CN114072976A - 激光装置、激光加工系统和电子器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的一个观点的激光装置具有：多个半导体激光器；多个光开关，它们被配置在多个半导体激光器各自的光路上；波长转换系统，其对从多个光开关输出的脉冲光进行波长转换，而生成波长转换光；ArF准分子激光放大器，其对波长转换光进行放大；以及控制器，其对多个半导体激光器和多个光开关的动作进行控制，多个半导体激光器分别输出使波长转换光的波长成为基于ArF准分子放大器的放大波长、且与氧对光的吸收线不同的波长的激光。

Description

激光装置、激光加工系统和电子器件的制造方法
技术领域
本公开涉及激光装置、激光加工系统和电子器件的制造方法。
背景技术
近年来，在半导体曝光装置中，随着半导体集成电路的微细化和高集成化，要求分辨率的提高。因此，从曝光用光源放出的光的短波长化得以发展。例如，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长大约为248nm的激光的KrF准分子激光装置、以及输出波长大约为193nm的激光的ArF准分子激光装置。
KrF准分子激光装置和ArF准分子激光装置的自然振荡光的谱线宽度较宽，为350～400pm。因此，在利用使KrF和ArF激光这种紫外线透过的材料构成投影透镜时，有时产生色差。其结果，分辨率可能降低。因此，需要将从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化到能够无视色差的程度。因此，在气体激光装置的激光谐振器内，有时具有包含窄带化元件(标准具、光栅等)的窄带化模块(Line Narrow Module：LNM)，以使谱线宽度窄带化。下面，将谱线宽度被窄带化的气体激光装置称为窄带化气体激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2010/0220756号说明书
专利文献2：日本特开2003-163393号公报
专利文献3：国际公开第2018/100638号
发明内容
本公开的1个观点的激光装置具有：多个半导体激光器；多个光开关，它们被配置在多个半导体激光器各自的光路上；波长转换系统，其对从多个光开关输出的脉冲光进行波长转换，而生成波长转换光；ArF准分子激光放大器，其对从波长转换系统输出的波长转换光进行放大；以及控制器，其对多个半导体激光器和多个光开关的动作进行控制，其中，多个半导体激光器分别构成为，输出使从波长转换系统输出的波长转换光的波长为ArF准分子激光放大器的放大波长的激光，从多个半导体激光器分别输出的激光的波长彼此不同，多个半导体激光器分别输出使波长转换光的波长成为与氧对光的吸收线不同的波长的激光。
本公开的另1个观点的电子器件的制造方法包含以下步骤：使用激光装置生成准分子激光，将准分子激光输出到加工装置，在加工装置中对被照射物照射准分子激光，以制造电子器件，激光装置具有：多个半导体激光器；多个光开关，它们被配置在多个半导体激光器各自的光路上；波长转换系统，其对从多个光开关输出的脉冲光进行波长转换，而生成波长转换光；ArF准分子激光放大器，其对从波长转换系统输出的波长转换光进行放大；以及控制器，其对多个半导体激光器和多个光开关的动作进行控制，多个半导体激光器分别构成为，输出使从波长转换系统输出的波长转换光的波长为ArF准分子激光放大器的放大波长的激光，从多个半导体激光器分别输出的激光的波长彼此不同，多个半导体激光器分别输出使通过波长转换而生成的波长转换光的波长成为与氧对光的吸收线不同的波长的激光。
附图说明
下面，参照附图将本公开的若干个实施方式作为简单例子进行说明。
图1概略地示出比较例的激光加工系统的结构。
图2是示出ArF准分子激光的自然振荡(Free Running)的谱波形的曲线图。
图3概略地示出实施方式1的激光装置的结构。
图4是示出从波长转换系统输出的多线的脉冲激光的谱的例子的曲线图。
图5是例示地示出多个光开关的动作的时序图。
图6概略地示出实施方式2的激光装置的结构。
图7是示出从波长可变多线固体激光器系统输出的多线的脉冲激光的谱的例子的曲线图。
图8是示意地示出多个波长转换系统的动作的图。
图9概略地示出使用掺钛蓝宝石放大器的波长可变多线固体激光器系统的结构例。
图10概略地示出使用2倍波产生器的波长可变多线固体激光器系统的结构例。
图11概略地示出使用2种纤维激光器的波长可变多线固体激光器系统的结构例。
图12概略地示出使用2种纤维激光器的波长可变多线固体激光器系统的另一个结构例。
具体实施方式
-目录-
1.比较例的激光加工系统的说明
1.1结构
1.2动作
1.2.1激光装置的动作
1.2.2加工装置的动作
1.2.2.1激光照射准备的动作
1.2.2.2激光照射时的动作
1.3谱波形的说明
1.4课题
2.实施方式1
2.1结构
2.2动作
2.3作用/效果
3.实施方式2
3.1结构
3.2动作
3.3作用/效果
3.4变形例
4.波长可变多线固体激光器系统的变形
4.1使用掺钛蓝宝石放大器的例子
4.1.1结构
4.1.2优点
4.2在波长转换系统中使用2倍波产生器的例子
4.2.1结构
4.2.2优点
4.3使用2种纤维激光器的例1
4.3.1结构
4.3.2动作
4.3.3变形例
4.4使用2种纤维激光器的例2
4.4.1结构
4.4.2动作
4.4.3变形例
5.电子器件的制造方法
6.其他
下面，参照附图对本公开的实施方式进行详细说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子，不限定本公开的内容。此外，各实施方式中说明的结构和动作并不一定全都是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同结构要素标注相同参照标号并省略重复说明。
1.比较例的激光加工系统的说明
1.1结构
图1概略地示出比较例的激光加工系统2的结构。激光加工系统2具有激光装置3和加工装置4。激光装置3是波长可变ArF准分子激光装置，包含波长可变固体激光器系统10、放大器12、监视器模块14、闸门16和激光控制部18。
波长可变固体激光器系统10包含半导体激光器20、光开关22、波长转换系统24、固体激光器控制部26和函数发生器(FG)27。
半导体激光器20是单纵模的种子激光器，通过连续波(CW：Continuous Wave)振荡而输出波长大约为773.6nm的激光作为种子光。半导体激光器20例如是分布反馈型的半导体激光器，通过对半导体的温度设定进行变更，能够对振荡波长进行变更。半导体激光器20能够在波长773.6nm附近使波长变化。
光开关22被配置在从半导体激光器20输出的种子光的光路上。光开关22在从固体激光器控制部26指定的定时对种子光进行脉冲化，而作为脉冲光输出。光开关22通过包含对光的通过定时进行控制的动作和对光进行放大的动作在内的动作进行脉冲化。光开关22可以通过对光的通过定时进行控制的元件和对光进行放大的元件的组合来构成，也可以通过一并具有双方的功能的1个元件来构成。光开关22例如可以是半导体光放大器(SOA：Semiconductor Optical Amplifier)。
波长转换系统24是使用非线性晶体生成4次谐波光的波长转换系统，例如构成为包含未图示的LBO晶体和KBBF晶体。“LBO”相当于化学式LiB3O5。“KBBF”相当于化学式KBe2BO3F2。
LBO晶体和KBBF晶体分别被配置在未图示的旋转台上，构成为能够对激光在各个晶体上的入射角度进行变更。
放大器12是ArF准分子激光放大器。放大器12包含激光腔30、充电器33、脉冲功率模块(PPM)34、凸面镜36和凹面镜37。
