JP2010186939A

JP2010186939A - Light source device

Info

Publication number: JP2010186939A
Application number: JP2009031275A
Authority: JP
Inventors: Jun Sakuma; 純佐久間
Original assignee: Lasertec Corp
Current assignee: Lasertec Corp
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2010-08-26

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device capable of generating continuous light with a short coherence length with a simple configuration. <P>SOLUTION: A light source device is provided with: a first laser medium 1a for generating a first laser beam that is the continuous light in an infrared wavelength region; a second laser medium 1b for generating a second laser beam that is the continuous light having roughly the same wavelength as the first laser beam; a second harmonic generating nonlinear optical crystal 2 for generating the second harmonic of the first laser beam; and a sum-frequency mixing nonlinear optical crystal 3 for generating the continuous output light having the output of 10 mW or above and the coherence length of 1 m or shorter by sum-frequency mixing of the second harmonic and the second laser beam. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、光源装置に関し、特に連続的に発振できる紫外光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device, and more particularly to an ultraviolet light source device capable of continuous oscillation.

微細化が進む半導体露光用フォトマスク原板の製造過程では、原板内の微小な欠陥を測定することが必要である。その測定には、連続出力の光を被測定対象物に照射して、その散乱等による強度変化を捉える検査装置がよく利用されている。照射用の光源としては、可視ないし紫外の横シングルモードレーザーが用いられる。その出力は、最低でも１０ｍＷが必要である。 In the process of manufacturing a photomask original plate for semiconductor exposure that is becoming finer, it is necessary to measure minute defects in the original plate. For the measurement, an inspection apparatus that irradiates an object to be measured with continuous output light and captures an intensity change due to scattering or the like is often used. A visible or ultraviolet transverse single mode laser is used as a light source for irradiation. The output must be at least 10 mW.

レーザー光は一般に単色で干渉性が高いため、被測定対象物からの反射光と検査装置内に用いられる光学部材からの反射光が干渉を起こし、測定に支障となることがある。このため、半導体検査用の光源としては、干渉効果が強い単一周波数のレーザーではなく、光学系の色収差が問題にならない範囲で可干渉距離の短い光源が適する。 Since laser light is generally monochromatic and highly coherent, the reflected light from the object to be measured and the reflected light from the optical member used in the inspection apparatus may interfere with each other, which may hinder measurement. For this reason, as a light source for semiconductor inspection, a light source having a short coherence distance is suitable as long as the chromatic aberration of the optical system is not a problem, instead of a single frequency laser having a strong interference effect.

発明者等は、このような検査に適したレーザー光源の可干渉距離は１ｍ以下（光帯域３００ＭＨｚ以上）であることを見出した。このような条件を満たすレーザー光源としては、古くからある波長５１５ｎｍ、４８８ｎｍ、３５１ｎｍ等で発振するアルゴンイオンレーザーが知られている。また、近年では、Ｎｄイオンを添加した固体レーザーの共振器内波長変換による第２高調波（５３２ｎｍ）等がある。 The inventors have found that the coherence distance of a laser light source suitable for such inspection is 1 m or less (optical bandwidth of 300 MHz or more). As a laser light source satisfying such a condition, an argon ion laser that oscillates at an old wavelength of 515 nm, 488 nm, 351 nm, or the like is known. In recent years, there is a second harmonic (532 nm) or the like due to intracavity wavelength conversion of a solid-state laser to which Nd ions are added.

このうち、アルゴンイオンレーザーは、低効率で大電力を必要とする上、装置の寿命が短く、頻繁な交換や調整作業が必要になるという課題を抱えている。このため、２４時間可動を前提とする半導体製造工場等では、固体レーザーの利用が望まれている。 Among them, the argon ion laser has a problem that it requires low power with high efficiency, has a short device life, and requires frequent replacement and adjustment work. For this reason, the use of a solid-state laser is desired in semiconductor manufacturing factories and the like that are movable for 24 hours.

そのような背景から、５１５ｎｍ、４８８ｎｍのアルゴンイオンレーザーは、多少波長が長くとも５３２ｎｍの固体レーザーへの置換が進んでいる。なお、最近では、波長３７０ｎｍ〜４５０ｎｍ帯の半導体レーザーも高出力化が進んでいるが、横シングルモードでの出力は不十分である。 Against this background, argon ion lasers of 515 nm and 488 nm have been replaced with solid lasers of 532 nm even if the wavelength is somewhat longer. In recent years, semiconductor lasers in the wavelength band of 370 nm to 450 nm have also been increased in output, but the output in the transverse single mode is insufficient.

一方、波長３５１ｎｍのアルゴンレーザーは、数１００ｍＷという半導体検査に必要な出力が得られ、５３２ｎｍ、４８８ｎｍ等のレーザーよりも単波長であるために検査性能の向上が可能である。しかしながら、波長３５１ｎｍのアルゴンレーザーは、５１５ｎｍ、４８８ｎｍに比してさらに発振効率が低く、保守性も悪い。このため、今後は、３５１ｎｍのアルゴンイオンレーザーの固体レーザーによる置換が期待されている。 On the other hand, an argon laser having a wavelength of 351 nm has an output required for semiconductor inspection of several hundreds mW, and has a single wavelength as compared with lasers of 532 nm, 488 nm, etc., so that the inspection performance can be improved. However, an argon laser with a wavelength of 351 nm has lower oscillation efficiency and poor maintainability than 515 nm and 488 nm. For this reason, replacement of a 351 nm argon ion laser with a solid-state laser is expected in the future.

波長３５１ｎｍ付近で発振する実用的な固体レーザーは存在しないが、１μｍ帯で発振する固体レーザーの第３高調波がこの波長域に対応する。例えば、波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧレーザーの第３高調波は、３５５ｎｍである。その変換は、図７に示すように、パルスレーザー装置１１から出射される１０６４ｎｍ光が第２高調波発生用非線形光学結晶１２により５３２ｎｍ光に変換され、和周波混合用非線形光学結晶１３で１０６４ｎｍ光と５３２ｎｍ光の和周波発生により３５５ｎｍの波長の光が取り出される２段階の変換過程が必要となる。 Although there is no practical solid-state laser that oscillates near the wavelength of 351 nm, the third harmonic of the solid-state laser that oscillates in the 1 μm band corresponds to this wavelength region. For example, the third harmonic of an Nd: YAG laser with a wavelength of 1064 nm is 355 nm. As shown in FIG. 7, the 1064 nm light emitted from the pulse laser device 11 is converted into 532 nm light by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 12 and the 1064 nm light is output by the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 13 as shown in FIG. And a two-step conversion process in which light having a wavelength of 355 nm is extracted by generating a sum frequency of 532 nm light.

