WO2018008142A1 - 波長変換装置 - Google Patents

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    • H01S3/23—Arrangements of two or more lasers not provided for in groups H01S3/02 - H01S3/22, e.g. tandem arrangements of separate active media
    • H01S3/2375—Hybrid lasers

Definitions

  • the present disclosure relates to a wavelength conversion device used in a laser device.
  • the semiconductor exposure apparatus As semiconductor integrated circuits are miniaturized and highly integrated, improvement in resolving power is demanded in semiconductor exposure apparatuses.
  • the semiconductor exposure apparatus is simply referred to as “exposure apparatus”. For this reason, the wavelength of light output from the light source for exposure is being shortened.
  • a gas laser device As a light source for exposure, a gas laser device is used instead of a conventional mercury lamp.
  • a KrF excimer laser device that outputs ultraviolet light with a wavelength of 248 nm and an ArF excimer laser device that outputs ultraviolet light with a wavelength of 193.4 nm are used as the exposure laser device.
  • Current exposure technology includes immersion exposure that fills the gap between the projection lens on the exposure apparatus side and the wafer with liquid and changes the refractive index of the gap to shorten the apparent wavelength of the exposure light source.
  • immersion exposure is performed using an ArF excimer laser device as an exposure light source, the wafer is irradiated with ultraviolet light having a wavelength of 134 nm in water. This technique is called ArF immersion exposure.
  • ArF immersion exposure is also called ArF immersion lithography.
  • the spectral line width in natural oscillation of KrF and ArF excimer laser devices is as wide as about 350 to 400 pm, the chromatic aberration of laser light (ultraviolet light) projected on the wafer by the projection lens on the exposure device side is generated, resulting in high resolution. descend. Therefore, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser light output from the gas laser device until the chromatic aberration becomes negligible. For this reason, a narrowband module (Line Narrowing Module) having a narrowband element is provided in the laser resonator of the gas laser device. With this narrowband module, the spectral linewidth is narrowed.
  • the band narrowing element may be an etalon or a grating.
  • a laser device whose spectral line width is narrowed in this way is called a narrow-band laser device.
  • the solid-state laser device includes a semiconductor laser, a nonlinear crystal, and the like.
  • a wavelength conversion device includes at least one mobile device including: A. A crystal holder for holding a nonlinear crystal that wavelength-converts and outputs incident laser light; and B. A drive unit including a voice coil motor, wherein the drive unit moves the crystal holder in a direction perpendicular to at least a first direction that is an optical path axis direction of laser light.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a solid-state laser system according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the first moving device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a problem of the solid-state laser system according to the comparative example.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an appearance of the moving device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the first yoke is removed from the moving device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing cross sections of the first and second voice coil motors.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing cross sections of the third and fourth voice coil motors.
  • FIG. 8A is a cross-sectional view showing an initial state before the movable plate moves in the V-axis direction.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing a state in which the movable plate has moved in the V-axis direction.
  • FIG. 9A is a cross-sectional view showing an initial state before the yoke and the crystal holder move in the H-axis direction.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing a state where the yoke and the crystal holder are moved in the H-axis direction.
  • FIG. 10A is a plan view showing an initial state before the movable plate rotates around the H axis.
  • FIG. 10B is a plan view showing a state in which the movable plate is rotated about the H axis.
  • FIG. 11 is a plan view showing a moving device according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing the moving device according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a part of a moving device according to a modification of the second embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a moving device according to the third embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a moving device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a moving device according to a first modification.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a moving device according to a second modification.
  • FIG. 1 schematically illustrates a configuration of a solid-state laser system 10 according to a comparative example.
  • a solid-state laser system 10 includes a first solid-state laser device 11, a second solid-state laser device 12, a dichroic mirror 13, a high reflection mirror 14, a wavelength conversion system 15, a synchronizing circuit 16, And a control unit 17.
  • the first solid-state laser device 11 includes a first seed laser 20, a first light intensity variable unit 21, a first amplifier 22, and a wavelength conversion unit 23.
  • the first amplifier 22 includes a fiber amplifier 22a, a solid-state amplifier 22b, and a CW pumped semiconductor laser (not shown).
  • the wavelength conversion unit 23 includes an LBO (LiB 3 O 5 ) crystal 23 a and a CLBO (CsLiB 6 O 10 ) crystal 23 b.
  • the LBO crystal 23a and the CLBO crystal 23b are nonlinear crystals.
  • the first seed laser 20 is a single longitudinal mode and outputs CW light or pulse light having a wavelength of about 1030 nm as the first seed light.
  • the first seed laser 20 is, for example, a distributed feedback semiconductor laser.
  • the first light intensity variable unit 21 includes a semiconductor element to which the first seed light is incident from the first seed laser 20.
  • the first light intensity varying unit 21 converts the first seed light into laser light having a predetermined pulse width by applying a pulse current to the semiconductor element by a current control unit (not shown).
  • the first seed light converted by the first light intensity varying unit 21 is referred to as first seed pulse light.
  • the fiber amplifier 22a is obtained by connecting a plurality of quartz fibers doped with Yb in multiple stages.
  • the solid-state amplifier 22b is a YAG crystal doped with Yb.
  • the fiber amplifier 22a and the solid-state amplifier 22b are optically pumped by CW pumping light input from a CW pumping semiconductor laser (not shown).
  • the first amplifier 22 amplifies the first seed pulse light incident from the first light intensity variable unit 21.
  • the wavelength conversion unit 23 converts the first seed pulse light amplified by the first amplifier 22 into a harmonic and outputs it as the first pulse laser light PL1.
  • the wavelength conversion unit 23 includes the LBO crystal 23a and the CLBO crystal 23b, thereby generating the first seed pulse light with the fourth harmonic having a wavelength of about 257.5 nm.
  • the wave is output as the first pulse laser beam PL1.
  • the second solid-state laser device 12 includes a second seed laser 30, a second light intensity variable unit 31, and a second amplifier 32.
  • the second amplifier 32 includes an Er fiber amplifier (not shown) in which a plurality of quartz fibers doped with both Er and Yb are connected in multiple stages, and a CW pumped semiconductor laser (not shown).
  • the second seed laser 30 is a single longitudinal mode, and outputs CW light or pulse light having a wavelength of about 1554 nm as second seed light.
  • the second seed laser 30 is, for example, a distributed feedback type semiconductor laser.
  • the second light intensity variable unit 31 includes a semiconductor element to which the second seed light is incident from the second seed laser 30.
  • the second light intensity variable unit 31 converts the second seed light into laser light having a predetermined pulse width by applying a pulse current to the semiconductor element by a current control unit (not shown).
  • the second seed light converted by the second light intensity varying unit 31 is referred to as second seed pulse light.
  • the Er fiber amplifier included in the second amplifier 32 is optically pumped by CW pumping light input from a CW pumping semiconductor laser (not shown).
  • the second amplifier 32 amplifies the second seed pulse light incident from the second light intensity variable unit 31.
  • the second amplifier 32 outputs the amplified second seed pulse light as the second pulse laser light PL2.
  • the dichroic mirror 13 is disposed at a position where the first pulse laser beam PL1 output from the first solid-state laser device 11 is incident.
  • the high reflection mirror 14 is arranged so that the second pulse laser beam PL2 output from the second solid-state laser device 12 is highly reflected and the highly reflected second pulse laser beam PL2 is incident on the dichroic mirror 13. Has been.
  • the dichroic mirror 13 is coated with a film that highly transmits the first pulsed laser light PL1 having a wavelength of about 257.5 nm and highly reflects the second pulsed laser light PL2 having a wavelength of about 1554 nm.
  • the dichroic mirror 13 is arranged so that the optical path axis of the first pulse laser beam PL1 that is highly transmitted coincides with the optical path axis of the second pulse laser beam PL2 that is highly reflected.
  • the wavelength conversion system 15 includes a first CLBO crystal 40, a second CLBO crystal 41, a first moving device 42, a second moving device 43, a first dichroic mirror 44, and a second dichroic.
  • a mirror 45 and a high reflection mirror 46 are included.
  • the first CLBO crystal 40 and the second CLBO crystal 41 are nonlinear crystals.
  • the first CLBO crystal 40, the first dichroic mirror 44, the second CLBO crystal 41, and the second dichroic mirror 45 are arranged in this order in the first and second pulse laser beams PL1 and PL2. It is arranged on the optical path.
  • the first pulse laser beam PL1 and the second pulse laser beam PL2 are incident on the first CLBO crystal 40.
  • the first pulse laser beam PL1 and the second pulse laser beam PL2 overlap, and the first CLBO crystal 40 has a wavelength of about 220.9 nm corresponding to the sum frequency of the wavelength of about 257.5 nm and the wavelength of about 1554 nm.
  • 3 pulse laser beams PL3 are generated.
  • the first and second pulse laser beams PL1 and PL2 pass through the first CLBO crystal 40.
  • the first dichroic mirror 44 is coated with a film that highly reflects the first pulse laser light PL1 and highly transmits the second pulse laser light PL2 and the third pulse laser light PL3.
  • the second and third pulse laser beams PL 2 and PL 3 that are highly transmitted through the first dichroic mirror 44 are incident on the second CLBO crystal 41.
  • the second pulse laser beam PL2 and the third pulse laser beam PL3 are overlapped, and the first pulse having a wavelength of about 193.4 nm corresponding to the sum frequency of the wavelength of about 1554 nm and the wavelength of about 220.9 nm.
  • Four pulsed laser beams PL4 are generated.
  • the second and third pulse laser beams PL2 and PL3 are transmitted through the second CLBO crystal 41.
  • the second dichroic mirror 45 is coated with a film that highly reflects the fourth pulse laser light PL4 and highly transmits the second pulse laser light PL2 and the third pulse laser light PL3.
  • the high reflection mirror 46 is arranged at a position where the fourth pulse laser beam PL4 highly reflected by the second dichroic mirror 45 is highly reflected and output from the wavelength conversion system 15.
  • the first moving device 42 holds and moves the first CLBO crystal 40.
  • the first moving device 42 includes a crystal holder 42a, a V stage 42b, an H stage 42c, and a ⁇ stage 42d.
  • the crystal holder 42a holds the first CLBO crystal 40 in a detachable manner.
  • the V stage 42b moves the H stage 42c, the ⁇ stage 42d, and the crystal holder 42a loaded thereon in the V-axis direction.
  • the H stage 42c moves the ⁇ stage 42d and the crystal holder 42a loaded thereon in the H-axis direction.
  • the ⁇ stage 42d rotates the crystal holder 42a loaded thereon in the ⁇ direction around the H axis. That is, the first moving device 42 performs linear driving in the V-axis direction and the H-axis direction and rotational driving in the ⁇ direction.
  • the H axis, V axis, and Z axis are orthogonal to each other.
  • the Z-axis direction is the optical path axis direction of the first and second pulse laser beams PL1 and PL2 incident on the wavelength conversion system 15.
  • the H-axis direction is, for example, the vertical direction.
  • Each of the V stage 42b, the H stage 42c, and the ⁇ stage 42d is a drive unit configured by a stepping motor (not shown).
  • the second moving device 43 holds and moves the second CLBO crystal 41.
  • the configuration of the second moving device 43 is the same as the configuration of the first moving device 42 shown in FIG.
  • the second moving device 43 performs linear driving in the V-axis direction and the H-axis direction and rotational driving in the ⁇ direction.
  • the control unit 17 is electrically connected to the first and second moving devices 42 and 43 and controls the movement of the first and second moving devices 42 and 43.
  • the control unit 17 is electrically connected to the synchronization circuit 16.
  • the synchronization circuit 16 is electrically connected to the first and second light intensity variable units 21 and 31.
  • the synchronization circuit 16 controls the first and second light intensity variable units 21 and 31 based on the trigger signal Tr input from the control unit 17 to synchronize the generation timings of the first and second seed pulse lights.
  • the control unit 17 electrically connects the first and second seed lasers 20 and 30, the CW pumped semiconductor lasers included in the first and second amplifiers 22 and 32, and a signal line (not shown). It is connected.
  • the control unit 17 receives the laser oscillation preparation signal, the light emission trigger signal, and the target wavelength data from the external device control unit 2 included in the exposure apparatus (not shown), and the first and second moving devices 42 and 43, the synchronization circuit 16, The first and second seed lasers 20 and 30 are controlled.
  • control unit 17 receives the laser oscillation preparation signal from the external device control unit 2, the first and second seed lasers 20 and 30, and the CW excitation semiconductor lasers included in the first and second amplifiers 22 and 32, respectively. Start oscillation with.
  • the first seed light is output from the first seed laser 20 and input to the first light intensity variable unit 21.
  • the first light intensity variable unit 21 suppresses the amplification of the first seed light.
  • the second seed light is output from the second seed laser 30 and input to the second light intensity variable unit 31.
  • the later-described control signal is input to the second light intensity variable unit 31, the second light intensity variable unit 31 suppresses the amplification of the second seed light.
  • the first and second amplifiers 22 and 32 are optically pumped by CW pumping light input from a CW pumping semiconductor laser (not shown).
  • the control unit 17 When receiving the light emission trigger signal from the external device control unit 2, the control unit 17 transmits the trigger signal Tr to the synchronization circuit 16.
  • the synchronization circuit 16 When the synchronization circuit 16 receives the trigger signal Tr, the synchronization circuit 16 transmits a control signal to the first and second light intensity variable units 21 and 31, respectively.
