レーザ装置
【課題】波長変換によって生じるレーザ光（紫外光）の質を向上させたレーザ装置を提供する。
【解決手段】レーザ装置１が、レーザ光Ｌｓを発生させるレーザ光発生部１０と、誘導ラマン散乱を利用してレーザ光Ｌｓの波長を所定波長に変換する波長変換器２０と、波長変換器２０により所定波長に変換されたレーザ光Ｌｓ１の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系３０とを備え、波長変換光学系３０が非臨界位相整合による和周波発生により波長変換を行う波長変換光学素子３４を有して構成される。
【解決手段】レーザ装置１が、レーザ光Ｌｓを発生させるレーザ光発生部１０と、誘導ラマン散乱を利用してレーザ光Ｌｓの波長を所定波長に変換する波長変換器２０と、波長変換器２０により所定波長に変換されたレーザ光Ｌｓ１の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系３０とを備え、波長変換光学系３０が非臨界位相整合による和周波発生により波長変換を行う波長変換光学素子３４を有して構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光発生部から射出されたレーザ光を紫外光に波長変換する波長変換部を備えたレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長変換を行うことにより紫外光を出力するレーザ装置としては、例えば、レチクルのパターンを基板に転写する露光装置や、各種光学式検査装置、レーザ治療装置等の光源として用いられている。この種のレーザ装置では、光増幅器により増幅された赤外波長領域のレーザ光を、複数の波長変換光学素子から成る波長変換部において順次波長変換し、最終的にＡｒＦエキシマレーザの発振波長と同じ波長である１９３［ｎｍ］の紫外光として出力するような構成のものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２００７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成のレーザ装置では、波長変換によって生じるレーザ光（紫外光）の質が比較的低いものであり、紫外光への波長変換効率が低下する一因となっていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、波長変換によって生じるレーザ光（紫外光）の質を向上させたレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明に係るレーザ装置は、レーザ光を発生させるレーザ光発生部と、誘導ラマン散乱を利用して前記レーザ光の波長を所定波長に変換する波長変換器と、前記波長変換器により前記所定波長に変換された前記レーザ光の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系とを備え、前記波長変換光学系が非臨界位相整合による和周波発生により波長変換を行う波長変換光学素子を有して構成される。
【０００７】
なお、上述のレーザ装置において、前記レーザ光発生部は、前記レーザ光を発生させる第１の光源部と、前記第１の光源部から発生した前記レーザ光を増幅して前記波長変換器に入射させる光増幅器と、前記所定波長を有するレーザ光を発生させて前記波長変換器に入射させる第２の光源部とを有して構成されることが好ましい。
【０００８】
また、上述のレーザ装置において、前記波長変換光学系は、前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、前記第４の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うことが好ましい。
【０００９】
また、上述のレーザ装置において、前記波長変換光学系は、前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、前記第２の波長変換光学素子と前記第３の波長変換光学素子との間の光路上に前記１／２倍または前記１／３倍の波長を有するレーザ光の整形を行うビーム整形素子が設けられるとともに、前記第３の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、波長変換によって生じるレーザ光（紫外光）の質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るレーザ装置の概略構成図である。
【図２】第２実施形態に係るレーザ装置の概略構成図である。
【図３】レーザ光発生部の変形例を示す図である。
【図４】レーザ光発生部の第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。第１実施形態に係るレーザ装置１を図１に示しており、このレーザ装置１は、半導体デバイス製造用の露光装置、各種の光学式検査装置、レーザ治療装置などに好適に用いられるものである。第１実施形態のレーザ装置１は、赤外〜可視域の波長を有するシード光（レーザ光）Ｌｓを発生させるレーザ光発生部１０と、誘導ラマン散乱を利用してシード光Ｌｓの波長を所定波長に変換する波長変換器２０と、波長変換器２０により所定波長に変換されたシード光Ｌｓ１の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系３０とを備えて構成される。
【００１３】
レーザ光発生部１０は、狭帯域化された単一波長のシード光Ｌｓを発生させる。このようなレーザ光発生部１０として、例えばＹｂ(イッテルビウム)ファイバーレーザが用いられ、本実施形態では、レーザ光発生部１０が波長λ＝１０８６[ｎｍ]となる連続波（ＣＷ）のシード光Ｌｓを発生させる。波長変換器２０は、誘導ラマン散乱(ＳＲＳ：Stimulated Raman Scattering)を利用して、レーザ光発生部１０から発生したシード光Ｌｓの波長を１０８６[ｎｍ]から１１４６[ｎｍ]にシフトさせる（変換する）。このような波長変換器２０として、例えばラマンセルが用いられる。このようにして、波長変換器２０により波長を１１４６[ｎｍ]にシフトさせたシード光Ｌｓ１を基本波として波長変換光学系３０に入射させる。
【００１４】
波長変換光学系３０は、非線形光学結晶や周期分極反転結晶などの波長変換光学素子を主体に構成され、波長変換器２０から出射されたシード光Ｌｓ１を波長変換光学素子に入射させ、第２高調波発生（ＳＨＧ）や和周波発生により高調波を発生させる。本実施形態の波長変換光学系３０は、４つの波長変換光学素子３１〜３４と、２つのビームスプリッター３５，３８と、２つのミラー３６，３７とを有して構成される。