激光腔30是被封入有ArF激光气体的腔，具有窗口31a和31b以及一对电极32a和32b。电极32a和32b作为用于通过放电来激励激光介质的电极而被配置在激光腔30内。
在激光腔30形成有开口，电绝缘部38堵住该开口。电极32a被支承于电绝缘部38，电极32b被支承于未图示的返回板。返回板通过未图示的布线而与激光腔30的内表面连接。在电绝缘部38嵌入有导电部。导电部将从脉冲功率模块34供给的高电压施加给电极32a。
充电器33是以规定的电压对脉冲功率模块34中的未图示的充电电容器进行充电的直流电源装置。脉冲功率模块34包含被激光控制部18控制的开关34a。当开关34a从断开变成接通时，脉冲功率模块34利用被充电器33保持的电能生成脉冲状的高电压，将该高电压施加到一对电极32a和32b之间。
在一对电极32a和32b之间被施加高电压时，一对电极32a和32b之间的绝缘被破坏，引起放电。通过该放电的能量，激光腔30的激光介质被激励而向高能级跃迁。然后，被激励的激光介质向低能级跃迁时，放出与该能级差对应的光。
窗口31a和31b被配置在激光腔30的两端。激光腔30内产生的光经由窗口31a和31b向激光腔30的外部出射。
凸面镜36和凹面镜37被配置成，使从波长可变固体激光器系统10输出的脉冲激光在激光腔30内通过3次(3通)，射束放大。
监视器模块14被配置在从放大器12输出的脉冲激光的光路上。监视器模块14包含第1分束器41、第2分束器42、光传感器43和波长监视器44。
第1分束器41使从放大器12出射的脉冲激光以高透射率朝向闸门16透过，并且，使脉冲激光的一部分朝向第2分束器42反射。第2分束器42使在第1分束器41反射后的脉冲激光的一部分朝向光传感器43的受光面透过，使另一部分朝向波长监视器44的受光面反射。光传感器43检测入射到受光面的脉冲激光的脉冲能量，将检测到的脉冲能量的数据输出到激光控制部18。波长监视器44测定入射到受光面的脉冲激光的波长，将测定的波长的数据输出到激光控制部18。
闸门16被配置在透过第1分束器41后的脉冲激光的光路上。闸门16的开闭动作被激光控制部18控制。
从半导体激光器20到闸门16的出口的光路被使用未图示的壳体和未图示的光路管密封，并被利用氮气进行吹扫。激光装置3和加工装置4通过光路管5连接。光路管5内也流过氮气，光路管5在与加工装置4连接的连接部分和与激光装置3连接的连接部分分别被使用O型圈密封。
加工装置4包含照射光学系统50、框架52、XYZ台54、载台56和激光照射控制部58。
照射光学系统50包含高反射镜61、62和63、衰减器70、光路差棱镜76、光束均化器77、掩模80、转印光学系统82、窗口84和壳体86。
高反射镜61被配置成，使通过光路管5后的脉冲激光通过衰减器70而入射到高反射镜62。
衰减器70被配置在高反射镜61与62之间的光路上，包含2枚部分反射镜71、72和使各个镜的入射角可变的旋转台73、74。
高反射镜62被配置成，使通过衰减器70后的脉冲激光通过光路差棱镜76。
光路差棱镜76是低相干化光学系统。光路差棱镜76被配置在衰减器70与光束均化器77之间的光路上。光路差棱镜76的1个棒的长度由入射到光路差棱镜76的激光的相干长度来决定。例如，在入射的激光的谱线宽度为0.3pm的情况下，相干长度大约成为12.5cm。光路差棱镜76的材料例如为CaF2，针对波长193nm的折射率大约为1.5，因此，光路差棱镜76的1个棒的长度大约成为25cm。
光束均化器77和掩模80被配置在光路差棱镜76与转印光学系统82之间的光路上。光束均化器77包含复眼透镜78和聚光透镜79，被配置成对掩模80进行科勒照明。
掩模80是限定针对被照射物90的曝光图案的光掩模。曝光图案也可以说成加工图案或照射图案。
转印光学系统82被配置成，经由窗口84在被照射物90的表面形成掩模80的像。
转印光学系统82是多个透镜的组合透镜，也可以是缩小投影光学系统。窗口84被配置在转印光学系统82与被照射物90之间的光路上，以被未图示的O型圈密封的状态被固定于壳体86的开口。
窗口84是使准分子激光透过的CaF2晶体、合成石英基板，在两面被涂敷有反射抑制膜。
在壳体86设置有将氮气导入到壳体86内的供气口87、以及从壳体86将氮气排出到外部的排气口88。能够在供气口87和排气口88连接未图示的气体供给管、气体排出管。供气口87和排气口88在连接有气体供给管、气体排出管的状态下，被未图示的O型圈密封，以抑制外部气体混入壳体86内。在供气口87连接有未图示的氮气供给源。氮气供给源例如包含氮气瓶。
照射光学系统50和XYZ台54被固定于框架52。XYZ台54是能够在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向这样的彼此正交的三轴方向上移动的电动台。在XYZ台54上配置有载台56，被照射物90被载置于载台56上。被照射物90与被加工物同义。被照射物90的形式没有特别限定。被照射物90例如可以是半导体材料，也可以是被形成于半导体材料的包含杂质元素的杂质源膜。此外，被照射物90的材料例如可以是玻璃材料、陶瓷材料或高分子材料等。
作为激光控制部18、固体激光器控制部26、激光照射控制部58和其他各控制部发挥功能的控制器，能够通过1台或多台计算机的硬件和软件的组合来实现。软件与程序同义。可编程控制器包含在计算机的概念中。计算机能够构成为包含CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)和存储器。计算机中包含的CPU是处理器的一例。
此外，控制器的处理功能的一部分或全部可以使用以FPGA(Field ProgrammableGate Array：现场可编程门阵列)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：面向特定用途的集成电路)为代表的集成电路实现。
此外，还能够利用1台控制器实现多个控制器的功能。进而，在本公开中，控制器可以经由局域网、互联网这样的通信网络而彼此连接。在分散计算环境中，程序单元可以被保存于本地和远程双方的记忆存储设备中。
1.2动作
1.2.1激光装置的动作
对激光装置3的动作进行说明。激光控制部18在与激光照射控制部58之间发送接收各种信号。例如，激光控制部18从激光照射控制部58接收目标波长λt、目标脉冲能量Et的数据等以及发光触发信号Tr。激光控制部18在从激光照射控制部58接收目标波长λt和目标脉冲能量Et的数据时，向固体激光器控制部26发送目标波长λt的数据，对充电器33设定充电电压以成为目标脉冲能量Et。
固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入目标波长λt的数据时，对半导体激光器20的振荡波长λ1进行变更，以使从波长转换系统24输出的激光的波长成为λt。这里，振荡波长λ1是目标波长λt的4倍。即，存在下式的关系。
λ1＝4λt
固体激光器控制部26对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换系统24中的LBO晶体和KBBF晶体的波长转换效率最大的入射角度。
固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入发光触发信号Tr时，通过函数发生器27向光开关22发送信号。其结果，从波长转换系统24输出目标波长λt的脉冲激光。
激光控制部18在从激光照射控制部58接收到发光触发信号Tr时，向脉冲功率模块34的开关34a和光开关22分别发送触发信号，以在从波长可变固体激光器系统10输出的脉冲激光入射到放大器12的激光腔30的放电空间时进行放电。
