JP2003163393A

JP2003163393A - 光源装置及び光照射装置

Info

Publication number: JP2003163393A
Application number: JP2001359446A
Authority: JP
Inventors: Akira Tokuhisa; 章徳久
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2001-11-26
Publication date: 2003-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成で高輝度の光を、効率良く得るこ
とができる光源装置を提供する。【解決手段】レーザ発振器１３０が有する被増幅光の
波長とは異なる励起光波長の光に関する光共振器１３５
における励起光波長の光の光路上に光増幅媒体１７１が
配置される。この結果、光増幅媒体１７１には、非常に
強力な励起光が供給される。したがって、簡易な構成
で、被増幅光の波長の光について高利得の増幅ができ、
高輝度の増幅光を射出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源装置及び光照
射装置に係り、より詳しくは、光を増幅する光増幅器を
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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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、エルビウム（Ｅ
ｒ）等の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。なお、こうした光ファイ
バ増幅器では、増幅用光ファイバに励起光を供給して、
添加された希土類元素を励起することにより、希土類元
素の外殻電子のエネルギ準位について反転分布を形成す
ることにより、増幅用光ファイバに光増幅機能を付与し
ている。

【０００７】しかし、希土類元素が添加された増幅用光
ファイバを用いて高ピークパワーの光を発生させると、
その増幅用光ファイバ中で発生する誘導ラマン散乱（St
imulated Raman Scattering：ＳＲＳ）や四光波混合（F
our-Wave Mixing：ＦＷＭ）等の非線形光学効果による
ノイズ光が発生する。こうした非線形光学効果の発生
は、増幅用光ファイバが長くなるほど顕著になる。この
ため、所望のピークパワーの信号光を得るためには、増
幅用光ファイバの長さを一定長以上長くすることができ
ない。

【０００８】一方、増幅用光ファイバによる光増幅で
は、信号光パルスの高繰り返し（高平均パワー）動作に
おいて、（１）式で与えられるような単位長さあたりの
利得Ｇの飽和が発生する。

【０００９】Ｇ＝Ｇ₀／（１＋（Ｉ_S／Ｉ_P）） …（１）ここで、Ｇ₀：小信号利得Ｉ_S：信号光出力パワーＩ_P：励起光パワー

【００１０】このため、上述の非線形光学効果の発生の
抑制にために、限られた長さとされた（短尺化された）
増幅用光ファイバを用いる場合には、所望の高ピークパ
ワーを得るために、励起光パワーＩ_pを増加させる必要
がある。

【００１１】すなわち、増幅用光ファイバに投入できる
励起光強度、及び所望のピークパワーが定まると、得ら
れる信号光出力パワーに上限が付くことになる。例え
ば、エルビウム添加光ファイバを増幅用光ファイバに用
いた場合には、信号光出力パワーは励起光パワーのおよ
そ１／１０となっていた。

【００１２】このため、短尺化増幅用光ファイバを使用
するとともに、上述したような飽和による増幅利得の低
下の問題を回避しつつ、高ピークパワーの信号光を得る
ために、高強度の励起光を発生するレーザ光源を用意
し、シングルモードファイバを介して増幅用光ファイバ
に強力な励起光を供給することにより、増幅用光ファイ
バを高利得に保つことが専ら行われてきた。しかしなが
ら、シングルモードの励起光源の出力を簡易な構成で得
ることには限界があった。

【００１３】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、簡易な構成で高輝度の光
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。

【００１４】また、本発明の第２の目的は、高輝度の光
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。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光源装置は、第
１の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光増幅部
（１６１）とを備える光源装置において、前記光増幅部
が、前記第１の波長とは異なる第２の波長に関する光共
振器（１３５）を有するレーザ発振器（１３０）と；前
記光共振器内における前記第２の波長の光の光路上に配
置され、前記第２の波長の光が励起光として入射すると
ともに、入射した前記第１の波長の光を増幅する光増幅
媒体（１７１）と；を備えることを特徴とする光源装置
である。

