JP2017535806A5

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Publication number: JP2017535806A5
Application number: JP2017518091A
Authority: JP
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2035-10-02

Description

例示の実施形態によれば、ダウンコンバート済シード信号発生器は、１ｍＷから５００ｍＷの範囲の、より低い（第１の）平均パワーレベルでダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成され、ＯＰＡは、１Ｗから２０Ｗ（またはそれ以上）の範囲のより高い（第２の）パワーレベルでダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成される。一例示の実施形態において、ＯＰＳのダウンコンバート済シード信号発生器は、ダウンコンバートされたシード信号を直接生成するシードダイオードレーザーを用いて実現され、別の例示の実施形態において、ダウンコンバート済シード信号発生器は、基本波光の一部分を変換することによってダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成された光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）を用いて実現される。両例示の実施形態において、光パラメトリックシステムのＯＰＡは、第１の基本波光部分をダウンコンバートされたシード信号と混合するように構成されたビームコンバイナと、前記基本波光の第１の部分の誘導ダウンコンバージョンによって、ダウンコンバートされたシード信号を増幅するように構成された非線形結晶と、ダウンコンバートされた信号を、不要な周波数から分離するように構成されたビームスプリッタ（波長分離装置）を含む。この好ましい実施形態では、ＯＰＳ（例えば、ＯＰＡおよびオプションのＯＰＯ）で利用される非線形結晶は、周期的に分極される非線形光学的結晶（例えば、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、酸化マグネシウムドープニオブ酸リチウム（Ｍｇ：ＬＮ）、化学量論的タンタル酸リチウム（ＳＬＴ）、酸化マグネシウムドープ化学量論的タンタル酸リチウム（Ｍｇ：ＳＬＴ）またはチタン酸リン酸カリウム（ＫＴＰ））を用いて実現される。

一実施形態において、非線形結晶６０７は、入力レーザー周波数ωとダウンコンバートされた信号周波数ω_ｓに関して位相整合または準位相整合できる任意の適切な非線形光学的結晶または周期的分極非線形光学的結晶を用いて実現される。１つの好ましい実施形態では、非線形結晶６０７は、周期的分極ニオブ酸リチウム、周期的分極酸化マグネシウムドープニオブ酸リチウム、周期的分極化学量論的タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）、周期的分極酸化マグネシウムドープ化学量論的タンタル酸リチウム、および周期的分極チタン酸リン酸カリウム（ＰＰＫＴＰ）のうち１つを含む。

非線形結晶６３３は、周波数ωの副部分１２７Ａから信号周波数ω_ｓの光を生成するための位相整合または準位相整合向けに設計されている。一実施形態において、非線形結晶６３３は、周期的分極ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）または周期的分極化学量論的タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）等の周期的に分極される材料を含む。非線形結晶６３３によって信号周波数光に変換されない入力レーザー光はいずれも集束ミラー６３４を通過して、減衰され得る。集束ミラー６３４は好ましくは、非線形結晶６３３で生成されるアイドラ周波数をも通すべきである。

基本波光を用いてダウンコンバートされた信号を生成することによって１８３ｎｍのレーザー出力光を生成する、上記に記載した解決策に加えて、第２の高調波光をダウンコンバートすることによって、適切なダウンコンバートされた信号を生成することも可能である。例えば、図１４は、図１Ａおよび１Ｂの実施形態で用いられたのと同じ構成部品のうちいくつかを含み、したがって、それらが同じ参照番号で示されるレーザーアセンブリ１４００を示す。特に、レーザーアセンブリ１４００は、基本波波長ωを有する基本波光１２８を生成するように構成され、ビームスプリッタ１２０を用いて基本波光１２８を部分１２７と１３０に分割し、部分１３０は第５高調波発生器１０３ｃに向けられる。別法として、第５高調波発生器に向けられる基本波の部分１３０は、第２高調波生成モジュール１５３の出力からの未消費の部分から、図１Ｂで描写されたのと同じ方式で取得されてもよいことに留意されたい。加えて、図１Ｂに示した手法と同様に、レーザーアセンブリ１４００は、第５高調波生成モジュール１０３ｃに透過される第２の高調波光１７５と第４の高調波光１６２を生成する第２高調波生成モジュール１５３および第４高調波生成モジュール１５５を含む。最後に、レーザーアセンブリ１４００は、ダウンコンバートされた周波数ω_ｓのダウンコンバートされた信号１２９を生成し、ダウンコンバートされた信号１２９が続いて周波数混合モジュール１０４内で第５高調波光１３４と混合されたとき、約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの範囲のレーザー出力光１４０を生成するように機能するＯＰＳ１１６Ｃを含む。

