JP4590578B1 - 光源装置、マスク検査装置、及びコヒーレント光発生方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の一態様にかかる光源装置は、波長1060〜1080nm光を発生させる第1のレーザ光源11と、波長1750〜2100nm光を発生させる第2のレーザ光源16と、波長1080〜1120nm光を発生させる第3のレーザ光源17と、第4次高調波発生により波長265〜270nmの第1のDUV光を発生させる第2高調波発生器12,13と、第1のDUV光と第2のレーザ光源の出力光との和周波混合により波長232〜237nmの第2のDUV光を発生させる第1の和周波発生器14と、第2のDUV光と第3のレーザ光源の出力光との和周波混合により波長192.5〜194.5nmの第3のDUV光を発生させる第3の波長変換手段とを備えたものである。
【選択図】図1
Description
(1)λ1=2.075μmとλ2=213nmとの和周波混合による方式(図12:特許文献2)、
(2)λ1=1.55μmとλ2=221nmとの和周波混合による方式(図13:特許文献3、図14:特許文献4および特許文献5、図15:特許文献6および特許文献7)、
(3)λ1=1.415μmとλ2=224nmの和周波混合による方式(図16:特許文献5)、
(4)λ1〜1105nmとλ2〜234nmの和周波混合による方式(図17:特許文献6、図18:特許文献7)、
(5)λ1〜1064nmとλ2〜236nmの和周波混合による方式(図19:特許文献8、図20:特許文献9および特許文献10)、
(6)λ1〜710nmとλ2=266nmの和周波混合による方式(図21:特許文献11、特許文献12、特許文献13、特許文献14)
(7)λ1=740〜790nmとλ2=256〜262nmの和周波混合による方式(特許文献15)。
本発明の第7の態様に係る光源装置は、上記の光源装置であって、前記第2のレーザ光源はツリウム(Tm)添加ファイバーレーザ又はアンプであるものである。これにより、効率よく、第2のレーザ光を発生させることができる。
本発明の第8の態様に係る光源装置は、上記の光源装置であって、前記第3のレーザ光源はイッテリビウム(Yb)添加ファイバーレーザであることを特徴とするものである。これにより、効率よく、第3のレーザ光を発生させることができる。
一方234.1〜234.9nm(=λ3)については、やはり、以下の(5)式に示す波長変換に依らなければならない。
(1) チタンサファイアレーザ等によるλ1〜700nm光と、イッテリビウム(Yb)添加固体(ファイバー)レーザ(アンプ)の第3次高調波λ2〜355nmとの和周波混合(非特許文献10)
(2) エルビウム(Er)添加ファイバーレーザ(アンプ)によるλ1〜1.55μm光とイッテリビウム(Yb)添加固体(ファイバー)レーザ(アンプ)の第4次高調波λ2〜277nmとの和周波混合(特許文献7)
(3) ツリウム(Tm)添加ファイバーレーザ(アンプ)等によるλ1〜2.0μm光とイッテリビウム(Yb)添加固体(ファイバー)レーザ(アンプ)の第4次高調波λ2〜266nmとの和周波混合
(4) プラセオジム(Pr)添加固体レーザ等により得られる470nm光の第2高調波発生。
一方で(3)の方式の場合、イッテリビウム(Yb)添加ファイバーレーザ(アンプ)ないしネオジウム(Nd)添加固体レーザないしファイバーレーザ(アンプ)の第4次高調波として特に波長266nmの光源が広く実用化されている。
一方で、特許文献17に示された276nmと1.55μm光との和周波混合ではLBO結晶を用いてもNCPM動作を得ることはできず、むしろBBO結晶の方が変換効率は高くなっている。しかし、NCPM動作のLBO結晶によるλ1=1950〜2009nmとλ2=266nmとの和周波混合により234.1〜234.9nmの光を発生させた方が、その6倍もの高効率の変換効率が得られるので圧倒的に有利である。
外部共振器による光強度の増強度は、共振器を構成する光学鏡の性能等に依存するが、一般には40〜100倍程度とすることができる。低めに40倍と仮定して、本発明の構成および公知例において100mWの193.4nmを発生させるために必要な各光出力を見積もると、例えば図9、図10のようになる。図9では、本実施の形態にかかる構成を最上段に示し、公知例による構成を2〜4段目に示している。また、図10は公知例による構成を示している。
これらの公知例に対して高効率な本発明では、各光源の消費電力、サイズ、コストに関しても全て公知例よりも小さくなり、検査装置等に適用する際の優位性は極めて高い。しかも本発明に用いている266nmは最も高出力が得やすい波長であり、高出力化が容易という拡張性もある。また、本発明における234.1〜234.9nm光、193.4nm光の発生は、ともに発生効率が高いだけでなく、ウォークオフと呼ばれる現象がない非臨界位相整合(NCPM)か、それに近い動作であるため、サイドローブとよばれるビームの空間強度分布上の歪みが発生せず、応用においても使いやすいビームであるという特長もある。193.4nmのみならず、途中で発生する234.9nmの光は、光ディスクマスタリング、ファイバーグレーティング書き込み等、現状様々な産業分野で利用されている266nmおよびアルゴンイオンレーザ第2高調波発生による257nm、244nmよりも短波長であり、本発明に示した高効率な構成によってこれらの応用においても利用することが可能である。
