JPH1152443A - レーザ光発生装置 - Google Patents
レーザ光発生装置Info
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- JPH1152443A JPH1152443A JP9212080A JP21208097A JPH1152443A JP H1152443 A JPH1152443 A JP H1152443A JP 9212080 A JP9212080 A JP 9212080A JP 21208097 A JP21208097 A JP 21208097A JP H1152443 A JPH1152443 A JP H1152443A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 波長が２４８ｎｍに近似し、高出力であると
共に、毒性がなく、長寿命で、解像性能の高いレーザ光
発生装置を得る。 【解決手段】 波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレ
ーザ光を発生する固体レーザからなる第１のレーザ光源
１と、波長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光
を発生する固体レーザからなる第２のレーザ光源２と、
第１及び第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／｛２
（λ１＋λ２）｝の出力レーザ光を得る非線形波長変換
手段４、５とを有する
共に、毒性がなく、長寿命で、解像性能の高いレーザ光
発生装置を得る。 【解決手段】 波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレ
ーザ光を発生する固体レーザからなる第１のレーザ光源
１と、波長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光
を発生する固体レーザからなる第２のレーザ光源２と、
第１及び第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／｛２
（λ１＋λ２）｝の出力レーザ光を得る非線形波長変換
手段４、５とを有する
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おける半導体ウェーハの微細加工に用いたれるステップ
式投影露光装置（ステッパ）の露光用光源、加工装置等
に適用して好適なレーザ光発生装置に関する。
おける半導体ウェーハの微細加工に用いたれるステップ
式投影露光装置（ステッパ）の露光用光源、加工装置等
に適用して好適なレーザ光発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】かかる露光用光源や加工装置に適用され
るレーザ光源は、その短波長化及び高出力化が強く要請
されている。この露光用光源としては、従来、波長が２
４８ｎｍのフッ化クリプトン（ＫｒＦ）気体レーザが用
いられていた。
るレーザ光源は、その短波長化及び高出力化が強く要請
されている。この露光用光源としては、従来、波長が２
４８ｎｍのフッ化クリプトン（ＫｒＦ）気体レーザが用
いられていた。
【０００３】一方、Ｎｄ：ＹＡＧ（Nd3+：Y3Al5O12 , N
eodym:Yttrium Alminium Garnet)固体レーザやＮｄ：Ｙ
ＬＦ(Nd3+ :LiYF4 , Neodym:Yttrium Lithium Floride)
固体レーザよりのレーザ光を、非線形波長変換によって
第４高調波を得るようにしたレーザ光発生装置は広く普
及してる。即ち、固体レーザよりの波長が１０６４ｎｍ
のレーザ光の第４高調波の波長は２６６ｎｍとなる。
eodym:Yttrium Alminium Garnet)固体レーザやＮｄ：Ｙ
ＬＦ(Nd3+ :LiYF4 , Neodym:Yttrium Lithium Floride)
固体レーザよりのレーザ光を、非線形波長変換によって
第４高調波を得るようにしたレーザ光発生装置は広く普
及してる。即ち、固体レーザよりの波長が１０６４ｎｍ
のレーザ光の第４高調波の波長は２６６ｎｍとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＫｒＦ気体レーザはそ
の波長がかなり短く、しかも出力が高いので、ステップ
式投影露光装置の露光用光源に好適であるが、その反面
以下のような欠点を有している。即ち、ＫｒＦ気体レー
ザは、そのＫｒＦガスに毒性があり、ガス自体の寿命が
短く、光源の構成部品の寿命が短いという欠点があっ
た。
の波長がかなり短く、しかも出力が高いので、ステップ
式投影露光装置の露光用光源に好適であるが、その反面
以下のような欠点を有している。即ち、ＫｒＦ気体レー
ザは、そのＫｒＦガスに毒性があり、ガス自体の寿命が
短く、光源の構成部品の寿命が短いという欠点があっ
た。
【０００５】又、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザやＮｄ：ＹＬ
Ｆ固体レーザよりのレーザ光を非線形波長変換により、
第４高調波を得るようにしたレーザ光発生装置は、固体
レーザの励起光源として半導体レーザを使用でき、信頼
性が高く、メンテナンスコストが低いという特長を有し
ているが、その反面以下のような欠点を有している。即
ち、半導体製造装置における露光装置や加工装置に用い
られレーザ光源は、解像性能を高くするために緻密な設
計が要求され、又、合成石英等のように、用いられる硝
材の屈折率分散（屈折率の波長依存性）から、２０ｎｍ
異なる波長では、所望の解像性能は得られないため、か
かるレーザ光発生装置は、固体レーザの優位性にも拘ら
ず、半導体製造装置の露光装置の光源や加工装置に採用
されていない。
Ｆ固体レーザよりのレーザ光を非線形波長変換により、
第４高調波を得るようにしたレーザ光発生装置は、固体
レーザの励起光源として半導体レーザを使用でき、信頼
性が高く、メンテナンスコストが低いという特長を有し