【００１５】
波長変換器２０から出射され、基本波として波長変換光学系３０に入射したシード光Ｌｓ１は、第１のビームスプリッター３５で２つの光に分岐する。第１のビームスプリッター３５で反射した基本波（波長を１１４６[ｎｍ]にシフトさせたシード光Ｌｓ１）は、第１のミラー３６で反射して第１の波長変換光学素子３１に集光入射し、一部の光が２倍波（すなわち、波長が基本波の１／２である５７３[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、２倍波発生用の波長変換光学素子３１として、例えばＬＢＯ結晶が用いられるが、ＰＰＬＮ結晶、ＰＰＬＴ結晶、ＰＰＫＴＰ結晶等を用いることもできる。
【００１６】
第１の波長変換光学素子３１から発生した２倍波と、第１の波長変換光学素子３１を透過した基本波は、第２の波長変換光学素子３２に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ：Critical Phase Matching）による和周波発生により３倍波（すなわち、波長が基本波の１／３である３８２[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、３倍波発生用の波長変換光学素子３２として、例えばＢＢＯ結晶が用いられるが、ＬＢＯ結晶等を用いることもできる。
【００１７】
第２の波長変換光学素子３２から発生した３倍波と、第２の波長変換光学素子３２を透過した２倍波は、第３の波長変換光学素子３３に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により５倍波（すなわち、波長が基本波の１／５である２２９[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、５倍波発生用の波長変換光学素子３３として、例えばＢＢＯ結晶が用いられる。
【００１８】
第３の波長変換光学素子３３から発生した５倍波と、第１のビームスプリッター３５を透過して第２のミラー３７で反射した基本波は、第２のビームスプリッター３８で同軸に重ね合わされて第４の波長変換光学素子３４に集光入射し、一部の光が和周波発生により６倍波（すなわち、波長が基本波の１／６である１９１[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。これにより、ＡｒＦエキシマレーザの発振波長（１９３[ｎｍ]）に近い１９１[ｎｍ]の波長を有する紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ることができる。なお、６倍波発生用の波長変換光学素子３４として、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。
【００１９】
ところで、第４の波長変換光学素子３４は、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ：Non-critical Phase Matching）による和周波発生により波長変換を行う。温度調整により光の位相整合（温度位相整合）を行う非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）では、ウォークオフ角度（入射光軸に対する出射光軸のズレ角）が０度になるため、Ｍ2が１に近い、質の高いレーザ光（紫外光）を得ることができる。なお、Ｍ2は、レーザビーム伝播のファクタ（パラメータ）の一つであり、Ｍ2＝１のとき、理論上のガウシアンレーザービームとなる。
【００２０】
このように、本実施形態では、波長変換器２０での誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）により波長をシフトさせたシード光Ｌｓ１を基本波とし、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）による和周波発生により波長変換を行う第４の波長変換光学素子３４を有した波長変換光学系３０を用いて波長変換を行うことで、当該シード光Ｌｓ１から紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ている。これにより、基本波の波長を任意に選べるため、紫外光を得るための（第４の）波長変換光学素子３４を非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）で使用することが容易になる。そのため、波長変換効率が高くて、質の高いレーザ光（紫外光）Ｌｖを得ることができる。
【００２１】
また、波長変換光学系３０が基本波から６倍波を発生させるように構成されることで、ＡｒＦエキシマレーザの発振波長に近い紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ることができる。
【００２２】
なお、上述の第１実施形態で示した波長変換光学系３０は、一つの例であり、波長を１１４６[ｎｍ]にシフトさせた光を基本波とし、当該基本波と５倍波から波長変換光学素子（ＣＬＢＯ結晶）を用いて６倍波である紫外光（深紫外光）を発生させる構成であればよい。
【００２３】
次に、レーザ装置の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。第２実施形態に係るレーザ装置５１は、赤外〜可視域の波長を有するシード光（レーザ光）Ｌｓを発生させるレーザ光発生部６０と、誘導ラマン散乱を利用してシード光Ｌｓの波長を所定波長に変換する波長変換器７０と、波長変換器７０により所定波長に変換されたシード光Ｌｓ１の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系８０とを備えて構成される。
【００２４】
レーザ光発生部６０は、第１実施形態のレーザ光発生部１０と同様の構成であり、本実施形態では、波長λ＝１１１８[ｎｍ]となる連続波（ＣＷ）のシード光Ｌｓを発生させる。波長変換器７０は、第１実施形態の波長変換器２０と同様の構成であり、本実施形態では、誘導ラマン散乱(ＳＲＳ)を利用して、レーザ光発生部６０から発生したシード光Ｌｓの波長を１１１８[ｎｍ]から１１７８[ｎｍ]にシフトさせる（変換する）。このようにして、波長変換器７０により波長を１１７８[ｎｍ]にシフトさせたシード光Ｌｓ１を基本波として波長変換光学系８０に入射させる。
