JP2002261361A - Optical amplifying apparatus, light source apparatus, and light irradiation apparatus - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a light having high brightness and high average power. SOLUTION: Excitation light irradiating apparatuses (122 and 123) irradiate excited light to a glass member 121, which can arbitrarily select a beam diameter and contains a high concentration of rare earth elements dopes therein from directions intersecting with an optical path of light, having a predetermined wavelength as light to be amplified in the glass member 121. Thereby outer shell electrons of the rare earth element doped in the glass member 121 are excited to generate population inversion. When a light to be amplified is directed into the glass member 121 having the inversion distribution generated therein, the light is amplified, while suppressing generation of nonlinear optical effect. As a result, light, having a high brightness and a high average power, can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅装置、光源
装置、及び光照射装置に係り、より詳しくは、入射光を
増幅して射出する光増幅装置、該光増幅装置を備える光
源装置、及び、該光源装置を備える光照射装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical amplifying device, a light source device, and a light irradiating device. And a light irradiation device including the light source device.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、物体の微細構造の検査、物体
の微細加工、また、視力矯正の治療等に光照射装置が使
用されている。例えば、半導体素子等を製造するための
リソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、
「レチクル」と総称する）に形成されたパターンを、投
影光学系を介してレジスト等が塗布されたウエハ又はガ
ラスプレート等の基板（以下、適宜「基板」又は「ウエ
ハ」という）上に転写するために、光照射装置の一種で
ある露光装置が用いられている。こうした露光装置とし
ては、ステップ・アンド・リピート方式を採用する静止
露光型の投影露光装置や、ステップ・アンド・スキャン
方式を採用する走査露光型の投影露光装置が主として用
いられている。また、視力矯正のために、角膜表面のア
ブレーション（ＰＲＫ：Photorefractive Keratectom
y）あるいは角膜内部のアブレーション（ＬＡＳＩＫ：L
aser Intrastromal Keratomileusis）を行って近視や乱
視等の治療をするために、光照射装置の一種であるレー
ザ治療装置が用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, a light irradiation device has been used for inspection of a fine structure of an object, fine processing of an object, and treatment of vision correction. For example, in a lithography process for manufacturing a semiconductor element or the like, a mask or a reticle (hereinafter, referred to as a reticle) is used.
The pattern formed on the “reticle” is transferred onto a substrate such as a wafer or a glass plate (hereinafter, referred to as “substrate” or “wafer” as appropriate) coated with a resist or the like via a projection optical system. For this purpose, an exposure apparatus, which is a kind of light irradiation apparatus, is used. As such an exposure apparatus, a static exposure type projection exposure apparatus using a step-and-repeat method and a scanning exposure type projection exposure apparatus using a step-and-scan method are mainly used. For correction of vision, ablation of the corneal surface (PRK: Photorefractive Keratectom)
y) Or ablation inside the cornea (LASIK: L
A laser treatment device, which is a type of light irradiation device, is used to perform treatment for myopia, astigmatism, and the like by performing aser intrastromal keratomileusis).

【０００３】かかる光照射装置のために、短波長の光を
発生する光源について多くの開発がなされてきた。こう
した、短波長光源の開発の方向は、主に次の２種に大別
される。その一つはレーザの発振波長自身が短波長であ
るエキシマレーザ光源の開発であり、もう一つは赤外又
は可視光レーザの高調波発生を利用した短波長光源の開
発である。For such a light irradiation device, many developments have been made on a light source that generates short-wavelength light. The direction of development of such short-wavelength light sources is mainly classified into the following two types. One is the development of an excimer laser light source in which the laser oscillation wavelength itself is a short wavelength, and the other is the development of a short wavelength light source utilizing harmonic generation of an infrared or visible light laser.

【０００４】このうち、前者の方向に沿っては、ＫｒＦ
エキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）を使用する光源装置
が開発され、現在ではさらに短波長の光源としてＡｒＦ
エキシマレーザ（波長１９３ｎｍ）等を使用する光源装
置の開発が進められている。しかし、これらのエキシマ
レーザは大型であること、有毒なフッ素ガスを使用する
ためレーザのメインテナンスが煩雑でかつ費用が高額と
なるなどの、光源装置として不利な点が存在する。[0004] Of these, KrF
A light source device using an excimer laser (wavelength: 248 nm) has been developed.
Development of a light source device using an excimer laser (wavelength 193 nm) or the like has been advanced. However, these excimer lasers have disadvantages as a light source device, such as being large in size, and using a toxic fluorine gas, so that the maintenance of the laser is complicated and the cost is high.

【０００５】そこで、後者の方向に沿った短波長化の方
法である、非線形光学結晶の非線形光学効果を利用し、
長波長の光（赤外光、可視光）をより短波長の紫外光に
変換する方法が注目を集めている。かかる方法を使用し
た光源装置としては、例えば、国際公開公報ＷＯ９９／
４６８３５に開示されたもの（以下、単に「従来例」と
いう）がある。Therefore, utilizing the nonlinear optical effect of a nonlinear optical crystal, which is a method of shortening the wavelength along the latter direction,
Attention has been focused on a method of converting long-wavelength light (infrared light or visible light) into shorter-wavelength ultraviolet light. As a light source device using such a method, for example, International Publication WO99 /
No. 46835 (hereinafter simply referred to as “conventional example”).

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のような非線形光
学結晶を使用する短波長化の方法では、非線形光学結晶
における非線形光学効果の発生効率によって短波長光の
発生効率が決まるが、当該非線形光学効果の発生効率
は、入射した波長変換の対象光の輝度（「ピークパワ
ー」の意味を含む）が高い程、高いものとなる。このた
め、効率良く紫外光を得るためには、高輝度の赤外光又
は可視光を非線形光学結晶に入射させる必要がある。そ
こで、上述の従来例では、半導体レーザ等によって発生
した単一波長の赤外光又は可視光を、希土類元素が添加
された増幅用光ファイバを有する光ファイバ増幅器で増
幅して、非線形光学結晶に入射させる構成を採用してい
る。In the method of shortening the wavelength using the nonlinear optical crystal as described above, the generation efficiency of the short wavelength light is determined by the generation efficiency of the nonlinear optical effect in the nonlinear optical crystal. The effect generation efficiency increases as the luminance (including the meaning of “peak power”) of the incident light subjected to wavelength conversion increases. Therefore, in order to efficiently obtain ultraviolet light, it is necessary to make high-intensity infrared light or visible light incident on the nonlinear optical crystal. Therefore, in the above-described conventional example, infrared light or visible light of a single wavelength generated by a semiconductor laser or the like is amplified by an optical fiber amplifier having an amplification optical fiber doped with a rare earth element, and is amplified by a nonlinear optical crystal. A configuration to make it incident is adopted.

【０００７】しかし、増幅用光ファイバにおいて光が伝
搬する径はモードフィールド径として一意的に定まる
が、そのモードフィールド径は非常に小さい。このた
め、高輝度の光を伝搬させた場合には、増幅用光ファイ
バ内の空間的な光密度は非常に高いものとなる。この結
果、増幅用光ファイバ内において、様々な非線型光学効
果（誘導ラマン散乱、四光波混合、自己位相変調等によ
るスペクトルの広がり）が発生する。したがって、増幅
用光ファイバを用いた光増幅では、増幅光の高輝度化に
は限界があるため、従来例の光源装置における非線形光
学結晶を用いた波長変換によって得られる光の発生効率
及び輝度にも限界があった。However, the diameter through which light propagates in the amplification optical fiber is uniquely determined as the mode field diameter, but the mode field diameter is very small. For this reason, when high-luminance light is propagated, the spatial light density in the amplification optical fiber becomes very high. As a result, various nonlinear optical effects (spectral broadening due to stimulated Raman scattering, four-wave mixing, self-phase modulation, etc.) occur in the amplification optical fiber. Therefore, in the optical amplification using the amplification optical fiber, there is a limit in increasing the brightness of the amplified light. Therefore, the light generation efficiency and the brightness obtained by the wavelength conversion using the nonlinear optical crystal in the conventional light source device are reduced. Even had limitations.

【０００８】一方、近年における露光スループット等の
向上の要請にともない、高輝度かつ高平均パワーの波長
変換光を効率良く発生することが強く求められている。
このため、現在、所定の波長について高輝度かつ高平均
パワーの光を得ることができる技術が待望されているの
である。On the other hand, with the recent demand for improvement in exposure throughput and the like, there is a strong demand for efficient generation of wavelength-converted light having high luminance and high average power.
For this reason, a technique capable of obtaining light with high luminance and high average power at a predetermined wavelength has been desired at present.

【０００９】本発明は、上記の事情のもとでなされたも
のであり、その第１の目的は、簡単な構成で、高輝度か
つ高平均パワーの光を得ることができる光増幅装置を提
供することにある。The present invention has been made under the above circumstances, and a first object of the present invention is to provide an optical amplifying device capable of obtaining light of high luminance and high average power with a simple structure. Is to do.

【００１０】また、本発明の第２の目的は、高輝度かつ
高平均パワーの光を発生することができる光源装置を提
供することにある。It is a second object of the present invention to provide a light source device capable of generating light with high luminance and high average power.

【００１１】また、本発明の第３の目的は、高輝度かつ
高平均パワーの光を対象物に照射することができる光照
射装置を提供することにある。It is a third object of the present invention to provide a light irradiation device capable of irradiating an object with light of high luminance and high average power.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の光増幅装置は、
所定波長の入射光を増幅する光増幅装置であって、希土
類元素が添加されたガラス体（１２１）と；前記ガラス
体内における前記所定波長の光の光路と交差する方向か
ら、前記ガラス体に励起光を照射する励起光照射器（１
２２，１２３）と；を備える光増幅装置である。An optical amplifying apparatus according to the present invention comprises:
An optical amplifying device for amplifying incident light having a predetermined wavelength, comprising: a glass body (121) to which a rare earth element is added; and exciting the glass body from a direction intersecting an optical path of the light having the predetermined wavelength in the glass body. Excitation light irradiator (1
22, 123).

【００１３】これによれば、光ファイバのコアと比べて
非常に大きな径を有し、希土類元素が高濃度で添加され
たガラス体に、励起光照射器が、ガラス体内における増
幅対象光である所定波長の光の光路と交差する方向か
ら、励起光を照射することにより、ガラス体に添加され
た希土類元素の殻該電子を励起する。こうした増幅用の
ガラス体ではビーム径を任意に選定できるので、ガラス
体内における非線形光学効果の発生を抑制でき、高輝度
かつ高平均パワーの光を得ることができる。According to this, an excitation light irradiator is a light to be amplified in a glass body having a very large diameter as compared with a core of an optical fiber and having a rare earth element added at a high concentration. Irradiation with excitation light from a direction intersecting the optical path of light of a predetermined wavelength excites the shell of the rare earth element added to the glass body. Since the beam diameter can be arbitrarily selected in such a glass body for amplification, generation of the nonlinear optical effect in the glass body can be suppressed, and light with high luminance and high average power can be obtained.

【００１４】本発明の光増幅装置では、前記ガラス体
を、一側の入射面から入射した光を増幅して他側の射出
面から射出するロッド状のガラス体とし、前記励起光照
射器が、前記入射面及び前記射出面以外の前記ガラス体
の面に前記励起光を照射する構成とすることができる。In the optical amplifying device according to the present invention, the glass body is a rod-shaped glass body that amplifies light incident from one incident surface and emits the light from the other exit surface. The surface of the glass body other than the incident surface and the exit surface may be irradiated with the excitation light.

【００１５】また、本発明の光増幅装置では、前記ガラ
ス体に添加された希土類元素を、エルビウム（Ｅｒ）及
びイッテルビウム（Ｙｂ）の少なくとも一方を含むもの
とすることができる。In the optical amplifying device of the present invention, the rare earth element added to the glass body may include at least one of erbium (Er) and ytterbium (Yb).

【００１６】また、本発明の光増幅装置では、前記ガラ
ス体を、多段光増幅における最終段に配置する構成とす
ることができる。In the optical amplifying device according to the present invention, the glass body may be arranged at the last stage in the multistage optical amplification.

