(57)【要約】  レーザ光源（１０）のレーザビーム（１４）のスペクトルバンド幅（Δλ）を設定するための狭帯域化モジュール（１）であって、レーザビームの伝播方向に対して横方向にレーザビームを拡大するビーム拡大モジュール（１８）と、反射型回折格子とを備え、狭帯域化モジュールの第１コンポーネント（３２）を、狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした円筒形部分を有する擾乱をレーザビームの波面に印加することができるよう構成した、狭帯域化モジュール。本発明によれば、第１光学コンポーネントは、第１軸と平行な旋回軸（３５、４３）を中心に旋回可能であるよう具現する。第１光学コンポーネント（３２）は、１つの軸に沿った波面収差を制御するよう旋回させる（４３）シリンドリカルレンズであり得る。バンド幅は、回折格子（２８）により制御され、シリンドリカルレンズはプリズム（４０）に組み込むことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源（１０）のレーザビーム（１４）のスペクトルバンド幅（Δλ）を設定するための狭帯域化モジュール（１）であって、レーザビームを該レーザビームの伝播方向に対して横方向に拡大するビーム拡大モジュール（１８）と、反射型回折格子とを備え、該狭帯域化モジュールの第１光学コンポーネント（３２）を、該狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした円筒形部分を有する擾乱をレーザビームの波面に印加できるよう構成した、狭帯域化モジュール（１）において、前記第１光学コンポーネントを、前記第１軸と平行な旋回軸（３５、４３）を中心に旋回可能であるよう具現したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１光学コンポーネントを、前記ビーム拡大モジュールの第１プリズムとして具現したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項３】
請求項２に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１プリズムの入射面及び／又は出射面の少なくとも一部を、円筒形プロファイルとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１光学コンポーネントの少なくとも一部を、円筒形の形態とし、前記ビーム拡大モジュールと前記反射型回折格子との間に配置したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１光学コンポーネントを、シリンドリカルレンズ又はシリンドリカルミラーとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の狭帯域化モジュールにおいて、該狭帯域化モジュールの第２光学コンポーネントを、前記第１光学コンポーネントにより生じた波面擾乱を少なくとも部分的に補償できるよう構成し該狭帯域化モジュールに配置したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項７】
請求項６に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントを該狭帯域化モジュールに変位可能に配置したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントを、前記ビーム拡大モジュールの第２プリズムとして具現したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２プリズムの入射面及び／又は出射面の少なくとも一部を、円筒形プロファイルとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１０】
請求項６又は７に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントの少なくとも一部を、円筒形の形態とし、前記ビーム拡大モジュールと前記反射型回折格子との間に配置したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１１】
請求項１０に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントを、シリンドリカルレンズ又はシリンドリカルミラーとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１２】
請求項６又は７に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記反射型回折格子を、第２光学コンポーネントとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記反射型回折格子は湾曲していることを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１４】