  • the first light intensity varying unit 21 amplifies the first seed light only for a predetermined period to generate a first seed pulse light having a predetermined pulse width. The light is incident on the amplifier 22.
  • the second light intensity variable unit 31 when receiving the control signal, the second light intensity variable unit 31 amplifies the second seed light only for a predetermined period to generate a second seed pulse light having a predetermined pulse width, The light is incident on the second amplifier 32.
  • the first and second seed pulse lights are incident on the first and second amplifiers 22 and 32, respectively, stimulated emission occurs and is amplified.
  • the first seed pulse light amplified by the first amplifier 22 enters the wavelength converter 23.
  • the first seed pulse light incident on the wavelength conversion unit 23 is converted into the fourth harmonic wave, and is output from the first solid-state laser device 11 as the first pulse laser light PL1.
  • the second seed pulse light amplified by the second amplifier 32 is output from the second solid-state laser device 12 as the second pulse laser light PL2.
  • the first pulse laser beam PL1 output from the first solid-state laser device 11 enters the wavelength conversion system 15 by being highly transmitted through the dichroic mirror 13.
  • the second pulsed laser light PL2 output from the second solid-state laser device 12 is highly reflected by the high reflection mirror 14 and is highly reflected by the dichroic mirror 13 to enter the wavelength conversion system 15.
  • the synchronization circuit 16 includes first and second light intensity variable sections so that the first and second pulse laser beams PL1 and PL2 incident on the wavelength conversion system 15 are incident on the first CLBO crystal 40 almost simultaneously. The input timing of the above-mentioned control signal to 21 and 31 is adjusted.
  • a third pulse laser beam PL3 that is the sum frequency light of both is generated.
  • the first pulse laser beam PL1 that has passed through the first CLBO crystal 40 is highly reflected by the first dichroic mirror 44.
  • the second pulse laser beam PL2 and the third pulse laser beam PL3 transmitted through the first CLBO crystal 40 are highly transmitted through the first dichroic mirror 44 and are incident on the second CLBO crystal 41.
  • a fourth pulse laser beam PL4 that is the sum frequency light of both is generated.
  • the second and third pulse laser beams PL2 and PL3 transmitted through the second CLBO crystal 41 are highly transmitted through the second dichroic mirror 45.
  • the fourth pulse laser beam PL4 is output from the wavelength conversion system 15 by being highly reflected by the second dichroic mirror 45 and further highly reflected by the high reflection mirror 46.
  • the fourth pulse laser beam PL4 output from the wavelength conversion system 15 is output from the solid-state laser system 10, amplified by an ArF excimer amplifier (not shown), input to an exposure apparatus (not shown), and used as exposure light.
  • the control unit 17 transmits a trigger signal Tr to the synchronization circuit 16 every time a light emission trigger signal is received from the external device control unit 2. Thereby, the output of the fourth pulse laser beam PL4 from the solid-state laser system 10 is repeatedly performed.
  • the control unit 17 counts the number of times the light emission trigger signal is received from the external device control unit 2, and operates the first and second moving devices 42 and 43 each time the count value (number of shots) reaches a predetermined number.
  • the laser beam is linearly driven in a direction orthogonal to the optical path axis direction of the laser beam. Specifically, the control unit 17 moves the first and second CLBO crystals 40 and 41 by a predetermined distance in at least one of the V-axis direction and the H-axis direction. This is in order to reduce damage caused by continued incidence of ultraviolet pulsed laser light on specific portions of the first and second CLBO crystals 40 and 41 and generation of ultraviolet wavelength converted light. Thereby, the crystal lifetime of the first and second CLBO crystals 40 and 41 can be extended.
  • control unit 17 changes the oscillation wavelength of the first seed laser 20 or the second seed laser 30 according to the target wavelength data received from the external device control unit 2. Further, the control unit 17 operates the first and second moving devices 42 and 43 according to the target wavelength data, and rotationally drives them in the ⁇ direction. Specifically, the control unit 17 controls the first and second CLBOs so that the incident angle of the laser light incident on the first and second CLBO crystals 40 and 41 becomes a phase matching angle corresponding to the target wavelength. The crystals 40 and 41 are rotated in the ⁇ direction, respectively. Thereby, even when the target wavelength is changed, the incident angle of the laser light always coincides with the phase matching angle, and the first and second CLBO crystals 40 and 41 generate high-intensity sum frequency light. .
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a problem of the solid-state laser system 10 according to the comparative example.
  • the first and second moving devices 42 and 43 have a drive unit configured by a stepping motor. Since the stepping motor has mechanical components such as gears, a lubricant containing an organic substance such as oil is applied to reduce friction of the mechanical components. For this reason, there is a possibility that the organic matter contained in the lubricant is released as outgas, or the outgas is photodegraded by the ultraviolet pulse laser beam, thereby contaminating the first and second CLBO crystals 40 and 41. .
  • the outgas emitted from the driving units in the first and second moving devices 42 and 43 is photolyzed by the ultraviolet pulsed laser beam, and is used as a contaminant.
  • the ultraviolet pulsed laser beam There is a possibility of adhering to the surfaces of the first and second CLBO crystals 40 and 41.
  • the transmittance of the laser beam is reduced and the crystal surface is damaged, and the operating performance of the solid-state laser system 10 is reduced.
  • the solid-state laser device according to the first embodiment is the same as the configuration of the solid-state laser device according to the comparative example shown in FIG. 1 except that the configuration of the moving device included in the wavelength conversion system as the wavelength conversion device is different. is there.
  • substantially the same components as those of the solid-state laser device according to the comparative example shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating an appearance of a moving device used in place of the first and second moving devices 42 and 43 of the comparative example in the first embodiment.
  • the moving device 50 shown in FIG. 4 holds and moves the first CLBO crystal 40.
  • the moving device that holds and moves the second CLBO crystal 41 has the same configuration.
  • the moving device 50 includes a crystal holder 51, a two-dimensional driving unit 52 and a one-dimensional driving unit 53 as driving units.
  • the crystal holder 51 holds the first CLBO crystal 40 in a detachable manner.
  • the two-dimensional drive unit 52 is a drive stage that enables linear movement and rotation in the VZ plane.
  • the two-dimensional drive unit 52 includes a linear drive in the V-axis direction of the one-dimensional drive unit 53 and the crystal holder 51 loaded thereon, and a rotational drive in the ⁇ direction with the H axis as the center. I do.
  • the one-dimensional drive unit 53 performs linear drive in the H-axis direction of the crystal holder 51 loaded thereon.
  • the Z direction which is the optical axis direction of the laser light
  • the V-axis direction corresponds to the second direction described in the claims.
  • the H-axis direction corresponds to the third direction described in the claims.
  • the two-dimensional drive unit 52 includes a planar voice coil motor, which will be described later, and includes a first yoke 60a and a second yoke 60b.
  • the first and second yokes 60a and 60b are fixed.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the first yoke 60a is removed from the moving device 50 in order to explain the configuration of the two-dimensional drive unit 52.
  • the moving device 50 includes first to fourth voice coil motors 61 to 64 of a flat coil type, and a movable plate 65.
  • the first voice coil motor 61 includes a magnet 61a and a coil 61b.
  • the second voice coil motor 62 includes a magnet 62a and a coil 62b.
  • the third voice coil motor 63 includes a magnet 63a and a coil 63b.
  • the fourth voice coil motor 64 includes a magnet 64a and a coil 64b.
  • the magnets 61a to 64a are fixed to the first yoke 60a.
  • the coils 61b to 64b are fixed to holes 65a to 65d formed in the movable plate 65, respectively.
  • the magnets 61a to 64a are arranged so as to face the coils 61b to 64b, respectively.
  • the magnets 61a and 62a included in the first and second voice coil motors 61 and 62 are arranged so that a line connecting the N pole and the S pole is in the V-axis direction.
  • the magnets 63a and 64a included in the third and fourth voice coil motors 63 and 64 are arranged such that a line connecting the N pole and the S pole is in the Z-axis direction.
  • the movable plate 65 is made of a material such as aluminum that does not have magnetism.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cross section of the moving device 50 cut along the VH plane so as to pass through the first and second voice coil motors 61 and 62 and the one-dimensional drive unit 53.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section of the moving device 50 cut along the VH plane so as to pass through the third and fourth voice coil motors 63 and 64.
  • a circular through hole 60c is formed in the central portion of the first yoke 60a in the V-axis direction.
  • the one-dimensional drive unit 53 is inserted through the through hole 60c.
  • the first and second voice coil motors 61 and 62 are arranged at positions that are symmetrical in the V-axis direction with respect to the Z-axis passing through the center of the through hole 60c.
  • the third and fourth voice coil motors 63 and 64 are arranged at positions that are symmetrical in the V-axis direction with respect to the Z-axis passing through the center of the through hole 60c.
  • the one-dimensional drive unit 53 is a cylindrical voice coil motor, and includes a yoke 70, a magnet 71, a coil 72, and a coil bobbin 73.
  • the coil bobbin 73 is formed in a substantially cylindrical shape with the H axis as the central axis.
  • a coil 72 is wound around the outer periphery of the upper portion of the coil bobbin 73.
  • the lower part of the coil bobbin 73 is inserted and fixed in a circular hole 65e provided in the center of the movable plate 65. That is, the one-dimensional driving unit 53 is held by the movable plate 65 of the two-dimensional driving unit 52.
  • the yoke 70 has a shape in which two cylinders having different diameters are joined at the top, and an outer cylindrical portion 70a and an inner cylindrical portion 70b are configured.
  • a crystal holder 51 is fixed to the upper portion of the yoke 70. That is, the crystal holder 51 is held by the one-dimensional drive unit 53.
  • a coil bobbin 73 and a coil 72 are inserted between the outer cylindrical portion 70a and the inner cylindrical portion 70b.
  • a cylindrical magnet 71 is fixed to the inner surface of the outer cylindrical portion 70 a at a position facing the coil 72. Since the yoke 70 and the coil bobbin 73 are not fixed, the yoke 70 and the magnet 71 can move in the H-axis direction with respect to the coil 72 and the coil bobbin 73.
  • a circuit board 66 is fixed to the lower portion of the movable plate 65 so as to cover the holes 65a to 65e.
  • the circuit board 66 is electrically connected to the coils 61b to 64b and the coil 72.
  • the circuit board 66 is electrically connected to the aforementioned control unit 17 via a cable (not shown).
  • the control unit 17 controls the value and direction of the current passed through the coils 61 b to 64 b and the coil 72 via the circuit board 66.
  • a hall sensor 69 is disposed at the center of the coils 61b to 64b. The hall sensor 69 detects a magnetic field and outputs a detection signal to the control unit 17 via the circuit board 66.
  • the movable plate 65 is formed along the VZ plane by three first balls 67 disposed on the first yoke 60a side and three second balls 68 disposed on the second yoke 60b side. It is slidably supported.
  • the first balls 67 are rotatably fitted to the first ball receiving portions 67a fixed to the first yoke 60a.
  • the second balls 68 are rotatably fitted to second ball receiving portions 68a fixed to the second yoke 60b.
  • the first and second balls 67 and 68 are sliding support members formed of a material having a low friction coefficient with respect to the movable plate 65.
  • the controller 17 controls the operation of the mobile device 50 based on the light emission trigger signal and the target wavelength data received from the external device controller 2 as in the comparative example.
  • the control unit 17 controls the linear movement of the crystal holder 51 in the V-axis direction and the H-axis direction and the rotation in the ⁇ direction by applying currents to the coils 61b to 64b and the coil 72.
  • FIG. 8A shows an initial state where no current is passed through the coils 61b and 62b.
  • a Lorentz force driving force
  • FIG. 8B The movable plate 65 moves in the V-axis direction.
  • control unit 17 detects the position of the movable plate 65 in the V-axis direction based on the detection signal output from the hall sensor 69 provided corresponding to each of the coils 61b and 62b. Based on the detected position of the movable plate 65, the control unit 17 performs feedback control for controlling the value of the current flowing through the coils 61b and 62b so that the amount of movement of the movable plate 65 becomes a predetermined amount. In addition, when the moving direction of the movable plate 65 is reversed, the control unit 17 reverses the direction of the current flowing through the coils 61b and 62b.
  • FIG. 9A shows an initial state in which no current is passed through the coil 72.
  • a Lorentz force driving force
  • the control unit 17 controls the current value that flows through the coil 72 so that the movement amount of the crystal holder 51 becomes a predetermined amount.
  • the one-dimensional drive unit 53 is not provided with a hall sensor.
  • a hall sensor that detects the magnetic field of the magnet 71 is provided, and the crystal holder 51 is detected based on a detection signal output from the hall sensor. A position in the H-axis direction may be detected.
  • the control unit 17 may perform feedback control based on the detected position of the crystal holder 51 to control the value of the current flowing through the coil 72 so that the amount of movement of the crystal holder 51 becomes a predetermined amount.
  • the controller 17 is included in the coil 63 b included in the third voice coil motor 63 and the fourth voice coil motor 64 when the crystal holder 51 is rotationally driven in the ⁇ direction centered on the H axis.
  • Currents are passed through the coils 64b in opposite directions.
  • FIG. 10A shows an initial state in which no current is passed through the coils 63b and 64b.
  • a driving force F1 is generated in the coil 63b in the Z-axis direction.
  • a driving force F2 in the direction opposite to the driving force F1 is generated in the coil 64b. Due to the driving forces F1 and F2, a rotational force in the ⁇ direction about the H axis is generated in the movable plate 65, and the crystal holder 51 rotates in the ⁇ direction.