ているが、その反面以下のような欠点を有している。即
ち、半導体製造装置における露光装置や加工装置に用い
られレーザ光源は、解像性能を高くするために緻密な設
計が要求され、又、合成石英等のように、用いられる硝
材の屈折率分散（屈折率の波長依存性）から、２０ｎｍ
異なる波長では、所望の解像性能は得られないため、か
かるレーザ光発生装置は、固体レーザの優位性にも拘ら
ず、半導体製造装置の露光装置の光源や加工装置に採用
されていない。
【０００６】かかる点に鑑み、本発明は、波長が２４８
ｎｍに近似し、高出力であると共に、毒性がなく、長寿
命で、解像性能の高いレーザ光発生装置を提案しようと
するものである。
ｎｍに近似し、高出力であると共に、毒性がなく、長寿
命で、解像性能の高いレーザ光発生装置を提案しようと
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるレーザ光発
生装置は、波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレーザ
光を発生する固体レーザからなる第１のレーザ光源と、
波長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光を発生
する固体レーザからなる第２のレーザ光源と、第１及び
第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ
２）｝の出力レーザ光を得る非線形波長変換手段とを有
するものである。
生装置は、波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレーザ
光を発生する固体レーザからなる第１のレーザ光源と、
波長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光を発生
する固体レーザからなる第２のレーザ光源と、第１及び
第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ
２）｝の出力レーザ光を得る非線形波長変換手段とを有
するものである。
【０００８】かかる本発明によれば、波長がλ１（＝９
４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発生する固体レーザから
なる第１のレーザ光源からのその第１のレーザ光と、波
長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光を発生す
る固体レーザからなる第２のレーザ光源の第２のレーザ
光とを、非線形波長変換手段によって波長変換すること
によって、波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝
（≒２４８．５ｎｍ）の出力レーザ光が得られる。
４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発生する固体レーザから
なる第１のレーザ光源からのその第１のレーザ光と、波
長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光を発生す
る固体レーザからなる第２のレーザ光源の第２のレーザ
光とを、非線形波長変換手段によって波長変換すること
によって、波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝
（≒２４８．５ｎｍ）の出力レーザ光が得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によるレーザ光発生装置
は、波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発
生する固体レーザからなる第１のレーザ光源と、波長が
λ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光を発生する固
体レーザからなる第２のレーザ光源と、第１及び第２の
レーザ光から波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝
の出力レーザ光を得る非線形波長変換手段とを有するも
のである。
は、波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発
生する固体レーザからなる第１のレーザ光源と、波長が
λ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光を発生する固
体レーザからなる第２のレーザ光源と、第１及び第２の
レーザ光から波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝
の出力レーザ光を得る非線形波長変換手段とを有するも
のである。
【００１０】この場合、第１のレーザ光源は、Ｎｄ：Ｙ
ＡＧ固体レーザであり、第２のレーザ光源は、Ｎｄ：Ｙ
ＬＦ固体レーザである。
ＡＧ固体レーザであり、第２のレーザ光源は、Ｎｄ：Ｙ
ＬＦ固体レーザである。
【００１１】非線形波長変換手段は、第１及び第２のレ
ーザ光から波長がλ１・λ２／（λ１＋λ２）のレーザ
光を得る和周波発生器と、その和周波発生器よりの波長
がλ１・λ２／（λ１＋λ２）のレーザ光から、波長が
λ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝のレーザ光を得る第
２高調波発生器とから構成される。
ーザ光から波長がλ１・λ２／（λ１＋λ２）のレーザ
光を得る和周波発生器と、その和周波発生器よりの波長
がλ１・λ２／（λ１＋λ２）のレーザ光から、波長が
λ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝のレーザ光を得る第
２高調波発生器とから構成される。
【００１２】非線形波長変換手段は、第１及び第２のレ
ーザ光から波長がλ１／２、λ２／２のレーザ光を得る
第１及び第２高調波発生器と、その第１及び第２高調波
発生器よりの波長がλ１／２、λ２／２のレーザ光か