Ｑスイッチ等のピーク強度が高いパルスレーザー装置１１では、図７のようにレーザー共振器の外部に２つの非線形光学結晶を配した外部変換方式でも、１０６４ｎｍから３５５ｎｍの変換効率は２０％〜３０％が比較的容易に得られる。しかしながら、連続出力のレーザー光はそのまま非線形光学結晶内で集光しても強度が低いため、図７の外部変換方式では初段の第２高調波ですら十分な変換効率を得ることが難しい。 In the pulse laser device 11 having a high peak intensity such as a Q switch, the conversion efficiency from 1064 nm to 355 nm is 20% to 30% even in the external conversion method in which two nonlinear optical crystals are arranged outside the laser resonator as shown in FIG. Is relatively easy to obtain. However, since the intensity of the continuous output laser light is low even if it is condensed as it is in the nonlinear optical crystal, it is difficult to obtain sufficient conversion efficiency even with the second harmonic of the first stage in the external conversion method of FIG.

近年は、図８のように、２枚の高反射ミラー１４ａ、１４ｂで構成されるレーザー共振器の内部に２つの非線形光学結晶を配置した共振器内変換方式によるさらに変換効率の高い光源が構築されている。波長３５５ｎｍの光は、出力ミラー１５により外部に取り出される。このような方式による波長３５５ｎｍの紫外パルス光源は、近年では主に材料加工用として数多く市販されている。 In recent years, as shown in FIG. 8, a light source with higher conversion efficiency has been constructed by an intracavity conversion method in which two nonlinear optical crystals are arranged inside a laser resonator composed of two high reflection mirrors 14a and 14b. Has been. Light having a wavelength of 355 nm is extracted to the outside by the output mirror 15. In recent years, many ultraviolet pulse light sources having a wavelength of 355 nm by such a method are commercially available mainly for material processing.

しかし、共振器内変換方式でも連続出力の場合は十分な効率を得ることは困難である。これは、共振器内に設置された第２高調波発生用結晶により５３２ｎｍは高い変換効率が得られるものの、１０６４ｎｍに対する損失要因となって、共振器内の１０６４ｎｍ強度が極端に下がってしまう。このため、３５５ｎｍへの和周波混合の効率を高めることは困難だからである。このような事情から、連続出力の第３高調波発生はいずれの方式の報告例も少なく、市販品も低出力なものに止まっている。 However, it is difficult to obtain sufficient efficiency even in the case of continuous output even in the intracavity conversion method. Although a high conversion efficiency of 532 nm can be obtained by the second harmonic generation crystal installed in the resonator, this causes a loss for 1064 nm, and the intensity of 1064 nm in the resonator is extremely lowered. For this reason, it is difficult to increase the efficiency of sum frequency mixing to 355 nm. For these reasons, there are few reports on the generation of the third harmonic of the continuous output in any method, and the commercially available products are limited to low outputs.

高出力な連続出力３５５ｎｍの発生方法として、例えば、特許文献１に示された２重共振法というものがある。これは、干渉作用により光強度が増強される共振器内に、非線形光学結晶を配置する外部共振器変換法の一種である。例えば、２台の単一周波数レーザー装置から発生する波長１０６４ｎｍ、５３２ｎｍのレーザー光を、外部共振器で同時に共振させて、高い和周波混合効率を実現するものである。しかしながら、この方法では、単一周波数の３５５ｎｍの光しか得ることができない。 As a method for generating a high output 355 nm continuous output, for example, there is a double resonance method disclosed in Patent Document 1. This is a kind of external resonator conversion method in which a nonlinear optical crystal is arranged in a resonator whose light intensity is enhanced by an interference action. For example, high sum-frequency mixing efficiency is realized by simultaneously resonating laser beams with wavelengths of 1064 nm and 532 nm generated from two single-frequency laser apparatuses with an external resonator. However, with this method, only 355 nm light with a single frequency can be obtained.

特許文献２では、単一周波数のレーザー光と縦マルチモードのレーザー光の両方に対して独立した外部共振器が構成されている。例えば、１０６４ｎｍと２６６ｎｍのレーザー光から２１３ｎｍの光を発生させる構成が提案されている。しかし、１つの非線形光学結晶を共有する独立した２つの外部共振器を設けるため、構成が複雑である。また、縦マルチモード用の外部共振器長は、入射するレーザー共振器の２ｎ（ｎは整数）倍というきわめて特殊な条件に制御する必要があり、安定した動作は困難である。 In Patent Document 2, an independent external resonator is configured for both single-frequency laser light and longitudinal multimode laser light. For example, a configuration for generating 213 nm light from 1064 nm and 266 nm laser light has been proposed. However, since two independent external resonators that share one nonlinear optical crystal are provided, the configuration is complicated. In addition, the length of the external resonator for the longitudinal multimode needs to be controlled to a very special condition of 2n (n is an integer) times that of the incident laser resonator, and stable operation is difficult.

また、特許文献３には、単一周波数の紫外光を外部共振器にて共振させ、赤外レーザー光との和周波混合により、波長２００ｎｍ付近の単波長光を得る方法が示されている。紫外光は低出力のため、単一周波数の紫外光を外部共振器によって増強する構成である。しかし、光子エネルギーの高い紫外光を共振させる外部共振器は、その公正部品が光損傷を被る懸念が高い。 Patent Document 3 discloses a method of obtaining single-wavelength light having a wavelength of about 200 nm by resonating single-frequency ultraviolet light with an external resonator and performing sum-frequency mixing with infrared laser light. Since the ultraviolet light has a low output, the single frequency ultraviolet light is enhanced by an external resonator. However, an external resonator that resonates ultraviolet light having a high photon energy has a high concern that its fair parts will suffer optical damage.

また、近年では、連続出力の光に対しても高い変換効率が得られる分極反転型の波長変換素子の開発が進んでおり、波長３４０ｎｍ付近の光を発生を得た報告例もある（非特許文献１）。しかしながら、現状で分極反転できるＬｉＮｂＯ_３やＬｉＴａＯ_３結晶等の波長３５０ｎｍ近傍での透過率は十分でないために、半導体検査に必要な数１００ｍＷの出力を安定に得ることは現状困難である。 In recent years, the development of a polarization inversion type wavelength conversion element capable of obtaining high conversion efficiency even for continuous output light has progressed, and there is a report example in which light having a wavelength of about 340 nm is generated (non-patent). Reference 1). However, since the transmittance in the vicinity of a wavelength of 350 nm of LiNbO ₃ or LiTaO ₃ crystal or the like that can be polarization-reversed at present is not sufficient, it is currently difficult to stably obtain an output of several hundred mW necessary for semiconductor inspection.

特開平８−１９４２４０号公報JP-A-8-194240 特許第４０６５８８０号公報Japanese Patent No. 40658880 特開２００４−５５６９５号公報JP 2004-55695 A

応用物理学会学術講演会講演予稿集、Vol.57、No.3(19960907)、p.941Proceedings of the Japan Society of Applied Physics, Vol.57, No.3 (19960907), p.941

本発明は、以上のように見出だされた技術課題を克服するべくなされたものであり、簡易な構成で、可干渉距離が短い連続光を出力できる光源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to overcome the technical problems found as described above, and an object thereof is to provide a light source device that can output continuous light with a short coherence distance with a simple configuration. .