  • the control unit 17 detects the position of the movable plate 65 in the Z-axis direction based on the detection signal output from the hall sensor 69 provided corresponding to each of the coils 63b and 64b. Based on the detected position of the movable plate 65, the control unit 17 performs feedback control for controlling the value of the current flowing through the coils 63b and 64b so that the rotation amount of the movable plate 65 becomes a predetermined amount. Further, when the rotation direction of the movable plate 65 is reversed, the control unit 17 reverses the direction of each current flowing through the coils 63b and 64b.
  • the control unit 17 controls the value and direction of the current flowing through the coils 61b to 64b and the coil 72, thereby causing the nonlinear crystal held by the crystal holder 51 to be orthogonal to the first direction that is the optical path axis direction of the laser light. It is possible to move in the direction to do. Further, the control unit 17 can rotate the crystal holder 51 so as to change the incident angle of the laser light to the nonlinear crystal by controlling the value and direction of the current flowing through the coils 61b to 64b and the coil 72. it can.
  • the moving device 50 is configured by a voice coil motor that does not use mechanical components such as gears, and thus causes contamination of nonlinear crystals.
  • Lubricants containing oil components are not used. For this reason, generation
  • crystallization surface is suppressed, and the fall of the operating performance of a solid-state laser system is suppressed.
  • the moving device 50 in which the drive unit is configured by a voice coil motor has high responsiveness because the movable unit is lightweight, and can move the nonlinear crystal at high speed. Furthermore, in order to enable the moving device 50 to rotate in the ⁇ direction around the H axis in addition to moving in the V axis direction by the two-dimensional drive unit 52 configured by a planar voice coil motor, The size of the device can be reduced.
  • the first and second balls 67, 68 are used as the sliding support members that slidably support the movable plate 65, but the first and second balls 67, 68 are used.
  • other sliding support members or sliding support mechanisms may be used.
  • a part of the movable plate 65 may be slidably contacted with each surface of the first and second yokes 60a and 60b without using a ball.
  • the first to fourth voice coil motors 61 to 64 are arranged as shown in FIG. 2, but these arrangements can be changed as appropriate.
  • the direction of the driving force generated in the first and second voice coil motors 61 and 62 is preferably orthogonal to the direction of the driving force generated in the third and fourth voice coil motors 63 and 64.
  • the moving device 50 has at least one of the first and second voice coil motors 61 and 62 and at least one of the third and fourth voice coil motors 63 and 64. Good.
  • the movable plate 65 is slidably supported by the sliding support member.
  • the movable plate 65 is slidably supported by the sliding support member, and is urged to a predetermined position by the urging member.
  • FIG. 11 is a plan view showing a moving device 80 according to this modification.
  • the first yoke 60a is made transparent and represented by a broken line.
  • the moving device 80 has the same configuration as the moving device 50 according to the first embodiment except that the moving device 80 includes three springs 81 as biasing members.
  • Each spring 81 is connected between the movable plate 65 and the first yoke 60a.
  • the spring 81 biases the movable plate 65 so as to be positioned at a substantially central portion in the first yoke 60a.
  • Each spring 81 extends or contracts when the movable plate 65 is moved by the first to fourth voice coil motors 61 to 64.
  • the movable plate 65 Since the movable plate 65 is urged by the spring 81 in this way, the movable plate 65 is always subjected to a force for returning to the substantially central portion of the first yoke 60a. Position control by the motors 61 to 64 is facilitated. Further, by urging the movable plate 65 with the spring 81, it is possible to prevent the movable plate 65 from moving and coming into contact with the first yoke 60a or the like when the solid-state laser system is transported, thereby causing damage or the like. Can do.
  • each spring 81 is connected to the first yoke 60a, but may be connected to a fixed portion such as the second yoke 60b instead of the first yoke 60a.
  • the movable plate 65 is urged by using the three springs 81, but the number and location of the springs 81 can be changed as appropriate.
  • the spring 81 is used as the biasing member, but other biasing members may be used instead of the spring 81.
  • Second Embodiment a solid-state laser system according to a second embodiment of the present disclosure will be described.
  • the generation of contaminants from the moving device 50 is suppressed, but there is a possibility that abrasion powder is generated due to a small amount of outgas from the voice coil motor or sliding of the movable plate 65.
  • the two-dimensional driving unit 52 and the one-dimensional driving unit 53 of the moving device 50 are sealed in a sealed container, so that contaminants adhere to the nonlinear crystal held by the crystal holder 51. Suppress.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a moving device 90 according to the second embodiment.
  • the moving device 90 includes a crystal holder 51, a two-dimensional drive unit 52, a one-dimensional drive unit 53, and a sealed container 91.
  • the moving device 90 has the same configuration as the moving device 50 according to the first embodiment except that the moving device 90 includes a sealed container 91.
  • the sealed container 91 includes a box-shaped container main body 92 and a bellows 93.
  • the container main body 92 accommodates the two-dimensional drive unit 52.
  • On the upper surface of the container main body 92 an opening 92a is formed at a position corresponding to the through hole 60c of the first yoke 60a.
  • the lower end of the bellows 93 is joined to the opening 92a by a welding method or the like.
  • the bellows 93 accommodates a one-dimensional drive unit 53.
  • the upper end portion of the bellows 93 is joined to the upper end portion of the yoke 70 by a welding method or the like.
  • the two-dimensional driving unit 52 and the one-dimensional driving unit 53 are hermetically sealed in the sealed container 91.
  • the bellows 93 has a structure that can expand and contract in the H-axis direction, and expands and contracts as the crystal holder 51 moves in the H-axis direction.
  • the bellows 93 allows the movement of the crystal holder 51 in the V-axis direction and the rotation about the H-axis.
  • the bellows 93 is elastically deformed when the crystal holder 51 is moved or rotated.
  • a connector 94 having an airtight sealing structure is joined to the bottom surface of the container body 92.
  • the connector 94 is connected to the signal cable 94a connected to the control unit 17 described above.
  • the connector 94 is connected to the signal line 95 connected to the circuit board 66 described above.
  • a glass hermetic sealing method is used as the hermetic sealing structure of the connector 94.
  • the voice coil motor is nonlinearly held by the crystal holder 51. Spatially isolated from the crystal. Thereby, it is possible to suppress a minute amount of outgas generated from the voice coil motor and wear powder due to sliding of the movable plate 65 from adhering to the nonlinear crystal as a contaminant.
  • the upper end of the bellows 93 is joined to the upper end of the yoke 70, but it may be joined to the lower part of the crystal holder 51.
  • the bellows 93 and the crystal holder 51 are preferably joined by brazing.
  • the crystal holder 51 is formed with a hole 51a that reaches the position close to the CLBO crystal 40 as a nonlinear crystal from the bottom surface.
  • a through hole 70 c is formed at the center of the yoke 70 included in the one-dimensional drive unit 53. The hole 51a and the through hole 70c communicate with each other.
  • the heater 96 is disposed at a position close to the CLBO crystal 40 in the hole 51a.
  • a pair of cables 96 a is connected to the heater 96.
  • the cable 96 a is inserted through the hole 51 a and the through hole 70 c and connected to the circuit board 66.
  • the temperature sensor 97 is embedded in the crystal holder 51 at a position close to the CLBO crystal 40.
  • a cable 97 a is connected to the temperature sensor 97.
  • the cable 97 a is inserted through the hole 51 a and the through hole 70 c and is connected to the circuit board 66.
  • the crystal holder 51 is made of a material having high thermal conductivity such as copper.
  • the cables 96a and 97a are inserted inside the yoke 70, the magnet 71, and the coil 72, and are connected to the control unit 17 via the signal line 95, the connector 94, and the signal cable 94a.
  • the controller 17 controls the temperature of the heater 96 by energizing the heater 96 via the cable 96a.
  • the control part 17 acquires the detection signal output from the temperature sensor 97 via the cable 97a, and adjusts the temperature of the heater 96 so that detection temperature may become target temperature.
  • the target temperature is, for example, 150 ° C.
  • the heater 96 and the temperature sensor 97 are embedded in the crystal holder 51, and the cables 96a and 97a are inserted through the hole 51a and the through hole 70c.
  • the substance can be prevented from adhering to the nonlinear crystal.
  • this modification is not limited to the second embodiment, and can also be applied to the first embodiment. That is, this modification can also be applied to the moving device 50 that does not have the sealed container 91.
  • the two-dimensional drive unit 52 and the one-dimensional drive unit 53 are sealed in the sealed container 91.
  • the crystal holder 51 is further surrounded by a chamber to further prevent the contaminant from adhering to the nonlinear crystal.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating the moving device 100 according to the third embodiment.
  • the moving device 100 includes a crystal holder 51, a two-dimensional drive unit 52, a one-dimensional drive unit 53, a sealed container 91, and a chamber 101.
  • the moving device 100 has the same configuration as the moving device 90 according to the second embodiment except that the moving device 100 includes the chamber 101.
  • the chamber 101 includes a chamber body 102, an incident window 103, and an exit window 104.
  • the chamber main body 102 has a box shape with an open bottom, and the bottom is joined to the upper surface of the container main body 92 of the sealed container 91 via an O-ring 105.
  • an incident side opening 102a is formed at a position corresponding to the path of the laser light incident on the CLBO crystal 40.
  • the chamber body 102 has an emission side opening 102b at a position corresponding to the path of the laser beam from which the laser beam is emitted from the CLBO crystal 40.
  • the incident window 103 is joined to the chamber body 102 via an O-ring 106a so as to close the incident-side opening 102a.
  • the exit window 104 is joined to the chamber body 102 via an O-ring 106b so as to close the exit-side opening 102b.
  • the entrance window 103 and the exit window 104 are obtained by coating a reflection suppression film (not shown) on both surfaces of a substrate formed of CaF 2 crystal or synthetic quartz.
  • the incident window 103 transmits laser light and makes it incident on the CLBO crystal 40.
  • the emission window 104 transmits the laser light emitted from the CLBO crystal 40.
  • the chamber body 102 is connected to a gas introduction pipe 107 for introducing purge gas into the chamber body 102 and a gas discharge pipe 108 for discharging purge gas from the chamber body 102.
  • the gas introduction pipe 107 is connected to a gas tank (not shown).
  • the gas exhaust pipe 108 releases a purge gas into the atmosphere.
  • the gas discharge pipe 108 may be connected to an outside air communication pipe (not shown).
  • the purge gas is a gas that hardly reacts with the CLBO crystal as the nonlinear crystal. Ar gas or He gas is preferably used as the purge gas.
  • the purge gas is introduced into the chamber body 102 at a substantially constant flow rate and exhausted.
  • the crystal holder 51 is isolated by the chamber 101 from the two-dimensional drive unit 52 and the one-dimensional drive unit 53 that are sources of contaminants. It can suppress adhering to a crystal
  • the chamber 101 is individually provided for one crystal holder 51, there is an advantage that the amount of purge gas used is small.
  • the two-dimensional drive unit 52 and the one-dimensional drive unit 53 are sealed in the sealed container 91, but the sealed container 91 is not necessarily sealed, and the container main body 92 is not necessarily sealed. An opening may be formed at the bottom or side of the substrate.
  • the crystal holder 51 is isolated from the two-dimensional drive unit 52 and the one-dimensional drive unit 53 by the chamber main body 102, the bellows 93, and the upper surface of the container main body 92. That is, the dimension driving unit 52 and the one-dimensional driving unit 53 are not limited to the sealed container 91, but may be stored in a container that is connected to the chamber body 102 and configures the chamber 101.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a moving device 110 according to the fourth embodiment.
  • the moving device 110 includes a crystal holder 51, a two-dimensional drive unit 52, a one-dimensional drive unit 53, and a cell 111.
  • the mobile device 110 has the same configuration as the mobile device 50 according to the first embodiment except that the mobile device 110 includes the cell 111.
  • the cell 111 is fixed on a plate 112 provided on a yoke 70 included in the one-dimensional drive unit 53.
  • the cell 111 includes a cell body 113, an incident window 114, and an exit window 115.
  • the cell 111 has a box shape and houses the crystal holder 51 therein.
  • an incident side opening 113a is formed at a position corresponding to the path of the laser light incident on the CLBO crystal 40. Further, the cell body 113 is formed with an emission side opening 113b at a position corresponding to the path of the laser light emitted from the CLBO crystal 40.
  • the incident window 114 is joined to the cell body 113 via the O-ring 116a so as to close the incident side opening 113a.
  • the exit window 115 is joined to the cell body 113 via the O-ring 116b so as to close the exit-side opening 113b.
  • the entrance window 114 and the exit window 115 are obtained by coating a reflection suppression film (not shown) on both surfaces of a substrate formed of CaF 2 crystal or synthetic quartz.
  • the incident window 114 transmits the laser light and makes it incident on the CLBO crystal 40.
  • the emission window 115 transmits the laser light emitted from the CLBO crystal 40.
  • the cell body 113 is connected to a gas introduction pipe 117 for introducing purge gas into the cell body 113 and a gas discharge pipe 118 for discharging purge gas from the cell body 113.
  • the gas introduction pipe 117 is connected to a gas tank (not shown).
  • the gas discharge pipe 118 discharges purge gas into the atmosphere.
  • the gas discharge pipe 118 may be connected to an outside air communication pipe (not shown).
  • the purge gas is a gas that hardly reacts with the CLBO crystal as the nonlinear crystal. Ar gas or He gas is preferably used as the purge gas.
  • the purge gas is introduced into the cell body 113 at a substantially constant flow rate and exhausted.