【００１６】これによれば、第２の波長の光の強度が非
常に高くなる、レーザ発振器の第２の波長に関する光共
振器内における第２の波長の光の光路上に、第２の波長
を励起光とし、第１の波長の光を増幅する光増幅媒体が
配置される。この結果、光増幅媒体には、非常に強力な
励起光が供給される。したがって、簡易な構成で、第１
の波長の光について高利得の増幅ができ、高輝度の第１
の波長の光を発生することができる

【００１７】本発明の光源装置では、前記光増幅媒体
が、コア部に前記第２の波長に光によって励起される元
素が添加された増幅用光ファイバである構成とすること
ができる。

【００１８】ここで、前記第１の波長を１．５５μｍ帯
の波長とし、前記増幅用光ファイバに添加された元素を
エルビウム（Ｅｒ）とする構成とすることができる。

【００１９】また、本発明の光源装置では、前記レーザ
発振器におけるレーザ媒質が、コア部に第４の波長の光
によって励起される元素が添加された光ファイバ型レー
ザ媒質（１３１）であり、前記光共振器における前記第
２の波長の光の反射素子が、ファイバ型ブラッグ回折格
子（１３３_6A，１３３_6B）である構成とすることができ
る。

【００２０】ここで、前記レーザ発振器をラマンレーザ
発振器とする構成とすることができる。

【００２１】また、本発明の光源装置では、前記光増幅
部によって増幅された前記第１の波長の光を第３の波長
の光に波長変換する波長変換部（１６３）を更に含む構
成とすることができる。

【００２２】ここで、前記第１の波長を、前記第３の波
長の光が該第３の波長の光路の媒質成分の吸収ピーク波
長と異なる波長とする波長であるとともに、国際電気通
信連合により標準的に定められた複数の波長の中の１つ
の波長とすることができる。

【００２３】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、本発明の第１又は第２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。

【００２４】これによれば、本発明の第１又は第２の光
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、効率良く発生した光を対象物に照射す
ることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１〜図６を参照して説明する。

【００２６】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。

【００２７】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、「照明光」又は「露光光」という）ＩＬ
により照明されるレチクル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。

【００２８】前記光源装置１６は、例えば、波長１９
３．３６ｎｍ（ＡｒＦエキシマ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５
８、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１
６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１６３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。

【００２９】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
光量制御装置１６Ｃ等を含んで構成されている。

【００３０】前記光源部１６Ａは、パルス光発生部１６
０、光増幅部１６１、波長変換器１６３、及びビームモ
ニタ機構１６４を含んで構成されている。

【００３１】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
び電気光学変調器（以下、「ＥＯＭ」という）１６０Ｃ
等を有する。

【００３２】前記レーザ光源１６０Ａとしては、本実施
形態では、単一波長発振レーザ、例えば、国際電気通信
連合（International Telecommunication Union：ＩＴ
Ｕ）が、１５３０ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲の波長につ
いて、ほぼ０．８ｎｍ間隔で標準的に定めた波長（以
下、「ＩＴＵ−Ｇｒｉｄ規格波長」という）の１つであ
る波長１５４６．９２ｎｍ（以下、「波長λ_S」ともい
う）を発振波長とし、連続波出力（以下「ＣＷ出力」と
いう）のＤＦＢ半導体レーザが用いられている。以下の
説明においては、レーザ光源１６０Ａを適宜「ＤＦＢ半
導体レーザ１６０Ａ」とも呼ぶものとする。

【００３３】ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａの発振波長１
５４６．９２ｎｍは、後述する波長変換部１６３による
波長１５４６．９２ｎｍの光の８倍波（波長：１９３．
３６ｎｍ）の波長が、ＡｒＦエキシマレーザの発振波長
に近く、かつ、図３において実線で示されるような酸素
分子の吸収スペクトルのピークを極力避けることができ
る波長であることから、本実施形態において採用されて
いる。なお、図３においては、ＩＴＵ−Ｇｒｉｄ規格波
長が■で示され、更に、本実施形態において採用されて
いる波長１５４６．９２ｎｍが、■が○で囲まれて示さ
れている。