本発明の第１の態様に係る光源装置は、赤外波長域の連続光である第１のレーザー光を発生する第１のレーザー装置と、前記第１のレーザー光と略同一波長の連続光である第２のレーザー光を発生する第２のレーザー装置と、前記第１のレーザー光の第２高調波を発生する第１の非線形光学結晶と、前記第２高調波と前記第２レーザー光とを和周波混合し、出力１０ｍＷ以上、可干渉距離１ｍ以下の連続出力光を発生させる第２の非線形光学結晶とを備えるものである。これにより、簡易な構成で、可干渉距離が短い連続光を発生させることができる。 A light source device according to a first aspect of the present invention includes a first laser device that generates a first laser beam that is continuous light in an infrared wavelength region, and continuous light having substantially the same wavelength as the first laser beam. A second laser device that generates the second laser beam, a first nonlinear optical crystal that generates a second harmonic of the first laser beam, the second harmonic, and the second laser beam. And a second nonlinear optical crystal that generates continuous output light having an output of 10 mW or more and a coherence distance of 1 m or less. Thereby, continuous light with a short coherence distance can be generated with a simple configuration.

本発明の第２の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１のレーザー光又は前記第２のレーザー光の少なくともいずれか一方は、単一周波数でないことを特徴とするものである。これにより、可干渉距離が短い、連続出力光を発生させることができる。 The light source device according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the above light source device, at least one of the first laser light and the second laser light is not a single frequency. is there. Thereby, continuous output light with a short coherence distance can be generated.

本発明の第３の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１のレーザー装置及び前記第２のレーザー装置の波長は、１０３０〜１０８０ｎｍであることを特徴とするものである。 The light source device according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in the above-described light source device, the wavelengths of the first laser device and the second laser device are 1030 to 1080 nm.

本発明の第４の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１のレーザー光を共振させる第１のレーザー共振器を備え、前記第１の非線形光学結晶は、前記第１のレーザー共振器の内部に配置されることを特徴とするものである。これにより、変換効率を向上させることができる。 A light source device according to a fourth aspect of the present invention is the light source device described above, further comprising a first laser resonator that resonates the first laser light, wherein the first nonlinear optical crystal includes the first nonlinear optical crystal. It is arranged inside the laser resonator. Thereby, conversion efficiency can be improved.

本発明の第５の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第２のレーザー光を共振させる第２のレーザー共振器を備え、前記第２の非線形結晶は、前記第２のレーザー共振器の内部に配置されることを特徴とするものである。これにより、変換効率を向上させることができる。 A light source device according to a fifth aspect of the present invention is the light source device described above, further comprising a second laser resonator that resonates the second laser light, and the second nonlinear crystal is the second laser. It is arranged inside the resonator. Thereby, conversion efficiency can be improved.

本発明の第６の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第２のレーザー共振器は、少なくとも３枚の光学鏡を含むことを特徴とするものである。これにより、変換効率を向上させることができる。 A light source device according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the above light source device, the second laser resonator includes at least three optical mirrors. Thereby, conversion efficiency can be improved.

本発明の第７の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１の非線形光学結晶は、擬似位相整合型結晶であることを特徴とするものである。これにより、変換効率を向上させることができる。 The light source device according to a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the above light source device, the first nonlinear optical crystal is a quasi phase matching crystal. Thereby, conversion efficiency can be improved.

本発明の第８の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第２の非線形光学結晶に対し、入射する２つの光の偏光方向が直交していることを特徴とするものである。これにより、光損失を低減することができる。 The light source device according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the light source device described above, the polarization directions of the two incident light beams are orthogonal to the second nonlinear optical crystal. . Thereby, optical loss can be reduced.

本発明の第９の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１のレーザー装置の媒質は１０６４ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテイビウム添加の固体状媒質であり、前記第２のレーザー装置の媒質は１０３０ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテイビウム添加の固体状媒質であり、前記連続出力光の波長は、３５１ｎｍ付近であることを特徴とするものである。 In the light source device according to a ninth aspect of the present invention, in the above light source device, the medium of the first laser device is a solid medium added with neodymium or ytterbium that emits light near 1064 nm, and the second laser device. The medium is a solid medium added with neodymium or ytterbium that emits light in the vicinity of 1030 nm, and the wavelength of the continuous output light is in the vicinity of 351 nm.

本発明の第１０の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１のレーザー媒質は、１０４７ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテリビウム添加の固体状媒質であり、前記第２のレーザー装置の媒質は１０６４ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテリビウム添加の固体状媒質であり、前記連続出力光の波長は、３５１ｎｍ付近であることを特徴とするものである。 In the light source device according to a tenth aspect of the present invention, in the above light source device, the first laser medium is a solid medium added with neodymium or ytterbium that emits light in the vicinity of 1047 nm. The medium is a solid medium added with neodymium or ytterbium that emits light in the vicinity of 1064 nm, and the wavelength of the continuous output light is in the vicinity of 351 nm.

本発明の第１１の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１のレーザー媒質及び前記第２のレーザー装置は、１０５３ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテリビウム添加の固体状媒質であり、前記連続出力光の波長は、３５１ｎｍ付近であることを特徴とするものである。 The light source device according to an eleventh aspect of the present invention is the above light source device, wherein the first laser medium and the second laser device are neodymium or ytterbium-added solid medium emitting light near 1053 nm, The wavelength of the continuous output light is around 351 nm.

本発明の第１２の態様に係る光源装置は、上記の光源装置において、前記第１のレーザー装置及び前記第２のレーザー装置は、イッテリビウムを添加した光ファイバー形状であることを特徴とするものである。これにより、検査装置等への搭載が容易となる。 A light source device according to a twelfth aspect of the present invention is characterized in that, in the above light source device, the first laser device and the second laser device have an optical fiber shape to which ytterbium is added. . This facilitates mounting on an inspection apparatus or the like.

本発明によれば、マスク検査等に利用できる連続発振の紫外光源を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the continuous wave ultraviolet light source which can be utilized for mask inspection etc. can be provided.

実施の形態１に係る光源装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to Embodiment 1. FIG. 実施の形態２に係る光源装置の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to Embodiment 2. FIG. 実施の形態３に係る光源装置の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to Embodiment 3. FIG. 実施の形態４に係る光源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the light source device which concerns on Embodiment 4. FIG. 実施の形態５に係る光源装置の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to a fifth embodiment. 波長３５１ｎｍの連続光を発生させるための第１のファイバーレーザー、第２のファイバーレーザーの組み合わせの例を示す表である。It is a table | surface which shows the example of the combination of the 1st fiber laser for generating the continuous light of wavelength 351nm, and a 2nd fiber laser. 従来の光源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional light source device. 従来の光源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional light source device.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same reference numerals indicate substantially the same contents.