【００２５】
波長変換光学系８０は、非線形光学結晶や周期分極反転結晶などの波長変換光学素子を主体に構成され、波長変換器７０から出射されたシード光Ｌｓ１を波長変換光学素子に入射させ、第２高調波発生（ＳＨＧ）や和周波発生により高調波を発生させる。本実施形態の波長変換光学系８０は、４つの波長変換光学素子８１〜８４と、２つのビームスプリッター８５，８８と、２つのミラー８６，８７とを有して構成される。
【００２６】
波長変換器７０から出射され、基本波として波長変換光学系８０に入射したシード光Ｌｓ１は、第１の波長変換光学素子８１に集光入射し、一部の光が２倍波（すなわち、波長が基本波の１／２である５８９[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、２倍波発生用の波長変換光学素子８１として、例えばＬＢＯ結晶が用いられるが、ＰＰＬＮ結晶、ＰＰＬＴ結晶、ＰＰＫＴＰ結晶等を用いることもできる。
【００２７】
第１の波長変換光学素子８１から発生した２倍波と、第１の波長変換光学素子８１を透過した基本波は、第２の波長変換光学素子８２に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により３倍波（すなわち、波長が基本波の１／３である３９３[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、３倍波発生用の波長変換光学素子８２として、例えばＢＢＯ結晶が用いられるが、ＬＢＯ結晶等を用いることもできる。
【００２８】
第２の波長変換光学素子８２から発生した３倍波は、第１のビームスプリッター８５で反射したのち、第１のミラー８６および第２のビームスプリッター８８で反射する。一方、第２の波長変換光学素子８２を透過した基本波および２倍波は、第１のビームスプリッター３５を透過したのち、第２のミラー８７で反射して第２のビームスプリッター８８を透過する。すなわち、第２の波長変換光学素子８２から発生した３倍波と、第２の波長変換光学素子８２を透過した基本波および２倍波は、第１のビームスプリッター８５で分岐したのち、第２のビームスプリッター８８で同軸に重ね合わされて第３の波長変換光学素子８３に集光入射する。
【００２９】
各ビームスプリッター８５，８８による光の分岐および再結合を行うのは、基本波および２倍波と、３倍波との間でビーム形状が異なるため、別々にビーム整形を行うためである。例えば、第１のミラー８６と第２のビームスプリッター８８との間の光路上にビーム整形素子として２枚のシリンドリカルレンズ（図示せず）を設けて、楕円形となった３倍波の断面形状を円形に整形することができる。また、第２のミラー８７と第２のビームスプリッター８８との間の光路上にシリンドリカルレンズ等のビーム整形素子（図示せず）を設けて、基本波および２倍波の断面形状を円形に整形するようにしてもよい。なお、第３の波長変換光学素子８３に入射する全ての光が同じビーム形状であれば、第１のビームスプリッター８５から第２のビームスプリッター８８までの各素子を省略することができる。
【００３０】
第３の波長変換光学素子８３に入射した２倍波および３倍波の一部は、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）による和周波発生により５倍波（すなわち、波長が基本波の１／５である２３６[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、５倍波発生用の波長変換光学素子８３として、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。
【００３１】
第３の波長変換光学素子８３から発生した５倍波と、第３の波長変換光学素子８３を透過した基本波は、第４の波長変換光学素子８４に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により６倍波（すなわち、波長が基本波の１／６である１９６[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。これにより、ＡｒＦエキシマレーザの発振波長（１９３[ｎｍ]）に近い１９６[ｎｍ]の波長を有する紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ることができる。なお、６倍波発生用の波長変換光学素子８４として、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。
【００３２】
本実施形態では、紫外光による素子の損傷をできるだけ回避するため、素子を介在させずに第３の波長変換光学素子８３と第４の波長変換光学素子８４とを直列に配置している。このとき、第３の波長変換光学素子８３にウォークオフがあると、第４の波長変換光学素子８４において基本波と６倍波の同軸が少しずれ、第４の波長変換光学素子８４での波長変換効率が低下してしまう。これに対し、本実施形態に係る第３の波長変換光学素子８３は、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）による和周波発生により波長変換を行うため、Ｍ2が１に近い、質の高いレーザ光（紫外光）を得ることができる。また、第３の波長変換光学素子８３を透過する基本波も光軸がシフトすることはない。従って、第３の波長変換光学素子８３での波長変換効率が高くなるだけでなく、臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により波長変換を行う第４の波長変換光学素子８４での波長変換効率も高くすることができる。
【００３３】
このように、第２実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。さらには、より高い波長変換効率を得ることが可能である。
【００３４】
なお、上述の第２実施形態で示した波長変換光学系８０は、一つの例であり、波長を１１７８[ｎｍ]にシフトさせた光を基本波とし、その２倍波と３倍波から波長変換光学素子（ＣＬＢＯ結晶）を用いて５倍波（および６倍波）を発生させる構成であればよい。
【００３５】