其结果，从波长可变固体激光器系统10输出的脉冲激光被放大器12进行3通放大。由放大器12放大后的脉冲激光由监视器模块14的第1分束器41来采样，通过光传感器43和波长监视器44计测脉冲能量E和波长λ。
激光控制部18对充电器33的充电电压进行控制，以使由监视器模块14计测出的脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差接近0。此外，激光控制部18对半导体激光器20的振荡波长λ1进行控制，以使由监视器模块14计测出的波长λ与目标波长λt之差接近。
透过第1分束器41后的脉冲激光经由闸门16入射到加工装置4。
1.2.2加工装置的动作
1.2.2.1激光照射准备的动作
对加工装置4中的激光照射准备的动作进行说明。
在对被照射物90进行激光照射之前，激光照射控制部58对XYZ台54进行控制，以使得以规定高度对被照射物90的规定照射区域照射激光。
激光照射控制部58通过各个旋转台73、74对衰减器70的2个部分反射镜71和72的入射角度进行控制，以使被照射物90的表面位置(即掩模80的像的位置)处的注量成为目标的注量F。
以上，结束激光照射准备。
1.2.2.2激光照射时的动作
对加工装置4中的激光照射时的动作进行说明。在结束激光照射准备后，激光照射控制部58向激光控制部18发送1个发光触发信号Tr。与发光触发信号Tr同步地，透过监视器模块14的第1分束器41后的脉冲激光经由光路管5入射到加工装置4。
该脉冲激光由高反射镜61反射，通过衰减器70。通过衰减器70而被减光的脉冲激光由高反射镜62反射，通过光路差棱镜76。
光路差棱镜76使脉冲激光产生与脉冲激光要通过的位置对应的光路差。通过光路差棱镜76，由此，脉冲激光的时间相干降低。
通过光束均化器77，通过光路差棱镜76后的脉冲激光的光强度在空间上被均匀化，入射到掩模80。这里，关于在掩模80上被均匀照明的射束形状，优选以比掩模80的孔(光通过区域)大、且与掩模形状大致一致的形状进行照明。
通过转印光学系统82，透过掩模80后的脉冲激光被转印成像于被照射物90的表面。例如，在使用在半导体材料的表面形成有包含杂质元素的杂质源膜的被照射物作为被照射物90的情况下，透过掩模80后的脉冲激光被转印成像于包含杂质元素的杂质源膜的表面，其结果，包含杂质元素的杂质源膜被烧蚀，在半导体材料中掺杂有杂质。
在针对作为初始的加工位置的照射区域的激光照射结束的情况下，激光照射控制部58在存在下一个加工位置的情况下，将下一个加工位置的数据设置于XYZ台54。激光照射控制部58通过对XYZ台54进行控制，使被照射物90移动到下一个加工位置，在下一个加工位置处，对被照射物90进行激光照射。
在不存在下一个加工位置的情况下，激光照射控制部58结束激光照射。反复进行这样的顺序，直到针对被照射物90的全部加工位置的照射区域的激光照射结束为止。
如上所述，脉冲激光的照射也可以是按照被照射物90中的每一部分照射区域进行的“步进重复方式”。
1.3谱波形的说明
图2示出ArF准分子激光的未窄带化的自然振荡(Free Running)的谱波形。关于氮气中的谱波形FRN2，中心波长大约为193.4nm，谱线宽度按半值全宽(FWHM)大约为450pm。公知氧具有吸收激光的吸收带即多个吸收线。“吸收线”是氧吸收光的波长，在示出氧的吸收特性的光吸收谱的曲线图中，是由吸收系数急剧上升的峰曲线表示的波段。
ArF准分子激光的自然振荡的波段与氧的多个吸收线重叠，因此，在包含氧的气体中、例如空气中，产生由于氧而引起的光吸收。因此，空气中的谱波形FRair与不包含氧的氮气中的谱波形FRN2相比，如图2所示，在多个吸收线中产生光强度I的降低。这里，图2的纵轴的相对强度是对光强度I进行归一化后的值。
如图2所示，这些多个吸收线基于氧的Schumann-Runge带的吸收跃迁，在193nm附近具有振动带，关于各自的转动能级，具有由分支R(17)、P(15)、R(19)、P(17)、R(21)、P(19)、R(23)、P(21)表示的吸收特性。如图2所示，在ArF准分子激光的谱波形FRair中，在与这些分支相当的吸收线中，光强度I降低。
另一方面，各吸收线之间几乎不产生氧对激光的吸收，与吸收线相比，是激光的吸收少的波段。这里，在各吸收线之间，将不与吸收线重叠的波段称为“非吸收线”。非吸收线与吸收线相比，是由于氧而引起的光吸收量少的波长。
在加工装置4中的被照射物90的周围存在空气，在准分子激光的光路中存在氧。在激光加工系统2中的激光装置3中，在避开氧的吸收线的波长即氧的非吸收线、例如193.40nm处进行振荡。图2示出波长为193.40nm的单线的振荡谱。通过改变半导体激光器20的振荡波长，能够改变从激光装置3输出的准分子激光的波长。图2中的空心双向箭头的显示表示振荡谱是波长可变的。
1.4课题
为了避开氧的吸收线，需要较窄的谱线宽度(大约0.3pm)。但是，在使谱线宽度变窄时，时间相干变高，在加工装置4中对掩模80进行科勒照明时，产生散斑，因此，存在针对被照射物90的激光照射的状态恶化这样的问题。
为了避免该问题，在加工装置4中，作为用于降低激光的相干的光学系统的光路差棱镜76是必须的。但是，例如，大约0.3pm的谱线宽度的相干长度大约为12.5cm，光路差棱镜76的1个棒大约成为25cm。因此，光路差棱镜76的整体的大小成为1m以上，非常大。
2.实施方式1
2.1结构
图3概略地示出实施方式1的激光装置3A的结构。在实施方式1中，代替图1中说明的激光装置3而使用图3所示的激光装置3A。关于图3所示的结构，对与图1所示的激光装置3的不同之处进行说明。
图3所示的激光装置3A是具有波长可变多线固体激光器系统10A的波长可变多线ArF准分子激光装置。在本说明书中，“多线”是指在表示每个波长的光强度的分布的谱中包含多个峰值波长的谱，与“多线谱”同义。此外，“多线”这样的用语有时意味着具有多线谱的激光。
波长可变多线固体激光器系统10A具有多个半导体激光器20和多个光开关22。这里，示出使用5个半导体激光器20、且在半导体激光器20各自的光路上各配置1个光开关22的例子，但是，半导体激光器20和光开关22各自的个数可以设为2个以上适当的个数。半导体激光器20的个数和光开关22的个数也可以相同。
将多个半导体激光器20的个数设为n，使用识别各个半导体激光器20的索引i，将第i个半导体激光器20表记为“半导体激光器20i”。i为1以上且n以下的整数。优选n为3以上，图3示出n＝5的例子。例如，半导体激光器201是索引编号为i＝1的半导体激光器。此外，将被配置在半导体激光器20i的光路上的光开关22表记为“光开关22i”。例如，光开关221是被配置在半导体激光器201的光路上的光开关。
另外，在图3和以后的附图中，如“半导体激光器1”那样表记半导体激光器201，如“光开关1”那样表记光开关221。这些表记中的末尾的数字表示索引i。
多个半导体激光器201～205各自的结构与图1中说明的半导体激光器20的结构相同。此外，多个光开关221～225各自的结构与图1中说明的光开关22的结构相同。
波长可变多线固体激光器系统10A在多个光开关221～225与波长转换系统24之间具有未图示的光合波器。光合波器使从多个光开关221～225分别输出的脉冲光的光路大致一致，对多个脉冲光进行耦合，使其入射到波长转换系统24。
2.2动作
对实施方式1的激光装置3A的动作进行说明。激光照射控制部58向激光控制部18发送目标波长λt1、λt2、…λtn和目标脉冲能量Et的数据。目标波长λt1、λt2、…λtn是从波长转换系统24输出的多线的脉冲激光中的多个峰值波长各自的目标值。
激光控制部18在从激光照射控制部58接收到目标波长λt1、λt2、…λtn和目标脉冲能量Et的数据时，向固体激光器控制部26发送目标波长λt1、λt2、…λtn的数据，设定充电器33的充电电压，以成为目标脉冲能量Et。
