CN113258427B - 一种213nm紫外光的输出方法及系统 - Google Patents
一种213nm紫外光的输出方法及系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113258427B CN113258427B CN202010084386.4A CN202010084386A CN113258427B CN 113258427 B CN113258427 B CN 113258427B CN 202010084386 A CN202010084386 A CN 202010084386A CN 113258427 B CN113258427 B CN 113258427B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- frequency
- laser
- crystal
- ultraviolet light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/106—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity
- H01S3/108—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling devices placed within the cavity using non-linear optical devices, e.g. exhibiting Brillouin or Raman scattering
- H01S3/109—Frequency multiplication, e.g. harmonic generation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/11—Mode locking; Q-switching; Other giant-pulse techniques, e.g. cavity dumping
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
本发明属于激光技术领域,提供了一种213nm紫外光的输出方法及系统,包括:控制激光器产生激光脉冲,所述激光脉冲经倍频晶体后产生532nm倍频光,所述532nm倍频光和剩余的1064nm基频光经四倍频晶体后产生266nm激光脉冲;所述266nm激光脉冲和所述剩余的1064nm基频光照射到五倍频晶体,以产生213nm紫外光。本发明的提供的方法可以避免二倍频光和三倍频光进行和频产生213nm激光脉冲过程中偏振需要转换的问题。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域,尤其涉及一种213nm紫外光的输出方法及系统。
背景技术
紫外波长的光源在半导体集成电路制造方面有着广泛的应用,且光源的波长越短,可以支持的集成电路的集成度越高。随着半导体芯片集成度越来越高,制版特征线宽越来越细,需要的光刻光源的波长越来越短。
目前,在工业生产中主要采用ArF准分子激光器作为光刻光源,尽管ArF准分子激光器可以输出193nm的深紫外波长。但是,准分子激光器工作介质是有毒气体,会污染环境,危害人身安全,设备操作和维护费用高。同时,ArF准分子激光器输出重复频率低,不利于提高加工效率,输出的光束质量差、线宽大,不利于提高加工分辨率。和准分子激光器相比,固体激光器的工作物质无污染,运行时更安全,工作寿命长,结构紧凑,使用和维护方便,成本低,可输出高重复频率、低峰值功率的光脉冲,而且光束质量好。结合非线性光学频率变换技术,固体激光器可以获得满足光刻工艺要求的深紫外波长。因此,用固体深紫外激光器取代准分子激光器成为新一代深紫外光刻光源,可以提高系统可靠性、安全性,延长系统使用寿命,提高生产效率,降低设备运行成本,提高光刻设备的分辨率。
发明内容
本发明实施例提供一种通用运动213nm紫外光的输出方法及方法,以解决现有213nm激光的产生方法存在效率低以及产生系统装置调节不便的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种213nm紫外光的输出方法,包括:
控制激光器产生1064nm基频光激光脉冲,所述1064nm激光脉冲经倍频晶体后产生532nm倍频光;
所述532nm倍频光经四倍频晶体后产生266nm激光脉冲;
所述266nm激光脉冲和所述剩余的1064nm基频光照射到五倍频晶体,以产生213nm紫外光。
可选地,所述输出方法还包括:
当所述激光器为1064nm皮秒激光器时,所述532nm倍频光经第一双色镜后照射到第一反射镜,并经所述第一反射镜反射到所述四倍频晶体,以产生266nm激光脉冲;
在所述剩余的1064nm基频光的光路上设置延迟线,剩余的1064nm基频光经第一双色镜后经所述延迟线后入射到第二双色镜;
所述266nm激光脉冲经第三双色镜后和所述剩余的1064nm基频光同时达到所述第二双色镜;
经所述第二双色镜后的266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光同时照射到五倍频晶体,以产生213nm紫外光。
可选地,所述输出方法还包括:
当所述激光器为1064nm纳秒激光器时,所述532nm倍频光经第一双色镜后照射到第一反射镜,并经所述第一反射镜反射到所述四倍频晶体,以产生266nm激光脉冲;
剩余的1064nm基频光经第一双色镜后入射到第二双色镜;
所述266nm激光脉冲经第三双色镜后和所述剩余的1064nm基频光同时达到所述第二双色镜;
经所述第二双色镜后的266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光照射到五倍频晶体,以产生213nm紫外光。
可选地,在所述产生213nm紫外光之后,还包括:
通过一分光镜对从所述五倍频晶体出射的266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光以及产生213nm紫外光进行分光。
可选地,所述倍频晶为LBO倍频晶体。
可选地,所述四倍频晶体为CLBO四倍频晶体,所述五倍频晶体为CLBO五倍频晶体。
可选地,所述第一双色镜对1064nm激光透射,对532nm倍频光反射。
可选地,所述第二双色镜用于对1064nm基频光进行透射,对所述266nm光进行反射。
可选地,所述第三双色镜用于对经所述CLBO四倍频晶体的532倍频光进行透射,对所述266nm光进行反射。
本发明实施例的第二方面提供了一种213nm紫外光的输出系统,所述输出系统运行上述第一方面任一项所述的输出方法,以产生213nm紫外光。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果:本申请提供的213nm紫外光的输出方法中通过倍频晶体对1064nm的激光光束进行倍频产生532nm光,基于CLBO晶体,利用基频光与四倍频进行和频产生213nm皮秒激光脉冲;该激光器不仅可以有效减小由于非线性晶体吸收导致的损耗、走离效应以及热效应,同时,可以提高213nm的输出效率;且还具有调节方便、简单高效,实用性强的特点。
本发明的提供的方法可以避免二倍频光和三倍频光进行和频产生213nm激光脉冲过程中偏振需要转换的问题;由于CLBO晶体损伤阈值很高,可以提高深紫外激光脉冲损伤风险;采用的CLBO晶体对213nm的吸收小,走离小,因此,输出的213nm激光脉冲效率更高,光斑空间质量更好;采用的元器件都非常容易获得,成本低廉。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方法,下面将实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1为本发明提供的213nm紫外光的输出方法实现流程示意图;
图2为本发明提供的213nm紫外光的输出方法中各元件位置分布示意图;
图3为本发明另一实施例提供的213nm紫外光的输出方法中各元件位置分布示意图;
图4为本发明另一实施例提供的213nm紫外光的输出方法中各元件位置分布示意图。
附图标记
1 1064nm激光器 2 二倍频晶体
3 第一双色镜 4 延迟线
5 第二双色镜 6 五倍频晶体
7 反射镜 8 四倍频晶体
9 第三双色镜 10 分光镜
具体实施方式
以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定结构、技术之类的具体细节,以便透彻理解本发明提供的实施例。然而,本领域技术人员应当清楚,在没有这些具体细节的其他实施例中也可以实现本发明。在其他情况中,省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
图1示出了本申请提供的213nm紫外光的输出方法的实现流程示意图,包括以下步骤,对应装置如图2所示:
步骤S11:控制激光器产生1064nm基频光激光脉冲,1064nm激光脉冲经倍频晶体后产生532nm倍频光。
步骤S12:532nm倍频光经四倍频晶体后产生266nm激光脉冲四倍频。
步骤S13:266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光照射到五倍频晶体,以产生213nm紫外光五倍频。
图2是本发明提供的213nm紫外光输出方法中各设备分布图,为采用空间串联的方式获得213nm紫外光,即1064nm激光器1产生的1064nm皮秒激光脉冲经过LBO倍频晶体2产生532nm倍频光和剩余的1064nm基频光,532nm倍频光注入到CLBO四倍频晶体8产生266nm激光脉冲。266nm激光脉冲和剩余的1064nm激光脉冲注入到的CLBO五倍频晶体6后产生213nm皮秒激光。
在另一实施例中266nm激光脉冲和1064nm激光脉冲以及213nm皮秒激光经过分光棱镜10进行分光。
本申请另一实施例中提供的基于合束方式的213nm紫外光的输出方法的的系统中的光路图,
包括:1064nm皮秒激光器1、倍频晶体2、双色镜3,1064nm激光器1产生的1064nm皮秒激光脉冲经过倍频晶体2产生532nm倍频光和剩余的1064nm基频光,532nm倍频光和剩余的1064nm基频光经过双色镜3后,1064nm基频光透射,剩余的532nm倍频光反射。1064nm基频光经过延迟线4后入射到双色镜5,经双色镜5透射后注入到五倍频晶体6。
532nm倍频光经过反射镜7反射后注入到CLBO四倍频晶体8产生266nm激光脉冲。266nm激光脉冲经过双色镜9反射后注入到五倍频晶体6。266nm激光脉冲和1064nm激光脉冲同时通过晶体后产生213nm皮秒激光。
266nm激光脉冲和1064nm激光脉冲以及213nm皮秒激光经过分光棱镜10进行分光。
通过调节延迟线4使得1064nm的激光脉冲与266nm激光脉冲同时入射到五倍频晶体表面。本申请再一实施例中提供的基于第二种合束方式的213nm紫外光的输出方法的产生装置的结构如图4所示,该输出方法包括:
当激光器为1064nm纳秒激光器时,532nm倍频光经第一双色镜后照射到第一反射镜,并经第一反射镜反射到四倍频晶体,以产生266nm激光脉冲;
剩余的1064nm基频光经第一双色镜后入射到第二双色镜;
266nm激光脉冲经第三双色镜后和剩余的1064nm基频光达到第二双色镜;
经第二双色镜后的266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光同时照射到五倍频晶体,以产生213nm紫外光。
纳秒激光器时间走离效应可忽略故,1064nm纳激光与266nm纳秒激光脉冲不需要延迟线即可实现在五倍频晶体6中的高效和频,从而产生213nm纳秒激光脉冲。