ら、波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝のレーザ
光を得る和周波発生器とから構成することも可能であ
る。
ーザ光から波長がλ１／２、λ２／２のレーザ光を得る
第１及び第２高調波発生器と、その第１及び第２高調波
発生器よりの波長がλ１／２、λ２／２のレーザ光か
ら、波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝のレーザ
光を得る和周波発生器とから構成することも可能であ
る。
【００１３】第１及び第２のレーザ光源は、それぞれ同
じ繰り返し周波数でパルス発振するＱスイッチ固体レー
ザから構成される。
じ繰り返し周波数でパルス発振するＱスイッチ固体レー
ザから構成される。
【００１４】所定周波数のパルス信号を発生するパルス
発生器及びそのパルス発生器よりのパルス信号から所定
時間差を有する第１及び第２のトリガパルス信号を得る
遅延手段を備えた駆動装置を設け、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レ
ーザ（Ｑスイッチ固体レーザ）及びＮｄ：ＹＬＦ固体レ
ーザ（Ｑスイッチ固体レーザ）をそれぞれ構成する第１
及び第２の共振器の各光制御素子に、それぞれ第１及び
第２のトリガパルス信号を供給して、その各トリガパル
ス期間毎にそれぞれ光共振動作を行なわせるようにす
る。
発生器及びそのパルス発生器よりのパルス信号から所定
時間差を有する第１及び第２のトリガパルス信号を得る
遅延手段を備えた駆動装置を設け、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レ
ーザ（Ｑスイッチ固体レーザ）及びＮｄ：ＹＬＦ固体レ
ーザ（Ｑスイッチ固体レーザ）をそれぞれ構成する第１
及び第２の共振器の各光制御素子に、それぞれ第１及び
第２のトリガパルス信号を供給して、その各トリガパル
ス期間毎にそれぞれ光共振動作を行なわせるようにす
る。
【００１５】遅延手段は可変遅延手段にて構成され、出
力レーザ光の強度が最大になるように、所定時間差を調
整し得るようにする。
力レーザ光の強度が最大になるように、所定時間差を調
整し得るようにする。
【００１６】非線形波長変換手段は、２個又は３個の非
線形波長変換器から構成されると共に、そのうちの少な
くとも１個の非線形波長変換器は、β−ほう酸バリウ
ム、ほう酸リチウム、又は、ほう酸セシウムリチウムか
ら構成される。
線形波長変換器から構成されると共に、そのうちの少な
くとも１個の非線形波長変換器は、β−ほう酸バリウ
ム、ほう酸リチウム、又は、ほう酸セシウムリチウムか
ら構成される。
【００１７】〔実施例〕以下に、図１及び図２を参照し
て、本発明によるレーザ光発生装置の実施例を詳細に説
明する。先ず、図１Ａの実施例を説明する。それぞれＱ
スイッチ固体レーザからなる第１及び第２のレーザ光源
１、２を設ける。第１のレーザ光源１は、具体的には、
波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発生す
るＮｄ：ＹＡＧ固体レーザである。第２のレーザ光源２
は、具体的には、波長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２
のレーザ光を発生するＮｄ：ＹＬＦ固体レーザである。
て、本発明によるレーザ光発生装置の実施例を詳細に説
明する。先ず、図１Ａの実施例を説明する。それぞれＱ
スイッチ固体レーザからなる第１及び第２のレーザ光源
１、２を設ける。第１のレーザ光源１は、具体的には、
波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発生す
るＮｄ：ＹＡＧ固体レーザである。第２のレーザ光源２
は、具体的には、波長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２
のレーザ光を発生するＮｄ：ＹＬＦ固体レーザである。
【００１８】尚、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザは波長が１０
６４ｎｍのときの発振が強く、産業用途にも良く用いら
れ、又、半導体レーザによる励起も可能であるところか
ら、安価で信頼性の高いレーザ光源である。近年、励起
用光源である半導体レーザの高輝度化によって、レーザ
媒質内の励起密度を上げることが可能になり、波長が９
４６ｎｍの発振を行なわせることが可能になってきた。
６４ｎｍのときの発振が強く、産業用途にも良く用いら
れ、又、半導体レーザによる励起も可能であるところか
ら、安価で信頼性の高いレーザ光源である。近年、励起
用光源である半導体レーザの高輝度化によって、レーザ
媒質内の励起密度を上げることが可能になり、波長が９
４６ｎｍの発振を行なわせることが可能になってきた。
【００１９】Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザの波長が９４６ｎ
ｍの発振は、疑似３準位と呼ばれる発振で、波長が１０
６４ｎｍのときの発振に比べて発振効率は低いが、レー
ザ媒質の冷却等により、十分実用に供し得る高効率発振
が可能となっている。この９４６ｎｍの発振は、固体レ
ーザにおける共振器を構成する一対の反射鏡として特性
の異なる反射鏡を選ぶことで実現できる。
ｍの発振は、疑似３準位と呼ばれる発振で、波長が１０
６４ｎｍのときの発振に比べて発振効率は低いが、レー
ザ媒質の冷却等により、十分実用に供し得る高効率発振
が可能となっている。この９４６ｎｍの発振は、固体レ
ーザにおける共振器を構成する一対の反射鏡として特性
の異なる反射鏡を選ぶことで実現できる。
【００２０】Ｎｄ：ＹＬＦ固体レーザは、Ｎｄ：ＹＡＧ
固体レーザと同様に、産業用途にも良く用いられ、又、
半導体レーザによる励起も可能であるところから、安価
で信頼性の高いレーザ光源であり、波長が１０５３ｎｍ
での発振の他に、波長が１０４７ｎｍの発振も可能であ
る。
固体レーザと同様に、産業用途にも良く用いられ、又、
半導体レーザによる励起も可能であるところから、安価
