JP2009145791A - Wavelength conversion device, inspection device, and wavelength conversion method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、波長変換装置、検査装置及び波長変換方法に関し、特に、非線形光学効果を用いた波長変換技術を利用して深紫外の連続波を発生する波長変換装置及びこれを用いたマスク検査装置、波長変換方法に関する。 The present invention relates to a wavelength conversion device, an inspection device, and a wavelength conversion method, and in particular, a wavelength conversion device that generates a deep ultraviolet continuous wave using a wavelength conversion technology using a nonlinear optical effect, and a mask inspection device using the same. And a wavelength conversion method.
近年、深紫外レーザ光を発生する深紫外レーザ装置が、半導体製造工程などの微細加工技術への応用を目指して種々提案されている(例えば、特許文献1〜8参照)。このような深紫外レーザ装置は、非線形光学効果を用いた波長変換技術を応用して、高調波発生や和周波発生により目的の波長の深紫外レーザ光を発生するように構成されている。
In recent years, various deep ultraviolet laser devices that generate deep ultraviolet laser light have been proposed for application to microfabrication techniques such as semiconductor manufacturing processes (see, for example,
特許文献1には、波長1064nmのチタンサファイアレーザと波長244nmのアルゴンイオンレーザを用いて、和周波発生により波長198.5nmのレーザ光を発生する波長変換装置が記載されている。特許文献1では、共振器内に配置された波長変換結晶により、和周波発生が行われる。波長変換結晶はCLBO結晶であり、その入射面及び出射面が共振光に対してブリュースター角となるように配置されている。
特許文献2〜4には、BBO結晶を用いて、和周波発生により所望の波長のレーザ光を発生するレーザ装置が記載されている。また、特許文献5、6には、パルス出力されるレーザ光を高調波発生及び和周波発生により深紫外レーザ光を発生する手段が記載されている。特許文献7では、隣接して配置された2つの波長変換結晶が共振器内に設けられている。最初の波長変換結晶では、1064nmのレーザ光の第4高調波と1410nmのレーザ光との和周波発生により波長224nmのレーザ光が発生する。また、次の波長変換結晶では、最初の波長変換結晶により発生された波長224nmのレーザ光と、1410nmのレーザ光との和周波発生により波長193.5nmの深紫外レーザ光が得られる。 Patent Documents 2 to 4 describe laser devices that use a BBO crystal to generate laser light having a desired wavelength by sum frequency generation. Patent Documents 5 and 6 describe means for generating deep ultraviolet laser light by generating harmonics and sum frequency of laser light output in pulses. In Patent Document 7, two wavelength conversion crystals arranged adjacent to each other are provided in a resonator. In the first wavelength conversion crystal, laser light having a wavelength of 224 nm is generated by the sum frequency generation of the fourth harmonic of the 1064 nm laser light and the 1410 nm laser light. Further, in the next wavelength conversion crystal, a deep ultraviolet laser beam having a wavelength of 193.5 nm can be obtained by generating a sum frequency of a laser beam having a wavelength of 224 nm generated by the first wavelength conversion crystal and a laser beam having a wavelength of 1410 nm.
また、半導体の製造に使用されるフォトマスク等、パターンが形成されたマスクを検査するマスク検査装置が知られている。半導体技術の進歩すなわち微細化に伴い、検出が要求される欠陥サイズは年々小さくなっている。欠陥検出感度を高めるために、検査光源の短波長化が必要となっている。そこで、照明光として、深紫外光(DUV)を利用することによって、検出分解能を向上させることが行われている。 In addition, a mask inspection apparatus for inspecting a mask on which a pattern is formed, such as a photomask used for manufacturing a semiconductor, is known. With the progress of semiconductor technology, that is, miniaturization, the defect size required to be detected is decreasing year by year. In order to increase the defect detection sensitivity, it is necessary to shorten the wavelength of the inspection light source. Therefore, detection resolution is improved by using deep ultraviolet light (DUV) as illumination light.