【００３４】なお、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａ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１
６０Ａ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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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１６
Ｃ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。例えば、ＥＯＭ１６０ＣによりＤＦＢ
半導体レーザ１６０Ａで発振されたレーザ光がパルス幅
１ｎｓ、繰り返し周波数１００ｋＨｚ（パルス周期約１
０μｓ）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自然放出光（ＡＳＥ：Am
plifiedSpontaneous Emission）に起因するノイズの影
響を抑制できる値が選択される。

【００３９】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。

【００４０】前記光増幅部１６１は、ＥＯＭ１６０Ｃか
らのパルス光を増幅するもので、図４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１
６６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。

【００４１】前記光ファイバ増幅器１６７は、図５に示
されるように、（ａ）カスケードラマンレーザ装置１３
０と、（ｂ）カスケードラマンレーザ装置１３０におけ
る波長１４８０ｎｍの光に関する共振器１３５内に配置
された波長λ_Sの光についての増幅用光ファイバ１７１
と、（ｃ）共振器１３５内の波長１４８０ｎｍの光と光
分岐器１６６からの波長λ_Sの光（被増幅光）とを合波
して増幅用光ファイバ１７１へ供給する波長分割多重器
（ＷＤＭ）１７２と、（ｄ）光カプラ１３４と、（ｅ）
光電変換素子１３８とを備えている。ここで、光カプラ
１３４は、上述した光カプラＢＳと同様に構成されてい
る。

【００４２】前記カスケードラマンレーザ装置１３０
は、（ｉ）イッテルビウム（Ｙｂ）が添加されるととも
に２重クラッド構造を有する、レーザ媒体としての光フ
ァイバ１３１（以下、「レーザ媒体１３１」ともいう）
と、（ｂ）レーザ媒体１３１にとっての励起光（以下、
「レーザ励起光」という）である波長９６５ｎｍの光を
発生する励起光光源１３２と、（ｃ）ファイバ型ブラッ
グ回折格子１３３_1A〜１３３_6A，１３３_1B〜１３３_6Bと
を備えている。

【００４３】ここで、ファイバ型ブラッグ回折格子１３
３_1A，１３３_1Bは、波長１１１７ｎｍの光をほぼ１００
％反射するように構成されており、波長１１１７ｎｍの
光についてのファブリ・ペロー共振器の両端を形成して
いる。また、ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_2A，１
３３_2Bは波長１１７５ｎｍの光をほぼ１００％反射する
ように構成されており、波長１１７５ｎｍの光について
のファブリ・ペロー共振器の両端を形成している。ま
た、ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_3A，１３３_3Bは
波長１２４０ｎｍの光をほぼ１００％反射するように構
成されており、波長１２４０ｎｍの光についてのファブ
リ・ペロー共振器の両端を形成している。

【００４４】さらに、ファイバ型ブラッグ回折格子１３
３_4A，１３３_4Bは波長１３１５ｎｍの光をほぼ１００％
反射するように構成されており、波長１３１５ｎｍの光
についてのファブリ・ペロー共振器の両端を形成してい
る。また、ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_5A，１３
３_5Bは波長１３９５ｎｍの光をほぼ１００％反射するよ
うに構成されており、波長１３９５ｎｍの光についての
ファブリ・ペロー共振器の両端を形成している。また、
ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_6A，１３３ _6Bは波長
１４８０ｎｍの光をほぼ１００％反射するように構成さ
れており、波長１４８０ｎｍの光についてのファブリ・
ペロー共振器の両端を形成している。