【００１７】ここで、前記多段光増幅における最終段以
外の少なくとも１つの段が光ファイバ増幅器（１６７）
を備える構成とすることができる。Here, at least one stage other than the final stage in the multistage optical amplification is an optical fiber amplifier (167).
Can be provided.

【００１８】本発明の光源装置は、単一波長の光を発生
するレーザ光発生部（１６０）と；前記レーザ光発生部
が発生した光を増幅する本発明の光増幅装置（１３０）
と；を備える光源装置である。これによれば、レーザ光
発生部が発生した単一波長の光を本発明の光増幅装置に
よって増幅するので、高輝度かつ高平均パワーの光を得
ることができる。A light source device according to the present invention includes a laser light generating section (160) for generating light of a single wavelength; and an optical amplifying apparatus (130) for amplifying light generated by the laser light generating section according to the present invention.
And a light source device comprising: According to this, since the light of a single wavelength generated by the laser light generating unit is amplified by the optical amplifying device of the present invention, light of high luminance and high average power can be obtained.

【００１９】本発明の光源装置では、レーザ光発生部が
発生した単一波長を有する高輝度の光を射出することも
可能であるし、また、前記光増幅装置から射出された光
を波長変換する波長変換部（１６３）を更に備える構成
とし、波長変換された高輝度の光を射出することも可能
である。In the light source device according to the present invention, it is possible to emit high-intensity light having a single wavelength generated by the laser light generating section, and to convert the light emitted from the optical amplifying device to wavelength conversion. It is also possible to further provide a wavelength conversion unit (163) for emitting high-brightness converted light.

【００２０】ここで、前記レーザ光発生器が赤外域から
可視域までの波長範囲内のレーザ光を発生し、前記波長
変換部が紫外光を射出する構成とすることができる。Here, the laser light generator may generate laser light within a wavelength range from an infrared region to a visible region, and the wavelength converter may emit ultraviolet light.

【００２１】本発明の光照射装置は、対象物に光を照射
する光照射装置であって、本発明の光源装置（１６）
と；前記光源装置から射出された光を前記対象物に向け
て射出する照射光学系（１２）と；を備える光照射装置
である。これによれば、光源装置から射出された光を、
照射光学系を介して対象物に照射するので、高輝度かつ
高平均パワーの光を対象物に照射することができる。The light irradiation device of the present invention is a light irradiation device for irradiating an object with light, and the light source device (16) of the present invention.
And an irradiation optical system (12) for emitting light emitted from the light source device toward the object. According to this, the light emitted from the light source device is
Since the object is irradiated via the irradiation optical system, the light with high luminance and high average power can be irradiated on the object.

【００２２】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１〜図７を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【００２３】図１には、本発明に係る光源装置を含んで
構成された一実施形態に係る光照射装置である露光装置
１０の概略構成が示されている。この露光装置１０は、
ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置であ
る。FIG. 1 shows a schematic configuration of an exposure apparatus 10 which is a light irradiation apparatus according to one embodiment including a light source apparatus according to the present invention. This exposure apparatus 10
This is a step-and-scan type scanning exposure apparatus.

【００２４】この露光装置１０は、光源装置１６及び照
明光学系１２から成る照明系、この照明系からの露光用
照明光（以下、「露光光」という）ＩＬにより照明され
るマスクとしてのレチクルＲを保持するレチクルステー
ジＲＳＴ、レチクルＲを介した露光光ＩＬを基板として
のウエハＷ上に投射する投影光学系ＰＬ、ウエハＷを保
持するＺチルトステージ５８が搭載されたＸＹステージ
１４、及びこれらの制御系等を備えている。The exposure apparatus 10 includes an illumination system including a light source device 16 and an illumination optical system 12, and a reticle R as a mask illuminated by exposure illumination light (hereinafter, referred to as "exposure light") IL from the illumination system. Stage RST for holding the reticle R, a projection optical system PL for projecting the exposure light IL via the reticle R onto the wafer W as a substrate, the XY stage 14 on which a Z tilt stage 58 for holding the wafer W is mounted, and A control system and the like are provided.

【００２５】前記光源装置１６は、例えば、波長１９３
ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザ光とほぼ同一波長）の紫外
パルス光、あるいは波長１５７ｎｍ（Ｆ₂レーザ光とほ
ぼ同一波長）の紫外パルス光を出力する高調波発生装置
である。この光源装置１６は、前記照明光学系１２、レ
チクルステージＲＳＴ、投影光学系ＰＬ、Ｚチルトステ
ージ５８、ＸＹステージ１４及びこれら各部が搭載され
た不図示の本体コラム等から成る露光装置本体ととも
に、温度、圧力、湿度等が高精度に調整されたエンバイ
ロンメンタル・チャンバ（以下、「チャンバ」という）
１１内に収納されている。なお、本実施形態では、光源
装置１６を全てチャンバ１１内に配置するものとした
が、光源装置１６の一部、例えば後述する波長変換部１
６３のみをチャンバ１１内、特に照明光学系１２と同一
の架台に設け、この波長変換部１６３と光源装置１６の
本体部とを光ファイバ等で接続してもよい。The light source device 16 has a wavelength of 193, for example.
nm is (almost the same wavelength as the F ₂ laser beam) harmonic generator for outputting ultraviolet pulse light of ultraviolet pulse light, or wavelength 157nm of (almost the same wavelength as ArF excimer laser light). The light source device 16 includes an illumination optical system 12, a reticle stage RST, a projection optical system PL, a Z tilt stage 58, an XY stage 14, and an exposure apparatus main body including a main body column (not shown) on which these components are mounted. Environment chamber (hereinafter referred to as "chamber") whose pressure, humidity, etc. are adjusted with high precision
11. In the present embodiment, all the light source devices 16 are arranged in the chamber 11. However, a part of the light source device 16, for example,
Only 63 may be provided in the chamber 11, particularly on the same pedestal as the illumination optical system 12, and the wavelength converter 163 and the main body of the light source device 16 may be connected by an optical fiber or the like.

【００２６】図２には、光源装置１６の内部構成が装置
全体を統括制御する主制御装置５０とともにブロック図
にて示されている。この図２に示されるように、光源装
置１６は、光源部１６Ａ、レーザ制御装置１６Ｂ、及び
第１光量制御装置１６Ｃ等を含んで構成されている。FIG. 2 is a block diagram showing the internal structure of the light source device 16 together with a main control device 50 for controlling the entire device. As shown in FIG. 2, the light source device 16 includes a light source unit 16A, a laser controller 16B, a first light amount controller 16C, and the like.

【００２７】前記光源部１６Ａは、パルス光発生部１６
０、光増幅装置１３０、波長変換器１６３、及びビーム
モニタ機構１６４等を含んで構成されている。The light source section 16A includes a pulse light generation section 16
0, an optical amplifier 130, a wavelength converter 163, a beam monitor mechanism 164, and the like.

【００２８】前記パルス光発生部１６０は、レーザ光源
１６０Ａ、光カップラＢＳ、光アイソレータ１６０Ｂ及
び光変調器としての電気光学変調器（以下、「ＥＯＭ」
という）１６０Ｃ等を有する。The pulse light generator 160 includes a laser light source 160A, an optical coupler BS, an optical isolator 160B, and an electro-optical modulator (hereinafter, referred to as "EOM") as an optical modulator.
160C).

【００２９】前記レーザ光源１６０Ａとしては、ここで
は、単一波長発振レーザ、例えば、発振波長１．５４４
μｍ、連続波出力（以下「ＣＷ出力」という）２０ｍＷ
のＩｎＧａＡｓＰ，ＤＦＢ半導体レーザが用いられてい
る。以下においては、レーザ光源１６０Ａを適宜「ＤＦ
Ｂ半導体レーザ１６０Ａ」とも呼ぶものとする。As the laser light source 160A, here, a single wavelength oscillation laser, for example, an oscillation wavelength of 1.544
μm, continuous wave output (hereinafter referred to as “CW output”) 20 mW
InGaAsP and DFB semiconductor lasers are used. In the following, the laser light source 160A is appropriately referred to as “DF
B semiconductor laser 160A ".

【００３０】なお、ＤＦＢ半導体レーザは、通常、ヒー
トシンクの上に設けられ、これらが筐体内に収納されて
いる。本実施形態では、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａに
付設されるヒートシンク上に温度調整器（例えばペルチ
ェ素子など）が設けられており、レーザ制御装置１６Ｂ
がその温度を制御することにより発振波長が制御（調
整）可能な構成となっている。The DFB semiconductor laser is usually provided on a heat sink, and these are housed in a housing. In the present embodiment, a temperature controller (for example, a Peltier device) is provided on a heat sink attached to the DFB semiconductor laser 160A, and the laser controller 16B
However, the oscillation wavelength can be controlled (adjusted) by controlling the temperature.

【００３１】前記光カップラＢＳとしては、透過率が９
７％程度のものが用いられている。このため、ＤＦＢ半
導体レーザ１６０Ａからのレーザ光は、光カップラＢＳ
によって２つに分岐され、その９７％程度が次段の光ア
イソレータ１６０Ｂに向かって進み、残り３％程度がビ
ームモニタ機構１６４に入射するようになっている。The optical coupler BS has a transmittance of 9%.
About 7% is used. For this reason, the laser light from the DFB semiconductor laser 160A is transmitted to the optical coupler BS.
, About 97% of the light travels toward the next-stage optical isolator 160B, and the remaining about 3% enters the beam monitor mechanism 164.

【００３２】前記ビームモニタ機構１６４は、フォトダ
イオード等の光電変換素子から成るエネルギモニタ（図
示省略）を含んでいる。このエネルギモニタの出力は、
レーザ制御装置１６Ｂを介して主制御装置５０に供給さ
れており、主制御装置５０ではエネルギモニタの出力に
基づいてレーザ光のエネルギパワーを検出し、レーザ制
御装置１６Ｂを介してＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａで発
振されるレーザ光の光量を必要に応じて制御する。The beam monitor mechanism 164 includes an energy monitor (not shown) composed of a photoelectric conversion element such as a photodiode. The output of this energy monitor is
The power is supplied to the main controller 50 via the laser controller 16B. The main controller 50 detects the energy power of the laser beam based on the output of the energy monitor, and outputs the DFB semiconductor laser 160A via the laser controller 16B. The amount of the oscillated laser light is controlled as needed.

【００３３】前記光アイソレータ１６０Ｂは、光カップ
ラＢＳからＥＯＭ１６０Ｃに向かう方向の光のみを通過
させ、反対向きの光の通過を阻止する。この光アイソレ
ータ１６０Ｂにより、反射光（戻り光）に起因するＤＦ
Ｂ半導体レーザ１６０Ａの発振モードの変化や雑音の発
生等が防止される。The optical isolator 160B allows only the light in the direction from the optical coupler BS to the EOM 160C to pass, and blocks the light in the opposite direction. Due to the optical isolator 160B, the DF caused by the reflected light (return light)
A change in the oscillation mode of the B semiconductor laser 160A, generation of noise, and the like are prevented.