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る光源装置の構成を、図１を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示す図である。図１に示すように、光源装置は、第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂ、第２高調波発生用非線形光学結晶２、和周波混合用非線形光学結晶３、高反射ミラー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、ダイクロイックミラー５、６、７を備えている。 Embodiment 1 FIG.
The configuration of the light source device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a light source device according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the light source device includes a first laser medium 1a, a second laser medium 1b, a second harmonic generation nonlinear optical crystal 2, a sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3, a high reflection mirror 4a, 4b, 4c, 4d and dichroic mirrors 5, 6, 7 are provided.

第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂは、Ｎｄ：ＹＡＧロッド等の固体レーザー媒質である。これらは、外部から照射される半導体レーザー光等で励起され、波長１０６４ｎｍ付近の赤外波長域の略同一波長のレーザー光を出射するレーザー装置の一部である。 The first laser medium 1a and the second laser medium 1b are solid laser media such as Nd: YAG rods. These are part of a laser apparatus that is excited by semiconductor laser light or the like irradiated from the outside and emits laser light having substantially the same wavelength in the infrared wavelength region near the wavelength of 1064 nm.

２枚の高反射ミラー４ａ、４ｂは、第１のレーザー媒質１ａ、ダイクロイックミラー５、第２高調波発生用非線形光学結晶２を挟んで、対向して配置されている。高反射ミラー４ａ、４ｂは、第１のレーザー媒質１ａからの第１のレーザー光を共振させる第１の共振器を構成している。すなわち、第２高調波発生用非線形光学結晶２は、第１の共振器内に配置されている。第１のレーザー媒質１ａからの第１のレーザー光の強度は、高反射ミラー４ａ、４ｂにより高められる。 The two high reflection mirrors 4a and 4b are disposed to face each other with the first laser medium 1a, the dichroic mirror 5, and the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 interposed therebetween. The high reflection mirrors 4a and 4b constitute a first resonator that resonates the first laser light from the first laser medium 1a. That is, the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 is disposed in the first resonator. The intensity of the first laser beam from the first laser medium 1a is increased by the high reflection mirrors 4a and 4b.

第１の共振器内には、第２高調波発生用非線形光学結晶２が配置されている。第２高調波発生用非線形光学結晶２は、入射する第１のレーザー媒質１ａからの第１のレーザー光の第２高調波を発生する。本例では、第２高調波発生用非線形光学結晶２は、１０６４ｎｍのレーザー光から５３２ｎｍの可視光を発生させる。 A second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 is disposed in the first resonator. The second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 generates the second harmonic of the first laser beam from the incident first laser medium 1a. In this example, the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 generates 532 nm visible light from 1064 nm laser light.

２枚の高反射ミラー４ｃ、４ｄは、第２のレーザー媒質１ｂ、ダイクロイックミラー６、和周波混合用非線形光学結晶３、ダイクロイックミラー７を挟んで、対向して配置されている。高反射ミラー４ｃ、４ｄは、第２のレーザー媒質１ｂからの第２のレーザー光を共振させる第２の共振器を構成している。すなわち、和周波混合用非線形光学結晶３は、第２の共振器内に配置されている。第２のレーザー媒質１ｂからの第２のレーザー光の強度は、高反射ミラー４ｃ、４ｄにより高められる。 The two high reflection mirrors 4c and 4d are arranged to face each other with the second laser medium 1b, the dichroic mirror 6, the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 and the dichroic mirror 7 interposed therebetween. The high reflection mirrors 4c and 4d constitute a second resonator that resonates the second laser light from the second laser medium 1b. That is, the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 is arranged in the second resonator. The intensity of the second laser beam from the second laser medium 1b is increased by the high reflection mirrors 4c and 4d.

ダイクロイックミラー５、６は、１０６４ｎｍの光を透過し、５３２ｎｍの光を反射する。第２高調波発生用非線形光学結晶２で発生した５３２ｎｍの光は、ダイクロイックミラー５で反射され第１の共振器外に導かれる。そして、ダイクロイックミラー５で反射された光は、第２の共振器内に配置されたダイクロイックミラー６により反射され、第２の共振器の光軸と同軸になって、和周波混合用非線形光学結晶３に入射する。 The dichroic mirrors 5 and 6 transmit 1064 nm light and reflect 532 nm light. The 532 nm light generated by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 is reflected by the dichroic mirror 5 and guided outside the first resonator. The light reflected by the dichroic mirror 5 is reflected by the dichroic mirror 6 disposed in the second resonator, is coaxial with the optical axis of the second resonator, and is a nonlinear optical crystal for sum frequency mixing. 3 is incident.

和周波混合用非線形光学結晶３は、入射する１０６４ｎｍ及び５３２ｎｍの光から３５５ｎｍの紫外光を発生させる。ダイクロイックミラー７は、１０６４ｎｍの光を透過し、３５５ｎｍの光を反射する。和周波混合用非線形光学結晶３により発生した３５５ｎｍの光は、ダイクロイックミラー７により反射され、第２の共振器の外部に取り出される。 The sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 generates 355 nm ultraviolet light from incident 1064 nm and 532 nm light. The dichroic mirror 7 transmits 1064 nm light and reflects 355 nm light. The 355 nm light generated by the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 is reflected by the dichroic mirror 7 and extracted outside the second resonator.

このように、本実施の形態では、赤外波長域の略同一の波長のレーザー光を出射する２つの取扱い性の良い固体レーザー媒質を用いて、簡易な構成でマスク検査等に利用できる連続の紫外光を発生させることができる。レーザー媒質にＮｄ：ＹＡＧを用いているため、１０ｍＷ以上の安定性の高い高出力のレーザーが得られる。また、略同一の波長のレーザー光を出射するレーザー媒質を用いているため、共通の光学部品を用いることができ、コストを削減することが可能となる。なお、レーザー媒質としてはＮｄ：ＹＡＧに限られず、Ｎｄ：ＹＶＯ_４やＮｄ：ＹＬＦ等でも良い。 As described above, in the present embodiment, two solid laser media that emit laser light having substantially the same wavelength in the infrared wavelength region are used, and can be used for mask inspection or the like with a simple configuration. Ultraviolet light can be generated. Since Nd: YAG is used for the laser medium, a high-power laser with high stability of 10 mW or more can be obtained. In addition, since a laser medium that emits laser light having substantially the same wavelength is used, common optical components can be used, and costs can be reduced. The laser medium is not limited to Nd: YAG, but may be Nd: YVO ₄ or Nd: YLF.