【００４５】カスケードラマンレーザ装置１３０では、
ファイバ型ブラッグ回折格子１３３ _1Aが励起光光源１３
２と光ファイバ１３１との間、すなわち光ファイバ１３
１におけるレーザ励起光の入射端側に配置されている。
また、ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_2A〜１３３_6A
が、レーザ励起光の光ファイバ１３１からの出射端側に
おいて、レーザ励起光の進行方向に沿ってファイバ型ブ
ラッグ回折格子１３３ _6A、ファイバ型ブラッグ回折格子
１３３_5A、…、ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_2Aの
順で配置されている。

【００４６】また、ファイバ型ブラッグ回折格子１３３
_1B〜１３３_5Bが、ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_2A
とＷＤＭ１７２との間において、レーザ励起光の進行方
向に沿ってファイバ型ブラッグ回折格子１３３_1B、ファ
イバ型ブラッグ回折格子１３３_2B、…、ファイバ型ブラ
ッグ回折格子１３３_5Bの順で配置されている。さらに、
ファイバ型ブラッグ回折格子１３３_6Bは、増幅用光ファ
イバ１７１における波長λ_Sの光の射出端側に配置され
ている。

【００４７】なお、本実施形態においては、ファイバ型
ブラッグ回折格子１３３_2A〜１３３ _6A及びファイバ型ブ
ラッグ回折格子１３３_1B〜１３３_5Bは、同一の光ファイ
バに形成されている。

【００４８】また、励起光光源１３２としては、本実施
形態では、半導体レーザ光源が採用されいる。さらに、
増幅用光ファイバ１７１としては、そのコア部にエルビ
ウム（Ｅｒ）が添加された光ファイバが採用されてい
る。なお、増幅用光ファイバ１７１は、光ファイバ通信
における信号光と比べて格段にピークパワーが高いパル
ス光の増幅を行うため、光ファイバ通信における増幅用
光ファイバと比べて、長さが短い、いわゆる短尺の増幅
用光ファイバが採用されている。

【００４９】以上のように構成された光ファイバ増幅器
１６７は、以下のように動作して、光分岐器１６６から
射出された波長λ_Sの光を増幅して、波長変換部１６３
へ向けて射出する。

【００５０】かかる光増幅にあたり、まず、光ファイバ
増幅器１６７が波長λ_Sの光を増幅可能な状態に設定さ
れる。この設定にあたり、励起光光源１３２が、レーザ
励起光を射出する。励起光光源１３２から射出されたレ
ーザ励起光は、ファイバグレーティング１３３_1Aを透過
した後に光ファイバ（レーザ媒体）１３１に入射し、光
ファイバ１３１中を進行する。この結果、供給された励
起光エネルギに対して、レーザ媒体１３１に添加された
Ｙｂの殻外電子が励起されて、Ｙｂの殻外電子のエネル
ギ準位分布における反転分布が発生する。

【００５１】かかる反転分布の状態において自然放射が
発生し、波長１１１７ｎｍの光が発生する。こうして発
生した波長１１１７ｎｍの光は、ファイバグレーティン
グ１３３_1A及びファイバグレーティング１３３_1Bを両端
とし、レーザ媒質１３１を光路の一部とする波長１１１
７ｎｍの光に関する光共振器内を往復する。かかる波長
１１１７ｎｍの光の伝搬において、レーザ媒質１３１を
通過する際に誘導放射が発生し、波長１１１７ｎｍの光
が増幅される。この結果、波長１１１７ｎｍの光に関す
る光共振器内における波長１１１７ｎｍの光のエネルギ
密度は非常に大きなものとなる。

【００５２】こうしたエネルギ密度が非常に大きな波長
１１１７ｎｍの光が光ファイバ中を進行すると、誘導ラ
マン散乱により、効率良く波長１１７５ｎｍの光が発生
する。こうして発生した波長１１７５ｎｍの光の殆ど
は、ファイバグレーティング１３３_1A及びファイバグレ
ーティング１３３_1Bを両端とする波長１１７５ｎｍの光
に関する光共振器内を往復する。この光共振器内におけ
る波長１１７５ｎｍの光のエネルギ密度は非常に大きな
ものとなるので、波長１１７５ｎｍの光に関する光共振
器内における誘導ラマン散乱により、波長１２４０ｎｍ
の光が発生する。