  • the cell 111 is driven together with the crystal holder 51 when the two-dimensional drive unit 52 and the one-dimensional drive unit 53 are operated.
  • the crystal holder 51 is purged with the purge gas in the cell 111, so that the crystal holder 51 is supplied with the two-dimensional drive unit 52 and the one-dimensional drive unit that are sources of contaminants. Since it is isolated from 53, it can suppress that a contaminant adheres to a nonlinear crystal.
  • the cell 111 can be made smaller in size than the chamber 101 of the third embodiment, the amount of purge gas used can be reduced. This is because when a CLBO crystal is used as the nonlinear crystal, it is not preferable to use an inexpensive nitrogen gas as the purge gas, and it is preferable to use an expensive Ar gas or He gas that does not easily react with the CLBO crystal.
  • the drive unit of the moving device is configured by a voice coil motor that does not use mechanical components such as gears.
  • voice coil motors there are piezo actuators and ultrasonic motors as actuators that do not use mechanical components such as gears.
  • the drive unit of the moving device may be configured by a piezo actuator or an ultrasonic motor instead of the voice coil motor.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a moving device 120 according to a first modification.
  • the moving device 120 includes a crystal holder 51, a six-axis stage unit 121, and a chamber 131.
  • the six-axis stage unit 121 includes a first plate 122, a second plate 123, and six piezo actuators 124.
  • the crystal holder 51 is fixed on the first plate 122.
  • Each piezo actuator 124 is connected between the first plate 122 and the second plate 123.
  • the piezo actuator 124 is composed of two stators (not shown) arranged opposite to each other and a slider (not shown) arranged between the two stators.
  • the stator is composed of a piezoelectric element (not shown). By controlling the voltage applied to the piezoelectric element and its polarity, the piezo actuator 124 expands or contracts.
  • the configuration of the piezo actuator 124 is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-204947.
  • the controller 17 moves and rotates the first plate 122 and the crystal holder 51 by controlling the expansion and contraction of each piezoelectric actuator 124.
  • the six-axis stage unit 121 enables at least linear driving of the crystal holder 51 in the V-axis direction and the H-axis direction and rotational driving in the ⁇ direction with the H axis as the central axis.
  • the chamber 131 includes a chamber body 132, an incident window 133, and an exit window 134.
  • the chamber main body 132 has a box shape and accommodates the crystal holder 51 and the six-axis stage unit 121 therein. .
  • an incident side opening 132a is formed at a position corresponding to the path of the laser light incident on the CLBO crystal 40.
  • the chamber body 132 has an emission side opening 132 b at a position corresponding to the path of the laser light emitted from the CLBO crystal 40.
  • the incident window 133 is joined to the chamber main body 132 through an O-ring 135a so as to close the incident-side opening 132a.
  • the exit window 134 is joined to the chamber body 132 via an O-ring 135b so as to close the exit-side opening 132b.
  • the entrance window 133 and the exit window 134 are obtained by coating a reflection suppression film (not shown) on both surfaces of a substrate formed of CaF 2 crystal or synthetic quartz.
  • the incident window 133 transmits the laser light and enters the CLBO crystal 40.
  • the emission window 134 transmits the laser light emitted from the CLBO crystal 40.
  • the chamber body 132 is connected to a gas introduction pipe 136 for introducing purge gas into the chamber body 132 and a gas discharge pipe 137 for discharging purge gas from the chamber body 132.
  • the gas introduction pipe 136 is connected to a gas tank (not shown).
  • the gas discharge pipe 137 discharges purge gas into the atmosphere.
  • the gas exhaust pipe 137 may be connected to an outside air communication pipe (not shown).
  • the purge gas is a gas that hardly reacts with the CLBO crystal as the nonlinear crystal. Ar gas or He gas is preferably used as the purge gas.
  • the purge gas is introduced into the chamber body 132 at a substantially constant flow rate and exhausted.
  • the piezo actuator 124 does not include mechanical components such as gears, and does not use oil-containing lubricant, so that the generation amount of pollutants such as outgas is small. For this reason, even when the 6-axis stage unit 121 is accommodated in the chamber 131, it is possible to suppress the contaminants from adhering to the nonlinear crystal.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a moving device 140 according to a second modification.
  • the moving device 140 includes a crystal holder 51, an ultrasonic stage unit 141, and a chamber 131.
  • the ultrasonic stage unit 141 includes a ⁇ stage 142, a V stage 143, and an H stage 144.
  • the ⁇ stage 142, the V stage 143, and the H stage 144 are stacked in this order from the bottom.
  • the crystal holder 51 is fixed to the H stage 144.
  • the ⁇ stage 142 is an ultrasonic motor that includes a rotor, a stator, and a plurality of piezoelectric elements (not shown).
  • the V stage 143 and the H stage 144 are ultrasonic motors each including a slider, a stator, and a plurality of piezoelectric elements (not shown).
  • the piezoelectric element When operating the ultrasonic motor, the piezoelectric element is deformed by applying a voltage to the piezoelectric element.
  • the surface of the stator When the deformation of the piezoelectric element is amplified and propagated by the stator, the surface of the stator is deformed in a wave shape.
  • the rotor or stator in contact with the stator is driven.
  • the ⁇ stage 142 rotates in the ⁇ direction with the H axis as the central axis.
  • the V stage 143 moves in the V axis direction.
  • the H stage 144 moves in the H axis direction.
  • the control unit 17 controls the voltage applied to the piezoelectric element included in the ultrasonic motor and the polarity thereof, thereby linearly driving the crystal holder 51 in the V-axis direction and the H-axis direction, and using the H-axis as the central axis. Rotation drive in the ⁇ direction is possible.
  • the chamber 131 includes a chamber body 132, an incident window 133, and an exit window 134.
  • the chamber main body 132 has a box shape and accommodates the crystal holder 51 and the ultrasonic stage unit 141 therein.
  • the chamber 131 has the same configuration as that described in the first modification, and therefore the description thereof is omitted.