請求項１３に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記反射型回折格子の曲率の設定に用いることができる手段を提供することを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の狭帯域化モジュール（１２）を備えるレーザ光源。
【請求項１６】
約１４０ｎｍ〜約３８０ｎｍの範囲内にある波長（λ０）と、該波長（λ０）を中心としたバンド幅（Δλ）の波長スペクトルとを有する光を放出し、該バンド幅（Δλ）を設定可能である、レーザ光源。
【請求項１７】
波長（λ０）と、該波長（λ０）を中心としたバンド幅（Δλ）の波長スペクトルとを有し、約２０ワット〜約２０００ワットのパワー範囲のパワーを有する光を放出し、前記バンド幅（Δλ）を設定可能である、レーザ光源。
【請求項１８】
波長（λ０）と、該波長（λ０）中心としたバンド幅（Δλ）の波長スペクトルとを有し、約０．１ｍＪ／パルス〜約５００ｍＪ／パルスの範囲内にあるパワー範囲のパワーを有する光パルスの形態の光を放出し、前記バンド幅（Δλ）を設定可能である、レーザ光源。
【請求項１９】
請求項１８に記載のレーザ光源において、前記波長（λ０）は、約１４０ｎｍ〜約３８０ｎｍの波長範囲内にある、レーザ光源。
【請求項２０】
請求項１５〜１９のいずれか１項に記載のレーザ光源において、前記バンド幅（Δλ）は、約１００ｆｍ〜約１０００ｆｍの範囲で設定することができる、レーザ光源。
【請求項２１】
請求項１５〜２０のいずれか１項に記載のレーザ光源において、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の狭帯域化モジュール（１２）を備える、レーザ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源のレーザビームのスペクトルバンド幅を設定するための狭帯域化モジュールであって、レーザビームの伝播方向に対して横方向にレーザビームを拡大するビーム拡大モジュールと、反射型回折格子とを備える、狭帯域化モジュールに関する。狭帯域化モジュールの第１コンポーネントは、狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした円筒形部分を有する擾乱（a disturbance with a cylindrical portion）をレーザビームの波面に印加することができるよう構成する。
【０００２】
本発明はさらに、レーザ光源に関する。
【背景技術】
【０００３】
導入部で述べたタイプの狭帯域化モジュールは、概して、半導体リソグラフィ又はレーザ材料加工に用いるレーザ光源で用いられる。半導体リソグラフィには特にエキシマレーザを用い、該レーザは、狭帯域化用の付加的な装置を伴わずに、約０．５ｎｍ（ナノメートル）のスペクトルバンド幅を有する。このバンド幅は、通常は半導体リソグラフィでこのようなレーザを光源として用いるには広すぎる。したがって、半導体リソグラフィ用の光源として用いるレーザでは、いわゆる狭帯域化モジュールを用い、これがバンド幅を狭くする。
【０００４】
このような狭帯域化モジュールは、本質的には、入力開口、ビーム拡大モジュール、及び反射型回折格子からなり、レーザ共振器の２つのエンドミラーの一方の代わりとなる。狭帯域化モジュールに入射したレーザ光は、光の波長が回折格子の式を満足する場合にのみ、入力開口を通して、例えばリトロー配置で配置した反射型回折格子により共振器へ反射される。どの波長が共振器へ反射されるかは、光が回折格子に入射する角度に応じて変わる。入射光の角度分布が大きいほど、波長分布の幅、したがってレーザ共振器を離れるレーザビームの有効ビームのスペクトルバンド幅が広くなる。したがって、バンド幅の狭いレーザ放射線の発生には、レーザビーム内で小さな角度分布（狭い角度スペクトル）が必要である。
【０００５】
レーザビーム内でのより小さな角度分布は、ビーム拡大モジュールを用いて、共振器から狭帯域化モジュールに入射するレーザビームをレーザビームの伝播方向に対して横方向に拡大することにより達成することができる。この場合、レーザビームの拡大は、狭帯域化モジュールに入射するレーザビームの２０倍〜５０倍であり得る。数百ｆｍ（フェムトメートル）のレーザビームのスペクトルバンド幅を、これにより得ることができる。したがって、ビームを大きく拡大するほどレーザ光のスペクトルバンド幅が狭くなる。
【０００６】
最小限のスペクトルバンド幅を有するレーザビームが半導体リソグラフィには望ましいが、他の用途では、レーザ光のスペクトルバンド幅を人工的に広くする必要がある場合があり、例えばその目的は、狭いスペクトルバンド幅しか提供しないレーザを、より広いスペクトルバンド幅のレーザ光を必要とするか又はより広いスペクトルバンド幅を有するレーザ光用に最適化したプロセスのための光源として用いるためである。
【０００７】
