TW201531786A - 雷射裝置、具備該雷射裝置之曝光裝置及檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

提供一種可進行高速且穩定之輸出光之切換動作之雷射裝置。 雷射裝置具備雷射光源11A、強度調變器12、光纖增幅器、波長轉換光學元件、控制部8。雷射光源11A具備以頻率f產生第1種光Ls1之第1雷射光源11a、及以相同頻率f但不同時序產生第2種光Ls2之第2雷射光源11b。強度調變器12係頻率f且透射狀態與遮斷狀態切換之開啟/關閉閘。從第1雷射光源輸出之第1種光Ls1與從第2雷射光源輸出之第2種光Ls2合波後射入強度調變器12。控制部8，藉由使開啟/關閉閘相對於第1種光及第2種光之時序變化，使第1種光及第2種光之任一者透射過。

Description

雷射裝置、具備該雷射裝置之曝光裝置及檢查裝置
本發明係關於一種具備產生脈衝波形之雷射光之雷射光源、擷取從雷射光源輸出之雷射光並射出之強度調變器、將從強度調變器射出之雷射光加以增幅之增幅器、及對增幅器所增幅之雷射光進行波長轉換之波長轉換光學元件之雷射裝置。又，關於具備上述雷射裝置之曝光裝置及檢查裝置等雷射系統。
上述雷射裝置係作為例如顯微鏡或形狀測定裝置、曝光裝置、檢查裝置等雷射系統之光源使用。雷射裝置之輸出波長係依據組裝系統之用途及功能設定，已知有例如輸出波長193nm之脈衝光之雷射裝置、或輸出波長355nm之脈衝光之雷射裝置等。以雷射光源產生之雷射光之波長或增幅器之列數及段數、設在波長轉換部之波長轉換光學元件之種別及組合係依據雷射系統之用途或功能等設定(例如，參照專利文獻1)。
在上述雷射裝置，作為開啟/關閉來自雷射裝置之輸出光(紫外光)之手段，有下述構成者，亦即，使射入增幅器之雷射光之脈衝波形變化，利用在波長轉光學元件之波長轉換效率之高低開啟/關閉輸出光。例如，如圖13所示，欲開啟輸出光時，從雷射光源910以既定週期輸出脈衝寬短且峰值功率高之第1脈衝波形之雷射光(稱為第1脈衝光)Ls1，欲關閉紫外光時，以相同週期輸出脈衝寬長且峰值功率低之第2脈衝波形之雷射光(稱為 第2脈衝光)Ls2。
第1脈衝光Ls1與第2脈衝光Ls2，如上述，雖脈衝寬及峰值功率不同，但光脈衝之能量(每單位時間之平均功率)大致相同。此處，欲關閉輸出光時，亦以既定週期輸出第2脈衝光Ls2之原因在於，將增幅器之反轉分布狀態保持成一定。除了如上述將雷射光源910之發光狀態直接調變之構成外，提案有下述技術，亦即，在雷射光源與增幅器之間設置強度調變器，藉由強度調變器擷取從雷射光源輸出之雷射光之一部分，輸出第1脈衝光Ls1與第2脈衝光Ls2(例如，參照專利文獻2)。
專利文獻1：日本特開2004-86193號公報
專利文獻2：日本專利第4517271號公報
作為輸出第1脈衝光Ls1與第2脈衝光Ls2組合後之雷射光之其他手段，考慮有圖14所示之第1技術。此雷射光源920由第1脈衝光產生用之第1雷射光源921與第2脈衝光產生用之第2雷射光源922構成，從此等光源輸出之雷射光藉由耦合器等合波成一體並輸出至增幅器。此外，配合輸出光之開啟/關閉之圖案，從第1雷射光源921及第2雷射光源922輸出第1脈衝光Ls1及第2脈衝光Ls2。亦即，在輸出光開啟之時間區域，從第1雷射光源921以既定週期輸出第1脈衝光Ls1，在輸出光關閉之時間區域，從第2雷射光源922以相同週期輸出第2脈衝光Ls2。藉此，從雷射光源輸出至增幅器之雷射光，與圖13相同，成為第1脈衝光Ls1與第2脈衝光Ls2組合後之雷射光。
作為另一手段，考慮有圖15所示之第2技術。此雷射光源 930之構成，具有第1脈衝光產生用之第1雷射光源931、第2脈衝光產生用之第2雷射光源932、及具有二個輸入埠且將從第1雷射光源931輸出之第1脈衝光Ls1及從第2雷射光源932輸出之第2脈衝光Ls2之任一者向增幅器輸出之EO光開關935。第1雷射光源931及第2雷射光源932被同步控制且被正常地驅動振盪，第1脈衝光Ls1及第2脈衝光Ls2射入EO光開關935。此外，配合輸出光之開啟/關閉之圖案，切換EO光開關，第1脈衝光Ls1或第2脈衝光Ls2輸出至增幅器。亦即，在輸出光開啟之時間區域，從第1雷射光源931輸出輸入至EO光開關935之第1脈衝光Ls1，在輸出光關閉之時間區域，從第2雷射光源932輸出輸入至EO光開關935之第2脈衝光Ls2。藉此，從雷射光源輸出至增幅器之雷射光，與圖13相同，成為第1脈衝光Ls1與第2脈衝光Ls2組合後之雷射光。
與圖13所示之習知技術相較，在圖14所示之第1技術，能簡化雷射光源之驅動控制。又，根據圖15所示之第2技術，除了可進一步簡化雷射光源之驅動控制外，亦可使第1雷射光源931及第2雷射光源932穩定地動作。
此處，欲以一個脈衝單位之任意開啟/關閉圖案控制從雷射裝置輸出之輸出光之情形，必須反覆高速且高精度地切換輸出第1脈衝光Ls1之狀態與輸出第2脈衝光Ls2之狀態。然而，在習知技術、上述第1技術及第2技術，伴隨著以下之困難。
在作為雷射光源使用之半導體雷射之驅動電路、或EO強度調變器、EO光開關等EOM(Electro Optic Modulator：光電調變器)之驅動電路使用高頻電路，一般而言，高頻電路大多使用AC耦合。電路構成為AC耦 合之情形，在輸出呈現與擷取頻率對應之時間常數Tc。例如，在直接開啟/關閉雷射光源使第1脈衝光Ls1或第2脈衝光Ls2輸出之構成，若以較與雷射光源之擷取頻率對應之時間常數Tc長之時間規模開啟/關閉雷射光源，則在切換之後一刻，高頻電路之狀態與正常狀態大幅不同，因此無法輸出穩定之第1脈衝光Ls1或第2脈衝光Ls2。關於EO強度調變器或EO光開關等EOM之動作亦相同。
又，例如藉由半導體雷射之增益開關(gain switching)動作輸出脈衝寬短(~100ps)之脈衝光之情形，脈衝光之峰值強度、時間寬大幅取決於施加於半導體雷射之偏壓位準。若將半導體雷射隨機地開啟/關閉，則偏壓位準不穩定，增益開關造成之短脈衝光之發光變不穩定。
本發明係有鑑於上述問題而構成，其目的在於提供一種可避免上述困難性且可進行高速且穩定之輸出光之切換動作之雷射裝置。又，其目的在於提供一種藉由高速且穩定之輸出光提高精度之曝光裝置、檢查裝置等雷射系統。
例示本發明之第1形態係雷射裝置。此雷射裝置，具備：雷射光源，產生預先設定之既定頻率f之脈衝波形之雷射光；強度調變器，被既定頻率f或其整數倍之頻率且透射率變化之透射率波形驅動，擷取從雷射光源輸出之雷射光並射出；控制部，控制強度調變器之作動；增幅器，將從強度調變器輸出之雷射光加以增幅；以及波長轉換光學元件，對增幅器所增幅之雷射光進行波長轉換。此外，控制部，藉由使該透射率波形相對於該脈衝波形之時序變化，使從強度調變器射出之雷射光之脈衝波形變化，從波長轉換光學元件輸出既定波形之脈衝光。
此外，可為下述構成，從強度調變器射出之雷射光包含既定頻率f之第1脈衝波形之雷射光、及既定頻率f但與第1脈衝波形之雷射光時序不同之第2脈衝波形之雷射光之任一者；第1脈衝波形之雷射光，係設定成在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對較高且產生脈衝光之光；第2脈衝波形之雷射光，係設定成能量與第1脈衝波形之雷射光大致相同，但在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對較低且不產生脈衝光之光。此外，「不產生」脈衝光係指作為輸出光未射出實效輸出之脈衝光之狀態，例如，係指與輸出光即脈衝光之消光比為100：1以上之情形。
作為本形態所含之第1形態之雷射裝置(例如，實施形態之第1~第3構成形態之雷射裝置)，例示以下之構成。亦即，雷射光源具有以既定頻率f產生第1脈衝波形之雷射光之第1雷射光源、及以既定頻率f但與第1脈衝波形之雷射光不同時序產生第2脈衝波形之雷射光之第2雷射光源。從第1雷射光源輸出之第1脈衝波形之雷射光與從第2雷射光源輸出之第2脈衝波形之雷射光合波後射入強度調變器。透射率波形係既定頻率f且使雷射光透射過之透射狀態與遮斷雷射光之遮斷狀態切換之開啟/關閉閘狀之波形。此外，控制部，藉由使透射率波形相對於第1脈衝波形及第2脈衝波形之時序變化，使透射過強度調變器之雷射光之脈衝波形變化。
此時，第1脈衝波形之雷射光及第2脈衝波形之雷射光可設定成如下。首先，第1脈衝波形之雷射光與第2脈衝波形之雷射光可構成為藉由峰值強度不同使在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對地不同。又，第1脈衝波形之雷射光與第2脈衝波形之雷射光可構成為藉由波長不同使在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對地不同。或者，第1脈衝波 形之雷射光與第2脈衝波形之雷射光可構成為藉由射入波長轉換光學元件時之偏光狀態不同使在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對地不同。
此外，該第1雷射光源及第2雷射光源可為半導體雷射。或者，可為下述構成，設該第1雷射光源為以該既定頻率f產生第1脈衝波形之雷射光之鎖模雷射，設該第2雷射光源為半導體雷射；具備：光檢測器，檢測從鎖模雷射輸出之第1脈衝波形之雷射光；以及同步電路(例如，實施形態之脈衝同步控制電路85)，根據光檢測器所檢測出之第1脈衝波形，對第2雷射光源之驅動電源及該控制部輸出同步訊號。
又，可為下述構成，從第1雷射光源輸出之第1脈衝波形之雷射光與從第2雷射光源輸出之第2脈衝波形之雷射光在一度合波後分岐為複數個；強度調變器、增幅器、及波長轉換光學元件係設在分岐為複數個之各分岐光路；控制部，藉由就各分岐光路使透射率波形相對於第1脈衝波形及第2脈衝波形之時序變化，可從各波長轉換光學元件輸出脈衝波形不同之複數個脈衝光。
作為本形態所含之第2形態之雷射裝置(例如，實施形態之第4構成形態之雷射裝置)，例示以下之構成。亦即，設該雷射光源為以該既定頻率f產生基本波形之雷射光之光源；設該透射率波形為相對透射率較高且從基本波形之雷射光擷取該第1脈衝波形之雷射光之第1透射率波形、與相對透射率較低且從基本波形之雷射光擷取該第2脈衝波形之雷射光之第2透射率波形分別以既定頻率f交互地反覆之高低閘狀之波形；控制部，藉由使透射率波形相對於基本波形之時序變化，使透射過強度調變器之雷射光之脈衝波形變化，以使輸出光之脈衝波形變化。
作為本形態所含之第3形態之雷射裝置(例如，實施形態之第5構成形態之雷射裝置)，例示以下之構成。亦即，設該雷射光源具有以該既定頻率f產生第1基本波形之雷射光之第1雷射光源及以既定頻率f但與第1基本波形之雷射光不同時序產生第2基本波形之雷射光之第2雷射光源。從第1雷射光源輸出之第1基本波形之雷射光與從第2雷射光源輸出之第2基本波形之雷射光合波後射入該強度調變器。該透射率波形係從第1基本波形之雷射光擷取第1脈衝波形之雷射光之第1透射率波形、與從第2基本波形之雷射光擷取第2脈衝波形之雷射光之第2透射率波形分別以既定頻率f交互地反覆之閘狀之波形。此外，控制部，藉由使透射率波形相對於第1基本波形及第2基本波形之時序變化，使透射過強度調變器之雷射光之脈衝波形變化。
在此形態之雷射裝置，各波形可設定成如下。首先，第1脈衝波形之雷射光與第2脈衝波形之雷射光可構成為藉由峰值強度不同使在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對地不同。又，第1基本波形之雷射光與第2基本波形之雷射光可構成為藉由波長不同使在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對地不同。或者，第1基本波形之雷射光與第2基本波形之雷射光可構成為藉由射入波長轉換光學元件時之偏光狀態不同使在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對地不同。