また、上述の各実施形態において、レーザ光発生部が連続波（ＣＷ）のシード光Ｌｓを発生させているが、これに限られるものではなく、パルス光を発生させるようにしてもよい。そこで、レーザ光発生部の変形例について、図３を参照しながら説明する。図３に示すレーザ光発生部９０は、パルス状のシード光Ｌｐを発生させるレーザ光源９１と、パルス状のシード光Ｌｐを増幅する光増幅器９２とを有して構成される。
【００３６】
レーザ光源９１は、狭帯域化された単一波長のシード光を発生させる。このようなレーザ光源９１として、例えば、発振波長１．１［μｍ］帯のＤＦＢ半導体レーザが用いられ、ペルチェ素子等を利用した温度調整器により温度制御した状態で発振させることにより、レーザ光源９１が波長λ＝１０８６[ｎｍ]（もしくは、１１１８[ｎｍ]）となる単一波長のシード光を発生させる。ＤＦＢ半導体レーザは、励起電流を波形制御することにより任意強度でＣＷ発振またはパルス発振させることができ、図３の例では、例えば、繰り返し周波数が２［ＭＨｚ］、パルス幅が１〜２［ｎｓｅｃ］となるパルス状のシード光Ｌｐを発生させる。
【００３７】
光増幅器９２は、レーザ光源９１から発生したパルス状のシード光Ｌｐを増幅して波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換器７０）に入射させる。このような光増幅器９２として、例えば、イットリビウム（Ｙｂ）・ドープ・ファイバー光増幅器（ＹＤＦＡ）が用いられる。そして、第１実施形態の場合、波長変換器２０は、光増幅器９２により増幅されたシード光Ｌｐの波長を１０８６[ｎｍ]から１１４６[ｎｍ]にシフトさせる。また、第２実施形態の場合、波長変換器７０は、光増幅器９２により増幅されたシード光Ｌｐの波長を１１１８[ｎｍ]から１１７８[ｎｍ]にシフトさせる。このようにして、波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換器７０）により波長をシフトさせたパルス状のシード光Ｌｐ１を基本波として波長変換光学系３０（もしくは、第２実施形態の波長変換光学系８０）に入射させることができる。
【００３８】
なお、レーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）の後に電気光学変調器（ＥＯＭ）等の光変調器（図示せず）を設け、レーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）から発生したパルス状のシード光Ｌｐの一部を時間的に切り出して、光増幅器９２に入射させるようにしてもよい。このような光変調器（図示せず）は、図示省略する制御装置によりレーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）と同期制御され、例えば、レーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）から発生したパルス幅１〜２［ｎｓｅｃ］のシード光から、パルス幅０．３［ｎｓｅｃ］程度の光パルスが切り出して、切り出した光パルスによるシード光を光増幅器９２に入射させる。
【００３９】
また、より狭帯域化されたパルス状のシード光Ｌｐ１を得るため、図４に示すように、レーザ光源９１および光増幅器９２によるパルス状のシード光Ｌｐに加えて、第２のレーザ光源９３（ＤＦＢ半導体レーザ）により、シフト後の（１次ストークス光の）波長λ´＝１１４６[ｎｍ]（もしくは、１１７８[ｎｍ]）を有するパルス状のレーザ光Ｌｐ´を発生させて波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換光学系８０）に入射させるようにしてもよい。このようにすれば、波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換光学系８０）での誘導ラマン散乱(ＳＲＳ)により、レーザ光源９１および光増幅器９２からのシード光Ｌｐがポンプ光となって第２のレーザ光源９３からのレーザ光Ｌｐ´が増幅されるため、より狭帯域化された波長（１１４６[ｎｍ]もしくは１１７８[ｎｍ]）を有するパルス状のシード光Ｌｐ１を得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ レーザ装置（第１実施形態）
１０ レーザ光発生部 ２０ 波長変換器
３０ 波長変換光学系
３１ 第１の波長変換光学素子 ３２ 第２の波長変換光学素子
３３ 第３の波長変換光学素子 ３４ 第４の波長変換光学素子
５１ レーザ装置（第２実施形態）
６０ レーザ光発生部 ７０ 波長変換器
８０ 波長変換光学系
８１ 第１の波長変換光学素子 ８２ 第２の波長変換光学素子
８３ 第３の波長変換光学素子 ８４ 第４の波長変換光学素子
９０ レーザ光発生部（変形例）
９１ レーザ光源（第１の光源部） ９２ 光増幅器
９３ 第２のレーザ光源（第２の光源部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光発生部から射出されたレーザ光を紫外光に波長変換する波長変換部を備えたレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長変換を行うことにより紫外光を出力するレーザ装置としては、例えば、レチクルのパターンを基板に転写する露光装置や、各種光学式検査装置、レーザ治療装置等の光源として用いられている。この種のレーザ装置では、光増幅器により増幅された赤外波長領域のレーザ光を、複数の波長変換光学素子から成る波長変換部において順次波長変換し、最終的にＡｒＦエキシマレーザの発振波長と同じ波長である１９３［ｎｍ］の紫外光として出力するような構成のものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２００７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成のレーザ装置では、波長変換によって生じるレーザ光（紫外光）の質が比較的低いものであり、紫外光への波長変換効率が低下する一因となっていた。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、波長変換によって生じるレーザ光（紫外光）の質を向上させたレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的達成のため、本発明に係るレーザ装置は、レーザ光を発生させるレーザ光発生部と、誘導ラマン散乱を利用して前記レーザ光の波長を所定波長に変換する波長変換器と、前記波長変換器により前記所定波長に変換された前記レーザ光の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系とを備え、前記波長変換光学系が非臨界位相整合による和周波発生により波長変換を行う波長変換光学素子を有して構成される。