スペクトルバンド幅を人工的に広げることで、レーザビームの上記ビーム拡大を減らすことが可能となる。複数のプリズムを備えたビーム拡大モジュールを有する狭帯域化モジュールの場合、これは、ビーム拡大を減らすために、またそれによりスペクトルバンド幅を広くするために、プリズムの１つを回転させることにより実現することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、導入部で述べたタイプのレーザビームのスペクトルバンド幅を設定するための代替的手段を備える狭帯域化モジュールを明示するという目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、この目的は、導入部で述べた狭帯域化モジュールに関して、第１光学コンポーネントを第１軸と平行な旋回軸を中心に旋回可能であるよう具現することにより達成される。
【００１０】
これに関連して、「波面の擾乱」は、第１光学コンポーネント通過時のレーザビームの波面の変化を意味すると理解すべきである。この場合、変化は、狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした付加的な円筒形部分により、第１光学コンポーネント通過後の波面の形態が第１光学コンポーネントの上流の波面の形態と異なるように行われる。したがって、円筒形部分を有する擾乱又は二次及び／又は高次擾乱が波面に印加される。第１光学コンポーネントにより生じた波面の擾乱により、レーザ光の角度スペクトルに角度がさらに導入され、これらの角度がさらに、下流の反射型回折格子において異なる波長に変換されることで、レーザ光のスペクトルバンド幅が広くなる。第１軸は、特に、反射型回折格子の格子線と平行に配置することもできる。本発明により、付加的な第１コンポーネントを挿入することにより、又は既存の光学コンポーネントをレーザビームのスペクトルバンド幅に目標通りの影響を及ぼすために対応の変更を加えたコンポーネントで置き換えることにより、既存のレーザ光源を改造することができる。本発明の場合、こうして発生させたレーザ光を、例えば半導体リソグラフィで種々のプロセスに用いるために、動作中又は短い段取替え時間内に第１光学コンポーネントを旋回させることにより、レーザビームのスペクトルバンド幅を変化させることができることがさらに有利である。
【００１１】
本発明の一構成では、第１光学コンポーネントをビーム拡大モジュールの第１プリズムとして具現する。この場合、第１プリズムは、狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした円筒形部分を有する波面の擾乱を引き起こすことを可能にするよう変更される。すでに説明したように、ビーム拡大、したがって狭帯域化モジュールのスペクトルバンド幅の拡大が、プリズムを旋回させることにより得ることができる。この場合、第１プリズムの旋回軸を、第１プリズムの長手方向軸と少なくともほぼ平行な向きであることが好ましい。第１光学コンポーネントとしてのプリズムの変更及び構成の結果として、プリズムを用いて、狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした円筒形部分を有する擾乱を波面に印加することが可能であり、これは回転の結果として変化し、これがレーザビームのスペクトルバンド幅のさらなる拡大に寄与する。概して、スペクトルバンド幅の設定範囲をこうして広くする。
【００１２】
本発明のさらに別の構成では、第１プリズムの入射面及び／又は出射面の少なくとも一部を円筒形プロファイルとして構成する。これにより、円筒形擾乱を単純な方法で波面に印加することができる。
【００１３】
本発明のさらに別の構成では、第１光学コンポーネントの少なくとも一部を、円筒形の形態とし、ビーム拡大モジュールと反射型回折格子との間に配置する。この構成形態では、第１光学コンポーネントを特に容易にレーザビームに後付け又は挿入することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の構成では、第１光学コンポーネントをシリンドリカルミラーとして構成する。これにより、円筒形擾乱を波面に印加することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の構成では、狭帯域化モジュールの第２光学コンポーネントを、第１光学コンポーネントにより生じた波面擾乱を少なくとも部分的に補償できるよう構成し狭帯域化モジュールに配置する。第２光学コンポーネントによる擾乱の少なくとも部分的な補償の結果として、第２光学コンポーネントの通過後の波面の形態が、第１光学コンポーネントの上流における波面の形態に再び近似する。この目的で、第２光学コンポーネントの焦点距離は、第１光学コンポーネントの焦点距離とは逆の符号を有することが好ましい。一般性に制限を設けることなく、第２光学コンポーネントの通過後の波面は、第１光学コンポーネントの上流における波面と同一の形態を有することもできる。この場合、第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントは、付加的な別個のコンポーネントとして狭帯域化モジュール内又はビーム拡大モジュール内の任意の所望の場所に配置することができる。しかしながら、同様に、狭帯域化モジュールに既に存在しており他の目的で利用することができるコンポーネントを変更して、それらを用いて、それらの本来の機能に加えて円筒形部分を有する波面の擾乱を引き起こすことができ（第１光学コンポーネント）、また少なくとも部分的に再度補償することができる（第２光学コンポーネント）ようにすることも可能である。一般性に制限を設けることなく、２つの光学コンポーネントを付加的なコンポーネントとして具現すること、及び他の光学コンポーネントを狭帯域化モジュール又はビーム拡大モジュールの既存のコンポーネントの変更形態として具現することも可能である。レーザビームのスペクトルバンド幅は、第１光学コンポーネントの旋回により設定することができる。