本実施の形態では、第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂのいずれも、単一周波数ではない赤外波長領域の同一波長の光を出射する。つまり、第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂは、赤外波長領域において複数の縦モードを含む光を出力する。すなわち、第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂは、複数の縦モードの光を同時に発振する縦マルチモードのレーザー装置を構成している。 In the present embodiment, both the first laser medium 1a and the second laser medium 1b emit light having the same wavelength in the infrared wavelength region that is not a single frequency. That is, the first laser medium 1a and the second laser medium 1b output light including a plurality of longitudinal modes in the infrared wavelength region. That is, the first laser medium 1a and the second laser medium 1b constitute a longitudinal multimode laser device that simultaneously oscillates a plurality of longitudinal mode lights.

このため、特に発振スペクトルを制限する光学素子等を用いなければ、発生する３５５ｎｍ光は単一周波数にはならない。すなわち、発生する３５５ｎｍの光の可干渉距離を短くすることができる。例えば、本実施の形態では、可干渉距離を１ｍ以下の連続出力光を得ることができる。これにより、検査時にスペックルや干渉縞の問題を軽減することができる。 For this reason, unless an optical element or the like that specifically limits the oscillation spectrum is used, the generated 355 nm light does not have a single frequency. That is, the coherence distance of the generated 355 nm light can be shortened. For example, in this embodiment, continuous output light having a coherence distance of 1 m or less can be obtained. This can reduce the problem of speckles and interference fringes during inspection.

なお、本実施の形態では、第１のレーザー媒質１ａ及び第２のレーザー媒質１ｂのいずれも単一周波数ではない光を出射するものを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、第１のレーザー媒質１ａ又は第２のレーザー媒質１ｂの少なくともいずれか一方が単一周波数でない光を出射すれば、可干渉距離が短い３５５ｎｍの光を得ることができる。 In the present embodiment, both the first laser medium 1a and the second laser medium 1b emit light that is not a single frequency. However, the present invention is not limited to this. For example, if at least one of the first laser medium 1a and the second laser medium 1b emits light that is not a single frequency, light with a short coherence distance of 355 nm can be obtained.

また、ダイクロイックミラー５で反射された５３２ｎｍ光の偏光方向と、ダイクロイックミラー６を透過する１０６４ｎｍ光の偏光方向とが略直交していることが好ましい。例えば、５３２ｎｍ光の偏光方向を紙面に垂直とし、１０６４ｎｍ光の偏光方向を紙面に平行とすることができる。これにより、１０６４ｎｍ光を透過し、５３２ｎｍ光を反射するダイクロイックミラー６として、偏光方向により光を分岐するものを用いることができる。従って、ダイクロイックミラー６を容易に作ることができ、コストを低減させることができる。 Further, it is preferable that the polarization direction of the 532 nm light reflected by the dichroic mirror 5 and the polarization direction of the 1064 nm light transmitted through the dichroic mirror 6 are substantially orthogonal. For example, the polarization direction of 532 nm light can be perpendicular to the paper surface, and the polarization direction of 1064 nm light can be parallel to the paper surface. As a result, a dichroic mirror 6 that transmits 1064 nm light and reflects 532 nm light can be used that splits the light depending on the polarization direction. Therefore, the dichroic mirror 6 can be easily manufactured, and the cost can be reduced.

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る光源装置について図２を参照して説明する。図２は、本実施の形態に係る光源装置の構成を示す図である。本実施の形態では、第２高調波発生用非線形光学結晶２として、擬似位相整合型のものを利用した構成を示している。 Embodiment 2. FIG.
A light source device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the light source device according to the present embodiment. In the present embodiment, a configuration using a quasi phase matching type as the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 is shown.

擬似位相整合とは、結晶中での屈折率の違いにより赤外光と可視光とが干渉して消滅するのを防止するために、結晶の伝播方向に周期的に非線形光学定数の符号を反転させて補償する方法である。通常の複屈折位相整合による非線形光学結晶では、連続光に対して１％の変換効率を得ることも容易ではない。 Quasi-phase matching means that the sign of the nonlinear optical constant is periodically reversed in the crystal propagation direction to prevent the infrared light and visible light from interfering and disappearing due to the difference in refractive index in the crystal. This is a method of compensating for this. It is not easy to obtain a conversion efficiency of 1% with respect to continuous light with a non-linear optical crystal based on ordinary birefringence phase matching.

しかし、擬似位相整合型結晶では、３０％〜４０％程度の１０６４ｎｍから５３２ｎｍへの変換効率を得ることが可能となる。このため、実施の形態１のように、共振器内に第２高調波発生用非線形光学結晶２を配置して、共振器内で波長変換をしなくてもよい。なお、共振器内に第２高調波発生用非線形光学結晶２を配置することも可能である。 However, in the quasi phase matching crystal, it is possible to obtain a conversion efficiency from 1064 nm to 532 nm of about 30% to 40%. For this reason, as in the first embodiment, the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 may be disposed in the resonator, and wavelength conversion may not be performed in the resonator. It is also possible to dispose the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 in the resonator.

本実施の形態においては、第２高調波発生用非線形光学結晶２は第１の共振器外に配置されている。高反射ミラー４ｂを透過した１０６４ｎｍの光は、第２高調波発生用非線形光学結晶２に入射して５３２ｎｍの光に変換される。５３２ｎｍの光は、折り返しミラー８で反射され、高反射ミラー４ｃ、４ｄから構成される第２共振器内のダイクロイックミラー６の方向へ進む。 In the present embodiment, the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 is arranged outside the first resonator. The 1064 nm light transmitted through the high reflection mirror 4b is incident on the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 and converted to 532 nm light. The light of 532 nm is reflected by the folding mirror 8 and travels in the direction of the dichroic mirror 6 in the second resonator composed of the high reflection mirrors 4c and 4d.

そして、実施の形態１と同様に、和周波混合用非線形光学結晶３により、１０６４ｎｍの光と５３２ｎｍの光の和周波混合により、３５５ｎｍの光が発生する。このように、固体レーザー媒質を用いて、簡易な構成により紫外光を発生させることができる。また、本実施の形態では、第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂのいずれも、単一周波数ではない赤外波長領域の光を出射する。このため、可干渉距離の短い紫外光を得ることができる。 Similarly to the first embodiment, the sum frequency mixing of the 1064 nm light and the 532 nm light is generated by the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 to generate 355 nm light. Thus, ultraviolet light can be generated with a simple configuration using a solid laser medium. In the present embodiment, both the first laser medium 1a and the second laser medium 1b emit light in an infrared wavelength region that is not a single frequency. For this reason, ultraviolet light with a short coherence distance can be obtained.

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る光源装置の構成について、図３を参照して説明する。図３に示す光源装置では、図２の第１のレーザー媒質１ａの代わりに、ファイバーレーザーを用いている。ファイバーレーザーは、電源と光発生部が一体化したものである。光発生部で発生した光は、ファイバーを介して出力される。このため、検査装置等に容易に搭載することができる。 Embodiment 3 FIG.
The configuration of the light source device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In the light source device shown in FIG. 3, a fiber laser is used instead of the first laser medium 1a shown in FIG. In the fiber laser, a power source and a light generation unit are integrated. The light generated by the light generation unit is output through the fiber. For this reason, it can be easily mounted on an inspection apparatus or the like.