しかしながら、従来の深紫外レーザ装置をマスク検査装置の検査光源として適用する場合には、以下に示す問題があった。すなわち、マスク検査装置では、検査感度を向上させるため、深紫外の連続波の高出力化が望まれている。しかし、例えば特許文献2のように、BBO結晶を利用しないと波長193nmのレーザ光を発生することができない場合、BBO結晶は波長193nmでの吸収が大きいため、深紫外レーザ光の高出力化が実現できない。 However, when a conventional deep ultraviolet laser device is applied as an inspection light source of a mask inspection apparatus, there are the following problems. That is, in the mask inspection apparatus, it is desired to increase the output of the deep ultraviolet continuous wave in order to improve the inspection sensitivity. However, for example, as in Patent Document 2, when a laser beam having a wavelength of 193 nm cannot be generated unless a BBO crystal is used, the BBO crystal has a large absorption at a wavelength of 193 nm. Cannot be realized.
また、特許文献5のように波長193nmのレーザ光の発生にBBO結晶以外を利用できる場合でも、利用する光源波長が1410nmである等、実現性が困難な提案がなされている。また、特許文献6では、波長変換の回数が多すぎるため、パルス発振でないと実用的な出力を得ることができず、連続波の深紫外の光を発生できない。 Further, even when a laser other than the BBO crystal can be used for generation of laser light having a wavelength of 193 nm as in Patent Document 5, a proposal that is difficult to realize has been made such as the light source wavelength used is 1410 nm. In Patent Document 6, since the number of wavelength conversions is too large, a practical output cannot be obtained unless pulse oscillation is used, and continuous wave deep ultraviolet light cannot be generated.
特許文献7では、リング共振器内に2つの波長変換結晶を挿入しているが、合計3つの波長に対するARコート(反射防止膜)が必要となる。このため、損傷に強く、かつ、高耐力のARコーティングを実現するのは難しい。 In Patent Document 7, two wavelength conversion crystals are inserted in the ring resonator, but an AR coat (antireflection film) for a total of three wavelengths is required. For this reason, it is difficult to realize an AR coating that is resistant to damage and has a high yield strength.
本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、マスク等の検査光源に利用できるような十分なパワーをもつ連続深紫外レーザ光を供給するための波長変換装置、波長変換方法及びこれを用いた検査装置を提供することである。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to perform wavelength conversion for supplying continuous deep ultraviolet laser light having sufficient power that can be used for an inspection light source such as a mask. An apparatus, a wavelength conversion method, and an inspection apparatus using the same.
本発明の第1の態様に係る波長変換装置は、第1波長の光を発生する第1光源と、前記第1波長よりも短い第2波長の光を発生する第2光源と、前記第1波長の光を共振させる共振器と、前記共振器内に配置された第1波長変換結晶と、前記第1波長変換結晶の出射側に隣接して配置された第2波長変換結晶とを備え、前記第1波長変換結晶の出射面と前記第2波長変換結晶の入射面とは、互いに平行になるように対向して配置されており、前記第1波長変換結晶は、前記共振器で共振された前記第1波長の光と、前記第2波長の光の和周波発生により第3波長の光を発生させ、前記第2波長変換結晶は、前記共振器で共振された前記第1波長の光と、前記第3波長の光の和周波発生により第4波長の連続波を発生させるものである。これにより、効率よく高出力の連続波を得ることができる。 The wavelength converter according to the first aspect of the present invention includes a first light source that generates light having a first wavelength, a second light source that generates light having a second wavelength shorter than the first wavelength, and the first light source. A resonator for resonating light of a wavelength; a first wavelength conversion crystal disposed in the resonator; and a second wavelength conversion crystal disposed adjacent to an emission side of the first wavelength conversion crystal; The exit surface of the first wavelength conversion crystal and the entrance surface of the second wavelength conversion crystal are arranged to face each other in parallel, and the first wavelength conversion crystal is resonated by the resonator. The third wavelength light is generated by the sum frequency generation of the first wavelength light and the second wavelength light, and the second wavelength conversion crystal is the first wavelength light resonated by the resonator. Then, a continuous wave of the fourth wavelength is generated by generating the sum frequency of the light of the third wavelength. Thereby, a continuous wave of high output can be obtained efficiently.