【００１６】
本発明のさらに別の構成では、第２光学コンポーネントを狭帯域化モジュールに変位可能に配置する。第２光学コンポーネントの構成に応じて、第２光学コンポーネントを並進変位可能及び／又は回転変位可能（すなわち、回転可能又は旋回可能）であるよう構成することが有利である。別個の付加的なコンポーネントとしての第２光学コンポーネントの構成の場合、第２光学コンポーネントは、レーザビームに導入して再度取り外すことができるよう具現することもできる。この場合、第２光学コンポーネントを用いて擾乱波面の補償を設定することができることが有利である。これにより、こうして発生させたレーザ光を例えば半導体リソグラフィで種々のプロセスに用いるために、動作中又は短い段取替え時間内にレーザビームのスペクトルバンド幅を変化させることがさらに可能となる。
【００１７】
本発明のさらに別の構成では、第２光学コンポーネントをビーム拡大モジュールの第２プリズムとして具現する。この場合、第２プリズムは、第１光学コンポーネントにより生じた波面の擾乱を少なくとも部分的に補償できるよう変更される。この場合、第２プリズムの旋回軸が、第２プリズムの長手方向軸と少なくともほぼ平行な向きであることが好ましい。ビーム拡大モジュールの第２プリズムを第２光学コンポーネントとして用いることにより、本発明の実現に全体として必要なコンポーネントの数が減る。
【００１８】
本発明のさらに別の構成では、第２プリズムの入射面及び／又は出射面の少なくとも一部を円筒形プロファイルとして構成する。特に、これにより、波面の円筒形擾乱を単純且つ効果的に少なくとも部分的に補償することができる。
【００１９】
本発明のさらに別の構成では、第２光学コンポーネントの少なくとも一部を、円筒形の形態とし、ビーム拡大モジュールと反射型回折格子との間に配置する。この構成形態では、第２光学コンポーネントを特に容易にレーザビームに後付け又は挿入することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の構成では、第２光学コンポーネントをシリンドリカルレンズ又はシリンドリカルミラーとして構成する。これにより、第１光学コンポーネントにより波面に印加された円筒形擾乱を単純な方法で補償することができる。
【００２１】
本発明の一構成では、反射型回折格子を第２光学コンポーネントとして構成する。第１光学コンポーネントにより生じた波面の擾乱により、レーザ光の角度スペクトルに角度がさらに導入され、これらの角度がさらに、下流の反射型回折格子において異なる波長に変換されることで、レーザ光のスペクトルバンド幅が広くなる。例えばリトロー配置で具現することができる反射型回折格子を、第２光学コンポーネントとして用いることにより、本発明の実現に必要なコンポーネントの数が減る。
【００２２】
本発明のさらに別の構成では、反射型回折格子を湾曲状に具現する。このようにすると、第１光学コンポーネントにより生じた波面の円筒形擾乱を効果的に少なくとも部分的に減らすことができる。
【００２３】
本発明のさらに別の構成では、反射型回折格子の曲率の設定に用いることができる手段を提供する。この場合、波面擾乱、したがってレーザビームのスペクトルバンド幅の補償度を動作中に設定することができることが有利である。
【００２４】
本発明によれば、約１４０ナノメートル〜約３８０ナノメートルの範囲の波長λ０と、波長λ０を中心としたバンド幅Δλの波長スペクトルとを有する光を放出し、バンド幅Δλを設定可能である、レーザ光源をさらに提供する。
【００２５】
好適な構成では、波長λ０は、約１５７ナノメートル、約１９３ナノメートル、約２４８ナノメートル、又は約３０８ナノメートルである。
【００２６】
上述の波長λ０では、本発明によるレーザ光源は、特に半導体リソグラフィでの使用に適している。
【００２７】
さらに好適な構成では、波長λ０は約３５１ｎｍである。この構成では、レーザ光源は、特に材料加工での使用に、特にシリコンウェーハの結晶化に適している。
【００２８】
本発明によれば、波長λ０と、波長λ０を中心としたバンド幅Δλの波長スペクトルとを有し、約２０ワット〜約２０００ワットのパワー範囲のパワーを有する光を放出し、バンド幅Δλを設定可能である、レーザ光源をさらに提供する。
【００２９】
パワーが約２０ワット〜約１００ワットのパワー範囲内にある好適な一構成では、レーザ光源は、半導体リソグラフィでの使用に適している。
【００３０】
レーザ光源が材料処理での使用に、特にシリコンウェーハの結晶化に適しているさらに別の好適な構成では、パワーは、約５００ワット〜約２０００ワットのパワー範囲内にある。
【００３１】