图4是示出从波长转换系统24输出的多线的脉冲激光的谱的例子的曲线图。图4中粗虚线所示的谱波形表示从激光装置3A输出的准分子激光的有效谱。
目标波长λt1、λt2、…λtn分别是能够利用放大器12进行放大的放大波长，是避开氧的吸收线的波长。即，目标波长λt1、λt2、…λtn分别是与氧的吸收线不同的波长。例如，如图4所示，目标波长λt1是避开氧的吸收线的193.40nm。其他目标波长λt2、…λtn被设定为准分子激光的有效谱线宽度例如成为200pm的波长。
固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入目标波长λt1、λt2、…λtn的数据时，对多个半导体激光器201～205各自的温度设定进行控制，以使从波长转换系统24输出的多线的脉冲激光的各线的峰值波长成为λt1、λt2、…λtn。即，激光控制部18和固体激光器控制部26指定多个半导体激光器201～205各自的振荡波长。使用索引i表示的振荡波长λi是半导体激光器20i的振荡波长。在本例的情况下，振荡波长λi是目标波长λti的4倍。
即，存在下式的关系。
λ1＝4λt1
λ2＝4λt2
：
λn＝4λtn
多个半导体激光器201～205输出彼此不同的振荡波长λi的激光。
固体激光器控制部26对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换系统24的未图示的LBO晶体和KBBF晶体的波长转换效率最大的入射角度。
固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入发光触发信号Tr时，通过函数发生器27向多个光开关221～225分别发送信号。即，固体激光器控制部26指定对分别入射到多个光开关221～225的激光进行脉冲化的定时。其结果，从波长转换系统24输出具有目标波长λt1、λt2、…λtn这样的峰值波长的多线的脉冲激光。
在图4例示的多线的情况下，目标波长λt1、λt2和λt3被设定为P(17)的吸收线与R(21)的吸收线之间的非吸收线。目标波长λt4和λt5被设定为P(19)的吸收线与R(23)的吸收线之间的非吸收线。在λt3与λt4之间存在R(21)和P(19)的吸收线。通过设定目标波长λt1、λt2、…λtn以在多线中的多个峰值波长中的至少任意2个波长之间包含吸收线，能够得到有效谱线宽度较宽为200pm左右的准分子激光。
通过使与多线中的多个峰值波长对应的多个目标波长λt1、λt2、…λtn中的最大波长和最小波长收敛于波长转换系统24的相位匹配的容许范围内，能够通过单一的(共通的)波长转换系统24生成多线的各线的波长转换光。
与多线中的多个峰值波长对应的多个目标波长λt1、λt2、…λtn中的最大波长与最小波长之差大致成为接近从放大器12输出的最终放大后的准分子激光的谱线宽度的值。在图4的例子中，最大波长为λt5，最小波长为λt2，其差(λt5-λt2)大致为200pm。
与通过波长转换系统24的波长转换而生成的目标波长λt1、λt2、…λtn对应的各波长的光是本公开中的“波长转换光”的一例。
图5例示地示出多个光开关221～225的动作的时序图。图5示出分别施加给光开关221～225的电压波形、从光开关221～225分别输出的脉冲光的脉冲波形、以及基于放大器12的最终放大后的脉冲波形。
对光开关221～225分别施加矩形波的电压。通过调节电压波形的强度，能够变更光开关的放大率。在图5中，使5个光开关221～225的放大率一致，但是，光开关22各自的放大率也可以与基于放大器12的ArF准分子激光的振荡波长匹配地进行调整。
例如，在图4所示的例子的情况下，基于放大器12的波长λt1的振荡强度I(λt1)比波长λt2的振荡强度I(λt2)大，波长λt3的振荡强度I(λt3)比波长λt4的振荡强度I(λt4)、波长λt5的振荡强度I(λt5)大。
也可以考虑基于光开关22和放大器12的组合的放大率来调整光开关221～225各自的放大率，以使来自放大器12的输出成为期望的谱波形。越是基于放大器12的放大率相对较高的波长，则越是可以相对降低光开关22的放大率。能够使用多个光开关221～225对脉冲放大及其定时进行控制，因此，能够生成适合于加工工艺的脉冲波形。
激光控制部18在从激光照射控制部58接收到发光触发信号Tr时，向脉冲功率模块34的开关34a和光开关221～225分别提供触发信号，以使从波长可变多线固体激光器系统10A输出的脉冲激光入射到放大器12的激光腔30的放电空间时产生放电。
其结果，从波长可变多线固体激光器系统10A输出的脉冲激光被放大器12进行3通放大。
由放大器12放大后的脉冲激光由监视器模块14的第1分束器41来采样，通过光传感器43和波长监视器44分别计测脉冲能量E和波长λ。
激光控制部18对充电器33的充电电压和半导体激光器201～205的振荡波长进行控制，以使脉冲能量E与目标脉冲能量Et之差和波长λ与目标波长λtn之差接近0。如上所述，为了避开氧的吸收线，目标波长λt1、λt2、…λtn需要较窄的谱线宽度。因此，优选构成为监视器模块14的波长监视器44的分辨率例如成为0.3pm以下。
透过第1分束器41后的脉冲激光经由闸门16入射到加工装置4。加工装置4的动作与图1中说明的例子相同。
激光控制部18和固体激光器控制部26是本公开中的“控制器”的一例。
2.3作用/效果
根据实施方式1，从激光装置3A输出的脉冲激光的有效的谱线宽度较宽，为200pm，由此，时间相干降低，相干长度缩短到0.2mm。由此，能够在基于科勒照明的加工时减少散斑。其结果，与通常的光学元件尺寸相比，能够使加工装置4内的作为低相干化光学系统的光路差棱镜76小型化，能够进行基于掩模转印的激光加工。
3.实施方式2
3.1结构
图6概略地示出实施方式2的激光装置3B的结构。在实施方式2中，代替图3中说明的激光装置3A而使用图6所示的激光装置3B。关于图6所示的结构，对与图3所示的激光装置3A的不同之处进行说明。实施方式2与实施方式1相比，示出使激光装置3B输出的脉冲激光的谱线宽度比200pm更宽的情况的例子。
图6所示的激光装置3B是具有波长可变多线固体激光器系统10B的波长可变多线ArF准分子激光装置。
波长可变多线固体激光器系统10B具有多个半导体激光器201～203、多个光开关221～223和多个波长转换系统241～243。波长转换系统241～243的个数可以与半导体激光器20的个数相同。这里，示出n＝3的例子。
多个波长转换系统241～243被串联配置在使从多个光开关221～223输出的脉冲光重合而成的脉冲激光的光路上。波长转换系统241～243各自的结构可以与图3中说明的波长转换系统24的结构相同。
另外，在图6中，将波长转换系统241表记为“波长转换系统1”，将波长转换系统242表记为“波长转换系统2”，将波长转换系统243表记为“波长转换系统3”。
3.2动作
图7是示出从波长可变多线固体激光器系统10B输出的多线的脉冲激光的谱的例子的曲线图。图7中粗虚线所示的假想谱波形表示从激光装置3B输出的准分子激光的有效谱。
目标波长λt1、λt2、…λtn分别是能够利用放大器12进行放大的放大波长，是避开氧的吸收线的波长。例如，如图7所示，目标波长λt1是避开氧的吸收线的193.40nm。其他目标波长λt2、…λtn被设定为从激光装置3B输出的准分子激光的谱线宽度例如超过200pm的波长。这里，例示得到谱线宽度大致为400pm的准分子激光的情况。具体而言，如图7所示，例如，目标波长λt2可以设为避开氧的吸收线的波长193.20nm，目标波长λt3可以设为避开氧的吸收线的波长193.60nm。
即，设定各目标波长，以使与多线中的多个峰值波长对应的多个目标波长λt1、λt2、…λtn中的最大波长与最小波长之差超过200pm，例如成为400pm。