【００３４】前記ＥＯＭ１６０Ｃは、光アイソレータ１
６０Ｂを通過したレーザ光（ＣＷ光（連続光））をパル
ス光に変換するためのものである。ＥＯＭ１６０Ｃとし
ては、屈折率の時間変化に伴うチャープによる半導体レ
ーザ出力の波長広がりが小さくなるように、チャープ補
正を行った電極構造を持つ電気光学変調器（例えば二電
極型変調器）が用いられている。ＥＯＭ１６０Ｃは、光
量制御装置１６Ｃから印加される電圧パルスに同期して
変調されたパルス光を出力する。なお、ＥＯＭ１６０Ｃ
から出力される光パルス列は、後述する光増幅部１６１
における増幅用光ファイバ１７５における添加元素全体
の励起に要する時間よりは短く、増幅用光ファイバ１７
５における増幅作用からみれば、連続的な光とみなせる
ものとなっている。例えば、ＥＯＭ１６０ＣによりＤＦ
Ｂ半導体レーザ１６０Ａで発振されたレーザ光を、パル
ス幅１ｎｓ、繰り返し周波数１００ｋＨｚ（パルス周期
約１０μｓ）のパルス光に変調する。なお、繰り返し周
波数は、光ファイバ増幅器におけるＡＳＥ（Amplified
Spontaneous Emission,自然放出光）ノイズの影響を抑
制できる値が選択される。The EOM 160C is an optical isolator 1
This is for converting laser light (CW light (continuous light)) that has passed through 60B into pulsed light. As the EOM 160C, an electro-optic modulator (for example, a two-electrode type modulator) having an electrode structure in which chirp correction is performed so that the wavelength spread of the semiconductor laser output due to the chirp due to the time change of the refractive index is reduced. I have. The EOM 160C outputs pulse light modulated in synchronization with a voltage pulse applied from the light amount control device 16C. In addition, EOM160C
The optical pulse train output from the optical amplifier 161 is described later.
Is shorter than the time required for exciting the entire additive element in the amplification optical fiber
In view of the amplification effect in No. 5, the light can be regarded as continuous light. For example, DF
The laser beam oscillated by the B semiconductor laser 160A is modulated into a pulse beam having a pulse width of 1 ns and a repetition frequency of 100 kHz (pulse cycle of about 10 μs). The repetition frequency is determined by ASE (Amplified
Spontaneous Emission (spontaneous emission light) A value that can suppress the influence of noise is selected.

【００３５】なお、ＥＯＭ１６０Ｃへの印加電圧とＤＦ
Ｂ半導体レーザ１６０Ａへの供給電流制御とを併用し
て、出力光のパルス化を行うことが望ましい。かかる場
合には、消光比を向上することができる。このようにす
れば、ＥＯＭ１６０Ｃのみを用いる場合に比べて、消光
比を向上しつつ、パルス幅が狭いパルス光を容易に発生
させることが可能になるとともに、パルス光の発振間隔
や発振の開始及びその停止などをより簡単に制御するこ
とが可能になる。また、ＥＯＭ１６０Ｃに代えて、音響
光学変調器（ＡＯＭ）を用いることも可能である。The voltage applied to the EOM 160C and the DF
It is desirable that the output light be pulsed in combination with the control of the supply current to the B semiconductor laser 160A. In such a case, the extinction ratio can be improved. This makes it possible to easily generate pulse light having a narrow pulse width while improving the extinction ratio as compared with the case where only the EOM160C is used. The stop and the like can be controlled more easily. Further, an acousto-optic modulator (AOM) can be used instead of the EOM 160C.

【００３６】前記光増幅装置１３０は、第１光増幅部１
６１と、第２光増幅部とから構成されている。The optical amplifying device 130 includes a first optical amplifying unit 1
61 and a second optical amplifier.

【００３７】前記第１光増幅部１６１は、ＥＯＭ１６０
Ｃからのパルス光を増幅するもので、図３に示されるよ
うに、ＥＯＭ１６０Ｃからのパルス光を時間順に周期的
に振り分けて分岐（例えば、１２８分岐）する光分岐器
１６６と、複数の光ファイバ増幅器１６７とを含んで構
成されている。The first optical amplifying section 161 has an EOM 160
As shown in FIG. 3, the optical splitter 166 amplifies the pulsed light from the EOM 160C and periodically (eg, 128) branches the pulsed light from the EOM 160C in time order, and a plurality of optical fibers. An amplifier 167 is included.

【００３８】図３に示されるように、光ファイバ増幅器
１６７は、増幅用媒体としての増幅用光ファイバ１７
５、励起光（ポンプ光）を発生する励起用半導体レーザ
１７８ ₁，１７８₂、上述のＥＯＭ１６０Ｃの出力光と励
起光とを合成し、こうして得られた合成光を増幅用光フ
ァイバ１７５に供給する波長分割多重化装置（Waveleng
th Division Multiplexer:ＷＤＭ）１７９₁，１７９₂を
備えている。ここで、励起用半導体レーザ１７８₁及び
ＷＤＭ１７９₁は前方励起に使用され、一方、励起用半
導体レーザ１７８₂及びＷＤＭ１７９₂は後方励起に使用
されている。これにより、入力光輝度に対する光増幅率
の線形性の維持と、光増幅率の向上とを図っている。As shown in FIG. 3, an optical fiber amplifier
167 denotes an amplification optical fiber 17 as an amplification medium.
5. Excitation semiconductor laser that generates excitation light (pump light)
178 ₁, 178_Two, And the output light of the EOM160C
And the resulting light is amplified by an optical amplifier
Wavelength division multiplexer (Waveleng) to be supplied to fiber 175
th Division Multiplexer: WDM) 179₁, 179_TwoTo
Have. Here, the semiconductor laser 178 for excitation is used.₁as well as
WDM179₁Are used for forward excitation, while
Conductor laser 178_TwoAnd WDM179_TwoIs used for backward excitation
Have been. As a result, the light amplification ratio for the input light brightness
To maintain the linearity and improve the optical amplification factor.

【００３９】前記増幅用光ファイバ１７５は、シリカガ
ラス又はフォスフェィトガラスを主材とし、コアとクラ
ッドを有し、コアにエルビウム（Ｅｒ）、あるいはＥｒ
とイッテルビウム（Ｙｂ）との２種のイオンが高密度に
ドープされた光ファイバが用いられる。The amplification optical fiber 175 is mainly composed of silica glass or phosphate glass, has a core and a clad, and has a core of erbium (Er) or Er.
An optical fiber is used in which two types of ions, i.e. and ytterbium (Yb), are heavily doped.

【００４０】以上のように構成された光ファイバ増幅器
１６７において、増幅用光ファイバ１７５に、励起用半
導体レーザ１７８₁，１７８₂が発生した励起光がＷＤＭ
１７９₁，１７９₂を介して供給された状態で、ＷＤＭ１
７９₁を介してパルス光が入射し増幅用光ファイバ１７
５のコア中を進行すると、誘導放射が発生し、パルス光
が増幅される。かかる光増幅にあたって、増幅用光ファ
イバ１７５は高い増幅率を有するので、波長の単一性が
高い高輝度のパルス光が出力される。このため、効率良
く狭帯域の光を得ることができる。In the optical fiber amplifier 167 configured as described above, the pumping light generated by the pumping semiconductor lasers 178 ₁ and 178 ₂ is supplied to the amplifying optical fiber 175 by WDM.
WDM1 is supplied through 179 ₁ and 179 _2.
The pulse light enters through 79 ₁ and the amplification optical fiber 17
5, stimulated radiation is generated, and the pulsed light is amplified. In such optical amplification, since the amplification optical fiber 175 has a high amplification rate, high-intensity pulsed light having high wavelength uniformity is output. For this reason, narrow-band light can be obtained efficiently.

【００４１】前記励起用半導体レーザ１７８₁，１７８₂
は、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａにおける発振波長より
も短い波長（例えば、９８０ｎｍ）の光を励起光として
発生する。この励起光がＷＤＭ１７９₁，１７９₂を介し
て増幅用光ファイバ１７５に供給され、それによりＥｒ
の殻外電子が励起され、いわゆるエネルギ準位の反転分
布が発生する。なお、励起用半導体レーザ１７８₁，１
７８₂は、光量制御装置１６Ｃによって制御されるよう
になっている。The pumping semiconductor lasers 178 ₁ and 178 ₂
Generates light having a wavelength (for example, 980 nm) shorter than the oscillation wavelength of the DFB semiconductor laser 160A as excitation light. This pump light is supplied to the amplification optical fiber 175 via WDMs 179 ₁ and 179 ₂ , whereby Er
Are excited, and a so-called inverted population of energy levels is generated. The semiconductor laser for excitation 178 ₁ , 1
Reference numeral 78 ₂ is controlled by the light amount control device 16C.

【００４２】また、本実施形態では、各光ファイバ増幅
器１６７のゲインの差を抑制するため、光ファイバ増幅
器１６７で出力の一部が分岐され、それぞれの分岐端に
設けられた光電変換素子１７１によってそれぞれ光電変
換されるようになっている。これらの光電変換素子１７
１の出力信号が光量制御装置１６Ｃに供給されるように
なっている。In this embodiment, in order to suppress the difference in gain between the optical fiber amplifiers 167, a part of the output is branched by the optical fiber amplifier 167, and the photoelectric conversion elements 171 provided at the respective branch ends. Each is photoelectrically converted. These photoelectric conversion elements 17
1 is supplied to the light quantity control device 16C.

【００４３】光量制御装置１６Ｃでは、各光ファイバ増
幅器１６７からの光出力が一定になるように（即ちバラ
ンスするように）、各励起用半導体レーザ１７８₁，１
７８₂のドライブ電流をフィードバック制御するように
なっている。In the light amount control device 16C, the pumping semiconductor lasers 178 ₁ and 178 ₁ are controlled so that the light output from each of the optical fiber amplifiers 167 is constant (that is, balanced).
78 ₂ drives current is adapted to the feedback control.

【００４４】前記第２光増幅部１１０は、第１光増幅部
１６１から射出された波長１．５４４μｍの増幅光を更
に増幅するもので、図４に示されるように、集光レンズ
１１１と、光増幅器１２０と、集光レンズ１１３とを含
んで構成されている。The second optical amplifying unit 110 further amplifies the amplified light having a wavelength of 1.544 μm emitted from the first optical amplifying unit 161. As shown in FIG. The configuration includes an optical amplifier 120 and a condenser lens 113.

【００４５】前記光増幅器１２０は、図５に示される斜
視図、図６（Ａ）に示される図５におけるＡ−Ａ断面図
（ＹＺ断面図）、及び図６（Ｂ）に示される図５におけ
るＢ−Ｂ断面図（ＸＺ断面図）によって総合的に示され
るように、（ａ）Ｙ軸方向を長手方向とする円柱状のガ
ラス体１２１、（ｂ）励起光を発生する励起光源１２２
₁〜１２２₄、（ｃ）励起光源１２２₁〜１２２₄から射出
された励起光それぞれをガラス体１２１近傍に導くライ
トガイド光学系１２３₁〜１２３₄を備えている。The optical amplifier 120 has a perspective view shown in FIG. 5, a sectional view taken along line AA (YZ sectional view) in FIG. 5 shown in FIG. 6A, and a sectional view shown in FIG. (A) a columnar glass body 121 having a longitudinal direction in the Y-axis direction, (b) an excitation light source 122 for generating excitation light, as generally indicated by a BB cross-sectional view (XZ cross-sectional view) in FIG.
_{1 to} 122 ₄ , (c) light guide optical systems 123 _{1 to} 123 ₄ for guiding the respective excitation lights emitted from the excitation light sources 122 _{1 to} 122 ₄ to the vicinity of the glass body 121.

【００４６】また、光増幅器１２０は、（ｄ）ガラス体
１２１及びライトガイド光学系１２３₁〜１２３₄を固定
し、これらとともに閉空間を形成する、外形がほぼ円柱
状の固定部材１２５を更に備えている。この固定部材１
２５の内側面には、ガラス体１２１の側面を取り囲むよ
うに拡散反射鏡１２８が設けられている。また、固定部
材１２５の−Ｙ側底面には、不図示の冷却装置から供給
される冷媒（例えば、水のような冷却用流体）を前記閉
空間に流入させるための冷媒供給配管１２７₁が接続さ
れ、また、固定部材１２５の＋Ｙ側底面には、前記閉空
間内の冷媒を冷却装置に戻すための冷媒排出管１２７₂
が接続されている。The optical amplifier 120 further comprises (d) a fixing member 125 having a substantially cylindrical outer shape, which fixes the glass body 121 and the light guide optical systems 123 _{1 to} 123 ₄ and forms a closed space with them. ing. This fixing member 1
A diffuse reflection mirror 128 is provided on the inner surface of the glass member 25 so as to surround the side surface of the glass body 121. Further, on the -Y side bottom surface of the fixing member 125, the refrigerant supplied from the cooling apparatus (not shown) (e.g., a cooling fluid such as water) coolant supply pipe 127 ₁ for a to flow into the said closed space is connected A refrigerant discharge pipe 127 ₂ for returning the refrigerant in the closed space to the cooling device is provided on the + Y side bottom surface of the fixing member 125.
Is connected.

