、安定し、確実に動作するように構成できる応
力複屈折を伴う複屈折板構造を提供すること。 【解決手段】 板（１）の側部に押圧装置又はせん断装
置（４１〜４９）が作用する応力複屈折を伴う複屈折板
構造。好ましくは丸形の光束横断面に対して、板（１）
に矩形階段面（１１〜１９）が設けられている。液圧圧
力伝達、重力による発生及び熱対称形構成が得られる。
最小限の変形で非常に均質な応力複屈折を示し且つコン
パクトで、安定し、確実に動作するように構成できる応
力複屈折を伴う複屈折板構造を提供すること。 【解決手段】 板（１）の側部に押圧装置又はせん断装
置（４１〜４９）が作用する応力複屈折を伴う複屈折板
構造。好ましくは丸形の光束横断面に対して、板（１）
に矩形階段面（１１〜１９）が設けられている。液圧圧
力伝達、重力による発生及び熱対称形構成が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧力複屈折を伴う複
屈折板構造に関する。
屈折板構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】等方性の材料を押圧又は回転させること
により応力複屈折を発生できることは知られている。固
体レーザーは、レーザー結晶を側方から押圧することに
よって出力光が偏光される。しかし、そのとき、定量的
に明確な複屈折効果は達成されずとも、共振器の離調で
十分である。まだ公開されていないドイツ特許出願第１
９６３７５６３．０号（米国特許出願第０８／９２９，
９１３号に対応する）には、この種の引張り応力を伴う
構造が記載されている。構成上の理由から、圧力を加え
ることは否定され、必要に応じて引張りに対し直交して
行われる。しかし、本発明の技術的背景及びその意義は
その出願の大きな基礎としているので、その出願の内容
は本出願の中に明示して取り入れられている。
により応力複屈折を発生できることは知られている。固
体レーザーは、レーザー結晶を側方から押圧することに
よって出力光が偏光される。しかし、そのとき、定量的
に明確な複屈折効果は達成されずとも、共振器の離調で
十分である。まだ公開されていないドイツ特許出願第１
９６３７５６３．０号（米国特許出願第０８／９２９，
９１３号に対応する）には、この種の引張り応力を伴う
構造が記載されている。構成上の理由から、圧力を加え
ることは否定され、必要に応じて引張りに対し直交して
行われる。しかし、本発明の技術的背景及びその意義は
その出願の大きな基礎としているので、その出願の内容
は本出願の中に明示して取り入れられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、薄い
板のできる限り広い横断面領域にわたり最小限の変形で
非常に均質な応力複屈折を示し且つコンパクトで、安定
し、確実に動作するように構成できる応力複屈折を伴う
複屈折板構造を提供することである。
板のできる限り広い横断面領域にわたり最小限の変形で
非常に均質な応力複屈折を示し且つコンパクトで、安定
し、確実に動作するように構成できる応力複屈折を伴う
複屈折板構造を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】板の側面に押圧又は押し
装置を作用させることにより、上記の目的は達成され
る。驚くべきことに、圧力要素へのガラス板の結合を慎
重に工夫すれば、ドイツ特許第１９６３７５６３号でま
だ見られる加圧時のたわみの問題を適切に抑制できるこ
とが確認されている。圧力時の力の結合は、ガラス材料
に特別の形状を与える必要なく可能であるので、応力複
屈折板の適切なガラス材料により押圧応力及びせん断応
力は容易に導入される。有利な発展構成は請求項３から
１０の対象である。そこで、請求項３記載の板の階段状
横断面形状により構造の寸法を板を取り囲む丸形の光学
要素の丸形はめ込み部に都合良く適合できることは特に
重要である。また、請求項５，６，９及び１０に記載の
液圧装置の利点は非常に一様な応力導入に相当の効果を
もつ。加圧媒体としては、基本的には、気体を含めた流