【０００７】
なお、上述のレーザ装置において、前記レーザ光発生部は、前記レーザ光を発生させる第１の光源部と、前記第１の光源部から発生した前記レーザ光を増幅して前記波長変換器に入射させる光増幅器と、前記所定波長を有するレーザ光を発生させて前記波長変換器に入射させる第２の光源部とを有して構成されることが好ましい。
【０００８】
また、上述のレーザ装置において、前記波長変換光学系は、前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、前記第４の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うことが好ましい。
【０００９】
また、上述のレーザ装置において、前記波長変換光学系は、前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、前記第２の波長変換光学素子と前記第３の波長変換光学素子との間の光路上に前記１／２倍または前記１／３倍の波長を有するレーザ光の整形を行うビーム整形素子が設けられるとともに、前記第３の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、波長変換によって生じるレーザ光（紫外光）の質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るレーザ装置の概略構成図である。
【図２】第２実施形態に係るレーザ装置の概略構成図である。
【図３】レーザ光発生部の変形例を示す図である。
【図４】レーザ光発生部の第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。第１実施形態に係るレーザ装置１を図１に示しており、このレーザ装置１は、半導体デバイス製造用の露光装置、各種の光学式検査装置、レーザ治療装置などに好適に用いられるものである。第１実施形態のレーザ装置１は、赤外〜可視域の波長を有するシード光（レーザ光）Ｌｓを発生させるレーザ光発生部１０と、誘導ラマン散乱を利用してシード光Ｌｓの波長を所定波長に変換する波長変換器２０と、波長変換器２０により所定波長に変換されたシード光Ｌｓ１の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系３０とを備えて構成される。
【００１３】
レーザ光発生部１０は、狭帯域化された単一波長のシード光Ｌｓを発生させる。このようなレーザ光発生部１０として、例えばＹｂ(イッテルビウム)ファイバーレーザが用いられ、本実施形態では、レーザ光発生部１０が波長λ＝１０８６[ｎｍ]となる連続波（ＣＷ）のシード光Ｌｓを発生させる。波長変換器２０は、誘導ラマン散乱(ＳＲＳ：Stimulated Raman Scattering)を利用して、レーザ光発生部１０から発生したシード光Ｌｓの波長を１０８６[ｎｍ]から１１４６[ｎｍ]にシフトさせる（変換する）。このような波長変換器２０として、例えばラマンセルが用いられる。このようにして、波長変換器２０により波長を１１４６[ｎｍ]にシフトさせたシード光Ｌｓ１を基本波として波長変換光学系３０に入射させる。
【００１４】
波長変換光学系３０は、非線形光学結晶や周期分極反転結晶などの波長変換光学素子を主体に構成され、波長変換器２０から出射されたシード光Ｌｓ１を波長変換光学素子に入射させ、第２高調波発生（ＳＨＧ）や和周波発生により高調波を発生させる。本実施形態の波長変換光学系３０は、４つの波長変換光学素子３１〜３４と、２つのビームスプリッター３５，３８と、２つのミラー３６，３７とを有して構成される。
【００１５】
波長変換器２０から出射され、基本波として波長変換光学系３０に入射したシード光Ｌｓ１は、第１のビームスプリッター３５で２つの光に分岐する。第１のビームスプリッター３５で反射した基本波（波長を１１４６[ｎｍ]にシフトさせたシード光Ｌｓ１）は、第１のミラー３６で反射して第１の波長変換光学素子３１に集光入射し、一部の光が２倍波（すなわち、波長が基本波の１／２である５７３[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、２倍波発生用の波長変換光学素子３１として、例えばＬＢＯ結晶が用いられるが、ＰＰＬＮ結晶、ＰＰＬＴ結晶、ＰＰＫＴＰ結晶等を用いることもできる。
【００１６】
第１の波長変換光学素子３１から発生した２倍波と、第１の波長変換光学素子３１を透過した基本波は、第２の波長変換光学素子３２に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ：Critical Phase Matching）による和周波発生により３倍波（すなわち、波長が基本波の１／３である３８２[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、３倍波発生用の波長変換光学素子３２として、例えばＢＢＯ結晶が用いられるが、ＬＢＯ結晶等を用いることもできる。
【００１７】
第２の波長変換光学素子３２から発生した３倍波と、第２の波長変換光学素子３２を透過した２倍波は、第３の波長変換光学素子３３に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により５倍波（すなわち、波長が基本波の１／５である２２９[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、５倍波発生用の波長変換光学素子３３として、例えばＢＢＯ結晶が用いられる。
【００１８】
第３の波長変換光学素子３３から発生した５倍波と、第１のビームスプリッター３５を透過して第２のミラー３７で反射した基本波は、第２のビームスプリッター３８で同軸に重ね合わされて第４の波長変換光学素子３４に集光入射し、一部の光が和周波発生により６倍波（すなわち、波長が基本波の１／６である１９１[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。これにより、ＡｒＦエキシマレーザの発振波長（１９３[ｎｍ]）に近い１９１[ｎｍ]の波長を有する紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ることができる。なお、６倍波発生用の波長変換光学素子３４として、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。