で信頼性の高いレーザ光源であり、波長が１０５３ｎｍ
での発振の他に、波長が１０４７ｎｍの発振も可能であ
る。
【００２１】第１及び第２のレーザ光源１、２よりの第
１及び第２のレーザ光は、ダイクロイックミラー３を用
いて、それぞれの光軸が同一となるようにされる。図１
Ａの場合は、第２のレーザ光はダイクロイックミラー３
の一方の面に対し４５度の角度を以て入射及び通過さ
せ、第１のレーザ光はダイクロイックミラー３の他方の
面に対し４５度の角度を以て入射及び反射させることに
よって、それぞれの光軸が同一となるようにしている
が、その逆でも良い。尚、ダイクロイックミラー３の代
わりに、波長分散プリズムも使用できる。図１Ａでは、
第１のレーザ光源１から出射した第１のレーザ光の光路
を途中で９０度偏向しているが、その偏向は図示を省略
した全反射ミラーによって行なう。
１及び第２のレーザ光は、ダイクロイックミラー３を用
いて、それぞれの光軸が同一となるようにされる。図１
Ａの場合は、第２のレーザ光はダイクロイックミラー３
の一方の面に対し４５度の角度を以て入射及び通過さ
せ、第１のレーザ光はダイクロイックミラー３の他方の
面に対し４５度の角度を以て入射及び反射させることに
よって、それぞれの光軸が同一となるようにしている
が、その逆でも良い。尚、ダイクロイックミラー３の代
わりに、波長分散プリズムも使用できる。図１Ａでは、
第１のレーザ光源１から出射した第１のレーザ光の光路
を途中で９０度偏向しているが、その偏向は図示を省略
した全反射ミラーによって行なう。
【００２２】第１及び第２のレーザ光源１、２よりのそ
れぞれ波長がλ１、λ２の第１及び第２のレーザ光は、
それぞれの光軸が同一とされた後、和周波発生（ＳＦ
Ｇ：Sum Frequency generation）器４に入射させること
によって、波長がλ３｛＝λ１・λ２／（λ１＋λ
２）｝のレーザ光に変換する。この波長λ３は約４９７
ｎｍになる。
れぞれ波長がλ１、λ２の第１及び第２のレーザ光は、
それぞれの光軸が同一とされた後、和周波発生（ＳＦ
Ｇ：Sum Frequency generation）器４に入射させること
によって、波長がλ３｛＝λ１・λ２／（λ１＋λ
２）｝のレーザ光に変換する。この波長λ３は約４９７
ｎｍになる。
【００２３】この和周波発生器４の材料としては、ほう
酸リチウム（LiB3O5）（ＬＢＯ）、チタン酸リン酸カリ
ウム（KTiOPO4)（ＫＴＰ）、β−ほう酸バリウム (β-
BaB2O4) （ＢＢＯ）等が可能である。
酸リチウム（LiB3O5）（ＬＢＯ）、チタン酸リン酸カリ
ウム（KTiOPO4)（ＫＴＰ）、β−ほう酸バリウム (β-
BaB2O4) （ＢＢＯ）等が可能である。
【００２４】和周波発生器４よりの波長がλ３のレーザ
光を、第２高調波発生器５によって、波長がλ４〔＝λ
３／２＝λ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝〕の出力レ
ーザ光λ４に波長変換する。この波長λ４は約２４８．
５ｎｍになる。
光を、第２高調波発生器５によって、波長がλ４〔＝λ
３／２＝λ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝〕の出力レ
ーザ光λ４に波長変換する。この波長λ４は約２４８．
５ｎｍになる。
【００２５】この第２高調波発生器５の材料としては、
β−ほう酸バリウム (β- BaB2O4)（ＢＢＯ）、ほう酸
セシウムリチウム（CsLiB6O10)（ＣＬＢＯ）等が可能で
ある。
β−ほう酸バリウム (β- BaB2O4)（ＢＢＯ）、ほう酸
セシウムリチウム（CsLiB6O10)（ＣＬＢＯ）等が可能で
ある。
【００２６】次に、図１Ｂの実施例を説明するも、図１
Ｂにおいて、図１Ａと対応する部分には、同一符号を付
して重複説明を省略する。図１Ａの実施例では、第１及
び第２のレーザ光源１、２よりのそれぞれ波長がλ１、
λ２の第１及び第２のレーザ光を、和周波発生器４によ
って、波長がλ３｛＝λ１・λ２／（λ１＋λ２）｝の
レーザ光に変換し、その波長がλ３のレーザ光を第２高
調波発生器５によって、波長がλ４〔＝λ１・λ２／
｛２（λ１＋λ２）｝〕の出力レーザ光に変換したが、
和周波発生器及び第２高調波発生器の位置を入れ換えて
も良いことは明白である。
Ｂにおいて、図１Ａと対応する部分には、同一符号を付
して重複説明を省略する。図１Ａの実施例では、第１及
び第２のレーザ光源１、２よりのそれぞれ波長がλ１、
λ２の第１及び第２のレーザ光を、和周波発生器４によ
って、波長がλ３｛＝λ１・λ２／（λ１＋λ２）｝の
レーザ光に変換し、その波長がλ３のレーザ光を第２高
調波発生器５によって、波長がλ４〔＝λ１・λ２／
｛２（λ１＋λ２）｝〕の出力レーザ光に変換したが、
和周波発生器及び第２高調波発生器の位置を入れ換えて
も良いことは明白である。
【００２７】即ち、図１Ｂの実施例では、第１及び第２
のレーザ光源１、２よりの波長がそれぞれλ１、λ２の
第１及び第２のレーザ光を、それぞれ各別の第２高調波
発生器５Ａ、５Ｂによって、波長がそれぞれλ１／２
（＝４７３ｎｍ）、λ２／２（＝５２３．５ｎｍ）のレ
ーザ光に変換する。そして、波長がそれぞれλ１／２、
λ２／２のレーザ光を、ダイクロイックミラー３によっ
て、それぞれの光軸が同一になるようにし後、和周波発
生器４によって、波長がλ４〔＝λ１・λ２／｛２（λ
１＋λ２）｝〕の出力レーザ光を得るようにする。この
出力レーザ光の波長λ４は２４８．５ｎｍとなり、図１
Ａの場合の出力レーザ光の波長と同じになる。
のレーザ光源１、２よりの波長がそれぞれλ１、λ２の
第１及び第２のレーザ光を、それぞれ各別の第２高調波
発生器５Ａ、５Ｂによって、波長がそれぞれλ１／２
（＝４７３ｎｍ）、λ２／２（＝５２３．５ｎｍ）のレ
ーザ光に変換する。そして、波長がそれぞれλ１／２、
λ２／２のレーザ光を、ダイクロイックミラー３によっ
て、それぞれの光軸が同一になるようにし後、和周波発
生器４によって、波長がλ４〔＝λ１・λ２／｛２（λ
１＋λ２）｝〕の出力レーザ光を得るようにする。この
出力レーザ光の波長λ４は２４８．５ｎｍとなり、図１
