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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-07
(45)【発行日】2024-02-16
(54)【発明の名称】レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
G02F 1/37 20060101AFI20240208BHJP
【ＦＩ】
G02F1/37
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2021545083
(86)(22)【出願日】2019-09-13
(86)【国際出願番号】 JP2019036171
(87)【国際公開番号】W WO2021049021
(87)【国際公開日】2021-03-18
【審査請求日】2022-08-01
(73)【特許権者】
【識別番号】300073919
【氏名又は名称】ギガフォトン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100083116
【弁理士】
【氏名又は名称】松浦 憲三
(72)【発明者】
【氏名】淵向 篤
(72)【発明者】
【氏名】曲 晨
【審査官】山本 貴一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０６６６５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０５１３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１１／０１２２８９６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１７－５３５８０６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０１７７６３８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２００７－０９４３７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０３２３０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００３３２９１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１０５０８２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許第０６００２６９７（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／３５，１／３７
Ｈ０１Ｓ ３／１０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
レーザ光を出力する固体レーザ装置と、前記レーザ光の光路上に配置された第１の非線形結晶を保持する第１の結晶ホルダと、
前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータと前記第１の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光を入射させる第１の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第１の出射ウインドウと、を含む第１の容器と、
前記第１の容器内に第１のガスを導入する第１のガス導入管と、
前記第１の容器内の前記第１のガスを排出する第１のガス排出管と、
前記レーザ光の光路外に配置された第２の非線形結晶を保持する第２の結晶ホルダと、
前記第２の非線形結晶を加熱する第２のヒータと、
前記第２のヒータと前記第２の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光の光路上に配置された場合に前記レーザ光を入射させる第２の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第２の出射ウインドウと、を含む第２の容器と、
前記第２の容器内に第１のガスを導入する第２のガス導入管と、
前記第２の容器内の前記第１のガスを排出する第２のガス排出管と、
前記第１の容器と前記第２の容器とを保持するステージと、
前記ステージを制御して第１の非線形結晶を前記レーザ光の光路上から離脱させ、前記第２の非線形結晶を前記レーザ光の光路上に挿入させるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記第１の非線形結晶が前記レーザ光の光路上に配置されている際に、前記第２の非線形結晶の脱水処理を実施し、
前記コントローラは、前記脱水処理として、
前記第２の非線形結晶を加熱する加熱処理と、
前記第２の容器内に不活性ガスを導入しつつ、前記第２の容器から前記不活性ガスを排出する不活性ガスフロー処理と、
を実施し、
前記コントローラは、前記脱水処理として、前記不活性ガスフロー処理の前に、前記第２の容器内に大気を導入しつつ、前記第２の容器から前記大気を排出する大気フロー処理を実施するレーザシステム。
【請求項2】
請求項１に記載のレーザシステムであって、前記コントローラは、前記脱水処理を実施する前に前記第２の結晶ホルダに前記第２の非線形結晶が保持されているか否かを判断するレーザシステム。
【請求項3】
レーザ光を出力する固体レーザ装置と、
前記レーザ光の光路上に配置された第１の非線形結晶を保持する第１の結晶ホルダと、
前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータと前記第１の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光を入射させる第１の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第１の出射ウインドウと、を含む第１の容器と、
前記第１の容器内に第１のガスを導入する第１のガス導入管と、
前記第１の容器内の前記第１のガスを排出する第１のガス排出管と、
前記レーザ光の光路外に配置された第２の非線形結晶を保持する第２の結晶ホルダと、
前記第２の非線形結晶を加熱する第２のヒータと、
前記第２のヒータと前記第２の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光の光路上に配置された場合に前記レーザ光を入射させる第２の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第２の出射ウインドウと、を含む第２の容器と、
前記第２の容器内に第１のガスを導入する第２のガス導入管と、
前記第２の容器内の前記第１のガスを排出する第２のガス排出管と、
前記第１の容器と前記第２の容器とを保持するステージと、
前記ステージを制御して第１の非線形結晶を前記レーザ光の光路上から離脱させ、前記第２の非線形結晶を前記レーザ光の光路上に挿入させるコントローラと、
前記第１の容器と前記第２の容器とを収容する第３の容器と、
前記第３の容器内に第２のガスを導入する第３のガス導入管と、
前記第３の容器内の前記第２のガスを排出する第３のガス排出管と、
を備えるレーザシステム。
【請求項4】
請求項３に記載のレーザシステムであって、前記第１のガスはＡｒガスであり、前記第２のガスはＮ２ガスであるレーザシステム。
【請求項5】
請求項３に記載のレーザシステムであって、
前記コントローラは、前記第１の非線形結晶が前記レーザ光の光路上に配置されている際に、前記第２の非線形結晶の脱水処理を実施するレーザシステム。
【請求項6】
請求項１又は３に記載のレーザシステムであって、前記第１の容器と前記第２の容器のそれぞれは、直列に配置された複数の非線形結晶を収容するレーザシステム。
【請求項7】
請求項６に記載のレーザシステムであって、前記第１の容器と前記第２の容器のそれぞれは、直列に配置された３つの非線形結晶を収容するレーザシステム。
【請求項8】
請求項７に記載のレーザシステムであって、前記非線形結晶はＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）結晶であるレーザシステム。
【請求項9】
請求項８に記載のレーザシステムであって、前記直列に配置された３つのＣＬＢＯ結晶のうち、１つ目のＣＬＢＯ結晶と3つ目のＣＬＢＯ結晶とはタイプ１の位相整合を行い、２つ目のＣＬＢＯ結晶はタイプ２の位相整合を行うレーザシステム。
【請求項10】
請求項９に記載のレーザシステムであって、前記ステージの可動部は、前記直列の方向に直交する方向に移動するレーザシステム。
【請求項11】
請求項１又は５に記載のレーザシステムであって、前記コントローラは、前記レーザ光のパラメータに基づいて、前記第２の非線形結晶の脱水処理を開始するタイミングを決定するレーザシステム。
【請求項12】
請求項１１に記載のレーザシステムであって、前記パラメータは、前記第１の非線形結晶に入射した前記レーザ光の照射時間であるレーザシステム。
【請求項13】
請求項１１に記載のレーザシステムであって、前記パラメータは、前記第１の非線形結晶に入射した前記レーザ光のパルス数であるレーザシステム。
【請求項14】
請求項１１に記載のレーザシステムであって、前記パラメータは、前記第１の非線形結晶に入射した前記レーザ光の波長変換後のエネルギであるレーザシステム。
【請求項15】
請求項１１に記載のレーザシステムであって、前記パラメータは、前記第１の非線形結晶に入射した前記レーザ光の変換効率であるレーザシステム。
【請求項16】
請求項１１に記載のレーザシステムであって、前記パラメータは、前記第１の非線形結晶に入射した前記レーザ光の入射点移動回数であるレーザシステム。
【請求項17】
請求項１１に記載のレーザシステムであって、前記パラメータは、前記第１の非線形結晶に入射した前記レーザ光の波長変換前のエネルギであるレーザシステム。
【請求項18】
電子デバイスの製造方法であって、レーザ光を出力する固体レーザ装置と、
前記レーザ光の光路上に配置された第１の非線形結晶を保持する第１の結晶ホルダと、
前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータと前記第１の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光を入射させる第１の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第１の出射ウインドウと、を含む第１の容器と、
前記第１の容器内に第１のガスを導入する第１のガス導入管と、
前記第１の容器内の前記第１のガスを排出する第１のガス排出管と、
前記レーザ光の光路外に配置された第２の非線形結晶を保持する第２の結晶ホルダと、
前記第２の非線形結晶を加熱する第２のヒータと、
前記第２のヒータと前記第２の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光の光路上に配置された場合に前記レーザ光を入射させる第２の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第２の出射ウインドウと、を含む第２の容器と、
前記第２の容器内に第１のガスを導入する第２のガス導入管と、
前記第２の容器内の前記第１のガスを排出する第２のガス排出管と、
前記第１の容器と前記第２の容器とを保持するステージと、
前記ステージを制御して第１の非線形結晶を前記レーザ光の光路上から離脱させ、前記第２の非線形結晶を前記レーザ光の光路上に挿入させるコントローラと、
前記第１の出射ウインドウ又は前記第２の出射ウインドウから出射されたレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、
を含み、