本発明の第2の態様に係る波長変換装置は、上記の波長変換装置において、前記第1波長変換結晶の入射面及び前記第2波長変換結晶の出射面は、前記共振器で共振された前記第1波長の光に対して、ブリュースター角となるように配置されているものである。これにより、第1波長変換結晶の入射面及び第2波長変換結晶の出射面にARコートを設ける必要がなく、低損失化を実現することができる。 The wavelength conversion device according to a second aspect of the present invention is the above wavelength conversion device, wherein the incident surface of the first wavelength conversion crystal and the emission surface of the second wavelength conversion crystal are resonated by the resonator. It is arranged so as to have a Brewster angle with respect to the light of the first wavelength. Thereby, it is not necessary to provide an AR coat on the incident surface of the first wavelength conversion crystal and the emission surface of the second wavelength conversion crystal, and a reduction in loss can be realized.
本発明の第3の態様に係る波長変換装置は、上記の波長変換装置において、前記第1波長変換結晶の出射面及び前記第2波長変換結晶の入射面は、前記共振器で共振された前記第1波長の光に対して、ブリュースター角となるように配置されているものである。これにより、第1波長変換結晶の出射面及び第2波長変換結晶の入射面にARコートを設ける必要がなく、低損失化を実現することができる。 In the wavelength conversion device according to a third aspect of the present invention, in the above wavelength conversion device, the emission surface of the first wavelength conversion crystal and the incident surface of the second wavelength conversion crystal are resonated by the resonator. It is arranged so as to have a Brewster angle with respect to the light of the first wavelength. Thereby, it is not necessary to provide an AR coat on the emission surface of the first wavelength conversion crystal and the incident surface of the second wavelength conversion crystal, and a reduction in loss can be realized.
本発明の第4の態様に係る波長変換装置は、上記の波長変換装置において、前記第1波長の光は、波長1550〜1560nmであり、前記第2波長の光は、波長257〜258nmであり、前記第2波長変換結晶で発生する第4波長の光は、波長193〜194nmであることを特徴とするものである。これにより、効率よく193〜194nmの深紫外光を発生することが可能となる。 In the wavelength conversion device according to a fourth aspect of the present invention, in the above wavelength conversion device, the first wavelength light has a wavelength of 1550 to 1560 nm, and the second wavelength light has a wavelength of 257 to 258 nm. The fourth wavelength light generated in the second wavelength conversion crystal has a wavelength of 193 to 194 nm. Thereby, it becomes possible to generate deep ultraviolet light of 193 to 194 nm efficiently.
本発明の第5の態様に係る波長変換装置は、上記の波長変換装置において、前記第1波長の光は、エルビウム添加ファイバレーザ、又は、増幅器により発生されることを特徴とするものである。本発明は、このような場合に特に有効である A wavelength conversion device according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the above wavelength conversion device, the light of the first wavelength is generated by an erbium-doped fiber laser or an amplifier. The present invention is particularly effective in such a case.
本発明の第6の態様に係る波長変換装置は、上記の波長変換装置において、前記第2波長の光は、アルゴンイオンレーザの第2高調波、又は、Yb添加固体レーザの第4高調波であることを特徴とするものである。本発明は、このような場合に特に有効である。 In the wavelength conversion device according to a sixth aspect of the present invention, in the above wavelength conversion device, the light of the second wavelength is a second harmonic of an argon ion laser or a fourth harmonic of a Yb-added solid-state laser. It is characterized by being. The present invention is particularly effective in such a case.
本発明の第7の態様に係る波長変換装置は、上記の波長変換装置において、前記第1波長変換結晶は、Type−2位相整合の非線形光学結晶であり、前記第2波長変換結晶は、Type−1位相整合の非線形光学結晶であることを特徴とするものである。本発明は、このような場合に特に有効である。 The wavelength conversion device according to a seventh aspect of the present invention is the above wavelength conversion device, wherein the first wavelength conversion crystal is a Type-2 phase-matching nonlinear optical crystal, and the second wavelength conversion crystal is Type. It is a −1 phase matching nonlinear optical crystal. The present invention is particularly effective in such a case.