Claims

約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの範囲の出力波長を有するレーザー出力光を生成するレーザーアセンブリであって、
基本波周波数を有する基本波光を生成するように構成された基本波レーザーと、
基本波光の第１の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された光パラメトリックシステム（ＯＰＳ）であって、基本波周波数より少ないダウンコンバートされた周波数を有するダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリックシステム（ＯＰＳ）と、
前記基本波光の第２の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された第５高調波発生器であって、前記基本波周波数の５倍に等しい第５高調波周波数を有する第５高調波光を生成するように構成された第５高調波発生器と、
前記ＯＰＳから前記ダウンコンバートされた信号を受け取るように、また、前記第５高調波発生器から第５高調波光を受け取るように光学的に結合されて、前記ダウンコンバートされた信号と前記第５高調波光を混合することによって前記レーザー出力光を生成するように構成された周波数混合モジュールと、を備え、
前記ＯＰＳが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第１のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成されたダウンコンバート済シード信号発生器と、
前記ダウンコンバートされたシード信号と、前記基本波光の一部分が、非線形結晶を一度通過することによって混合されるように構成された光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）を備え、前記非線形結晶は、前記混合が、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第１のパワーレベルの１０倍を超える第２のパワーレベルで生成するように構成され、
前記ＯＰＳは、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第５高調波周波数の合計が、前記レーザー出力を約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの範囲で生成するように構成されることを特徴とするレーザーアセンブリ。
前記基本波レーザーが、約１０６４ｎｍ、約１０５３ｎｍ、約１０４７ｎｍおよび約１０３０ｎｍのうち１つに等しい対応する波長を有する前記基本波周波数で前記基本波光を生成するように構成される、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
前記第５高調波発生器および前記周波数混合モジュールのうち少なくとも１つは、アニール処理したＣＬＢＯ結晶、重水素処理したＣＬＢＯ結晶または水素処理したＣＬＢＯ結晶のうち少なくとも１つを備える、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
前記ＯＰＡが、
前記基本波光の前記第１の基本波光部分を、前記ダウンコンバートされたシード信号と混合するように構成されたビームコンバイナと、
前記ダウンコンバートされたシード信号を受け取り、前記基本波光の第１の部分の誘導ダウンコンバージョンによって、前記ダウンコンバートされたシード信号を増幅するように構成された非線形結晶と、
前記ダウンコンバートされた信号を、前記非線形結晶から受け取った他の周波数から分離し、前記ダウンコンバートされた信号を、前記周波数混合モジュールに向けるように構成されたビームスプリッタと、
を備えている、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
前記ダウンコンバート済シード信号発生器が、前記ダウンコンバートされたシード信号を、１ｍＷから５００ｍＷの範囲の前記第１のパワーレベルで生成するように構成され、前記ＯＰＡは、前記ダウンコンバートされたシード信号を、１Ｗから２０Ｗの範囲の前記第２のパワーレベルで生成するように構成されている、請求項４に記載のレーザーアセンブリ。
前記ビームコンバイナはさらに、第２の波長を透過しながら第１の波長を反射し、前記基本波光部分および前記ダウンコンバートされたシード信号が、前記非線形結晶を介して実質的に同一線で透過するように構成される請求項４に記載のレーザーアセンブリ。
前記非線形結晶が、周期的分極ニオブ酸リチウム（ＰＰＬＮ）、周期的分極酸化マグネシウムドープニオブ酸リチウム、周期的分極化学量論的タンタル酸リチウム（ＰＰＳＬＴ）、周期的分極酸化マグネシウムドープ化学量論的タンタル酸リチウムおよび周期的分極チタン酸リン酸カリウム（ＰＰＫＴＰ）のうち１つを含む、請求項６に記載のレーザーアセンブリ。
前記ＯＰＳの前記ダウンコンバート済シード信号発生器がダイオードレーザーを含む、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
前記ＯＰＳがさらに、前記基本波光の前記第１の部分を、第１の副部分と第２の副部分に分岐するように構成されたビームスプリッタを含み、