本発明によれば、波長λ０と、波長λ０を中心としたバンド幅Δλの波長スペクトルとを有し、約１０ミリジュール／パルス〜約５００ミリジュール／パルスの範囲内にあるパワー範囲のパワーを有する光パルスの形態の光を放出し、バンド幅Δλを設定可能である、レーザ光源をさらに提供する。
【００３２】
半導体リソグラフィでのレーザ光源の使用に適している好適な一構成では、パワーは、約１０ｍＪ／パルス〜約２０ｍＪ／パルスのパワー範囲内にある。
【００３３】
材料処理に、特にシリコンウェーハの結晶化に適しているレーザ光源の構成は、約５０ミリジュール／パルス〜約５０００ミリジュール／パルスのパワー範囲のパワーを発生させる。
【００３４】
互いに組み合わせることもできる上述の全ての場合において、バンド幅Δλは、約１００フェムトメートル（ｆｍ）〜約３００フェムトメートル、さらには約４００フェムトメートル、さらに好ましくは約５００フェムトメートル、及びさらには約１０００フェムトメートルの範囲内で設定可能である。
【００３５】
本発明によるレーザ光源は、上述の構成の１つ又は複数に従った狭帯域化モジュールを有する。
【００３６】
さらに他の利点及び特徴は、以下の説明及び添付図面から明らかとなるであろう。
【００３７】
言うまでもなく、本発明の範囲から逸脱せずに、上述の特徴及び以下で説明される特徴は、各自指定の組み合わせでだけでなく他の組み合わせで又は単独で用いることができる。
【００３８】
本発明の例示的な実施形態を図面に示し、それらを参照して以下でさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明による狭帯域化モジュールを有するレーザ光源の概略図である。
【図２ａ】第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントを有する狭帯域化モジュールの例示的な第１実施形態を１つの動作位置で示す。
【図２ｂ】第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントを有する狭帯域化モジュールの例示的な第１実施形態を別の動作位置で示す。
【図３ａ】第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントを有する狭帯域化モジュールの例示的な第２実施形態を１つの動作位置で示す。
【図３ｂ】第１光学コンポーネント及び第２光学コンポーネントを有する狭帯域化モジュールの例示的な第２実施形態を別の動作位置で示す。
【図４】本発明による狭帯域化モジュールの例示的な第３実施形態を示す。
【図５】ビーム拡大モジュールのプリズムの例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
図１は、レーザ光源１０から抜き出した一部を示す。レーザ光源１０は、レーザ活性媒質を有するレーザ共振器（より詳細には図示せず）と、レーザ光源１０のレーザ共振器のエンドミラーを形成する狭帯域化モジュール１２とを備える。さらに別のエンドミラー１６が、カップリングアウトミラー（coupling-out mirror）としての役割を果たし、対応して部分透過様式で具現される。
【００４１】
狭帯域化モジュール１２は、入力開口２０を有するビーム拡大モジュール１８を有し、ビーム拡大モジュール１８は、１つ又は複数のプリズムから構成することができる。レーザビーム１４は、ビーム拡大モジュール１８を通過し、その過程で拡大される。ビーム拡大モジュール１８を離れた後、レーザビーム１４は、それに対応してビーム拡大モジュール１８に入る前よりも大きな断面を有する。ビーム拡大モジュール１８から出た後、レーザビーム１４は、以下ｙで示す第１空間方向に第１寸法Ｄｙを有し、以下ｘで示し第１空間方向ｙに対して垂直であり図１の平面に対して垂直に延びる第２空間方向に第２寸法を有し、一般性に制限を設けることなく、該第２寸法は第１寸法Ｄｙよりも小さい。レーザビーム１４の伝播方向の空間方向をｚで示す。
【００４２】
狭帯域化モジュール１２は、反射型回折格子２８をさらに有し、反射型回折格子２８は、反射型回折格子２８に入射するレーザビーム１４に対してリトロー配置で配置する。反射型回折格子２８のリトロー配置により、非常に高い反射次数のビームが反射型回折格子２８から逆反射されてからビーム拡大モジュール１８を再度通過して第２エンドミラー１６まで達する。
【００４３】
反射型回折格子２８は、レーザビーム１４の波長のうち回折格子の式を満足する波長のみをビーム拡大モジュール１８へ反射する。どの波長が共振器へ反射されるかは、レーザビーム１４の光が反射型回折格子２８に入射する角度に応じて変わる。レーザビーム１４の入射光の角度スペクトルが大きいほど、波長分布の幅が広くなり、したがって第２ミラー１６から取り出されて（coupled out）有効ビームとしてレーザ共振器を離れるレーザビームのバンド幅が広くなる。したがって、レーザ光源１０は、反射型回折格子２８に入射するレーザビーム１４の角度分布（角度スペクトル）が小さい場合は狭いスペクトルバンド幅を有するレーザビームを発生し、角度分布が対応して大きい場合はそれに対応して広いスペクトルバンド幅を有するレーザビームを発生する。
【００４４】