第２高調波発生用非線形光学結晶２は、第１のファイバーレーザー９からの１０６４ｎｍ光の第２高調波を発生させる。この第２高調波は、折り返しミラー８によりダイクロイックミラー６のほうへ折り返される。 The second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 generates the second harmonic of the 1064 nm light from the first fiber laser 9. The second harmonic wave is folded back toward the dichroic mirror 6 by the folding mirror 8.

本実施の形態においては、和周波混合用非線形光学結晶３は、高反射ミラー４ｃ、４ｄで形成される共振器内に配置されている。高反射ミラー４ｃ、４ｄは、第２のレーザー媒質１ｂから出射される１０６４ｎｍ光を共振させる。共振された１０６４ｎｍ光と、第２高調波である５３２ｎｍ光は和周波混合用非線形光学結晶３で和周波混合され、３５５ｎｍ光が発生する。発生した３５５ｎｍ光は、ダイクロイックミラー７により共振器の外部に導かれる。 In the present embodiment, the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 is arranged in a resonator formed by high reflection mirrors 4c and 4d. The high reflection mirrors 4c and 4d resonate the 1064 nm light emitted from the second laser medium 1b. The resonated 1064 nm light and the second harmonic 532 nm light are sum-frequency mixed by the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 to generate 355 nm light. The generated 355 nm light is guided to the outside of the resonator by the dichroic mirror 7.

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る光源装置の構成について、図４を参照して説明する。図４に示す例では、図２に示す第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂをそれぞれ第１のファイバーレーザー９、第２のファイバーレーザー１０に置き換えている。 Embodiment 4 FIG.
The configuration of the light source device according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 4, the first laser medium 1a and the second laser medium 1b shown in FIG. 2 are replaced with a first fiber laser 9 and a second fiber laser 10, respectively.

第１のファイバーレーザー９は、単一周波数でない１０６４ｎｍ光を出射する。第２高調波発生用非線形光学結晶２は、第１のファイバーレーザー９からの１０６４ｎｍ光の第２高調波を発生させる。この第２高調波は、折り返しミラー８によりダイクロイックミラー６のほうへ折り返される。 The first fiber laser 9 emits 1064 nm light which is not a single frequency. The second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 generates the second harmonic of the 1064 nm light from the first fiber laser 9. The second harmonic wave is folded back toward the dichroic mirror 6 by the folding mirror 8.

第２のファイバーレーザー１０は、１０６４ｎｍの単一周波数の光を出射する。本実施の形態では、第２のファイバーレーザー１０からの１０６４ｎｍ光を共振させる共振器を構成する４枚のミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄが設けられている。この４枚のミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから構成される共振器内には、和周波混合用非線形光学結晶３が配置されている。 The second fiber laser 10 emits light having a single frequency of 1064 nm. In the present embodiment, four mirrors 11a, 11b, 11c, and 11d that constitute a resonator that resonates the 1064 nm light from the second fiber laser 10 are provided. In the resonator composed of the four mirrors 11a, 11b, 11c and 11d, the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 is arranged.

和周波混合用非線形光学結晶３の入射側にはダイクロイックミラー６が配置されており、出射側にはダイクロイックミラー７が配置されている。共振された１０６４ｎｍ光と、第２高調波である５３２ｎｍ光は和周波混合用非線形光学結晶３で和周波混合され、３５５ｎｍ光が発生する。発生した３５５ｎｍ光は、ダイクロイックミラー７により共振器の外部に導かれる。 A dichroic mirror 6 is disposed on the incident side of the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3, and a dichroic mirror 7 is disposed on the exit side. The resonated 1064 nm light and the second harmonic 532 nm light are sum-frequency mixed by the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 to generate 355 nm light. The generated 355 nm light is guided to the outside of the resonator by the dichroic mirror 7.

このように、略同一の赤外波長域の光を発生する２つのファイバーレーザーを用いることにより、簡易な構成でマスク検査等に利用できる１０ｍＷ以上の高出力の連続紫外光を発生させることができる。また、ファイバーレーザーを用いることにより、検査装置等への搭載を容易にすることができる。 As described above, by using two fiber lasers that generate light in substantially the same infrared wavelength region, it is possible to generate high-power continuous ultraviolet light of 10 mW or more that can be used for mask inspection or the like with a simple configuration. . In addition, by using a fiber laser, it can be easily mounted on an inspection apparatus or the like.

また、略同一の波長のレーザー光を出射するファイバーレーザーを用いているため、共通の光学部品を用いることができ、コストを削減することが可能となる。また、２つのファイバーレーザーのうち、少なくとも一方は、単一周波数ではないものを用いている。これにより、可干渉距離の短い紫外光を得ることができる。 In addition, since a fiber laser that emits laser light having substantially the same wavelength is used, common optical components can be used, and costs can be reduced. Also, at least one of the two fiber lasers is not a single frequency. Thereby, ultraviolet light with a short coherent distance can be obtained.

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る光源装置について、図５を参照して説明する。図５に示す例では、図２に示す第１のレーザー媒質１ａ、第２のレーザー媒質１ｂをそれぞれ第１のファイバーレーザー９、第２のファイバーレーザー１０に置き換えている。また、第２高調波発生用非線形光学結晶２が、第２のファイバーレーザー１０の出射側に配置されている。 Embodiment 5 FIG.
A light source device according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 5, the first laser medium 1a and the second laser medium 1b shown in FIG. 2 are replaced with a first fiber laser 9 and a second fiber laser 10, respectively. The second harmonic generation nonlinear optical crystal 2 is disposed on the emission side of the second fiber laser 10.

第１のファイバーレーザー９は、単一周波数でない１０６４ｎｍ光を出射する。この１０６４ｎｍ光は、折り返しミラー８によりダイクロイックミラー６のほうへ折り返される。第２のファイバーレーザー１０は、１０６４ｎｍの単一周波数の光を出射する。本実施の形態では、第２のファイバーレーザー１０から出射された１０６４ｎｍ光は、第２高調波発生用非線形光学結晶２により５３２ｎｍの第２高調波に変換される。 The first fiber laser 9 emits 1064 nm light which is not a single frequency. The 1064 nm light is folded back toward the dichroic mirror 6 by the folding mirror 8. The second fiber laser 10 emits light having a single frequency of 1064 nm. In the present embodiment, the 1064 nm light emitted from the second fiber laser 10 is converted into a second harmonic of 532 nm by the second harmonic generation nonlinear optical crystal 2.

この第２高調波は、４枚のミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからなる共振器内で共振される。この４枚のミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄから構成される共振器内には、和周波混合用非線形光学結晶３が配置されている。 The second harmonic is resonated in a resonator composed of four mirrors 11a, 11b, 11c, and 11d. In the resonator composed of the four mirrors 11a, 11b, 11c and 11d, the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 is arranged.