前記コントローラは、前記第１の非線形結晶が前記レーザ光の光路上に配置されている際に、前記第２の非線形結晶の脱水処理を実施し、
前記コントローラは、前記脱水処理として、
前記第２の非線形結晶を加熱する加熱処理と、
前記第２の容器内に不活性ガスを導入しつつ、前記第２の容器から前記不活性ガスを排出する不活性ガスフロー処理と、
を実施し、
前記コントローラは、前記脱水処理として、前記不活性ガスフロー処理の前に、前記第２の容器内に大気を導入しつつ、前記第２の容器から前記大気を排出する大気フロー処理を実施するレーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、
前記エキシマレーザ光を露光装置に出力し、
電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記エキシマレーザ光を露光することを含む電子デバイスの製造方法。
【請求項19】
電子デバイスの製造方法であって、
レーザ光を出力する固体レーザ装置と、
前記レーザ光の光路上に配置された第１の非線形結晶を保持する第１の結晶ホルダと、
前記第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、
前記第１のヒータと前記第１の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光を入射させる第１の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第１の出射ウインドウと、を含む第１の容器と、
前記第１の容器内に第１のガスを導入する第１のガス導入管と、
前記第１の容器内の前記第１のガスを排出する第１のガス排出管と、
前記レーザ光の光路外に配置された第２の非線形結晶を保持する第２の結晶ホルダと、
前記第２の非線形結晶を加熱する第２のヒータと、
前記第２のヒータと前記第２の結晶ホルダとを収容し、前記レーザ光の光路上に配置された場合に前記レーザ光を入射させる第２の入射ウインドウと、前記レーザ光を出射させる第２の出射ウインドウと、を含む第２の容器と、
前記第２の容器内に第１のガスを導入する第２のガス導入管と、
前記第２の容器内の前記第１のガスを排出する第２のガス排出管と、
前記第１の容器と前記第２の容器とを保持するステージと、
前記ステージを制御して第１の非線形結晶を前記レーザ光の光路上から離脱させ、前記第２の非線形結晶を前記レーザ光の光路上に挿入させるコントローラと、
前記第１の容器と前記第２の容器とを収容する第３の容器と、
前記第３の容器内に第２のガスを導入する第３のガス導入管と、
前記第３の容器内の前記第２のガスを排出する第３のガス排出管と、
前記第１の出射ウインドウ又は前記第２の出射ウインドウから出射されたレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、
を含むレーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、
前記エキシマレーザ光を露光装置に出力し、
電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板上に前記エキシマレーザ光を露光することを含む電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、レーザシステム、及び電子デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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、露光用のガス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１９３ｎｍ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。
【0003】
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、ウエハには等価における波長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液浸リソグラフィとも呼ばれる。
【0004】
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。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。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部（Line Narrow Module）が設けられ、この狭帯域化部によりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第６４１８７５２号
【概要】
【0006】
本開示の１つの観点に係るレーザシステムは、レーザ光を出力する固体レーザ装置と、レーザ光の光路上に配置された第１の非線形結晶を保持する第１の結晶ホルダと、第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、第１のヒータと第１の結晶ホルダとを収容し、レーザ光を入射させる第１の入射ウインドウと、レーザ光を出射させる第１の出射ウインドウと、を含む第１の容器と、第１の容器内に第１のガスを導入する第１のガス導入管と、第１の容器内の第１のガスを排出する第１のガス排出管と、レーザ光の光路外に配置された第２の非線形結晶を保持する第２の結晶ホルダと、第２の非線形結晶を加熱する第２のヒータと、第２のヒータと第２の結晶ホルダとを収容し、レーザ光の光路上に配置された場合にレーザ光を入射させる第２の入射ウインドウと、レーザ光を出射させる第２の出射ウインドウと、を含む第２の容器と、第２の容器内に第１のガスを導入する第２のガス導入管と、第２の容器内の第１のガスを排出する第２のガス排出管と、第１の容器と第２の容器とを保持するステージと、ステージを制御して第１の非線形結晶をレーザ光の光路上から離脱させ、第２の非線形結晶をレーザ光の光路上に挿入させるコントローラと、を備える。
【0007】
本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、レーザ光を出力する固体レーザ装置と、レーザ光の光路上に配置された第１の非線形結晶を保持する第１の結晶ホルダと、第１の非線形結晶を加熱する第１のヒータと、第１のヒータと第１の結晶ホルダとを収容し、レーザ光を入射させる第１の入射ウインドウと、レーザ光を出射させる第１の出射ウインドウと、を含む第１の容器と、第１の容器内に第１のガスを導入する第１のガス導入管と、第１の容器内の第１のガスを排出する第１のガス排出管と、レーザ光の光路外に配置された第２の非線形結晶を保持する第２の結晶ホルダと、第２の非線形結晶を加熱する第２のヒータと、第２のヒータと第２の結晶ホルダとを収容し、レーザ光の光路上に配置された場合にレーザ光を入射させる第２の入射ウインドウと、レーザ光を出射させる第２の出射ウインドウと、を含む第２の容器と、第２の容器内に第１のガスを導入する第２のガス導入管と、第２の容器内の第１のガスを排出する第２のガス排出管と、第１の容器と第２の容器とを保持するステージと、ステージを制御して第１の非線形結晶をレーザ光の光路上から離脱させ、第２の非線形結晶をレーザ光の光路上に挿入させるコントローラと、第１の出射ウインドウ又は第２の出射ウインドウから出射されたレーザ光を増幅するエキシマ増幅器と、を含むレーザシステムによってエキシマレーザ光を生成し、エキシマレーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板上にエキシマレーザ光を露光することを含む。
【図面の簡単な説明】
【0008】
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。
【実施形態】
【0009】
－目次－
１．用語の説明
２．レーザシステムの概要
２．１ 構成
２．１．１ レーザシステムの構成
２．１．２ 波長変換システムの構成
２．２ 動作
３．課題
４．実施形態１
４．１ 構成
４．２ 動作
４．２．１ 結晶交換の制御
４．２．２ 予備セルの準備開始タイミングの判断
４．３ 作用・効果
５．実施形態２
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用・効果
６．電子デバイスの製造方法
７．その他
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．用語の説明
２．レーザシステムの概要
２．１ 構成
２．１．１ レーザシステムの構成
２．１．２ 波長変換システムの構成
２．２ 動作
３．課題
４．実施形態１
４．１ 構成
４．２ 動作
４．２．１ 結晶交換の制御
４．２．２ 予備セルの準備開始タイミングの判断
４．３ 作用・効果
５．実施形態２
５．１ 構成
５．２ 動作
５．３ 作用・効果
６．電子デバイスの製造方法
７．その他
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。
【0010】
１．用語の説明
本明細書において使用される用語を以下のように定義する。
本明細書において使用される用語を以下のように定義する。
【0011】
「ハイブリッドレーザ装置」とは、発振段（マスタオシレータ）と増幅段（増幅装置）とを備えた２ステージレーザ装置において、発振段に固体レーザ装置、増幅段にエキシマレーザ装置を備えた装置をいう。「エキシマ増幅器」とは、増幅段に用いられるエキシマレーザ装置をいう。
【0012】
本明細書における「垂直」又は「直交」という用語には、技術的意義において実質的に垂直又は実質的に直交と同等の範囲と見做しうる略垂直又は略直交の概念が含まれてよい。
【0013】
２．レーザシステムの概要
２．１ 構成
２．１．１ レーザシステムの構成
図１は、固体レーザシステム１の構成例を概略的に示す図である。固体レーザシステム１は、第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置１０と、第２のパルスレーザ光を出力する第２の固体レーザ装置１２と、波長変換システム１４と、同期回路部２０と、制御部２２と、を含む。
２．１ 構成
２．１．１ レーザシステムの構成
図１は、固体レーザシステム１の構成例を概略的に示す図である。固体レーザシステム１は、第１のパルスレーザ光を出力する第１の固体レーザ装置１０と、第２のパルスレーザ光を出力する第２の固体レーザ装置１２と、波長変換システム１４と、同期回路部２０と、制御部２２と、を含む。
【0014】
ここでは、レーザ光の進行方向を「Ｚ方向」と定義する。Ｚ方向と垂直な一方向が「Ｖ方向」と定義され、Ｖ方向及びＺ方向に垂直な方向が「Ｈ方向」と定義される。
【0015】
第１の固体レーザ装置１０は、第１の半導体レーザ２４と、第１の半導体光増幅器ＳＯＡ２６と、Ｙｂファイバ増幅器システム２８と、Ｙｂ：ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）結晶増幅器３０と、ＬＢＯ（ＬｉＢ３Ｏ５）結晶３２と、を含む。
【0016】
第１の半導体レーザ２４（図１では半導体レーザ１と表記）は、シングル縦モードであって、ＣＷ発振もしくはパルス発振により波長約１０３０ｎｍのシード光を出射するレーザである。第１の半導体レーザ２４は、例えば、分布帰還型（ＤＦＢ：Distributed Feedback）の半導体レーザであってもよい。
【0017】
第１の半導体光増幅器ＳＯＡ２６（図１では半導体光増幅器ＳＯＡ１と表記）は、不図示の電流制御器において半導体にパルス電流を流すことによって、ＣＷもしくはパルスのシード光を所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換する半導体素子である。
【0018】