此外，第3形態之雷射裝置，可為下述構成。亦即，從第1雷射光源輸出之第1基本波形之雷射光與從第2雷射光源輸出之第2基本波形之雷射光在一度合波後分岐為複數個；強度調變器、增幅器、及波長轉換光學元件係設在分岐為複數個之各分岐光路；控制部，藉由就各分岐 光路使透射率波形相對於第1基本波形及第2基本波形之時序變化，可從各波長轉換光學元件輸出脈衝波形不同之複數個脈衝光。
例示本發明之第2形態係曝光裝置。本形態之第1構成形態之曝光裝置，具備：上述記載之任一雷射裝置；光罩支承部，保持形成有既定曝光圖案之光罩；曝光對象物支承部，保持曝光對象物；照明光學系，將從雷射裝置輸出之雷射光照射至光罩支承部所保持之光罩；以及投影光學系，將透射過光罩之光投影至曝光對象物支承部所保持之曝光對象物。
第2形態之第2構成形態之曝光裝置，具備：上述記載之任一雷射裝置；可變成形光罩，具有複數個可動反射鏡且產生任意圖案之光；曝光對象物支承部，保持曝光對象物；照明光學系，將從雷射裝置輸出之雷射光照射至可變成形光罩；以及投影光學系，將透射過可變成形光罩產生之任意圖案之光投影至曝光對象物支承部所保持之曝光對象物。
第2形態之第3構成形態之曝光裝置，具備：上述記載之任一雷射裝置；曝光對象物支承部，保持曝光對象物；偏向手段，使從雷射裝置輸出之雷射光偏向且在曝光對象物支承部所保持之曝光對象物上掃描；以及對物光學系，使偏向手段所偏向之光成像在曝光對象物。
例示本發明之第3形態係檢查裝置。此檢查裝置，具備：上述記載之任一雷射裝置；被檢物支承部，保持被檢物；照明光學系，將從雷射裝置輸出之雷射光照射至被檢物支承部所保持之被檢物；以及投影光學系，將來自被檢物之光投影至檢測器。
第1形態之雷射裝置，具備：雷射光源，產生預先設定之既定頻率f之脈衝波形之雷射光；強度調變器，被既定頻率f或其整數倍之頻 率且透射率變化之透射率波形驅動；控制部，藉由使透射率波形相對於脈衝波形之時序變化，使從強度調變器射出之雷射光之脈衝波形變化，從波長轉換光學元件輸出既定波形之脈衝光。亦即，雷射光源及強度調變器皆被既定頻率f正常地驅動。此外，控制部，藉由使透射率波形相對於脈衝波形之時序變化，從波長轉換光學元件輸出既定波形之脈衝光。因此，可提供不論雷射光源或EOM之擷取頻率如何、可在任意時間軸進行高速且穩定之輸出光之切換動作之雷射裝置。
此外，從強度調變器射出之雷射光包含既定頻率f之第1脈衝波形之雷射光、及既定頻率f但與第1脈衝波形之雷射光時序不同之第2脈衝波形之雷射光之任一者，其中，第1脈衝波形之雷射光，係設定成在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對較高且產生脈衝光之光；第2脈衝波形之雷射光，係設定成能量與第1脈衝波形之雷射光大致相同，但在波長轉換光學元件之波長轉換效率相對較低且不產生脈衝光之光，藉此，可提供可在任意時間軸進行高速且穩定之輸出光之開啟/關閉動作之雷射裝置。
第2形態之曝光裝置具備第1形態之雷射裝置。因此，可提供藉由高速且穩定之輸出光提高曝光精度之曝光裝置。
第3形態之檢查裝置具備第1形態之雷射裝置。因此，可提供藉由高速且穩定之輸出光提高檢查精度之檢查裝置。
LS‧‧‧雷射裝置
1‧‧‧雷射光產生部
2‧‧‧增幅部
3‧‧‧波長轉換部
8‧‧‧控制部
11(11A,11B,11C,11D,11E)‧‧‧雷射光源
11a‧‧‧第1雷射光源
11b‧‧‧第2雷射光源
11c‧‧‧第1雷射光源
11d‧‧‧第2雷射光源
12‧‧‧強度調變器
21‧‧‧光纖增幅器(增幅器)
30‧‧‧波長轉換光學系
31,32‧‧‧波長轉換光學元件
80‧‧‧脈衝控制電路
81‧‧‧第1雷射驅動裝置
82‧‧‧第2雷射驅動裝置
83‧‧‧EOM驅動裝置
84‧‧‧光檢測器
85‧‧‧脈衝同步控制電路(同步電路)
86‧‧‧脈衝控制電路
87‧‧‧脈衝控制電路
88‧‧‧脈衝控制電路
500‧‧‧曝光裝置
502‧‧‧照明光學系
503‧‧‧光罩支承台
504‧‧‧投影光學系
505‧‧‧曝光對象物支承台
513‧‧‧光罩
515‧‧‧曝光對象物
550‧‧‧曝光裝置
552‧‧‧照明光學系
553‧‧‧反射鏡
554‧‧‧投影光學系
555‧‧‧曝光對象物支承台
563‧‧‧可變成形光罩
565‧‧‧曝光對象物
570‧‧‧曝光裝置
572‧‧‧整形光學系
573‧‧‧反射鏡
574‧‧‧對物光學系
575‧‧‧曝光對象物支承台
583‧‧‧多面鏡
585‧‧‧曝光對象物
600‧‧‧檢查裝置
602‧‧‧照明光學系
603‧‧‧被檢物支承台
604‧‧‧投影光學系
613‧‧‧被檢物
615‧‧‧TDI感測器
圖1係作為本發明之適用例顯示雷射裝置之概要構成圖。
圖2係用以說明第1構成形態之雷射裝置中雷射光產生部之概要構成及作用之說明圖。
圖3係用以說明第2構成形態之雷射裝置中雷射光產生部之概要構成及作用之說明圖。
圖4係用以說明第3構成形態之雷射裝置中雷射光產生部之概要構成及作用之說明圖。
圖5係用以說明第4構成形態之雷射裝置中雷射光產生部之概要構成及作用之說明圖。
圖6係用以說明第5構成形態之雷射裝置中雷射光產生部之概要構成及作用之說明圖。
圖7係作為具備雷射裝置之系統之第1適用例顯示之第1構成形態之曝光裝置之概要構成圖。
圖8係作為具備雷射裝置之系統之第2適用例顯示之第2構成形態之曝光裝置之概要構成圖。
圖9係作為可變成形光罩例示之DMD(Digital Micromirror Device或Deformable Micromirror Device)之概略圖。
圖10係將上述DMD之一部分放大顯示之立體圖。
圖11係作為具備雷射裝置之系統之第3適用例顯示之第3構成形態之曝光裝置之概要構成圖。
圖12係作為具備雷射裝置之系統之第4適用例顯示之檢查裝置之概要構成圖。
圖13係用以說明習知雷射裝置中雷射光產生部之概要構成及作用之說 明圖。
圖14係用以說明作為第1技術考慮之雷射光產生部之概要構成及作用之說明圖。
圖15係用以說明作為第2技術考慮之雷射光產生部之概要構成及作用之說明圖。
以下，參照圖式說明用以實施本發明之形態。圖1係顯示作為本發明之形態例示之雷射裝置LS之概要構成圖。雷射裝置LS之構成具備輸出脈衝波形之雷射光(種光)之雷射光產生部1、將從雷射光產生部1輸出之種光加以增幅之增幅部2、對從增幅部2輸出之增幅光進行波長轉換之波長轉換部3、及控制此等各部之作動之控制部8。
雷射光產生部1或增幅部2、波長轉換部3之具體構成，如上述專利文獻等所揭示般，具有多數個構成形態。本實施形態中，以設從雷射光產生部1輸出之種光為波長1.06μm帶之紅外光、設從波長轉換部3輸出之輸出光為波長355nm之紫外光之情形為例進行說明。又，實施形態中，以可高速地開啟/關閉輸出位準穩定之紫外光之構成為主體進行說明。
雷射光產生部1之構成具備雷射光源11與強度調變器12。雷射光源11產生振盪波長1.06μm帶且預先設定之既定頻率f之脈衝波形之雷射光。作為雷射光源11，例示半導體雷射或光纖雷射、鎖模雷射等。強度調變器12被上述既定頻率f或其整數倍之頻率nf(n>2)且透射率變化之透射率波形驅動，擷取從雷射光源11輸出之雷射光並射出。作為強度調變器12，例示EO(Electro Optic effect)強度調變器。
控制部8，藉由使驅動雷射光源11之脈衝波形與驅動強度調變器12之透射率波形之相對時序變化，將從強度調變器12射出之種光之脈衝波形切換成第1脈衝波形與第2脈衝波形之任一者。
此處，第1脈衝波形之雷射光(以下，稱為第1種光)，係設定成在波長轉換部3之波長轉換效率相對較高且產生紫外光之光。第2脈衝波形之雷射光(同樣地，稱為第2種光)，係設定成脈衝能量與第1種光大致相同但在波長轉換部3之波長轉換效率相對較低且不產生紫外光(消光比變高)之光。又，第1種光與第2種光皆為既定頻率f，但從強度調變器12射出之時序不同。亦即，在某時間區域，從強度調變器12以頻率f射出第1種光，在另一時間區域，從強度調變器12以頻率f射出第2種光。因此，從強度調變器12射出之種光，在任意時刻，包含第1種光與第2種光之任一者(詳細後述)。從強度調變器12射出之種光，從雷射光產生部1輸出，射入增幅部2。
增幅部2之構成具備將從雷射光產生部1輸出之種光(第1種光、第2種光)加以增幅之光纖增幅器21。作為將波長1.06μm帶之種光加以增幅之光纖增幅器21，可較佳地使用在波長1000~1100nm之帶域具有增益之摻鐿光纖增幅器(YDFA)。光纖增幅器(YDFA)21，以在芯部摻雜有鐿(Yb)之增幅用光纖21a與對增幅用光纖供應激發光之激發光源21b為主體構成。光纖增幅器21之作動係藉由控制部8調整設定對增幅用光纖21a供應激發光之激發光源21b之驅動電力而控制。
從強度增幅器12射入光纖增幅器21之種光，在任意時刻，為第1種光與第2種光之任一者，但第1種光與第2種光皆頻率f相同，且 能量相同。例如，如上述，在某時間區域，從強度調變器12以頻率f射出第1種光，在另一時間區域，從強度調變器12以頻率f射出第2種光。因此，在光纖增幅器21之鐿(Yb)原子之反轉分布狀態恆維持正常狀態。射入增幅部2之第1種光、第2種光被光纖增幅器21增幅，分別成為第1增幅光、第2增幅光，從增幅部2輸出。
此外，圖1中，雖顯示在增幅部2以單段設有光纖增幅器21之構成，但例如可將單包覆層之光纖增幅器串聯複數個或將單包覆層之光纖增幅器與雙包覆層之光纖增幅器串聯等、將複數個光纖增幅器串聯構成增幅部2。從增幅部2輸出之波長1.06μm帶之第1增幅光及第2增幅光射入波長轉換部3。
在波長轉換部3設有從增幅部2輸出之增幅光(第1增幅光、第2增幅光)傳遞之波長轉換光學系30。例示之波長轉換光學系30之構成，以波長轉換光學元件31與波長轉換光學元件32為主體，具有省略圖示之透鏡或波長板等。射入波長轉換部3之增幅光透過透鏡射入波長轉換光學元件31。
波長轉換光學元件31係用以藉由第2諧波產生(SHG：Second Harmonic Generation)使增幅光之第2諧波產生之非線性光學結晶。波長轉換光學元件32係用以藉由和頻產生(SFG：Sum Frequency Generation)從波長轉換光學元件31產生之增幅光之第2諧波與透射過波長轉換光學元件之增幅光之基本波使增幅光之第3諧波產生之非線性光學結晶。在波長轉換部3之輸出段設有將增幅光之第3諧波即波長355nm之紫外光從波長轉換部輸出且將較此長波長之光除去之分離元件(未圖示)。
作為波長轉換光學元件31，可使用LBO(LiB3O5)結晶或BBO(β-BaB2O4)結晶等塊體結晶、或PPLN(Periodically Poled LiNbO3)結晶或PPLT(Periodically Poled LiTaO3)結晶等擬似相位匹配(QPM：Quasi Phase Matching)結晶。作為波長轉換光學元件32，可使用LBO結晶或BBO結晶、CLBO(CsLiB6O10)結晶。
此處，作為第1增幅光之來源之第1種光，係設定成在波長轉換部3之波長轉換效率相對較高且產生紫外光之光。作為第2增幅光之來源之第2種光，係設定成脈衝能量與第1種光大致相同但在波長轉換部3之波長轉換效率相對較低且不產生紫外光之光。因此，射入波長轉換部3之增幅光為第1增幅光時，增幅光被波長轉換光學元件31,32高效率地轉換波長，輸出第1增幅光之第3諧波即波長355nm之紫外光Lv。另一方面，射入波長轉換部3之增幅光為第2增幅光時，增幅光不會被波長轉換光學元件31,32高效率地轉換波長，不會輸出波長355nm之紫外光。
在上述構成之雷射裝置LS，雷射光源11及強度調變器12皆以既定頻率f正常地驅動。此外，控制部8，使驅動雷射光源11之脈衝波形與驅動強度調變器12之透射率波形之相對時序變化，將從強度調變器12射出之種光之脈衝波形切換成第1種光與第2種光之任一者，藉此控制波長355nm之紫外光(輸出光)Lv之開啟/關閉。第1脈衝光與第2脈衝光在波長轉換部3之波長轉換效率不同，但兩脈衝光之頻率及能量相同。因此，不論雷射光源11或強度調變器12之擷取頻率如何，可實現在任意時間軸進行高速且穩定之輸出光之開啟/關閉動作。
