(57)【要約】【課題】出力光の波長可変範囲を広げる。【解決手段】基本波長光発生部は、レーザ装置１の出力光の波長を指令する出力波長指令信号に応じた基本波長の光を発生する。光増幅部２０は、前記基本波長の光を増幅する。波長変換部３０は、各々が波長変換を行う非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０とそれらをそれぞれ調整する温度調整器１１ａ，３１ａ，３２ａ，３４ａ，３７ａ，３９ａ，４０ａとを有し、光増幅部２０により増幅された光を、出力波長指令信号が示す波長の光に変換する。記憶部６０は、出力波長指令信号が示す波長とその波長に応じて設定すべき各非線形光学結晶の温度との対応関係を示す対応情報を記憶する。制御部は、各温度調整器を、当該温度調整器に対応する前記非線形光学結晶の温度が、出力波長指令信号に応じて前記対応情報により定まる設定すべき温度となるように、制御する。【選択図】図１
2010093210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変波長の出力光を出力するレーザ装置であって、
前記出力光の波長を指令する出力波長指令信号に応じた基本波長の光を発生する基本波長光発生部と、
前記基本波長の光を増幅する光増幅部と、
各々が波長変換を行う複数の非線形光学結晶と該複数の非線形光学結晶の温度をそれぞれ調整する複数の温度調整器とを有し、前記光増幅部により増幅された光を、前記出力波長指令信号が示す波長の光に変換する波長変換部と、
前記出力光の波長とその波長に応じて設定すべき前記各非線形光学結晶の温度との対応関係を示す対応情報を記憶した記憶部と、
前記各温度調整器を、当該温度調整器に対応する前記非線形光学結晶の温度が、前記出力波長指令信号に応じて前記対応情報により定まる設定すべき温度となるように、制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記基本波長光発生部は、可変波長レーザ光源を有することを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記可変波長レーザ光源は、レーザ光源用温度調整器を有し、該レーザ光源用温度調整器により調整された温度に応じた発振波長の光を前記基本波長の光として発生し、
前記記憶部は、前記出力光の波長とその波長に応じて設定すべき前記可変波長レーザ光源の温度との対応関係を示す対応情報も記憶し、
前記制御部は、前記レーザ光源用温度調整器を、前記可変波長レーザ光源の温度が、前記出力波長指令信号に応じて前記対応情報により定まる設定すべき温度となるように、制御する、
ことを特徴とする請求項２記載のレーザ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ装置と、
前記レーザ装置から出力される出力光を治療部位に導いて照射させる照射光学系と、
を備えたことを特徴とする光治療装置。
【請求項５】
マスクのパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、
請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ装置と、
前記レーザ装置から出力される出力光を前記マスクに照射する照明光学系と、
前記マスクからの光を前記感光物体に投影する投影光学系と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、
前記リソグラフィ工程では、請求項５記載の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光物体に転写することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至３のいずれかに記載のレーザ装置と、
被検物を保持する支持部と、
前記被検物の投影像を検出する検出器と、
前記レーザ装置から出力される出力光を前記被検物に照射する照明光学系と、
前記被検物からの光を前記検出器に投影する投影光学系と、