本発明の第8の態様に係る波長変換装置は、上記の波長変換装置において、前記第1波長変換結晶及び前記第2波長変換結晶は、LBO、CBO、CLBOのいずれかであることを特徴とするものである。これにより、波長変換効率を高めることができ、高出力の連続波を得ることが可能となる。 A wavelength conversion device according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the above wavelength conversion device, the first wavelength conversion crystal and the second wavelength conversion crystal are any one of LBO, CBO, and CLBO. To do. Thereby, the wavelength conversion efficiency can be increased, and a high-power continuous wave can be obtained.
本発明の第9の態様に係る検査装置は、上記いずれかに記載の波長変換装置を備えるものである。これにより、検査感度を向上させることができる。 An inspection apparatus according to a ninth aspect of the present invention includes any one of the wavelength conversion apparatuses described above. Thereby, inspection sensitivity can be improved.
本発明の第10の態様に係る検査装置は、波長1550〜1560nmの第1波長の光を発生し、波長257〜258nmの第2波長の光を発生し、前記第1波長の光を共振器で共振させ、前記共振器内に配置された第1波長変換結晶により、共振された前記第1波長の光と、前記第2波長の光の和周波発生により第3波長の光を発生させ、前記第1波長変換結晶の出射側に、前記第1波長変換結晶の出射面と前記第2波長変換結晶の入射面とが互いに平行になるように隣接して配置された第2波長変換結晶により、前記共振器で共振された前記第1波長の光と、前記第3波長の光の和周波発生により第4波長の光を発生させる。これにより、効率よく高出力の連続深紫外光を発生することができる。 An inspection apparatus according to a tenth aspect of the present invention generates light having a first wavelength of 1550 to 1560 nm, generates light having a second wavelength of 257 to 258 nm, and resonators the light having the first wavelength. The third wavelength light is generated by the sum frequency generation of the resonated light of the first wavelength and the light of the second wavelength by the first wavelength conversion crystal disposed in the resonator. The second wavelength conversion crystal is disposed adjacent to the emission side of the first wavelength conversion crystal so that the emission surface of the first wavelength conversion crystal and the incident surface of the second wavelength conversion crystal are parallel to each other. The fourth wavelength light is generated by the sum frequency generation of the first wavelength light and the third wavelength light resonated by the resonator. Thereby, high-power continuous deep ultraviolet light can be efficiently generated.
本発明によれば、マスク等の検査光源に利用できるような十分なパワーの連続深紫外レーザ光を供給するための波長変換装置、波長変換方法及びこれを用いた検査装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wavelength conversion device, a wavelength conversion method, and an inspection device using the wavelength conversion device for supplying continuous deep ultraviolet laser light having sufficient power that can be used as an inspection light source such as a mask. .
本発明の実施の形態について以下に図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施例の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものを実質的に同様の内容を示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following description shows preferred embodiments of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the following embodiments. In the following description, the same reference numerals denote the same contents.
本発明の実施の形態に係る波長変換装置について、図1を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る波長変換装置10の構成を示す図である。図1に示すように、波長変換装置10は、第1光源11、第2光源12、共振器13、第1波長変換結晶14を備えている。本実施の形態に係る波長変換装置10は、フォトマスク等を検査する検査光源に好適である。
A wavelength converter according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a
第1光源11は、連続発振の波長1550〜1560nmの赤外域のレーザ光を発生する。第1光源11としては、既に実用化され市販されているエルビウム添加ファイバレーザ(EDFA:Erbium Doped Fiber Laser)、あるいは、増幅器等を用いることができる。本実施の形態では、第1光源11から発生する第1波長の光を1556nmとして説明する。 The first light source 11 generates laser light in the infrared region having a continuous oscillation wavelength of 1550 to 1560 nm. As the first light source 11, an erbium-doped fiber laser (EDFA: Erbium Doped Fiber Laser) that has already been put into practical use and marketed, or an amplifier can be used. In the present embodiment, the first wavelength light generated from the first light source 11 is described as 1556 nm.