在图7所示的例子的情况下，目标波长λt1被设定为P(17)的吸收线与R(21)的吸收线之间的非吸收线。目标波长λt2被设定为P(15)的吸收线与R(19)的吸收线之间的非吸收线。目标波长λt3被设定为P(19)的吸收线与R(23)的吸收线之间的非吸收线。
在λt1与λt2之间存在R(19)和P(17)的吸收线，在λt1与λt3之间存在R(21)和P(19)的吸收线。
固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入目标波长λt1、λt2、…λtn的数据时，对多个半导体激光器201～20n各自的温度设定进行控制，以使从波长转换系统241、242、…24n输出的脉冲激光的波长成为λt1、λt2、…λtn。
此外，固体激光器控制部26对各波长转换系统241～24n的未图示的2个旋转台进行控制，以成为多个波长转换系统241、242、…24n中的各个波长转换系统的LBO晶体和KBBF晶体的波长转换效率最大的入射角度。
图8是示意地示出多个波长转换系统241～243的动作的图。被串联配置在激光的光路上的多个波长转换系统241～243中的第1级的波长转换系统241生成从光开关221输出的波长λ1的脉冲激光的4次谐波光。波长转换系统241包含LBO晶体241a和KBBF晶体241b。固体激光器控制部26对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换系统241的LBO晶体241a和KBBF晶体241b的波长转换效率最大的入射角度。
从光开关222输出的波长λ2的脉冲激光和从光开关223输出的波长λ3的脉冲激光透过波长转换系统241。
第2级的波长转换系统242生成从光开关222输出的波长λ2的脉冲激光的4次谐波光。波长转换系统242包含LBO晶体242a和KBBF晶体242b。固体激光器控制部26对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换系统242的LBO晶体242a和KBBF晶体242b的波长转换效率最大的入射角度。
同样，第3级的波长转换系统243生成从光开关223输出的波长λ3的脉冲激光的4次谐波光。波长转换系统243包含LBO晶体243a和KBBF晶体243b。固体激光器控制部26对未图示的2个旋转台进行控制，以成为波长转换系统243的LBO晶体243a和KBBF晶体243b的波长转换效率最大的入射角度。
通过基于多个波长转换系统241～243中的各个波长转换系统的波长转换，生成作为与振荡波长λ1、λ2和λ3分别对应的波长转换光的4次谐波光，从最终级的波长转换系统243输出多线的脉冲激光。
与通过波长转换系统241～243的波长转换而生成的目标波长λt1、λt2和λt3对应的各波长的光是本公开中的“波长转换光”的一例。
3.3作用/效果
根据实施方式2，从激光装置3B输出的脉冲激光的有效谱线宽度有效地超过200pm，较宽，例如大约为400pm左右，由此，时间相干降低，能够在基于科勒照明的加工时减少散斑。其结果，与通常的光学元件尺寸相比，能够使作为加工装置4内的低相干化光学系统的光路差棱镜76小型化，能够进行基于掩模转印的激光加工。
如图2中说明的那样，关于氮气中的自然振荡谱波形FRN2，谱线宽度按半值全宽(FWHM)大约为450pm。因此，从激光装置3B输出的脉冲激光的各线的峰值波长中的最大波长与最小波长之差可以为450pm以下。通过使最大波长与最小波长之差为450pm以下，被输出的脉冲激光的各线能够包含在ArF准分子激光放大器的放大波长中。
实施方式2与实施方式1相比，有效谱线宽度更宽，因此，散斑的减少效果进一步提高，能够使光路差棱镜76进一步小型化。
3.4变形例
在图6中，说明了将多个波长转换系统241～243串联配置在光路上的例子，但是，在对从光开关221～223输出的脉冲光进行合波之前进行波长转换的情况下，也可以在光开关221～223的光路上配置波长转换系统241～243。
4.波长可变多线固体激光器系统的变形
4.1使用掺钛蓝宝石放大器的例子
4.1.1结构
图9概略地示出使用掺钛蓝宝石放大器的波长可变多线固体激光器系统10C的结构例。也可以代替图3的波长可变多线固体激光器系统10A、图7的波长可变多线固体激光器系统10B，而采用图9的波长可变多线固体激光器系统10C。图9所示的激光装置3C是具有波长可变多线固体激光器系统10C的波长可变多线ArF准分子激光装置。关于图9所示的结构，对与图3的不同之处进行说明。
如图9所示，波长可变多线固体激光器系统10C包含输出种子光的多个半导体激光器201～205、使种子光成为规定的脉冲光的多个光开关221～225、对种子光进行放大的掺钛蓝宝石放大器23、波长转换系统24和固体激光器控制部26。掺钛蓝宝石放大器23是本公开中的“光放大器”的一例。
掺钛蓝宝石放大器23包含掺钛蓝宝石晶体230和抽运用脉冲激光器238。掺钛蓝宝石晶体230被配置在种子光的光路上。抽运用脉冲激光器238例如也可以是输出YLF激光的2次谐波光的激光装置。“YLF”表示氟化钇锂，化学式相当于LiYF4。
4.1.2优点
根据图9所示的结构，能够使用掺钛蓝宝石放大器放大基本波，因此，能够构建高输出的固体激光器系统。
4.2在波长转换系统中使用2倍波产生器的例子
4.2.1结构
图10概略地示出使用2倍波产生器的波长可变多线固体激光器系统10D的结构例。也可以代替图3的波长可变多线固体激光器系统10A、图7的波长可变多线固体激光器系统10B，而采用图10的波长可变多线固体激光器系统10D。图10所示的激光装置3D是具有波长可变多线固体激光器系统10D的波长可变多线ArF准分子激光装置。关于图10所示的结构，对与图3的不同之处进行说明。
如图10所示，波长可变多线固体激光器系统10D包含输出种子光的多个半导体激光器201～205、使种子光成为规定的脉冲光的多个光开关221～225、波长转换系统24D和固体激光器控制部26。
图10所示的半导体激光器201～205分别是输出波长大约为386.8nm的激光的半导体激光器，是分布反馈型的半导体激光器。
波长转换系统24D是产生2次谐波的波长转换系统，包含未图示的KBBF晶体。波长转换系统24D是2倍波产生器的一例。
KBBF晶体将从光开关221～225输出的波长大约为386.8nm的脉冲激光转换为2次谐波光即波长大约为193.4nm的脉冲激光。
4.2.2优点
根据图10所示的结构，作为波长转换系统24D，仅通过1个非线性晶体(KBBF晶体)就能够产生波长大约为193.4nm的脉冲激光。
4.3使用2种纤维激光器的例1
4.3.1结构
图11概略地示出使用2种纤维激光器的波长可变多线固体激光器系统10E的结构例。也可以代替图3的波长可变多线固体激光器系统10A，而采用图11的波长可变多线固体激光器系统10E。关于图11所示的结构，对与图3的不同之处进行说明。
波长可变多线固体激光器系统10E包含第1固体激光装置100、第2固体激光装置120、高反射镜150、第1分色镜155、波长转换系统160、同步电路部190和固体激光器控制部26。
第1固体激光装置100包含第1半导体激光器102、第1光开关104、第1纤维放大器106、固体放大器107和波长转换系统108。
第1半导体激光器102是单纵模的种子激光器，通过CW振荡而输出波长大约为1030nm的激光作为第1种子光。第1半导体激光器102例如是分布反馈型的半导体激光器。第1半导体激光器102能够在波长大约1030nm附近使波长变化。