を備えたことを特徴とする被検物検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ装置、並びに、これを用いた光治療装置、露光装置、デバイス製造方法及び被検物検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、紫外光を発生するレーザ装置であって、赤外域から可視域までの波長範囲内で単一波長のレーザ光を発生するレーザ光発生部と、該レーザ光発生部から発生されたレーザ光を増幅する光ファイバー増幅器を有する光増幅部と、該光増幅部によって増幅されたレーザ光を波長変換する複数の非線形光学結晶と、波長変換時の位相整合角の調整を行うために前記複数の非線形光学結晶のそれぞれの温度制御を行う複数の温度制御装置とを有する波長変換部とを備え、前記波長変換部から紫外光を発生するレーザ装置が、開示されている。前記複数の温度制御装置による温度制御によって全部の非線形結晶の位相整合角の調整を行うことによって、簡単な制御で変換効率を高くできる。
【０００３】
また、特許文献１の第１９頁乃至第２１頁には、前記レーザ光発生部としてＤＦＢ半導体レーザを用い、ＤＦＢ半導体レーザの温度制御を行うことによって発振波長を制御し、その発振波長を安定化して一定の波長に制御したり、その発振波長を積極的に変化させて出力波長を調整可能にしてもよい旨が、記載されている。
【特許文献１】再公表特許ＷＯ０１／０２０３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述したようなレーザ装置では、前記レーザ光発生部としてＤＦＢ半導体レーザを用い、ＤＦＢ半導体レーザの温度制御を行うことによって発振波長を積極的に変化させて出力波長を調整可能にしても、レーザ装置の出力波長の可変範囲は比較的狭くなってしまい、波長可変性能を十分に活用することは困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、出力光の波長可変範囲を広げることができるレーザ装置、並びに、このようなレーザ装置を用いた光治療装置、露光装置、デバイス製造方法及び被検物検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として、以下の各態様を提示する。第１の態様によるレーザ装置は、可変波長の出力光を出力するレーザ装置であって、（i）前記出力光の波長を指令する出力波長指令信号に応じた基本波長の光を発生する基本波長光発生部と、（ii）前記基本波長の光を増幅する光増幅部と、（iii）各々が波長変換を行う複数の非線形光学結晶と該複数の非線形光学結晶の温度をそれぞれ調整する複数の温度調整器とを有し、前記光増幅部により増幅された光を、前記出力波長指令信号が示す波長の光に変換する波長変換部と、（iv）前記出力光の波長とその波長に応じて設定すべき前記各非線形光学結晶の温度との対応関係を示す対応情報を記憶した記憶部と、（v）前記各温度調整器を、当該温度調整器に対応する前記非線形光学結晶の温度が、前記出力波長指令信号に応じて前記対応情報により定まる設定すべき温度となるように、制御する制御部と、を備えたものである。
【０００７】
第２の態様による光治療装置は、前記第１の態様によるレーザ装置と、前記レーザ装置から出力される出力光を治療部位に導いて照射させる照射光学系と、を備えたものである。
【０００８】
第３の態様による露光装置は、マスクのパターンを感光物体上に転写する露光装置であって、第１の態様によるレーザ装置と、前記レーザ装置から出力される出力光を前記マスクに照射する照明光学系と、前記マスクからの光を前記感光物体に投影する投影光学系とを備えたものである。
【０００９】
第４の態様によるデバイス製造方法は、リソグラフィ工程を含むデバイス製造方法であって、前記リソグラフィ工程では、前記第３の態様による露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光物体に転写するものである。
【００１０】