動体やあらゆる液体を適用できる。加圧媒体の弾性ケー
ス、特に請求項１０記載のチューブ及び膜は単純で持続
的な、漏れのない構成を提供する。
装置を作用させることにより、上記の目的は達成され
る。驚くべきことに、圧力要素へのガラス板の結合を慎
重に工夫すれば、ドイツ特許第１９６３７５６３号でま
だ見られる加圧時のたわみの問題を適切に抑制できるこ
とが確認されている。圧力時の力の結合は、ガラス材料
に特別の形状を与える必要なく可能であるので、応力複
屈折板の適切なガラス材料により押圧応力及びせん断応
力は容易に導入される。有利な発展構成は請求項３から
１０の対象である。そこで、請求項３記載の板の階段状
横断面形状により構造の寸法を板を取り囲む丸形の光学
要素の丸形はめ込み部に都合良く適合できることは特に
重要である。また、請求項５，６，９及び１０に記載の
液圧装置の利点は非常に一様な応力導入に相当の効果を
もつ。加圧媒体としては、基本的には、気体を含めた流
動体やあらゆる液体を適用できる。加圧媒体の弾性ケー
ス、特に請求項１０記載のチューブ及び膜は単純で持続
的な、漏れのない構成を提供する。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明実施
形態をさらに詳細に説明する。図１は、深紫外線領域、
たとえば、エキシマーレーザー系列の１９３nmでラムダ
四分の一波長板として使用できる圧力で機能する応力複
屈折平板を示す。光束１０の２４０mmの自由直径は３３
０mmの構成の外径で実現される。平板はＤＵＶにおける
マイクロリソグラフィに通常特定される品質の石英ガラ
スから成り、その厚さはわずか６mmである。この場合、
マウント部の厚さは約１２mmに限定される。
形態をさらに詳細に説明する。図１は、深紫外線領域、
たとえば、エキシマーレーザー系列の１９３nmでラムダ
四分の一波長板として使用できる圧力で機能する応力複
屈折平板を示す。光束１０の２４０mmの自由直径は３３
０mmの構成の外径で実現される。平板はＤＵＶにおける
マイクロリソグラフィに通常特定される品質の石英ガラ
スから成り、その厚さはわずか６mmである。この場合、
マウント部の厚さは約１２mmに限定される。
【０００６】石英ガラス板１の形状は光束１０の円を囲
い込む部分の周辺が方形階段形に形成されており、その
各段１１〜１９は同じ幅を有し、ｘ軸に対して対称であ
り、中央の複数（この実施形態では５つ）の段はｙ軸に
対し等距離で連結されている。これらの階段の数は４か
ら２５であることが望ましい。構造全体はｙ軸に対して
鏡面対称形である（ｘ軸に対しても同様である）。そこ
で、図２に、その一部を切り欠いた詳細図を示す。ｙ軸
と平行な全ての階段面１１〜１９は高い精度で平坦であ
り、互いに平行である。それらに圧力シュー４１〜４９
が当接する。全ての圧力シューは全て同一であり、厳密
に平行なカバー面を有する。階段面１１〜１９に当接す
るカバー面は、石英ガラス板１に圧力を導入するときに
隙間を全く生じさせないような寸法に厳密に定められて
いる。
い込む部分の周辺が方形階段形に形成されており、その
各段１１〜１９は同じ幅を有し、ｘ軸に対して対称であ
り、中央の複数（この実施形態では５つ）の段はｙ軸に
対し等距離で連結されている。これらの階段の数は４か
ら２５であることが望ましい。構造全体はｙ軸に対して
鏡面対称形である（ｘ軸に対しても同様である）。そこ
で、図２に、その一部を切り欠いた詳細図を示す。ｙ軸
と平行な全ての階段面１１〜１９は高い精度で平坦であ
り、互いに平行である。それらに圧力シュー４１〜４９
が当接する。全ての圧力シューは全て同一であり、厳密
に平行なカバー面を有する。階段面１１〜１９に当接す
るカバー面は、石英ガラス板１に圧力を導入するときに
隙間を全く生じさせないような寸法に厳密に定められて
いる。
【０００７】階段面１１〜１９と圧力シュー４１〜４９
の当接面は微細にエッチングされている。そのようにご
く微細な凹凸を設けると、一様な圧力伝達が最適の状態
で行われる。荷重を受けたときに面が平坦になるよう
に、荷重時の圧力シュー４１〜４９の弾性変形を起こす