  • the ultrasonic motors constituting the ⁇ stage 142, the V stage 143, and the H stage 144 do not include mechanical components such as gears, and no lubricant containing oil is used. Therefore, the generation amount of contaminants such as outgas is small. Few. For this reason, even if it is a case where the ultrasonic stage unit 141 is accommodated in the chamber 131, it can suppress that a contaminant adheres to a nonlinear crystal.

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Abstract

波長変換装置であって、以下を含む少なくとも１つの移動装置を備える：Ａ．入射したレーザ光を波長変換して出力する非線形結晶を保持する結晶ホルダ、及び、Ｂ．ボイスコイルモータを含む駆動部であって、結晶ホルダを、少なくともレーザ光の光路軸方向である第１の方向に直交する方向に移動させる駆動部。また、駆動部は、レーザ光の非線形結晶への入射角度を変更するように結晶ホルダを回転させる。駆動部は、以下を含む：平面型ボイスコイルモータを含んで構成された２次元駆動部、及び、円筒型ボイスコイルモータを含んで構成された１次元駆動部。２次元駆動部は、第１の方向に直交する第２の方向への直線駆動と、第１及び第２の方向に直交する第３の方向を中心とした回転駆動とを行う。１次元駆動部は、第３の方向への直線駆動を行う。

Description

波長変換装置
　本開示は、レーザ装置に用いられる波長変換装置に関する。
　半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用レーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３．４ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。
　現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけ上の波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。
　ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０～４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には、狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module）が設けられている。この狭帯域化モジュールによりスペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。狭帯域化素子は、エタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル線幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
　また、露光装置用レーザ装置には、省エネルギの観点から、固体レーザ装置を用いたものがある。固体レーザ装置は、半導体レーザ、非線形結晶等を含んで構成される。
特許第４７２９０９３号公報 特許第５２２５７１５号公報 米国特許第６８５９３３５号明細書 国際公開第２０１５／１１７８４９号 特開２０１５－１２９８５５号公報
概要
　本開示の１つの観点に係る波長変換装置は、以下を含む少なくとも１つの移動装置を備える：
　　Ａ．入射したレーザ光を波長変換して出力する非線形結晶を保持する結晶ホルダ；及び
　　Ｂ．ボイスコイルモータを含む駆動部であって、結晶ホルダを、少なくともレーザ光の光路軸方向である第１の方向に直交する方向に移動させる駆動部。
　本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図１は、比較例に係る固体レーザシステムの構成を概略的に示す図である。 図２は、第１の移動装置を示す斜視図である。 図３は、比較例に係る固体レーザシステムの課題を説明する図である。 図４は、第１の実施形態に係る移動装置の外観を示す斜視図である。 図５は、移動装置から第１のヨークを取り外した状態を示す斜視図である。 図６は、第１及び第２のボイスコイルモータの断面を示す断面図である。 図７は、第３及び第４のボイスコイルモータの断面を示す断面図である。 図８Ａは、可動プレートがＶ軸方向に移動する前の初期状態を示す断面図である。図８Ｂは、可動プレートがＶ軸方向に移動した状態を示す断面図である。 図９Ａは、ヨーク及び結晶ホルダがＨ軸方向に移動する前の初期状態を示す断面図である。図９Ｂは、ヨーク及び結晶ホルダがＨ軸方向に移動した状態を示す断面図である。 図１０Ａは、可動プレートがＨ軸を中心として回転する前の初期状態を示す平面図である。図１０Ｂは、可動プレートがＨ軸を中心として回転した状態を示す平面図である。 図１１は、第１の実施形態の変形例に係る移動装置を示す平面図である。 図１２は、第２の実施形態に係る移動装置を示す断面図である。 図１３は、第２の実施形態の変形例に係る移動装置の一部を示す断面図である。 図１４は、第３の実施形態に係る移動装置を示す断面図である。 図１５は、第４の実施形態に係る移動装置を示す断面図である。 図１６は、第１の変形例に係る移動装置を示す断面図である。 図１７は、第２の変形例に係る移動装置を示す断面図である。
実施形態
　＜内容＞
　１．比較例
　　１．１　構成
　　１．２　動作
　　１．３　課題
　２．第１の実施形態
　　２．１　構成
　　２．２　動作
　　２．３　効果
　３．変形例
　４．第２の実施形態
　　４．１　構成及び動作
　　４．２　効果
　５．変形例
　６．第３の実施形態
　　６．１　構成及び動作
　　６．２　効果
　７．第４の実施形態
　　７．１　構成及び動作
　　７．２　効果
　８．移動装置の変形例
　　８．１　第１の変形例
　　８．２　第２の変形例
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
　１．比較例
　　１．１　構成
　図１は、比較例に係る固体レーザシステム１０の構成を概略的に示す。図１において、固体レーザシステム１０は、第１の固体レーザ装置１１と、第２の固体レーザ装置１２と、ダイクロイックミラー１３と、高反射ミラー１４と、波長変換システム１５と、同期回路１６と、制御部１７と、を含む。
　第１の固体レーザ装置１１は、第１のシードレーザ２０と、第１の光強度可変部２１と、第１の増幅器２２と、波長変換部２３と、を含む。第１の増幅器２２は、ファイバ増幅器２２ａと、固体増幅器２２ｂと、図示しないＣＷ励起半導体レーザと、を含む。波長変換部２３は、ＬＢＯ（ＬｉＢ3Ｏ5）結晶２３ａと、ＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ6Ｏ10）結晶２３ｂと、を含む。ＬＢＯ結晶２３ａとＣＬＢＯ結晶２３ｂとは、非線形結晶である。
　第１のシードレーザ２０は、シングル縦モードであって、波長が約１０３０ｎｍのＣＷ光またはパルス光を第１のシード光として出力する。第１のシードレーザ２０は、例えば、分布帰還型の半導体レーザである。第１の光強度可変部２１は、第１のシードレーザ２０から第１のシード光が入射される半導体素子を含む。第１の光強度可変部２１は、図示しない電流制御部によって、半導体素子にパルス電流を印加することによって、第１のシード光を所定のパルス幅のレーザ光に変換する。以下、第１の光強度可変部２１によって変換された第１のシード光を、第１のシードパルス光という。
　ファイバ増幅器２２ａは、Ｙｂがドープされた複数の石英ファイバが多段に接続されたものである。固体増幅器２２ｂは、ＹｂがドープされたＹＡＧ結晶である。ファイバ増幅器２２ａ及び固体増幅器２２ｂは、図示しないＣＷ励起半導体レーザから入力されるＣＷ励起光によって光励起される。第１の増幅器２２は、第１の光強度可変部２１から入射する第１のシードパルス光を増幅する。
　波長変換部２３は、第１の増幅器２２によって増幅された第１のシードパルス光を、高調波に変換して、第１のパルスレーザ光ＰＬ１として出力する。具体的には、波長変換部２３は、ＬＢＯ結晶２３ａとＣＬＢＯ結晶２３ｂとを含むことにより、第１のシードパルス光を、波長が約２５７．５ｎｍの第４高調波を生成し、第４高調波を第１のパルスレーザ光ＰＬ１として出力する。
　第２の固体レーザ装置１２は、第２のシードレーザ３０と、第２の光強度可変部３１と、第２の増幅器３２と、を含む。第２の増幅器３２は、ＥｒとＹｂが共にドープされた複数の石英ファイバが多段に接続された図示しないＥｒファイバ増幅器と、図示しないＣＷ励起半導体レーザと、を含む。
　第２のシードレーザ３０は、シングル縦モードであって、波長が約１５５４ｎｍのＣＷ光またはパルス光を第２のシード光として出力する。第２のシードレーザ３０は、例えば、分布帰還型の半導体レーザである。第２の光強度可変部３１は、第２のシードレーザ３０から第２のシード光が入射される半導体素子を含む。第２の光強度可変部３１は、図示しない電流制御部によって、半導体素子にパルス電流を印加することによって、第２のシード光を所定のパルス幅のレーザ光に変換する。以下、第２の光強度可変部３１によって変換された第２のシード光を、第２のシードパルス光という。
　第２の増幅器３２に含まれるＥｒファイバ増幅器は、図示しないＣＷ励起半導体レーザから入力されるＣＷ励起光によって光励起される。第２の増幅器３２は、第２の光強度可変部３１から入射する第２のシードパルス光を増幅する。第２の増幅器３２は、増幅した第２のシードパルス光を、第２のパルスレーザ光ＰＬ２として出力する。
　ダイクロイックミラー１３は、第１の固体レーザ装置１１から出力される第１のパルスレーザ光ＰＬ１が入射する位置に配置されている。高反射ミラー１４は、第２の固体レーザ装置１２から出力される第２のパルスレーザ光ＰＬ２を高反射し、高反射された第２のパルスレーザ光ＰＬ２がダイクロイックミラー１３に入射するように配置されている。
　ダイクロイックミラー１３には、波長が約２５７．５ｎｍの第１のパルスレーザ光ＰＬ１を高透過し、波長が約１５５４ｎｍの第２のパルスレーザ光ＰＬ２を高反射する膜がコートされている。ダイクロイックミラー１３は、高透過した第１のパルスレーザ光ＰＬ１の光路軸と、高反射した第２のパルスレーザ光ＰＬ２の光路軸とが一致するように配置されている。
　波長変換システム１５は、第１のＣＬＢＯ結晶４０と、第２のＣＬＢＯ結晶４１と、第１の移動装置４２と、第２の移動装置４３と、第１のダイクロイックミラー４４と、第２のダイクロイックミラー４５と、高反射ミラー４６と、を含む。第１のＣＬＢＯ結晶４０と第２のＣＬＢＯ結晶４１とは、非線形結晶である。
　第１のＣＬＢＯ結晶４０と、第１のダイクロイックミラー４４と、第２のＣＬＢＯ結晶４１と、第２のダイクロイックミラー４５とは、この順序で、第１及び第２のパルスレーザ光ＰＬ１，ＰＬ２の光路上に配置されている。第１のＣＬＢＯ結晶４０には、第１のパルスレーザ光ＰＬ１と第２のパルスレーザ光ＰＬ２とが入射する。
　第１のＣＬＢＯ結晶４０では、第１のパルスレーザ光ＰＬ１と第２のパルスレーザ光ＰＬ２とが重なり、波長約２５７．５ｎｍと波長約１５５４ｎｍとの和周波に対応する波長約２２０．９ｎｍの第３のパルスレーザ光ＰＬ３が生成される。第１及び第２のパルスレーザ光ＰＬ１，ＰＬ２は、第１のＣＬＢＯ結晶４０を透過する。
　第１のダイクロイックミラー４４は、第１のパルスレーザ光ＰＬ１を高反射し、第２のパルスレーザ光ＰＬ２と第３のパルスレーザ光ＰＬ３とを高透過する膜がコートされている。第１のダイクロイックミラー４４を高透過した第２及び第３のパルスレーザ光ＰＬ２，ＰＬ３が、第２のＣＬＢＯ結晶４１に入射する。
　第２のＣＬＢＯ結晶４１では、第２のパルスレーザ光ＰＬ２と第３のパルスレーザ光ＰＬ３とが重なり、波長約１５５４ｎｍと波長約２２０．９ｎｍとの和周波に対応する波長約１９３．４ｎｍの第４のパルスレーザ光ＰＬ４が生成される。第２及び第３のパルスレーザ光ＰＬ２，ＰＬ３は、第２のＣＬＢＯ結晶４１を透過する。
　第２のダイクロイックミラー４５は、第４のパルスレーザ光ＰＬ４を高反射し、第２のパルスレーザ光ＰＬ２と第３のパルスレーザ光ＰＬ３とを高透過する膜がコートされている。高反射ミラー４６は、第２のダイクロイックミラー４５により高反射された第４のパルスレーザ光ＰＬ４が高反射されて、波長変換システム１５から出力される位置に配置されている。
　第１の移動装置４２は、第１のＣＬＢＯ結晶４０を保持して移動させる。具体的には、図２に示すように、第１の移動装置４２は、結晶ホルダ４２ａと、Ｖステージ４２ｂと、Ｈステージ４２ｃと、θステージ４２ｄと、を含む。結晶ホルダ４２ａは、第１のＣＬＢＯ結晶４０を着脱自在に保持する。Ｖステージ４２ｂは、その上に積載されたＨステージ４２ｃ、θステージ４２ｄ、及び結晶ホルダ４２ａをＶ軸方向に移動させる。Ｈステージ４２ｃは、その上に積載されたθステージ４２ｄ及び結晶ホルダ４２ａをＨ軸方向に移動させる。θステージ４２ｄは、その上に積載された結晶ホルダ４２ａを、Ｈ軸を中心としたθ方向に回転させる。すなわち、第１の移動装置４２は、Ｖ軸方向及びＨ軸方向への直線駆動と、θ方向への回転駆動とを行う。
　Ｈ軸、Ｖ軸、及びＺ軸は、互いに直交している。Ｚ軸方向は、波長変換システム１５に入射する第１及び第２のパルスレーザ光ＰＬ１，ＰＬ２の光路軸方向である。Ｈ軸方向は、例えば、鉛直方向である。Ｖステージ４２ｂ、Ｈステージ４２ｃ、及びθステージ４２ｄは、それぞれ図示しないステッピングモータにより構成された駆動部である。
　第２の移動装置４３は、第２のＣＬＢＯ結晶４１を保持して移動させる。第２の移動装置４３の構成は、図２に示す第１の移動装置４２の構成と同様である。第２の移動装置４３は、Ｖ軸方向及びＨ軸方向への直線駆動と、θ方向への回転駆動とを行う。
　制御部１７は、第１及び第２の移動装置４２，４３と電気的に接続されており、第１及び第２の移動装置４２，４３の移動を制御する。また、制御部１７は、同期回路１６と電気的に接続されている。同期回路１６は、第１及び第２の光強度可変部２１，３１と電気的に接続されている。同期回路１６は、制御部１７から入力されるトリガ信号Ｔｒに基づき、第１及び第２の光強度可変部２１，３１を制御し、第１及び第２のシードパルス光の生成タイミングを同期させる。さらに、制御部１７は、第１及び第２のシードレーザ２０，３０と、第１及び第２の増幅器２２，３２に含まれる各ＣＷ励起半導体レーザと、図示しない信号線を介して電気的に接続されている。
　制御部１７は、図示しない露光装置に含まれる外部装置制御部２からレーザ発振準備信号、発光トリガ信号、目標波長データを受信し、第１及び第２の移動装置４２，４３、同期回路１６、第１及び第２のシードレーザ２０，３０等を制御する。
　　１．２　動作
　次に、比較例に係る固体レーザシステム１０の動作を説明する。制御部１７は、外部装置制御部２からレーザ発振準備信号を受信すると、第１及び第２のシードレーザ２０，３０と、第１及び第２の増幅器２２，３２に含まれる各ＣＷ励起半導体レーザとの発振動作を開始させる。