第５の態様による被検物検査装置は、前記第１の態様によるレーザ装置と、被検物を保持する支持部と、前記被検物の投影像を検出する検出器と、前記レーザ装置から出力される出力光を前記被検物に照射する照明光学系と、前記被検物からの光を前記検出器に投影する投影光学系と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、出力光の波長可変範囲を広げることができるレーザ装置、並びに、このようなレーザ装置を用いた光治療装置、露光装置、デバイス製造方法及び被検物検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるレーザ装置、光治療装置、露光装置、デバイス製造方法、及び被検物検査装置について、図面を参照して説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるレーザ装置１を示す概略構成図である。図２は、図１中の基本波長光発生部１０、光増幅部２０及び波長変換部３０を示す図である。図１では、基本波長光発生部１０及び波長変換部３０の構成要素については、温度制御に関連する要素のみを示している。一方、図２では、基本波長光発生部１０及び波長変換部３０の構成要素のうち、温度調整器３１ａ，３２ａ，３４ａ，３７ａ，３９ａ，４０ａ及び温度検出器３１ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３７ｂ，３９ｂ，４０ｂは、省略している。
【００１５】
本実施の形態によるレーザ装置１は、可変波長の出力光を出力するレーザ装置であり、図１に示すように、基本波長光発生部１０と、光増幅部２０と、波長変換部３０と、主制御部５０と、不揮発性メモリ等からなる対応情報記憶部６０と、温度制御部７０とを備えている。
【００１６】
基本波長光発生部１０は、レーザ装置１の出力光の波長を指令する出力波長指令信号に応じた基本波長の光を発生するように、構成されている。本実施の形態では、出力波長指令信号は、レーザ装置１の外部から主制御部５０が受けるが、これに限定されるものではない。例えば、ユーザ又は設置業者等がレーザ装置１の出力光の波長を指定する場合には、レーザ装置１内に設置したボリウム等により出力波長指令信号を発するようにしてもよい。
【００１７】
本実施の形態では、基本波長光発生部１０は、図１及び図２に示すように、ＤＦＢ（分布帰還型）半導体レーザ１１と、ＤＦＢ半導体レーザ１１の温度を調整するペルチェ素子等のレーザ光源用温度調整器１１ａと、ＤＦＢ半導体レーザ１１の温度を検出するサーミスタ等の温度検出器１１ｂと、電気パルス発生器１２とから構成され、温度制御式の可変波長レーザ光源として構成されている。
【００１８】
ＤＦＢ半導体レーザ１１としては、例えば、発振波長を１．５４７μｍを含む所定範囲内で変え得るＩｎＧａＡｓＰ、ＤＦＢ半導体レーザが用いられる。電気パルス発生器１２は、ＤＦＢ半導体レーザ１１の作動を制御するドライバであり、例えば、パルス幅約１ｎＳ、繰り返し周波数ｆ＝数十〜数百ｋＨｚの駆動信号をＤＦＢ半導体レーザ１１に供給してパルス発振作動させる。これにより、ＤＦＢ半導体レーザ１１は、ピークパワー１０ｍＷ程度のパルス状の基本波長の光（基本波）を光増幅部２０に出力する。
【００１９】
対応情報記憶部６０には、予め、レーザ装置１の出力光の波長と、レーザ装置１からその波長の出力光を出力するために必要なＤＦＢ半導体レーザ１１の温度との、対応関係（以下、「出力波長−レーザ温度対応関係」と呼ぶ。）を示す対応情報が記憶されている。本実施の形態では、波長変換部３０は、後述するように、基本波長光発生部１０が出力する基本波の波長の１／８の波長の光をレーザ装置１の出力光として出力する。したがって、基本波長光発生部１０が出力する基本波の波長は、レーザ装置１の出力光の波長の８倍でなければならない。周知のように、ＤＦＢ半導体レーザ１１は、その温度を変えることで、ＤＦＢ半導体レーザ１１の出力光の波長を調整することができる。したがって、本実施の形態では、対応情報記憶部６０には、出力波長−レーザ温度対応関係として、レーザ装置１の出力光の波長と、レーザ装置１の出力光の波長の８倍の波長の光をＤＦＢ半導体レーザ１１が発生する際のＤＦＢ半導体レーザ１１の温度との、対応関係を示す対応情報が記憶されている。ＤＦＢ半導体レーザ１１の温度とＤＦＢ半導体レーザ１１からの出力光の波長との対応関係には、個体差がある。このため、予め、温度調整器１１ａによる温度調整状態を順次変えながら、温度検出器１１ｂによる検出温度及びＤＦＢ半導体レーザ１１の出力光の波長を実測し、その測定結果に基づいて出力波長−レーザ温度対応関係を得ることが好ましい。出力波長−レーザ温度対応関係を示す対応情報は、例えば、近似式の形式及びルックアップテーブルの形式のいずれの形式で対応情報記憶部６０に記憶させてもよい。