【００５３】以後、波長１１７５ｎｍの光に関する光共
振器内における誘導ラマン散乱による波長１２４０ｎｍ
の光の発生と同様の機構で、波長１３１５ｎｍ、１３９
５ｎｍ、１４８０ｎｍの光が段階的に発生する。そし
て、これらの波長の光が、各波長に対応した光共振器内
おいて非常に大きなエネルギ密度を有する状態が実現さ
れる。

【００５４】こうして発生した光共振器１３５内におけ
る非常にエネルギ密度が高い波長１４８０ｎｍの光の光
路上に増幅用光ファイバ１７１が配置されている。この
結果、増幅用光ファイバ１７１において、増幅用光ファ
イバ１７１にとっての励起光である波長１４８０ｎｍの
光のエネルギ密度は非常に高いものとなる。すなわち、
増幅用光ファイバ１７１には、非常に強力な励起光が供
給されることになる。この結果、増幅用光ファイバ１７
１に添加されたＥｒの殻外電子が効率良く励起されて、
Ｅｒの殻外電子のエネルギ準位分布における反転分布が
発生し、短尺化ファイバであっても大きな光増幅能力を
有する光増幅可能状態が実現される。

【００５５】こうした増幅可能状態において、光分岐器
１６６から射出された波長λ_Sの光が、ＷＤＭ１７２を
介して増幅用光ファイバ１７１に入射して増幅用光ファ
イバ１７１中を進行すると、高い増幅率で増幅される。
そして、増幅された波長λ_Sの光が、増幅用光ファイバ
１７１から射出される。

【００５６】こうして増幅用光ファイバ１７１から射出
された増幅された波長λ_Sの光は、ファイバグレーティ
ング１３３_1Bを透過して、光カプラ１３４によって２つ
に分岐され、その９７％程度が次段の波長変換部１６３
に向かって進む。一方、残り３％程度は、光電変換素子
１３８に入射する。なお、光電変換素子１３８による光
量検出結果が光量制御装置１６Ｃに供給されるようにな
っている。そして、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）、各励起光光源１３２をフィー
ドバック制御するようになっている。

【００５７】前記波長変換部１６３は、複数の非線形光
学結晶を含み、光増幅部１６１からのパルス光（波長１
５４６．９２ｎｍ（＝λ_S）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（１９３．３６ｎｍ（＝λ _S／８））のパルス紫外光
を発生する。

【００５８】図６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６には、光
増幅部１６１から射出される波長λ_S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波
長λ_Sの紫外光を発生する構成例を示す。

【００５９】図６の波長変換部１６３では、基本波（波
長λ_S）→２倍波（波長（λ_S／２））→３倍波（波長
（λ_S／３））→４倍波（波長（λ_S／４））→７倍波
（波長（λ_S／７））→８倍波（波長（λ_S／８））の順
に波長変換が行われる。

【００６０】これを更に詳述すると、光増幅部１６１か
ら射出された波長１５４６．９２ｎｍ（周波数ω）の光
（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：７７３．４６ｎｍ（＝λ_S／２））
の２倍波が発生する。

【００６１】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。

【００６２】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
えられる。この結果、基本波のみその偏光方向が９０度
回転する。この後、基本波及び２倍波が、集光レンズ１
８５を介して、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。このＬＢＯ結晶１８６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。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：５１５．６２ｎｍ（＝
λ_S／３））を得る。

【００６３】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により分離される。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１９
３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。

【００６４】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：３８６．７３ｎｍ
（＝λ_S／４））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１９４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。

【００６５】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：２２０．９
９ｎｍ（＝λ_S／７））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１９８に入射する。