【００１９】
ところで、第４の波長変換光学素子３４は、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ：Non-critical Phase Matching）による和周波発生により波長変換を行う。温度調整により光の位相整合（温度位相整合）を行う非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）では、ウォークオフ角度（入射光軸に対する出射光軸のズレ角）が０度になるため、Ｍ2が１に近い、質の高いレーザ光（紫外光）を得ることができる。なお、Ｍ2は、レーザビーム伝播のファクタ（パラメータ）の一つであり、Ｍ2＝１のとき、理論上のガウシアンレーザービームとなる。
【００２０】
このように、本実施形態では、波長変換器２０での誘導ラマン散乱（ＳＲＳ）により波長をシフトさせたシード光Ｌｓ１を基本波とし、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）による和周波発生により波長変換を行う第４の波長変換光学素子３４を有した波長変換光学系３０を用いて波長変換を行うことで、当該シード光Ｌｓ１から紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ている。これにより、基本波の波長を任意に選べるため、紫外光を得るための（第４の）波長変換光学素子３４を非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）で使用することが容易になる。そのため、波長変換効率が高くて、質の高いレーザ光（紫外光）Ｌｖを得ることができる。
【００２１】
また、波長変換光学系３０が基本波から６倍波を発生させるように構成されることで、ＡｒＦエキシマレーザの発振波長に近い紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ることができる。
【００２２】
なお、上述の第１実施形態で示した波長変換光学系３０は、一つの例であり、波長を１１４６[ｎｍ]にシフトさせた光を基本波とし、当該基本波と５倍波から波長変換光学素子（ＣＬＢＯ結晶）を用いて６倍波である紫外光（深紫外光）を発生させる構成であればよい。
【００２３】
次に、レーザ装置の第２実施形態について、図２を参照しながら説明する。第２実施形態に係るレーザ装置５１は、赤外〜可視域の波長を有するシード光（レーザ光）Ｌｓを発生させるレーザ光発生部６０と、誘導ラマン散乱を利用してシード光Ｌｓの波長を所定波長に変換する波長変換器７０と、波長変換器７０により所定波長に変換されたシード光Ｌｓ１の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系８０とを備えて構成される。
【００２４】
レーザ光発生部６０は、第１実施形態のレーザ光発生部１０と同様の構成であり、本実施形態では、波長λ＝１１１８[ｎｍ]となる連続波（ＣＷ）のシード光Ｌｓを発生させる。波長変換器７０は、第１実施形態の波長変換器２０と同様の構成であり、本実施形態では、誘導ラマン散乱(ＳＲＳ)を利用して、レーザ光発生部６０から発生したシード光Ｌｓの波長を１１１８[ｎｍ]から１１７８[ｎｍ]にシフトさせる（変換する）。このようにして、波長変換器７０により波長を１１７８[ｎｍ]にシフトさせたシード光Ｌｓ１を基本波として波長変換光学系８０に入射させる。
【００２５】
波長変換光学系８０は、非線形光学結晶や周期分極反転結晶などの波長変換光学素子を主体に構成され、波長変換器７０から出射されたシード光Ｌｓ１を波長変換光学素子に入射させ、第２高調波発生（ＳＨＧ）や和周波発生により高調波を発生させる。本実施形態の波長変換光学系８０は、４つの波長変換光学素子８１〜８４と、２つのビームスプリッター８５，８８と、２つのミラー８６，８７とを有して構成される。
【００２６】
波長変換器７０から出射され、基本波として波長変換光学系８０に入射したシード光Ｌｓ１は、第１の波長変換光学素子８１に集光入射し、一部の光が２倍波（すなわち、波長が基本波の１／２である５８９[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、２倍波発生用の波長変換光学素子８１として、例えばＬＢＯ結晶が用いられるが、ＰＰＬＮ結晶、ＰＰＬＴ結晶、ＰＰＫＴＰ結晶等を用いることもできる。
【００２７】
第１の波長変換光学素子８１から発生した２倍波と、第１の波長変換光学素子８１を透過した基本波は、第２の波長変換光学素子８２に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により３倍波（すなわち、波長が基本波の１／３である３９３[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、３倍波発生用の波長変換光学素子８２として、例えばＢＢＯ結晶が用いられるが、ＬＢＯ結晶等を用いることもできる。
【００２８】
第２の波長変換光学素子８２から発生した３倍波は、第１のビームスプリッター８５で反射したのち、第１のミラー８６および第２のビームスプリッター８８で反射する。一方、第２の波長変換光学素子８２を透過した基本波および２倍波は、第１のビームスプリッター３５を透過したのち、第２のミラー８７で反射して第２のビームスプリッター８８を透過する。すなわち、第２の波長変換光学素子８２から発生した３倍波と、第２の波長変換光学素子８２を透過した基本波および２倍波は、第１のビームスプリッター８５で分岐したのち、第２のビームスプリッター８８で同軸に重ね合わされて第３の波長変換光学素子８３に集光入射する。
【００２９】
各ビームスプリッター８５，８８による光の分岐および再結合を行うのは、基本波および２倍波と、３倍波との間でビーム形状が異なるため、別々にビーム整形を行うためである。例えば、第１のミラー８６と第２のビームスプリッター８８との間の光路上にビーム整形素子として２枚のシリンドリカルレンズ（図示せず）を設けて、楕円形となった３倍波の断面形状を円形に整形することができる。また、第２のミラー８７と第２のビームスプリッター８８との間の光路上にシリンドリカルレンズ等のビーム整形素子（図示せず）を設けて、基本波および２倍波の断面形状を円形に整形するようにしてもよい。なお、第３の波長変換光学素子８３に入射する全ての光が同じビーム形状であれば、第１のビームスプリッター８５から第２のビームスプリッター８８までの各素子を省略することができる。