12 第1の第2高調波発生器
13 第2の第2高調波発生器
14 第1の和周波発生器
15 第2の和周波発生器
16 第2のレーザ光源
17 第3のレーザ光源
21〜24 光学鏡
25 BBO結晶
31〜34 光学鏡
35 CLBO結晶
36、37 光学鏡
Claims (11)
- 波長1060〜1080nmのレーザ光を発生させる第1のレーザ光源と、
波長1750〜2100nmのレーザ光を発生させる第2のレーザ光源と、
波長1080〜1120nmのレーザ光を発生させる第3のレーザ光源と、
前記第1のレーザ光源の出力光の第4次高調波発生により波長265〜270nmの第1のDUV光を発生させる第1の波長変換手段と、
前記第1のDUV光と前記第2のレーザ光源の出力光との和周波混合により波長232〜237nmの第2のDUV光を発生させる第2の波長変換手段と、
CLBO(CsLiB 6 O 10 )結晶を有し、前記第2のDUV光と前記第3のレーザ光源の出力光との和周波混合により波長192.5〜194.5nmの第3のDUV光を発生させる第3の波長変換手段とを備えた光源装置。 - 波長1060〜1080nmのレーザ光を発生させる第1のレーザ光源と、
波長1750〜2100nmのレーザ光を発生させる第2のレーザ光源と、
波長1080〜1120nmのレーザ光を発生させる第3のレーザ光源と、
前記第1のレーザ光源の第4次高調波発生により波長266nm近傍の第1のDUV光を発生させる第1の波長変換手段と、
前記第1のDUV光と第2のレーザ光源の出力光との和周波混合により波長234.9nm近傍の第2のDUV光を発生させる第2の波長変換手段と、
CLBO(CsLiB 6 O 10 )結晶を有し、第2のDUV光と第3のレーザ光源の出力光との和周波混合により波長が略193.4nmの第3のDUV光を発生させる第3の波長変換手段とを備えた光源装置。 - 前記第2の波長変換手段は、LBO(LiB3O5)結晶を有していることを特徴とする請求項1、又は2に記載の光源装置
- 前記第1のレーザ光源、第2のレーザ光源、及び第3のレーザ光源が連続出力であり、
前記第2の波長変換手段、および第3の波長変換手段のそれぞれが、少なくとも3枚の光学鏡を有する外部共振器と、前記外部共振器の内部に設置された非線形光学結晶と、を備えている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記第1のレーザ光源は、イッテリビウム(Yb)添加ファイバーレーザ又はアンプ、あるいはネオジウム(Nd)添加固体レーザ、ネオジウム(Nd)添加固体レーザファイバーレーザ又はアンプである請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光源装置。
- 前記第2のレーザ光源はツリウム(Tm)添加ファイバーレーザ又はアンプであることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光源装置。
- 前記第3のレーザ光源はイッテリビウム(Yb)添加ファイバーレーザであることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光源装置。
- 前記第1のDUV光の波長は266nm近傍であり、
前記第2のレーザ光源の波長は1950〜2010nmであり、
前記第2のDUV光波長は234.1〜234.9nmであり、
前記第3のレーザ光源の波長は1096〜1111nmであり、
前記第3のDUV光波長は193.4nm近傍であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の装置。 - 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光源装置を備え、
前記光源装置からのDUV光を試料に照射して検査を行うマスク検査装置。 - 波長1060〜1080nmの光の第4高調波によって波長265〜270nmの第1のDUV光を発生させるステップと、
前記第1のDUV光と、波長1750〜2100nmの光の和周波混合によって、波長232〜237nmの第2のDUV光を発生させるステップと。
前記第2のDUV光と、波長1080〜1120nmの光との和周波混合によって、波長192.5〜194.5nmの第3のDUV光を発生させるステップと、を備え、
前記第3のDUV光を発生させるステップでは、CLBO(CsLiB 6 O 10 )結晶を有する波長変換手段を用いているコヒーレント光発生方法。 - 波長1060〜1080nmの光の第4高調波によって波長265〜270nmの第1のDUV光を発生させるステップと、
前記第1のDUV光と、波長1750〜2100nmのレーザ光の和周波混合によって、波長232〜237nmの第2のDUV光を発生させるステップと。
前記第2のDUV光と、波長1080〜1120nmのレーザ光との和周波混合によって、ArFエキシマレーザの発振可能範囲の波長の第3のDUV光を発生させるステップと、を備え、
前記第3のDUV光を発生させるステップでは、CLBO(CsLiB 6 O 10 )結晶を有する波長変換手段を用いているコヒーレント光発生方法。
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