レーザビームの角度分布又は角度スペクトルを拡大するために、狭帯域化モジュール１２は第１光学コンポーネント３２及び第２光学コンポーネント３３を有し、これらは図１に示す例示的な第１実施形態ではビーム拡大モジュール１８の下流に配置される。レーザビームの角度分布又は角度スペクトルには、第１光学コンポーネント３２を用いて影響を及ぼすことができる。結果として、第１光学コンポーネント３２でレーザビームの波面の擾乱を引き起こすことができ、これをさらに第２光学コンポーネント３３を用いて少なくとも部分的に補償することができる。
【００４５】
狭帯域化モジュール１２の種々の例示的な実施形態をより詳細に以下で説明する。
【００４６】
図２ａ及び図２ｂは、第１光学コンポーネント３２及び第２光学コンポーネント３３を有する狭帯域化モジュール１２から抜き取った一部を異なる動作位置で概略的に示す。この場合、第１光学コンポーネントを平凸の第１シリンドリカルレンズ３２として具現し、第２光学コンポーネントを平凹の第２シリンドリカルレンズ３３として具現する。図２ａ及び図２ｂでは、第１シリンドリカルレンズ３２及び第２シリンドリカルレンズ３３のシリンダ軸は、互いと平行且つ反射型回折格子２８の格子線と平行な向きである。
【００４７】
図２ａでは、狭帯域化モジュールの光軸ｚに対して横方向の軸３５を中心とした円筒形部分を有する擾乱を、最初に第１シリンドリカルレンズ３２により波面３８に印加して、波面が円筒形収差を有する第１形態３８’をとるようにする。この例示的な実施形態では、図２ａに示すシリンドリカルレンズ３２、３３の位置で第１シリンドリカルレンズ３２により生じた波面の擾乱を第２シリンドリカルレンズ３３により再度補償することで、本来の波面３８と少なくとも実質的に同一の第２形態３８’’の波面を生じさせるように、第１シリンドリカルレンズ３２の屈折力及び第２シリンドリカルレンズ３３の屈折力を選択する。
【００４８】
図２ｂに示す配置は、図２ａからの配置に実質的に対応するが、第１シリンドリカルレンズ３２は、この例示的な実施形態では円筒形部分を有する擾乱を波面に印加する際の中心となる軸に対応する旋回軸３５を中心として僅かに旋回している。図２に示す配置を通過すると、第１シリンドリカルレンズ３２により生じた波面の擾乱は第２シリンドリカルレンズ３３により部分的にしか補償されず、この配置の下流の波面は、第２形態３８’’と比較して大きな円筒形収差で区別される第３形態３８’’’をとるようになる。したがって、得られる波面擾乱のサイズは、第１シリンドリカルレンズ３２の旋回により設定することができ、円筒形収差のサイズは、第１シリンドリカルレンズ３２の旋回角度が増すにつれて大きくなる。このような第３形態３８’’’の円筒形擾乱を有する波面が反射型回折格子２８に衝突した場合、反射型回折格子における角度スペクトルが大きくなり、したがって反射レーザ光のスペクトルバンド幅が広くなる。
【００４９】
さらに、この実施形態では後続の例示的な実施形態全てと同様に、円筒構造に加えて、数値誤差（透過）が全くないか又はあっても無視できる程度であるシリンドリカルレンズの使用が有利である。反射防止コーティングの塗布が、干渉及び多重反射を回避するために有利である。
【００５０】
例示的な変更実施形態（図示せず）では、本発明による狭帯域化モジュールを第２コンポーネントのない構成とする。その場合、第１コンポーネントにより導入された波面擾乱の補償が不可能になる。スペクトルバンド幅の設定は、狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の軸を中心として第１コンポーネントを旋回させることにより可能である。
【００５１】
さらに別の例示的な変更実施形態では、両方のシリンドリカルレンズを旋回可能に構成する。さらに別の例示的な変更実施形態では、第１シリンドリカルレンズ及び第２シリンドリカルレンズは、２つのレンズの互いに対する可能な全相対位置で円筒形部分を有する波面擾乱を引き起こすことができるような形状であるため、第１シリンドリカルレンズにより生じた波面擾乱の完全な補償が行われる位置は存在しない。シリンドリカルレンズを他の光学素子、例えばシリンドリカルミラーで置き換えることもさらに可能である。
【００５２】
本発明による狭帯域化モジュールの例示的な第２実施形態を、図３ａ及び図３ｂを参照して以下で説明する。例示的な第２実施形態では、第１光学素子を、凹面４１を有するビーム拡大モジュール１８の第１プリズム４０として構成し、第１プリズム４０により、狭帯域化モジュールの光軸ｚに対して横方向の軸を中心とした円筒形部分を有する擾乱を波面３８に印加することができる。第１プリズム４０により生じた波面擾乱の少なくとも部分的な補償は、平凸の第２シリンドリカルレンズ３３により得ることができる。図７ａでは、第１プリズム４０及び平凸の第２シリンドリカルレンズ３３を、波面擾乱が平凸のシリンドリカルレンズ３３により完全に補償されることで第１プリズム４０の上流及び第２シリンドリカルレンズ３３の下流それぞれで平面波面が得られる動作位置で示す。
【００５３】