【００３０】
第３の波長変換光学素子８３に入射した２倍波および３倍波の一部は、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）による和周波発生により５倍波（すなわち、波長が基本波の１／５である２３６[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。なお、５倍波発生用の波長変換光学素子８３として、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。
【００３１】
第３の波長変換光学素子８３から発生した５倍波と、第３の波長変換光学素子８３を透過した基本波は、第４の波長変換光学素子８４に集光入射し、一部の光が臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により６倍波（すなわち、波長が基本波の１／６である１９６[ｎｍ]のレーザ光）に変換される。これにより、ＡｒＦエキシマレーザの発振波長（１９３[ｎｍ]）に近い１９６[ｎｍ]の波長を有する紫外光（深紫外光）Ｌｖを得ることができる。なお、６倍波発生用の波長変換光学素子８４として、例えばＣＬＢＯ結晶が用いられる。
【００３２】
本実施形態では、紫外光による素子の損傷をできるだけ回避するため、素子を介在させずに第３の波長変換光学素子８３と第４の波長変換光学素子８４とを直列に配置している。このとき、第３の波長変換光学素子８３にウォークオフがあると、第４の波長変換光学素子８４において基本波と６倍波の同軸が少しずれ、第４の波長変換光学素子８４での波長変換効率が低下してしまう。これに対し、本実施形態に係る第３の波長変換光学素子８３は、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）による和周波発生により波長変換を行うため、Ｍ2が１に近い、質の高いレーザ光（紫外光）を得ることができる。また、第３の波長変換光学素子８３を透過する基本波も光軸がシフトすることはない。従って、第３の波長変換光学素子８３での波長変換効率が高くなるだけでなく、臨界位相整合（ＣＰＭ）による和周波発生により波長変換を行う第４の波長変換光学素子８４での波長変換効率も高くすることができる。
【００３３】
このように、第２実施形態によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。さらには、より高い波長変換効率を得ることが可能である。
【００３４】
なお、上述の第２実施形態で示した波長変換光学系８０は、一つの例であり、波長を１１７８[ｎｍ]にシフトさせた光を基本波とし、その２倍波と３倍波から波長変換光学素子（ＣＬＢＯ結晶）を用いて５倍波（および６倍波）を発生させる構成であればよい。
【００３５】
また、上述の各実施形態において、レーザ光発生部が連続波（ＣＷ）のシード光Ｌｓを発生させているが、これに限られるものではなく、パルス光を発生させるようにしてもよい。そこで、レーザ光発生部の変形例について、図３を参照しながら説明する。図３に示すレーザ光発生部９０は、パルス状のシード光Ｌｐを発生させるレーザ光源９１と、パルス状のシード光Ｌｐを増幅する光増幅器９２とを有して構成される。
【００３６】
レーザ光源９１は、狭帯域化された単一波長のシード光を発生させる。このようなレーザ光源９１として、例えば、発振波長１．１［μｍ］帯のＤＦＢ半導体レーザが用いられ、ペルチェ素子等を利用した温度調整器により温度制御した状態で発振させることにより、レーザ光源９１が波長λ＝１０８６[ｎｍ]（もしくは、１１１８[ｎｍ]）となる単一波長のシード光を発生させる。ＤＦＢ半導体レーザは、励起電流を波形制御することにより任意強度でＣＷ発振またはパルス発振させることができ、図３の例では、例えば、繰り返し周波数が２［ＭＨｚ］、パルス幅が１〜２［ｎｓｅｃ］となるパルス状のシード光Ｌｐを発生させる。
【００３７】
光増幅器９２は、レーザ光源９１から発生したパルス状のシード光Ｌｐを増幅して波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換器７０）に入射させる。このような光増幅器９２として、例えば、イットリビウム（Ｙｂ）・ドープ・ファイバー光増幅器（ＹＤＦＡ）が用いられる。そして、第１実施形態の場合、波長変換器２０は、光増幅器９２により増幅されたシード光Ｌｐの波長を１０８６[ｎｍ]から１１４６[ｎｍ]にシフトさせる。また、第２実施形態の場合、波長変換器７０は、光増幅器９２により増幅されたシード光Ｌｐの波長を１１１８[ｎｍ]から１１７８[ｎｍ]にシフトさせる。このようにして、波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換器７０）により波長をシフトさせたパルス状のシード光Ｌｐ１を基本波として波長変換光学系３０（もしくは、第２実施形態の波長変換光学系８０）に入射させることができる。
【００３８】
なお、レーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）の後に電気光学変調器（ＥＯＭ）等の光変調器（図示せず）を設け、レーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）から発生したパルス状のシード光Ｌｐの一部を時間的に切り出して、光増幅器９２に入射させるようにしてもよい。このような光変調器（図示せず）は、図示省略する制御装置によりレーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）と同期制御され、例えば、レーザ光源９１（ＤＦＢ半導体レーザ）から発生したパルス幅１〜２［ｎｓｅｃ］のシード光から、パルス幅０．３［ｎｓｅｃ］程度の光パルスが切り出して、切り出した光パルスによるシード光を光増幅器９２に入射させる。
【００３９】