【００６６】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：１９３．３６ｎｍ（＝λ_S／８））
を得る。上記構成において、７倍波発生用ＢＢＯ結晶１
９５、及び８倍波発生用ＬＢＯ結晶１９８のかわりに、
ＣｓＬｉＢ₆Ｏ₁₀（ＣＬＢＯ）結晶、Ｌｉ₂Ｂ₄Ｏ_７（Ｌ
Ｂ４）あるいはＣｓＢ₃Ｏ₅（ＣＢＯ）結晶を用いること
も可能である。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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
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上にその縮小像が転写される。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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がレチクルステージＲＳＴを
介して、照明領域４２Ｒに対して＋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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】以上説明したように、本実施形態に係る光
源装置１６によれば、増幅用光ファイバ１７１にとって
の励起光である波長１４８０ｎｍの光の強度が非常に高
くなる、レーザ発振器１３０が具備する光共振器１３５
内における波長１４８０ｎｍの光の光路上に、増幅用光
ファイバ１７１が配置される。この結果、増幅用光ファ
イバ１７１には、非常に強力な波長１４８０ｎｍの励起
光が供給される。このため、簡易な構成で、特に高平均
出力動作時においても波長λ_Sの光について高利得の増
幅を行うことができる。したがって、簡易な構成で、光
増幅器１６７としての利得を一定に保ちつつ、波長λ_S
の光の出力パワーを飛躍的に増大させることができる。

【００８６】また、本実施形態に係る光源装置１６で
は、レーザ発振器１７０におけるレーザ媒質をＹｂ添加
の光ファイバ型レーザ媒質とし、波長１４８０ｎｍの光
に関する光共振器をはじめとして、各種の波長の光に関
する光共振器を形成する反射素子をファイバ型ブラッグ
回折格子であるファイバグレーティング１３３_1A〜１３
３_6A，１３３_1B〜１３３_6Bとして、光ファイバ増幅器１
６７における光学部品を光ファイバ型としている。この
結果、光ファイバ増幅器１６７が光ファイバ型光学部品
の接続により簡易に組み立てることができるとともに、
周囲への光の拡散を防止することができ、効率良く被増
幅光（波長λ_Sの光）を増幅することができる。

【００８７】また、光増幅部１６１において効率良く増
幅された波長λ_Sの光が、波長変換部１６３において波
長変換されるので、効率良く波長変換された光を得るこ
とができる。

【００８８】また、基本波の波長λ_Sを、露光光として
使用する８倍波の波長（λ_S／８）が酸素の吸収ピーク
波長と異なる波長とする波長であるとともに、国際電気
通信連合により標準的に定められた複数の波長の中の１
つの波長を選択したので、効率良く露光対象であるウエ
ハＷに到達するＡｒＦエキシマレーザとほぼ同一の波長
の紫外光の発生にあたって、標準的な光部品として量産
されているものを、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａとして
使用することができる。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】なお、上記の実施形態では、光共振器１３
５内に配置する光増幅用媒体としてＥｒが添加された増
幅用光ファイバ１７１を採用したが、例えば、Ｅｒ等の
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
採用することも可能である。さらに、上記の実施形態で
は、増幅用光ファイバとしてＥｒドープファイバを採用
したが、その他の希土類元素ドープファイバを採用する
ことも可能である。

【００９２】また、上記の実施形態では、レーザ共振器
１３０としてカスケードラマンレーザ共振器を使用した
が、他のレーザ共振器を使用することも可能である。

【００９３】また、上記の実施形態では、反射素子とし
てファイバグレーティング１３３_1A〜１３３_6A，１３３
_1B〜１３３_6Bを使用したが、上記の実施形態と同様の波
長選択性を有する反射素子であれば、多層膜構成のミラ
ーを使用することも可能である。

【００９４】また、上記実施形態では、波長１４８０ｎ
ｍの光に関する光共振器１３５内であって、カスケード
ラマンレーザ共振器における波長１４８０ｎｍの前段で
ある波長１３９５ｎｍの光共振器の外側に増幅用光ファ
イバ１７１を配置したが、光共振器１３５内における波
長１４８０ｎｍの光の光路上であれば、任意の位置に増
幅用光ファイバ１７１を配置することができる。