以上，說明了本發明之形態即雷射裝置LS之基本構成。以 下，針對本形態所含之雷射裝置之具體構成，就各構成形態進行說明。各構成形態之雷射裝置LS，雷射光產生部1之構成不同，增幅部2及波長轉換部3之構成相同。因此，對構成不同之部分賦予輔助符號A,B,C…記載成雷射光產生部1A,1B,1C…、控制部8A,8B,8C…，說明各構成形態。
(第1構成形態)
圖2係顯示用以說明第1構成形態之雷射裝置中雷射光產生部1A之概要構成及作用之說明圖。雷射光產生部1A具備雷射光源11A與強度調變器12。雷射光源11A由第1雷射光源11a與第2雷射光源11b構成。
第1雷射光源11a係根據從控制部8A輸出之第1雷射光源驅動訊號以既定頻率f產生第1種光(第1脈衝波形之雷射光)Ls1之光源。第2雷射光源11b係根據從控制部8A輸出之第2雷射光源驅動訊號以與第1雷射光源11a相同頻率f但不同時序產生第2種光(第2脈衝波形之雷射光)Ls2之光源。作為第1雷射光源11a，例示振盪波長λ1之DFB(Distributed Bragg Reflector)半導體雷射，作為第2雷射光源11b，例示振盪波長λ2之DFB半導體雷射。本構成形態所含之第1實施例中，λ1=λ2=1064nm。
如上述，第1種光Ls1，係設定成在波長轉換部3之波長轉換效率相對較高且產生紫外光Lv之脈衝狀之雷射光。又，第2種光Ls2，係設定成脈衝能量與第1種光Ls1大致相同但在波長轉換部3之波長轉換效率相對較低且不產生紫外光Lv(消光比高之狀態)之脈衝狀之雷射光。
以第1雷射光源11a產生之第1種光Ls1與以第2雷射光源11b產生之第2種光Ls2被省略圖示之耦合器等合波，第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之種光(稱為合成種光)射入強度調變器12。
強度調變器12根據從控制部8A輸出之強度調變器驅動訊號，從第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之合成種光使第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者透射過輸出至增幅部2。強度調變器驅動訊號之波形，更具體而言，強度調變器12之透射率波形，係與第1、第2種光之產生頻率相同之頻率f且透射狀態與遮斷狀態切換之開啟/關閉閘狀之波形。作為強度調變器12，可較佳地使用例如馬赫-桑德耳型之EO強度調變器。
控制部8A之構成具備脈衝控制電路80、第1雷射驅動裝置81、第2雷射驅動裝置82、EOM驅動裝置83。脈衝控制電路80以控制部8A之基準時脈為基準，根據預先設定之第1脈衝波形、第2脈衝波形、及透射率波形產生各驅動裝置之控制訊號並輸出。第1雷射驅動裝置81根據從脈衝控制電路80輸出之第1脈衝波形之控制訊號，產生適於第1雷射光源之驅動之訊號位準之第1雷射光源驅動訊號，驅動第1雷射光源11a。同樣地，第2雷射驅動裝置82根據從脈衝控制電路80輸出之第2脈衝波形之控制訊號，產生適於第2雷射光源之驅動之訊號位準之第2雷射光源驅動訊號，驅動第2雷射光源11b。EOM驅動裝置83根據從脈衝控制電路80輸出之透射率波形之控制訊號，產生適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號，驅動強度調變器12。
關於上述構成形態之雷射裝置，以下，包含具體之數值說明實施例。脈衝控制電路80產生之第1脈衝波形之控制訊號、第2脈衝波形之控制訊號、及透射率波形之控制訊號皆為頻率f係100MHz、反覆週期係10ns且反覆相同脈衝波形之正常波。然而，各控制訊號如下述波形及時序不同。
第1脈衝波形係脈衝寬短且峰值強度高之脈衝波形。例如，如圖2中記載，開啟時間為0.1ns程度且峰值強度高之脈衝波形係作為第1脈衝波形預先設定儲存在脈衝控制電路80。脈衝控制電路80產生頻率100MHz且反覆第1脈衝波形之第1脈衝波形之控制訊號。接著，將產生之第1脈衝波形之控制訊號在以既定時刻t0為基準之第1時序輸出至第1雷射驅動裝置81。第1雷射驅動裝置81將此控制訊號轉換成適於第1雷射光源之驅動之訊號位準並輸出第1雷射光源驅動訊號，驅動第1雷射光源11a。因此，從第1雷射光源11a正常地輸出反覆週期10ns(頻率100MHz)且高峰值功率之第1脈衝波形之雷射光亦即第1種光Ls1。
第2脈衝波形係脈衝寬長且峰值強度低之脈衝波形。例如，如圖示，開啟時間為4ns程度且峰值強度低之脈衝波形係作為第2脈衝波形預先設定儲存在脈衝控制電路80。脈衝控制電路80產生頻率100MHz且反覆第2脈衝波形之第2脈衝波形之控制訊號。接著，將產生之第2脈衝波形之控制訊號在以既定時刻t0為基準之第2時序輸出至第2雷射驅動裝置82。此處，使第1脈衝波形之控制訊號之輸出時序與第2脈衝波形之控制訊號之輸出時序為不同時序之原因在於，合波後之第1種光Ls1與第2種光Ls2在強度調變器12時間上不重疊地分離。
本實施例中，第1脈衝波形之控制訊號與第2脈衝波形之控制訊號係設定成錯開5ns、亦即錯開反覆週期之一半。第2雷射驅動裝置82將如上述設定之控制訊號轉換成適於第2雷射光源之驅動之訊號位準並輸出第2雷射光源驅動訊號，驅動第2雷射光源11b。因此，從第2雷射光源11b正常地輸出與第1種光Ls1相同反覆週期10ns(頻率100MHz)但發光時序 錯開5ns之狀態且低峰值功率之第2種光Ls2。
從第1雷射光源11a輸出之第1種光Ls1與從第2雷射光源11b輸出之第2種光Ls2被耦合器等合波，第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之合成種光射入強度調變器12。此時，第1種光Ls1之脈衝列與第2種光Ls2之脈衝列雖為相同反覆週期10ns但發光時序錯開5ns。因此，射入強度調變器12之合成種光係5ns之週期且第1種光Ls1與第2種光Ls2交互反覆之脈衝波形。
透射率波形係使種光透射過之透射狀態與遮斷種光之遮斷狀態切換之開啟/關閉閘狀之波形。例如，如圖2中記載，開啟時間(透射狀態)為5ns之矩形波狀之波形係預先設定儲存在脈衝控制電路80。脈衝控制電路80產生與第1脈衝波形及第2脈衝波形相同頻率100MHz且透射率波形反覆(亦即，透射狀態及遮斷狀態皆為5ns之矩形波狀)之透射率波形之控制訊號。接著，將產生之透射率波形之控制訊號與紫外光(輸出光)之開啟/關閉圖案對應地在以既定時刻t0為基準之第1時序或第2時序輸出至EOM驅動裝置83。EOM驅動裝置83根據從脈衝控制電路80輸出之透射率波形之控制訊號，將適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號輸出，驅動強度調變器12。
例如，設既定開啟/關閉圖案之輸出指令根據曝光裝置等系統之加工程式等輸入至控制部8A。此時，脈衝控制電路80，在輸出指令為開啟狀態時在以既定時刻t0為基準之第1時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83，在輸出指令為關閉狀態時在以既定時刻t0為基準之第2時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83。第1時序係與 第1脈衝波形之控制訊號相同之輸出時序，第2時序係與第2脈衝波形之控制訊號相同之輸出時序。
因此，相對於第1種光Ls1與第2種光Ls2交互射入強度調變器12之合成種光，在輸出指令為開啟狀態時，第1種光Ls1射入之時序與強度調變器12成為透射狀態之時序一致，第2種光Ls2射入之時序與強度調變器12成為遮斷狀態之時序一致。因此，從強度調變器12輸出第1種光Ls1之脈衝列。另一方面，在輸出指令為關閉狀態時，第2種光Ls2射入之時序與強度調變器12成為透射狀態之時序一致，第1種光Ls1射入之時序與強度調變器12成為遮斷狀態之時序一致。因此，從強度調變器12輸出第2種光Ls2之脈衝列。
此外，替代強度調變器12，亦可使用具有二個輸入、一個輸出且將任一方之輸入選擇性輸出之光開關(EO光開關等)。此情形，不需透過耦合器等用以合波之元件即能以相同時序將第1種光Ls1輸入一方之輸入(輸入1)，將第2種光Ls2輸入另一方之輸入(輸入2)。作為光開關之驅動訊號，使用與強度調變器12之情形相同之矩形波狀之波形(選擇輸入1之狀態及選擇輸入2之狀態皆為5ns)。藉由使光開關之驅動訊號之時序偏移5ns，可從光開關輸出輸入1、輸入2之任一者，亦即第1種光Ls1與第2種光Ls2之任一者。
在輸出指令為開啟狀態時從強度調變器12輸出之第1種光Ls1之脈衝列及在輸出指令為關閉狀態時從強度調變器12輸出之第2種光Ls2之脈衝列射入增幅部2後被光纖增幅器21增幅。此處，第1種光Ls1與第2種光Ls2係設定成脈衝波形不同但脈衝能量大致相同。又，頻率100MHz 之第1種光Ls1之脈衝列及頻率100MHz之第2種光Ls2之脈衝列之任一者與輸出指令對應地正常地射入光纖增幅器21。因此，在光纖增幅器21之Yb原子之反轉分布狀態，不論輸出指令為開啟狀態或關閉狀態，且不論開啟狀態之時間寬與關閉狀態之時間寬如何分配，恆維持在一定之正常狀態。
在輸出指令為開啟狀態時第1種光Ls1增幅後之第1增幅光射入波長轉換部3，在輸出指令為關閉狀態時第2種光Ls2增幅後之第2增幅光射入波長轉換部3。由於第1種光Ls1與第2種光Ls2之脈衝能量設定成大致相同，因此第1增幅光與第2增幅光脈衝能量相同但脈衝波形不同。亦即，第1增幅光係脈衝寬0.1ns程度且峰值功率高之高峰值功率之脈衝光。第2增幅光係脈衝寬4ns程度且峰值功率低之低峰值功率之脈衝光。設兩者之脈衝能量相同時，第2增幅光之峰值功率成為第1增幅光之峰值功率之1/40程度。
在波長轉換光學元件31,32之波長轉換效率，以滿足相位匹配條件為前提，大幅取決於成為波長轉換對象之增幅光之峰值功率。例如，在波長轉換光學元件32產生第3諧波之情形之波長轉換效率η，概略而言，與增幅光之峰值功率Pp之平方成正比(η Pp2)。是以，高峰值功率之第1增幅光被高轉換效率轉換波長，產生波長355nm之紫外光Lv。另一方面，低峰值功率之第2增幅光，波長轉換效率η為第1增幅光之1/1000以下，實質上等同於不產生波長355nm之紫外光。亦即，藉由將第1脈衝波形及第2脈衝波形如上述設定，可利用增幅光之峰值功率之差△Pp獲得1：1000程度之高消光比。
在以上說明之第1實施例，作為第1種光Ls1例示脈衝寬狹 窄且峰值功率高之脈衝光，作為第2種光Ls2例示與第1種光Ls1脈衝能量相同但脈衝寬寬廣且峰值功率低之脈衝光。亦即，在本實施例，作為形成在波長轉換部3之波長轉換效率高之第1種光Ls1與波長轉換效率低之第2種光Ls2之手段，例示藉由利用峰值功率之高低差開啟/關閉輸出光即紫外光之構成。然而，亦可藉由其他手段構成第1種光Ls1及第2種光Ls2。
作為例示其他手段之第2實施例，例示下述構成，亦即設第1雷射光源11a射出之第1種光Ls1之波長λ1與第2雷射光源11b射出之第2種光Ls2之波長λ2為不同波長，利用其波長差△λ=|λ1-λ2|開啟/關閉輸出光即紫外光。此時，從第1雷射光源11a射出之第1種光Ls1，係在波長轉換光學元件31,32滿足相位匹配條件(波長轉換效率η高)之波長λ1=1064nm之脈衝光。另一方面，從第2雷射光源11b射出之第2種光Ls2，係脈衝能量與第1種光Ls1相同但在波長轉換光學元件31,32之相位與相位匹配條件錯開(波長轉換效率η低)之波長λ2之脈衝光。
具體而言，第2種光Ls2之波長λ2係設定成相對於第1增幅光被轉換波長後產生之紫外光消光比成為1：100以上(更佳為1：1000以上)。例如，與第1種光Ls1之波長λ1之波長差△λ係設定成10nm程度。此外，第1種光Ls1之脈衝波形與第2種光Ls2之脈衝波形，只要脈衝能量相同，則可為相同波形或不同波形。