【００４７】前記ガラス体は、シリカガラス又はフォス
フェィトガラスをホストガラスとして、エルビウム（Ｅ
ｒ）イオンが高密度にドープされている。The glass body is made of erbium (E) using silica glass or phosphate glass as a host glass.
r) The ions are heavily doped.

【００４８】前記励起光源１２２₁〜１２２₄としては、
Ｙ軸方向に沿ってレーザダイオード（ＬＤ）が配列され
たマルチモードＬＤアレイが使用されている。各レーザ
ダイオードは、上述の励起用半導体レーザ１７８₁，１
７８₂と同様に、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａにおける
発振波長よりも短い波長（例えば、９８０ｎｍ）の光を
励起光として発生する。The excitation light sources 122 _{1 to} 122 ₄ include:
A multi-mode LD array in which laser diodes (LD) are arranged along the Y-axis direction is used. Each laser diode is provided with the above-described excitation semiconductor laser 178 ₁ , 1
78 Similar to _2, DFB semiconductor laser 160A wavelength shorter than the oscillation wavelength in (e.g., 980 nm) to emit light as an excitation light.

【００４９】前記ライトガイド光学系１２３₁〜１２３₄
は、励起光を導波する光学ガラスから成る薄板であり、
固定部材１２５の側面に形成されたスリット上の開口に
挿入されている。ライトガイド光学系１２３₁〜１２３₄
は、励起光源１２２₁〜１２２₄から射出された励起光を
ガラス体１２１の近傍に導き、それぞれから射出された
励起光が＋Ｚ方向側、−Ｘ方向側、−Ｚ方向側、及び＋
Ｘ方向側からガラス体１２１の側面に照射されるよう
に、配置されている。なお、ライトガイド光学系１２３
₁〜１２３₄から射出された励起光が、対向するライトガ
イド光学系に直接的に入力しないように、それらの励起
光射出位置が設定されている。すなわち、本実施形態で
は、図６（Ｂ）の紙面（ＸＺ平面）内で対向する一対の
ライトガイド光学系１２３₁，１２３₃をそれぞれガラス
体１２１の中心から＋Ｘ方向、−Ｘ方向にずらし、か
つ、もう一対のライトガイド光学系１２３₂，１２３₄を
それぞれガラス体１２１の中心から＋Ｚ方向、−Ｚ方向
にずらしている。The light guide optical system 123 _{1 to} 123 ₄
Is a thin plate made of optical glass that guides the excitation light,
The fixing member 125 is inserted into an opening on a slit formed on a side surface of the fixing member 125. Light guide optical system 123 _{1 to} 123 ₄
Guides the excitation light emitted from the excitation light sources 122 _{1 to} 122 ₄ to the vicinity of the glass body 121, and the excitation light emitted from each of the excitation light sources 122 _{1 to} 122 ₄ is directed to the + Z direction side, the −X direction side, the −Z direction side, and +
The glass body 121 is arranged so as to irradiate the side surface of the glass body 121 from the X direction side. The light guide optical system 123
_{1-123 4} excitation light emitted from and so as not to directly enter the light guide optical system that faces, their excitation light emitted position is set. That is, in the present embodiment, the pair of light guide optical systems 123 ₁ and 123 ₃ facing each other in the paper plane (XZ plane) of FIG. 6B are shifted from the center of the glass body 121 in the + X direction and the −X direction, respectively. Further, the pair of light guide optical systems 123 ₂ and 123 ₄ are shifted from the center of the glass body 121 in the + Z direction and the −Z direction, respectively.

【００５０】以上のように構成された光増幅器１２０で
は、励起光源１２２₁〜１２２₄から射出された励起光が
ライトガイド光学系１２３₁〜１２３₄を介してガラス体
１２１に照射される。これにより、ガラス体１２１に添
加されたＥｒの殻外電子が励起される。また、ライトガ
イド光学系１２３₁〜１２３₄を介してガラス体１２１に
照射される励起光のうち、Ｅｒの殻外電子の励起に寄与
せずにガラス体１２１を透過したその一部は、拡散反射
鏡１２８で拡散反射され、再度ガラス体１２１に照射さ
れる。かかる透過、拡散反射、及び再照射を繰り返すこ
とにより、励起光源１２２₁〜１２２₄から射出された励
起光が効率良くＥｒの殻外電子の励起に寄与するように
なっている。こうして、ガラス体１２１内にいわゆる反
転分布が効率良く形成され、第１光増幅部１６１から射
出された波長１．５４４μｍの光を誘導放射により増幅
する。この増幅光が、集光レンズ１１３を介して、光増
幅器１２０の出力光として射出される。In the optical amplifier 120 configured as described above, the excitation light emitted from the excitation light sources 122 _{1 to} 124 ₄ is applied to the glass body 121 via the light guide optical systems 123 _{1 to} 123 ₄ . Thereby, the extra-shell electrons of Er added to the glass body 121 are excited. In addition, of the excitation light applied to the glass body 121 through the light guide optical systems 123 _{1 to} 123 ₄ , a part of the excitation light that has passed through the glass body 121 without contributing to the excitation of the extra-shell electrons of Er is diffused. The light is diffusely reflected by the reflecting mirror 128 and is again irradiated on the glass body 121. By repeating such transmission, diffuse reflection, and re-irradiation, the excitation light emitted from the excitation light sources 122 _{1 to} 124 ₄ efficiently contributes to the excitation of the extra-shell electrons of Er. In this way, a so-called inverted distribution is efficiently formed in the glass body 121, and the light having the wavelength of 1.544 μm emitted from the first optical amplifier 161 is amplified by stimulated radiation. This amplified light is emitted as output light of the optical amplifier 120 via the condenser lens 113.

【００５１】なお、励起光照射や光増幅作用によるガラ
ス体１２１の温度上昇に伴う光増幅率の変動を防止する
ために、冷却装置から供給される冷媒によりガラス体１
２１がほぼ一定の温度に維持されるようになっている。
また、光量制御装置１６Ｃが、励起光源１２２₁〜１２
２₄から射出される励起光の光量を制御することによ
り、光増幅器１２０の光増幅率が制御されるようになっ
ている。In order to prevent a change in the optical amplification factor due to a rise in the temperature of the glass body 121 due to the irradiation of the excitation light or the light amplification, the glass body 1 is cooled by a cooling medium supplied from the cooling device.
21 is maintained at a substantially constant temperature.
Further, the light quantity control device 16C is a pumping light source 122 _1-12
By controlling the amount of excitation light emitted from the 2 _4, the optical amplification factor of the optical amplifier 120 are controlled.

【００５２】前記波長変換部１６３は、複数の非線形光
学結晶を含み、光増幅装置１３０からのパルス光（波長
１．５４４μｍの光）をその８倍高調波に波長変換し
て、ＡｒＦエキシマレーザとほぼ同じ出力波長（１９３
ｎｍ）のパルス紫外光を発生する。The wavelength conversion section 163 includes a plurality of nonlinear optical crystals, converts the wavelength of the pulse light (light having a wavelength of 1.544 μm) from the optical amplifier 130 into its eighth harmonic, and generates an ArF excimer laser. Almost the same output wavelength (193
nm) of pulsed ultraviolet light.

【００５３】図７には、この波長変換部１６３の構成例
が示されている。ここで、この図に基づいて波長変換部
１６３の具体例について説明する。なお、図７には、第
２光量制御装置１３０から射出される波長１．５４４μ
ｍの光を基本波として、非線形光学結晶を用いて８倍波
（高調波）に波長変換して、ＡｒＦエキシマレーザとほ
ぼ同じ波長である１９３ｎｍの紫外光を発生する構成例
を示す。FIG. 7 shows an example of the configuration of the wavelength converter 163. Here, a specific example of the wavelength conversion unit 163 will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a wavelength of 1.544 μm emitted from the second light amount control device 130.
A configuration example will be described in which a wavelength of m is converted into an eighth harmonic (harmonic) using a non-linear optical crystal as a fundamental wave, and 193 nm ultraviolet light having substantially the same wavelength as that of the ArF excimer laser is generated.

【００５４】図７の波長変換部１６３では、基本波（波
長１．５４４μｍ）→２倍波（波長７７２ｎｍ）→３倍
波（波長５１５ｎｍ）→４倍波（波長３８６ｎｍ）→７
倍波（波長２２１ｎｍ）→８倍波（波長１９３ｎｍ）の
順に波長変換が行われる。In the wavelength converter 163 of FIG. 7, the fundamental wave (wavelength 1.544 μm) → the second harmonic wave (wavelength 772 nm) → the third harmonic wave (wavelength 515 nm) → the fourth harmonic wave (wavelength 386 nm) → 7
Wavelength conversion is performed in the order of harmonic (wavelength: 221 nm) → eighth harmonic (wavelength: 193 nm).

【００５５】これを更に詳述すると、光増幅装置１３０
から射出された波長１．５４４μｍ（周波数ω）の光Ｌ
２（基本波）は、１段目の非線形光学結晶１８３に入射
する。基本波がこの非線形光学結晶１８３を通る際に、
２次高調波発生により基本波の周波数ωの２倍、すなわ
ち周波数２ω（波長は１／２の７７２ｎｍ）の２倍波が
発生する。This will be described in more detail.
L of wavelength 1.544 μm (frequency ω) emitted from
2 (fundamental wave) enters the first-stage nonlinear optical crystal 183. When the fundamental wave passes through this nonlinear optical crystal 183,
Due to the generation of the second harmonic, a double wave of twice the frequency ω of the fundamental wave, that is, a frequency 2ω (the wavelength is ２ of 772 nm) is generated.

【００５６】この１段目の非線形光学結晶１８３とし
て、ＬｉＢ₃Ｏ₅（ＬＢＯ）結晶が用いられ、基本波を２
倍波に波長変換するための位相整合にＬＢＯ結晶の温度
調節による方法、ＮＣＰＭ（Non-Critical Phase Match
ing）が使用される。ＮＣＰＭは、非線形光学結晶内で
の基本波と第二高調波との角度ずれ(Walk-off)が起こら
ないため高効率で２倍波への変換を可能にし、また発生
した２倍波はWalk-offによるビームの変形も受けないた
め有利である。As the first-stage nonlinear optical crystal 183, a LiB ₃ O ₅ (LBO) crystal is used, and a fundamental wave of 2
A method by temperature control of LBO crystal for phase matching for wavelength conversion to harmonic, NCPM (Non-Critical Phase Match)
ing) is used. The NCPM does not cause an angle shift (Walk-off) between the fundamental wave and the second harmonic in the nonlinear optical crystal, so that conversion into a second harmonic wave can be performed with high efficiency. This is advantageous because the beam is not deformed by -off.