　これにより、第１のシードレーザ２０から第１のシード光が出力され、第１の光強度可変部２１に入力される。後述する制御信号が第１の光強度可変部２１に入力されるまでの間は、第１の光強度可変部２１により第１のシード光の増幅が抑制される。同様に、第２のシードレーザ３０から第２のシード光が出力され、第２の光強度可変部３１に入力される。後述する制御信号が第２の光強度可変部３１に入力されるまでの間は、第２の光強度可変部３１により第２のシード光の増幅が抑制される。また、第１及び第２の増幅器２２，３２は、それぞれ図示しないＣＷ励起半導体レーザから入力されるＣＷ励起光によって光励起される。
　制御部１７は、外部装置制御部２から発光トリガ信号を受信すると、同期回路１６にトリガ信号Ｔｒを同期回路１６に送信する。同期回路１６は、トリガ信号Ｔｒを受信すると、第１及び第２の光強度可変部２１，３１に制御信号をそれぞれ送信する。第１の光強度可変部２１は、制御信号を受信すると、所定の期間のみ第１のシード光を増幅させることにより、所定のパルス幅を有する第１のシードパルス光を生成し、第１の増幅器２２に入射させる。同様に、第２の光強度可変部３１は、制御信号を受信すると、所定の期間のみ第２のシード光を増幅させることにより、所定のパルス幅を有する第２のシードパルス光を生成し、第２の増幅器３２に入射させる。
　第１及び第２のシードパルス光は、それぞれ第１及び第２の増幅器２２，３２に入射すると、誘導放出が生じて増幅される。第１の増幅器２２により増幅された第１のシードパルス光は、波長変換部２３に入射する。波長変換部２３に入射された第１のシードパルス光は、第４高調波に変換され、第１のパルスレーザ光ＰＬ１として第１の固体レーザ装置１１から出力される。一方、第２の増幅器３２により増幅された第２のシードパルス光は、第２のパルスレーザ光ＰＬ２として第２の固体レーザ装置１２から出力される。
　第１の固体レーザ装置１１から出力された第１のパルスレーザ光ＰＬ１は、ダイクロイックミラー１３を高透過することにより波長変換システム１５に入射する。第２の固体レーザ装置１２から出力された第２のパルスレーザ光ＰＬ２は、高反射ミラー１４により高反射され、ダイクロイックミラー１３により高反射されることにより波長変換システム１５に入射する。
　同期回路１６は、波長変換システム１５に入射した第１及び第２のパルスレーザ光ＰＬ１，ＰＬ２が、ほぼ同時に第１のＣＬＢＯ結晶４０に入射するように、第１及び第２の光強度可変部２１，３１への前述の制御信号の入力タイミングを調節する。
　第１及び第２のパルスレーザ光ＰＬ１，ＰＬ２が第１のＣＬＢＯ結晶４０上で重なることにより、両者の和周波光である第３のパルスレーザ光ＰＬ３が生成される。第１のＣＬＢＯ結晶４０を透過した第１のパルスレーザ光ＰＬ１は、第１のダイクロイックミラー４４により高反射される。第１のＣＬＢＯ結晶４０を透過した第２のパルスレーザ光ＰＬ２と、第３のパルスレーザ光ＰＬ３とは、第１のダイクロイックミラー４４を高透過して第２のＣＬＢＯ結晶４１に入射する。
　第２及び第３のパルスレーザ光ＰＬ２，ＰＬ３が第２のＣＬＢＯ結晶４１上で重なることにより、両者の和周波光である第４のパルスレーザ光ＰＬ４が生成される。第２のＣＬＢＯ結晶４１を透過した第２及び第３のパルスレーザ光ＰＬ２，ＰＬ３は、第２のダイクロイックミラー４５を高透過する。一方、第４のパルスレーザ光ＰＬ４は、第２のダイクロイックミラー４５により高反射され、さらに高反射ミラー４６により高反射されることにより、波長変換システム１５から出力される。
　波長変換システム１５から出力された第４のパルスレーザ光ＰＬ４は、固体レーザシステム１０から出力され、図示しないＡｒＦエキシマ増幅器によって増幅された後、図示しない露光装置に入力され、露光光として用いられる。
　制御部１７は、外部装置制御部２から発光トリガ信号を受信するたびに、同期回路１６にトリガ信号Ｔｒを同期回路１６に送信する。これにより、固体レーザシステム１０から第４のパルスレーザ光ＰＬ４の出力が繰り返し行われる。
　制御部１７は、外部装置制御部２からの発光トリガ信号の受信回数をカウントし、カウント値（ショット数）が所定回数となるたびに第１及び第２の移動装置４２，４３を動作させて、レーザ光の光路軸方向に直交する方向に直線駆動させる。具体的には、制御部１７は、Ｖ軸方向とＨ軸方向との少なくとも一方に所定の距離だけ第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１を移動させる。これは、第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１の特定の部分に紫外のパルスレーザ光が入射し続けることや、紫外の波長変換光が生成され続けることによる損傷を低減するためである。これにより、第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１の結晶寿命を延長することができる。
　また、制御部１７は、外部装置制御部２から受信する目標波長データに応じて、第１のシードレーザ２０または第２のシードレーザ３０の発振波長を変更する。さらに、制御部１７は、目標波長データに応じて、第１及び第２の移動装置４２，４３を動作させて、θ方向に回転駆動させる。具体的には、制御部１７は、第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１に入射するレーザ光の入射角度が、目標波長に対応した位相整合角となるように第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１をそれぞれθ方向に回転させる。これにより、目標波長が変更された場合においても、レーザ光の入射角度が位相整合角に常に一致し、第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１で、強度の強い和周波光が生成される。
　　１．３　課題
　図３は、比較例に係る固体レーザシステム１０の課題を説明する図である。第１及び第２の移動装置４２，４３は、前述のようにステッピングモータにより構成された駆動部を有している。ステッピングモータは、ギアなどの機械構成部品を有していることから、機械構成部品の摩擦等を低減するために、油等の有機物を含む潤滑材が塗布されている。このため、潤滑材に含まれる有機物がアウトガスとして放出されることや、紫外のパルスレーザ光によってアウトガスが光分解されることにより、第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１を汚染する恐れがある。
　具体的には、図３に示すように、第１及び第２の移動装置４２，４３内の各駆動部から放出されたアウトガスが、紫外のパルスレーザ光によって光分解され、汚染物質として、第１及び第２のＣＬＢＯ結晶４０，４１の表面に付着する可能性がある。結晶表面に汚染物質が付着した状態でレーザ光が照射されると、レーザ光の透過率の低下や、結晶表面の損傷を引き起こし、固体レーザシステム１０の動作性能の低下を招いてしまう。
　２．第１の実施形態
　次に、本開示の第１の実施形態に係る固体レーザ装置について説明する。第１の実施形態に係る固体レーザ装置は、波長変換装置としての波長変換システムに含まれる移動装置の構成が異なること以外は、図１に示した比較例に係る固体レーザ装置の構成と同一である。以下では、図１に示した比較例に係る固体レーザ装置の構成要素と略同じ部分については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
　　２．１　構成
　図４は、第１の実施形態において、比較例の第１及び第２の移動装置４２，４３に代えて用いられる移動装置の外観を示す斜視図である。図４に示す移動装置５０は、第１のＣＬＢＯ結晶４０を保持して移動させる。第２のＣＬＢＯ結晶４１を保持して移動させる移動装置についても同様の構成である。
　移動装置５０は、結晶ホルダ５１と、駆動部としての２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３と、を含む。結晶ホルダ５１は、第１のＣＬＢＯ結晶４０を着脱自在に保持する。２次元駆動部５２は、ＶＺ平面内での直線移動及び回転を可能とする駆動ステージである。具体的には、２次元駆動部５２は、その上に積載された１次元駆動部５３及び結晶ホルダ５１のＶ軸方向への直線駆動と、Ｈ軸を中心としたθ方向への回転駆動とを行う。１次元駆動部５３は、その上に積載された結晶ホルダ５１のＨ軸方向への直線駆動を行う。
　なお、レーザ光の光軸方向であるＺ方向は、請求の範囲に記載の第１の方向に対応する。Ｖ軸方向は、請求の範囲に記載の第２の方向に対応する。Ｈ軸方向は、請求の範囲に記載の第３の方向に対応する。
　２次元駆動部５２は、後述する平面型ボイスコイルモータを含んで構成されており、第１のヨーク６０ａと、第２のヨーク６０ｂとを含む。第１及び第２のヨーク６０ａ，６０ｂは、固設されている。
　図５は、２次元駆動部５２の構成を説明するために、移動装置５０から第１のヨーク６０ａを取り外した状態を示す図である。図５において、移動装置５０は、フラットコイル式である第１～第４のボイスコイルモータ６１～６４と、可動プレート６５とを含む。第１のボイスコイルモータ６１は、磁石６１ａとコイル６１ｂとを含む。第２のボイスコイルモータ６２は、磁石６２ａとコイル６２ｂとを含む。第３のボイスコイルモータ６３は、磁石６３ａとコイル６３ｂとを含む。第４のボイスコイルモータ６４は、磁石６４ａとコイル６４ｂとを含む。
　磁石６１ａ～６４ａは、第１のヨーク６０ａに固着されている。コイル６１ｂ～６４ｂは、可動プレート６５に形成された孔部６５ａ～６５ｄにそれぞれ固着されている。磁石６１ａ～６４ａは、それぞれコイル６１ｂ～６４ｂに対向するように配置されている。また、第１及び第２のボイスコイルモータ６１，６２に含まれる磁石６１ａ，６２ａは、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線がＶ軸方向となるように配置されている。一方、第３及び第４のボイスコイルモータ６３，６４に含まれる磁石６３ａ，６４ａは、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線がＺ軸方向となるように配置されている。可動プレート６５は、磁性を有しないアルミニウム等の材料で形成されている。
　図６は、移動装置５０を、第１及び第２のボイスコイルモータ６１，６２と、１次元駆動部５３とを通るように、ＶＨ面に沿って切断した断面を示す断面図である。図７は、移動装置５０を、第３及び第４のボイスコイルモータ６３，６４を通るように、ＶＨ面に沿って切断した断面を示す断面図である。
　第１のヨーク６０ａのＶ軸方向の中央部に、円形の貫通孔６０ｃが形成されている。１次元駆動部５３は、貫通孔６０ｃに挿通されている。第１及び第２のボイスコイルモータ６１，６２は、貫通孔６０ｃの中心を通るＺ軸に対して、Ｖ軸方向に対称となる位置に配置されている。同様に、第３及び第４のボイスコイルモータ６３，６４は、貫通孔６０ｃの中心を通るＺ軸に対して、Ｖ軸方向に対称となる位置に配置されている。
　１次元駆動部５３は、円筒型ボイスコイルモータであり、ヨーク７０と、磁石７１と、コイル７２と、コイルボビン７３と、を含む。コイルボビン７３は、Ｈ軸を中心軸としたほぼ円筒形状に形成されている。コイルボビン７３の上部の外周には、コイル７２が巻かれている。コイルボビン７３の下部は、可動プレート６５の中央部に設けられた円形の孔部６５ｅに挿通されて固着されている。すなわち、１次元駆動部５３は、２次元駆動部５２の可動プレート６５に保持されている。
　ヨーク７０は、径の異なる２つの円筒が上部で接合された形状であって、外側円筒部７０ａと、内側円筒部７０ｂとが構成されている。ヨーク７０の上部には、結晶ホルダ５１が固着されている。すなわち、結晶ホルダ５１は、１次元駆動部５３に保持されている。
　外側円筒部７０ａと内側円筒部７０ｂとの間には、コイルボビン７３及びコイル７２が挿通されている。外側円筒部７０ａの内面には、コイル７２と対向する位置に、円筒状の磁石７１が固着されている。ヨーク７０とコイルボビン７３とは固着されていないため、ヨーク７０及び磁石７１は、コイル７２及びコイルボビン７３に対して、Ｈ軸方向に移動可能である。
　図６及び図７において、可動プレート６５の下部には、孔部６５ａ～６５ｅを覆うように回路基板６６が固着されている。回路基板６６は、コイル６１ｂ～６４ｂ及びコイル７２と電気的に接続されている。回路基板６６は、図示しないケーブルを介して、前述の制御部１７と電気的に接続されている。制御部１７は、回路基板６６を介して、コイル６１ｂ～６４ｂ及びコイル７２に流す電流の値及び方向を制御する。また、回路基板６６上には、コイル６１ｂ～６４ｂの中央部分に、ホールセンサ６９が配置されている。ホールセンサ６９は、磁界を検出し、検出信号を回路基板６６を介して制御部１７に出力する。
　可動プレート６５は、第１のヨーク６０ａ側に配置された３個の第１のボール６７と、第２のヨーク６０ｂ側に配置された３個の第２のボール６８とによってＶＺ平面に沿って摺動可能に支持されている。第１のボール６７は、それぞれ第１のヨーク６０ａに固着された第１のボール受け部６７ａに回転自在に嵌合している。第２のボール６８は、それぞれ第２のヨーク６０ｂに固着された第２のボール受け部６８ａに回転自在に嵌合している。第１及び第２のボール６７，６８は、可動プレート６５に対する摩擦係数が低い材料で形成された摺動支持部材である。
　　２．２　動作
　次に、第１の実施形態に係る固体レーザシステムにおける移動装置５０の動作について説明する。移動装置５０以外の動作については、比較例において説明した動作と同様である。
　制御部１７は、比較例と同様に、外部装置制御部２から受信する発光トリガ信号と目標波長データとに基づいて移動装置５０の動作を制御する。制御部１７は、コイル６１ｂ～６４ｂ及びコイル７２に流す電流を与えることにより、結晶ホルダ５１のＶ軸方向及びＨ軸方向への直線移動と、θ方向への回転とを制御する。
　制御部１７は、結晶ホルダ５１をＶ軸方向に直線駆動する場合には、第１及び第２のボイスコイルモータ６１，６２に含まれるコイル６１ｂ，６２ｂのそれぞれに、同一方向に電流を流す。図８Ａは、コイル６１ｂ，６２ｂに電流を流していない初期状態を示している。コイル６１ｂ，６２ｂに電流が流れると、コイル６１ｂ，６２ｂが発生する電界と、磁石６１ａ，６２ａが発生する磁界とにより、Ｖ軸方向にローレンツ力（駆動力）が生じ、図８Ｂに示すように、可動プレート６５がＶ軸方向に移動する。
　また、制御部１７は、コイル６１ｂ，６２ｂのそれぞれに対応して設けられたホールセンサ６９から出力される検出信号に基づいて可動プレート６５のＶ軸方向に関する位置を検出する。制御部１７は、検出した可動プレート６５の位置に基づいて、可動プレート６５の移動量が所定量となるようにコイル６１ｂ，６２ｂに流す電流値を制御するフィードバック制御を行う。また、制御部１７は、可動プレート６５の移動方向を逆向きとする場合には、コイル６１ｂ，６２ｂに流す電流の方向を逆向きとする。
　制御部１７は、結晶ホルダ５１をＨ軸方向に直線駆動する場合には、１次元駆動部５３に含まれるコイル７２に電流を流す。図９Ａは、コイル７２に電流を流していない初期状態を示している。コイル７２に電流が流れると、コイル７２が発生する電界と、磁石７１が発生する磁界とによりＨ軸方向にローレンツ力（駆動力）が生じ、図９Ｂに示すように、ヨーク７０及び結晶ホルダ５１がＨ軸方向に移動する。