Ａの場合の出力レーザ光の波長と同じになる。
【００２８】次に、図１Ａ、Ｂの実施例におけるそれぞ
れ固体レーザからなる第１及び第２のレーザ光源１、２
の具体的構成例及びその駆動装置の例を説明する。第１
及び第２のレーザ光源１、２は、一対の互いに対向する
反射鏡（凹面鏡）１０Ａ、１０Ｂ及び１１Ａ、１１Ｂか
らなるレーザ共振器９Ａ、９Ｂ並びにそのレーザ共振器
９Ａ、９Ｂ内に配されたレーザ媒質６Ａ、６Ｂ、そのレ
ーザ媒質６Ａ、６Ｂをそれぞれ励起する励起光源（半導
体レーザ及びその他のレーザが可能である）７Ａ、７Ｂ
及び集光器８Ａ、８Ｂ及び光制御素子１２Ａ、１２Ｂか
ら構成される。
れ固体レーザからなる第１及び第２のレーザ光源１、２
の具体的構成例及びその駆動装置の例を説明する。第１
及び第２のレーザ光源１、２は、一対の互いに対向する
反射鏡（凹面鏡）１０Ａ、１０Ｂ及び１１Ａ、１１Ｂか
らなるレーザ共振器９Ａ、９Ｂ並びにそのレーザ共振器
９Ａ、９Ｂ内に配されたレーザ媒質６Ａ、６Ｂ、そのレ
ーザ媒質６Ａ、６Ｂをそれぞれ励起する励起光源（半導
体レーザ及びその他のレーザが可能である）７Ａ、７Ｂ
及び集光器８Ａ、８Ｂ及び光制御素子１２Ａ、１２Ｂか
ら構成される。
【００２９】次に、第１及び第２のレーザ光源１、２の
駆動装置について説明する。例えば、３ｋＨｚ〜１０ｋ
Ｈｚ程度の一定周波数のパルス信号を発生するパルス発
生器１３よりのパルス信号をそれぞれ遅延時間がτＡ、
τＢ（τＡ≠τＢ）の遅延器（可変遅延器）１４Ａ、１
４Ｂに供給してそれぞれ遅延させて、トリガパルス信号
を形成して、光制御素子１４Ａ、１４Ｂに供給する。
駆動装置について説明する。例えば、３ｋＨｚ〜１０ｋ
Ｈｚ程度の一定周波数のパルス信号を発生するパルス発
生器１３よりのパルス信号をそれぞれ遅延時間がτＡ、
τＢ（τＡ≠τＢ）の遅延器（可変遅延器）１４Ａ、１
４Ｂに供給してそれぞれ遅延させて、トリガパルス信号
を形成して、光制御素子１４Ａ、１４Ｂに供給する。
【００３０】そして、各光制御素子１２Ａ、１２Ｂにト
リガパルス信号が供給されているパルス期間のみ、第１
及び第２のレーザ光が各光制御素子１２Ａ、１２Ｂを通
過して、レーザ媒質６Ａ、６Ｂよりのレーザ光が各一対
の反射鏡１０Ａ、１０Ｂ及び１１Ａ、１１Ｂ間を順逆双
方向に繰り返し進行し、それ以外の期間では各光制御素
子１２Ａ、１２Ｂによって第１及び第２のレーザ光の進
行が阻止されるようになされる。
リガパルス信号が供給されているパルス期間のみ、第１
及び第２のレーザ光が各光制御素子１２Ａ、１２Ｂを通
過して、レーザ媒質６Ａ、６Ｂよりのレーザ光が各一対
の反射鏡１０Ａ、１０Ｂ及び１１Ａ、１１Ｂ間を順逆双
方向に繰り返し進行し、それ以外の期間では各光制御素
子１２Ａ、１２Ｂによって第１及び第２のレーザ光の進
行が阻止されるようになされる。
【００３１】第１及び第２のレーザ光源１、２のレーザ
共振器９Ａ、９Ｂをそれぞれ構成する互いに対向する反
射鏡１０Ａ、１０Ｂ及び１１Ａ、１１Ｂ間を、第１及び
第２のレーザ光が往復進行し、大きなパワーになったと
き第１及び第２のレーザ光が反射鏡１０Ａ、１０Ｂ又は
１１Ａ、１１Ｂから外部に出射する。
共振器９Ａ、９Ｂをそれぞれ構成する互いに対向する反
射鏡１０Ａ、１０Ｂ及び１１Ａ、１１Ｂ間を、第１及び
第２のレーザ光が往復進行し、大きなパワーになったと
き第１及び第２のレーザ光が反射鏡１０Ａ、１０Ｂ又は
１１Ａ、１１Ｂから外部に出射する。
【００３２】そして、第１及び第２のレーザ光源１、２
よりの第１及び第２のレーザ光のパワーが最大になるよ
うに、遅延器１４Ａ又は／及び１４Ｂの遅延量を調整し
て、第１及び第２のレーザ光間の時間差を調整するよう
にしている。
よりの第１及び第２のレーザ光のパワーが最大になるよ
うに、遅延器１４Ａ又は／及び１４Ｂの遅延量を調整し
て、第１及び第２のレーザ光間の時間差を調整するよう
にしている。
【００３３】高効率、高出力非線形変換に用いられるパ
ルスレーザは、外部からの信号によってトリガされるＱ
スイッチによって時間幅に短い、即ち、尖頭値の高いパ
ルスレーザ光を得るＱスイッチレーザと称されるレーザ
光源である。
ルスレーザは、外部からの信号によってトリガされるＱ
スイッチによって時間幅に短い、即ち、尖頭値の高いパ
ルスレーザ光を得るＱスイッチレーザと称されるレーザ
光源である。
【００３４】図１Ａ及び図１Ｂの和周波発生器４から出
力されるレーザ光のパワーは、和周波発生器４に入力す
る２つのレーザ光のパワーの瞬時値の積の関数で表され
る。そして、和周波発生器４に入力する２つのレーザ光
がパルスレーザ光である場合は、それぞれのパルス期間
が重なっていることが必要で、若し重なっていない場合
は、２つのレーザ光は相互作用せず、２つのレーザ光の
パワーの瞬時値の積は０となってしまう。
力されるレーザ光のパワーは、和周波発生器４に入力す
る２つのレーザ光のパワーの瞬時値の積の関数で表され
る。そして、和周波発生器４に入力する２つのレーザ光
がパルスレーザ光である場合は、それぞれのパルス期間
が重なっていることが必要で、若し重なっていない場合
は、２つのレーザ光は相互作用せず、２つのレーザ光の
パワーの瞬時値の積は０となってしまう。
【００３５】和周波発生器４に入力する２つのパルスレ
ーザ光が時間的に重なるためには、それぞれの繰り返し
周波数が完全に一致していることが必要であるので、図
２に示す如く、共通のパルス発生器１３からのパルス信
号を各別の遅延器１４Ａ、１４Ｂによって遅延させてそ
れぞれのトリガパルス信号を作って、第１及び第２のレ
ーザ光源１、２の光制御素子１２Ａ、１２Ｂに供給する
ようにしている。
ーザ光が時間的に重なるためには、それぞれの繰り返し
周波数が完全に一致していることが必要であるので、図
２に示す如く、共通のパルス発生器１３からのパルス信
号を各別の遅延器１４Ａ、１４Ｂによって遅延させてそ
れぞれのトリガパルス信号を作って、第１及び第２のレ
ーザ光源１、２の光制御素子１２Ａ、１２Ｂに供給する
ようにしている。
【００３６】しかし、Ｑスイッチパルスの立ち上がりの
タイミングは、レーザ光源によって異なるので、２つの