【００５７】非線形光学結晶１８３で波長変換されずに
透過した基本波と、波長変換で発生した２倍波とは、次
段の波長板１８４でそれぞれ半波長、１波長の遅延が与
えられて、基本波のみその偏光方向が９０度回転し、２
段目の非線形光学結晶１８６に入射する。２段目の非線
形光学結晶１８６としてＬＢＯ結晶が用いられるととも
に、そのＬＢＯ結晶は１段目の非線形光学結晶（ＬＢＯ
結晶）１８３とは温度が異なるＮＣＰＭで使用される。
この非線形光学結晶１８６では、１段目の非線形光学結
晶１８３で発生した２倍波と、波長変換されずにその非
線形光学結晶１８３を透過した基本波とから和周波発生
により３倍波（波長５１５ｎｍ）を得る。The fundamental wave transmitted through the non-linear optical crystal 183 without wavelength conversion and the second harmonic generated by the wavelength conversion are given a half-wavelength and a one-wavelength delay by the next-stage wave plate 184, respectively. Only the fundamental wave rotates its polarization direction by 90 degrees,
The light is incident on the nonlinear optical crystal 186 of the stage. An LBO crystal is used as the second-stage nonlinear optical crystal 186, and the LBO crystal is the first-stage nonlinear optical crystal (LBO).
(Crystal) 183 is used in NCPM having a different temperature.
In this nonlinear optical crystal 186, a third harmonic (wavelength: 515 nm) is generated from the second harmonic generated in the first-stage nonlinear optical crystal 183 and the fundamental wave transmitted through the nonlinear optical crystal 183 without wavelength conversion. Get)

【００５８】次に、非線形光学結晶１８６で得られた３
倍波と、波長変換されずにその非線形光学結晶１８６を
透過した基本波および２倍波とは、ダイクロイック・ミ
ラー１８７により分離され、ここで反射された３倍波は
集光レンズ１９０、及びダイクロイック・ミラー１９３
を通って４段目の非線形光学結晶１９５に入射する。一
方、ダイクロイック・ミラー１８７を透過した基本波お
よび２倍波は、集光レンズ１８８を通って３段目の非線
形光学結晶１８９に入射する。Next, the 3 obtained by the nonlinear optical crystal 186
The harmonic, the fundamental wave and the second harmonic transmitted through the nonlinear optical crystal 186 without wavelength conversion are separated by the dichroic mirror 187, and the third harmonic reflected here is collected by the condenser lens 190 and the dichroic.・ Mirror 193
And enters the fourth-stage nonlinear optical crystal 195 through the. On the other hand, the fundamental wave and the second harmonic transmitted through the dichroic mirror 187 enter the third-stage nonlinear optical crystal 189 through the condenser lens 188.

【００５９】３段目の非線形光学結晶１８９としてはＬ
ＢＯ結晶が用いられ、基本波が波長変換されずにそのＬ
ＢＯ結晶を透過するとともに、２倍波がＬＢＯ結晶で２
次高調波発生により４倍波（波長３８６ｎｍ）に変換さ
れる。非線形光学結晶１８９で得られた４倍波とそれを
透過した基本波とは、ダイクロイック・ミラー１９１に
より分離され、ここを透過した基本波は集光レンズ１９
４を通るとともに、ダイクロイック・ミラー１９６で反
射されて５段目の非線形光学結晶１９８に入射する。一
方、ダイクロイック・ミラー１９１で反射された４倍波
は、集光レンズ１９２を通ってダイクロイック・ミラー
１９３に達し、ここでダイクロイック・ミラー１８７で
反射された３倍波と同軸に合成されて４段目の非線形光
学結晶１９５に入射する。The third-stage nonlinear optical crystal 189 is L
A BO crystal is used, and the fundamental wave is
While passing through the BO crystal, the second harmonic is 2
It is converted into a fourth harmonic (wavelength 386 nm) by generation of the second harmonic. The fourth harmonic obtained by the nonlinear optical crystal 189 and the fundamental wave transmitted therethrough are separated by the dichroic mirror 191, and the fundamental wave transmitted therethrough is separated by the condenser lens 19.
4 and is reflected by the dichroic mirror 196 to enter the fifth-stage nonlinear optical crystal 198. On the other hand, the fourth harmonic reflected by the dichroic mirror 191 passes through the condenser lens 192 and reaches the dichroic mirror 193, where it is coaxially combined with the third harmonic reflected by the dichroic mirror 187, and is combined in four stages. The light enters the nonlinear optical crystal 195 of the eye.

【００６０】４段目の非線形光学結晶１９５としては、
β−ＢａＢ₂Ｏ₄（ＢＢＯ）結晶が用いられ、３倍波と４
倍波とから和周波発生により７倍波（波長２２１ｎｍ）
を得る。非線形光学結晶１９５で得られた７倍波は集光
レンズ１９７を通るとともに、ダイクロイック・ミラー
１９６で、ダイクロイック・ミラー１９１を透過した基
本波と同軸に合成されて、５段目の非線形光学結晶１９
８に入射する。The fourth-stage nonlinear optical crystal 195 includes:
β-BaB ₂ O ₄ (BBO) crystal is used,
Seventh harmonic (wavelength 221 nm) by sum frequency generation from harmonics
Get. The seventh harmonic obtained by the nonlinear optical crystal 195 passes through the condenser lens 197 and is coaxially synthesized by the dichroic mirror 196 with the fundamental wave transmitted through the dichroic mirror 191, and the fifth stage nonlinear optical crystal 19
8 is incident.

【００６１】５段目の非線形光学結晶１９８としてＬＢ
Ｏ結晶が用いられ、基本波と７倍波とから和周波発生に
より８倍波（波長１９３ｎｍ）を得る。上記構成におい
て、７倍波発生用ＢＢＯ結晶１９５、及び８倍波発生用
ＬＢＯ結晶１９８のかわりに、ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀（ＣＬ
ＢＯ）結晶、Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ_７（ＬＢ４）あるいはＣｓＢ₃
Ｏ₅（ＣＢＯ）結晶を用いることも可能である。As the fifth-stage nonlinear optical crystal 198, LB
An O crystal is used, and an eighth harmonic (wavelength 193 nm) is obtained from the fundamental wave and the seventh harmonic by generating a sum frequency. In the above configuration, instead of the 7th harmonic generation BBO crystal 195 and the 8th harmonic generation LBO crystal 198, CsLiB ₆ O ₁₀ (CL
(BO) crystal, Li ₂ B ₄ O ₇ (LB4) or CsB ₃
It is also possible to use O ₅ (CBO) crystal.

【００６２】図１に戻り、前記照明光学系１２は、オプ
ティカルインテグレータ、可変ＮＤフィルタ、及びレチ
クルブラインド等（いずれも不図示）を含んで構成され
ている。ここで、オプティカルインテグレータとしては
フライアイレンズ、内面反射型インテグレータ（ロッド
インテグレータ等）、あるいは回折光学素子等が用いら
れる。こうした照明光学系の構成は、例えば、特開平１
０−１１２４３３号公報に開示されている。この照明光
学系１２から射出された露光光ＩＬは、ミラーＭによっ
て光路が垂直下方に折り曲げられた後、コンデンサレン
ズ３２を経て、レチクルステージＲＳＴ上に保持された
レチクルＲ上の矩形の照明領域４２Ｒを均一な照度分布
で照明する。Returning to FIG. 1, the illumination optical system 12 includes an optical integrator, a variable ND filter, a reticle blind and the like (all not shown). Here, a fly-eye lens, an internal reflection type integrator (such as a rod integrator), a diffractive optical element, or the like is used as the optical integrator. The configuration of such an illumination optical system is described in, for example,
No. 0-112433. The exposure light IL emitted from the illumination optical system 12 passes through the condenser lens 32 after the optical path is bent vertically downward by the mirror M, and then passes through the condenser lens 32 to form a rectangular illumination area 42R on the reticle R held on the reticle stage RST. Is illuminated with a uniform illuminance distribution.

【００６３】前記レチクルステージＲＳＴ上にはレチク
ルＲが載置され、不図示のバキュームチャック等を介し
て吸着保持されている。レチクルステージＲＳＴは、水
平面（ＸＹ平面）内で移動可能であり、レチクルステー
ジ駆動部４９によって走査方向（ここでは図１の紙面左
右方向であるＹ方向とする）に所定ストローク範囲で走
査されるようになっている。この走査中のレチクルステ
ージＲＳＴの位置及び回転量は、レチクルステージＲＳ
Ｔ上に固定された移動鏡５２Ｒを介して外部のレーザ干
渉計５４Ｒによって計測され、このレーザ干渉計５４Ｒ
の計測値が主制御装置５０に供給されるようになってい
る。A reticle R is mounted on the reticle stage RST, and is held by suction via a vacuum chuck (not shown). The reticle stage RST is movable in a horizontal plane (XY plane) so that the reticle stage driving unit 49 scans the reticle stage RST in a predetermined stroke range in a scanning direction (here, the Y direction which is the horizontal direction in FIG. 1). It has become. The position and the rotation amount of the reticle stage RST during the scanning are determined by the reticle stage RS.
Measurement is performed by an external laser interferometer 54R via a movable mirror 52R fixed on T, and the laser interferometer 54R
Are supplied to the main controller 50.

【００６４】前記投影光学系ＰＬは、例えば両側テレセ
ントリックな縮小系であり、共通のＺ軸方向の光軸ＡＸ
を有する複数枚のレンズエレメントから構成されてい
る。また、この投影光学系ＰＬとしては、投影倍率βが
例えば１／４、１／５、１／６等のものが使用されてい
る。このため、上記のようにして、露光光ＩＬによりレ
チクルＲにおける照明領域４２Ｒが照明されると、その
レチクルＲに形成されたパターンのうち照明領域４２Ｒ
内の一部を投影光学系ＰＬによって投影倍率βで縮小し
た像が、投影光学系ＰＬの視野内で照明領域４２Ｒと共
役な矩形の投影領域４２Ｗに形成され、ウエハＷの表面
に塗布されたレジスト（感光剤）にその縮小像が転写さ
れる。The projection optical system PL is, for example, a bilateral telecentric reduction system, and has a common optical axis AX in the Z-axis direction.
And a plurality of lens elements having the following. As the projection optical system PL, one having a projection magnification β of, for example, １ ／, ５, 、, or the like is used. Therefore, as described above, when the illumination region 42R of the reticle R is illuminated by the exposure light IL, the illumination region 42R of the pattern formed on the reticle R
An image obtained by reducing a part of the inside at a projection magnification β by the projection optical system PL is formed in a rectangular projection area 42W conjugate to the illumination area 42R within the field of view of the projection optical system PL, and is applied to the surface of the wafer W. The reduced image is transferred to a resist (photosensitive agent).

【００６５】前記ＸＹステージ１４は、ウエハステージ
駆動部５６によって走査方向であるＹ方向及びこれに直
交するＸ方向（図１における紙面直交方向）に２次元駆
動されるようになっている。このＸＹステージ１４上に
搭載されたＺチルトステージ５８上に不図示のウエハホ
ルダを介してウエハＷが真空吸着等により保持されてい
る。Ｚチルトステージ５８は、例えば３つのアクチュエ
ータ（ピエゾ素子又はボイスコイルモータなど）によっ
てウエハＷのＺ方向の位置（フォーカス位置）を調整す
ると共に、ＸＹ平面（投影光学系ＰＬの像面）に対する
ウエハＷの傾斜角を調整する機能を有する。また、ＸＹ
ステージ１４の位置は、Ｚチルトステージ５８上に固定
された移動鏡５２Ｗを介して外部のレーザ干渉計５４Ｗ
により計測され、このレーザ干渉計５４Ｗの計測値が主
制御装置５０に供給されるようになっている。The XY stage 14 is two-dimensionally driven by a wafer stage drive unit 56 in the Y direction, which is the scanning direction, and the X direction, which is orthogonal to the scanning direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 1). A wafer W is held on a Z tilt stage 58 mounted on the XY stage 14 via a wafer holder (not shown) by vacuum suction or the like. The Z tilt stage 58 adjusts the position (focus position) of the wafer W in the Z direction by, for example, three actuators (piezo elements or voice coil motors), and also adjusts the position of the wafer W with respect to the XY plane (the image plane of the projection optical system PL). It has the function of adjusting the inclination angle of. Also, XY
The position of the stage 14 is controlled by an external laser interferometer 54W via a movable mirror 52W fixed on a Z tilt stage 58.
, And the measured value of the laser interferometer 54W is supplied to the main controller 50.

【００６６】ここで、移動鏡は、実際には、Ｘ軸に垂直
な反射面を有するＸ移動鏡とＹ軸に垂直な反射面を有す
るＹ移動鏡とが存在し、これに対応してレーザ干渉計も
Ｘ軸位置計測用、Ｙ軸位置計測用、及び回転（ヨーイン
グ量、ピッチング量、ローリング量を含む）計測用のも
のがそれぞれ設けられているが、図１では、これらが代
表的に、移動鏡５２Ｗ、レーザ干渉計５４Ｗとして示さ
れている。Here, the moving mirrors actually include an X moving mirror having a reflecting surface perpendicular to the X axis and a Y moving mirror having a reflecting surface perpendicular to the Y axis. Interferometers for X-axis position measurement, Y-axis position measurement, and rotation (including yawing amount, pitching amount, and rolling amount) are provided, respectively. , A moving mirror 52W, and a laser interferometer 54W.