波面擾乱のサイズは、レーザビームの伝播方向に対して横方向の、好ましくは反射型回折格子２８の格子線と平行な向きの旋回軸４３を中心に、第１プリズム４０を旋回させることにより設定する。第１プリズム４０を旋回させた対応の動作位置を図３ｂに示す。第１プリズム４０の旋回の結果として、波面擾乱が完全に補償されなくなり、波面は、第２シリンドリカルレンズの通過後に円筒形プロファイルを有する第３形態３８’’’をとるようになる。したがって、円筒形プロファイルの整形（fashioning）を、第１プリズム４０の旋回角度により設定することができ、その結果として、さらに反射型回折格子２８で反射したレーザ光ビームのスペクトルバンド幅に影響を及ぼすことが可能である。
【００５４】
図４は、本発明による狭帯域化モジュールの例示的な第３実施形態を示す。この例示的な実施形態では、第１光学コンポーネントを、面４１に凹面を有するビーム拡大モジュール１８の第１プリズム４０として具現する。例示的な第２実施形態と同様に、第１プリズム４０は、レーザビームの伝播方向に対して横方向の、好ましくは反射型回折格子２８の格子線と平行な向きの旋回軸４３を中心に旋回させることができる。第２光学コンポーネントは、湾曲反射面４８を有する反射型回折格子２８として具現する。反射型回折格子２８で反射したレーザ光ビームのバンド幅は、旋回軸４３を中心として第１プリズム４０を旋回させることにより設定することができ、これにより効果的な円筒形収差が波面に印加され、該収差は反射型回折格子において大きなバンド幅に変換される。この場合、円筒形収差のサイズ、したがってバンド幅は、旋回角度により設定することができる。この実施形態では、スペクトルバンド幅の設定の実現に必要なコンポーネントが少数であることが有利である。反射型回折格子２８の曲率は、適当な手段により設定できることが好ましい。
【００５５】
波面の変更に適したビーム拡大モジュール１８の第１プリズム４０の例示的な実施形態を図５に示す。この例示的な実施形態では、第１プリズム４０は、曲率半径Ｒが１０メートルである凸状構成の斜辺を有する。ビーム拡大を最大にする設計の狭帯域化モジュールの動作位置では、第１プリズムにより印加された円筒形収差を、ビーム拡大モジュールの適宜適合させた第２プリズム（例えば、凹面を有する）により、又は適合させた、例えば凹状に湾曲した反射型回折格子２８により、又は凹面を有する付加的な第２光学コンポーネント３３により、レーザビームにおいて少なくとも部分的に補償することができる。第１プリズム４０の旋回の結果として、最初にビーム拡大が変更され、さらに円筒形収差が波面に印加される。このように、旋回により、ビーム拡大を減らすことができると同時に、それに対応する波面擾乱の印加により付加的な角度を発生させることができる。このように、第１プリズム４０の旋回により、平面しか有さない従来のプリズムを用いたビーム拡大による場合よりも広いスペクトルバンド幅を得ることが可能である。
【００５６】
例示的な変更実施形態（図示せず）では、第１コンポーネントを、入射面及び出射面の両方が円筒形プロファイルを有する構成であるビーム拡大モジュールのプリズムとして構成する。例として、入射面に円筒凹状プロファイルを設けることができ、出射面に円筒凸状プロファイルを設けることができ、逆もまた同様である。さらに変更した例示的な実施形態では、入射面により印加された波面の円筒形擾乱をプリズムの第１動作位置で出射面により補償することができるように、入射面及び出射面の円筒形プロファイルを選択する。プリズムを第２動作位置に旋回させると、屈折に起因して入射面における入射角が出射面における出射角よりも大きく変化し、入射面により印加された波面の円筒形擾乱がプリズムの第１動作位置で同程度まで補償されなくなる。
【００５７】
全ての例示的な実施形態において、狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした円筒部分による擾乱を、反射型回折格子の有効方向に沿ったレーザの波面に印加することにより、レーザビームのバンド幅を設定することが可能である。
【００５８】
第１光学コンポーネント３２及び／又は第２光学コンポーネント３３は、レーザ光の中心波長が２００ｎｍ未満である場合、特にＣａＦ２から作製することができる。
【００５９】
可変設定範囲のスペクトルバンド幅Δλを有するレーザ光源１０は、約１４０ナノメートル〜約３８０ナノメートルの範囲の波長λ０を有する光、例えば、約１５７ナノメートル、約１９３ナノメートル、約２４８ナノメートル、約３０８ナノメートル、又は約３５１ナノメートルの波長λ０を有する光を放出するよう設計することができる。
【００６０】
レーザ光源１０が放出する光のパワーは、約２０ワット〜約２０００ワットの範囲内、好ましくは約２０ワット〜約１００ワットの範囲内、又は約５００ワット〜約２０００ワットの範囲内にあり得る。
【００６１】
レーザ光源１０は、約１０ミリジュール／パルス〜約５００ミリジュール／パルスの範囲内、好ましくは約１０ミリジュール／パルス〜約２０ミリジュール／パルスの範囲内、又は約５０ミリジュール／パルス〜約５０００ミリジュール／パルスの範囲内にあるパワーを有する光パルスの形態のパルス光を放出することもできる。
【００６２】
スペクトルバンド幅Δλの設定範囲は、約１００フェムトメートル〜約３００フェムトメートル、約１００フェムトメートル〜約４００フェムトメートル、又はさらに約１００フェムトメートル〜約５００フェムトメートル又はそれ以上の範囲で設定可能であり得る。