第1光开关104被配置在从第1半导体激光器102输出的第1种子光的光路上。第1光开关104的结构与图1中说明的光开关22相同。第1光开关104例如是半导体光放大器，对从第1半导体激光器102输出的第1种子光进行脉冲化而输出第1脉冲光。将从第1光开关104出射的第1脉冲光称为“第1种子脉冲光”。
第1纤维放大器106是多级连接有被掺杂有Yb(镱)的多个石英纤维的Yb纤维放大器。石英纤维是本公开中的“光纤”的一例。固体放大器107是被掺杂有Yb的YAG(YttriumAluminum Garnet：钇铝石榴石)晶体。第1纤维放大器106和固体放大器107分别被从未图示的CW激励半导体激光器输入的CW激励光进行光激励。
第1纤维放大器106和固体放大器107对从第1光开关104出射的第1种子脉冲光进行放大。从固体放大器107输出的放大光入射到波长转换系统108。第1纤维放大器106和固体放大器107是本公开中的“第1光放大器”的一例。从固体放大器107输出的放大光是本公开中的“第1放大光”的一例。
波长转换系统108是产生4次谐波光的波长转换系统，包含LBO晶体110和第1CLBO晶体111。“CLBO”相当于化学式CsLiB6O10。在图11中，将第1CLBO晶体111表记为“CLBO1”。
LBO晶体110和第1CLBO晶体111被配置成，生成波长大约1030nm的4次谐波光即波长大约为257.5nm的第1脉冲激光PL1。波长转换系统108将由第1纤维放大器106和固体放大器107放大后的第1种子脉冲光转换为4次谐波光，而作为第1脉冲激光PL1输出。波长转换系统108是本公开中的“第1波长转换系统”的一例。第1脉冲激光PL1是本公开中的“第1波长转换光”的一例。
第2固体激光装置120包含多个半导体激光器121～125、多个光开关141～145、未图示的合波器和第2纤维放大器148。
多个半导体激光器121～125分别是单纵模的种子激光器，通过CW振荡而输出波长大约为1554nm的激光作为第2种子光。多个半导体激光器121～125分别例如是分布反馈型的半导体激光器。多个半导体激光器121～125分别能够在波长为1554nm附近使波长变化。多个半导体激光器121～125分别是本公开中的“第2半导体激光器”的一例。
多个光开关141～145分别被配置在多个半导体激光器121～125各自的光路上。多个光开关141～145各自的结构与图1中说明的光开关22相同。多个光开关141～145分别例如是半导体光放大器，对从多个半导体激光器121～125分别输出的第2种子光进行脉冲化而输出第2脉冲光。从多个光开关141～145输出的第2脉冲光由未图示的合波器合波，入射到第2纤维放大器148。将从多个光开关141～145输出的第2脉冲光称为“第2种子脉冲光”。多个光开关141～145分别是本公开中的“第2光开关”的一例。
第2纤维放大器148是多级连接有一起被掺杂有Er(铒)和Yb的多个石英纤维(光纤)的Er纤维放大器。第2纤维放大器148包含未图示的CW激励半导体激光器。第2纤维放大器148是本公开中的“光放大器”和“第2光放大器”的一例，Er和Yb是本公开中的“杂质”的一例。
第2纤维放大器148被从CW激励半导体激光器输入的CW激励光进行光激励。第2纤维放大器148对经由合波器入射的第2种子脉冲光进行放大，输出放大后的脉冲光作为第2脉冲激光PL2。第2脉冲激光PL2是本公开中的“第2放大光”的一例。
高反射镜150被配置成，使从第2固体激光装置120输出的第2脉冲激光PL2高反射，高反射后的第2脉冲激光PL2入射到第1分色镜155。
第1分色镜155被配置在从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光PL1入射的位置。
在第1分色镜155涂敷有膜，该膜使波长大约为257.5nm的第1脉冲激光PL1高透过，使波长大约为1554nm的第2脉冲激光PL2高反射。第1分色镜155被配置成，使高透过后的第1脉冲激光PL1的光路轴和高反射后的第2脉冲激光PL2的光路轴大致一致。
波长转换系统160包含第2CLBO晶体162、第3CLBO晶体163、第1旋转台164、第2旋转台165、第2分色镜166、第3分色镜167和高反射镜168。在图11中，将第2CLBO晶体162表记为“CLBO2”，将第3CLBO晶体163表记为“CLBO3”。
第2CLBO晶体162、第2分色镜166、第3CLBO晶体163和第3分色镜167按照该顺序被配置在第1脉冲激光PL1和第2脉冲激光PL2的光路上。
第2CLBO晶体162被保持于第1旋转台164上。第1旋转台164是使第2CLBO晶体162旋转的电动台，包含按照来自固体激光器控制部26的指令进行动作的未图示的致动器。第1旋转台164的旋转轴与图11的纸面平行，是与第1脉冲激光PL1的行进方向正交的方向。将以第1旋转台164的旋转轴为中心的旋转方向称为θ方向。第1旋转台164按照来自固体激光器控制部26的指令沿θ方向进行旋转驱动。
第3CLBO晶体163被保持于第2旋转台165上。第2旋转台165是使第2CLBO晶体162旋转的电动台。第2旋转台165的旋转轴是与图11的纸面垂直的方向。将以第2旋转台165的旋转轴为中心的旋转方向称为Φ方向。第2旋转台165按照来自固体激光器控制部26的指令沿Φ方向进行旋转驱动。
第1脉冲激光PL1和第2脉冲激光PL2入射到第2CLBO晶体162。
在第2CLBO晶体162中，第1脉冲激光PL1和第2脉冲激光PL2重叠，生成与波长大约257.5nm和波长大约1554nm的和频对应的波长大约为220.9nm的第3脉冲激光PL3。第1脉冲激光PL1和第2脉冲激光PL2透过第2CLBO晶体162。
第2分色镜166被涂敷有膜，该膜使波长大约为257.5nm的第1脉冲激光PL1高反射，使第2脉冲激光PL2和第3脉冲激光PL3高透过。高透过第2分色镜166后的第2脉冲激光PL2和第3脉冲激光PL3入射到第3CLBO晶体163。
在第3CLBO晶体163中，第2脉冲激光PL2和第3脉冲激光PL3重叠，生成与波长大约1554nm和波长大约220.9nm的和频对应的波长大约为193.4nm的第4脉冲激光PL4。第2脉冲激光PL2和第3脉冲激光PL3透过第3CLBO晶体163。波长转换系统160是本公开中的“第2波长转换系统”的一例。
第3分色镜167被涂敷有膜，该膜使第4脉冲激光PL4高反射，使第2脉冲激光PL2和第3脉冲激光PL3高透过。高反射镜168被配置在由第3分色镜167高反射后的第4脉冲激光PL4被高反射而从波长转换系统160输出的位置。
固体激光器控制部26与第1旋转台164和第2旋转台165电连接，对第1旋转台164和第2旋转台165的动作进行控制。此外，固体激光器控制部26与同步电路部190电连接。同步电路部190也可以包含在固体激光器控制部26中。
同步电路部190与第1固体激光装置100的第1光开关104和第2固体激光装置120的光开关141～145电连接。
同步电路部190根据从固体激光器控制部26输入的触发信号对第1光开关104和光开关141～145进行控制，使第1固体激光装置100和第2固体激光装置120各自的种子脉冲光的生成定时同步。
固体激光器控制部26经由未图示的信号线而与第1固体激光装置100的第1半导体激光器102、第1纤维放大器106中包含的CW激励半导体激光器、第2固体激光装置120的半导体激光器121～125和第2纤维放大器148中包含的CW激励半导体激光器分别电连接。
固体激光器控制部26经由激光控制部18从加工装置4的激光照射控制部58接收激光振荡准备信号、发光触发信号和目标波长的数据等，对第1旋转台164、第2旋转台165、同步电路部190、第1半导体激光器102和半导体激光器121～125等进行控制。
4.3.2动作