【００６７】Ｚチルトステージ５８上には、後述するレ
チクルアライメント等を行う際に使用される基準マーク
板ＦＭが設けられている。この基準マーク板ＦＭは、そ
の表面がウエハＷの表面とほぼ同一の高さとされてい
る。この基準マーク板ＦＭの表面には、レチクルアライ
メント用基準マーク、ベースライン計測用基準マーク等
の基準マークが形成されている。On the Z tilt stage 58, there is provided a reference mark plate FM used for performing reticle alignment, which will be described later. The surface of the reference mark plate FM has substantially the same height as the surface of the wafer W. Reference marks such as a reticle alignment reference mark and a baseline measurement reference mark are formed on the surface of the reference mark plate FM.

【００６８】更に、本実施形態の露光装置１０では、図
１に示されるように、主制御装置の制御の下で、投影光
学系ＰＬの結像面（ＸＹ平面）に設定される多数の計測
点に向けてそれぞれピンホール又はスリットの像を形成
するための結像光束を、光軸ＡＸに対して斜め方向より
照射する照射光学系６０ａと、それらの結像光束のウエ
ハＷ表面での反射光束を受光する受光光学系６０ｂとか
らなる斜入射光式の多点焦点位置検出系（フォーカスセ
ンサ）が設けられている。なお、本実施形態と同様の多
点焦点位置検出系（フォーカスセンサ）の詳細な構成
は、例えば特開平６−２８３４０３号公報等に開示され
ている。Further, in the exposure apparatus 10 of this embodiment, as shown in FIG. 1, under the control of the main controller, a large number of measurements set on the image forming plane (XY plane) of the projection optical system PL are performed. An irradiation optical system 60a that irradiates an image forming beam for forming an image of a pinhole or a slit toward a point from an oblique direction with respect to the optical axis AX, and the reflection of the image forming beam on the surface of the wafer W. An oblique incident light type multi-point focal position detection system (focus sensor) including a light receiving optical system 60b for receiving a light beam is provided. The detailed configuration of the multipoint focus position detection system (focus sensor) similar to that of the present embodiment is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283403.

【００６９】走査露光時等に、主制御装置５０は、受光
光学系６０ｂからの各計測点について検出されたＺ位置
に基づいて、計測点が存在するショット領域の一部の表
面のＺ位置及び傾斜量を逐次算出しつつ、この算出結果
に基づいてＺチルトステージ５８のＺ位置を不図示の駆
動系を介して制御することにより、オートフォーカス
（自動焦点合わせ）及びオートレベリングを実行する。At the time of scanning exposure or the like, main controller 50 determines the Z position and the Z position of a part of the surface of the shot area where the measurement point exists based on the Z position detected for each measurement point from light receiving optical system 60b. By controlling the Z position of the Z tilt stage 58 via a drive system (not shown) based on the calculation result while performing the calculation of the tilt amount, auto-focus (auto-focusing) and auto-leveling are executed.

【００７０】前記主制御装置５０は、ＣＰＵ（中央演算
処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）、ＲＡ
Ｍ（ランダム・アクセス・メモリ）等から成るいわゆる
マイクロコンピュータ（又はワークステーション）を含
んで構成され、これまでに説明した各種の制御を行う
他、露光動作が的確に行われるように、例えばレチクル
ＲとウエハＷの同期走査、ウエハＷのステッピング、露
光タイミング等を制御する。また、本実施形態では、主
制御装置５０は、後述するように走査露光の際の露光量
の制御を行ったりする等の他、装置全体を統括制御す
る。The main controller 50 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RA
M (random access memory) or the like, and includes a so-called microcomputer (or workstation). In addition to performing the various controls described above, the reticle R is used to perform the exposure operation properly. , Scanning of the wafer W, stepping of the wafer W, exposure timing, and the like. Further, in the present embodiment, the main control device 50 controls the exposure amount at the time of scanning exposure as described later, and also performs overall control of the entire device.

【００７１】具体的には、主制御装置５０は、例えば走
査露光時には、レチクルＲが照明領域４２Ｒに対してレ
チクルステージＲＳＴを介して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方
向）に速度Ｖ_R＝Ｖで走査されるのに同期して、ＸＹス
テージ１４を介してウエハＷが投影領域４２Ｗに対して
−Ｙ方向（又は＋Ｙ方向）に速度Ｖ_W＝β・Ｖ（βはレ
チクルＲからウエハＷに対する投影倍率）で走査される
ように、レーザ干渉計５４Ｒ、５４Ｗの計測値に基づい
てレチクルステージ駆動部４９、ウエハステージ駆動部
５６をそれぞれ介してレチクルステージＲＳＴ、ＸＹス
テージ１４の位置及び速度をそれぞれ制御する。また、
ステッピングの際には、主制御装置５０ではレーザ干渉
計５４Ｗの計測値に基づいてウエハステージ駆動部５６
を介してＸＹステージ１４の位置を制御する。More specifically, main controller 50 scans reticle R with respect to illumination area 42R in the + Y direction (or -Y direction) at a speed V _R = V via reticle stage RST during scanning exposure, for example. In synchronism therewith, the velocity of the wafer W in the −Y direction (or + Y direction) with respect to the projection area 42W via the XY stage 14 is V _W = β · V (β is the projection magnification from the reticle R to the wafer W). ), The positions and speeds of the reticle stage RST and the XY stage 14 are controlled via the reticle stage driving unit 49 and the wafer stage driving unit 56 based on the measured values of the laser interferometers 54R and 54W, respectively. . Also,
At the time of stepping, main controller 50 controls wafer stage driving section 56 based on the measurement value of laser interferometer 54W.
The position of the XY stage 14 is controlled via the.

【００７２】次に、本実施形態の露光装置１０において
所定枚数（Ｎ枚）のウエハＷ上にレチクルパターンの露
光を行う場合の露光シーケンスについて主制御装置５０
の制御動作を中心として説明する。Next, an exposure sequence in the case of exposing a reticle pattern on a predetermined number (N) of wafers W in exposure apparatus 10 of the present embodiment will be described.
The following description focuses on the control operation.

【００７３】まず、主制御装置５０では、不図示のレチ
クルローダを用いて露光対象のレチクルＲをレチクルス
テージＲＳＴ上にロードする。First, main controller 50 loads reticle R to be exposed onto reticle stage RST using a reticle loader (not shown).

【００７４】次いで、不図示のレチクルアライメント系
を用いてレチクルアライメントを行うとともに、前述し
た基準マークを用いてオフアクシス方式のアライメント
系（不図示）のベースライン計測を行う。Next, reticle alignment is performed using a reticle alignment system (not shown), and baseline measurement of an off-axis type alignment system (not shown) is performed using the aforementioned reference marks.

【００７５】次に、主制御装置５０では、不図示のウエ
ハ搬送系にウエハＷの交換を指示する。これにより、ウ
エハ搬送系及びＸＹステージ１４上の不図示のウエハ受
け渡し機構によってウエハ交換（ステージ上にウエハが
無い場合は、単なるウエハロード）が行われる。次い
で、前述のベースライン計測が行われたアライメント系
を用いて、ファインアライメント（ＥＧＡ等）等の一連
のアライメント工程の処理を行う。これらのウエハ交
換、ウエハアライメントは、公知の露光装置と同様に行
われるので、ここではこれ以上の詳細な説明は省略す
る。Next, main controller 50 instructs a wafer transfer system (not shown) to replace wafer W. As a result, the wafer transfer system and the wafer transfer mechanism (not shown) on the XY stage 14 exchange the wafer (or simply load the wafer if there is no wafer on the stage). Next, a series of alignment processes such as fine alignment (eg, EGA) are performed using the alignment system on which the above-described baseline measurement has been performed. Since the wafer exchange and wafer alignment are performed in the same manner as in a known exposure apparatus, further detailed description is omitted here.

【００７６】次に、上記のアライメント結果及びショッ
トマップデータに基づいて、ウエハＷ上の各ショット領
域の露光のための走査開始位置にウエハＷを移動させる
動作と、前述した走査露光動作とを繰り返し行って、ス
テップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のシ
ョット領域にレチクルパターンを転写する。かかる走査
露光中に、主制御装置５０は、露光条件及びレジスト感
度に応じて決定された目標積算露光量をウエハＷに与え
るため、光量制御装置１６Ｃに指令を与え、露光光量の
制御を行う。Next, based on the alignment result and the shot map data, the operation of moving the wafer W to the scanning start position for exposure of each shot area on the wafer W and the above-described scanning exposure operation are repeated. Then, the reticle pattern is transferred to a plurality of shot areas on the wafer W by a step-and-scan method. During the scanning exposure, the main controller 50 gives a command to the light quantity controller 16C to control the exposure light quantity in order to give the target integrated exposure quantity determined according to the exposure condition and the resist sensitivity to the wafer W.

【００７７】１枚目のウエハＷに対する露光が終了する
と、主制御装置５０では、不図示のウエハ搬送系にウエ
ハＷの交換を指示する。これにより、ウエハ搬送系及び
ＸＹステージ１４上の不図示のウエハ受け渡し機構によ
ってウエハ交換が行われ、以後上記と同様にしてその交
換後のウエハに対してサーチアライメント、ファインア
ライメントを行う。When the exposure of the first wafer W is completed, main controller 50 instructs a wafer transfer system (not shown) to replace wafer W. As a result, the wafer is exchanged by the wafer transfer system and the wafer transfer mechanism (not shown) on the XY stage 14, and thereafter, search alignment and fine alignment are performed on the replaced wafer in the same manner as described above.

【００７８】そして、上記と同様にして、このウエハＷ
上の複数のショット領域にステップ・アンド・スキャン
方式でレチクルパターンを転写する。Then, similarly to the above, this wafer W
A reticle pattern is transferred to the upper plurality of shot areas by a step-and-scan method.

【００７９】なお、露光条件及び／又はレチクルパター
ンの変更によって照度が変化するときは、ウエハ（レジ
スト）に適正な露光量が与えられるように、光源装置１
６から射出される光の周波数とピークパワーとの少なく
とも一方を制御することが望ましい。このとき、周波数
及びピークパワーの少なくとも一方に加えてレチクル及
びウエハの走査速度を調整するようにしてもよい。When the illuminance changes due to the change of the exposure condition and / or the reticle pattern, the light source device 1 is set so that the wafer (resist) has an appropriate exposure amount.
It is desirable to control at least one of the frequency and peak power of the light emitted from 6. At this time, in addition to at least one of the frequency and the peak power, the scanning speed of the reticle and the wafer may be adjusted.

【００８０】以上説明したように、本実施形態に係る光
増幅装置１３０によれば、ビーム径が任意に設定できる
増幅用ガラス体を光増幅媒体とする光増幅器１２０を使
用して光増幅を行うので、光増幅媒体における非線形光
学効果の発生を低減しつつ、高輝度かつ高平均パワーの
光を得ることができる。As described above, according to the optical amplifying device 130 according to the present embodiment, optical amplification is performed using the optical amplifier 120 using an amplifying glass body whose optical beam diameter can be arbitrarily set as an optical amplifying medium. Therefore, light with high luminance and high average power can be obtained while reducing the occurrence of the nonlinear optical effect in the optical amplification medium.

【００８１】また、光増幅器１２０の前段に光ファイバ
増幅器１６７を配置したので、非常に高輝度かつ高平均
パワーの光を得ることができる。Further, since the optical fiber amplifier 167 is arranged at the stage before the optical amplifier 120, it is possible to obtain light with very high luminance and high average power.

【００８２】また、本実施形態に係る光源装置１６によ
れば、パルス光発生部１６０が発生した連続的な光パル
ス列を光増幅装置１３０によって増幅して、波長変換部
１６３に入射させるので、高輝度かつ高平均パワーの波
長変換光（紫外光）を効率良く発生することができる。According to the light source device 16 of the present embodiment, the continuous optical pulse train generated by the pulse light generating unit 160 is amplified by the optical amplifying device 130 and made to enter the wavelength converting unit 163. Wavelength-converted light (ultraviolet light) having high luminance and high average power can be generated efficiently.