Ｑスイッチレーザ光源に同じタイミングのトリガパルス
信号でトリガを掛けたとしても、同じタイミングのパル
スレーザ光が発生するとは限らないので、第１及び第２
のレーザ光源、即ち、２つのＱスイッチレーザ光源１、
２に供給されるトリガパルス信号の相対的タイミングを
可変して、それぞれのパルスレーザ光が同期するよう
に、即ち、パルスレーザ光のタイミングを測定機器によ
って観測しながら、又は、第２高調波発生器５（図１Ａ
の場合）若しくは和周波発生器４（図１Ｂの場合）より
出力されるパルスレーザ光のパワーが最大になるよう
に、遅延器１４Ａ、１４Ｂのいずれか一方、又は、両方
の遅延量τＡ、τＢを可変する。
タイミングは、レーザ光源によって異なるので、２つの
Ｑスイッチレーザ光源に同じタイミングのトリガパルス
信号でトリガを掛けたとしても、同じタイミングのパル
スレーザ光が発生するとは限らないので、第１及び第２
のレーザ光源、即ち、２つのＱスイッチレーザ光源１、
２に供給されるトリガパルス信号の相対的タイミングを
可変して、それぞれのパルスレーザ光が同期するよう
に、即ち、パルスレーザ光のタイミングを測定機器によ
って観測しながら、又は、第２高調波発生器５（図１Ａ
の場合）若しくは和周波発生器４（図１Ｂの場合）より
出力されるパルスレーザ光のパワーが最大になるよう
に、遅延器１４Ａ、１４Ｂのいずれか一方、又は、両方
の遅延量τＡ、τＢを可変する。
【００３７】
【発明の効果】第１の本発明によれば、波長がλ１（＝
９４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発生する固体レーザか
らなる第１のレーザ光源と、波長がλ２（＝１０４７ｎ
ｍ）の第２のレーザ光を発生する固体レーザからなる第
２のレーザ光源と、第１及び第２のレーザ光から波長が
λ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝の出力レーザ光を得
る非線形波長変換手段とを有するので、波長が２４８ｎ
ｍに近似し、高出力であると共に、毒性がなく、長寿命
で、解像性能の高いレーザ光発生装置を得ることができ
る。
９４６ｎｍ）の第１のレーザ光を発生する固体レーザか
らなる第１のレーザ光源と、波長がλ２（＝１０４７ｎ
ｍ）の第２のレーザ光を発生する固体レーザからなる第
２のレーザ光源と、第１及び第２のレーザ光から波長が
λ１・λ２／｛２（λ１＋λ２）｝の出力レーザ光を得
る非線形波長変換手段とを有するので、波長が２４８ｎ
ｍに近似し、高出力であると共に、毒性がなく、長寿命
で、解像性能の高いレーザ光発生装置を得ることができ
る。
【００３８】尚、この第１の本発明の非線形波長変換手
段は、第１及び第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／
（λ１＋λ２）のレーザ光を得る和周波発生器と、その
和周波発生器よりの波長がλ１・λ２／（λ１＋λ２）
のレーザ光から、波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ
２）｝のレーザ光を得る第２高調波発生器とから構成さ
れるか、又は、第１及び第２のレーザ光から波長がλ１
／２、λ２／２のレーザ光を得る第１及び第２高調波発
生器と、その第１及び第２高調波発生器よりの波長がλ
１／２、λ２／２のレーザ光から、波長がλ１・λ２／
｛２（λ１＋λ２）｝のレーザ光を得る和周波発生器と
から構成される。
段は、第１及び第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／
（λ１＋λ２）のレーザ光を得る和周波発生器と、その
和周波発生器よりの波長がλ１・λ２／（λ１＋λ２）
のレーザ光から、波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋λ
２）｝のレーザ光を得る第２高調波発生器とから構成さ
れるか、又は、第１及び第２のレーザ光から波長がλ１
／２、λ２／２のレーザ光を得る第１及び第２高調波発
生器と、その第１及び第２高調波発生器よりの波長がλ
１／２、λ２／２のレーザ光から、波長がλ１・λ２／
｛２（λ１＋λ２）｝のレーザ光を得る和周波発生器と
から構成される。
【００３９】第１の本発明のレーザ光発生装置におい
て、第１及び第２のレーザ光源は、それぞれ同じ繰り返
し周波数でパルス発振するＱスイッチ固体レーザからな
り、所定周波数のパルス信号を発生するパルス発生器及
びそのパルス発生器よりのパルス信号から所定時間差を
有する第１及び第２のトリガパルス信号を得る遅延手段
を備えた駆動装置を設け、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザ及び
Ｎｄ：ＹＬＦ固体レーザをそれぞれ構成する第１及び第
２の共振器の各光制御素子に、それぞれ第１及び第２の
トリガパルス信号を供給して、その各トリガパルス期間
毎にそれぞれ光共振動作を行なわせるようにしたので、
非線形波長変換手段を構成する和周波発生器の変換効率
を高くすることができると共に、遅延手段によって、第
１及び第２のトリガパルス信号の時間差を調整すること
により、出力レーザ光の強度が最大になるように調整す
ることができる。
て、第１及び第２のレーザ光源は、それぞれ同じ繰り返
し周波数でパルス発振するＱスイッチ固体レーザからな
り、所定周波数のパルス信号を発生するパルス発生器及
びそのパルス発生器よりのパルス信号から所定時間差を
有する第１及び第２のトリガパルス信号を得る遅延手段
を備えた駆動装置を設け、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザ及び
Ｎｄ：ＹＬＦ固体レーザをそれぞれ構成する第１及び第
２の共振器の各光制御素子に、それぞれ第１及び第２の
トリガパルス信号を供給して、その各トリガパルス期間
毎にそれぞれ光共振動作を行なわせるようにしたので、
非線形波長変換手段を構成する和周波発生器の変換効率
を高くすることができると共に、遅延手段によって、第
１及び第２のトリガパルス信号の時間差を調整すること