　制御部１７は、結晶ホルダ５１の移動量が所定量となるようにコイル７２に流す電流値を制御する。なお、本実施形態では、１次元駆動部５３にはホールセンサを設けていないが、磁石７１の磁界を検出するホールセンサを設け、このホールセンサが出力する検出信号に基づいて、結晶ホルダ５１のＨ軸方向に関する位置を検出してもよい。この場合、制御部１７は、検出した結晶ホルダ５１の位置に基づいて、結晶ホルダ５１の移動量が所定量となるようにコイル７２に流す電流値を制御するフィードバック制御を行えばよい。
　制御部１７は、結晶ホルダ５１を、Ｈ軸を中心としたθ方向へ回転駆動する場合には、第３のボイスコイルモータ６３に含まれるコイル６３ｂと、第４のボイスコイルモータ６４に含まれるコイル６４ｂとに、互いに逆方向に電流を流す。図１０Ａは、コイル６３ｂ，６４ｂに電流を流していない初期状態を示している。コイル６３ｂ，６４ｂに、互いに逆方向の電流が流れると、例えば、図１０Ｂに示すように、コイル６３ｂには、Ｚ軸方向に駆動力Ｆ１が生じる。一方、コイル６４ｂには、駆動力Ｆ１とは逆方向の駆動力Ｆ２が生じる。この駆動力Ｆ１，Ｆ２により、可動プレート６５には、Ｈ軸を中心としたθ方向への回転力が生じ、結晶ホルダ５１がθ方向へ回転する。
　制御部１７は、コイル６３ｂ，６４ｂのそれぞれに対応して設けられたホールセンサ６９から出力される検出信号に基づいて可動プレート６５のＺ軸方向に関する位置を検出する。制御部１７は、検出した可動プレート６５の位置に基づいて、可動プレート６５の回転量が所定量となるようにコイル６３ｂ，６４ｂに流す電流値を制御するフィードバック制御を行う。また、制御部１７は、可動プレート６５の回転方向を逆向きとする場合には、コイル６３ｂ，６４ｂに流す各電流の方向を逆向きとする。
　制御部１７は、コイル６１ｂ～６４ｂ及びコイル７２に流す電流の値及び方向を制御することにより、結晶ホルダ５１に保持される非線形結晶を、レーザ光の光路軸方向である第１の方向に直交する方向への移動させることができる。また、制御部１７は、コイル６１ｂ～６４ｂ及びコイル７２に流す電流の値及び方向を制御することにより、レーザ光の非線形結晶への入射角度を変更するように、結晶ホルダ５１を回転させることができる。
　　２．３　効果
　第１の実施形態によれば、移動装置５０は、ギアなどの機械構成部品が用いられていないボイスコイルモータにより駆動部が構成されているので、非線形結晶の汚染の原因となる油成分を含む潤滑材は用いられていない。このため、移動装置５０が、結晶表面に付着する汚染物質の発生が抑制され、固体レーザシステムの動作性能の低下が抑制される。
　また、ボイスコイルモータにより駆動部が構成された移動装置５０は、可動部が軽量であることから、応答性が高く、非線形結晶を高速に移動させることができる。さらに、移動装置５０は、平面型ボイスコイルモータにより構成された２次元駆動部５２により、Ｖ軸方向への移動に加えて、Ｈ軸を中心としたθ方向への回転を可能とするため、装置のサイズを小型化することができる。
　なお、第１の実施形態では、可動プレート６５を摺動可能に支持する摺動支持部材として、第１及び第２のボール６７，６８を用いているが、第１及び第２のボール６７，６８に代えて、その他の摺動支持部材や摺動支持機構を用いてもよい。例えば、ボールを用いずに、可動プレート６５の一部を、第１及び第２のヨーク６０ａ，６０ｂの各面に、摺動可能に接触させてもよい。
　また、第１の実施形態では、第１～第４のボイスコイルモータ６１～６４を、図２に示すように配置しているが、これらの配置は、適宜変更可能である。また、第１及び第２のボイスコイルモータ６１，６２に生じる駆動力の方向と、第３及び第４のボイスコイルモータ６３，６４に生じる駆動力の方向とは直交していることが好ましい。また、移動装置５０は、第１及び第２のボイスコイルモータ６１，６２のうちの少なくとも一方と、第３及び第４のボイスコイルモータ６３，６４のうちの少なくとも一方とを有していればよい。
　３．変形例
　次に、第１の実施形態に係る固体レーザシステムの変形例について説明する。第１の実施形態では、可動プレート６５を摺動支持部材により摺動可能に支持している。本変形例では、可動プレート６５を、摺動支持部材により摺動可能に支持することに加えて、付勢部材により所定の位置に付勢する。
　図１１は、本変形例に係る移動装置８０を示す平面図である。図１１では、第１のヨーク６０ａを透明化し、破線により表している。移動装置８０は、付勢部材としての３個のバネ８１を備えること以外は、第１の実施形態に係る移動装置５０と同一の構成である。
　各バネ８１は、可動プレート６５と第１のヨーク６０ａとの間に接続されている。バネ８１は、可動プレート６５が、第１のヨーク６０ａ内のほぼ中央部に位置するように付勢する。各バネ８１は、第１～第４のボイスコイルモータ６１～６４により可動プレート６５を移動させた際に、伸長または収縮する。
　このように、可動プレート６５をバネ８１により付勢することにより、可動プレート６５には、常に第１のヨーク６０ａ内のほぼ中央部に復帰させる力が働くので、第１～第４のボイスコイルモータ６１～６４による位置制御がしやすくなる。また、可動プレート６５をバネ８１により付勢することにより、固体レーザシステムの搬送時等に、可動プレート６５が移動して第１のヨーク６０ａ等に接触し、損傷等が生じることを抑制することができる。
　なお、本変形例では、各バネ８１を、第１のヨーク６０ａに接続しているが、第１のヨーク６０ａに代えて、第２のヨーク６０ｂ等の固定部に接続してもよい。また、本変形例では、３個のバネ８１を用いて可動プレート６５を付勢しているが、バネ８１の個数や配置箇所は、適宜変更可能である。さらに、本変形例では、付勢部材としてバネ８１を用いているが、バネ８１に代えて、その他の付勢部材を用いてもよい。
　４．第２の実施形態
　次に、本開示の第２の実施形態に係る固体レーザシステムについて説明する。第１の実施形態によれば、移動装置５０からの汚染物質の発生が抑制されるが、ボイスコイルモータからの微量なアウトガスや、可動プレート６５の摺動により摩耗粉が発生する可能性がある。第２の実施形態では、移動装置５０のうち、２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３を密封容器内に封入することにより、結晶ホルダ５１に保持される非線形結晶への汚染物質の付着を抑制する。
　　４．１　構成及び動作
　図１２は、第２の実施形態に係る移動装置９０を示す断面図である。移動装置９０は、結晶ホルダ５１と、２次元駆動部５２と、１次元駆動部５３と、密封容器９１と、を含む。移動装置９０は、密封容器９１を有すること以外は、第１の実施形態に係る移動装置５０と同一の構成である。
　密封容器９１は、箱型の容器本体９２と、ベローズ９３と、を含む。容器本体９２は、２次元駆動部５２を収容している。容器本体９２の上面には、第１のヨーク６０ａの貫通孔６０ｃに対応する位置に開口部９２ａが形成されている。開口部９２ａには、ベローズ９３の下端部が、溶接法等により接合されている。ベローズ９３には、１次元駆動部５３が収容されている。ベローズ９３の上端部は、ヨーク７０の上端部に、溶接法等により接合されている。このように、２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３は、密封容器９１内に気密に封止されている。
　ベローズ９３は、Ｈ軸方向に伸縮自在な構造であり、結晶ホルダ５１のＨ軸方向への移動に伴って伸縮する。また、ベローズ９３は、結晶ホルダ５１のＶ軸方向への移動と、Ｈ軸を中心とした回転とを許容する。ベローズ９３は、結晶ホルダ５１が移動や回転した際に弾性変形する。
　容器本体９２の底面には、気密封止構造のコネクタ９４が接合されている。コネクタ９４には、前述の制御部１７と接続された信号ケーブル９４ａが接続されている。また、コネクタ９４には、前述の回路基板６６と接続された信号線９５が接続されている。コネクタ９４の気密封止構造として、例えば、ガラスハーメチックシール法が用いられる。
　　４．２　効果
　第２の実施形態によれば、密封容器９１内に２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３を封止しているので、ボイスコイルモータは、結晶ホルダ５１に保持される非線形結晶から空間的に隔離されている。これにより、ボイスコイルモータから発生した微量なアウトガスや、可動プレート６５の摺動による摩耗粉が、汚染物質として非線形結晶に付着することを抑制することができる。
　なお、第２の実施形態では、ベローズ９３の上端部を、ヨーク７０の上端部に接合しているが、結晶ホルダ５１の下部に接合してもよい。この場合、ベローズ９３と結晶ホルダ５１とは、ろう付けにより接合することが好ましい。
　５．変形例
　次に、第２の実施形態に係る固体レーザシステムの変形例について説明する。結晶ホルダ５１に保持される非線形結晶としてのＣＬＢＯ結晶は、潮解性を有することから、非線形結晶に含まれる水分を蒸発させるために、所定の温度に加熱した状態で使用されることが好ましい。本変形例に係る移動装置は、結晶ホルダ５１内に、非線形結晶を加熱するためのヒータ９６が設けられている。
　本変形例では、図１３に示すように、結晶ホルダ５１には、底面から非線形結晶としてのＣＬＢＯ結晶４０に近接する位置に達する穴部５１ａが形成されている。また、１次元駆動部５３に含まれるヨーク７０の中心部には、貫通孔７０ｃが形成されている。穴部５１ａと貫通孔７０ｃとは連通している。
　ヒータ９６は、穴部５１ａ内で、ＣＬＢＯ結晶４０に近接する位置に配置されている。ヒータ９６には、一対のケーブル９６ａが接続されている。ケーブル９６ａは、穴部５１ａ及び貫通孔７０ｃに挿通され、回路基板６６に接続されている。
　また、結晶ホルダ５１には、ＣＬＢＯ結晶４０に近接する位置に温度センサ９７が埋め込まれている。温度センサ９７にはケーブル９７ａが接続されている。ケーブル９７ａは、穴部５１ａ及び貫通孔７０ｃに挿通され、回路基板６６に接続されている。結晶ホルダ５１は、銅等の熱導電性の高い材料で形成されている。
　ケーブル９６ａ，９７ａは、ヨーク７０、磁石７１、及びコイル７２の内側に挿通されており、信号線９５、コネクタ９４、及び信号ケーブル９４ａを介して制御部１７に接続されている。制御部１７は、ケーブル９６ａを介してヒータ９６を通電させることにより、ヒータ９６の温度を制御する。また、制御部１７は、ケーブル９７ａを介して温度センサ９７から出力される検出信号を取得し、検出温度が、目標温度となるようにヒータ９６の温度を調整する。目標温度は、例えば１５０℃である。
　本変形例では、ヒータ９６及び温度センサ９７が結晶ホルダ５１内に埋め込まれ、ケーブル９６ａ，９７ａは、穴部５１ａ及び貫通孔７０ｃに挿通されているので、ヒータ９６及び温度センサ９７から発生する汚染物質が非線形結晶に付着することを抑制することができる。
　なお、本変形例は、第２の実施形態に限られず、第１の実施形態にも適用可能である。すなわち、本変形例は、密封容器９１を有しない移動装置５０にも適用可能である。
　６．第３の実施形態
　次に、本開示の第３の実施形態に係る固体レーザシステムについて説明する。第２の実施形態では、密封容器９１内に２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３を封止している。第３の実施形態では、結晶ホルダ５１をさらにチャンバで囲うことにより、汚染物質が非線形結晶に付着することをさらに抑制する。
　　６．１　構成及び動作
　図１４は、第３の実施形態に係る移動装置１００を示す断面図である。移動装置１００は、結晶ホルダ５１と、２次元駆動部５２と、１次元駆動部５３と、密封容器９１と、チャンバ１０１と、を含む。移動装置１００は、チャンバ１０１を有すること以外は、第２の実施形態に係る移動装置９０と同一の構成である。
　チャンバ１０１は、チャンバ本体１０２と、入射ウィンドウ１０３と、出射ウィンドウ１０４と、を含む。チャンバ本体１０２は、底部が開放された箱形状であり、底部がＯリング１０５を介して、密封容器９１の容器本体９２の上面に接合されている。
　チャンバ本体１０２には、ＣＬＢＯ結晶４０に入射するレーザ光の経路に対応する位置に入射側開口部１０２ａが形成されている。また、チャンバ本体１０２には、レーザ光がＣＬＢＯ結晶４０から出射されるレーザ光の経路に対応する位置に出射側開口部１０２ｂが形成されている。入射ウィンドウ１０３は、入射側開口部１０２ａを塞ぐように、Ｏリング１０６ａを介してチャンバ本体１０２に接合されている。出射ウィンドウ１０４は、出射側開口部１０２ｂを塞ぐように、Ｏリング１０６ｂを介してチャンバ本体１０２に接合されている。
　入射ウィンドウ１０３及び出射ウィンドウ１０４は、ＣａＦ2結晶または合成石英により形成された基板の両面に、図示しない反射抑制膜をコートしたものである。入射ウィンドウ１０３は、レーザ光を透過させてＣＬＢＯ結晶４０に入射させる。出射ウィンドウ１０４は、ＣＬＢＯ結晶４０から出射されたレーザ光を透過させる。
　また、チャンバ本体１０２には、チャンバ本体１０２内にパージガスを導入するガス導入管１０７と、チャンバ本体１０２内からパージガスを排出するガス排出管１０８とが接続されている。ガス導入管１０７は、図示しないガスタンクに接続されている。ガス排出管１０８は、大気中にパージガスを放出する。なお、ガス排出管１０８は、図示しない外気連通配管に接続されていてもよい。パージガスは、非線形結晶としてのＣＬＢＯ結晶と反応しにくいガスである。パージガスとして、ＡｒガスまたはＨｅガスを用いることが好ましい。パージガスは、ほぼ一定の流速でチャンバ本体１０２の内部に導入され、排気される。
　　６．２　効果
　第３の実施形態によれば、結晶ホルダ５１が、汚染物質の発生源である２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３からチャンバ１０１により隔離されているので、汚染物質が非線形結晶に付着することを抑制することができる。また、チャンバ１０１内を非線形結晶と反応しにくいガスでパージしているので、汚染物質が非線形結晶に付着することをさらに抑制することができる。
　また、チャンバ１０１は、１つの結晶ホルダ５１に対して個別に設けられているので、パージガスの使用量が少なくて済むという利点がある。
　なお、第３の実施形態では、密封容器９１内に２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３を封止しているが、密封容器９１内は必ずしも密封されている必要はなく、容器本体９２の底部や側面に開口が形成されていてもよい。これは、第３の実施形態では、結晶ホルダ５１が、チャンバ本体１０２とベローズ９３と容器本体９２の上面とにより、２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３から隔離されているためである。すなわち、次元駆動部５２及び１次元駆動部５３は、密封容器９１に限られず、チャンバ本体１０２に接続されてチャンバ１０１を構成する容器に収納されていればよい。
　７．第４の実施形態
　次に、本開示の第４の実施形態に係る固体レーザシステムについて説明する。第４の実施形態では、結晶ホルダ５１をセルの中に封止することにより、汚染物質が非線形結晶に付着することを抑制する。
　　７．１　構成及び動作