【００８３】また、本実施形態の露光装置によれば、走
査露光にあたって高輝度かつ高平均パワーの照明光ＩＬ
をレチクルＲに照射できるので、レチクルＲに形成され
たパターンを精度良く効率的にウエハＷに転写すること
ができる。According to the exposure apparatus of this embodiment, the illumination light IL having high luminance and high average power is used for scanning exposure.
Can be irradiated onto the reticle R, so that the pattern formed on the reticle R can be accurately and efficiently transferred to the wafer W.

【００８４】なお、上記の実施形態では、光増幅の経路
を光ファイバ増幅器１６７及び増幅用ガラス体を光増幅
媒体とする光増幅器１２０の２段構成としたが、光ファ
イバ増幅器１６７を省略する構成とすることも可能であ
る。また、光増幅器１２０の前段において、更に光ファ
イバ増幅器を直列に配置し、３段以上で光増幅を行う構
成とすることも可能である。かかる増幅段の構成を変更
した場合であっても、高輝度かつ高平均パワーの所定波
長の光を得ることができる。In the above-described embodiment, the optical amplification path has the two-stage configuration of the optical fiber amplifier 167 and the optical amplifier 120 using the amplifying glass body as the optical amplification medium, but the optical fiber amplifier 167 is omitted. It is also possible to use Further, it is also possible to arrange an optical fiber amplifier in series before the optical amplifier 120 and to perform optical amplification in three or more stages. Even when the configuration of the amplification stage is changed, it is possible to obtain light of a predetermined wavelength with high luminance and high average power.

【００８５】また、上記実施形態では、ガラス体１２０
の側面に四方から励起光を照射したが、３以下の方向か
ら励起光を照射してもよいし、５以上の方向から励起光
を照射してもよい。In the above embodiment, the glass body 120
Although the side surface of the substrate was irradiated with the excitation light from all sides, the excitation light may be irradiated from three or less directions, or may be irradiated from five or more directions.

【００８６】また、上記の実施形態では、ガラス体１２
０を円柱状としたが、角柱状としてもよい。In the above embodiment, the glass body 12
Although 0 is cylindrical, it may be prismatic.

【００８７】また、上記の実施形態では、励起光源１２
２₁〜１２２₄から射出された励起光をガラス体１２１近
傍へ導くために薄板から成るライトガイド光学系１２３
₁〜１２３₄を用いたが、上記の実施形態における固定部
材１２５のスリット状の開口部をスリット状の透明部と
し、励起光源１２２₁〜１２２₄から射出された励起光
を、円柱レンズ等により集光させつつ、当該透明部を介
してガラス体に照射するようにしてもよい。In the above embodiment, the excitation light source 12
2 _1-122 consisting of ₄ excitation light emitted from a thin plate in order to guide the glass body 121 near the light guide optical system 123
_1-123 is ₄ with the slit opening of the fixing member 125 in the above embodiment the slit-shaped transparent portion, the excitation light emitted from the excitation light source 122 _{1-122 4} by a cylindrical lens or the like You may make it irradiate a glass body through the said transparent part, while condensing.

【００８８】また、第２光増幅部１１０からの射出光量
を一定に制御するために、その射出光の一部を分岐して
光電変換素子等によりその光量をモニタし、このモニタ
結果に基づいて、光量制御装置１６Ｃが励起光の光量を
制御するようにしてもよい。Further, in order to control the amount of light emitted from the second optical amplifying section 110 to be constant, a part of the emitted light is branched and the amount of light is monitored by a photoelectric conversion element or the like, and the amount of light is monitored based on the monitoring result. Alternatively, the light amount control device 16C may control the light amount of the excitation light.

【００８９】また、本実施形態では、各光ファイバ増幅
器１６７のゲインの差を抑制するため、光ファイバ増幅
器１６７で出力の一部が分岐され、それぞれの分岐端に
設けられた光電変換素子１７１によってそれぞれ光電変
換されるようになっている。これらの光電変換素子１７
１の出力信号が光量制御装置１６Ｃに供給されるように
なっている。Further, in this embodiment, in order to suppress the difference in gain between the optical fiber amplifiers 167, a part of the output is branched by the optical fiber amplifier 167 and the photoelectric conversion elements 171 provided at the respective branch ends. Each is photoelectrically converted. These photoelectric conversion elements 17
1 is supplied to the light quantity control device 16C.

【００９０】また、上記の実施形態における波長変換部
の構成は一例であって、本発明の波長変換部の構成や非
線形光学結晶の材料、出力波長などがこれに限定されな
いことは勿論である。例えば、光増幅部１６３から射出
される波長１．５７μｍの基本波を、非線形光学結晶を
用いて１０倍波の高調波発生を行い、Ｆ₂レーザと同じ
波長である１５７ｎｍの紫外光を発生することもでき
る。The configuration of the wavelength conversion section in the above embodiment is merely an example, and it goes without saying that the configuration of the wavelength conversion section of the present invention, the material of the nonlinear optical crystal, the output wavelength, and the like are not limited thereto. For example, a fundamental wave having a wavelength of 1.57 μm emitted from the optical amplifier 163 is subjected to harmonic generation of a tenth harmonic using a non-linear optical crystal to generate 157 nm ultraviolet light having the same wavelength as the F ₂ laser. You can also.

【００９１】また、上記の実施形態では、レーザ光源１
６０Ａとして、ＤＦＢ半導体レーザを使用したが、他の
半導体レーザや、例えば発振波長が９９０ｎｍ付近のイ
ッテルビウム(Ｙｂ)・ドープ・ファイバーレーザ等のフ
ァイバレーザを使用することもできる。In the above embodiment, the laser light source 1
Although a DFB semiconductor laser was used as 60A, another semiconductor laser or a fiber laser such as an ytterbium (Yb) -doped fiber laser having an oscillation wavelength of around 990 nm can be used.

【００９２】また、上記の実施形態では、ガラス体及び
増幅用光ファイバとしてＥｒを添加したものを採用した
が、これ以外、例えばＹｂを添加したもの、あるいはＥ
ｒとＹｂとの両方を添加したもの等を採用することも可
能である。In the above embodiment, the glass body and the amplification optical fiber to which Er is added are employed.
It is also possible to adopt a material to which both r and Yb are added.

【００９３】また、上記の実施形態では、増幅用媒体と
して希土類元素がコア部に添加された光ファイバを採用
したが、例えば、希土類元素がコア部に添加されたロッ
ド状のガラス体を採用し、これに励起光を照射するよう
にしてもよい。In the above embodiment, the optical fiber in which the rare earth element is added to the core is used as the amplification medium. For example, a rod-shaped glass body in which the rare earth element is added to the core is used. , May be irradiated with excitation light.

【００９４】また、光増幅部１６１において並列に配置
される光ファイバ増幅器１６７の数は任意でよく、本発
明に係る光源装置が適用される製品において要求される
仕様に応じてその本数を決定すればよい。特に、光源装
置として高出力を要求されない場合には、光ファイバ増
幅器１６７の数を減らして、構成を簡略化することがで
きる。なお、光ファイバ増幅器１６７を１つのみ含むよ
うに簡略化するときは、分岐器１６６も不要となる。Further, the number of optical fiber amplifiers 167 arranged in parallel in the optical amplifier 161 may be arbitrary, and the number may be determined according to the specifications required for the product to which the light source device according to the present invention is applied. Just fine. In particular, when high output is not required for the light source device, the number of optical fiber amplifiers 167 can be reduced, and the configuration can be simplified. When simplifying to include only one optical fiber amplifier 167, the splitter 166 is not required.

【００９５】また、上記の実施形態では、光源装置が射
出する紫外光の波長を、ＡｒＦエキシマレーザとほぼ同
一に設定するものとしたが、その設定波長は任意でよ
く、この設定すべき波長に応じて、レーザ光源１６０Ａ
の発振波長や波長変換器１６３の構成及び高調波の倍率
などを決定すればよい。なお、設定波長は、一例とし
て、ウエハ上に転写すべきパターンのデザインルール
（線幅、ピッチなど）に応じて決定するようにしてもよ
く、さらにはその決定に際して前述の露光条件やレチク
ルの種類（位相シフト型か否か）などを考慮してもよ
い。In the above embodiment, the wavelength of the ultraviolet light emitted from the light source device is set to be substantially the same as that of the ArF excimer laser. However, the wavelength may be set arbitrarily. Accordingly, the laser light source 160A
, The configuration of the wavelength converter 163, the magnification of harmonics, and the like may be determined. The set wavelength may be determined, for example, according to the design rule (line width, pitch, etc.) of the pattern to be transferred onto the wafer. (Phase shift type or not) may be considered.

【００９６】また、上記の実施形態では、本発明に係る
光増幅装置及び光源装置がステップ・アンド・スキャン
方式の走査型露光装置に適用された場合について説明し
たが、露光装置以外でデバイス製造工程などに用いられ
る装置、例えば、ウエハ上に形成された回路パターンの
一部（ヒューズなど）を切断するために用いられるレー
ザリペア装置などにも本発明に係る光源装置を適用する
ことができる。また、本発明は、ステップ・アンド・ス
キャン方式の走査型露光装置に限らず、静止露光型、例
えばステップ・アンド・リピート方式の露光装置（ステ
ッパなど）にも好適に適用できるものである。更にはス
テップ・アンド・スティッチ方式の露光装置、ミラープ
ロジェクション・アライナーなどにも適用できる。In the above embodiment, the case where the optical amplifying device and the light source device according to the present invention are applied to a step-and-scan type scanning exposure apparatus has been described. For example, the light source device according to the present invention can be applied to a device used for a device such as a laser repair device used for cutting a part (such as a fuse) of a circuit pattern formed on a wafer. In addition, the present invention is not limited to a step-and-scan type scanning exposure apparatus, and can be suitably applied to a static exposure type, for example, an exposure apparatus (stepper or the like) of a step-and-repeat type. Further, the present invention can be applied to a step-and-stitch type exposure apparatus, a mirror projection aligner, and the like.

【００９７】また、上記の実施形態では、本発明に係る
光源装置が露光用照明光を発生する光源装置として使用
される例を説明したが、露光用照明光とほぼ同一の波長
の光を必要とする上述のレチクルアライメント用の光源
装置、あるいは投影光学系の物体面又は像面に配置され
るマークの投影像を検出して当該投影光学系の光学特性
を求める空間像検出系の光源装置等として使用すること
も可能である。Further, in the above-described embodiment, an example is described in which the light source device according to the present invention is used as a light source device that generates illumination light for exposure. However, light having substantially the same wavelength as the illumination light for exposure is required. A reticle alignment light source device described above, or a light source device of a spatial image detection system that detects a projected image of a mark arranged on an object plane or an image plane of a projection optical system and obtains optical characteristics of the projection optical system, etc. It is also possible to use as.

【００９８】なお、本発明の光源装置は、露光装置以外
にも様々な装置に利用することができる。例えば、レー
ザ光を角膜に照射して表面のアブレーション（あるいは
切開した角膜内部のアブレーション）を行い、角膜の曲
率若しくは凹凸を矯正して近眼、乱視などの治療を行う
レーザ治療装置に使用される光源装置として利用するこ
とができる。また、光学式検査装置等における光源装置
としても、本発明の光源装置は利用可能である。The light source device of the present invention can be used for various devices other than the exposure device. For example, a light source used in a laser treatment apparatus that irradiates a cornea with laser light to perform ablation of the surface (or ablation inside the incised cornea), corrects the curvature or unevenness of the cornea, and treats myopia, astigmatism, and the like. It can be used as a device. Also, the light source device of the present invention can be used as a light source device in an optical inspection device or the like.

【００９９】また、本発明の光源装置は、上記の実施形
態における投影光学系のような光学系の光学調整（光軸
合わせ等）用又は検査用としても利用可能である。さら
には、エキシマレーザを光源として有する各種装置にお
いて、エキシマレーザに置き換えて本発明の光源装置を
適用できる。The light source device of the present invention can also be used for optical adjustment (optical axis alignment, etc.) or inspection for an optical system such as the projection optical system in the above embodiment. Further, in various devices having an excimer laser as a light source, the light source device of the present invention can be applied in place of the excimer laser.