【００２０】
ＤＦＢ半導体レーザ１１の温度制御に関して、主制御部５０は、出力波長指令信号に基づいて対応情報記憶部６０に記憶されている対応情報を参照することにより、出力波長指令信号が示す出力波長に応じて設定すべきＤＦＢ半導体レーザ１１の温度を取得し、この温度をＤＦＢ半導体レーザ１１の目標温度として温度制御部７０に供給する。温度制御部７０は、その目標温度及び温度検出器１１ｂからの検出信号に従った調整信号を温度調整器１１ａに供給することで、ＤＦＢ半導体レーザ１１の温度が前記目標温度となるようにフィードバック制御を行う。
【００２１】
この温度制御によって、ＤＦＢ半導体レーザ１１（したがって、基本波長光発生部１０）は、出力波長指令信号に応じた基本波長の光を発生する。このように、本実施の形態では、基本波長光発生部１０は、温度制御式の可変波長レーザ光源として構成されているが、他の方式の可変波長レーザ光源として構成してもよい。例えば、レーザ光源の共振器内に、発振波長を決定するための光学系を配し、この光学系内の所定部分の光路長を変化させることにより、レーザ光源の発振波長を変えるようにしてもよい。
【００２２】
光増幅部２０は、図２に示すように、基本波長光発生部１０が発生した基本波長の光を３つに分岐するカプラ２１と、分岐された１つの光を増幅する光増幅器としての第１のＥＤＦＡ２２と、分岐された他の１つの光を遅延する遅延器２３と、遅延器２３により遅延された光を増幅する光増幅器としての第２のＥＤＦＡ２４と、分岐された残りの１つの光を遅延する遅延器２５と、遅延器２５により遅延された光を増幅する光増幅器としての第３のＥＤＦＡ２６と、を有している。
【００２３】
次に、波長変換部３０について説明する。波長変換部３０は、図１及び図２に示すように、各々が波長変換を行う複数の非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０と該複数の非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度をそれぞれ調整するヒータ等の複数の温度調整器３１ａ，３２ａ，３４ａ，３７ａ，３９ａ，４０ａとを有し、光増幅部２０により増幅された光を、前記出力波長指令信号が示す波長の光に変換する。非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０には、それぞれの温度を検出するサーミスタ等の温度検出器３１ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３７ｂ，３９ｂ，４０ｂもそれぞれ設けられている。
【００２４】
本実施の形態では、非線形光学結晶３１として、２倍波形成光学素子を構成するＰＰＬＮ結晶が用いられている。非線形光学結晶３１としては、ＰＰＫＴＰ結晶、ＰＰＳＬＴ結晶、ＬＢＯ結晶等を用いてもよい。非線形光学結晶３２として、３倍波形成光学素子を構成するＬＢＯ結晶が用いられている。非線形光学結晶３４として、５倍波形成光学素子を構成するＬＢＯ結晶が用いられている。非線形光学結晶３４としては、ＢＢＯ結晶、ＣＢＯ結晶を用いてもよい。非線形光学結晶３７として、２倍波形成光学素子を構成するＰＰＬＮ結晶が用いられている。非線形光学結晶３７としては、ＰＰＫＴＰ結晶、ＰＰＳＬＴ結晶、ＬＢＯ結晶等を用いてもよい。非線形光学結晶３９として、７倍波形成光学素子を構成するＣＬＢＯ結晶が用いられている。非線形光学結晶４０として、８倍波形成光学素子を構成するＣＬＢＯ結晶が用いられている。
【００２５】
図２において、楕円形で示されるのはコリメータレンズや集光レンズであり、その説明は省略する。また、図３において、Ｐ偏光を矢印で、Ｓ偏光を○中に点のある印で示し、基本波をω、ｎ倍波をｎωで示す。
【００２６】
図２に示すように、第１のＥＤＦＡ２２で増幅されたＰ偏光の基本波は、非線形光学結晶３１（２倍波形成光学素子）に入射し、非線形光学結晶３１からは、基本波と共にＰ偏光の２倍波が発生する。この基本波と２倍波を、非線形光学結晶（３倍波形成光学素子）３２に入射させる。非線形光学結晶３２からは、基本波と２倍波と共に、Ｓ偏光の３倍波が発生する。
【００２７】
