本实用新型专利技术公开了一种具有光路传输结构的准分子激光装置，包括种子腔、放大腔以及光路传输结构，种子腔用于输出种子激光，放大腔用于放大所述种子激光的能量，光路传输结构用于引导激光的传输，其中，光路传输结构包括第一三角棱镜、第二三角棱镜及第三三角棱镜。本实用新型专利技术通过采用特殊角度三角棱镜、及对三角棱镜采取特殊的摆放方式，实现P光和S光相位差互相补偿，使光路传输结构不会产生附加的相位差，达到最终输出的激光偏振态与从放电腔输出的种子激光偏振态一致、保持激光偏振态稳定的目的。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于激光
，尤其涉及一种具有光路传输结构的准分子激光装 置。
技术介绍
随着目前集成电路制造中光刻特征尺寸的逐渐减小、数值孔径的提高，照明光的 偏振特性对最终光刻成像质量的影响越来越大，因此对光刻机中照明用具有光路传输结构 的准分子激光装置输出激光的偏振特性控制变得十分必要。在光刻成像光学系统中，偏振 照明光具有较高的空间成像对比度，成像质量好，因此要求光刻用准分子激光光源具有非 常高的激光偏振度。同时为了有利于后续光路偏振方向调整及控制，输出激光在传输过程 中保持偏振方向一致也是十分必要的，因此要求激光在光路传输结构内部传导过程中不引 入新的P光和S光之间附加相位差，能够做到保持偏振、纯化偏振的作用。 图1为现有光刻用193nm具有光路传输结构的准分子激光装置结构示意图，包含 主振荡腔即种子腔（M0)、线宽压窄模块（LNM)、输出耦合镜（0C)、功率放大腔（PA)，以及由 图中1、2、3虚线框组成的光路传输结构。种子腔与功率放大腔在垂直面内上下放置，主振 荡腔用于输出亚皮米级极窄线宽的种子光，功率放大腔用于种子光能量的放大。腔两侧窗 口镜片与光轴成布儒斯特角摆放，实现腔内气体密封、及P偏振光选择纯化的作用。线宽压 窄模块用于波长精密选择和激光线宽压窄，输出耦合镜与线宽压窄模块作为种子腔两侧腔 镜与种子腔共同形成激光谐振腔，输出优质窄线宽种子光。光路传输结构用于引导光束传 输。 现有的具有光路传输结构的准分子激光装置光路传输结构主要基于非镀膜的透 射元件、内反射元件以及镀膜元件等，以下针对这三种元件的相位变化进行介绍：非镀膜的 透射元件不改变入射光的相位；非镀膜的内反射元件根据入射角的不同而产生0~之间 不同的P-S相位差，根据公式可计算出确定的相位差值；镀膜元件（包括反射式、透射式和 部分反射式在内）的相位变化则比较复杂，与膜系类型、膜层厚度、波长、入射光偏振态等 参数都有关系。举例说明，193nm线偏振光以45°入射角在LaF2+MgF2高反射膜层表面发生 反射后，P光与S光之间产生约13°的相位差，则入射的线偏振光反射后变为椭圆偏振光， 偏振态发生变化，在传输过程中偏振方向不断发生变化。对于不同的膜系则又会产生其他 的相位变化。目前公开的具有光路传输结构的准分子激光装置光路传输结构基本都是以透射 元件、内反射棱镜元件、全反射/部分反射式镀膜元件为主。对其相位变化进行计算可知， 目前公开的光路传输结构各元件之间基本上都无法实现相位互相补偿的作用，因此放电腔 输出的种子光在光路传输结构中传输时都会被引入附加相位差，从而改变种子光的初始偏 振态。假定放电腔输出种子激光包含的P分量和S分量之间相位差为0,即可以认为合成后 为线偏振光。在光路传输结构中如两分量之间引入了 0~31之间的相位差，贝U合成后的激 光变为椭圆偏振光，随着传输距离的变化，激光偏振方向会随之变化，该种情况下对于后续 照明系统和投影系统中的偏振控制是不利的，因此有必要对激光器的偏振态进行总体规划 和分析控制。
技术实现思路
(一）要解决的技术问题 本技术的目的在于提供一种具有光路传输结构的准分子激光装置，其光路传 输结构采用特殊角度棱镜元件，通过特定摆放方式，实现光路传输结构内部相位互相补偿， 从而不会产生附加相位差，保证激光器最终输出激光与放电腔输出种子激光的偏振态一 致，克服目前现有光路传输结构中激光偏振态发生变化的缺点。 (二）技术方案 本技术提供一种具有光路传输结构的准分子激光装置，其特征在于，包括种 子腔、放大腔以及光路传输结构，其中： 种子腔用于输出种子激光； 放大腔垂直位于所述种子腔之下，用于放大种子激光的能量； 光路传输结构用于引导激光的传输，其中，光路传输结构至少包括第一三角棱镜、 第二三角棱镜及第三三角棱镜： 第一三角棱镜和第二三角棱镜用于引导所述种子腔输出的种子激光，使种子激光 经过所述放大腔；第三三角棱镜用于将放大腔输出的激光再次传输到放大腔内进行二次放 大。 