作為例示其他手段之第3實施例，例示下述構成，亦即從第1雷射光源11a射出後被光纖增幅器21增幅之第1增幅光射入波長轉換光學元件31時之偏光面、與從第2雷射光源11b射出後被光纖增幅器21增幅之第2增幅光射入波長轉換光學元件31時之偏光面設定成成為不同角度位 置，利用射入波長轉換光學元件31,32之增幅光在偏光面之角度差開啟/關閉輸出光即紫外光。例如，從第1雷射光源11a射出後被光纖增幅器21增幅之第1增幅光係設定成偏光面在波長轉換光學元件31,32滿足相位匹配條件(波長轉換效率η高)，從第2雷射光源11b射出後被光纖增幅器21增幅之第2增幅光係設定成偏光面在波長轉換光學元件31,32未滿足相位匹配條件(波長轉換效率η低)。
具體而言，第2增幅光，偏光面係設定成相對於第1增幅光被轉換波長後產生之紫外光消光比成為1：100以上(更佳為1：1000以上)。例如，第1增幅光之偏光面與第2增幅光之偏光面係設定成正交。第1種光Ls1之脈衝波形與第2種光Ls2之脈衝波形，只要脈衝能量相同，則可為相同波形或不同波形。
作為例示其他手段之第4實施例，例示適當組合第1實施例~第3實施例之構成。例如，利用第1種光Ls1與第2種光Ls2之峰值功率Pp之高低差△Pp，且利用振盪波長λ之差△λ。藉此，相較於個別之實施例，可大幅且有效提高紫外光之消光比。
在以上說明之本構成形態之雷射裝置，由於第1雷射光源11a及第2雷射光源11b完全以正常狀態動作，因此可穩定地振盪。又，由於脈衝能量相同之第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者恆射入光纖增幅器21，因此反轉分布狀態維持一定，可獲得穩定之增幅光。
是以，根據本構成形態之雷射裝置，可將從脈衝控制電路80輸出之閘狀之透射率波形與輸出指令之開啟/關閉圖案對應地以在時間軸方向偏移之極簡單構成，從開啟時間長之脈衝列~開啟時間短之脈衝列極穩 定地且以脈衝單位高速地切換，輸出所欲波形之紫外光。
(第2構成形態)
圖3係顯示用以說明第2構成形態之雷射裝置中雷射光產生部1B之概要構成及作用之說明圖。雷射光產生部1B具備雷射光源11B與強度調變器12。雷射光源11B由第1雷射光源11c與第2雷射光源11d構成。此外，對與第1構成形態之雷射裝置相同之構成要素使用相同符號及相同用語。
第1雷射光源11c係以預先調整設定之既定頻率f自律地產生第1種光(第1脈衝波形之雷射光)Ls1之光源。第2雷射光源11d係以與第1雷射光源11c相同頻率f但不同時序產生第2種光(第2脈衝波形之雷射光)Ls2之光源。作為第1雷射光源11c，可較佳地使用振盪波長λ1之鎖模雷射，作為第2雷射光源11d，可較佳地使用振盪波長λ2之DFB半導體雷射。本構成形態所含之第1實施例中，λ1=λ2=1064nm。
第1種光Ls1及第2種光Ls2與上述構成形態相同。亦即，第1種光Ls1係在波長轉換部3之波長轉換效率相對較高之雷射光，脈衝寬較短且峰值能量高之脈衝狀之雷射光。第2種光Ls2係脈衝能量與第1種光Ls1大致相同但在波長轉換部3之波長轉換效率相對較低之雷射光，脈衝寬較長且峰值能量低之脈衝狀之雷射光。
作為第1雷射光源11c，藉由使用鎖模雷射，能以高反覆頻率f產生脈衝寬ps位準且高峰值功率之第1種光Ls1。若設從第1雷射光源11c輸出之第1種光Ls1增幅後之第1增幅光之平均輸出為Pa(W)、峰值功率為Pp(W)、脈衝寬為ζ(sec)、反覆頻率f為R(Hz)，則Pa=ζ×R×Pp之關係。如上述，為了在波長轉換光學元件31,32實現高轉換效率η，提高峰值功率 Pp是有效的，例如，較佳為，設峰值功率為10kW程度以上。在鎖模雷射，由於能使脈衝寬ζ為ps位準，因此能以高反覆頻率f產生高峰值功率之脈衝光。例如，第1增幅光之平均輸出Pa為10W、反覆頻率f為100MHz、脈衝寬ζ為10ps之情形，峰值功率Pp為10kW。
以第1雷射光源11c產生之第1種光Ls1與以第2雷射光源11d產生之第2種光Ls2被省略圖示之耦合器等合波，第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之種光(合成種光)射入強度調變器12。
強度調變器12根據從控制部8B輸出之強度調變器驅動訊號，從第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之合成種光使第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者透射過輸出至增幅部2。強度調變器驅動訊號之波形，更具體而言，強度調變器12之透射率波形，係與第1、第2種光之產生頻率相同之頻率f且透射狀態與遮斷狀態切換之開啟/關閉閘狀之波形。作為強度調變器12，可較佳地使用馬赫-桑德耳型之EO強度調變器。
此處，作為第1雷射光源11c使用之鎖模雷射，根據其振盪原理，以預先調整設定之既定頻率f自律地振盪。因此，控制部8B，與從第1雷射光源11c輸出之第1種光Ls1同步地，使第2雷射光源11d及強度調變器12作動。
控制部8B之構成具備光檢測器84、脈衝同步控制電路85、第2雷射驅動裝置82、EOM驅動裝置83。光檢測器84擷取從第1雷射光源11c輸出之光之一部分(例如數%)並監視第1雷射光源11c之動作狀態。此外，在檢測出第1種光Ls1時將脈衝檢測訊號輸出至脈衝同步控制電路85。脈衝同步控制電路85以從光檢測器84輸入之脈衝檢測訊號為基準，根 據預先設定之第2脈衝波形、及透射率波形產生用以驅動第2雷射驅動裝置82之第2脈衝波形之控制訊號、及用以驅動EOM驅動裝置83之透射率波形之控制訊號並輸出。
第2雷射驅動裝置82根據從脈衝同步控制電路85輸出之第2脈衝波形之控制訊號，產生適於第2雷射光源11d之驅動之訊號位準之第2雷射光源驅動訊號，驅動第2雷射光源11d。EOM驅動裝置83根據從脈衝同步控制電路85輸出之透射率波形之控制訊號，產生適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號，驅動強度調變器12。
關於上述構成形態之雷射裝置，以下，包含具體之數值說明實施例。從第1雷射光源11c輸出之第1種光Ls1之波形(第1脈衝波形)係脈衝寬短且峰值功率高之脈衝波形。例如，如圖3中記載，開啟時間為10ps程度且峰值功率高之脈衝光係以預先調整設定之反覆頻率100MHz自律地輸出。
脈衝同步控制電路85根據從光檢測器84輸出之脈衝檢測訊號產生以檢測時刻t1為基準之頻率100MHz之時脈。本實施形態中，以脈衝光檢測時刻t1為基準，將與第1種光Ls1之輸出一致之時序稱為第1時序。
在脈衝同步控制電路85預先設定儲存有脈衝寬長且峰值強度低之第2脈衝波形。第2脈衝波形係設定成在使第2雷射光源11d動作時產生之第2種光Ls2之脈衝能量成為與從第1雷射光源輸出之第1種光Ls1之脈衝能量大致相同，例如，如圖示，開啟時間為4ns程度且峰值強度低之脈衝波形係設定儲存為第2脈衝波形。
脈衝同步控制電路85以根據脈衝檢測訊號之時脈為基準， 產生與時脈相同頻率(100MHz)且反覆第2脈衝波形之第2脈衝波形之控制訊號。接著，將產生之第2脈衝波形之控制訊號在與第1種光Ls1成為開啟之第1時序不同之第2時序輸出至第2雷射驅動裝置82。使第1種光Ls1之檢測時序與第2脈衝波形之控制訊號之輸出時序為不同時序之原因在於，合波後之第1種光Ls1與第2種光Ls2在強度調變器12時間上不重疊地分離。
本實施例中，第1時序與第2時序之時間偏移係設定成錯開5ns、亦即錯開第1種光Ls1之反覆週期之一半。第2雷射驅動裝置82將如上述設定之控制訊號轉換成適於第2雷射光源之驅動之訊號位準並輸出第2雷射光源驅動訊號，驅動第2雷射光源11d。因此，從第2雷射光源11d正常地輸出與第1種光Ls1相同反覆週期10ns(頻率100MHz)但發光時序錯開5ns之狀態且低峰值功率之第2種光Ls2。
從第1雷射光源11c輸出之第1種光Ls1與從第2雷射光源11d輸出之第2種光Ls2被耦合器等合波，第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之合成種光射入強度調變器12。此時，第1種光Ls1之脈衝列與第2種光Ls2之脈衝列雖為相同反覆週期10ns但發光時序錯開5ns。因此，射入強度調變器12之合成種光係5ns之週期且第1種光Ls1與第2種光Ls2交互反覆之脈衝波形。
在脈衝同步控制電路85預先設定儲存有使種光透射過之透射狀態與遮斷種光之遮斷狀態切換之開啟/關閉閘狀之透射率波形。例如，如圖3中記載，開啟時間(透射狀態)為5ns之矩形波狀之波形係預先設定儲存。脈衝同步控制電路85以根據脈衝檢測訊號之時脈為基準，產生與時脈 相同頻率(100MHz)且透射率波形反覆之透射率波形之控制訊號。接著，將產生之透射率波形之控制訊號與紫外光(輸出光)之開啟/關閉圖案對應地在以檢測時刻t1為基準之第1時序或第2時序輸出至EOM驅動裝置83。EOM驅動裝置83根據從脈衝同步控制電路85輸出之透射率波形之控制訊號，將適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號輸出，驅動強度調變器12。
之後，根據加工程式等之輸出光之開啟/關閉控制形態與上述實施形態相同。亦即，脈衝同步控制電路85，在輸出指令為開啟狀態時在第1時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83，在輸出指令為關閉狀態時在第2時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83。第1時序係與輸出第1種光Ls1之時序相同之時序，第2時序係與輸出第2種光Ls2之時序相同之時序。
因此，相對於第1種光Ls1與第2種光Ls2交互射入強度調變器12之合成種光，在輸出指令為開啟狀態時，第1種光Ls1射入之時序與強度調變器12成為透射狀態之時序一致，第2種光Ls2射入之時序與強度調變器12成為遮斷狀態之時序一致。因此，從強度調變器12輸出第1種光Ls1之脈衝列。另一方面，在輸出指令為關閉狀態時，第2種光Ls2射入之時序與強度調變器12成為透射狀態之時序一致，第1種光Ls1射入之時序與強度調變器12成為遮斷狀態之時序一致。因此，從強度調變器12輸出第2種光Ls2之脈衝列。
在輸出指令為開啟狀態時從強度調變器12輸出之第1種光Ls1之脈衝列及在輸出指令為關閉狀態時從強度調變器12輸出之第2種光 Ls2之脈衝列射入增幅部2後被光纖增幅器21增幅。此處，第1種光Ls1與第2種光Ls2係設定成脈衝波形不同但脈衝能量大致相同。又，第1種光Ls1之脈衝列及第2種光Ls2之脈衝列之任一者與輸出指令對應地以頻率100MHz正常地射入光纖增幅器21。因此，在光纖增幅器21之Yb原子之反轉分布狀態，不論輸出指令為開啟狀態或關閉狀態，且不論開啟狀態之時間寬與關閉狀態之時間寬如何分配，恆維持在一定之正常狀態。
在輸出指令為開啟狀態時第1種光Ls1之增幅光即第1增幅光射入波長轉換部3，在輸出指令為關閉狀態時第2種光Ls2之增幅光即第2增幅光射入波長轉換部3。第1增幅光與第2增幅光脈衝能量相同但脈衝波形不同。亦即，第1增幅光係脈衝寬10ps程度且峰值功率高之高峰值功率之脈衝光。第2增幅光係脈衝寬4ns程度且峰值功率低之低峰值功率之脈衝光。設兩者之脈衝能量相同時，第2增幅光之峰值功率成為第1增幅光之峰值功率之1/400程度。
如上述，在波長轉換光學元件32產生第3諧波之情形之轉換效率η，概略而言，與增幅光之峰值功率Pp之平方成正比。是以，高峰值功率之第1增幅光被高轉換效率轉換波長，產生波長355nm之紫外光。另一方面，低峰值功率之第2增幅光，波長轉換效率η為第1增幅光之1/105以下，不產生波長355nm之紫外光。亦即，藉由將第1脈衝波形及第2脈衝波形如上述設定，可利用增幅光之峰值功率之差△Pp獲得極高之消光比。
在以上說明之第1實施例，作為第1種光Ls1例示脈衝寬狹窄且峰值功率高之脈衝光，作為第2種光Ls2例示與第1種光Ls1脈衝能量相同但脈衝寬寬廣且峰值功率低之脈衝光。亦即，作為形成在波長轉換部3 之波長轉換效率高之第1種光Ls1與波長轉換效率低之第2種光Ls2之手段，例示藉由利用峰值功率之高低差開啟/關閉輸出光即紫外光之構成。然而，與上述相同，亦可藉由其他手段構成第1種光Ls1及第2種光Ls2。