其中在图3和图4所示的实施例中,产生213nm紫外光之后,还包括:通过一分光棱镜对从五倍频晶体出射的266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光以及产生213nm紫外光进行分光。
倍频晶为LBO倍频晶体。四倍频晶体为CLBO四倍频晶体,五倍频晶体为CLBO五倍频晶体。CLBO四倍频晶体和CLBO五倍频晶体放置在可防止晶体潮解的密封盒内,密封盒可被加热;第一双色镜用于对剩余的1064nm基频光进行透射,对532nm倍频光进行反射;第二双色镜用于对经过延迟线的1064nm基频光进行透射,对266nm光进行反射;第三双色镜用于对经CLBO四倍频晶体的532倍频光进行透射,对266nm光进行反射。
在非线性晶体中,213nm激光脉冲的产生基于三波耦合理论。在满足相位匹配的条件下,非线性晶体产生非线性极化,1064nm和266nm相互作用和频产生213nm激光脉冲。在213nm激光脉冲产生过程中,由于在和频过程中存在时间走离和空间走离,因此,除了晶体吸收特性外,非线性晶体的选择需要考虑有效非线性系数、走离角、允许角宽度以及允许温度范围。在深紫外波段,CLBO晶体具有紫外透光波段宽、抗光损伤阐值高、离散角小、倍频转换效率高、且易生长大尺寸单晶等优良特点。因此,本申请采用CLBO晶体用于1064nm的四次谐波、五次谐波产生。
实验表明,由于CLBO晶体的弱吸收,基于CLBO晶体产生213nm皮秒激光脉冲具有高的转换效率。同时,由于CLBO晶体的走离小,基于CLBO晶体输出的213nm的激光脉冲具有更好的空间分布。该装置具有很强的实用价值,操作简单、科学有效。
以上实施例仅用于对本发明进行说明,而非限定;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明,本领域普通技术人员应该理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (7)
1.一种213nm紫外光的输出方法,其特征在于,包括:
当激光器为1064nm皮秒激光器或1064nm纳秒激光器时,所述213nm紫外光的输出方法包括步骤:
控制激光器产生1064nm基频光激光脉冲, 1064nm激光脉冲经倍频晶体后产生532nm倍频光;
所述532nm倍频光经第一双色镜后反射到第一反射镜,并经所述第一反射镜反射到四倍频晶体,以产生266nm激光脉冲;
剩余的1064nm基频光经第一双色镜透射后入射到第二双色镜;
所述266nm激光脉冲经第三双色镜后和所述剩余的1064nm基频光同时达到所述第二双色镜;
经所述第二双色镜后的266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光照射到五倍频晶体,以产生213nm紫外光;
所述四倍频晶体为CLBO四倍频晶体,所述五倍频晶体为CLBO五倍频晶体。
2.根据权利要求1所述的213nm紫外光的输出方法,其特征在于,所述输出方法还包括:
当所述激光器为1064nm皮秒激光器时,在所述剩余的1064nm基频光的光路上设置延迟线,剩余的1064nm基频光经第一双色镜后经所述延迟线后入射到第二双色镜。
3.根据权利要求1或2所述的213nm紫外光的输出方法,其特征在于,在所述产生213nm紫外光之后,还包括:
通过一分光镜对从所述五倍频晶体出射的266nm激光脉冲和剩余的1064nm基频光以及产生213nm紫外光进行分光。
4.根据权利要求1或2所述的213nm紫外光的输出方法,其特征在于,所述倍频晶为LBO倍频晶体。
5.根据权利要求1所述的213nm紫外光的输出方法,其特征在于,
所述第二双色镜用于对1064nm基频光进行透射,对266nm光进行反射。
6.根据权利要求1所述的213nm紫外光的输出方法,其特征在于,所述第三双色镜用于对经所述CLBO四倍频晶体的532倍频光进行透射,对266nm光进行反射。
7.一种213nm紫外光的输出系统,其特征在于,所述输出系统运行所述权利要求1-6任一项所述的输出方法,以产生213nm紫外光。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010084386.4A CN113258427B (zh) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | 一种213nm紫外光的输出方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010084386.4A CN113258427B (zh) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | 一种213nm紫外光的输出方法及系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113258427A CN113258427A (zh) | 2021-08-13 |
CN113258427B true CN113258427B (zh) | 2023-02-10 |
Family
ID=77219335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010084386.4A Active CN113258427B (zh) | 2020-02-10 | 2020-02-10 | 一种213nm紫外光的输出方法及系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113258427B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114374139A (zh) * | 2021-11-30 | 2022-04-19 | 天津大学佐治亚理工深圳学院 | 基于补偿板产生飞秒深紫外激光的方法及激光器 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100430813C (zh) * | 2004-11-12 | 2008-11-05 | 中国科学院光电技术研究所 | 高效激光倍频装置 |