前記ダウンコンバート済シード信号発生器が、前記第１の副部分を変換することによってダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成された光パラメトリック発振器（ＯＰＯ）を備え、
前記ＯＰＡは、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第２の副部分と混合するように構成されている、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
前記ダウンコンバートされた信号は、前記ダウンコンバートされた周波数に対応するダウンコンバートされた波長を有し、
前記ＯＰＯは、第１の集束ミラーと、非線形結晶と、第２の集束ミラー、波長セレクタと、出力結合器を含み、それらは作動的に構成されてキャビティを形成し、そのキャビティ内で光が、前記第１と第２の集束ミラーと前記非線形結晶によって、前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射され、
前記波長セレクタは、前記ダウンコンバートされた波長の約０．２ｎｍの波長範囲に波長を有する光を高度に反射するように構成され、
前記出力結合器は、前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射する前記光の部分を、前記ダウンコンバートされたシード信号として通すように構成される、
請求項９に記載のレーザーアセンブリ。
前記ＯＰＳが、
前記第２の副部分を、前記ダウンコンバートされたシード信号と混合するように構成されたビームコンバイナと、
前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第２の副部分の誘導ダウンコンバージョンによって増幅するように構成された非線形結晶を備え、
前記ビームスプリッタから前記ビームコンバイナまでの光路長は、前記第２の副部分のパルスが、前記ダウンコンバートされたシード信号のパルスと実質的に同時に前記ビームコンバイナに到達するように設定される、請求項１０に記載のレーザーアセンブリ。
前記ダウンコンバートされた信号が約１２５０ｎｍから約１８３０ｎｍの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項１に記載のレーザーアセンブリ。
前記基本波周波数が約１０６４．４ｎｍの対応する波長を有するように、前記基本波レーザーが構成され、前記ダウンコンバートされた信号が約１２５０ｎｍから約１４２０ｎｍの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項１２に記載のレーザーアセンブリ。
前記基本波周波数が約１０３０ｎｍの対応する波長を有するように、前記基本波レーザーが構成され、前記ダウンコンバートされた信号が約１４００ｎｍから約１８３０ｎｍの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項１２に記載のレーザーアセンブリ。
前記基本波レーザーが、モードロックレーザー、準連続波レーザー、レーザーダイオードおよびファイバーレーザーのうち１つを備える、請求項１２に記載のレーザーアセンブリ。
検査システムであって、
約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの範囲の出力波長を有するレーザー出力光を生成するように構成されたレーザーアセンブリと、
前記レーザーアセンブリからのレーザー出力光を、被検査物に向けるように構成された第１の光学素子と、
前記被検査物によって影響を受けた前記レーザー出力光の画像部分を収集し、前記画像部分を１つ以上のセンサに向けるように構成された第２の光学素子と、
を備え、
前記レーザーアセンブリが、
基本波周波数を有する基本波光を生成するように構成された基本波レーザーと、
前記基本波光の第１の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された光パラメトリックシステム（ＯＰＳ）であって、基本波周波数より少ないダウンコンバートされた周波数を有するダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリックシステム（ＯＰＳ）と、
前記基本波光の第２の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された第５高調波発生器であって、基本波周波数の５倍に等しい第５高調波光を生成するように構成された第５高調波発生器と、
前記ＯＰＳから前記ダウンコンバートされた信号を受け取るように、また、前記第５高調波発生器から第５高調波光を受け取るように光学的に結合されて、前記ダウンコンバートされた信号と前記第５高調波光を混合することによって前記レーザー出力光を生成するように構成された周波数混合モジュールと、を備え、
前記ＯＰＳが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第１のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成するように構成されたダウンコンバート済シード信号発生器と、
前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記基本波光の一部分と混合して、