和周波混合用非線形光学結晶３の入射側にはダイクロイックミラー６が配置されており、出射側にはダイクロイックミラー７が配置されている。ここでは、ダイクロイックミラー６は、５３２ｎｍ光を透過し、１０６４ｎｍ光を反射する。共振された１０６４ｎｍ光と、第２高調波である５３２ｎｍ光は和周波混合用非線形光学結晶３で和周波混合され、３５５ｎｍ光が発生する。発生した３５５ｎｍ光は、ダイクロイックミラー７により共振器の外部に導かれる。 A dichroic mirror 6 is disposed on the incident side of the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3, and a dichroic mirror 7 is disposed on the exit side. Here, the dichroic mirror 6 transmits 532 nm light and reflects 1064 nm light. The resonated 1064 nm light and the second harmonic 532 nm light are sum-frequency mixed by the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3 to generate 355 nm light. The generated 355 nm light is guided to the outside of the resonator by the dichroic mirror 7.

このような構成により、簡易な構成でマスク検査等に利用できる１０ｍＷ以上の高出力の連続紫外光を発生させることができる。また、ファイバーレーザーを用いることにより、検査装置等への搭載を容易にすることができる。また、２つのファイバーレーザーのうち、少なくとも一方は、単一周波数ではないものを用いている。これにより、可干渉距離の短い紫外光を得ることができる。 With such a configuration, it is possible to generate high-power continuous ultraviolet light of 10 mW or more that can be used for mask inspection or the like with a simple configuration. In addition, by using a fiber laser, it can be easily mounted on an inspection apparatus or the like. Also, at least one of the two fiber lasers is not a single frequency. Thereby, ultraviolet light with a short coherent distance can be obtained.

なお、実施の形態４、５においては、共振器が４枚のミラーから構成される例を示したが、３枚のミラーにより構成することも可能である。少なくとも３枚のミラーを用いることにより、共振器を構成することができる。 In the fourth and fifth embodiments, the example in which the resonator is configured by four mirrors has been described. However, the resonator may be configured by three mirrors. A resonator can be configured by using at least three mirrors.

上述の実施の形態においては、第１のレーザー装置、第２のレーザー装置として、１０６４ｎｍの光を出射するものを用いたが、これに限定されるものではない。第１のファイバーレーザー９、第２のファイバーレーザー１０が略同一の赤外波長域の光を出射するものであればよい。波長３５１ｎｍの連続光を発生させるための第１のファイバーレーザー９、第２のファイバーレーザー１０の組み合わせの例について、図６に示す。 In the above-described embodiment, the first laser device and the second laser device that emit light of 1064 nm are used. However, the present invention is not limited to this. It is sufficient that the first fiber laser 9 and the second fiber laser 10 emit light having substantially the same infrared wavelength region. FIG. 6 shows an example of a combination of the first fiber laser 9 and the second fiber laser 10 for generating continuous light having a wavelength of 351 nm.

図６の例１では、第１のファイバーレーザーとして波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４、Ｙｂ添加ファイバーを、第２のファイバーレーザーとして波長１０３１ｎｍのＹｂ:ＹＡＧ、Ｙｂ添加ファイバーを用いている。例２では、第１のファイバーレーザーとして波長１０４７ｎｍのＮｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ添加ファイバーを、第２のファイバーレーザーとして波長１０６４ｎｍのＮｄ：ＹＡＧ、Ｎｄ：ＹＶＯ_４、Ｙｂ添加ファイバーを用いている。例３では、第１及び第２のファイバーレーザーとして波長１０５３ｎｍのＮｄ：ＹＬＦ、Ｙｂ添加ファイバーを用いている。 In Example 1 of FIG. 6, Nd: YAG, Nd: YVO ₄ , Yb-doped fiber with a wavelength of 1064 nm is used as the first fiber laser, and Yb: YAG, Yb-doped fiber with a wavelength of 1031 nm is used as the second fiber laser. . In Example 2, an Nd: YLF, Yb-doped fiber having a wavelength of 1047 nm is used as the first fiber laser, and an Nd: YAG, Nd: YVO ₄ , Yb-doped fiber having a wavelength of 1064 nm is used as the second fiber laser. In Example 3, Nd: YLF, Yb-doped fibers having a wavelength of 1053 nm are used as the first and second fiber lasers.

いずれにおいても、第１、第２のレーザー装置からの光の波長を図６に示す表の組合せとすれば、アルゴンイオンレーザーの発振波長３５１ｎｍとほぼ等しくすることができる。３５１ｎｍアルゴンイオンレーザーにより構築された応用装置において、波長をほぼ等しいままで本発明の固体レーザーを用いた光源装置に置換することが可能である。 In any case, if the wavelength of light from the first and second laser devices is a combination of the table shown in FIG. 6, the oscillation wavelength of the argon ion laser can be made substantially equal to 351 nm. In an application apparatus constructed with a 351 nm argon ion laser, it is possible to replace the light source apparatus using the solid-state laser of the present invention while keeping the wavelength substantially equal.

以上説明したように、本発明によれば、赤外波長域の略同一波長の光を出射する２つの独立したレーザー装置を用い、少なくとも一方を単一周波数動作ではない構成とすることで、半導体検査光源に適した波長１μｍの第３高調波である波長３５０ｎｍ近傍の高出力の連続出力紫外光を発生させることができる。 As described above, according to the present invention, two independent laser devices that emit light having substantially the same wavelength in the infrared wavelength region are used, and at least one of them is configured not to operate at a single frequency. It is possible to generate high-power continuous output ultraviolet light in the vicinity of a wavelength of 350 nm, which is a third harmonic having a wavelength of 1 μm suitable for an inspection light source.

なお、実施の形態１〜４では、波長５３２ｎｍの第２高調波は共振しないが、高反射ミラー４ｃ、４ｄからなる第２のレーザー共振器又は、ミラー１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄからなる外部共振器において１０６４ｎｍの強度が高められている。強度が高められた１０６４ｎｍ光と第２高調波とを混合するため、効率よく３５５ｎｍ光を発生させることが可能となる。 In the first to fourth embodiments, the second harmonic having the wavelength of 532 nm does not resonate, but the second laser resonator including the high reflection mirrors 4c and 4d or the external resonance including the mirrors 11a, 11b, 11c, and 11d. The intensity of 1064 nm is increased in the vessel. Since the 1064 nm light with the increased intensity and the second harmonic are mixed, 355 nm light can be efficiently generated.

また、実施の形態１〜４の第２のレーザー媒質１ｂ、第２のファイバーレーザー１０からのレーザー光は和周波発生だけに利用されるため、安定かつ高効率に紫外光を発生することができる。さらに、２つの独立した１μｍ帯のレーザー装置は、同一波長帯でその構成が類似している。このため、光源装置の構築が容易でコストを抑制することができる。 Further, since the laser light from the second laser medium 1b and the second fiber laser 10 of the first to fourth embodiments is used only for sum frequency generation, it is possible to generate ultraviolet light stably and efficiently. . Further, two independent 1 μm band laser apparatuses have similar configurations in the same wavelength band. For this reason, construction of the light source device is easy and the cost can be suppressed.