亦即，作為第2實施例，例示下述構成，亦即設第1雷射光源11c射出之第1種光Ls1之波長λ1與第2雷射光源11d射出之第2種光Ls2之波長λ2為不同波長，利用其波長差△λ=|λ1-λ2|開啟/關閉輸出光即紫外光。具體而言，第2種光Ls2之波長λ2係設定成相對於第1增幅光被轉換波長後產生之紫外光消光比成為1：100以上(更佳為1：1000以上)。例如，與第1種光Ls1之波長λ1之波長差△λ係設定成10nm程度。第1種光Ls1之脈衝波形與第2種光Ls2之脈衝波形，只要脈衝能量相同，則可為相同波形或不同波形。
作為第3實施例，例示下述構成，亦即第1增幅光射入波長轉換光學元件31時之偏光面、與第2增幅光射入波長轉換光學元件31時之偏光面設定成成為不同角度位置，利用射入波長轉換光學元件31,32之增幅光在偏光面之角度差開啟/關閉輸出光即紫外光。具體而言，第2增幅光，偏光面係設定成相對於第1增幅光被轉換波長後產生之紫外光消光比成為1：100以上(更佳為1：1000以上)。例如，第1增幅光之偏光面與第2增幅光之偏光面係設定成正交。第1種光Ls1之脈衝波形與第2種光Ls2之脈衝波形，只要脈衝能量相同，則可為相同波形或不同波形。
作為第4實施例，例示適當組合第1實施例~第3實施例之構成。例如，利用第1種光Ls1與第2種光Ls2之峰值功率Pp之高低差△Pp，且利用振盪波長λ之差△λ。藉此，相較於個別之實施例，可大幅且有效 提高紫外光之消光比。
在以上說明之本構成形態之雷射裝置，由於第1雷射光源11c完全以正常狀態動作，第2雷射光源11d亦以追隨此之方式完全以正常狀態動作，因此可穩定地振盪。又，由於脈衝能量相同之第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者恆射入光纖增幅器21，因此反轉分布狀態維持一定，可獲得穩定之增幅光。
是以，根據本構成形態之雷射裝置，可將從脈衝同步控制電路85輸出之閘狀之透射率波形與輸出指令之開啟/關閉圖案對應地以在時間軸方向偏移之極簡單構成，從開啟時間長之脈衝列~開啟時間短之脈衝列極穩定地且以脈衝單位高速地切換，輸出所欲波形之紫外光。
(第3構成形態)
圖4係顯示用以說明第3構成形態之雷射裝置中雷射光產生部1C之概要構成及作用之說明圖。本構成形態之雷射裝置之構成，從雷射光源11C輸出之雷射光被分割成複數個，與分割數對應地並列設有複數個由強度調變器12、光纖增幅器21、及波長轉換光學元件31,32構成之波長轉換光學系30，可從各列以任意之開啟/關閉圖案輸出紫外光。圖4係例示分割數為4之情形。此外，對與上述第1、第2構成形態之雷射裝置相同之構成部分賦予相同符號以省略重複說明。
雷射光源11C之構成具備輸出在波長轉換部3之波長轉換效率相對較高之第1種光Ls1之第1雷射光源、及輸出在波長轉換部3之波長轉換效率相對較低之第2種光Ls2之第2雷射光源。上述雷射光源11C可適用上述第1構成形態之雷射光源11A或第2構成形態之雷射光源11B之 任一者。本實施形態中，作為雷射光源11C，與第1構成形態之雷射光源11A同樣地，針對由第1雷射光源11a與第2雷射光源11b構成之情形進行說明。
從第1雷射光源11a輸出之第1種光Ls1與從第2雷射光源11b輸出之第2種光Ls2被耦合器等合波，產生第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之合成種光。產生之合成種光被複數個分岐耦合器或星狀耦合器等均勻地分岐成2n(n係1以上之整數)。本實施形態中，顯示將分岐耦合器二段串列設置而將合成種光均勻地分割成四個之構成。
在各分岐光路設有強度調變器12(第1強度調變器12a、第2強度調變器12b、第3強度調變器12c、第4強度調變器12d)。此外，就分岐為四個之各系統分別設有省略詳細圖示之光纖增幅器21及波長轉換光學系30(波長轉換光學元件31,32)。亦即，在增幅器2並列設有四個光纖增幅器21，在波長轉換部3並列設有四個波長轉換光學系30。
控制部8C之構成具備脈衝控制電路86、第1雷射驅動裝置81、第2雷射驅動裝置82、與第1~第4強度調變器12a~12d對應之第1~第4EOM驅動裝置83a~83d。脈衝控制電路86以控制部8C之基準時脈為基準，根據預先設定之第1脈衝波形、第2脈衝波形、及透射率波形產生各驅動裝置之控制訊號並輸出。
以下，包含具體之數值說明本構成形態之實施例。脈衝控制電路86產生之第1脈衝波形之控制訊號、第2脈衝波形之控制訊號、及透射率波形之控制訊號皆為頻率f係100MHz、反覆週期係10ns且反覆相同脈衝波形之正常波。然而，各控制訊號如下述波形及時序不同。
第1脈衝波形係脈衝寬短且峰值強度高之脈衝波形。例如，如圖4中記載，開啟時間為0.1ns程度且峰值強度高之脈衝波形係作為第1脈衝波形預先設定儲存在脈衝控制電路86。脈衝控制電路86產生頻率100MHz且反覆第1脈衝波形之第1脈衝波形之控制訊號。接著，將產生之第1脈衝波形之控制訊號在以既定時刻t0為基準之第1時序輸出至第1雷射驅動裝置81。第1雷射驅動裝置81將此控制訊號轉換成適於第1雷射光源之驅動之訊號位準並輸出第1雷射光源驅動訊號，驅動第1雷射光源11a。因此，從第1雷射光源11a正常地輸出反覆週期10ns(頻率100MHz)且高峰值功率之第1脈衝波形之雷射光亦即第1種光Ls1。
第2脈衝波形係脈衝寬長且峰值強度低之脈衝波形。例如，如圖示，開啟時間為2ns程度且峰值強度低之脈衝波形係作為第2脈衝波形預先設定儲存在脈衝控制電路86。脈衝控制電路86產生頻率100MHz且反覆第2脈衝波形之第2脈衝波形之控制訊號。接著，將產生之第2脈衝波形之控制訊號在以既定時刻t0為基準之第2時序輸出至第2雷射驅動裝置82。使第1脈衝波形之控制訊號之輸出時序與第2脈衝波形之控制訊號之輸出時序為不同時序之原因在於，合波後之第1種光Ls1與第2種光Ls2在第1~第4強度調變器12a~12d時間上不重疊地分離。
本實施例中，第1脈衝波形之控制訊號與第2脈衝波形之控制訊號係設定成錯開5ns、亦即錯開反覆週期之一半。第2雷射驅動裝置82將如上述設定之控制訊號轉換成適於第2雷射光源之驅動之訊號位準並輸出第2雷射光源驅動訊號，驅動第2雷射光源11b。因此，從第2雷射光源11b正常地輸出與第1種光Ls1相同反覆週期10ns(頻率100MHz)但發光時序 錯開5ns之狀態且低峰值功率之第2種光Ls2。
從第1雷射光源11a輸出之第1種光Ls1與從第2雷射光源11b輸出之第2種光Ls2被耦合器等合波，產生第1種光Ls1與第2種光Ls2合成後之合成種光。產生之合成種光經過二段之分岐耦合器，強度被均勻地分割成四個，相同之合成種光射入第1強度調變器12a、第2強度調變器12b、第3強度調變器12c、第4強度調變器12d。此時，第1種光Ls1之脈衝列與第2種光Ls2之脈衝列雖為相同反覆週期10ns但發光時序錯開5ns。因此，射入第1~第4強度調變器12a~12d之合成種光係5ns之週期且第1種光Ls1與第2種光Ls2交互反覆之脈衝波形。
透射率波形，與上述透射率波形相同，係使種光透射過之透射狀態與遮斷種光之遮斷狀態切換之開啟/關閉閘狀之波形。亦即，如圖2及圖3中記載，開啟時間(透射狀態)為5ns之矩形波狀之波形係預先設定儲存在脈衝控制電路86以作為透射率波形。脈衝控制電路86產生與第1脈衝波形及第2脈衝波形相同頻率100MHz且透射率波形反覆之透射率波形之控制訊號。接著，將產生之透射率波形之控制訊號與針對四個系列之各個設定之紫外光(輸出光)之開啟/關閉圖案對應地在以既定時刻t0為基準之第1時序或第2時序輸出至各系列之EOM驅動裝置83a~83d。第1~第4EOM驅動裝置83a~83d根據從脈衝控制電路86輸出之透射率波形之控制訊號，將適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號輸出，驅動第1~第4強度調變器12a~12d。
此時，脈衝控制電路86對各EOM驅動裝置輸出與紫外光之開啟/關閉圖案對應之透射率波形之控制訊號，從EOM驅動裝置輸出第1 種光Ls1及第2種光Ls2之任一者，以任意之開啟/關閉圖案輸出紫外光之機構與上述第1構成形態及第2構成形態相同。另一方面，本構成形態之雷射裝置中，在分岐為四個之分岐光路分別設有強度調變器12a~12d，在控制部8設有與各強度調變器對應之EOM驅動裝置83a~83d。因此，脈衝控制電路86，藉由對各EOM驅動裝置輸出不同圖案之透射率波形之控制訊號，可從各系列輸出不同開啟/關閉圖案之紫外光。
例如，在第1系列I之輸出指令為「關閉/開啟/開啟」之圖案時，脈衝控制電路86產生透射率波形成為「第2時序/第1時序/第1時序」之透射率波形之控制訊號，輸出至第1EOM驅動裝置83a。亦即，以第1強度調變器12a所擷取之種光成為「第2種光Ls2、第1種光Ls1、第1種光Ls1」之方式使時間閘之相位變化。此時，在第1強度調變器12a，從第1種光Ls1與第2種光Ls2交互射入之合成種光擷取「第2種光Ls2、第1種光Ls1、第1種光Ls1」，射入第1系列之光纖增幅器21。在光纖增幅器21，上述圖案之種光被增幅，「第2增幅光/第1增幅光/第1增幅光」之圖案之增幅光射入第1系列之波長轉換光學系30。
同樣地，在第2系列II之輸出指令為「關閉/開啟/開啟」之圖案時，脈衝控制電路86產生透射率波形成為「第2時序/第1時序/第1時序」之透射率波形之控制訊號，輸出至第2EOM驅動裝置83b。此時，在第2強度調變器12b，從合成種光擷取「第2種光Ls2、第1種光Ls1、第2種光Ls2」，射入第2系列之光纖增幅器21。在光纖增幅器21，上述圖案之種光被增幅，「第2增幅光/第1增幅光/第2增幅光」之圖案之增幅光射入第2系列之波長轉換光學系30。
關於輸出指令為「關閉/關閉/開啟」之圖案之第3系列III、輸出指令為「開啟/開啟/關閉」之圖案之第4系列IV，亦與上述同樣地控制。作為第1~第4強度調變器12a~12d較佳地使用之EO強度調變器，能以0.1ns以下之時間使透射率波形變化。因此，從第1種光Ls1與第2種光Ls2以5ns週期交互射入之合成種光之脈衝列以脈衝單位選擇任意之種光，能以上述各種開啟/關閉圖案輸出。此在第1構成形態之雷射裝置及第2構成形態之雷射裝置亦相同。
在波長轉換部3之第1系列射入「第2增幅光/第1增幅光/第1增幅光」之圖案之增幅光。第1增幅光與第2增幅光脈衝能量相同但脈衝波形不同。亦即，第1增幅光係脈衝寬0.1ns程度且峰值功率高之高峰值功率之脈衝光，第2增幅光係脈衝寬2ns程度且峰值功率低之低峰值功率之脈衝光。設兩者之脈衝能量相同時，第2增幅光之峰值功率成為第1增幅光之峰值功率之1/20程度。
在波長轉換光學元件32產生第3諧波之情形之轉換效率η，概略而言，與增幅光之峰值功率Pp之平方成正比。是以，高峰值功率之第1增幅光被高轉換效率轉換波長，產生波長355nm之紫外光Lv。另一方面，低峰值功率之第2增幅光，波長轉換效率η為第1增幅光之1/400程度，幾乎不產生波長355nm之紫外光。是以，從在波長轉換部3之第1系列之波長轉換光學元件32以「關閉/開啟/開啟」之圖案輸出波長355nm之紫外光。
關於波長轉換部3之第2系列、第3系列、及第4系列亦相同，從第2系列之波長轉換光學元件32以「關閉/開啟/關閉」之圖案、從 第3系列之波長轉換光學元件32以「關閉/關閉/開啟」之圖案、從第4系列之波長轉換光學元件32以「開啟/開啟/關閉」之圖案輸出波長355nm之紫外光。
在以上說明之第1實施例，作為形成在波長轉換部3之波長轉換效率高之第1種光Ls1與波長轉換效率低之第2種光Ls2之手段，例示藉由利用峰值功率之高低差開啟/關閉輸出光即紫外光之構成。然而，與上述第1構成形態及第2構成形態所說明相同，亦可藉由其他手段構成第1種光Ls1及第2種光Ls2。
亦即，作為第2實施例，例示下述構成，亦即設第1雷射光源11a射出之第1種光Ls1之波長λ1與第2雷射光源11b射出之第2種光Ls2之波長λ2為不同波長，利用其波長差△λ=|λ1-λ2|開啟/關閉紫外光。作為第3實施例，例示下述構成，亦即第1增幅光射入波長轉換光學元件31時之偏光面、與第2增幅光射入波長轉換光學元件31時之偏光面設定成成為不同角度位置，利用增幅光在偏光面之角度差開啟/關閉紫外光。作為第4實施例，例示適當組合第1實施例~第3實施例之構成。例如，利用第1種光Ls1與第2種光Ls2之峰值功率Pp之高低差△Pp，且利用振盪波長λ之差△λ。藉此，相較於個別之實施例，可大幅且有效提高紫外光之消光比。
在以上說明之本構成形態之雷射裝置，由於第1雷射光源11a及第2雷射光源11b完全以正常狀態動作，因此可穩定地振盪。又，由於脈衝能量相同之第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者恆射入第1~第4系列之各光纖增幅器21，因此反轉分布狀態維持一定，可獲得穩定之增幅光。
是以，根據本構成形態之雷射裝置，可將從脈衝控制電路 86輸出之閘狀之透射率波形與各系列之輸出指令之開啟/關閉圖案對應地以在時間軸方向偏移之極簡單構成，從開啟時間長之脈衝列~開啟時間短之脈衝列極穩定地且以脈衝單位高速地切換，輸出所欲波形之紫外光。再者，具有複數個紫外光輸出，且雷射光源係以一組之第1雷射光源11a及第2雷射光源11b形成，因此能簡化裝置構成。此外，由於射入複數個系列之波長轉換光學系之雷射光源共通，因此即使必須使從各波長轉換光學系輸出之紫外光之波長一致之情形，亦不須對個別之雷射光源管理波長，可簡化製造或運用。
此外，本構成形態之雷射裝置中，將從第1雷射光源11a輸出之第1種光與從第2雷射光源11b輸出之第2種光合波後，使合成種光分岐成複數個系列並射入各系列之光纖增幅器21，射入各系列之合成種光之功率與分配數成反比地降低。因此，在分配數多之情形等分配至各系列之合成種光之功率位準降低成為問題之情形，只要在將第1種光與第2種光合波之階段藉由光纖增幅器或SOA(Semiconductor Optical Amplifier：半導體光增幅器)等將合成種光增強至適當之功率位準即可。
(第4構成形態)
圖5係顯示用以說明第4構成形態之雷射裝置中雷射光產生部1D之概要構成及作用之說明圖。雷射光產生部1D具備雷射光源11D與強度調變器12，雷射光源11D係由單一之第1雷射光源11a構成。本構成形態之雷射裝置之特徵在於，從雷射光源11D輸出之雷射光(基本光)之脈衝波形係單一，強度調變器12擷取之透射率波形係高透射率波形與低透射率波形之二個高低閘狀之波形之點。
第1雷射光源11a係根據從控制部8D輸出之雷射光源驅動訊號以既定頻率f產生基本波形之種光(稱為基本光)Lb之光源。作為第1雷射光源11a，例示振盪波長1064nm之DFB半導體雷射。第1雷射光源11a產生之基本光射入強度調變器12。
強度調變器12根據從控制部8D輸出之強度調變器驅動訊號，從單一之基本光Lb擷取第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者並輸出至增幅部2。驅動強度調變器12之強度調變器驅動訊號之波形，更具體而言，強度調變器12之透射率波形，係相對透射率較高且從基本光Lb擷取第1種光(第1脈衝波形之雷射光)Ls1之第1透射率波形與相對透射率較低且從基本光擷取第2種光(第2脈衝波形之雷射光)Ls2之第2透射率波形分別以既定頻率f交互反覆之高低閘狀之波形。作為強度調變器12，可較佳地使用馬赫-桑德耳型之EO強度調變器。
控制部8D之構成具備脈衝控制電路87、第1雷射驅動裝置81、EOM驅動裝置83。脈衝控制電路87以控制部8D之基準時脈為基準，根據預先設定之基本波形及透射率波形產生第1雷射驅動裝置81及EOM驅動裝置83之控制訊號並輸出。第1雷射驅動裝置81根據從脈衝控制電路87輸出之基本波形之控制訊號，產生適於第1雷射光源11a之驅動之訊號位準之雷射光源驅動訊號，驅動雷射光源11a。EOM驅動裝置83根據從脈衝控制電路87輸出之透射率波形之控制訊號，產生適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號，驅動強度調變器12。
關於上述構成形態之雷射裝置，以下，包含具體之數值說明實施例。在脈衝控制電路87預先設定儲存有用以產生基本光之基本波形、 及用以從基本光擷取第1、第2種光之透射率波形。
基本波形係產生成為第1種光Ls1及第2種光Ls2之擷取來源之基本光之波形。例如，如圖5中記載，開啟時間為5ns程度之脈衝波形係作為基本波形預先設定儲存在脈衝控制電路87。脈衝控制電路87以基準時脈之既定時刻t0為基準，產生頻率100MHz且反覆基本波形之基本波形之控制訊號。接著，將產生之基本波形之控制訊號在以既定時刻t0為基準之既定時序輸出至第1雷射驅動裝置81。
第1雷射驅動裝置81將此控制訊號轉換成適於第1雷射光源11a之驅動之訊號位準並輸出雷射光源驅動訊號，驅動第1雷射光源11a。藉此，從第1雷射光源11a正常地輸出反覆週期10ns(頻率100MHz)且基本波形之雷射光亦即基本光Lb。從第1雷射光源11a輸出之雷射光Lb直接射入強度調變器12。
透射率波形由時間寬較短且透射率較高之第1透射率波形與時間寬較長且透射率較低之第2透射率波形構成。例如，第1透射率波形係設定成時間寬0.1ns且透射率100%(強度調變器12之最大透射率)，第2透射率波形係設定成時間寬4ns且透射率2.5%。此等透射率係以強度調變器12擷取之第1種光Ls1與第2種光Ls2之脈衝能量成為相同之方式設定。脈衝控制電路87由設定儲存之第1透射率波形與第2透射率波形產生透射率波形之控制訊號。透射率波形之控制訊號係第1透射率波形及第2透射率波形分別以頻率100MHz交互反覆之高低閘狀之波形。
亦即，透射率波形之控制訊號係以頻率100MHz(反覆週期10ns)反覆之透射率100%之第1透射率波形、與以相同頻率100MHz(反覆週 期10ns)但不同時序反覆之透射率2.5%之第2透射率波形合成後之波形。在例示之實施例，使第1透射率波形與第2透射率波形錯開反覆週期之一半即5ns。亦即，透射率波形之控制訊號係時間寬0.1ns且透射率100%之第1透射率波形與時間寬4ns且透射率2.5%之第2透射率波形合成後以5ns交互反覆之高低閘狀之訊號。
脈衝控制電路87，以基準時脈之既定時刻t0為基準，以基本波形與第1透射率波形一致之時序為第1時序，以基本波形與第2透射率波形一致之時序為第2時序，在與紫外光(輸出光)之開啟/關閉圖案對應之時序，將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83。EOM驅動裝置83根據從脈衝控制電路87輸出之透射率波形之控制訊號，輸出適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號，驅動強度調變器12。
例如，在紫外光之輸出指令為開啟狀態時，脈衝控制電路87在第1時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83，使強度調變器12作動。此時，輸出至EOM驅動裝置83之控制訊號係與基本光Lb射入強度調變器12之時序一致且使強度調變器12為時間寬0.1ns且透射率100%之訊號。
在紫外光之輸出指令為關閉狀態時，脈衝控制電路87在第2時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83，使強度調變器12作動。此時，輸出至EOM驅動裝置83之控制訊號係與基本光Lb射入強度調變器12之時序一致且使強度調變器12為時間寬4ns且透射率2.5%之訊號。
因此，在輸出指令為開啟狀態時，從強度調變器12輸出時 間寬0.1ns且峰值強度1(任意單位)之第1種光Ls1，在輸出指令為關閉狀態時，從強度調變器12輸出時間寬4ns且峰值強度0.025(任意單位)之第2種光Ls2。
在輸出指令為開啟狀態時從強度調變器12輸出之第1種光Ls1之脈衝列及在輸出指令為關閉狀態時從強度調變器12輸出之第2種光Ls2之脈衝列射入增幅部2後被光纖增幅器21增幅。第1種光Ls1與第2種光Ls2係設定成脈衝波形不同但脈衝能量相同。又，第1種光Ls1之脈衝列及第2種光Ls2之脈衝列之任一者與輸出指令對應地以頻率100MHz正常地射入光纖增幅器21。因此，在光纖增幅器21之Yb原子之反轉分布狀態，不論輸出指令為開啟狀態或關閉狀態，且不論開啟狀態之時間寬與關閉狀態之時間寬如何分配，恆維持在一定之正常狀態。
在輸出指令為開啟狀態時第1種光Ls1之增幅光即第1增幅光射入波長轉換部3，在輸出指令為關閉狀態時第2種光Ls2之增幅光即第2增幅光射入波長轉換部3。第1增幅光與第2增幅光脈衝能量相同但脈衝波形不同。亦即，第1增幅光係脈衝寬0.1ns程度且峰值功率1(任意單位)之高峰值功率之脈衝光，第2增幅光係脈衝寬4ns程度且峰值功率0.025(任意單位)之低峰值功率之脈衝光。設兩者之脈衝能量相同時，第2增幅光之峰值功率為第1增幅光之峰值功率之1/40程度。
在波長轉換光學元件32產生第3諧波之情形之波長轉換效率η，概略而言，與增幅光之峰值功率Pp之平方成正比。是以，高峰值功率之第1增幅光被高轉換效率轉換波長，產生波長355nm之紫外光。另一方面，低峰值功率之第2增幅光，波長轉換效率η為第1增幅光之1/1000 以下，實質上不產生波長355nm之紫外光。
在本構成形態之雷射裝置，由於第1雷射光源11a完全以正常狀態動作，因此可穩定地振盪。又，由於脈衝能量相同之第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者恆射入光纖增幅器21，因此反轉分布狀態維持一定，可獲得穩定之增幅光。
是以，根據本構成形態之雷射裝置，可將高低閘狀之透射率波形與輸出指令之開啟/關閉圖案對應地以在時間軸方向偏移之極簡單構成，從開啟時間長之脈衝列~開啟時間短之脈衝列極穩定地且以脈衝單位高速地切換，輸出所欲波形之紫外光。又，在本構成形態之雷射裝置，藉由強度調變器12擷取從第1雷射光源11a輸出之基本光之一部分，產生第1種光Ls1及第2種光Ls2，因此相較於直接對雷射光源進行強度調變以產生第1、第2種光之構成，能產生狹帶域之紫外光。
(第5構成形態)
圖6係顯示用以說明第5構成形態之雷射裝置中雷射光產生部1E之概要構成及作用之說明圖。雷射光產生部1E具備雷射光源11E與強度調變器12，雷射光源11E係由第1雷射光源11a與第2雷射光源11b構成。本構成形態之雷射裝置之特徵在於，從雷射光源11E輸出之雷射光(基本光)係第1種光擷取用之第1基本光與第2種光擷取用之第2基本光之二個，強度調變器12擷取之透射率波形係高透射率波形與低透射率波形之二個高低閘狀之波形之點。
第1雷射光源11a係根據從控制部8E輸出之第1雷射光源驅動訊號以既定頻率f產生第1基本波形之雷射光(稱為第1基本光)Lb1之光 源。第2雷射光源11b係根據從控制部8E輸出之第2雷射光源驅動訊號以與第1雷射光源11a相同頻率f但不同時序產生第2基本波形之雷射光(稱為第2基本光)Lb2之光源。作為第1雷射光源11a，例示振盪波長λ1之DFB半導體雷射，作為第2雷射光源11b，例示振盪波長λ2之DFB半導體雷射。第1實施例中，λ1=λ2=1064nm。
以第1雷射光源11a產生之第1基本光Lb1與以第2雷射光源11b產生之第2基本光Lb2被耦合器等合波，第1基本光Lb1與第2基本光Lb2合成後之基本光(稱為合成基本光)射入強度調變器12。
強度調變器12根據從控制部8E輸出之強度調變器驅動訊號，從第1基本光Lb1與第2基本光Lb2合成後之合成基本光擷取第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者並輸出至增幅部2。驅動強度調變器12之強度調變器驅動訊號之波形，更具體而言，強度調變器12之透射率波形，係從第1基本光Lb1擷取第1種光(第1脈衝波形之雷射光)Ls1之第1透射率波形與從第2基本光Lb2擷取第2種光(第2脈衝波形之雷射光)Ls2之第2透射率波形分別以既定頻率f交互反覆之高低閘狀之波形。作為強度調變器12，可較佳地使用馬赫-桑德耳型之EO強度調變器。
控制部8E之構成具備脈衝控制電路88、第1雷射驅動裝置81、第2雷射驅動裝置82、EOM驅動裝置83。脈衝控制電路88以控制部8E之基準時脈為基準，根據預先設定之第1基本波形、第2基本波形、及透射率波形產生第1雷射驅動裝置81及EOM驅動裝置83之控制訊號並輸出。
第1雷射驅動裝置81根據從脈衝控制電路88輸出之基本波 形之控制訊號，產生適於第1雷射光源11a之驅動之訊號位準之雷射光源驅動訊號，驅動雷射光源11a。同樣地，第2雷射驅動裝置82根據從脈衝控制電路88輸出之第2脈衝波形之控制訊號，產生適於第2雷射光源之驅動之訊號位準之第2雷射光源驅動訊號，驅動第2雷射光源11b。EOM驅動裝置83根據從脈衝控制電路88輸出之透射率波形之控制訊號，產生適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號，驅動強度調變器12。
關於上述構成形態之雷射裝置，以下，包含具體之數值說明實施例。在脈衝控制電路88預先設定儲存有用以產生第1基本光Lb1之第1基本波形、用以產生第2基本光Lb2之第2基本波形、及用以從合成基本光擷取第1、第2種光之透射率波形。
第1基本波形係產生成為第1種光Ls1之擷取來源之第1基本光Lb1之波形，例如，如圖6中記載，開啟時間為1ns程度之脈衝波形係作為第1基本波形預先設定儲存在脈衝控制電路88。脈衝控制電路88產生頻率100MHz且反覆第1基本波形之第1基本波形之控制訊號。接著，將產生之第1基本波形之控制訊號在以既定時刻t0為基準之第1時序輸出至第1雷射驅動裝置81。第1雷射驅動裝置81將此控制訊號轉換成適於第1雷射光源之驅動之訊號位準並輸出第1雷射光源驅動訊號，驅動第1雷射光源11a。因此，從第1雷射光源11a正常地輸出反覆週期10ns(頻率100MHz)且相對地峰值功率較高且脈衝寬較短之第1基本光Lb1。
第2基本波形係產生成為第2種光Ls2之擷取來源之第2基本光Lb2之波形，例如，如圖示，開啟時間為3ns程度之脈衝波形係作為第2基本波形預先設定儲存在脈衝控制電路88。脈衝控制電路88產生頻率 100MHz且反覆第2基本波形之第2基本波形之控制訊號。接著，將產生之第2基本波形之控制訊號在以既定時刻t0為基準之第2時序輸出至第2雷射驅動裝置82。此處，使第1基本波形之控制訊號之輸出時序與第2基本波形之控制訊號之輸出時序為不同時序之原因在於，合波後之第1基本光Lb1與第2基本光Lb2在強度調變器12時間上不重疊地分離。
本實施例中，設定成第2基本波形之控制訊號相對於第1基本波形之控制訊號延遲6.5ns。第2雷射驅動裝置82將如上述設定之控制訊號轉換成適於第2雷射光源之驅動之訊號位準並輸出第2雷射光源驅動訊號，驅動第2雷射光源11b。因此，從第2雷射光源11b正常地輸出與第1基本光Lb1相同反覆週期10ns(頻率100MHz)但發光時序延遲6.5ns之狀態且脈衝寬度長之第2基本光Lb2。
從第1雷射光源11a輸出之第1基本光Lb1與從第2雷射光源11b輸出之第2基本光Lb2被耦合器等合波，第1基本光Lb1與第2基本光Lb2合成後之合成種光射入強度調變器12。此時，第1基本光Lb1之脈衝列與第2基本光Lb2之脈衝列雖為相同反覆週期10ns，但第2基本光Lb2之相位相對於第1基本光Lb1延遲6.5ns。
透射率波形由時間寬較短且透射率較高之第1透射率波形與時間寬較長且透射率較低之第2透射率波形構成。例如，第1透射率波形係設定成時間寬0.1ns且透射率100%(強度調變器12之最大透射率)，第2透射率波形係設定成時間寬3ns且透射率3.3%。此等透射率係以強度調變器12擷取之第1基本光Lb1與第2基本光Lb2之脈衝能量成為相同之方式設定。此外，亦能藉由調整第2雷射光源11b之輸出位準，使第2透射率波形 之透射率成為100%。
脈衝控制電路88由設定儲存之第1透射率波形與第2透射率波形產生透射率波形之控制訊號。透射率波形之控制訊號係第1透射率波形及第2透射率波形分別以頻率100MHz交互反覆之高低閘狀之波形。亦即，透射率波形之控制訊號係以頻率100MHz(反覆週期10ns)反覆之透射率100%之第1透射率波形、與以相同頻率100MHz(反覆週期10ns)但不同時序反覆之透射率3.3%之第2透射率波形合成後之波形。在實施例，使第2透射率波形相對於第1透射率波形延遲6.5ns。亦即，透射率波形之控制訊號係時間寬0.1ns且透射率100%之第1透射率波形與時間寬3ns且透射率3.3%之第2透射率波形合成後交互反覆之高低閘狀之訊號。
脈衝控制電路88產生與第1基本波形及第2基本波形相同頻率100MHz且反覆之透射率波形之控制訊號。接著，將產生之透射率波形之控制訊號與紫外光(輸出光)之開啟/關閉圖案對應地在以既定時刻t0為基準之第1時序或第2時序輸出至EOM驅動裝置83。EOM驅動裝置83根據從脈衝控制電路88輸出之透射率波形之控制訊號，將適於強度調變器之驅動之訊號位準之強度調變器驅動訊號輸出，驅動強度調變器12。
例如，在紫外光之輸出指令為開啟狀態時，脈衝控制電路88在第1時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83，使強度調變器12作動。此時，輸出至EOM驅動裝置83之控制訊號係與第1基本光Lb1射入強度調變器12之時序一致且使強度調變器12為時間寬0.1ns且透射率100%之訊號。
在紫外光之輸出指令為關閉狀態時，脈衝控制電路88在第 2時序將透射率波形之控制訊號輸出至EOM驅動裝置83，使強度調變器12作動。此時，輸出至EOM驅動裝置83之控制訊號係與第2基本光Lb2射入強度調變器12之時序一致且使強度調變器12為時間寬3ns且透射率3.3%之訊號。
因此，在輸出指令為開啟狀態時，從強度調變器12輸出時間寬0.1ns且峰值強度高之第1種光Ls1，在輸出指令為關閉狀態時，從強度調變器12輸出時間寬3ns且峰值強度低之第2種光Ls2。
在輸出指令為開啟狀態時從強度調變器12輸出之第1種光Ls1之脈衝列及在輸出指令為關閉狀態時從強度調變器12輸出之第2種光Ls2之脈衝列射入增幅部2後被光纖增幅器21增幅。第1種光Ls1與第2種光Ls2係設定成脈衝波形不同但脈衝能量相同。又，第1種光Ls1之脈衝列及第2種光Ls2之脈衝列之任一者與輸出指令對應地以頻率100MHz正常地射入光纖增幅器21。因此，在光纖增幅器21之Yb原子之反轉分布狀態，不論輸出指令為開啟狀態或關閉狀態，且不論開啟狀態之時間寬與關閉狀態之時間寬如何分配，恆維持在一定之正常狀態。
在輸出指令為開啟狀態時第1種光Ls1之增幅光即第1增幅光射入波長轉換部3，在輸出指令為關閉狀態時第2種光Ls2之增幅光即第2增幅光射入波長轉換部3。第1增幅光與第2增幅光脈衝能量相同但脈衝波形不同。亦即，第1增幅光係脈衝寬0.1ns程度且峰值功率1(任意單位)之高峰值功率之脈衝光，第2增幅光係脈衝寬3ns程度且峰值功率0.033(任意單位)之低峰值功率之脈衝光。設兩者之脈衝能量相同時，第2增幅光之峰值功率為第1增幅光之峰值功率之1/30程度。
在波長轉換光學元件32產生第3諧波之情形之波長轉換效率η，概略而言，與增幅光之峰值功率Pp之平方成正比。是以，高峰值功率之第1增幅光被高轉換效率轉換波長，產生波長355nm之紫外光。另一方面，低峰值功率之第2增幅光，波長轉換效率η為第1增幅光之1/1000程度，實質上不產生波長355nm之紫外光。
在以上說明之第1實施例，作為形成在波長轉換部3之波長轉換效率高之第1種光Ls1與波長轉換效率低之第2種光Ls2之手段，例示藉由利用峰值功率之高低差開啟/關閉輸出光即紫外光之構成。然而，與上述第1~第3構成形態之說明相同，亦可藉由其他手段構成第1種光Ls1及第2種光Ls2(參照各構成形態之第2~第4實施例)。
在本構成形態之雷射裝置，由於第1雷射光源11a及第2雷射光源11b完全以正常狀態動作，因此可穩定地振盪。又，由於脈衝能量相同之第1種光Ls1及第2種光Ls2之任一者恆射入光纖增幅器21，因此反轉分布狀態維持一定，可獲得穩定之增幅光。
是以，根據本構成形態之雷射裝置，可將高低閘狀之透射率波形與輸出指令之開啟/關閉圖案對應地以在時間軸方向偏移之極簡單構成，從開啟時間長之脈衝列~開啟時間短之脈衝列極穩定地且以脈衝單位高速地切換，輸出所欲波形之紫外光。又，在本構成形態之雷射裝置，藉由強度調變器12擷取從第1雷射光源11a輸出之第1基本光、及從第2雷射光源11b輸出之第2基本光之一部分，產生第1種光Ls1及第2種光Ls2，因此相較於直接對雷射光源進行強度調變以產生第1、第2種光之構成，能產生狹帶域之紫外光。
在以上說明之實施形態，例示從雷射光產生部1輸出波長1.06μm帶之種光，在波長轉換部3之二個波長轉換光學元件31,32波長轉換成波長355nm之紫外光並輸出之構成，但種光之波長帶域或波長轉換光學元件之個數及配置、輸出光之波長等並不受限，可適用公知之各種構成。
以上說明之雷射裝置LS，小型輕量且易於處理，可較佳地適用於曝光裝置或光造形裝置等光加工裝置、光罩或晶圓等之檢查裝置、顯微鏡或望遠鏡等觀察裝置、測距器或形狀測定器等測定裝置、光治療裝置等之系統。
作為具備雷射裝置LS之系統之第1適用例，針對在半導體製造或液晶面板製造之光微影步驟使用之曝光裝置，參照顯示其概要構成之圖7進行說明。曝光裝置500，原理上與照片製版相同，將精密描繪在石英玻璃製之光罩513之元件圖案光學地投影轉印至塗布有光阻之半導體晶圓或玻璃基板等曝光對象物515。
曝光裝置500之構成具備上述雷射裝置LS、照明光學系502、保持光罩513之光罩支承台503、投影光學系504、保持曝光對象物515之曝光對象物支承台505、及使曝光對象物支承台505在水平面內移動之驅動機構506。照明光學系502由複數個透鏡群構成，將從雷射裝置LS輸出之雷射光照射至光罩支承台503所保持之光罩513。投影光學系504亦由複數個透鏡群構成，將透射過光罩513之光投影至曝光對象物支承台上之曝光對象物515。
在上述構成之曝光裝置500，從雷射裝置LS輸出之雷射光輸入至照明光學系502，調整成既定光束之雷射光照射至光罩支承台503所 保持之光罩513。通過光罩513之光具有描繪在光罩513之元件圖案之像，此光透過投影光學系504照射至曝光對象物支承台505所保持之曝光對象物515之既定位置。藉此，光罩513之元件圖案之像以既定倍率成像曝光在半導體晶圓或液晶面板等曝光對象物515之上。
作為具備雷射裝置LS之系統之第2適用例，針對使用可變成形光罩之曝光裝置，參照顯示其概要構成之圖8進行說明。此曝光裝置550，除了替代光罩而具備可變成形光罩之點外，基本上與上述第1構成形態之曝光裝置500相同，將可變成形光罩所產生之任意圖案之像光學地投影轉印至塗布有光阻之玻璃基板或半導體晶圓等曝光對象物565(例如，參照本案申請人之日本專利第5211487號公報、日本特開2012-54500號公報、日本特開2011-49296號公報等)。
曝光裝置550之構成具備上述雷射裝置LS、照明光學系552、可變成形光罩563、投影光學系554、保持曝光對象物565之曝光對象物支承台555、及使曝光對象物支承台555在水平面內移動之驅動機構556。照明光學系552由複數個透鏡群構成，將從雷射裝置LS輸出之雷射光透過反射鏡553照射至可變成形光罩563。投影光學系554亦由複數個透鏡群構成，將透過可變成形光罩563產生之任意圖案之光投影至曝光對象物支承台555所保持之曝光對象物565。
可變成形光罩563之構成，具有複數個可動反射鏡且可產生任意圖案之反射光，例如圖9所示，可較佳地使用可動反射鏡563a排列有m行×n列之DMD(Digital Micromirror Device或Deformable Micromirror Device)。如圖10之將DMD之一部分放大之立體圖所示，各可動反射鏡563a, 563a，…，係設成可分別獨立地繞在與入出射面正交方向延伸之軸J旋動，藉由省略圖示之DMD驅動裝置將各可動反射鏡切換控制在開啟位置與關閉位置。