US7593440B2 (en) * | 2005-03-29 | 2009-09-22 | Coherent, Inc. | MOPA laser apparatus with two master oscillators for generating ultraviolet radiation |
CN2829156Y (zh) * | 2005-07-22 | 2006-10-18 | 吴砺 | 四倍频激光器 |
CN101867141A (zh) * | 2010-05-27 | 2010-10-20 | 复旦大学 | 基于倍频型级联啁啾脉冲放大产生高信噪比脉冲的装置 |
CN106654850A (zh) * | 2015-07-14 | 2017-05-10 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 深紫外-可见区波长连续可调的纳秒及皮秒脉冲激光器 |
CN107565360B (zh) * | 2017-08-21 | 2018-05-22 | 华中科技大学 | 一种半导体激光器泵浦的克尔透镜锁模钛宝石激光器 |
-
2020
- 2020-02-10 CN CN202010084386.4A patent/CN113258427B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN113258427A (zh) | 2021-08-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5742626A (en) | Ultraviolet solid state laser, method of using same and laser surgery apparatus | |
US20090185583A1 (en) | UV and Visible Laser Systems | |
WO1999014631A1 (fr) | Source de lumiere | |
KR20210021345A (ko) | 캐비티내 코팅을 가진 수동 q―스위치 마이크로칩 레이저 및 이러한 마이크로칩 레이저를 구비한 핸드피스 | |
CN113258427B (zh) | 一种213nm紫外光的输出方法及系统 | |
CN101202405A (zh) | 用1342nm激光7倍频获得192nm紫外激光的方法 | |
CN113258426B (zh) | 一种213nm激光器 | |
CN102738695A (zh) | 半导体二极管侧面泵浦腔内倍频紫外激光器及其方法 | |
Favre et al. | High-power long-pulse second harmonic generation and optical damage with free-running Nd: YAG laser | |
Creeden et al. | Pulsed Tm-doped fiber lasers for mid-IR frequency conversion | |
CN115173213B (zh) | 一种提高激光变频时开关光功率快速响应的激光装置 | |
CN104682182A (zh) | 二极管端面泵浦全固态激光器 | |
CN110768096A (zh) | 一种高功率、高圆度工业激光器 | |
CN113675707B (zh) | 一种全固态绿光激光器 | |
Creeden et al. | Multi-watt mid-IR fiber-pumped OPO | |
Lv et al. | High-energy, Quasi-CW 355 nm UV Pulses Generation From A Diode-Pumped Sub-nanosecond Nd: YAG System | |
Perkins et al. | Half watt average power at 25 kHz from fourth harmonic of Nd: YAG | |
Yu-Lei et al. | Single pass third-harmonic generation of 310 mW of 355 nm with an all-solid-state laser | |
CN117498138A (zh) | 基于532nm泵浦源的全固态290-340nm紫外可调谐光源 | |
Yu et al. | High energy diode-pumped 5th harmonic generation of Nd: YAG laser | |
Guo et al. | Efficient second harmonic generation of~ 200 fs pulse at 1 μm | |
Fu et al. | High efficiency and high power 260 nm deep UV laser pumped by an all-fiberized ytterbium-doped fiber laser | |
CN113594831A (zh) | 一种基于LBO晶体的266nm全固态紫外激光器 | |
Tarasov et al. | Solid-state laser source of narrowband ultraviolet B light for skin disease care | |
Kurnit et al. | Measurement and control of optical nonlinearities of importance to glass laser fusion systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |