Генерация коротковолнового излучения
При создании установок для микролитографии с использованием линзовых оптических систем объектива и осветителя приходится использовать эксимерный лазер с очень высокой монохроматичностью. Причиной этого являются трудности, возникающие при ахроматизации кварцевой оптики. Отклонение длины волны лазерного излучения (если основная длина волны нм) составляет около
gif"> нм!
Предлагается дополнить резонатор существующего эксимерного лазера диспергирующим элементом с целью обеспечения перестройки длины волны и сужения диапазона .
Предлагается использовать схему дисперсионного резонатора с двумя концевыми зеркалами и отражательной дифракционной решеткой между ними (рис.5).
Рисунок 5.
Дисперсия такого резонатора становится максимальной при скользящем угле падения света на решетку . В этом случае избирательность резонатора значительно выше, чем с автоколлимационной решеткой (угол падения равен углу дифракции).
Отсутствие неселективного (нулевой порядок) обратного отражения в активную среду резко снижает интенсивность сверхлюминесцентного фона в выходном узкополосном излучении.
Принципиальный недостаток резонаторов "со скользящим падением" - низкая дифракционная эффективность. Поэтому они используются в основном в лазерах с высоким усилением (в том числе эксимерных).
Для такого резонатора полоса пропускания по уровню 0.5 составляет
, (1)
где - радиус пучка до дифракционной решетки (в активной среде);
- угол дифракции;
- коэффициент телескопичности.
Длину волны перестройки резонатора такого типа наиболее удобно менять вращением ближайшего к решетке концевого зеркала. При скользящем падении излучения на решетку перестройка производится по закону
(2)
и коэффициент перестройки
, (3)
- период решетки, мм.
Основное уравнение дифракционной решетки выглядит следующим образом
. (4)
При скользящем падении и угле дифракции близком к нулю период решетки примерно равен длине волны падающего излучения.
Итак, используем резонатор "со скользящим падением" (), где дифракционная решетка работает во втором порядке (65 - 70%), а нулевой порядок используется для вывода излучения из резонатора.
Рассчитываем решетку на основную длину волны нм, работающую во втором порядке, с периодом
нм.
Из основного уравнения дифракционной решетки видно, что и, следовательно, угол дифракции
. При таком соотношении углов
и
телескопичность
.
Оценим полосу пропускания резонатора с такой решеткой:
пм