在可動反射鏡563a設定在開啟位置時，從照明光學系552射出被該可動反射鏡563a反射後之光，射入投影光學系554後成像在曝光對象物565之曝光面。另一方面，在可動反射鏡563a設定在關閉位置時，從照明光學系552射出被該可動反射鏡563a反射後之光不會射入投影光學系554，被設在光路上之減幅器吸收。因此，藉由將既定座標位置之可動反射鏡設定在開啟位置、其他座標位置之可動反射鏡設定在關閉位置，可產生任意圖案之光進行曝光(參照上述專利等)。
在上述構成之曝光裝置550，從雷射裝置LS輸出之雷射光輸入至照明光學系552，調整成既定光束之雷射光透過反射鏡553照射至可變成形光罩563。射入可變成形光罩563之光轉換成既定圖案後射入投影光學系554，照射至曝光對象物支承台555所保持之曝光對象物565之既定位置。藉此，與曝光圖案對應之曝光用光以既定倍率成像在半導體晶圓或液晶面板等曝光對象物565之上。
作為具備雷射裝置LS之系統之第3適用例，針對直接描繪型之曝光裝置，參照圖11進行說明。此曝光裝置570，藉由偏向手段使從雷射裝置輸出之雷射光偏向在曝光對象物585上掃描，將預先設定之任意圖案之像直接描繪在曝光對象物。在本構成例，作為偏向手段，例示使用多面鏡之構成。
曝光裝置570之構成具備上述雷射裝置LS、整形光學系 572、多面鏡583、對物光學系574、保持曝光對象物585之曝光對象物支承台575、及使曝光對象物支承台575在水平面內移動之驅動機構576。整形光學系572由包含準直透鏡之複數個透鏡群構成，將從雷射裝置LS輸出之雷射光整形，使其透過反射鏡573射入多面鏡583。多面鏡583係旋轉多面鏡，圖11中例示俯視時正六角形之反射鏡藉由反射鏡驅動機構繞與紙面正交之軸旋轉驅動之構成。對物光學系574由f θ透鏡或聚光透鏡等之複數個透鏡群構成，使藉由多面鏡583掃描之雷射光成像在曝光對象物支承台575所保持之曝光對象物585。曝光對象物支承台575使曝光對象物585在與多面鏡583形成之雷射光之掃描方向正交之方向(圖中之紙面正交方向)移動。
雷射裝置LS、多面鏡583及曝光對象物支承台575係藉由省略圖示之控制裝置控制作動。在控制裝置預先設定儲存有描繪在曝光對象物585之圖案之資料，控制裝置依據設定之圖案之資料控制雷射裝置LS、多面鏡583及曝光對象物支承台575之作動。藉此，在曝光對象物支承台575所保持之曝光對象物585曝光形成預先設定之圖案之像。
如上述，雷射裝置LS能產生任意圖案之脈衝光，且能以構成脈衝光之光脈衝單位高速地進行開啟/關閉控制。因此，在以不使用光罩之雷射光直接描繪之本構成形態之曝光裝置，可高精度地控制特別重要之雷射光本身，可實現高精度之曝光。
此外，實施形態中，作為偏向手段之一例，雖例示使從雷射裝置LS輸出之雷射光在曝光對象物585上往單軸方向掃描之多面鏡583，但亦可使用其他構成之偏向手段。例如，可替代多面鏡583而使用電流鏡，或者亦可構成為使二個電流鏡在正交之雙軸方向組合，使從雷射裝置LS輸 出之雷射光在曝光對象物585上往雙軸方向掃描。
接著，作為具備雷射裝置LS之系統之第4適用例，針對在光罩或液晶面板、晶圓等(被檢物)之檢查步驟使用之檢查裝置，參照顯示其概要構成之圖12進行說明。圖12所例示之檢查裝置600可較佳地使用於描繪在光罩等之具有光透射性之被檢物613之細微元件圖案之檢查。
檢查裝置600之構成具備上述雷射裝置LS、照明光學系602、保持被檢物613之被檢物支承台603、投影光學系604、檢測來自被檢物613之光之TDI(Time Delay Integration)感測器615、及使被檢物支承台603在水平面內移動之驅動機構606。照明光學系602由複數個透鏡群構成，將從雷射裝置LS輸出之雷射光調整成既定光束照射至被檢物支承台603所保持之被檢物613。投影光學系604亦由複數個透鏡群構成，將透射過被檢物613之光投影至TDI感測器615。
在上述構成之檢查裝置600，從雷射裝置LS輸出之雷射光輸入至照明光學系602，調整成既定光束之雷射光照射至被檢物支承台603所保持之光罩等被檢物613。來自被檢物613之光(本構成例中之透射光)具有描繪在被檢物613之元件圖案之像，此光透過投影光學系604投影成像在TDI感測器615。此時，驅動機構606進行之被檢物支承台603之水平移動速度與TDI感測器615之傳送時脈係同步控制。
因此，被檢物613之元件圖案之像係藉由TDI感測器615檢測，藉由比較以上述方式檢測出之被檢物613之檢測影像與預先設定之既定參照影像，取出描繪在被檢物之微細圖案之缺陷。此外，被檢物613如晶圓等般不具有透光性之情形，藉由使來自被檢物之反射光射入投影光學 系604後導至TDI感測器615，可同樣地構成。
Ls1‧‧‧第1種光
Ls2‧‧‧第2種光
1A‧‧‧雷射光產生部
8A‧‧‧控制部
11A‧‧‧雷射光源
11a‧‧‧第1雷射光源
11b‧‧‧第2雷射光源
12‧‧‧強度調變器
80‧‧‧脈衝控制電路
81‧‧‧第1雷射驅動裝置
82‧‧‧第2雷射驅動裝置
83‧‧‧EOM驅動裝置

Claims (19)

  1. 一種雷射裝置，具備：雷射光源，產生預先設定之既定頻率之脈衝波形之雷射光；強度調變器，被該既定頻率或其整數倍之頻率且透射率變化之透射率波形驅動，擷取從該雷射光源輸出之雷射光並射出；控制部，控制該強度調變器之作動；增幅器，將從該強度調變器輸出之雷射光加以增幅；以及波長轉換光學元件，對該增幅器所增幅之雷射光進行波長轉換；該控制部，藉由使該透射率波形相對於該脈衝波形之時序變化，使從該強度調變器射出之雷射光之脈衝波形變化，從該波長轉換光學元件輸出既定波形之脈衝光。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射裝置，其中，從該強度調變器射出之雷射光包含該既定頻率之第1脈衝波形之雷射光、及該既定頻率但與該第1脈衝波形之雷射光時序不同之第2脈衝波形之雷射光之任一者；該第1脈衝波形之雷射光，係設定成在該波長轉換光學元件之波長轉換效率相對較高且產生該脈衝光之光；該第2脈衝波形之雷射光，係設定成能量與該第1脈衝波形之雷射光大致相同，但在該波長轉換光學元件之波長轉換效率相對較低且不產生該脈衝光之光。
  3. 如申請專利範圍第2項之雷射裝置，其中，該雷射光源具有以該既定頻率產生第1脈衝波形之雷射光之第1雷射光源、及以該既定頻率但與該第1脈衝波形之雷射光不同時序產生第2脈衝波形之雷射光之第2雷射光 源；從該第1雷射光源輸出之該第1脈衝波形之雷射光與從該第2雷射光源輸出之該第2脈衝波形之雷射光合波後射入該強度調變器；該透射率波形係該既定頻率且使雷射光透射過之透射狀態與遮斷雷射光之遮斷狀態切換之開啟/關閉閘狀之波形；該控制部，藉由使該透射率波形相對於該第1脈衝波形及該第2脈衝波形之時序變化，使透射過該強度調變器之雷射光之脈衝波形變化。
  4. 如申請專利範圍第3項之雷射裝置，其中，該第1脈衝波形之雷射光與該第2脈衝波形之雷射光，峰值強度不同。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之雷射裝置，其中，該第1脈衝波形之雷射光與該第2脈衝波形之雷射光，波長不同。
  6. 如申請專利範圍第3至5項中任一項之雷射裝置，其中，該第1脈衝波形之雷射光與該第2脈衝波形之雷射光，射入該波長轉換光學元件時之偏光狀態不同。
  7. 如申請專利範圍第3至6項中任一項之雷射裝置，其中，該第1雷射光源及該第2雷射光源係半導體雷射。
  8. 如申請專利範圍第3至7項中任一項之雷射裝置，其中，該第1雷射光源係以該既定頻率產生該第1脈衝波形之雷射光之鎖模雷射，該第2雷射光源係半導體雷射；具備：光檢測器，檢測從該鎖模雷射輸出之該第1脈衝波形之雷射光；以及同步電路，根據該光檢測器所檢測出之該第1脈衝波形，對該第2雷 射光源之驅動電源及該控制部輸出同步訊號。
  9. 如申請專利範圍第3至8項中任一項之雷射裝置，其中，從該第1雷射光源輸出之該第1脈衝波形之雷射光與從該第2雷射光源輸出之該第2脈衝波形之雷射光在一度合波後分岐為複數個；該強度調變器、該增幅器、及該波長轉換光學元件係設在該分岐為複數個之各分岐光路；該控制部，藉由就各該分岐光路使該透射率波形相對於該第1脈衝波形及該第2脈衝波形之時序變化，可從各該波長轉換光學元件輸出脈衝波形不同之複數個脈衝光。
  10. 如申請專利範圍第2項之雷射裝置，其中，該雷射光源係以該既定頻率產生基本波形之雷射光之光源；該透射率波形係相對透射率較高且從該基本波形之雷射光擷取該第1脈衝波形之雷射光之第1透射率波形、與相對透射率較低且從該基本波形之雷射光擷取該第2脈衝波形之雷射光之第2透射率波形分別以該既定頻率交互地反覆之高低閘狀之波形；該控制部，藉由使該透射率波形相對於該基本波形之時序變化，使透射過該強度調變器之雷射光之脈衝波形變化。
  11. 如申請專利範圍第2項之雷射裝置，其中，該雷射光源具有以該既定頻率產生第1基本波形之雷射光之第1雷射光源及以該既定頻率但與該第1基本波形之雷射光不同時序產生第2基本波形之雷射光之第2雷射光源；從該第1雷射光源輸出之該第1基本波形之雷射光與從該第2雷射光 源輸出之該第2基本波形之雷射光合波後射入該強度調變器；該透射率波形係從該第1基本波形之雷射光擷取該第1脈衝波形之雷射光之第1透射率波形、與從該第2基本波形之雷射光擷取該第2脈衝波形之雷射光之第2透射率波形分別以該既定頻率交互地反覆之閘狀之波形；該控制部，藉由使該透射率波形相對於該第1基本波形及該第2基本波形之時序變化，使透射過該強度調變器之雷射光之脈衝波形變化。
  12. 如申請專利範圍第11項之雷射裝置，其中，該第1脈衝波形之雷射光與該第2脈衝波形之雷射光，峰值強度不同。
  13. 如申請專利範圍第11或12項之雷射裝置，其中，該第1基本波形之雷射光與該第2基本波形之雷射光，波長不同。
  14. 如申請專利範圍第11至13項中任一項之雷射裝置，其中，該第1基本波形之雷射光與該第2基本波形之雷射光，射入該波長轉換光學元件時之偏光狀態不同。
  15. 如申請專利範圍第11至14項中任一項之雷射裝置，其中，從該第1雷射光源輸出之該第1基本波形之雷射光與從該第2雷射光源輸出之該第2基本波形之雷射光在一度合波後分岐為複數個；該強度調變器、該增幅器、及該波長轉換光學元件係設在該分岐為複數個之各分岐光路；該控制部，藉由就各該分岐光路使該透射率波形相對於該第1基本波形及該第2基本波形之時序變化，可從各該波長轉換光學元件輸出脈衝波形不同之複數個脈衝光。
  16. 一種曝光裝置，具備： 申請專利範圍第1至15項中任一項之雷射裝置；光罩支承部，保持形成有既定曝光圖案之光罩；曝光對象物支承部，保持曝光對象物；照明光學系，將從該雷射裝置輸出之雷射光照射至該光罩支承部所保持之光罩；以及投影光學系，將透射過該光罩之光投影至該曝光對象物支承部所保持之曝光對象物。
  17. 一種曝光裝置，具備：申請專利範圍第1至15項中任一項之雷射裝置；可變成形光罩，具有複數個可動反射鏡且產生任意圖案之光；曝光對象物支承部，保持曝光對象物；照明光學系，將從該雷射裝置輸出之雷射光照射至該可變成形光罩；以及投影光學系，將透射過該可變成形光罩產生之該任意圖案之光投影至該曝光對象物支承部所保持之曝光對象物。
  18. 一種曝光裝置，具備：申請專利範圍第1至15項中任一項之雷射裝置；曝光對象物支承部，保持曝光對象物；偏向手段，使從該雷射裝置輸出之雷射光偏向且在該曝光對象物支承部所保持之曝光對象物上掃描；以及對物光學系，使該偏向手段所偏向之光成像在該曝光對象物。
  19. 一種檢查裝置，具備： 申請專利範圍第1至15項中任一項之雷射裝置；被檢物支承部，保持被檢物；照明光學系，將從該雷射裝置輸出之雷射光照射至該被檢物支承部所保持之被檢物；以及投影光學系，將來自該被檢物之光投影至檢測器。
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