对波长可变多线固体激光器系统10E的动作进行说明。固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入目标波长λt的数据时，固定第1固体激光装置100中的第1半导体激光器102的振荡波长，以使从波长转换系统160输出的激光的波长成为λt，变更第2固体激光装置120中的多个半导体激光器121～125各自的振荡波长，以使有效谱线宽度成为200pm。此时，λt由λt1、λt2、…λtn的多个波长数据构成。
此外，固体激光器控制部26对第1旋转台164和第2旋转台165进行控制，以成为波长转换系统160中的第2CLBO晶体162和第3CLBO晶体163实现的波长转换效率最大的入射角度。
固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入发光触发信号Tr时，向同步电路部190发送信号。
同步电路部190对第1光开关104和光开关141～145提供同步信号，以使从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光PL1和从第2固体激光装置120输出的第2脉冲激光PL2大致同时地入射到波长转换系统160的第2CLBO晶体162。
其结果，从波长转换系统160输出目标波长λt的第4脉冲激光PL4。
在将从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光PL1的波长设为λp1、将从第2固体激光装置120输出的第2脉冲激光PL2的波长设为λp2、将波长转换系统160中的第3CLBO晶体163实现的波长转换后的波长设为λp3时，根据和频的关系，下式成立。
4/λp1+2/λp2＝1/λp3 (式1)
能够根据(式1)求出用于波长转换为目标波长λt的脉冲激光的、第1固体激光装置100和第2固体激光装置120各自的波长。
具体而言，使第1固体激光装置100的波长大致地匹配为目标波长λt，使第2固体激光装置120的波长精密地匹配为目标波长λt。
例如，在目标波长λt为193.4nm的情况下，将λp1设定为1031nm，使λp2匹配为1555nm。此外，在目标波长λt为193.6nm的情况下，将λp1设定为1031nm，使λp2匹配为1550nm。此时，多个半导体激光器121～125分别输出波长λp2或波长λp2的附近的波长的第2种子光。
根据从波长转换系统160输出的多线的各峰值波长的目标波长λt1、λt2、…λtn对多个半导体激光器121～125各自的振荡波长进行控制的动作与实施方式1中说明的例子相同。即，设定各半导体激光器121～125的振荡波长，以使作为从波长转换系统160输出的波长转换光的多线的脉冲激光的各峰值波长成为与氧的吸收线不同的波长。
4.3.3变形例
在图11中，关于第2固体激光装置120，说明了具有多个半导体激光器121～125和多个光开关141～145的结构，但是，关于第1固体激光装置100，也可以采用具有多个半导体激光器和多个光开关的结构。该情况下，第1固体激光装置100中的波长转换系统108的部分被变更为串联配置有多个波长转换系统的结构。
4.4使用2种纤维激光器的例2
4.4.1结构
图12概略地示出使用2种纤维激光器的波长可变多线固体激光器系统10F的结构例。也可以代替图6的波长可变多线固体激光器系统10B而采用图12的波长可变多线固体激光器系统10F。关于图12所示的结构，对与图11的不同之处进行说明。
在使激光装置3B输出的脉冲激光的谱线宽度比200pm更宽的情况下，采用图12所示的波长可变多线固体激光器系统10F。图12所示的波长可变多线固体激光器系统10F具有多个半导体激光器121～123、多个光开关141～143和多个波长转换系统171～173。波长转换系统171～173的个数可以与第2固体激光装置120中包含的半导体激光器的个数相同。这里，示出n＝3的例子。
多个波长转换系统171～173被串联配置在从第1分色镜155出射的第1脉冲激光PL1和第2脉冲激光PL2的光路上。波长转换系统171～173各自的结构可以与图11中说明的波长转换系统160的结构相同。波长转换系统171～173分别是本公开中的“第2波长转换系统”的一例。
另外，在图12中，将波长转换系统171表记为“波长转换系统1”，将波长转换系统172表记为“波长转换系统2”，将波长转换系统173表记为“波长转换系统3”。
4.4.2动作
对波长可变多线固体激光器系统10F的动作进行说明。固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入目标波长λt的数据时，固定第1固体激光装置100中的第1半导体激光器102的振荡波长，以使从波长转换系统171～173输出的激光的波长成为λt，变更第2固体激光装置120中的多个半导体激光器121～123各自的振荡波长，以使有效谱线宽度成为超过200pm的值(例如400pm)。此时，λt由λt1、λt2、…λtn的多个波长数据构成。
此外，固体激光器控制部26对各波长转换系统171～173的未图示的2个旋转台进行控制，以成为多个波长转换系统171～173各自的2个CLBO晶体实现的波长转换效率最大的入射角度。其他动作与图11所示的结构的动作相同。
固体激光器控制部26在从激光控制部18被输入发光触发信号Tr时，向同步电路部190发送信号。
同步电路部190对光开关104和光开关141～143提供同步信号，以使从第1固体激光装置100输出的第1脉冲激光PL1和从第2固体激光装置120输出的第2脉冲激光PL2大致同时地入射到波长转换系统171的第2CLBO晶体162。
其结果，从多个波长转换系统171～173的最终级输出目标波长λt的第4脉冲激光PL4。
能够根据(式1)求出用于波长转换为目标波长λt的脉冲激光的、第1固体激光装置100和第2固体激光装置120各自的波长。
具体而言，使第1固体激光装置100的波长大致地匹配为目标波长λt，使第2固体激光装置120的波长精密地匹配为目标波长λt。
例如，在目标波长λt为193.2nm的情况下，将λp1设定为1030nm，使λp2成为1547.4nm。此外，在目标波长λt为193.4nm的情况下，将λp1设定为1030nm，使λp2匹配为1553.85nm。在目标波长λt为193.6nm的情况下，将λp1设定为1030nm，使λp2匹配为1560.3nm。此时，多个半导体激光器121～123分别输出波长λp2或波长λp2的附近的波长的第2种子光。
根据从多个波长转换系统171～173输出的多线的各峰值波长的目标波长λt1、λt2、…λtn对多个半导体激光器121～123各自的振荡波长进行控制的动作与实施方式2中说明的例子相同。即，设定各半导体激光器121～123的振荡波长，以使作为由多个波长转换系统171～173生成的波长转换光的多线的脉冲激光的各峰值波长成为与氧的吸收线不同的波长。
4.4.3变形例
在图12中，关于第2固体激光装置120，说明了具有多个半导体激光器121～123和多个光开关141～143的结构，但是，关于第1固体激光装置100，也可以采用具有多个半导体激光器和多个光开关的结构。该情况下，第1固体激光装置100中的波长转换系统108的部分被变更为串联配置有多个波长转换系统的结构。
5.电子器件的制造方法
使用组合图3中说明的激光装置3A和图1中说明的加工装置4而成的激光加工系统，在将器件图案转印于作为被照射物90的半导体晶片后，经过多个工序，由此能够制造半导体器件。激光加工系统也可以代替激光装置3A而使用图6中说明的激光装置3B、图9中说明的激光装置3C或图10中说明的激光装置3D。进而，也可以代替波长可变多线固体激光器系统10A、10C、10D，而采用图11中说明的波长可变多线固体激光器系统10E，也可以代替波长可变多线固体激光器系统10B，而采用图12中说明的波长可变多线固体激光器系统10F。