こと、すなわち、湾曲形状に仕上げることは可能であ
る。圧力シュー４１〜４９の第２のカバー面は、そこを
通過している弾性液圧チューブ３に当接している。この
液圧チューブ３は加圧液体３０、好ましくは蒸留水で満
たされており、はめ込みリング２の当接面に支えられて
いる。圧力シュー４１〜４９の第２のカバー面も全て同
じ広さであり、液圧チューブ３により完全に覆われてい
る。この面はガラス板１の階段面１１〜１９に接する平
行なカバー面より幾分小さく、それらの面の中心点は一
致している。
の当接面は微細にエッチングされている。そのようにご
く微細な凹凸を設けると、一様な圧力伝達が最適の状態
で行われる。荷重を受けたときに面が平坦になるよう
に、荷重時の圧力シュー４１〜４９の弾性変形を起こす
こと、すなわち、湾曲形状に仕上げることは可能であ
る。圧力シュー４１〜４９の第２のカバー面は、そこを
通過している弾性液圧チューブ３に当接している。この
液圧チューブ３は加圧液体３０、好ましくは蒸留水で満
たされており、はめ込みリング２の当接面に支えられて
いる。圧力シュー４１〜４９の第２のカバー面も全て同
じ広さであり、液圧チューブ３により完全に覆われてい
る。この面はガラス板１の階段面１１〜１９に接する平
行なカバー面より幾分小さく、それらの面の中心点は一
致している。
【０００８】加圧液体には、好ましくは図２に概略的に
示すようにケースであるシリンダ５１と、ピストン５２
とを介して、所定の圧力が加えられる。シリンダ５１と
ピストン５２の押圧力とが圧力を決定する。その押圧力
の一つの例は重力である。密封材５３は液体の漏れを防
止する。このように、階段面１１〜１９及び圧力シュー
４１〜４９を含めた平板１の精度のみが平板１の加圧の
均質性を決める。揺動又は衝撃の影響が起こらない限り
（マイクロリソグラフィ装置の環境においては十分に回
避できる）、圧力の大きさはピストン５２の押圧力と、
あらかじめ定められた形状パラメータによってのみ決定
される。
示すようにケースであるシリンダ５１と、ピストン５２
とを介して、所定の圧力が加えられる。シリンダ５１と
ピストン５２の押圧力とが圧力を決定する。その押圧力
の一つの例は重力である。密封材５３は液体の漏れを防
止する。このように、階段面１１〜１９及び圧力シュー
４１〜４９を含めた平板１の精度のみが平板１の加圧の
均質性を決める。揺動又は衝撃の影響が起こらない限り
（マイクロリソグラフィ装置の環境においては十分に回
避できる）、圧力の大きさはピストン５２の押圧力と、
あらかじめ定められた形状パラメータによってのみ決定
される。
【０００９】特に、ガラス板１、金属はめ込みリング
２、加圧液体３０などの要素の熱膨張の違いが圧力変化
を生じさせることはない。厚さ６．００mmの石英ガラス
板１は、平坦な面に１．６１８Ｎ／mm2 の圧力を受けた
とき、１９３nmでラムダ／４の位相ずれを発生させる複
屈折を得る。これは、図１に示す構成では、加圧液体３
０の圧力が約２０バールであるときに実現される。この
ような圧力は容易に操作でき、弾性液圧チューブ３とし
ては、たとえば、ブチルゴムから成る直径６．５mm、壁
の厚さ０．３mmの市販のチューブを使用することができ
る。加圧液体３０として水を使用すれば、重大な危険が
起こる心配はない。
２、加圧液体３０などの要素の熱膨張の違いが圧力変化
を生じさせることはない。厚さ６．００mmの石英ガラス
板１は、平坦な面に１．６１８Ｎ／mm2 の圧力を受けた
とき、１９３nmでラムダ／４の位相ずれを発生させる複
屈折を得る。これは、図１に示す構成では、加圧液体３
０の圧力が約２０バールであるときに実現される。この
ような圧力は容易に操作でき、弾性液圧チューブ３とし
ては、たとえば、ブチルゴムから成る直径６．５mm、壁
の厚さ０．３mmの市販のチューブを使用することができ
る。加圧液体３０として水を使用すれば、重大な危険が
起こる心配はない。
【００１０】水平に保持した石英ガラス板１の自重によ
る曲がりは約５μｍに達する。動作圧力が加わったとき
の曲がりを数マイクロメートルに制限すれば、構成全体
を申し分なく製造できる。従って、これまで、加圧時の
たわみが許容されないことによって起こっていた危険を
排除できる。石英ガラス１における複屈折の均質性は、
５％以下の量偏差及び５％以下の角度偏差で確保でき
る。あるいは、ドイツ特許第１９６３７５６３号に記載
されている構成に類似する構成によっても板に圧力を均
質に加えることも可能である。その構成では、特にガラ
ス板にモーメントが加わるのを回避することに注意すべ
きである。その場合にも、材料の適切な組み合わせによ
り熱対称形構成を実現することができる。
る曲がりは約５μｍに達する。動作圧力が加わったとき
の曲がりを数マイクロメートルに制限すれば、構成全体
を申し分なく製造できる。従って、これまで、加圧時の
たわみが許容されないことによって起こっていた危険を
排除できる。石英ガラス１における複屈折の均質性は、
５％以下の量偏差及び５％以下の角度偏差で確保でき
る。あるいは、ドイツ特許第１９６３７５６３号に記載
されている構成に類似する構成によっても板に圧力を均
質に加えることも可能である。その構成では、特にガラ
ス板にモーメントが加わるのを回避することに注意すべ
きである。その場合にも、材料の適切な組み合わせによ
り熱対称形構成を実現することができる。
【００１１】以上説明した圧力応力による応力複屈折板
の構成及び引張り応力に基づくドイツ特許第１９６３７
５６３号に記載されている構成と並び、せん断応力に基
づく構成も、一般に２つの互いに直交する方向に加える
べき力の半分の大きさの力で同じ複屈折作用が達成され
るということにより重要である。そのため、荷重を受け
たときのたわみは原則的に１／２に減少する。
の構成及び引張り応力に基づくドイツ特許第１９６３７
５６３号に記載されている構成と並び、せん断応力に基
づく構成も、一般に２つの互いに直交する方向に加える
べき力の半分の大きさの力で同じ複屈折作用が達成され
るということにより重要である。そのため、荷重を受け
たときのたわみは原則的に１／２に減少する。
【００１２】そこで、図３は、光学的有効横断面１０を
有する正方形の石英ガラス板１′の四辺に剛性の支え材
６１〜６４を一様に力の損失なく取り付けられている構
造を示す。この組み立て構造が押圧ボール７１，７２及
び押圧部材８１，８２を介してフレーム２′の中にはめ
込まれている。支え材６１〜６４は石英ガラス板１′よ
り著しく硬いことが重要であり、従って、これらは硬質
金属から製造されているのが好ましい。力の損失のない
結合は、特にはんだ付け又は接着などの材料の適応によ
って得られる。重大なＵＶ放射負荷が少ないときには接
着が適している。押圧部材８１，８２は周知の構造の調
整自在のねじ締め手段として構成でき、また、熱対称形
構成に適する寸法設定及び材料選択により得られる。
有する正方形の石英ガラス板１′の四辺に剛性の支え材
６１〜６４を一様に力の損失なく取り付けられている構
造を示す。この組み立て構造が押圧ボール７１，７２及
び押圧部材８１，８２を介してフレーム２′の中にはめ
込まれている。支え材６１〜６４は石英ガラス板１′よ
り著しく硬いことが重要であり、従って、これらは硬質
金属から製造されているのが好ましい。力の損失のない
結合は、特にはんだ付け又は接着などの材料の適応によ
って得られる。重大なＵＶ放射負荷が少ないときには接
着が適している。押圧部材８１，８２は周知の構造の調
整自在のねじ締め手段として構成でき、また、熱対称形
構成に適する寸法設定及び材料選択により得られる。
【００１３】図４は、さらに別の実施形態を示す。この
場合、（石英ガラス）板４０１に力を導入するために材
料を適応させた結合は不要であり、構造の外寸は横断面
１０の有効直径により近く適合されている。このため
に、板１は階段面４１２〜４１５、４２１〜４２４、４
３１〜４３４及び４４１〜４４４を有し、それらの面に
図１及び図２から知られているように圧力が一様に加え
られる。階段面４１２〜４４４の数と大きさを適切に設
定することにより、図３によるせん断力の導入にごく近
い状態を必要とされるようなレベルで実現できる。従っ
て、図１及び図２による構成の全ての利点をせん断応力
の特性と組合わせたものである。
場合、（石英ガラス）板４０１に力を導入するために材
料を適応させた結合は不要であり、構造の外寸は横断面
１０の有効直径により近く適合されている。このため
に、板１は階段面４１２〜４１５、４２１〜４２４、４
３１〜４３４及び４４１〜４４４を有し、それらの面に
図１及び図２から知られているように圧力が一様に加え
られる。階段面４１２〜４４４の数と大きさを適切に設
定することにより、図３によるせん断力の導入にごく近
い状態を必要とされるようなレベルで実現できる。従っ
て、図１及び図２による構成の全ての利点をせん断応力
の特性と組合わせたものである。
【００１４】本発明による応力複屈折板は平面平行板と
して構成されるのが好ましい。（押圧力及び応力を受け
たときの）たわみに対応して、半径を考慮することがで
きる。しかし、プリズムやレンズを含めた別の板形状に
も適応することが可能である。ＤＵＶ領域、特にマイク
ロリソグラフィ用光学系や測定機器においては、通常の
安価な複屈折要素及び層は光化学的に適していないの
で、そのような領域で利用できるということは重要であ
る。
して構成されるのが好ましい。（押圧力及び応力を受け
たときの）たわみに対応して、半径を考慮することがで
きる。しかし、プリズムやレンズを含めた別の板形状に
も適応することが可能である。ＤＵＶ領域、特にマイク
ロリソグラフィ用光学系や測定機器においては、通常の
安価な複屈折要素及び層は光化学的に適していないの
で、そのような領域で利用できるということは重要であ
る。
【図１】 階段形状の応力複屈折板及び液圧圧力導入部
を有する実施例を示す図。
を有する実施例を示す図。
【図２】 図１の一部及び液圧系を概略的に示す図。
【図３】 せん断応力に基づく構造の原理図。
【図４】 せん断応力を導入するための階段形状の複屈
折板の一実施例を示す図。
折板の一実施例を示す図。
１…石英ガラス板、３…液圧チューブ、１０…光束、１
１〜１９…階段面、３０…加圧液体、４１〜４９…圧力
シュー、５１…シリンダ、５２…ピストン、５３…密封
材。
１〜１９…階段面、３０…加圧液体、４１〜４９…圧力
シュー、５１…シリンダ、５２…ピストン、５３…密封
材。
Claims (10)
- 【請求項１】 応力複屈折を伴う複屈折板構造におい
て、板（１）の側面に押圧装置又はせん断応力装置（４
１〜４９）が作用していることを特徴とする複屈折板構
造。 - 【請求項２】 板（１）は平板であることを特徴とする
請求項１記載の複屈折板構造。 - 【請求項３】 板（１）は光を透過するのに適する光学
的横断面（１０）を有することと、板（１）は矩形階段
部分（１１〜１９）によって光学的横断面（１０）に近
似する形状になっていることを特徴とする請求項１又は
２記載の複屈折板構造。 - 【請求項４】 矩形階段部分（１１〜１９）の数は４か
ら２５であることを特徴とする請求項３記載の複屈折板
構造。 - 【請求項５】 液圧圧力伝達部（３，５１〜５３）が設
けられていることを特徴とする請求項１から４の少なく
とも１項に記載の複屈折板構造。 - 【請求項６】 各々の矩形階段部分（１１〜１９）の両
側に、液圧圧力伝達部（３）により作動される少なくと
も１つの伝達シュー（４１〜４９）がそれぞれ配置され
ていることを特徴とする請求項３及び請求項５記載の複
屈折板構造。 - 【請求項７】 熱対称形構成を特徴とする請求項１から
６の少なくとも１項に記載の複屈折板構造。 - 【請求項８】 板（１）にせん断応力が導入されること
を特徴とする請求項１から７の少なくとも１項に記載の
複屈折板構造。 - 【請求項９】 液圧圧力伝達部の圧力はおもり（５２）
により発生されることを特徴とする請求項５から８の少
なくとも１項に記載の複屈折板構造。 - 【請求項１０】 加圧媒体（３０）のためのケース
（３）が設けられていることを特徴とする請求項５から
９の少なくとも１項に記載の複屈折板構造。
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