Ｙｂファイバ増幅器システム２８は、Ｙｂがドープされた多段の光ファイバ増幅器２８Ａと、ＣＷ発振により励起光を出射し、その励起光を各光ファイバ増幅器２８Ａに供給する不図示のＣＷ励起半導体レーザと、を含む。
【0019】
Ｙｂ：ＹＡＧ結晶増幅器３０は、ＹｂがドープされたＹＡＧ結晶である。また、ＬＢＯ結晶３２は、非線形結晶である。
【0020】
一方、第２の固体レーザ装置１２は、第２の半導体レーザ３６（図１では半導体レーザ２と表記）と、第２の半導体光増幅器ＳＯＡ３８（図１では半導体光増幅器ＳＯＡ２と表記）と、Ｅｒファイバ増幅器システム４０と、を含む。
【0021】
第２の半導体レーザ３６は、シングル縦モードであって、ＣＷ発振もしくはパルス発振により波長約１５５３ｎｍのシード光を出射するレーザである。第２の半導体レーザ３６は、例えば、分布帰還型（ＤＦＢ）の半導体レーザであってもよい。
【0022】
第２の半導体光増幅器ＳＯＡ３８は、不図示の電流制御器において半導体にパルス電流を流すことによって、ＣＷもしくはパルスのシード光を所定のパルス幅のパルスレーザ光に変換する半導体素子である。
【0023】
Ｅｒファイバ増幅器システム４０は、Ｅｒ及びＹｂが共にドープされた多段の光ファイバ増幅器４０Ａと、ＣＷ発振により励起光を出射し、その励起光を各光ファイバ増幅器４０Ａに供給する不図示のＣＷ励起半導体レーザと、を含む。
【0024】
波長変換システム１４は、筐体である波長変換ボックス４２と、第１のウインドウ４４と、第２のウインドウ４６と、第３のウインドウ４８と、を含む。また、波長変換システム１４は、波長変換ボックス４２の内部に第１のＣＬＢＯ（ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０）結晶５０と、第２のＣＬＢＯ結晶５２と、第３のＣＬＢＯ結晶５４と、第１の高反射ミラー５６と、第２の高反射ミラー５８と、第１のダイクロイックミラー６０と、第２のダイクロイックミラー６２と、第３のダイクロイックミラー６４と、第１のＨＶθステージ６６と、第２のＨＶθステージ６８と、を含む。
【0025】
波長変換ボックス４２は、本開示の「第３の容器」の一例である。第１のウインドウ４４と第２のウインドウ４６とは、波長変換ボックス４２の入射側に配置される。また、第３のウインドウ４８は、波長変換ボックス４２の出射側に配置される。
【0026】
第１のウインドウ４４、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第１のダイクロイックミラー６０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第２のダイクロイックミラー６２、第３のＣＬＢＯ結晶５４、第３のダイクロイックミラー６４は、この順序でパルスレーザ光の光路上に配置される。
【0027】
第１の高反射ミラー５６は、第２の固体レーザ装置１２から出力され、第２のウインドウ４６から入射する第２のパルスレーザ光を高反射し、第１のダイクロイックミラー６０に入射するように配置される。
【0028】
第１のＣＬＢＯ結晶５０（図１ではＣＬＢＯ１と表記）は、第１の固体レーザ装置１０から出力され、第１のウインドウ４４から入射する波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光から、波長約２５８ｎｍの第１のパルスレーザ光を生成する非線形結晶である。第１のＣＬＢＯ結晶５０は、本開示の「第１の非線形結晶」の一例である。
【0029】
第１のダイクロイックミラー６０は、波長約２５８ｎｍの第１のパルスレーザ光を高透過し、かつ波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光を高反射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６０は、第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とが互いの光路軸を一致させた状態で第２のＣＬＢＯ結晶５２に入射するように配置される。
【0030】
第２のＣＬＢＯ結晶５２（図１ではＣＬＢＯ２と表記）は、入射した第１のパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とから、波長約２２１ｎｍの和周波のパルスレーザ光を生成する非線形結晶である。
【0031】
第２のダイクロイックミラー６２は、波長約２５８ｎｍの第１のパルスレーザ光を高反射し、波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光と第２のＣＬＢＯ結晶５２で生成した波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光とを高透過する膜がコートされている。
【0032】
第３のＣＬＢＯ結晶５４（図１ではＣＬＢＯ３と表記）は、入射した波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光と波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光とから、波長約１９３ｎｍの和周波のパルスレーザ光を生成する非線形結晶である。
【0033】
第３のダイクロイックミラー６４は、波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光と波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光とを高透過し、波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光を高反射する膜がコートされている。
【0034】
第２の高反射ミラー５８は、波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光が第３のウインドウ４８を介して波長変換システム１４から出力されるように配置される。
【0035】
第２のＣＬＢＯ結晶５２と第３のＣＬＢＯ結晶５４とは、それぞれ第１のＨＶθステージ６６と第２のＨＶθステージ６８とに、第１の結晶ホルダ９０を介して配置される。第１のＨＶθステージ６６と第２のＨＶθステージ６８とは、それぞれＨ軸方向とＶ軸方向とに移動し、かつＨ軸を中心として回転する。
【0036】
同期回路部２０は、第１の半導体光増幅器ＳＯＡ２６と第２の半導体光増幅器ＳＯＡ３８とをそれぞれ制御可能に信号ラインが接続されている。
【0037】
制御部２２は、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及び入出力インターフェース等を備えている。制御部２２は、同期回路部２０、第１のＨＶθステージ６６、第２のＨＶθステージ６８をそれぞれ制御可能に信号ラインが接続されている。また、制御部２２は、固体レーザシステム１の外部に設けられた外部装置制御部９８と通信可能に接続される。制御部２２は、本開示の「コントローラ」の一例である。
【0038】
２．１．２ 波長変換システムの構成
図２は、波長変換システム１４の一例を示す構成図である。図２では、図中右方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する図中上方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と定義する。波長変換システム１４の波長変換ボックス４２は、前述の第１のウインドウ４４と、第２のウインドウ４６と、第３のウインドウ４８との他に、第１パージガス入口配管７０と、第１パージガス出口配管７２と、を含む。
図２は、波長変換システム１４の一例を示す構成図である。図２では、図中右方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する図中上方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と定義する。波長変換システム１４の波長変換ボックス４２は、前述の第１のウインドウ４４と、第２のウインドウ４６と、第３のウインドウ４８との他に、第１パージガス入口配管７０と、第１パージガス出口配管７２と、を含む。
【0039】
第１パージガス入口配管７０と第１パージガス出口配管７２とは、それぞれ波長変換ボックス４２の内部と外部とを連通する。第１パージガス入口配管７０は、例えばパージガスとしてＮ２ガスを供給する不図示のボンベに接続される。第１パージガス入口配管７０は、本開示の「第３のガス導入管」の一例である。第１パージガス出口配管７２は、本開示の「第３のガス排出管」の一例である。また、Ｎ２ガスは、本開示の「第２のガス」の一例である。
【0040】
また、波長変換ボックス４２は内部に、前述の第１の高反射ミラー５６と、第１のダイクロイックミラー６０との他に、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４と、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６と、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８と、を含む。なお、図２では、第２の高反射ミラー５８、第２のダイクロイックミラー６２、第３のダイクロイックミラー６４、第１のＨＶθステージ６６、第２のＨＶθステージ６８の図示は省略している。
【0041】
第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８は、それぞれ前述の第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４を備える。
【0042】
第１のＣＬＢＯ結晶セル７４は、第１の容器８０と、第２のパージガス入口配管８６と、第２のパージガス出口配管８８と、第１の結晶ホルダ９０と、第１のヒータ９２と、を含む。
【0043】
第２のパージガス入口配管８６は、波長変換ボックス４２の外部と第１の容器８０の内部とを連通する。第２のパージガス入口配管８６は、例えば第１のＣＬＢＯ結晶５０に対して不活性なガスであるＡｒガスやＨｅガスを供給する不図示のボンベに接続される。図２に示す例では、第２のパージガス入口配管８６は、パージガスとしてＡｒガスのボンベに接続される。第２のパージガス入口配管８６は、本開示の「第１のガス導入管」の一例である。また、Ａｒガスは、本開示の「第１のガス」の一例である。
【0044】
第２のパージガス出口配管８８は、第１の容器８０の内部と波長変換ボックス４２の内部とを連通する。第２のパージガス出口配管８８は、本開示の「第１のガス排出管」の一例である。
【0045】
第１の容器８０は、第１の入射ウインドウ８２と、第１の出射ウインドウ８４とを含む。第１の容器８０は、波長変換ボックス４２の入射側に第１の入射ウインドウ８２が配置され、出射側に第１の出射ウインドウ８４が配置される。
【0046】
また、第１の容器８０は、第１の結晶ホルダ９０と第１のヒータ９２とを収容する。第１の結晶ホルダ９０は、第１のＣＬＢＯ結晶５０を保持する保持部材である。第１のヒータ９２は、第１のＣＬＢＯ結晶５０を加熱する加熱部材である。
【0047】
なお、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の構成は共通であるため、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６と第３のＣＬＢＯ結晶セル７８との構成の説明は省略する。
【0048】
さらに、波長変換システム１４は、波長変換ボックス４２の外部に配置された温度調節器９４を含む。温度調節器９４は、制御部２２（図１参照）に備えられる。温度調節器９４は、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第１のヒータ９２に接続される。
【0049】
２．２ 動作
固体レーザシステム１の動作を説明する。ここでは、温度調節器９４は第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第１のヒータ９２を制御し、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４を予め１５０℃に加熱している。また、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の内部には、それぞれの第２のパージガス入口配管８６と第２のパージガス出口配管８８とにより、予めＡｒガスがパージされている。
固体レーザシステム１の動作を説明する。ここでは、温度調節器９４は第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第１のヒータ９２を制御し、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４を予め１５０℃に加熱している。また、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の内部には、それぞれの第２のパージガス入口配管８６と第２のパージガス出口配管８８とにより、予めＡｒガスがパージされている。
【0050】
さらに、波長変換ボックス４２の内部には、第１パージガス入口配管７０と第１パージガス出口配管７２とにより、予めＮ２ガスがパージされている。
【0051】
制御部２２は、不図示のＲＯＭに記憶されている制御プログラム等の各種プログラムを不図示のＲＡＭに展開し、ＲＡＭに展開したプログラムを不図示のＣＰＵによって実行する。
【0052】
制御部２２は、外部装置制御部９８からレーザ発振準備信号と目標発振波長とを受信すると、第１の半導体レーザ２４、Ｙｂファイバ増幅器システム２８に備えられた不図示のＣＷ励起半導体レーザ、第２の半導体レーザ３６、Ｅｒファイバ増幅器システム４０に備えられた不図示のＣＷ励起半導体レーザを、ＣＷもしくはパルス発振させる。
【0053】
また、制御部２２は、外部装置制御部９８から発光トリガを受信すると、同期回路部２０にトリガ信号Ｔｒ１を送信する。
【0054】
制御部２２からトリガ信号Ｔｒ１を受信した同期回路部２０は、第１の半導体光増幅器ＳＯＡ２６と第２の半導体光増幅器ＳＯＡ３８とにそれぞれ制御信号を送信する。
【0055】
第１の固体レーザ装置１０は、第１の半導体レーザ２４から出力された波長約１０３０ｎｍのレーザ光を第１の半導体光増幅器ＳＯＡ２６によって所定のパルス幅に変換及び増幅し、パルス状のシード光としてＹｂファイバ増幅器システム２８に入射する。
【0056】
Ｙｂファイバ増幅器システム２８とＹｂ：ＹＡＧ結晶増幅器３０とは、パルス状のシード光を増幅する。ＬＢＯ結晶３２は、この増幅されたパルスレーザ光から、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光を生成する。
【0057】
第１の固体レーザ装置１０から出力された波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光は、波長変換システム１４の第１のウインドウ４４を介して第１のＣＬＢＯ結晶５０に入射する。
【0058】
第１のＣＬＢＯ結晶５０は、入射した波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光から波長約２５８ｎｍの第１のパルスレーザ光を生成し、第１のダイクロイックミラー６０に入射させる。
【0059】
一方、第２の固体レーザ装置１２は、第２の半導体レーザ３６から出力された波長約１５５３ｎｍのＣＷもしくはパルス発振レーザ光を第２の半導体光増幅器ＳＯＡ３８によって所定のパルス幅に変換及び増幅し、Ｅｒファイバ増幅器システム４０に入射する。Ｅｒファイバ増幅器システム４０は、パルス状のシード光をさらに増幅する。
【0060】
第２の固体レーザ装置１２から出力された波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光は、波長変換システム１４の第２のウインドウ４６を介して第１の高反射ミラー５６に入射する。第１の高反射ミラー５６は、入射した第２のパルスレーザ光を高反射し、第１のダイクロイックミラー６０に入射させる。
【0061】
同期回路部２０は、トリガ信号Ｔｒ１に基づいて、所定のパルス幅の信号を所定のタイミングで第１の半導体光増幅器ＳＯＡ２６と第２の半導体光増幅器ＳＯＡ３８とに送信する。この所定のパルス幅は、波長変換システム１４において、波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光が所望のパルス幅となるように調整される。このパルス幅を調節することによって、波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光のパルス幅を調節することができる。また、所定のタイミングは、第１のＣＬＢＯ結晶５０から出力される第１のパルスレーザ光とＥｒファイバ増幅器システム４０から出力される第２のパルスレーザ光とが第２のＣＬＢＯ結晶５２に略同時に入射するように調整される。
【0062】
これにより、波長約２５８ｎｍの第１のパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光とが略同時に第２のＣＬＢＯ結晶５２に入射し、第２のＣＬＢＯ結晶５２上でビームが重なる。その結果、第２のＣＬＢＯ結晶５２は、約２５８ｎｍと約１５５３ｎｍとの和周波である波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光を生成する。
【0063】
第２のダイクロイックミラー６２は、波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光を高反射する。また、第２のダイクロイックミラー６２は、波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光と波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光とを高透過し、第３のＣＬＢＯ結晶５４に入射させる。
【0064】
第３のＣＬＢＯ結晶５４は、入射された波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光と波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光とから、約１５５３ｎｍと約２２１ｎｍとの和周波である波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光を生成する。
【0065】
第３のダイクロイックミラー６４は、波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光と波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光とを高透過する。また、第３のダイクロイックミラー６４は、波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光を高反射し、第２の高反射ミラー５８に入射させる。第２の高反射ミラー５８は、入射した波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光を高反射し、第３のウインドウ４８を介して波長変換システム１４から出力する。
【0066】
ここで、第２のＣＬＢＯ結晶５２と第３のＣＬＢＯ結晶５４とは、波長約２５８ｎｍ、波長約２２１ｎｍ、波長約１９３ｎｍの紫外線のパルスレーザ光によって損傷する場合がある。
【0067】
そこで、制御部２２は、パルスレーザ光の所定のショット数毎に、第２のＣＬＢＯ結晶５２と第３のＣＬＢＯ結晶５４とがＶ方向又はＨ方向に所定の距離だけ移動するように、第１のＨＶθステージ６６と第２のＨＶθステージ６８とを制御する。その結果、レーザの入射点を変更することができ、第２のＣＬＢＯ結晶５２と第３のＣＬＢＯ結晶５４との結晶寿命を延長することができる。
【0068】
なお、制御部２２は、外部装置制御部９８から出力レーザ光の目標波長が変更された場合は、第１の半導体レーザ２４又は第２の半導体レーザ３６の発振波長を変更し、かつ第２のＣＬＢＯ結晶５２への入射角と第３のＣＬＢＯ結晶５４への入射角とが目標波長に対応した位相整合角となるように、第１のＨＶθステージ６６と第２のＨＶθステージ６８とを制御する。
【0069】
３．課題
ＣＬＢＯ結晶は潮解性、吸湿性を有するため、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４は、それぞれ第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の内部をＡｒ等のパージガスでパージし、１５０℃に加熱して使用している。
ＣＬＢＯ結晶は潮解性、吸湿性を有するため、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４は、それぞれ第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の内部をＡｒ等のパージガスでパージし、１５０℃に加熱して使用している。
【0070】
例えば第１のＣＬＢＯ結晶５０の寿命が到達すると、徐々に降温した後、波長変換ボックス４２及び第１のＣＬＢＯ結晶セル７４を開放してから第１のＣＬＢＯ結晶５０を交換していた。
【0071】
さらに、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４の内部で第１のＣＬＢＯ結晶５０を加熱して、温度を維持した状態で使用するため、交換後も第１のＣＬＢＯ結晶５０の加熱、昇温、脱水時間に３～４日必要とし、メンテナンス全体の時間が掛かっていた。
【0072】
このように、ＣＬＢＯ結晶を交換し、波長約１９３ｎｍの深紫外光を発生させる作業に時間がかかっていた。
【0073】
４．実施形態１
４．１ 構成
図３は、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａの構成を概略的に示す図である。図３では、図２と同様に、図中右方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する図中上方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と定義する。ここでは、図１及び図２に示した固体レーザシステム１との相違点を説明する。
４．１ 構成
図３は、実施形態１に係る固体レーザシステム１Ａの構成を概略的に示す図である。図３では、図２と同様に、図中右方向をＸ方向、Ｘ方向に直交する図中上方向をＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に直交する方向をＺ方向と定義する。ここでは、図１及び図２に示した固体レーザシステム１との相違点を説明する。
【0074】
図３に示す固体レーザシステム１Ａは、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００と、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２と、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４と、を含む。
【0075】
また固体レーザシステム１Ａは、第１のステージ１０６と、第２のステージ１０８と、第３のステージ１１０と、を含む。
【0076】
また固体レーザシステム１Ａは、制御部２２にステージコントローラ１１２を含む。
【0077】
第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４は、それぞれ第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４を含む。第４のＣＬＢＯ結晶１２０は、第１のＣＬＢＯ結晶５０と同じ波長を発生する結晶である。第４のＣＬＢＯ結晶１２０は、本開示の「第２の非線形結晶」の一例である。第５のＣＬＢＯ結晶１２２は、第２のＣＬＢＯ結晶５２と同じ波長を発生する結晶である。第６のＣＬＢＯ結晶１２４は、第３のＣＬＢＯ結晶５４と同じ波長を発生する結晶である。
【0078】
第４のＣＬＢＯ結晶セル１００は、第２の容器１３０と、第２の入射ウインドウ１３２と、第２の出射ウインドウ１３４と、第３のパージガス入口配管１３６と、第３のパージガス出口配管１３８と、第２の結晶ホルダ１４０と、第２のヒータ１４２と、を含む。第２の容器１３０、第２の入射ウインドウ１３２、第２の出射ウインドウ１３４、第３のパージガス入口配管１３６、第３のパージガス出口配管１３８、第２の結晶ホルダ１４０、第２のヒータ１４２の構成は、それぞれ第１の容器８０、第１の入射ウインドウ８２、第１の出射ウインドウ８４、第２のパージガス入口配管８６、第２のパージガス出口配管８８、第１の結晶ホルダ９０、第１のヒータ９２の構成と同様である。第３のパージガス入口配管１３６は、本開示の「第２のガス導入管」の一例である。また、第３のパージガス出口配管１３８は、本開示の「第２のガス排出管」の一例である。
【0079】
また、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の構成は共通である。第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第２の結晶ホルダ１４０は、第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４をそれぞれ保持する。
【0080】
第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第２のパージガス入口配管８６は、波長変換ボックス４２の外部でそれぞれバルブ８７Ａ、８７Ｂ、８７Ｃを介して共通配管９６に接続される。
【0081】
同様に、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第３のパージガス入口配管１３６は、波長変換ボックス４２の外部でそれぞれバルブ８７Ｄ、８７Ｅ、８７Ｆを介して共通配管９６に接続される。
【0082】
バルブ８７Ａ、８７Ｂ、８７Ｃは、制御部２２によって制御され、それぞれ第２のパージガス入口配管８６の連通及び遮断を切り替える。バルブ８７Ａ、８７Ｂ、８７Ｃは、第２のパージガス入口配管８６を共通配管９６と不図示の配管とのいずれか一方に連通可能に構成してもよい。不図示の配管は、大気を供給する圧縮装置と連通されていてもよい。
【0083】
同様に、バルブ８７Ｄ、８７Ｅ、８７Ｆは、制御部２２によって制御され、それぞれ第３のパージガス入口配管１３６の連通及び遮断を切り替える。バルブ８７Ｄ、８７Ｅ、８７Ｆは、第３のパージガス入口配管１３６を共通配管９６と不図示の配管とのいずれか一方に連通可能に構成してもよい。不図示の配管は、大気を供給する圧縮装置と連通されていてもよい。
【0084】
第２のパージガス入口配管８６及び各第３のパージガス入口配管１３６は、それぞれ少なくとも一部が可撓性を有する。
【0085】
第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第２のヒータ１４２は、温度調節器９４に接続される。
【0086】
第１のステージ１０６は、Ｙ方向に延びるレール１５０と、レール１５０に沿ってＹ方向に移動可能にレール１５０に保持される可動部１５２と、を含む。第１のＣＬＢＯ結晶セル７４と第４のＣＬＢＯ結晶セル１００とは、Ｙ方向に並べられて可動部１５２に保持される。
【0087】
また、第２のステージ１０８は、Ｙ方向に延びるレール１５４と、レール１５４に沿ってＹ方向に移動可能にレール１５４に保持される可動部１５６と、を含む。第２のＣＬＢＯ結晶セル７６と第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２とは、Ｙ方向に並べられて可動部１５６に保持される。
【0088】
同様に、第３のステージ１１０は、Ｙ方向に延びるレール１５８と、レール１５８に沿ってＹ方向に移動可能にレール１５８に保持される可動部１６０と、を含む。第３のＣＬＢＯ結晶セル７８と第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４とは、Ｙ方向に並べられて可動部１６０に保持される。
【0089】
第１のステージ１０６、第２のステージ１０８、第３のステージ１１０は、それぞれ不図示のアクチュエータを含む。不図示のアクチュエータは、ステージコントローラ１１２に接続される。
【0090】
図３に示す例では、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４がレーザ光の光路上に配置されており、第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４がレーザ光の光路外に配置されている。
【0091】
図４は、図３に示した状態から可動部１５２、可動部１５６、可動部１６０が移動した状態を示す図である。図４に示す例では、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４がレーザ光の光路外に配置されており、第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４がレーザ光の光路上に配置されている。
【0092】
４．２ 動作
予め、オペレータは、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第１の結晶ホルダ９０に、それぞれ第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４を保持させ、各第１の容器８０に収納する。同様に、オペレータは、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第２の結晶ホルダ１４０に、それぞれ第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４を保持させ、各第２の容器１３０に収納する。
予め、オペレータは、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第１の結晶ホルダ９０に、それぞれ第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４を保持させ、各第１の容器８０に収納する。同様に、オペレータは、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第２の結晶ホルダ１４０に、それぞれ第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４を保持させ、各第２の容器１３０に収納する。
【0093】
また、温度調節器９４は、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第１のヒータ９２を制御し、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４をそれぞれ既定のステップで１５０℃に昇温する。同様に、温度調節器９４は、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第２のヒータ１４２を制御し、第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４をそれぞれ既定のステップで１５０℃に昇温する。
【0094】
また、制御部２２は、第１パージガス入口配管７０からＮ２ガスを導入し、第１パージガス出口配管７２からＮ２ガスを排出することで、波長変換ボックス４２の内部を既定の時間、流量でＮ２ガスをパージする。
【0095】
さらに、制御部２２は、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の各第１の容器８０の内部を既定の時間、流量でＡｒガスをパージする。同様に、制御部２２は、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第２の容器１３０の内部を既定の時間、流量でＡｒガスをパージする。
【0096】
また、ステージコントローラ１１２は、図２に示す例と同様に、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８をレーザ光の光路に配置する。制御部２２は、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８を用いて紫外光を発生させる。
【0097】
第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８を用いて紫外光を発生させている間も、制御部２２は、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の各第２のヒータ１４２の温度、及び各第２の容器１３０の内部のガス流量を保持し続ける。
【0098】
第１のＣＬＢＯ結晶５０が寿命を迎えた場合、ステージコントローラ１１２は、第１のステージ１０６を制御して可動部１５２を移動させることで、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４の第１のＣＬＢＯ結晶５０をレーザ光の光路上から離脱させ、かつ第４のＣＬＢＯ結晶セル１００の第４のＣＬＢＯ結晶１２０をレーザ光の光路上に挿入させる。これにより、波長変換システム１４は、第１のＣＬＢＯ結晶５０に代えて第４のＣＬＢＯ結晶１２０を使用して波長変換を行う。
【0099】
第２のＣＬＢＯ結晶５２が寿命を迎えた場合、ステージコントローラ１１２は、第２のステージ１０８を制御して可動部１５６を移動させることで、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６の第２のＣＬＢＯ結晶５２をレーザ光の光路上から離脱させ、かつ第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の第５のＣＬＢＯ結晶１２２をレーザ光の光路上に挿入させる。これにより、波長変換システム１４は、第２のＣＬＢＯ結晶５２に代えて第５のＣＬＢＯ結晶１２２を使用して波長変換を行う。
【0100】
第３のＣＬＢＯ結晶５４が寿命を迎えた場合、ステージコントローラ１１２は、第３のステージ１１０を制御して可動部１６０を移動させることで、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８の第３のＣＬＢＯ結晶５４をレーザ光の光路上から離脱させ、かつ第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４の第６のＣＬＢＯ結晶１２４をレーザ光の光路上に挿入させる。これにより、波長変換システム１４は、第３のＣＬＢＯ結晶５４に代えて第６のＣＬＢＯ結晶１２４を使用して波長変換を行う。
【0101】
４．２．１ 結晶交換の制御
結晶交換の制御の詳細について説明する。図５は、結晶交換の際の制御部２２による固体レーザシステム１Ａの制御方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、第２のＣＬＢＯ結晶５２から第５のＣＬＢＯ結晶１２２へ交換する例について説明する。
結晶交換の制御の詳細について説明する。図５は、結晶交換の際の制御部２２による固体レーザシステム１Ａの制御方法の一例を示すフローチャートである。ここでは、第２のＣＬＢＯ結晶５２から第５のＣＬＢＯ結晶１２２へ交換する例について説明する。
【0102】
ステップＳ１では、制御部２２は、固体レーザシステム１Ａから波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光の出力を開始させる。ここでは、ステージコントローラ１１２は、第１のステージ１０６、第２のステージ１０８、第３のステージ１１０を制御し、第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８をレーザ光の光路上に配置する。これに伴い、第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４は、レーザ光の光路外に配置される。
【0103】
したがって、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４がレーザ光の光路上に配置され、第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４がレーザ光の光路外に配置される。固体レーザシステム１Ａは、レーザ光の光路上に配置された第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４によって波長変換を行い、波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光を出力する。
【0104】
なお、レーザ光の光路上に配置された第１のＣＬＢＯ結晶セル７４、第２のＣＬＢＯ結晶セル７６、第３のＣＬＢＯ結晶セル７８を駆動セルと呼ぶ。また、レーザ光の光路外に配置された第４のＣＬＢＯ結晶セル１００、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２、第６のＣＬＢＯ結晶セル１０４を予備セルと呼ぶ。固体レーザシステム１Ａは、波長変換に使用している駆動セルが寿命になると、予備セルに切り替えて波長変換を行う。
【0105】
ステップＳ２では、制御部２２は、第１のステージ１０６の可動部１５２に保持された駆動セルの第１のＣＬＢＯ結晶５０が寿命直前であるか否かを判定する。また、制御部２２は、第２のステージ１０８の可動部１５６に保持された駆動セルの第２のＣＬＢＯ結晶５２が寿命直前であるか否かを判定する。同様に、制御部２２は、第３のステージ１１０の可動部１６０に保持された駆動セルの第３のＣＬＢＯ結晶５４が寿命直前であるか否かを判定する。
【0106】
第１のＣＬＢＯ結晶５０、第２のＣＬＢＯ結晶５２、第３のＣＬＢＯ結晶５４が寿命直前でない場合は、制御部２２は、ステップＳ２の処理を繰り返す。ここでは、制御部２２は、第２のＣＬＢＯ結晶５２が寿命直前であると判断したものとする。
【0107】
ステップＳ３では、制御部２２は、第２のステージ１０８の可動部１５６に保持された予備セルである第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の第２の結晶ホルダ１４０に第５のＣＬＢＯ結晶１２２がセット（保持）済みであるか否かを判定する。第２の結晶ホルダ１４０に第５のＣＬＢＯ結晶１２２がセットされていない場合は、制御部２２はステップＳ４の処理を行う。第２の結晶ホルダ１４０に第５のＣＬＢＯ結晶１２２がセット済みの場合は、制御部２２はステップＳ５の処理を行う。
【0108】
ステップＳ４では、制御部２２は、駆動セルの第２のＣＬＢＯ結晶５２が寿命直前であることを不図示の表示部に表示する。これにより、オペレータに予備セルである第５のＣＬＢＯ結晶１２２のセットを要求する。その後、制御部２２はステップＳ３の処理を行う。
【0109】
ステップＳ５では、制御部２２は、予備セルである第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の温度制御、脱水工程を開始する。温度制御、脱水工程は、本開示の「脱水処理」の一例である。
【0110】
予備セルの温度制御として、温度調節器９４は、第５のＣＬＢＯ結晶１２２を加熱する加熱処理を行う。即ち、温度調節器９４は、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の第２のヒータ１４２を制御し、第５のＣＬＢＯ結晶１２２の温度を１℃／ｍｉｎの割合で１５０℃まで上昇させる。その後、温度調節器９４は、第５のＣＬＢＯ結晶１２２が寿命になるまで第５のＣＬＢＯ結晶１２２の温度を１５０℃に維持させる。
【0111】
また、予備セルの脱水工程として、制御部２２は、大気フロー処理を実施する。即ち、制御部２２は、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の第３のパージガス入口配管１３６と第３のパージガス出口配管１３８とによって、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の第２の容器１３０の内部に大気フローを４８時間継続して、十分脱水する。
【0112】
その後、制御部２２は、予備セルの脱水工程として、不活性ガスフロー処理を実施する。即ち、制御部２２は、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の第２の容器１３０の内部に、露点温度の低い不活性ガス（例えばＡｒ、Ｎｅ）フローを４８時間継続し、さらに乾燥させる。ここでは、不活性ガスとしてＡｒガスを使用する。なお、大気による脱水工程を省略し、不活性ガスによる脱水工程のみで乾燥させてもよい。
【0113】
なお、予備セルに第５のＣＬＢＯ結晶１２２が予めセットされている場合は、駆動セルの第２のＣＬＢＯ結晶５２の寿命が直前になる以前から温度制御、脱水工程を開始してもよい。
【0114】
ステップＳ６では、制御部２２は、駆動セルの第２のＣＬＢＯ結晶５２が寿命であるか否かを判定する。第２のＣＬＢＯ結晶５２が寿命でない場合は、制御部２２はステップＳ６の処理を繰り返す。第２のＣＬＢＯ結晶５２が寿命である場合は、制御部２２はステップＳ７の処理を行う。
【0115】
ステップＳ７では、制御部２２は、波長変換システム１４へのレーザ光の入力を停止する。例えば、制御部２２は、第１の固体レーザ装置１０と第２の固体レーザ装置１２との動作を停止させる。制御部２２は、不図示のシャッタを閉じることで波長変換システム１４へのレーザ光の入力を停止してもよい。
【0116】
ステップＳ８では、ステージコントローラ１１２は、第２のステージ１０８の不図示のアクチュエータを制御し、駆動セルの第２のＣＬＢＯ結晶５２をレーザ光の光路上から離脱させ、予備セルの第５のＣＬＢＯ結晶１２２をレーザ光の光路上に挿入させる。
【0117】
ステップＳ９では、制御部２２は、予備セルの脱水工程が完了したか否かを判定する。ステップＳ５で開始した４８時間の大気フローと４８時間の不活性ガスフローとが終了している場合には、制御部２２はステップＳ１０の処理を行う。ステップＳ５で開始した４８時間の大気フローと４８時間の不活性ガスフローとが終了していない場合は、制御部２２はステップＳ９の処理を繰り返す。
【0118】
ステップＳ１０では、制御部２２は、波長変換システム１４へのレーザ入力を開始する。即ち、制御部２２は、第１の固体レーザ装置１０と第２の固体レーザ装置１２との動作を開始させる。なお、ここでは制御部２２は不図示のシャッタを制御し、固体レーザシステム１Ａから出射されるレーザ光を遮断する。
【0119】
ステップＳ１１では、制御部２２は、新たな駆動セルである第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２の第５のＣＬＢＯ結晶１２２の位相整合角の調整を行う。図３では図示を省略しているが、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２は、ＨＶθステージを含む。
【0120】
制御部２２は、第３のウインドウ４８から出射されるレーザ光のエネルギを計測する不図示のエネルギセンサの検出結果に基づいて、第５のＣＬＢＯ結晶セル１０２のＨＶθステージを制御する。制御部２２は、波長変換後のエネルギが最大となるように、第５のＣＬＢＯ結晶１２２の位相整合角を調整する。
【0121】
最後に、ステップＳ１２では、制御部２２は不図示のシャッタを制御し、固体レーザシステム１Ａから波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光の出力を開始させる。
【0122】
４．２．２ 予備セルの準備開始タイミングの判断
制御部２２は、レーザ光のパラメータに基づいて、予備セルの準備を開始するタイミングを決定する。ここでは、制御部２２は、以下の（１）～（５）のうち少なくとも１つに基づいて駆動セルの寿命直前のタイミングを検出して、予備セルの準備（セット、温度制御、脱水工程）を開始する。
制御部２２は、レーザ光のパラメータに基づいて、予備セルの準備を開始するタイミングを決定する。ここでは、制御部２２は、以下の（１）～（５）のうち少なくとも１つに基づいて駆動セルの寿命直前のタイミングを検出して、予備セルの準備（セット、温度制御、脱水工程）を開始する。
【0123】
（１）レーザ照射時間に基づいて検出
駆動セルの使用開始からＣＬＢＯ結晶にレーザ光を照射する総レーザ照射時間を計測し、規定時間に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総レーザ照射時間の限界は４０００時間であり、規定時間は４０００時間の８０％である３２００時間である。
駆動セルの使用開始からＣＬＢＯ結晶にレーザ光を照射する総レーザ照射時間を計測し、規定時間に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総レーザ照射時間の限界は４０００時間であり、規定時間は４０００時間の８０％である３２００時間である。
【0124】
（２）パルス数に基づいて検出
駆動セルの使用開始からＣＬＢＯ結晶にレーザ光を照射するパルス数をカウントし、規定回数に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総パルス数の限界は２０ビリオン（２０×１０９）であり、規定回数は２０ビリオンの８０％である１６ビリオンである。
駆動セルの使用開始からＣＬＢＯ結晶にレーザ光を照射するパルス数をカウントし、規定回数に到達したタイミングを検出する。例えば、ＣＬＢＯ結晶の総パルス数の限界は２０ビリオン（２０×１０９）であり、規定回数は２０ビリオンの８０％である１６ビリオンである。
【0125】
（３）波長変換後のレーザ出力に基づいて検出
波長変換ボックス４２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサを備え、波長変換光のパルスエネルギーが閾値以下になったタイミングを検出する。閾値は、例えば８０ｎＷである。
波長変換ボックス４２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサを備え、波長変換光のパルスエネルギーが閾値以下になったタイミングを検出する。閾値は、例えば８０ｎＷである。
【0126】
（４）波長変換時の変換効率に基づいて検出
波長変換ボックス４２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。第１のエネルギセンサの出力をＥｏｕｔ、第２のエネルギセンサの出力をＥｉｎとすると、波長変換時の変換効率Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎが閾値以下になったタイミングを検出する。例えば、第３のＣＬＢＯ結晶５４の出力をＥｏｕｔ、第１のＣＬＢＯ結晶５０の入力をＥｉｎとすると、閾値は１％である。
波長変換ボックス４２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。第１のエネルギセンサの出力をＥｏｕｔ、第２のエネルギセンサの出力をＥｉｎとすると、波長変換時の変換効率Ｅｏｕｔ／Ｅｉｎが閾値以下になったタイミングを検出する。例えば、第３のＣＬＢＯ結晶５４の出力をＥｏｕｔ、第１のＣＬＢＯ結晶５０の入力をＥｉｎとすると、閾値は１％である。
【0127】
（５）入射点移動回数に基づいて検出
ＣＬＢＯ結晶は、レーザが入射する入射面のうちレーザ光の入射点が部分的に汚染する。そのため、汚染がある程度進んだ場合に２軸ステージにより結晶を移動させて入射点を移動させる。
ＣＬＢＯ結晶は、レーザが入射する入射面のうちレーザ光の入射点が部分的に汚染する。そのため、汚染がある程度進んだ場合に２軸ステージにより結晶を移動させて入射点を移動させる。
【0128】
図６は、第２のＣＬＢＯ結晶５２のレーザ光の入射面を示す図である。図６では、図１と同様にレーザ光の進行方向をＺ方向、Ｚ方向と垂直な一方向をＶ方向、Ｖ方向及びＺ方向に垂直な方向をＨ方向としている。最初に、第２のＣＬＢＯ結晶５２は、レーザ光が点Ｐ１に入射されて使用される。その後、点Ｐ１の汚染が進むと、第１のＨＶθステージ６６により第２のＣＬＢＯ結晶５２がＨ方向に移動されて、レーザ光が点Ｐ２に入射されて使用される。入射点の汚染が進むたびに第２のＣＬＢＯ結晶５２をＨ方向又はＶ方向に移動させて、入射点を点Ｐ３、Ｐ４、…、ＰＮ－１、ＰＮと切り替える。
【0129】
この入射点移動回数が規定回数に到達したタイミングを検出する。総入射点数がＮとすると、移動回数は全部で（Ｎ－１）回となり、規定回数は例えば（Ｎ－２）である。
【0130】
ここでは第２のＣＬＢＯ結晶５２の入射点の移動について説明したが、第１のＣＬＢＯ結晶５０、第３のＣＬＢＯ結晶５４、第４のＣＬＢＯ結晶１２０、第５のＣＬＢＯ結晶１２２、第６のＣＬＢＯ結晶１２４についても同様である。
【0131】
例えば、可動部１５２と第１のＣＬＢＯ結晶セル７４との間、又は可動部１５２とレール１５０との間に、不図示の２軸（ＺＹ平面）ステージを更に備えることで、第１のＣＬＢＯ結晶５０の入射点を移動させることができる。この場合に、不図示の２軸ステージによる総入射点数をＮとすると、規定回数を例えば（Ｎ－２）とすればよい。
【0132】
（６）波長変換前のレーザ出力に基づいて検出
波長変換ボックス４２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。波長変換後のエネルギが一定となるように、波長変換前のエネルギを制御する場合、ＣＬＢＯ結晶が劣化してくると波長変換前のエネルギが増加する。したがって、波長変換前のエネルギが閾値以上となったタイミングを検出する。閾値は、例えば、波長変換ボックス４２に入力される波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光のエネルギにおいて８Ｗである。
波長変換ボックス４２よりも下流側に不図示の第１のエネルギセンサと、上流側に不図示の第２のエネルギセンサとを備える。波長変換後のエネルギが一定となるように、波長変換前のエネルギを制御する場合、ＣＬＢＯ結晶が劣化してくると波長変換前のエネルギが増加する。したがって、波長変換前のエネルギが閾値以上となったタイミングを検出する。閾値は、例えば、波長変換ボックス４２に入力される波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光のエネルギにおいて８Ｗである。
【0133】
４．３ 作用・効果
以上のように、固体レーザシステム１Ａによれば、ステージの可動部を移動させるだけでセルごと結晶の交換が完了するため、交換時間を短縮することができる。
以上のように、固体レーザシステム１Ａによれば、ステージの可動部を移動させるだけでセルごと結晶の交換が完了するため、交換時間を短縮することができる。
【0134】
また、ステージの可動部を移動させる際にはすでに脱水等の結晶の準備を開始しているため、さらに交換時間を短縮できる。
【0135】
さらに、ステージにより新たに光路上に挿入される結晶が光路上から離脱された結晶とほぼ同じ位置に配置することができるため、位相整合角の調整時間を短縮することができる。
【0136】
【0137】
図７に示す固体レーザシステム１Ｂは、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００と、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２と、第４のステージ２０４と、第３の高反射ミラー２４０と、第４のダイクロイックミラー２４２と、を含む。
【0138】
第４のステージ２０４は、Ｙ方向に延びるレール２０６と、レール２０６に沿ってＹ方向に移動可能にレール２０６に保持される可動部２０８と、を含む。第７のＣＬＢＯ結晶セル２００と第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２とは、Ｙ方向に並べられて可動部２０８に保持される。
【0139】
第４のステージ２０４は、不図示のアクチュエータを含む。不図示のアクチュエータは、ステージコントローラ１１２に接続される。
【0140】
第７のＣＬＢＯ結晶セル２００は、第４の容器２１０と、第３の入射ウインドウ２１２と、第３の出射ウインドウ２１４と、を含む。第４の容器２１０は、本開示の「第１の容器」の一例である。第３の入射ウインドウ２１２は、本開示の「第１の入射ウインドウ」の一例である。また、第３の出射ウインドウ２１４は、本開示の「第１の出射ウインドウ」の一例である。
【0141】
第４の容器２１０は、複数のＣＬＢＯ結晶を収容する。ここでは、第４の容器２１０は、直列に配置された３つのＣＬＢＯ結晶である第７のＣＬＢＯ結晶２１６と、第８のＣＬＢＯ結晶２１８と、第９のＣＬＢＯ結晶２２０と、を含む。第７のＣＬＢＯ結晶２１６は、本開示の「第１の非線形結晶」の一例である。
【0142】
直列に配置された第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０のうち、１つ目の第７のＣＬＢＯ結晶２１６と３つ目の第９のＣＬＢＯ結晶２２０とは、タイプ１の位相整合条件を持つ波長変換結晶である。一方、２つ目の第８のＣＬＢＯ結晶２１８は、タイプ２の位相整合条件を持つ波長変換結晶である。
【0143】
第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０は、それぞれ第１の結晶ホルダ９０に保持される。第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０は、それぞれ第１のヒータ９２が備えられる。第３の入射ウインドウ２１２、第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０、第３の出射ウインドウ２１４は、Ｘ方向に並べられて直列に配置される。
【0144】
第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２は、第５の容器２２２と、第４の入射ウインドウ２２４と、第４の出射ウインドウ２２６と、を含む。第５の容器２２２は、本開示の「第２の容器」の一例である。第４の入射ウインドウ２２４は、本開示の「第２の入射ウインドウ」の一例である。また、第４の出射ウインドウ２２６は、本開示の「第２の出射ウインドウ」の一例である。
【0145】
第５の容器２２２は、複数のＣＬＢＯ結晶を収容する。ここでは、第５の容器２２２は、直列に配置された３つのＣＬＢＯ結晶である第１０のＣＬＢＯ結晶２２８と、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０と、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２と、を含む。第１０のＣＬＢＯ結晶２２８は、本開示の「第２の非線形結晶」の一例である。
【0146】
第１０のＣＬＢＯ結晶２２８は、第７のＣＬＢＯ結晶２１６と同じ波長を発生する結晶である。第１１のＣＬＢＯ結晶２３０は、第８のＣＬＢＯ結晶２１８と同じ波長を発生する結晶である。第１２のＣＬＢＯ結晶２３２は、第９のＣＬＢＯ結晶２２０と同じ波長を発生する結晶である。
【0147】
第１０のＣＬＢＯ結晶２２８と第１２のＣＬＢＯ結晶２３２とは、タイプ１の位相整合条件を持つ波長変換結晶である。一方、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０は、タイプ２の位相整合条件を持つ波長変換結晶である。
【0148】
なお、第７のＣＬＢＯ結晶２１６と第８のＣＬＢＯ結晶２１８とをタイプ１の位相整合条件を持つ波長変換結晶とし、第９のＣＬＢＯ結晶２２０をタイプ２の位相整合条件を持つ波長変換結晶としてもよい。この場合は、第１０のＣＬＢＯ結晶２２８と第１１のＣＬＢＯ結晶２３０とをタイプ１の位相整合条件を持つ波長変換結晶とし、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２をタイプ２の位相整合条件を持つ波長変換結晶とする。
【0149】
第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２は、それぞれ第２の結晶ホルダ１４０に保持される。第２の結晶ホルダ１４０は、本開示の「第２の結晶ホルダ」の一例である。第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２は、それぞれ第２のヒータ１４２が備えられる。第４の入射ウインドウ２２４、第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２、第４の出射ウインドウ２２６は、Ｘ方向に並べられて直列に配置される。
【0150】
第３の高反射ミラー２４０は、第２の固体レーザ装置１２から出力され、第２のウインドウ４６から入射する第２のパルスレーザ光を高反射し、第４のダイクロイックミラー２４２に入射するように配置される。
【0151】
第４のダイクロイックミラー２４２は、第１の固体レーザ装置１０から出力され、第１のウインドウ４４から入射する波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光を高透過し、かつ波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光を高反射する膜がコートされている。第４のダイクロイックミラー２４２は、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光と第２のパルスレーザ光とが互いの光路軸を一致させた状態で第７のＣＬＢＯ結晶セル２００又は第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２に入射するように配置される。
【0152】
第１のウインドウ４４と第４のダイクロイックミラー２４２との間の光路上に、パルスレーザ光を平行化する不図示のコリメータレンズが配置されてもよい。また、第３の高反射ミラー２４０と第４のダイクロイックミラー２４２との間の光路上に、パルスレーザ光のビーム径を調整する不図示のＢＥＸ（Beam Expander）レンズ又は不図示の集光レンズが配置されてもよい。ＢＥＸレンズは、不図示の凹レンズと凸レンズとのペアで構成されてもよい。
【0153】
図７に示す例では、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００がレーザ光の光路上に配置され、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２がレーザ光の光路外に配置されている。また、図８は、図７に示した状態から可動部２０８が移動した状態を示す図である。図８に示す例では、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００がレーザ光の光路外に配置され、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２がレーザ光の光路上に配置されている。
【0154】
５．２ 動作