により、出力レーザ光の強度が最大になるように調整す
ることができる。
【図１】Ａ 本発明の一実施例を示すブロック線図であ
る。 Ｂ 本発明の他の実施例を示すブロック線図である。
る。 Ｂ 本発明の他の実施例を示すブロック線図である。
【図２】図１Ａ、Ｂの実施例におけるレーザ光源の構成
例と、その駆動装置の例を示すブロック線図である。
例と、その駆動装置の例を示すブロック線図である。
１ 第１のレーザ光源、２ 第２のレーザ光源、３ ダ
イクロイックミラー、４ 和周波発生器、５、５Ａ、５
Ｂ 第２高調波発生器、６Ａ、６Ｂ レーザ媒質、７
Ａ、７Ｂ 励起光源、８Ａ、８Ｂ 集光器、９Ａ、９Ｂ
共振器、１０Ａ、１０Ｂ 反射鏡、１１Ａ、１１Ｂ
反射鏡。
イクロイックミラー、４ 和周波発生器、５、５Ａ、５
Ｂ 第２高調波発生器、６Ａ、６Ｂ レーザ媒質、７
Ａ、７Ｂ 励起光源、８Ａ、８Ｂ 集光器、９Ａ、９Ｂ
共振器、１０Ａ、１０Ｂ 反射鏡、１１Ａ、１１Ｂ
反射鏡。
Claims (11)
- 【請求項１】 波長がλ１（＝９４６ｎｍ）の第１のレ
ーザ光を発生する固体レーザからなる第１のレーザ光源
と、 波長がλ２（＝１０４７ｎｍ）の第２のレーザ光を発生
する固体レーザからなる第２のレーザ光源と、 上記第１及び第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／
｛２（λ１＋λ２）｝の出力レーザ光を得る非線形波長
変換手段とを有することを特徴とするレーザ光発生装
置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記第１のレーザ光源は、Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザであ
り、 上記第２のレーザ光源は、Ｎｄ：ＹＬＦ固体レーザであ
ることを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、 上記第１及び第２のレーザ光から波長がλ１・λ２／
（λ１＋λ２）のレーザ光を得る和周波発生器と、 該和周波発生器よりの波長がλ１・λ２／（λ１＋λ
２）のレーザ光から、波長がλ１・λ２／｛２（λ１＋
λ２）｝のレーザ光を得る第２高調波発生器とから構成
されることを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、 上記第１及び第２のレーザ光から波長がλ１／２、λ２
／２のレーザ光を得る第１及び第２高調波発生器と、 該第１及び第２高調波発生器よりの波長がλ１／２、λ
２／２のレーザ光から、波長がλ１・λ２／｛２（λ１
＋λ２）｝のレーザ光を得る和周波発生器とから構成さ
れることを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項５】 請求項１に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記第１及び第２のレーザ光源は、それぞれ同じ繰り返
し周波数でパルス発振するＱスイッチ固体レーザからな
ることを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 所定周波数のパルス信号を発生するパルス発生器及び該
パルス発生器よりのパルス信号から所定時間差を有する
第１及び第２のトリガパルス信号を得る遅延手段を備え
た駆動装置を設け、 上記Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザ及び上記Ｎｄ：ＹＬＦ固体
レーザをそれぞれ構成する第１及び第２の共振器の各光
制御素子に、それぞれ上記第１及び第２のトリガパルス
信号を供給して、その各トリガパルス期間毎にそれぞれ
光共振動作を行なわせるようにしたことを特徴とするレ
ーザ光発生装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載のレーザ光発生装置にお
いて 上記遅延手段は可変遅延手段にて構成され、上記出力レ
ーザ光の強度が最大になるように、上記所定時間差を調
整し得るようにしたことを特徴とするレーザ光発生装
置。 - 【請求項８】 請求項１に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、２個又は３個の非線形波長
変換器から構成されると共に、そのうちの少なくとも１
個の非線形波長変換器は、β−ほう酸バリウムからなる
ことを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項９】 請求項１に記載のレーザ光発生装置にお
いて、 上記非線形波長変換手段は、２個又は３個の非線形波長
変換器から構成されると共に、そのうちの少なくとも１
個の非線形波長変換器は、ほう酸リチウムからなること
を特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項１０】 請求項１に記載のレーザ光発生装置に
おいて、 上記非線形波長変換手段は、２個又は３個の非線形波長
変換器から構成されると共に、そのうちの少なくとも１
個の非線形波長変換器は、ほう酸セシウムリチウムから
なることを特徴とするレーザ光発生装置。 - 【請求項１１】 請求項３に記載のレーザ光発生装置に
おいて、 上記和周波発生器は、チタン酸リン酸カリウムの光学結
晶からなることを特徴とするレーザ光発生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9212080A JPH1152443A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | レーザ光発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9212080A JPH1152443A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | レーザ光発生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152443A true JPH1152443A (ja) | 1999-02-26 |
