專利名稱：157nm拉曼激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拉曼激光器，特別是一種產(chǎn)生157nm激光的拉曼激光器，利用拉曼頻移效應(yīng)產(chǎn)生157nm高光束質(zhì)量激光輸出的激光器。
背景技術(shù)：
在光刻技術(shù)中，157nm波長的激光輸出是下一代光刻技術(shù)的關(guān)鍵。在先技術(shù)中，157nm激光是由氟分子準(zhǔn)分子激光器產(chǎn)生的。而氟分子準(zhǔn)分子激光器設(shè)備笨重、成本高，運(yùn)行成本高，嚴(yán)重的影響了157nm光刻技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是要克服現(xiàn)有氟分子準(zhǔn)分子激光器設(shè)備笨重和成本高的缺點，提供一種157nm拉曼激光器，該激光器具有成本低，結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，為下一代光刻技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)造條件。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種157nm拉曼激光器，其特點在于包括泵浦源，拉曼池，分光棱鏡，沿軸線OO’分布，該泵浦源為五次諧波輸出的Nd:YAG激光器，該拉曼池由一個密封的不銹鋼管及其兩端分別具有輸入窗和輸出窗組成，不銹鋼管內(nèi)充有一定壓力的拉曼介質(zhì)。
所述的泵浦源是輸出波長為213nm的Nd:YAG五倍頻脈沖激光器，輸出能量遠(yuǎn)大于氫氣的拉曼閾值。
所述的拉曼池的輸入窗是一個鍍有213nm增透和157nm高反膜的石英聚焦透鏡，所述的輸出窗是鍍有157nm增透和213nm高反膜的氟化鈣聚焦透鏡。
所述的輸入窗和輸出窗組成共焦系統(tǒng)。
所說的拉曼介質(zhì)是具有一定壓力的氫氣。
所述的分光棱鏡為鍍有157nm增透膜的氟化鈣棱鏡。
本發(fā)明的技術(shù)效果157nm拉曼激光器結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備輕巧、外形尺寸可以壓縮到1500×500×400(mm3)，而大功率的氟分子準(zhǔn)分子激光器一般外形尺寸較大，為2200×800×1500(mm3)。由于準(zhǔn)分子氣體壽命短(一般為幾千萬個脈沖)，連續(xù)工作時間只有幾個小時，所以氟分子準(zhǔn)分子激光器需要頻繁的更新氟氣，因此使用極為不方便，而且運(yùn)行成本高。而157nm拉曼激光器的壽命主要由泵浦源的壽命來決定，可以達(dá)到上萬小時，而且?guī)缀醪挥酶職怏w，因此157nm拉曼激光器運(yùn)行成本低，而且壽命長。萬小時，而且?guī)缀醪挥酶職怏w，因此157nm拉曼激光器運(yùn)行成本低，而且壽命長。還有，預(yù)計157nm拉曼激光器成本價只有大功率氟分子準(zhǔn)分子激光器的十分之一。
本實施例中泵浦源1為商用的213nm固體激光器。所述不銹鋼管4長1m，整個拉曼池2為耐高壓的密封容器。輸入窗5是Φ50mm的石英聚焦透鏡，焦距為500mm。輸出窗6是Φ50mm的石英聚焦透鏡，焦距為500mm。輸入窗5和輸出窗6分別由法蘭固定在不銹鋼管4的兩端，并用密封圈密封。對拉曼池2抽高真空，然后充入2MPa的高純氫氣。最后把分光棱鏡置于輸出窗6后的適當(dāng)位置。該分光棱鏡3是鍍157nm增透膜的氟化鈣棱鏡。
本發(fā)明157nm拉曼激光器的工作過程如下泵浦源1輸出的213nm的激光通過輸入窗5聚焦進(jìn)入拉曼池2，輸入的泵浦激光和拉曼介質(zhì)H2在拉曼池2相互作用，產(chǎn)生多階斯托克斯散射(Stokes Scattering)和反斯托克斯散射(Anti-StokesScattering)，反四階斯托克斯輸出為157nm。斯托克斯散射光通過輸出窗6準(zhǔn)直后輸出，通過分光棱鏡3把不同波長的激光分開，從而獲得157nm的激光輸出。
權(quán)利要求
1.一種157nm拉曼激光器，其特點在于包括泵浦源(1)，拉曼池(2)，分光棱鏡(3)，沿軸線OO’分布，該泵浦源(1)為五次諧波輸出的Nd:YAG激光器，該拉曼池(2)由一個密封的不銹鋼管(4)及其兩端分別具有輸入窗(5)和輸出窗(6)組成，不銹鋼管(4)內(nèi)充有一定壓力的拉曼介質(zhì)(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm氫氣拉曼激光器，其特征在于所說的泵浦源(1)是輸出波長為213nm的Nd:YAG五倍頻脈沖激光器，輸出能量遠(yuǎn)大于氫氣的拉曼閾值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所述的拉曼池的輸入窗(5)是一個鍍有213nm增透和157nm高反膜的石英聚焦透鏡，所述的輸出窗(6)是鍍有157nm增透和213nm高反膜的氟化鈣聚焦透鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所述的輸入窗(5)和輸出窗(6)組成共焦系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的157nm拉曼激光器，其特征在于所說的拉曼介質(zhì)(7)是具有一定壓力的氫氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫氣拉曼157nm激光器，其特征在于所說的分光棱鏡(3)為鍍有157nm增透膜的氟化鈣棱鏡。
全文摘要
一種新型的高功率激光器可以產(chǎn)生157nm的深紫外激光。它由NdYAG激光器五倍頻輸出213nm激光，照射拉曼池中的氫氣形成受激喇曼散射，獲得反四階斯托克斯光輸出，其波長為157nm。與氟分子準(zhǔn)分子激光器相比，本技術(shù)原理簡單，實施路線清晰，而且成本低。
文檔編號H01S3/30GK1421968SQ0215504
公開日2003年6月4日 申請日期2002年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者樓祺洪, 朱曉崢, 周軍, 葉震寰, 董景星, 魏運(yùn)榮 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所