第2光源12は、連続発振の波長257〜258nmの紫外域のレーザ光を発生する。第2光源12としては、アルゴンイオンレーザ、あるいは、Yb添加固体レーザを用いることができる。第2光源12として、波長515nmのレーザ光を発生するアルゴンイオンレーザを用いた場合、第2高調波発生により波長257.5nmのレーザ光が得られる。また、第2光源12として、波長1030nmのレーザ光を発生するYb添加固体レーザを用いた場合、第4高調波発生により波長257.5nmのレーザ光が得られる。本実施の形態では、第2光源12から発生する第2波長の光を257.5nmとして説明する。
The second
共振器13は、リング型の光共振器であり、複数枚のミラーを備えている。本実施の形態では、共振器13は、4枚のミラー13a、13b、13c、13dを有している。すなわち、4枚のミラー13a、13b、13c、13dは、リング状(実際には多角形状)の光路をもつ共振器13を構成している。共振器13は、第1光源11で発生されるレーザ光を共振させ、光強度を増大させる。なお、ミラーの数は、これに限定されるものではない。
The
共振器13内には、第1波長変換結晶14及び第2波長変換結晶15が配置されている。第1波長変換結晶14及び第2波長変換結晶15は、非線形光学結晶であり、LBO(LiB3O5)、CBO(CsB3O5)、CLBO(CsLiB6O10)のいずれかを用いることができる。これらの非線形光学結晶は、波長193〜194nmでの吸収がBBO結晶よりも小さい。このため、波長変換効率を高めることができ、高出力の連続波を得ることが可能となる。第2波長変換結晶15は、第1波長変換結晶14の出射側に隣接して配置されている。また、第1波長変換結晶14の出射面と第2波長変換結晶15の入射面とは、互いに平行になるように対向して配置されている。
A first
第1波長変換結晶14は、共振器13で共振された第1波長のレーザ光と、第2光源12で発生された第2波長のレーザ光の和周波発生により第3波長の光を発生させる。また、第2波長変換結晶15は、共振器13で共振された第1波長のレーザ光と、第3波長のレーザ光の和周波発生により第4波長の連続波を発生させる。第2波長変換結晶15で発生する第4波長の光は、波長193〜194nmである。
The first
本実施の形態では、第1波長変換結晶14は、共振器13で共振されたレーザ光(波長1556nm)と、第2光源12で発生されたレーザ光(波長257.5nm)の和周波発生により波長220.9nmのレーザ光を発生させる。また、第2波長変換結晶15は、共振器13で共振されたレーザ光(波長1556nm)と、波長220.9nmのレーザ光の和周波発生により193.5nmの連続波を発生させる。このように、本発明によれば、効率よく高出力の193〜194nmの深紫外光連続波を発生することが可能となる。
In the present embodiment, the first
ここで、図2を参照して、第1波長変換結晶14、第2波長変換結晶15の配置について説明する。図2は、第1波長変換結晶14、第2波長変換結晶15の配置例を示す図である。図2(a)に示す例では、第1波長変換結晶14及び第2波長変換結晶15は、いずれも平行四辺形状の非線形光学結晶である。また、第1波長変換結晶14の入射面、出射面、第2波長変換結晶15の入射面、出射面は、いずれも共振器13で共振されたレーザ光に対して、ブリュースター角となるように配置されている。これにより、第1波長変換結晶15の入射面、出射面、第2波長変換結晶の入射面、出射面にARコートを設ける必要がなく、低損失化を実現することができる。また、リング共振器13での収差を補正することができる。
Here, the arrangement of the first
図2(b)に示す例では、第1波長変換結晶14及び第2波長変換結晶15は、いずれも台形状の非線形光学結晶である。また、第1波長変換結晶14の入射面、出射面、第2波長変換結晶15の入射面、出射面は、いずれも共振器13で共振されたレーザ光に対して、ブリュースター角となるように配置されている。これにより、上述と同様に、ARコートを設ける必要がなく、低損失化を実現することができるとともに、リング共振器13での収差を補正することができる。なお、図2(a)、(b)で示す例では、第1波長変換結晶14を出射した第1波長のレーザ光と、第3波長のレーザ光とが離れてしまうおそれがある。このため、第1波長変換結晶14と第2波長変換結晶15とは、できるだけ近づけることが好ましい。
In the example shown in FIG. 2B, both the first
また、図2(c)のように、台形状の第1波長変換結晶14及び第2波長変換結晶15を配置してもよい。すなわち、第1波長変換結晶14の入射面は、共振器13で共振されたレーザ光に対して、ブリュースター角となるように配置されている。また、第2波長変換結晶15の出射面は、共振器13で共振されたレーザ光に対して、ブリュースター角となるように配置されている。第1波長変換結晶14の出射面及び第2波長変換結晶15の入射面は、第1波長変換結晶14から出射する第1波長のレーザ光及び第3波長のレーザ光の光軸に垂直な面となっている。