此外，也可以代替加工装置4而使用曝光装置。曝光装置包含在加工装置的概念中。曝光装置使用被涂布有光致抗蚀剂的半导体晶片等感光基板作为被照射物90。通过曝光装置将器件图案转印于半导体晶片后，经过多个工序，由此能够制造半导体器件。半导体器件是本公开中的“电子器件”的一例。
6.其他
上述说明不是限制，而是简单的例示。因此，本领域技术人员明白能够在不脱离权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更。此外，本领域技术人员还明白适当组合本公开的实施方式和变形例进行使用。
只要没有明确记载，则本说明书和权利要求书整体所使用的用语应该解释为“非限定性”用语。例如，“包含”、“具有”、“所具有”、“具备”等用语应该解释为“不排除存在被记载的结构要素以外的结构要素”。此外，修饰词“一个”应该解释为意味着“至少一个”或“一个或一个以上”。此外，“A、B和C中的至少一方”这样的用语应该解释为“A”、“B”、“C”、“A+B”、“A+C”、“B+C”或“A+B+C”。进而，应该解释为还包含它们和“A”、“B”、“C”以外的部分的组合。

Claims (20)

1.一种激光装置，其具有：
多个半导体激光器；
多个光开关，它们被配置在所述多个半导体激光器各自的光路上；
波长转换系统，其对从所述多个光开关输出的脉冲光进行波长转换，而生成波长转换光；
ArF准分子激光放大器，其对从所述波长转换系统输出的所述波长转换光进行放大；以及
控制器，其对所述多个半导体激光器和所述多个光开关的动作进行控制，
其中，
所述多个半导体激光器分别构成为，输出使从所述波长转换系统输出的所述波长转换光的波长为所述ArF准分子激光放大器的放大波长的激光，
从所述多个半导体激光器分别输出的所述激光的波长彼此不同，
所述多个半导体激光器分别输出使所述波长转换光的波长成为与氧对光的吸收线不同的波长的所述激光。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述多个半导体激光器分别通过连续波振荡而输出所述激光，
所述多个光开关分别构成为，在由所述控制器分别指定的定时对从所述多个半导体激光器分别输出的所述激光进行脉冲化而输出。
3.根据权利要求2所述的激光装置，其中，
所述多个光开关分别通过包含对光的通过定时进行控制的动作和对光进行放大的动作在内的动作，进行所述脉冲化。
4.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述多个光开关是半导体光放大器。
5.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述多个半导体激光器是分布反馈型的半导体激光器，
所述控制器指定所述多个半导体激光器各自的振荡波长。
6.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述吸收线存在于由所述波长转换系统生成的多个所述波长转换光的波长中的至少任意2个波长之间。
7.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述波长转换系统生成作为所述波长转换光的4次谐波光。
8.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述激光装置还具有光放大器，所述光放大器被配置在所述多个光开关与所述波长转换系统之间的光路上。
9.根据权利要求8所述的激光装置，其中，
所述光放大器是使用掺钛蓝宝石晶体的掺钛蓝宝石放大器。
10.根据权利要求8所述的激光装置，其中，
所述光放大器是使用掺杂有杂质的光纤的纤维放大器。
11.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述波长转换系统生成作为所述波长转换光的2次谐波光。
12.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
多个所述波长转换系统被串联配置在光路上。
13.根据权利要求12所述的激光装置，其中，
包含通过所述波长转换系统的波长转换而生成的多个波长在内的多线的脉冲激光被输入到所述ArF准分子激光放大器，
所述多线的各线的峰值波长中的最大波长与最小波长之差超过200pm。
14.根据权利要求13所述的激光装置，其中，
所述多线的各线的峰值波长中的最大波长与最小波长之差为450pm以下。
15.根据权利要求1所述的激光装置，其中，
所述激光装置具有第1固体激光装置和第2固体激光装置，
所述激光装置构成为，从所述第1固体激光装置输出的第1脉冲激光和从所述第2固体激光装置输出的第2脉冲激光入射到所述波长转换系统，
所述第1固体激光装置和所述第2固体激光装置中的至少一方构成为，包含所述多个半导体激光器和所述多个光开关。
16.根据权利要求15所述的激光装置，其中，
所述第1固体激光装置包含：
第1半导体激光器；
第1光开关，其被配置在所述第1半导体激光器的光路上；
第1光放大器，其对从所述第1光开关输出的第1脉冲光进行放大；以及
第1波长转换系统，其对从所述第1光放大器输出的第1放大光进行波长转换，而输出第1波长转换光，
所述第2固体激光装置包含：
多个第2半导体激光器，它们是所述多个半导体激光器；
多个第2光开关，它们是所述多个光开关；以及
第2光放大器，其对从所述多个光开关输出的作为所述脉冲光的第2脉冲光进行放大，
作为所述波长转换系统的第2波长转换系统供从所述第1波长转换系统输出的所述第1波长转换光和从所述第2光放大器输出的第2放大光入射，并输出作为所述第1波长转换光与所述第2放大光的和频的所述波长转换光。
17.根据权利要求16所述的激光装置，其中，
所述第1光放大器包含使用被掺杂有Yb的光纤的Yb纤维放大器，
所述第2光放大器包含使用被掺杂有Er的光纤的Er纤维放大器。
18.根据权利要求16所述的激光装置，其中，
多个所述波长转换系统被串联配置在光路上。
19.一种激光加工系统，其具有：
权利要求1所述的激光装置；以及
加工装置，其将从所述激光装置输出的准分子激光照射到被照射物，
其中，
所述加工装置包含：
载台，其载置所述被照射物；以及
照射光学系统，其将从所述激光装置输出的所述准分子激光引导至所述载台上的所述被照射物，
所述照射光学系统包含：
光路差棱镜，其使从所述激光装置输出的所述准分子激光低相干化；
掩模，其限定针对所述被照射物的曝光图案；
光束均化器，其被配置在所述光路差棱镜与所述掩模之间的光路上；以及
转印光学系统，其将经由所述光束均化器被照明的所述掩模的像转印到所述被照射物的表面。
20.一种电子器件的制造方法，其包含以下步骤：
使用激光装置生成准分子激光，
将所述准分子激光输出到加工装置，在所述加工装置中对被照射物照射所述准分子激光，以制造电子器件，
所述激光装置具有：
多个半导体激光器；
多个光开关，它们被配置在所述多个半导体激光器各自的光路上；
波长转换系统，其对从所述多个光开关输出的脉冲光进行波长转换，而生成波长转换光；
ArF准分子激光放大器，其对从所述波长转换系统输出的所述波长转换光进行放大；以及
控制器，其对所述多个半导体激光器和所述多个光开关的动作进行控制，
所述多个半导体激光器分别构成为，输出使从所述波长转换系统输出的所述波长转换光的波长为所述ArF准分子激光放大器的放大波长的激光，
从所述多个半导体激光器分别输出的所述激光的波长彼此不同，
所述多个半导体激光器分别输出使通过所述波长转换而生成的所述波长转换光的波长成为与氧对光的吸收线不同的波长的所述激光。
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