前記混合により、前記ダウンコンバートされたシード信号を、前記第１のパワーレベルの１０倍を超える第２のパワーレベルで生成するように構成されている、光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ）と、
を備え、
前記ＯＰＳは、前記ダウンコンバートされた周波数と第５高調波周波数の合計が、前記レーザー出力光を約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの範囲で生成するように構成されることを特徴とする検査システム。
前記検査システムが、暗視野検査システムを含む、請求項１６に記載の検査システム。
前記被検査物に向けられるレーザー出力光のコヒーレンスを減少させるように構成された、音響光学変調器および電気光学変調器のうち少なくとも１つをさらに備える、請求項１６に記載の検査システム。
前記レーザーアセンブリのパルス繰返し率を増加させるように構成されたパルスレート乗算器をさらに備える、請求項１６に記載の検査システム。
前記第２の光学素子は、反射画像部分と透過画像部分を１つのセンサに同時に向けるように構成される、請求項１６に記載の検査システム。
前記第１の光学素子は、前記レーザー出力光が前記被検査物上に１つの照射ラインを形成するように、前記レーザー出力光を向けるように構成された１つ以上の構成部品を備える、請求項１６に記載の検査システム。
前記第１の光学素子は、前記レーザー出力光が、前記被検査物上に、複数の同時に照射されたスポットを形成するように、前記レーザー出力光を向けるように構成された１つ以上の構成部品を備える、請求項１６に記載の検査システム。
前記ダウンコンバートされた信号が約１２５０ｎｍから約１８３０ｎｍの範囲の信号波長を有するように、前記光パラメトリックシステムが構成されている、請求項１６に記載の検査システム。
前記第５高調波発生器が、アニール処理したＣＬＢＯ結晶、重水素処理したＣＬＢＯ結晶または水素処理したＣＬＢＯ結晶のうち少なくとも１つを備える、請求項２３に記載の検査システム。
約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの間の波長の光を生成する方法であって、
約１０６４．４ｎｍの対応する基本波長を有する基本波周波数で基本波光を生成し、
前記基本波光の第１の部分をダウンコンバートして、その結果、前記ダウンコンバートにより、約１２５０ｎｍから約１４２０ｎｍの間の対応するダウンコンバートされた波長を有するダウンコンバートされた周波数で、ダウンコンバートされた信号を生成し、
前記基本波光の第２の部分をコンバートして、その結果、前記コンバートにより、前記基本波周波数の第５高調波周波数で第５高調波光を生成し、
前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を混合し、その結果前記混合により、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第５高調波周波数の合計に対応する出力波長を有する出力レーザー光を生成する、
ことを含み、
前記基本波光の前記第１の部分をダウンコンバートすることが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第１のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成し、
前記ダウンコンバートされたシード信号を前記基本波光の前記第１の部分と混合して、前記ダウンコンバートされたシード信号の混合により、前記ダウンコンバートされた信号を、前記第１のパワーレベルの１０倍を超える第２のパワーレベルで生成する、
ことを含み、
前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号の混合は、前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を、アニール処理したＣＬＢＯ結晶、重水素処理したＣＬＢＯ結晶または水素処理したＣＬＢＯ結晶のうち少なくとも１つを通すことを含む、方法。
約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの間の波長の光を生成する方法であって、
約１０３０ｎｍの対応する基本波長を有する基本波周波数で基本波光を生成し、
前記基本波光の第１の部分をダウンコンバートして、その結果、前記ダウンコンバートにより、約１４００ｎｍから約１８３０ｎｍの間の対応するダウンコンバートされた波長を有するダウンコンバートされた周波数で、ダウンコンバートされた信号を生成し、
前記基本波光の第２の部分をコンバートして、その結果、前記コンバートにより、前記基本波周波数の第５高調波周波数で第５高調波光を生成し、
前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号とを混合し、その結果前記混合により、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第５高調波周波数の合計に対応する出力波長を有する出力レーザー光を生成する、
ことを含み、
前記基本波光の前記第１の部分をダウンコンバートすることが、
前記ダウンコンバートされた周波数と第１のピークパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成し、