予め、オペレータは、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００の各第１の結晶ホルダ９０に、それぞれ第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０を保持させ、第４の容器２１０に収納する。同様に、オペレータは、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２の各第２の結晶ホルダ１４０に、第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２を保持させ、第５の容器２２２に収納する。
予め、オペレータは、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００の各第１の結晶ホルダ９０に、それぞれ第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０を保持させ、第４の容器２１０に収納する。同様に、オペレータは、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２の各第２の結晶ホルダ１４０に、第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２を保持させ、第５の容器２２２に収納する。
【0155】
また、温度調節器９４は、第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０の各第１のヒータ９２を制御し、既定のステップで１５０℃に昇温する。同様に、温度調節器９４は、第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２の各第２のヒータ１４２を制御し、既定のステップで１５０℃に昇温する。
【0156】
続いて、制御部２２は、波長変換ボックス４２の内部を既定の時間、流量でＮ２ガスをパージする。また、制御部２２は、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００の第４の容器２１０、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２の第５の容器２２２の内部を既定の時間、流量でＡｒガスをパージする。
【0157】
ステージコントローラ１１２は、図７に示すように、第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０をレーザ光の光路上に配置する。
【0158】
制御部２２は、この状態で紫外光を発生させる。即ち、制御部２２は、第１の固体レーザ装置１０により第１のウインドウ４４から波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光を入射させ、第２の固体レーザ装置１２により第２のウインドウ４６から波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光を入射させる。これにより、第４のダイクロイックミラー２４２から第７のＣＬＢＯ結晶２１６に、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍの第２のパルスレーザ光とが略同時に、略同光路軸で入射する。
【0159】
第７のＣＬＢＯ結晶２１６は、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光が位相整合条件を満たすように入射角が調整される。その結果、第７のＣＬＢＯ結晶２１６により、波長約５１５ｎｍのパルスレーザ光の第２高調波である波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光が生成される。したがって、第７のＣＬＢＯ結晶２１６からは、波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが出力される。
【0160】
波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光とは、略同時に、略同光路軸で第８のＣＬＢＯ結晶２１８に入射する。
【0161】
第８のＣＬＢＯ結晶２１８は、波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが位相整合条件を満たすように入射角が調整される。その結果、第８のＣＬＢＯ結晶２１８により、波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光との和周波である波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光が生成される。したがって、第８のＣＬＢＯ結晶２１８からは、波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光、波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光、波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光が出力される。
【0162】
波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光、波長約２５８ｎｍのパルスレーザ光、波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光は、第９のＣＬＢＯ結晶２２０に入射する。
【0163】
第９のＣＬＢＯ結晶２２０は、波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光とが位相整合条件を満たすように入射角が調整される。その結果、第９のＣＬＢＯ結晶２２０により、波長約２２１ｎｍのパルスレーザ光と波長約１５５３ｎｍのパルスレーザ光との和周波である波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光が生成される。この波長約１９３ｎｍのパルスレーザ光は、第３の出射ウインドウ２１４、第３のウインドウ４８を介して波長変換システム１４から出力される。
【0164】
このように、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００の第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０によって紫外光を発生させている間も、制御部２２は、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２の各第２のヒータ１４２の温度、及び第５の容器２２２の内部のガス流量を保持し続ける。
【0165】
第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０のいずれかが寿命を迎えた場合、ステージコントローラ１１２は、第４のステージ２０４を制御して可動部２０８を移動させることで、第７のＣＬＢＯ結晶セル２００の第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０をレーザ光の光路上から離脱させる。さらに、ステージコントローラ１１２は、第８のＣＬＢＯ結晶セル２０２の第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２をレーザ光の光路上に挿入させる。これにより、波長変換システム１４は、第７のＣＬＢＯ結晶２１６、第８のＣＬＢＯ結晶２１８、第９のＣＬＢＯ結晶２２０に代えて第１０のＣＬＢＯ結晶２２８、第１１のＣＬＢＯ結晶２３０、第１２のＣＬＢＯ結晶２３２を使用して波長変換を行う。
【0166】
５．３ 作用・効果
以上のように、固体レーザシステム１Ｂによれば、実施形態１と同様の作用・効果を奏する。
以上のように、固体レーザシステム１Ｂによれば、実施形態１と同様の作用・効果を奏する。
【0167】
また、ＣＬＢＯ結晶の入力の手前で光路を結合しているため、波長変換用のＣＬＢＯ結晶セルとバックアップ用のＣＬＢＯ結晶セルとは、それぞれＣＬＢＯ結晶を複数（ここでは３つ）直列に配置することができ、波長変換システム１４を小型化することができる。
【0168】
また、１つのＣＬＢＯ結晶セルにＣＬＢＯ結晶を複数配置するため、ステージや配管の数を少なくすることができ、装置を小型化することができる。
【0169】
さらに、１つのＣＬＢＯ結晶セルを交換することで複数のＣＬＢＯ結晶を交換することができるため、メンテナンスに掛かる時間を少なくすることができる。
【0170】
６．電子デバイスの製造方法
図９は、露光装置３０２の構成例を概略的に示す図である。電子デバイスの製造方法は、固体レーザシステム１、エキシマ増幅器３００、露光装置３０２によって実現される。
図９は、露光装置３０２の構成例を概略的に示す図である。電子デバイスの製造方法は、固体レーザシステム１、エキシマ増幅器３００、露光装置３０２によって実現される。
【0171】
エキシマ増幅器３００は、例えばレーザ光を増幅するＡｒＦエキシマレーザ装置である。固体レーザシステム１とエキシマ増幅器３００とで、ハイブリッドレーザ装置を構成する。エキシマ増幅器３００は、固体レーザシステム１から出射されたパルスレーザ光を増幅する。エキシマ増幅器３００によって増幅されたパルスレーザ光は、露光装置３０２に入力され、露光光として用いられる。
【0172】
露光装置３０２は、照明光学系３０４と投影光学系３０６とを含む。照明光学系３０４は、エキシマ増幅器３００から入射したエキシマレーザ光によって、レチクルステージＲＴのレチクルパターンを照明する。投影光学系３０６は、レチクルを透過したレーザ光を、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された不図示のワークピースに結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。露光装置３０２は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したレーザ光をワークピース上に露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにデバイスパターンを転写することで半導体デバイスを製造することができる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。固体レーザシステム１は、各実施形態で説明した固体レーザシステム１Ａ、１Ｂであってもよい。
【0173】
７．その他
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の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る。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図している。したがって、特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の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る。また、本開示の実施形態を組み合わせて使用することも当業者には明らかである。
【0174】
本明細書及び特許請求の範囲全体で使用される用語は、明記が無い限り「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、不定冠詞「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。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきである。さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】