【０１００】なお、図２に示された光源装置１６の構成
は図１の露光装置１０における使用を前提としたもので
あって、光源装置１６は、図２の構成に限られるもので
はない。露光装置では高精度な波長制御や光量制御等が
必要となるが、例えば、露光装置以外で厳密な光量制御
等が不要であれば、光量モニタや光量制御装置１６Ｃ等
を設けなくともよい。The configuration of the light source device 16 shown in FIG. 2 is based on the assumption that the light source device 16 is used in the exposure apparatus 10 of FIG. 1, and the light source device 16 is not limited to the configuration of FIG. The exposure apparatus requires high-precision wavelength control, light amount control, and the like. For example, if strict light amount control or the like is not required except for the exposure apparatus, the light amount monitor and the light amount control device 16C may not be provided.

【０１０１】次に、本実施形態の露光装置及び方法を使
用したデバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶
パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）
の製造について説明する。Next, devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, micromachines, etc.) using the exposure apparatus and method of this embodiment
Will be described.

【０１０２】まず、設計ステップにおいて、デバイスの
機能設計（例えば、半導体デバイスの回路設計等）を行
い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引
き続き、マスク製作ステップにおいて、設計した回路パ
ターンを形成したマスクを製作する。一方、ウエハ製造
ステップにおいて、シリコン等の材料を用いてウエハを
製造する。First, in a design step, a function design of a device (for example, a circuit design of a semiconductor device) is performed, and a pattern design for realizing the function is performed. Subsequently, in a mask manufacturing step, a mask on which the designed circuit pattern is formed is manufactured. On the other hand, in a wafer manufacturing step, a wafer is manufactured using a material such as silicon.

【０１０３】次に、ウエハ処理ステップにおいて、上記
のステップで用意されたマスクとウエハを使用して、後
述するように、リソグラフィ技術によってウエハ上に実
際の回路等を形成する。Next, in a wafer processing step, actual circuits and the like are formed on the wafer by lithography using the mask and the wafer prepared in the above steps, as described later.

【０１０４】このウエハ処理ステップは、例えば、半導
体デバイスの製造にあたっては、ウエハの表面を酸化さ
せる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を形成するＣＶ
Ｄステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電
極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打込
みステップといったウエハプロセスの各段階の前処理工
程と、後述する後処理工程を有している。前処理工程
は、ウエハプロセスの各段階において必要な処理に応じ
て選択されて実行される。This wafer processing step includes, for example, an oxidation step for oxidizing the surface of the wafer and a CV for forming an insulating film on the surface of the wafer in the manufacture of semiconductor devices.
It has a pre-processing step of each stage of the wafer process such as a D step, an electrode forming step of forming electrodes on the wafer by vapor deposition, an ion implantation step of implanting ions into the wafer, and a post-processing step described later. The pre-processing step is selected and executed in accordance with processing required in each stage of the wafer process.

【０１０５】ウエハプロセスの各段階において、前処理
工程が終了すると、レジスト処理ステップにおいてウエ
ハに感光剤が塗布され、引き続き、露光ステップにおい
て上記で説明した露光装置１０によってマスクの回路パ
ターンをウエハに焼付露光する。次に、現像ステップに
おいて露光されたウエハが現像され、引き続き、エッチ
ングステップにおいて、レジストが残存している部分以
外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そし
て、レジスト除去ステップにおいて、エッチングが済ん
で不要となったレジストを取り除く。At each stage of the wafer process, when the pre-processing step is completed, a photosensitive agent is applied to the wafer in a resist processing step, and subsequently, the circuit pattern of the mask is printed on the wafer by the exposure apparatus 10 described above in the exposure step. Expose. Next, the exposed wafer is developed in the developing step, and subsequently, in the etching step, the exposed members other than the part where the resist remains are removed by etching. Then, in the resist removing step, the unnecessary resist after the etching is removed.

【０１０６】以上のようにして、前処理工程と、レジス
ト処理ステップからレジスト除去ステップまでの後処理
工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に
回路パターンが形成される。As described above, by repeatedly performing the pre-processing step and the post-processing step from the resist processing step to the resist removing step, multiple circuit patterns are formed on the wafer.

【０１０７】こうしてウエハ処理ステップが終了する
と、組立ステップにおいて、ウエハ処理ステップにおい
て処理されたウエハを用いてチップ化する。この組み立
てには、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディン
グ）やパッケージング工程（チップ封入）等の工程が含
まれる。When the wafer processing step is completed in this way, in the assembling step, chips are formed using the wafer processed in the wafer processing step. This assembly includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation).

【０１０８】最後に、検査ステップにおいて、組立ステ
ップで作製されたデバイスの動作確認テスト、耐久性テ
スト等の検査を行う。こうした工程を経た後にデバイス
が完成し、これが出荷される。Lastly, in the inspection step, inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the device manufactured in the assembly step are performed. After these steps, the device is completed and shipped.

【０１０９】以上のようにして、精度良く微細なパター
ンが形成されたデバイスが、高い量産性で製造される。As described above, a device on which a fine pattern is accurately formed is manufactured with high mass productivity.

【０１１０】[0110]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
増幅装置によれば、簡単な構成で、高輝度かつ高平均パ
ワーの光を得ることができる。As described above in detail, according to the optical amplifying device of the present invention, it is possible to obtain light with high luminance and high average power with a simple structure.

【０１１１】また、本発明の光源装置によれば、高輝度
かつ高平均パワーの光を発生することができる。Further, according to the light source device of the present invention, light with high luminance and high average power can be generated.

【０１１２】また、本発明の光照射装置によれば、高輝
度かつ高平均パワーの光を対象物に照射することができ
る。Further, according to the light irradiation apparatus of the present invention, it is possible to irradiate the object with light of high luminance and high average power.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を概
略的に示す図である。FIG. 1 is a view schematically showing a configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図２】図１の光源装置の内部構成を主制御装置ととも
に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an internal configuration of the light source device of FIG. 1 together with a main controller.

【図３】図２の第１光増幅部を構成する光ファイバ増幅
器及びその周辺部を概略的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically illustrating an optical fiber amplifier constituting a first optical amplifier of FIG. 2 and a peripheral portion thereof;

【図４】図２の第２光増幅部の構成を概略的に示すブロ
ック図である。FIG. 4 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a second optical amplifier in FIG. 2;

【図５】図４の光増幅器の構成を説明するための斜視図
である。FIG. 5 is a perspective view illustrating the configuration of the optical amplifier of FIG. 4;

【図６】図６（Ａ）は図５のＡ−Ａ断面図（ＹＺ断面
図）であり、図６（Ｂ）は図５のＢ−Ｂ断面図（ＸＺ断
面図）である。6 (A) is a sectional view taken along the line AA (YZ sectional view) of FIG. 5, and FIG. 6 (B) is a sectional view taken along the line BB (XZ sectional view) of FIG.

【図７】図２の波長変換部の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a wavelength conversion unit in FIG. 2;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…露光装置（光照射装置）、１２…照明光学系（照
射光学系）、１６…光源装置、１２１…ガラス体（ガラ
ス体）、１２２…励起光源（励起光照射器の一部）、１
２３…ライトガイド光学系（励起光照射器の一部）、１
３０…光増幅装置、１６０…パルス光発生部（レーザ光
発生部）、１６３…波長変換器、１６７…光ファイバ増
幅器。10 exposure apparatus (light irradiation apparatus), 12 illumination optical system (irradiation optical system), 16 light source apparatus, 121 glass body (glass body), 122 excitation light source (part of excitation light irradiator), 1
23 ... light guide optical system (part of excitation light irradiator), 1
Reference numeral 30 denotes an optical amplifier, 160 denotes a pulse light generator (laser light generator), 163 denotes a wavelength converter, and 167 denotes an optical fiber amplifier.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 3/109 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｂ Ｆターム(参考） 5F046 BA05 CA03 CA08 CB01 CB04 CB22 DA01 DB01 DC01 5F072 AB09 AB13 AK01 AK06 HH02 HH03 HH07 JJ04 JJ08 KK05 KK12 KK15 KK30 MM03 MM08 MM17 PP07 QQ02 QQ04 QQ06 RR05 SS06 TT01 TT12 TT22 YY01 YY09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. ⁷ Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H01S 3/109 H01L 21/30 515B F-term (Reference) 5F046 BA05 CA03 CA08 CB01 CB04 CB22 DA01 DB01 DC01 5F072 AB09 AB13 AK01 AK06 HH02 HH03 HH07 JJ04 JJ08 KK05 KK12 KK15 KK30 MM03 MM08 MM17 PP07 QQ02 QQ04 QQ06 RR05 SS06 TT01 TT12 TT22 YY01 YY09

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 所定波長の入射光を増幅する光増幅装置
であって、 希土類元素が添加されたガラス体と；前記ガラス体内に
おける前記所定波長の光の光路と交差する方向から、前
記ガラス体に励起光を照射する励起光照射器と；を備え
る光増幅装置。1. An optical amplifying device for amplifying incident light having a predetermined wavelength, comprising: a glass body to which a rare earth element is added; and a glass body from a direction intersecting an optical path of the light having the predetermined wavelength in the glass body. And an excitation light irradiator that irradiates the excitation light to the light. 【請求項２】 前記ガラス体は、一側の入射面から入射
した光を増幅して他側の射出面から射出するロッド状の
ガラス体であり、 前記励起光照射器は、前記入射面及び前記射出面以外の
前記ガラス体の面に前記励起光を照射することを特徴と
する請求項１に記載の光増幅装置。2. The glass body is a rod-shaped glass body that amplifies light incident from one incident surface and emits the light from the other exit surface. The optical amplification device according to claim 1, wherein the excitation light is applied to a surface of the glass body other than the emission surface. 【請求項３】 前記ガラス体に添加された希土類元素
は、エルビウム（Ｅｒ）及びイッテルビウム（Ｙｂ）の
少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１又は２
に記載の光増幅装置。3. The rare earth element added to the glass body contains at least one of erbium (Er) and ytterbium (Yb).
3. The optical amplifying device according to claim 1. 【請求項４】 前記ガラス体は、多段光増幅における最
終段に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか一項に記載の光増幅装置。4. The optical amplifying device according to claim 1, wherein the glass body is arranged at a final stage in the multi-stage optical amplification. 【請求項５】 前記多段光増幅における最終段以外の少
なくとも１つの段は光ファイバ増幅器を備える、ことを
特徴とする請求項４に記載の光増幅装置。5. The optical amplifying device according to claim 4, wherein at least one stage other than the last stage in the multistage optical amplification includes an optical fiber amplifier. 【請求項６】 単一波長の光を発生するレーザ光発生部
と；前記レーザ光発生部が発生した光を増幅する請求項
１〜５のいずれか一項に記載の光増幅装置とを備える光
源装置。6. A laser light generator for generating light of a single wavelength; and the optical amplifier according to claim 1 for amplifying light generated by the laser light generator. Light source device. 【請求項７】 前記光増幅装置から射出された光を波長
変換する波長変換部を更に備えることを特徴とする請求
項６に記載の光源装置。7. The light source device according to claim 6, further comprising a wavelength conversion unit that converts the wavelength of the light emitted from the optical amplification device. 【請求項８】 前記レーザ光発生部は、赤外域から可視
域までの波長範囲内のレーザ光を発生し、前記波長変換
部は紫外光を射出することを特徴とする請求項７に記載
の光源装置。8. The apparatus according to claim 7, wherein the laser light generator generates laser light in a wavelength range from an infrared region to a visible region, and the wavelength converter emits ultraviolet light. Light source device. 【請求項９】 対象物に光を照射する光照射装置であっ
て、 請求項６〜８のいずれか一項に記載の光源装置と；前記
光源装置から射出された光を前記対象物に向けて射出す
る照射光学系と；を備える光照射装置。9. A light irradiation device for irradiating an object with light, wherein the light source device according to claim 6; and light emitted from the light source device is directed to the object. An irradiation optical system that emits light.