なお、上述の実施の形態では、和周波混合用非線形光学結晶３としては、Ｔｙｐｅ−ＩＩ型位相整合が適用可能である。例えば、和周波混合用非線形光学結晶３としてＬＢＯ結晶を用いることができる。 In the above-described embodiment, Type-II type phase matching is applicable as the sum frequency mixing nonlinear optical crystal 3. For example, an LBO crystal can be used as the nonlinear optical crystal 3 for sum frequency mixing.

この場合、入射する２つの光の偏光方向を直行させることができる。これにより、ダイクロイックミラーでの透過光の偏光を水平、反射光の偏光を垂直に構成することで、ダイクロイックミラーでの損失を低減することができる。 In this case, the polarization directions of the two incident lights can be made orthogonal. Thus, the loss in the dichroic mirror can be reduced by configuring the polarization of the transmitted light at the dichroic mirror to be horizontal and the polarization of the reflected light to be vertical.

以上説明したように、本実施の形態によれば、略同一波長の赤外波長域の光を照射する２つのレーザー装置を用いることにより、アルゴンイオンレーザーに代替できる、単一周波数ではない波長３５１ｎｍ近傍の実用性の高い紫外光源を実現することが可能となる。なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 As described above, according to the present embodiment, by using two laser devices that irradiate light in the infrared wavelength region of substantially the same wavelength, a wavelength 351 nm that is not a single frequency that can be substituted for an argon ion laser. It is possible to realize an ultraviolet light source having high practicality in the vicinity. Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

１ａ第１のレーザー媒質
１ｂ第２のレーザー媒質
２第２高調波発生用非線形光学結晶
３和周波混合用非線形光学結晶
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ高反射ミラー
５ダイクロイックミラー
６ダイクロイックミラー
７ダイクロイックミラー
８折り返しミラー
９第１のファイバーレーザー
１０第２のファイバーレーザー
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄミラー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a 1st laser medium 1b 2nd laser medium 2 Nonlinear optical crystal for 2nd harmonic generation 3 Nonlinear optical crystal for sum frequency mixing 4a, 4b, 4c, 4d High reflection mirror 5 Dichroic mirror 6 Dichroic mirror 7 Dichroic mirror 8 Folding mirror 9 First fiber laser 10 Second fiber laser 11a, 11b, 11c, 11d Mirror

Claims

赤外波長域の連続光である第１のレーザー光を発生する第１のレーザー装置と、
前記第１のレーザー光と略同一波長の連続光である第２のレーザー光を発生する第２のレーザー装置と、
前記第１のレーザー光の第２高調波を発生する第１の非線形光学結晶と、
前記第２高調波と前記第２レーザー光とを和周波混合し、出力１０ｍＷ以上、可干渉距離１ｍ以下の連続出力光を発生させる第２の非線形光学結晶と、
を備える光源装置。 A first laser device that generates a first laser beam that is continuous light in the infrared wavelength region;
A second laser device that generates a second laser beam that is continuous light having substantially the same wavelength as the first laser beam;
A first nonlinear optical crystal that generates a second harmonic of the first laser beam;
A second non-linear optical crystal that generates a continuous output light having an output of 10 mW or more and a coherence distance of 1 m or less by sum-frequency mixing the second harmonic and the second laser light;
A light source device comprising:

前記第１のレーザー光又は前記第２のレーザー光の少なくともいずれか一方は、単一周波数でないことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。 2. The light source device according to claim 1, wherein at least one of the first laser light and the second laser light is not a single frequency.

前記第１のレーザー装置及び前記第２のレーザー装置の波長は、１０３０〜１０８０ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源装置。 3. The light source device according to claim 1, wherein wavelengths of the first laser device and the second laser device are 1030 to 1080 nm.

前記第１のレーザー光を共振させる第１のレーザー共振器を備え、
前記第１の非線形光学結晶は、前記第１のレーザー共振器の内部に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置。 A first laser resonator for resonating the first laser beam;
4. The light source device according to claim 1, wherein the first nonlinear optical crystal is disposed inside the first laser resonator. 5.

前記第２のレーザー光を共振させる第２のレーザー共振器を備え、
前記第２の非線形結晶は、前記第２のレーザー共振器の内部に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源装置。 A second laser resonator for resonating the second laser beam;
5. The light source device according to claim 1, wherein the second nonlinear crystal is disposed inside the second laser resonator. 6.

前記第２のレーザー共振器は、少なくとも３枚の光学鏡を含むことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。 The light source device according to claim 5, wherein the second laser resonator includes at least three optical mirrors.

前記第１の非線形光学結晶は、擬似位相整合型結晶であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the first nonlinear optical crystal is a quasi phase matching crystal.

前記第２の非線形光学結晶に対し、入射する２つの光の偏光方向が直交していることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein polarization directions of two incident light beams are orthogonal to the second nonlinear optical crystal.

前記第１のレーザー装置の媒質は１０６４ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテイビウム添加の固体状媒質であり、
前記第２のレーザー装置の媒質は１０３０ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテイビウム添加の固体状媒質であり、
前記連続出力光の波長は、３５１ｎｍ付近であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源装置。 The medium of the first laser device is a solid medium added with neodymium or ytterbium emitting near 1064 nm,
The medium of the second laser device is a solid medium added with neodymium or ytterbium that emits light near 1030 nm,
The light source device according to claim 1, wherein the wavelength of the continuous output light is in the vicinity of 351 nm.

前記第１のレーザー媒質は、１０４７ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテリビウム添加の固体状媒質であり、
前記第２のレーザー装置の媒質は１０６４ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテリビウム添加の固体状媒質であり、
前記連続出力光の波長は、３５１ｎｍ付近であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源装置。 The first laser medium is a solid medium added with neodymium or ytterbium emitting near 1047 nm,
The medium of the second laser device is a solid medium added with neodymium or ytterbium that emits light near 1064 nm.
The light source device according to claim 1, wherein the wavelength of the continuous output light is in the vicinity of 351 nm.

前記第１のレーザー媒質及び前記第２のレーザー装置は、１０５３ｎｍ付近で発光するネオジウム又はイッテリビウム添加の固体状媒質であり、
前記連続出力光の波長は、３５１ｎｍ付近であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源装置。 The first laser medium and the second laser device are neodymium or ytterbium-added solid medium that emits light near 1053 nm,
The light source device according to claim 1, wherein the wavelength of the continuous output light is in the vicinity of 351 nm.

前記第１のレーザー装置及び前記第２のレーザー装置は、イッテリビウムを添加した光ファイバー形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the first laser device and the second laser device have an optical fiber shape to which ytterbium is added.