Family
ID=16616545
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9212080A Pending JPH1152443A (ja) | 1997-08-06 | 1997-08-06 | レーザ光発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1152443A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001020397A1 (en) * | 1999-09-10 | 2001-03-22 | Nikon Corporation | Laser device and exposure method |
| JP2005242257A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Cyber Laser Kk | 高効率コヒーレント紫外線発生装置および同方法 |
| US7362783B2 (en) | 2001-06-15 | 2008-04-22 | Cobolt Ab | Optical frequency mixing |
| JP2008244339A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光パルスレーザー装置 |
| JP4517271B2 (ja) * | 1999-09-10 | 2010-08-04 | 株式会社ニコン | レーザ装置を備えた露光装置 |
| JP2011158749A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Nikon Corp | レーザ装置 |
| JP2013042173A (ja) * | 2012-11-07 | 2013-02-28 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光パルスレーザー装置及び光パルスレーザー発生方法 |
| WO2014021370A1 (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 株式会社ニコン | レーザ装置、該レーザ装置を備えた露光装置及び検査装置 |
| JP2017520806A (ja) * | 2014-07-03 | 2017-07-27 | アンプリテュード システムＡｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ | 極短高パワーおよび／または高エネルギーパルスを有するｕｖ可視レーザシステム |
-
1997
- 1997-08-06 JP JP9212080A patent/JPH1152443A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001020397A1 (en) * | 1999-09-10 | 2001-03-22 | Nikon Corporation | Laser device and exposure method |
| US7136402B1 (en) | 1999-09-10 | 2006-11-14 | Nikon Corporation | Laser device and exposure method |
| JP4517271B2 (ja) * | 1999-09-10 | 2010-08-04 | 株式会社ニコン | レーザ装置を備えた露光装置 |
| US7362783B2 (en) | 2001-06-15 | 2008-04-22 | Cobolt Ab | Optical frequency mixing |
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| JP2008244339A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-10-09 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光パルスレーザー装置 |
| JP2011158749A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Nikon Corp | レーザ装置 |
| WO2014021370A1 (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-06 | 株式会社ニコン | レーザ装置、該レーザ装置を備えた露光装置及び検査装置 |
| CN104685414A (zh) * | 2012-07-31 | 2015-06-03 | 株式会社尼康 | 激光装置、具备该激光装置的曝光装置以及检查装置 |
| US9608400B2 (en) | 2012-07-31 | 2017-03-28 | Nikon Corporation | Laser device, and exposure device and inspection device provided with laser device |
| JP2013042173A (ja) * | 2012-11-07 | 2013-02-28 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 光パルスレーザー装置及び光パルスレーザー発生方法 |
| JP2017520806A (ja) * | 2014-07-03 | 2017-07-27 | アンプリテュード システムＡｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ | 極短高パワーおよび／または高エネルギーパルスを有するｕｖ可視レーザシステム |
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