これらの光を、２波長波長板３３を通すことにより、２倍波だけをＳ偏光に変換する。２波長波長板として、例えば結晶の光学軸と平行にカットした一軸性の結晶の平板からなる波長板が用いられる。一方の波長の光（２倍波）に対しては、偏光を回転させ、他方の波長の光に対しては、偏光が回転しないように、波長板（結晶）の厚さを一方の波長の光に対しては、λ／２の整数倍で、他方の波長の光に対しては、λの整数倍になるようにカットする。そして、共にＳ偏光となった２倍波と３倍波を、非線形光学結晶３４（５倍波形成光学素子）に入射させる。非線形光学結晶３４からは、２倍波と３倍波と共にＰ偏光の５倍波が発生する。なお、Ｐ偏光の基本波はそのまま非線形光学結晶３４を透過する。
【００２８】
非線形光学結晶３４から発生する５倍波は、ウォークオフのため、断面が楕円形の形状をしており、そのままでは集光性が悪くて、次の波長変換には使用できない。よって、シリンドリカルレンズ３５，３６により、この楕円形の断面形状を円形に整形する。
【００２９】
一方、第２のＥＤＦＡ２４で増幅されたＰ偏光の基本波は、非線形光学結晶３７（２倍波形成光学素子）３７に入射し、非線形光学結晶３７からは、基本波と共にＰ偏光の２倍波が発生する。
【００３０】
さらに、第３のＥＤＦＡ２６で増幅されたＳ偏光の基本波は、ダイクロイックミラー４１により前述のＰ偏光の２倍波と合成される。この例ではダイクロイックミラー４１は、基本波を透過し、２倍波を反射するようなものとなっている。合成されたＳ偏光の基本波とＰ偏光の２倍波を、前述のＰ偏光の５倍波と、ダイクロイックミラー３８により合成する。この例では、ダイクロイックミラー３８は、基本波と２倍波を透過し、５倍波を反射するようなものとなっている。この光の合成には、バルク型光学素子を用いることが可能であり、例えば、色分解・合成ミラー（ダイクロイックミラー）、反射型及び透過型回折光学素子を用いることが可能である。
【００３１】
合成されたＳ偏光の基本波、Ｐ偏光の２倍波、Ｐ偏光の５倍波は、非線形光学結晶３９（７倍波形成光学素子）に入射し、非線形光学結晶３９からは、これらの光と共に、Ｓ偏光の７倍波が発生する。これらの光は、非線形光学結晶４０（８倍波形成光学素子）に入射し、ここでＳ偏光の基本波とＳ偏光の７倍波が合成されてＰ偏光の８倍波が発生する。８倍波のみを非線形光学結晶４０から放出される他の波長の光から分離したい場合は、ダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ、プリズムを使用することにより、これらを分離すればよい。本実施の形態では、図示しないダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタ、プリズムによって、非線形光学結晶４０から放出される光から８倍波（基本波長の１／８の波長の光）を分離し、これを波長変換部３０の出力光として出力する。本実施の形態では、波長変換部３０の出力光をレーザ装置１の出力光としている。本実施の形態では、これにより、レーザ装置１の出力光は、１．５４７μｍの１／８の波長（１９３．４ｎｍ）を含む所定範囲内の可変波長の紫外パルス光となる。
【００３２】
非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０にそれぞれ入射する入射光の波長は、基本波長光発生部１０が発生する基本波長のみによって定まり、非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度には依存しない。したがって、波長変換部３０の出力光の波長は、非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度に依存せず、それらの温度が変化しても、波長変換部３０が出力する基本波長は、基本波長光発生部１０が発生する基本波長の１／８のまま変化しない。しかし、基本波長光発生部１０が発生する基本波長が前述したように出力波長指令信号に応じて変化すると、それに応じて非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０にそれぞれ入射する入射光の波長が変化し、波長変換部３０の出力光の波長が変化し、レーザ装置１の出力光の波長可変が実現される。
【００３３】