　図１５は、第４の実施形態に係る移動装置１１０を示す断面図である。移動装置１１０は、結晶ホルダ５１と、２次元駆動部５２と、１次元駆動部５３と、セル１１１と、を含む。移動装置１１０は、セル１１１を有すること以外は、第１の実施形態に係る移動装置５０と同一の構成である。
　セル１１１は、１次元駆動部５３に含まれるヨーク７０上に設けられたプレート１１２上に固設されている。セル１１１は、セル本体１１３と、入射ウィンドウ１１４と、出射ウィンドウ１１５と、を含む。セル１１１は、箱形状であり、内部に結晶ホルダ５１を収容している。
　セル本体１１３には、ＣＬＢＯ結晶４０に入射するレーザ光の経路に対応する位置に入射側開口部１１３ａが形成されている。また、セル本体１１３には、ＣＬＢＯ結晶４０から出射されるレーザ光の経路に対応する位置に出射側開口部１１３ｂが形成されている。入射ウィンドウ１１４は、入射側開口部１１３ａを塞ぐように、Ｏリング１１６ａを介してセル本体１１３に接合されている。出射ウィンドウ１１５は、出射側開口部１１３ｂを塞ぐように、Ｏリング１１６ｂを介してセル本体１１３に接合されている。
　入射ウィンドウ１１４及び出射ウィンドウ１１５は、ＣａＦ2結晶または合成石英により形成された基板の両面に、図示しない反射抑制膜をコートしたものである。入射ウィンドウ１１４は、レーザ光を透過させてＣＬＢＯ結晶４０に入射させる。出射ウィンドウ１１５は、ＣＬＢＯ結晶４０から出射されたレーザ光を透過させる。
　また、セル本体１１３には、セル本体１１３内にパージガスを導入するガス導入管１１７と、セル本体１１３内からパージガスを排出するガス排出管１１８とが接続されている。ガス導入管１１７は、図示しないガスタンクに接続されている。ガス排出管１１８は、大気中にパージガスを放出する。なお、ガス排出管１１８は、図示しない外気連通配管に接続されていてもよい。パージガスは、非線形結晶としてのＣＬＢＯ結晶と反応しにくいガスである。パージガスとして、ＡｒガスまたはＨｅガスを用いることが好ましい。パージガスは、ほぼ一定の流速でセル本体１１３の内部に導入され、排気される。
　セル１１１は、２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３が作動すると、結晶ホルダ５１とともに駆動される。
　　７．２　効果
　　第４の実施形態によれば、結晶ホルダ５１をセル１１１内をパージガスでパージすることにより、結晶ホルダ５１は、汚染物質の発生源である２次元駆動部５２及び１次元駆動部５３から隔離されているので、汚染物質が非線形結晶に付着することを抑制することができる。
　特に、セル１１１は、第３の実施形態のチャンバ１０１よりもサイズを小さくすることが可能であるため、パージガスの使用量を少なくすることができる。これは、非線形結晶としてＣＬＢＯ結晶を用いる場合には、パージガスとして、安価な窒素ガスを用いることは好ましくなく、ＣＬＢＯ結晶と反応しにくい高価なＡｒガスまたはＨｅガスを用いることが好ましいためである。
　８．移動装置の変形例
　第１～第４の実施形態では、移動装置の駆動部を、ギアなどの機械構成部品が用いられていないボイスコイルモータにより構成している。ギアなどの機械構成部品が用いられていないアクチュエータとして、ボイスコイルモータの他に、ピエゾアクチュエータや超音波モータがある。上記各実施形態において、ボイスコイルモータに代えて、ピエゾアクチュエータや超音波モータにより移動装置の駆動部を構成してもよい。
　　８．１　第１の変形例
　図１６は、第１の変形例に係る移動装置１２０を示す断面図である。移動装置１２０は、結晶ホルダ５１と、６軸ステージユニット１２１と、チャンバ１３１と、を含む。６軸ステージユニット１２１は、第１のプレート１２２と、第２のプレート１２３と、６個のピエゾアクチュエータ１２４と、を含む。
　結晶ホルダ５１は、第１のプレート１２２上に固設されている。各ピエゾアクチュエータ１２４は、第１のプレート１２２と第２のプレート１２３との間に接続されている。
　ピエゾアクチュエータ１２４は、対向配置された図示しない２個のステータと、２個のステータの間に配置された図示しないスライダとで構成されている。ステータは、図示しない圧電体素子により構成されている。圧電体素子に印加する電圧及びその極性を制御することにより、ピエゾアクチュエータ１２４が伸長または収縮する。ピエゾアクチュエータ１２４の構成については、特開２０１１－２０４９４７号公報に開示されている。
　制御部１７が各ピエゾアクチュエータ１２４の伸縮を制御することにより、第１のプレート１２２及び結晶ホルダ５１を、移動及び回転させる。６軸ステージユニット１２１は、少なくとも、結晶ホルダ５１のＶ軸方向及びＨ軸方向への直線駆動と、Ｈ軸を中心軸としたθ方向への回転駆動とを可能とする。
　チャンバ１３１は、チャンバ本体１３２と、入射ウィンドウ１３３と、出射ウィンドウ１３４と、を含む。チャンバ本体１３２は、箱形状であり、内部に結晶ホルダ５１と６軸ステージユニット１２１とを収容している。。
　チャンバ本体１３２には、ＣＬＢＯ結晶４０に入射するレーザ光の経路に対応する位置に入射側開口部１３２ａが形成されている。また、チャンバ本体１３２には、レーザ光がＣＬＢＯ結晶４０から出射されるレーザ光の経路に対応する位置に出射側開口部１３２ｂが形成されている。入射ウィンドウ１３３は、入射側開口部１３２ａを塞ぐように、Ｏリング１３５ａを介してチャンバ本体１３２に接合されている。出射ウィンドウ１３４は、出射側開口部１３２ｂを塞ぐように、Ｏリング１３５ｂを介してチャンバ本体１３２に接合されている。
　入射ウィンドウ１３３及び出射ウィンドウ１３４は、ＣａＦ2結晶または合成石英により形成された基板の両面に、図示しない反射抑制膜をコートしたものである。入射ウィンドウ１３３は、レーザ光を透過させてＣＬＢＯ結晶４０に入射させる。出射ウィンドウ１３４は、ＣＬＢＯ結晶４０から出射されたレーザ光を透過させる。
　また、チャンバ本体１３２には、チャンバ本体１３２内にパージガスを導入するガス導入管１３６と、チャンバ本体１３２内からパージガスを排出するガス排出管１３７とが接続されている。ガス導入管１３６は、図示しないガスタンクに接続されている。ガス排出管１３７は、大気中にパージガスを放出する。なお、ガス排出管１３７は、図示しない外気連通配管に接続されていてもよい。パージガスは、非線形結晶としてのＣＬＢＯ結晶と反応しにくいガスである。パージガスとして、ＡｒガスまたはＨｅガスを用いることが好ましい。パージガスは、ほぼ一定の流速でチャンバ本体１３２の内部に導入され、排気される。
　ピエゾアクチュエータ１２４は、ギアなどの機械構成部品を含まず、油を含む潤滑材は用いられないので、アウトガス等の汚染物質の発生量が少ない。このため、チャンバ１３１内に６軸ステージユニット１２１を収容した場合であっても、汚染物質が非線形結晶に付着することを抑制することができる。
　　８．２　第２の変形例
　図１７は、第２の変形例に係る移動装置１４０を示す断面図である。移動装置１４０は、結晶ホルダ５１と、超音波ステージユニット１４１と、チャンバ１３１と、を含む。超音波ステージユニット１４１は、θステージ１４２と、Ｖステージ１４３と、Ｈステージ１４４と、を含む。θステージ１４２、Ｖステージ１４３、及びＨステージ１４４は、下からこの順に積層されている。結晶ホルダ５１は、Ｈステージ１４４に固着されている。
　θステージ１４２は、図示しないロータ、ステータ、及び複数の圧電体素子を含んで構成された超音波モータである。Ｖステージ１４３、及びＨステージ１４４は、それぞれ、図示しないスライダ、ステータ、及び複数の圧電体素子を含んで構成された超音波モータである。
　超音波モータを動作させる際には、圧電体素子に電圧を印加することで圧電体素子を変形させる。この圧電体素子の変形がステータで増幅され、伝搬されることによりステータの表面が波状に変形する。このステータの表面の変形が進行波として移動することにより、ステータと接しているロータまたはステータを駆動する。これにより、θステージ１４２は、Ｈ軸を中心軸としたθ方向へ回転する。Ｖステージ１４３は、Ｖ軸方向へ移動する。Ｈステージ１４４は、Ｈ軸方向へ移動する。
　制御部１７は、超音波モータに含まれる圧電体素子に印加する電圧及びその極性を制御することにより、結晶ホルダ５１のＶ軸方向及びＨ軸方向への直線駆動と、Ｈ軸を中心軸としたθ方向への回転駆動とを可能とする。
　チャンバ１３１は、チャンバ本体１３２と、入射ウィンドウ１３３と、出射ウィンドウ１３４と、を含む。チャンバ本体１３２は、箱形状であり、内部に結晶ホルダ５１と超音波ステージユニット１４１とを収容している。チャンバ１３１は、第１の変形例で説明した構成と同一であるので、説明は領略する。
　θステージ１４２、Ｖステージ１４３、及びＨステージ１４４を構成する超音波モータは、ギアなどの機械構成部品を含まず、油を含む潤滑材は用いられないので、アウトガス等の汚染物質の発生量が少ない。このため、チャンバ１３１内に超音波ステージユニット１４１を収容した場合であっても、汚染物質が非線形結晶に付着することを抑制することができる。
　上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の各実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
　本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (19)

  1. 　波長変換装置であって、以下を含む少なくとも１つの移動装置を備える：
    　　Ａ．入射したレーザ光を波長変換して出力する非線形結晶を保持する結晶ホルダ；及び
    　　Ｂ．ボイスコイルモータを含む駆動部であって、前記結晶ホルダを、少なくとも前記レーザ光の光路軸方向である第１の方向に直交する方向に移動させる駆動部。
  2. 　請求項１に記載の波長変換装置であって、
    　前記駆動部は、前記レーザ光の前記非線形結晶への入射角度を変更するように前記結晶ホルダを回転させる。
  3. 　請求項２に記載の波長変換装置であって、
    　前記駆動部は、以下を含む：
    　　平面型ボイスコイルモータを含んで構成された２次元駆動部；及び
    　　円筒型ボイスコイルモータを含んで構成された１次元駆動部；
    　ここで、前記２次元駆動部は、前記第１の方向に直交する第２の方向への直線駆動と、前記第１及び第２の方向に直交する第３の方向を中心とした回転駆動とを行い、
    　前記１次元駆動部は、前記第３の方向への直線駆動を行う。
  4. 　請求項３に記載の波長変換装置であって、
    　前記１次元駆動部は、前記２次元駆動部に保持されており、
    　前記結晶ホルダは、前記１次元駆動部に保持されている。
  5. 　請求項４に記載の波長変換装置であって、
    　前記２次元駆動部は、以下を含む：
    　　前記第２の方向へ駆動力を発生する第１及び第２のボイスコイルモータ；及び
    　　前記第１の方向へ駆動力を発生する第３及び第４のボイスコイルモータ；
    　ここで、前記第１及び第２のボイスコイルモータは、それぞれ同一方向に駆動力を発生することにより、前記第２の方向への直線駆動を行い、
    前記第３及び第４のボイスコイルモータは、互いに逆方向に駆動力を発生することにより、前記第３の方向を中心とした回転駆動とを行う。
  6. 　請求項５に記載の波長変換装置であって、
    　前記２次元駆動部は、前記１次元駆動部を保持した可動プレートをさらに含み、
    　前記可動プレートは、第１～第４のボイスコイルモータにより駆動される。
  7. 　請求項６に記載の波長変換装置であって、
    　前記２次元駆動部は、前記可動プレートを摺動可能に支持する摺動支持部材をさらに含む。
  8. 　請求項３に記載の波長変換装置であって、
    　前記移動装置は、以下をさらに含む：
    　　Ｃ．前記２次元駆動部を付勢する付勢部材。
  9. 　請求項３に記載の波長変換装置であって、
    　前記駆動部は、平面型ボイスコイルモータに対応して設けられた少なくとも１つのホールセンサをさらに含み、
    　前記２次元駆動部は、前記ホールセンサから出力される検出信号に基づいて制御される。
  10. 　請求項１に記載の波長変換装置であって、
    　前記非線形結晶は、ＣＬＢＯ結晶である。
  11. 　請求項３に記載の波長変換装置であって、
    　前記移動装置は、以下をさらに含む：
    　　Ｄ．前記結晶ホルダ内に配置されたヒータ；及び
    　　Ｅ．前記結晶ホルダ内に配置された温度センサ；
    　前記ヒータは、前記温度センサから出力される検出信号に基づいて制御される。
  12. 　請求項１１に記載の波長変換装置であって、
    　前記ヒータ及び前記温度センサに接続された複数のケーブルは、前記円筒型ボイスコイルモータに含まれるヨーク、磁石、及びコイルの内側に挿通されている。
  13. 　請求項４に記載の波長変換装置であって、
    　前記移動装置は、以下をさらに含む：
    　　Ｆ．容器本体とベローズとにより構成された密封容器；
    　ここで、前記容器本体は、前記２次元駆動部を収容しており、
    　前記ベローズは、前記１次元駆動部を収容しており、前記第３の方向に沿って伸縮する。
  14. 　請求項４に記載の波長変換装置であって、
    　前記移動装置は、以下をさらに含む：
    　　Ｇ．容器本体とベローズとにより構成された容器；及び
    　　Ｈ．チャンバ本体、入射ウィンドウ、及び出射ウィンドウを含むチャンバ；
    　ここで、前記容器本体は、前記２次元駆動部を収容しており、
    　前記ベローズは、前記１次元駆動部を収容しており、前記第３の方向に沿って伸縮し、
    　前記チャンバ本体は、前記結晶ホルダを囲うように前記容器本体に接合されており、
    　前記入射ウィンドウは、前記レーザ光を透過させて前記非線形結晶に入射させ、
    　前記出射ウィンドウは、前記非線形結晶から出射されたレーザ光を透過させる。
  15. 　請求項１４に記載の波長変換装置であって、
    　前記チャンバは、以下をさらに含む：
    　　前記チャンバ本体内にパージガスを導入するガス導入管；及び
    　　前記チャンバ本体内から前記パージガスを排出するガス排出管。
  16. 　請求項１５に記載の波長変換装置であって、
    　前記非線形結晶は、ＣＬＢＯ結晶であり、
    　前記パージガスは、ＡｒガスまたはＨｅガスである。
  17. 　請求項１に記載の波長変換システムであって、
    　前記移動装置は、以下をさらに含む：
    　　Ｉ．前記結晶ホルダを収容するセル。
  18. 　請求項１７に記載の波長変換装置であって、
    　前記セルは、以下を含む：
    　　前記結晶ホルダを収容するセル本体；
    　　前記レーザ光を透過させて前記非線形結晶に入射させる入射ウィンドウ；
    　　前記非線形結晶から出射されたレーザ光を透過させる出射ウィンドウ；
    　　前記セル本体内にパージガスを導入するガス導入管；及び
    　　前記セル本体内から前記パージガスを排出するガス排出管。
  19. 　請求項１８に記載の波長変換装置であって、
    　前記非線形結晶は、ＣＬＢＯ結晶であり、
    　前記パージガスは、ＡｒガスまたはＨｅガスである。
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