また、より狭帯域化されたパルス状のシード光Ｌｐ１を得るため、図４に示すように、レーザ光源９１および光増幅器９２によるパルス状のシード光Ｌｐに加えて、第２のレーザ光源９３（ＤＦＢ半導体レーザ）により、シフト後の（１次ストークス光の）波長λ´＝１１４６[ｎｍ]（もしくは、１１７８[ｎｍ]）を有するパルス状のレーザ光Ｌｐ´を発生させて波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換光学系８０）に入射させるようにしてもよい。このようにすれば、波長変換器２０（もしくは、第２実施形態の波長変換光学系８０）での誘導ラマン散乱(ＳＲＳ)により、レーザ光源９１および光増幅器９２からのシード光Ｌｐがポンプ光となって第２のレーザ光源９３からのレーザ光Ｌｐ´が増幅されるため、より狭帯域化された波長（１１４６[ｎｍ]もしくは１１７８[ｎｍ]）を有するパルス状のシード光Ｌｐ１を得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１ レーザ装置（第１実施形態）
１０ レーザ光発生部 ２０ 波長変換器
３０ 波長変換光学系
３１ 第１の波長変換光学素子 ３２ 第２の波長変換光学素子
３３ 第３の波長変換光学素子 ３４ 第４の波長変換光学素子
５１ レーザ装置（第２実施形態）
６０ レーザ光発生部 ７０ 波長変換器
８０ 波長変換光学系
８１ 第１の波長変換光学素子 ８２ 第２の波長変換光学素子
８３ 第３の波長変換光学素子 ８４ 第４の波長変換光学素子
９０ レーザ光発生部（変形例）
９１ レーザ光源（第１の光源部） ９２ 光増幅器
９３ 第２のレーザ光源（第２の光源部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発生させるレーザ光発生部と、
誘導ラマン散乱を利用して前記レーザ光の波長を所定波長に変換する波長変換器と、
前記波長変換器により前記所定波長に変換された前記レーザ光の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系とを備え、
前記波長変換光学系が非臨界位相整合による和周波発生により波長変換を行う波長変換光学素子を有して構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ光発生部は、
前記レーザ光を発生させる第１の光源部と、
前記第１の光源部から発生した前記レーザ光を増幅して前記波長変換器に入射させる光増幅器と、
前記所定波長を有するレーザ光を発生させて前記波長変換器に入射させる第２の光源部とを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記波長変換光学系は、
前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、
前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、
前記第４の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記波長変換光学系は、
前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、
前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、
前記第２の波長変換光学素子と前記第３の波長変換光学素子との間の光路上に前記１／２倍または前記１／３倍の波長を有するレーザ光の整形を行うビーム整形素子が設けられるとともに、前記第３の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項１】
レーザ光を発生させるレーザ光発生部と、
誘導ラマン散乱を利用して前記レーザ光の波長を所定波長に変換する波長変換器と、
前記波長変換器により前記所定波長に変換された前記レーザ光の波長を紫外域の波長に変換する波長変換光学系とを備え、
前記波長変換光学系が非臨界位相整合による和周波発生により波長変換を行う波長変換光学素子を有して構成されることを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ光発生部は、
前記レーザ光を発生させる第１の光源部と、
前記第１の光源部から発生した前記レーザ光を増幅して前記波長変換器に入射させる光増幅器と、
前記所定波長を有するレーザ光を発生させて前記波長変換器に入射させる第２の光源部とを有して構成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記波長変換光学系は、
前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、
前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、
前記第４の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
前記波長変換光学系は、
前記所定波長を有するレーザ光が入射して、前記所定波長の１／２倍の波長を有するレーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／２倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／３倍の波長を有するレーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、
前記１／２倍の波長を有するレーザ光および前記１／３倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／５倍の波長を有するレーザ光を発生させる第３の波長変換光学素子と、
前記所定波長を有するレーザ光および前記１／５倍の波長を有するレーザ光が入射して、和周波発生により前記所定波長の１／６倍の波長である前記紫外域の波長を有するレーザ光を発生させる第４の波長変換光学素子とを有し、
前記第２の波長変換光学素子と前記第３の波長変換光学素子との間の光路上に前記１／２倍または前記１／３倍の波長を有するレーザ光の整形を行うビーム整形素子が設けられるとともに、前記第３の波長変換光学素子が前記非臨界位相整合により波長変換を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２８３３０（Ｐ２０１１−１２８３３０Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８５９９３（Ｐ２００９−２８５９９３）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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