Moreover, you may arrange | position the trapezoidal 1st
従って、第1波長変換結晶14から出射する第1波長のレーザ光及び第3波長のレーザ光は平行であり、第2波長変換結晶15に垂直に入射する。これにより、第2波長変換結晶15での第1波長のレーザ光と第3波長のレーザ光との混合が容易である。なお、第1波長変換結晶14の出射面及び第2波長変換結晶15の入射面には、ARコートを設けることが好ましい。図2(c)の場合には、2枚のミラーでリング型共振器を構成することができ、装置構成を簡素化することができる。
Therefore, the first wavelength laser beam and the third wavelength laser beam emitted from the first
また、図2(d)のように平行四辺形状の第1波長変換結晶14、第2波長変換結晶15を配置することも可能である。この場合においても、2枚のミラーでリング型共振器を構成することができ、装置構成を簡素化することができる。
Moreover, it is also possible to arrange | position the 1st
第1波長変換結晶14は、Type−2の位相整合の非線形光学結晶である。ここで、図3を参照して、Type−2の位相整合の非線形光学結晶について説明する。図3は、Type−2の位相整合の非線形光学結晶を説明するための図である。図3において、黒丸は第1波長変換結晶14に対して垂直偏光を示すものとし、矢印は第1波長変換結晶14に対して水平偏光を示す。また、実線は第1光源11で発生し、共振された第1波長のレーザ光であり、点線は第2光源12で発生した第2波長のレーザ光であり、一点鎖線は第1波長変換結晶14で発生した第3波長のレーザ光である。
The first
Type−2の位相整合の非線形光学結晶とは、2つの入射光の偏光状態が直交している場合に、和周波発生が可能なものである。図3に示すように、第1波長のレーザ光は第1波長変換結晶14に対して水平偏光であり、第2波長のレーザ光は第1波長変換結晶14に対して垂直偏光である。このため、第1波長変換結晶14では、第1波長のレーザ光と第2波長のレーザ光の和周波発生により、第3波長のレーザ光が発生する。すなわち、第1波長変換結晶14は、共振光(波長λ1)と外部入射光(波長λ2)の和周波混合により波長λ3のレーザ光(λ3=1/(1/λ1+1/λ2))を発生させる。
The Type-2 phase-matching nonlinear optical crystal is capable of generating a sum frequency when the polarization states of two incident lights are orthogonal. As shown in FIG. 3, the first wavelength laser light is horizontally polarized with respect to the first
具体的には、第1波長(λ1)が1556nm、第2波長(λ2)が257.5nmの場合、第1波長変換結晶14として光学軸に対してθ=56.6°、φ=90°にカットされたLBO結晶を適用すると、Type−2和周波混合が可能となり、波長λ3=220.9nmのレーザ光が発生する。
Specifically, when the first wavelength (λ1) is 1556 nm and the second wavelength (λ2) is 257.5 nm, θ = 56.6 ° and φ = 90 ° with respect to the optical axis as the first
また、第1波長のレーザ光は、第1波長変換結晶14に対してブリュースター角で入射するため、反射損失がない。なお、第2波長のレーザ光は垂直偏光なので、多少、反射損があるが実用上大きな問題にはならない。
Further, since the laser light of the first wavelength is incident on the first
第2波長変換結晶15は、Type−1の位相整合の非線形光学結晶である。ここで、図4を参照して、Type−1の位相整合の非線形光学結晶について説明する。図4は、Type−1の位相整合の非線形光学結晶を説明するための図である。なお、図4においても、黒丸は第1波長変換結晶14に対して垂直偏光を示すものとし、矢印は第1波長変換結晶14に対して水平偏光を示す。また、実線は第1光源11で発生して、共振された第1波長のレーザ光であり、一点鎖線は第1波長変換結晶14で発生した第3波長のレーザ光であり、点線は第2波長変換結晶15で発生した第4波長のレーザ光である。
The second
Type−1の位相整合の非線形光学結晶とは、2つの入射光の偏光状態が平行な場合に、和周波発生が可能なものである。図4に示すように、第1波長のレーザ光は第2波長変換結晶15に対して水平偏光であり、第3波長のレーザ光も第2波長変換結晶15に対して水平偏光である。このため、第2波長変換結晶15では、第1波長のレーザ光と第3波長のレーザ光の和周波発生により、第4波長のレーザ光が発生する。すなわち、第2波長変換結晶15は、共振光(波長λ1)と入射光(波長λ3)の和周波混合により波長λ4のレーザ光(λ4=1/(1/λ1+1/λ3))を発生させる。なお、第1波長変換結晶14から余って出た第2波長(λ2)のレーザ光は、第2波長変換結晶15では関与しない。