【図１】
2012526373.tif 000003
【図２ａ−２ｂ】
2012526373.tif 000004
【図３ａ−３ｂ】
2012526373.tif 000005
【図４】
2012526373.tif 000006
【図５】
2012526373.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月24日(2012.1.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源（１０）のレーザビーム（１４）のスペクトルバンド幅（Δλ）を設定するための狭帯域化モジュール（１）であって、レーザビームを該レーザビームの伝播方向に対して横方向に拡大するビーム拡大モジュール（１８）と、反射型回折格子とを備え、該狭帯域化モジュールの第１光学コンポーネント（３２）を、該狭帯域化モジュールの光軸に対して横方向の第１軸を中心とした円筒形部分を有する擾乱をレーザビームの波面に重畳できるよう構成し、前記第１光学コンポーネントを、前記第１軸と平行な旋回軸（３５、４３）を中心に旋回可能であるよう具現し、該狭帯域化モジュールの第２光学コンポーネントを、前記第１光学コンポーネントにより生じた波面擾乱を少なくとも部分的に補償できるよう構成し該狭帯域化モジュールに配置した、狭帯域化モジュール（１）において、
前記第１光学コンポーネントは、前記第２光学コンポーネントに対して前記旋回軸を中心に旋回可能であることを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントを、該狭帯域化モジュールに変位可能に配置したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１光学コンポーネントを、前記ビーム拡大モジュールの第１プリズムとして具現したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１プリズムの入射面及び／又は出射面の少なくとも一部を、円筒形プロファイルとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントを、前記ビーム拡大モジュールの第２プリズムとして具現したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項６】
請求項５に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２プリズムの入射面及び／又は出射面の少なくとも一部を、円筒形プロファイルとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項７】
請求項１に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１光学コンポーネントの少なくとも一部を、円筒形の形態とし、前記ビーム拡大モジュールと前記反射型回折格子との間に配置したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項８】
請求項６に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第１光学コンポーネントを、シリンドリカルレンズ又はシリンドリカルミラーとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントの少なくとも一部を、円筒形の形態とし、前記ビーム拡大モジュールと前記反射型回折格子との間に配置したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記第２光学コンポーネントを、シリンドリカルレンズ又はシリンドリカルミラーとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１１】
請求項１又は２に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記反射型回折格子を、第２光学コンポーネントとして構成したことを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１２】
請求項１１に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記反射型回折格子は湾曲していることを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１３】
請求項１２に記載の狭帯域化モジュールにおいて、前記反射型回折格子の曲率の設定に用いることができる手段を提供することを特徴とする、狭帯域化モジュール。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の狭帯域化モジュール（１２）を備えるレーザ光源。
【国際調査報告】
2012526373.tif 000008
2012526373.tif 000009
2012526373.tif 000010