【００９５】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。また、和周波発生により８倍波の発生を行うにあた
って、ＣＢＯ結晶を使用することも可能である。

【００９６】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
半導体レーザやファイバレーザを使用することもでき
る。

【００９７】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。

【００９８】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部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。

【００９９】また、上記の実施形態では、本発明に係る
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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】次に、上記の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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の光
源装置によれば、増幅用媒体にとっての励起光である波
長の光の強度が非常に高くなる、レーザ発振器が具備す
る励起光波長の光共振器内における励起光波長の光の光
路上に、増幅用媒体が配置される。したがって、簡易な
構成で、光増幅器としての利得を一定に保ちつつ、（信
号光）出力パワーを飛躍的に増大きせることができる光
源装置を提供することができる。

【０１１３】また、本発明の光照射装置によれば、本発
明の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、効率良く波長変換された光を対
象物に照射することができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【図３】図２のレーザ光源の発生光の波長を説明するた
めの図である。

【図４】図２の光増幅部の構成を示すブロック図であ
る。

【図５】図４の光ファイバ増幅装置の構成を概略的に示
す図である。

【図６】図２の波長変換部の構成を示す図である。

【符号の説明】

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、１３０…レーザ共振器、
１３１…光ファイバ（光ファイバ型レーザ媒質）、１３
３_6A，１３３_6B…ファイバグレーティング（ファイバ型
ブラッグ回折格子）、１３５…光共振器、１６０…パル
ス光発生部（レーザ光発生部）、１６１…光増幅部、１
６３…波長変換部、１７１…増幅用光ファイバ（光増幅
媒体）。

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/094 Ｈ０１Ｓ 3/131 3/109 3/30 Ｚ 3/131 3/094 Ｓ 3/30 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１５Ｂ５１８Ｆターム(参考） 2K002 AA04 AB12 AB30 BA01 CA02 CA15 DA10 EB15 HA20 HA24 5F046 BA05 CA03 DA01 5F072 AB07 AB09 AK06 HH02 HH04 HH06 JJ04 JJ05 KK07 MM07 PP07 QQ02 QQ07 YY09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の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光増
幅部とを備える光源装置において、前記光増幅部は、前記第１の波長とは異なる第２の波長に関する光共振器
を有するレーザ発振器と；前記光共振器内における前記
第２の波長の光の光路上に配置され、前記第２の波長の
光が励起光として入射するとともに、入射した前記第１
の波長の光を増幅する光増幅媒体と；を備えることを特
徴とする光源装置。
【請求項２】前記光増幅媒体は、コア部に前記第２の
波長に光によって励起される元素が添加された増幅用光
ファイバである、ことを特徴とする請求項１に記載の光
源装置。
【請求項３】前記第１の波長は１．５５μｍ帯の波長
であり、前記増幅用光ファイバに添加された元素はエル
ビウムである、ことを特徴とする請求項２に記載の光源
装置。
【請求項４】前記レーザ発振器におけるレーザ媒質
は、コア部に第４の波長の光によって励起される元素が
添加された光ファイバ型レーザ媒質であり、前記光共振器における前記第２の波長の光の反射素子
は、ファイバ型ブラッグ回折格子である、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源装置。
【請求項５】前記レーザ発振器はラマンレーザ発振器
である、ことを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項６】前記光増幅部によって増幅された前記第
１の波長の光を第３の波長の光に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１〜５のいず
れか一項に記載の光源装置。
【請求項７】前記第１の波長は、前記第３の波長の光
を該第３の波長の光路の媒質成分の吸収ピーク波長と異
なる波長とする波長であるとともに、国際電気通信連合
により標準的に定められた複数の波長の中の１つの波長
である、ことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】対象物に光を照射する光照射装置であっ
て、請求項１〜７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。