Type-1 phase-matching nonlinear optical crystal is capable of generating sum frequency when the polarization states of two incident lights are parallel. As shown in FIG. 4, the first wavelength laser light is horizontally polarized with respect to the second
具体的には、第1波長(λ1)が1556nm、第3波長(λ3)が220.3nmの場合、第2波長変換結晶15として光学軸に対してθ=90°、φ=77°にカットされたLBO結晶を適用すると、Type−1和周波混合が可能となり、波長λ3=193.4nmのレーザ光が発生する。
Specifically, when the first wavelength (λ1) is 1556 nm and the third wavelength (λ3) is 220.3 nm, the second
また、第1波長のレーザ光は、第1波長変換結晶14に対してブリュースター角で入射するため、反射損失がない。第3波長のレーザ光も水平偏光であり、厳密にはブリュースター角ではないが、ほぼブリュースター角に近いので反射損はほとんどない。
Further, since the laser light of the first wavelength is incident on the first
以上説明したように、本発明によれば、市販品もある連続レーザ光源(波長1550〜1560nm)と波長257.5nmのレーザ光源を用いて、和周波混合により、効率よく高出力の193〜194nmの深紫外光連続波を発生することが可能となる。また、和周波混合には、193〜194nmのレーザ光でも十分な透過率を有するLBO、CBO、CLBO結晶を用いることができる。さらに、2つの波長変換結晶をブリュースター型として共振器内に配置することで、2段の和周波発生を高効率で行うことができる。 As described above, according to the present invention, a commercially available commercial laser light source (wavelength 1550 to 1560 nm) and a laser light source with a wavelength of 257.5 nm are used, and high-power 193 to 194 nm is efficiently produced by sum frequency mixing. It is possible to generate a continuous wave of deep ultraviolet light. For sum frequency mixing, LBO, CBO, and CLBO crystals having sufficient transmittance even with a laser beam of 193 to 194 nm can be used. Further, by arranging the two wavelength conversion crystals in the resonator as a Brewster type, two-stage sum frequency generation can be performed with high efficiency.
また、本発明に係る波長変換装置は、マスク等を検査するための検査装置に好適に利用することができる。本発明に係る波長変換装置では、波長193〜194nmのレーザ光を得ることができるため、露光波長である193.36nmに一致させることができ、検査感度を向上させることができる。 Further, the wavelength conversion device according to the present invention can be suitably used for an inspection device for inspecting a mask or the like. In the wavelength converter according to the present invention, laser light having a wavelength of 193 to 194 nm can be obtained, so that it can be matched with the exposure wavelength of 193.36 nm, and inspection sensitivity can be improved.