进一步，第一三角棱镜与种子腔位于同一水平面内，第二三角棱镜及第三三角棱 镜与放大腔位于同一水平面内，第一三角棱镜和第二三角棱镜位于同一竖直面内。 进一步，种子腔输出的种子激光在第一三角棱镜第一短边所在面上入射，在第 一三角棱镜长边所在面上内反射，并在第一三角棱镜第二短边所在面上出射； 从第一三角棱镜出射的种子激光在第二三角棱镜第一短边所在面上入射，在第 二三角棱镜长边所在面上内反射，并在第二三角棱镜第二短边所在面上出射； 从第二三角棱镜出射的种子激光经过放大腔后，在第三三角棱镜长边所在面上入 射，在第三三角棱镜两个短边所在面上内反射，并在第三三角棱镜长边所在面上出射； 其中，激光在第一三角棱镜、第二三角棱镜及第三三角棱镜中进行的四次内反射 中，反射角均一致。 进一步，第一三角棱镜垂直摆放，使第一三角棱镜中入射光和出射光所构成的平 面垂直于水平面； 第二三角棱镜垂直摆放，使第二三角棱镜中入射光和出射光所构成的平面垂直于 水平面； 第三三角棱镜水平摆放，使第三三角棱镜中入射光和出射光所构成的平面平行于 水平面。 (三）有益效果 本技术提出一种不改变激光腔输出激光偏振态的双腔具有光路传输结构的 准分子激光装置，通过采用特殊角度三角棱镜、及对三角棱镜采取特殊的摆放方式，实现P 光和S光相位差互相补偿，使光路传输结构不会产生附加的相位差，达到最终输出的激光 偏振态与从放电腔输出的种子激光偏振态一致、保持激光偏振态稳定的目的。【附图说明】 图1是现有光刻用193nm具有光路传输结构的准分子激光装置结构示意图。 图2是本技术提供的具有光路传输结构的准分子激光装置中的光路传输结 构示意图。 图3A和图3B是本技术提供的光路传输结构中三角棱镜的结构示意图。【具体实施方式】 为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并 参照附图，对本技术进一步详细说明。 本技术提供一种具有光路传输结构的准分子激光装置，包括种子腔、放大腔 以及光路传输结构，种子腔用于输出种子激光，放大腔用于放大所述种子激光的能量，光路 传输结构用于引导激光的传输，其中，光路传输结构包括第一三角棱镜、第二三角棱镜及第 三三角棱镜。本技术通过采用特殊角度三角棱镜、及对三角棱镜采取特殊的摆放方式， 实现P光和S光相位差互相补偿，使光路传输结构不会产生附加的相位差，达到最终输出的 激光偏振态与从放电腔输出的种子激光偏振态一致、保持激光偏振态稳定的目的。 图2是本技术提供的具有光路传输结构的准分子激光装置中光路传输结构 示意图，光路传输元件全部采用同种光学材料制成的三角棱镜，基于光线内反射原理完成 光线的转折和输出。定义X、Z方向位于水平面内，Y方向位于垂直面内，X、Y、Z互相垂直。 激光器种子腔输出的种子光包含P分量及S分量，P分量位于水平面内，S分量位于垂直面 内。 种子腔输出的种子光在水平面内沿Z轴正向传播，在第一三角棱镜1的第一短 边所在面la入射，在长边所在面lc上发生内反射，反射光线在第二短边所在面lb出 射。光线经过第一三角棱镜1后转折90°并沿Y轴反向传输。光线在第一短边所在 面la和二本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有光路传输结构的准分子激光装置，其特征在于，包括种子腔、放大腔以及光路传输结构，其中：所述种子腔用于输出种子激光；所述放大腔垂直位于所述种子腔之下，用于放大所述种子激光的能量；所述光路传输结构用于引导激光的传输，其中，所述光路传输结构至少包括第一三角棱镜、第二三角棱镜及第三三角棱镜：该第一三角棱镜和该第二三角棱镜用于引导所述种子腔输出的种子激光，使该种子激光经过所述放大腔；该第三三角棱镜用于将所述放大腔输出的激光再次传输到所述放大腔内进行二次放大；所述第一三角棱镜垂直摆放，使所述第一三角棱镜中入射光和出射光所构成的平面垂直于水平面；所述第二三角棱镜垂直摆放，使所述第二三角棱镜中入射光和出射光所构成的平面垂直于水平面；所述第三三角棱镜水平摆放，使所述第三三角棱镜中入射光和出射光所构成的平面平行于水平面。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李慧，赵江山，范元媛，沙鹏飞，宋兴亮，单耀莹，王倩，蔡茜玮，张立佳，
申请(专利权)人：中国科学院光电研究院，
类型：新型
国别省市：北京;11
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