[發明專利]固體激光裝置、光纖放大器系統和固體激光系統

在審

• 申請號: 201580075787.0
• 申請日: 2015-03-10
• 公開（公告）號: CN107210578A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: 趙智剛;小林洋平;伊藤紳二;若林理
• 申請（專利權）人: 國立大學法人東京大學;極光先進雷射株式會社
• 主分類號: H01S3/10
• 分類號: H01S3/10;H01S3/067
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司11127
• 代理人: 黃綸偉,韓香花

技術領域

本公開涉及一種生成脈沖激光束的固體激光裝置、光纖放大器系統和固體激光系統。

背景技術

隨著半導體集成電路的微細化、高集成化，在半導體曝光裝置中，對分辨力提出了更高的要求(在下文中，將半導體曝光裝置僅稱為“曝光裝置”)。因此，正在推進從曝光用光源輸出的光的短波長化。在曝光用光源中，使用氣體激光裝置來代替以往的水銀燈。現在，作為曝光用的氣體激光裝置，使用輸出波長為248nm的紫外線的KrF準分子激光裝置、以及輸出波長為193nm的紫外線的ArF準分子激光裝置。

作為現在的曝光技術，如下的液浸曝光已被投入實際使用：通過將曝光裝置側的投影透鏡與晶片之間的間隙用液體充滿，來改變該間隙的折射率，從而使曝光用光源的外觀波長短波長化。在將ArF準分子激光裝置作為曝光用光源使用、且進行液浸曝光的情況下，對晶片照射在水中的波長為134nm的紫外光。該技術稱為ArF液浸曝光。ArF液浸曝光也被稱為ArF液浸光刻。

因為KrF、ArF準分子激光裝置的自然振蕩的光譜線寬度約為350～400pm、比較寬，所以由曝光裝置側的投影透鏡縮小投影在晶片上的激光束(紫外線光)產生色差，分辨力降低。為此，有必要使從氣體激光裝置輸出的激光束的光譜線寬度變窄直至色差可以忽略不計。光譜線寬度也被稱為頻譜寬度。因此，在氣體激光裝置的激光諧振器內設置具有譜線窄化元件的譜線窄化模塊(Line Narrow Module)，并且通過該譜線窄化模塊實現頻譜寬度的譜線窄化。再有，譜線窄化元件也可以是標準具(etalon)、光柵等。像這樣頻譜寬度變窄的激光裝置稱為譜線窄化激光裝置。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：美國專利第7593437號說明書

專利文獻2：美國專利第6611372號說明書

專利文獻3：日本特開2013-222173號公報

專利文獻4：美國專利申請公開第2013/0279526號說明書

專利文獻5：日本專利第4925085號公報

非專利文獻

非專利文獻1：Peng Wan,et al.“Low repetition rate high energy 1.5μm fiberLaser”,12 September 2011/Vol.19,No.19/OPTICS EXPRESS 18067

發明內容

本公開的固體激光裝置可以具備：第一振蕩器，射出種子光；激光束生成部，射出基于種子光生成的脈沖激光束；以及多級光纖放大器，串聯配置在脈沖激光束的光路上，并且包含末級光纖放大器，該末級光纖放大器含有摻鉺鐿石英光纖。將石英光纖的截面積除以光纖長度所得的值可以為大于等于0.7nm且小于等于1.64nm。

本公開的光纖放大器系統可以具備：光學元件，將脈沖激光束的第一光路分支成第二光路和第三光路；第一光纖放大器，配置在第二光路上；以及第二光纖放大器，配置在第三光路上。

本公開的固體激光系統可以具備：第一固體激光裝置，射出第一波長的第一脈沖激光束；第二固體激光裝置，包含：射出第二波長的第二脈沖激光束且串聯配置的第一多級光纖放大器，以及射出第二波長的第三脈沖激光束且串聯配置的第二多級光纖放大器；第一波長轉換元件，供第一脈沖激光束和第二脈沖激光束射入，并且射出由第一波長和第二波長通過波長轉換而形成的第三波長的第四脈沖激光束；以及第二波長轉換元件，供第三脈沖激光束和第四脈沖激光束射入，并且射出由第二波長和第三波長通過波長轉換而形成的第四波長的第五脈沖激光束。

附圖說明

在下文中，參照附圖對僅作為例子的本公開的幾個實施方式進行說明。

[圖1]圖1是概略地表示包含比較例的固體激光裝置的曝光裝置用激光裝置的一個結構例子的方塊圖。

[圖2]圖2是概略地表示圖1所示的放大器的一個結構例子的方塊圖。

[圖3]圖3是概略地表示第一實施方式的第二固體激光裝置的一個結構例子的方塊圖。

[圖4]圖4是表示Er光纖放大器的一個特性例子的說明圖。

[圖5]圖5是表示第一實施方式的第一變形例的末級Er光纖放大器的一個結構例子的方塊圖。

[圖6]圖6是表示第一實施方式的第一變形例的其他末級Er光纖放大器的一個結構例子的方塊圖。

[圖7]圖7是表示第一實施方式的第二變形例的末級Er光纖放大器的一個結構例子的方塊圖。