すなわち、本発明を適用したマスク検査装置は、次世代の波長200nm以下のDUVレーザ光を用いたマスク検査装置を対象としたものであり、マスク製造メーカにおける次世代マスクの製造時の欠陥検査に利用できるだけでなく、半導体製造向上におけるマスクの品質管理にも利用できる。 That is, the mask inspection apparatus to which the present invention is applied is intended for a mask inspection apparatus using a next-generation DUV laser beam having a wavelength of 200 nm or less, and is used for defect inspection at the time of manufacturing a next-generation mask by a mask manufacturer. Not only can it be used, but it can also be used for mask quality control in improving semiconductor manufacturing.
10 波長変換装置
11 第1光源
12 第2光源
13 共振器
13a、13b、13c、13d ミラー
14 第1波長変換結晶
15 第2波長変換結晶
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記第1波長よりも短い第2波長の光を発生する第2光源と、
前記第1波長の光を共振させる共振器と、
前記共振器内に配置された第1波長変換結晶と、
前記第1波長変換結晶の出射側に隣接して配置された第2波長変換結晶とを備え、
前記第1波長変換結晶の出射面と前記第2波長変換結晶の入射面とは、互いに平行になるように対向して配置されており、
前記第1波長変換結晶は、前記共振器で共振された前記第1波長の光と、前記第2波長の光の和周波発生により第3波長の光を発生させ、
前記第2波長変換結晶は、前記共振器で共振された前記第1波長の光と、前記第3波長の光の和周波発生により第4波長の連続波を発生させる波長変換装置。 A first light source that generates light of a first wavelength;
A second light source that generates light having a second wavelength shorter than the first wavelength;
A resonator for resonating light of the first wavelength;
A first wavelength conversion crystal disposed in the resonator;
A second wavelength conversion crystal disposed adjacent to the emission side of the first wavelength conversion crystal,
The exit surface of the first wavelength conversion crystal and the entrance surface of the second wavelength conversion crystal are arranged to face each other so as to be parallel to each other,
The first wavelength conversion crystal generates light of a third wavelength by sum frequency generation of the light of the first wavelength resonated by the resonator and the light of the second wavelength,
The second wavelength conversion crystal is a wavelength conversion device that generates a continuous wave of a fourth wavelength by generating a sum frequency of the light of the first wavelength resonated by the resonator and the light of the third wavelength.
前記第2波長の光は、波長257〜258nmであり、
前記第2波長変換結晶で発生する第4波長の光は、波長193〜194nmであることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の波長変換装置。 The first wavelength light has a wavelength of 1550 to 1560 nm,
The second wavelength light has a wavelength of 257 to 258 nm,
4. The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the fourth wavelength light generated in the second wavelength conversion crystal has a wavelength of 193 to 194 nm.
前記第2波長変換結晶は、Type−1位相整合の非線形光学結晶であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の波長変換装置。 The first wavelength conversion crystal is a Type-2 phase matching nonlinear optical crystal,
The wavelength conversion device according to claim 1, wherein the second wavelength conversion crystal is a Type-1 phase matching nonlinear optical crystal.
波長257〜258nmの第2波長の光を発生し、
前記第1波長の光を共振器で共振させ、
前記共振器内に配置された第1波長変換結晶により、共振された前記第1波長の光と、前記第2波長の光の和周波発生により第3波長の光を発生させ、
前記第1波長変換結晶の出射側に、前記第1波長変換結晶の出射面と前記第2波長変換結晶の入射面とが互いに平行になるように隣接して配置された第2波長変換結晶により、前記共振器で共振された前記第1波長の光と、前記第3波長の光の和周波発生により第4波長の光を発生させる波長変換方法。 Generating light having a first wavelength of 1550 to 1560 nm;
Generating light having a second wavelength of 257 to 258 nm,
Resonating light of the first wavelength with a resonator;
The first wavelength conversion crystal disposed in the resonator generates the third wavelength light by the sum frequency generation of the resonated light of the first wavelength and the light of the second wavelength,
By the second wavelength conversion crystal disposed adjacent to the emission side of the first wavelength conversion crystal so that the emission surface of the first wavelength conversion crystal and the incident surface of the second wavelength conversion crystal are parallel to each other. A wavelength conversion method for generating light of a fourth wavelength by generating a sum frequency of the light of the first wavelength and the light of the third wavelength resonated by the resonator.
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