前記ダウンコンバートされたシード信号を前記基本波光の前記第１の部分と混合して、前記ダウンコンバートされたシード信号の混合により、前記ダウンコンバートされた信号を、前記第１のパワーレベルの１０倍を超える第２のピークパワーレベルで生成する、
ことを含み、
前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号の混合は、前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を、アニール処理したＣＬＢＯ結晶、重水素処理したＣＬＢＯ結晶または水素処理したＣＬＢＯ結晶のうち少なくとも１つを通すことを含む、方法。
サンプルの検査方法であって、
約１０３０ｎｍの対応する基本波波長を有する基本波周波数でパルスレーザー光を生成し、
基本波光の第１の部分をコンバートして、その結果、ダウンコンバートにより、約１４００ｎｍから約１８３０ｎｍの間の対応するダウンコンバートされた波長を有するダウンコンバートされた周波数で、ダウンコンバートされた信号を生成し、
前記基本波光の第２の部分をコンバートして、その結果、前記コンバートにより、前記基本波周波数の第５高調波周波数で第５高調波光を生成し、
前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号とを混合して、その結果前記混合により、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第５高調波周波数の合計に対応する出力波長を有する出力レーザー光を生成し、
前記出力レーザー光を被検査物に向け、
前記被検査物によって影響を受けた前記レーザー出力光の画像部分を収集し、前記画像部分を１つ以上のセンサに向けることを含み、
前記基本波光の前記第１の部分をダウンコンバートすることが、
前記ダウンコンバート周波数と第１のパワーレベルを有するダウンコンバートされたシード信号を生成し、
前記ダウンコンバートされたシード信号を前記基本波光の前記第１の部分と混合して、前記ダウンコンバートされたシード信号の混合により、前記ダウンコンバートされた信号を、前記第１のパワーレベルの１０倍を超える第２のパワーレベルで生成する、
ことを含み、
前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号の混合は、前記第５高調波光と前記ダウンコンバートされた信号を、アニール処理したＣＬＢＯ結晶、重水素処理したＣＬＢＯ結晶または水素処理したＣＬＢＯ結晶のうち少なくとも１つを通すことを含む、方法。
約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの範囲の出力波長を有するレーザー出力光を生成するレーザーアセンブリであって、
基本波周波数を有する基本波光を生成するように構成された基本波レーザーと、
前記基本波光の第１の部分を受け取るように前記基本波レーザーに結合され、前記基本波周波数の二倍に等しい第２高調波周波数を有する第２高調波光を生成するように構成された第２高調波発生器と、
基本波光の第２高調波周波数を有する第２高調波光の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された光パラメトリックシステム（ＯＰＳ）であって、基本波周波数より少ないダウンコンバートされた周波数を有するダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリックシステム（ＯＰＳ）と、
前記基本波光の第２の部分を受け取るように、前記基本波レーザーに結合された第５高調波発生器であって、前記基本波周波数の５倍に等しい第５高調波周波数を有する第５高調波光を生成するように構成された第５高調波発生器と、
前記ＯＰＳから前記ダウンコンバートされた信号を受け取るように、また、前記第５高調波発生器から第５高調波光を受け取るように光学的に結合されて、前記ダウンコンバートされた信号と前記第５高調波光を混合することによって前記レーザー出力光を生成するように構成された周波数混合モジュールと、を備え、
前記基本波レーザーは、前記第２高調波光部分が可視緑色光を含むように、前記基本波光を生成するように構成され、
前記ＯＰＳが、前記第２高調波光をダウンコンバートすることによって前記ダウンコンバートされた信号を生成するように構成された光パラメトリック発振器を備え、
前記ＯＰＳは、前記ダウンコンバートされた周波数と前記第５高調波周波数の合計が、前記レーザー出力を約１８０ｎｍから約１８５ｎｍの範囲で生成するように構成されることを特徴とするレーザーアセンブリ。
前記ダウンコンバートされた信号は、前記ダウンコンバートされた周波数に対応するダウンコンバートされた波長を有し、
前記ＯＰＳが、第１の集束ミラー、非線形結晶、第２の集束ミラー、波長セレクタ、および出力結合器を備え、それらは、キャビティを形成するように作動的に構成され、前記キャビティ内で、光が、前記第１と第２の集束ミラーおよび前記非線形結晶によって前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射され、
前記波長セレクタは、前記ダウンコンバートされた波長の約０．２ｎｍの波長範囲に波長を有する光を高度に反射するように構成され、
前記出力結合器は、前記波長セレクタと前記出力結合器の間で反射する前記光の一部分を、前記ダウンコンバートされた信号として通すように構成され、前記非線形結晶がリチウムトリボレート（ＬＢＯ）結晶を含む、請求項２８に記載のレーザーアセンブリ。