非線形光学結晶の変換効率は、図３に示すように、非線形光学結晶の温度に依存するのみならず、非線形光学結晶に対する入射光の波長にも依存する。図３は、入射光の各波長λ１，λ２，λ３毎の、非線形光学結晶の変換効率の温度依存性を模式的に示す図である。図３に示す例では、波長λ１の場合は温度Ｔ１で変換率が最大となり、波長λ２の場合は温度Ｔ２で変換率が最大となり、波長λ３の場合は温度Ｔ３で変換率が最大となっている。
【００３４】
したがって、レーザ装置１の出力光のある波長（ひいては、基本波長光発生部１０が発生するある基本波長）について、非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０がそれぞれ最大の変換効率となるようにそれらの温度をそれぞれ設定したとしても、その温度を常に維持したままとすれば、レーザ装置１の出力光の波長（ひいては、基本波長光発生部１０が発生する基本波長）を変えると、各非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０に入射する光の波長は変化することから、それに応じて非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の変換効率が低下してしまう。そして、その波長の変化量が大きいほど、非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の変換効率が大きく低下してしまう。例えば、図３に示す特性を持つ非線形光学結晶について、ある波長λ２の入射光に対して変換効率が最大となるように、その非線形光学結晶の温度をＴ２に設定し、その温度Ｔ２を常に維持するとすれば、入射光の波長がλ２からλ１側へずれたりλ３側へずれたりすれば、その非線形光学結晶の変換効率は低下してしまい、その波長のずれが大きいほど、その変換効率は大きく低下してしまう。
【００３５】
非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の変換効率が大きく低下してしまえば、レーザ装置１の出力光のパワーレベルが大きく低下してしまい、使用に耐えなくなる。したがって、レーザ装置１の出力光のある波長について非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度をそれぞれ最適化しても、常にその温度を維持してしまえば、レーザ装置１の出力光の波長の可変範囲は狭くなってしまう。
【００３６】
これに対し、本実施の形態では、主制御部５０、対応情報記憶部６０及び温度制御部７０によって、レーザ装置１の出力光の波長（ひいては、基本波長光発生部１０が発生する基本波長）が変わっても、その波長に追従して非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度が変換効率の点からそれぞれ最適化されるように、非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度をそれぞれ制御する。したがって、本実施の形態によれば、レーザ装置１の出力光の波長の可変範囲を大幅に広くすることができる。この点について、以下に詳述する。
【００３７】
対応情報記憶部６０には、前述した出力波長−レーザ温度対応関係を示す対応情報のみならず、各非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０に関して、レーザ装置１の出力光の波長と、レーザ装置１からその波長の出力光を出力する際に当該非線形光学結晶に入射する光の波長について変換効率が最大又はこれに近い値となる当該非線形光学結晶の温度との、対応関係（以下、「出力波長−結晶温度対応関係」と呼ぶ。）を示す対応情報も、予め記憶されている。例えば、図３に示す特性を持つ非線形光学結晶について、レーザ装置１の出力光の第１乃至第３の波長にそれぞれ応じて当該非線形光学結晶に波長λ１，λ２，λ３の入射光が入射する場合には、当該非線形光学結晶の出力波長−結晶温度対応関係を示す対応情報として、第１乃至第３の波長がそれぞれ温度Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と対応することを示す対応情報が、対応情報記憶部６０に記憶されている。非線形光学結晶の入射光の波長と変換効率が最大となる温度との対応関係には、個体差がある。このため、予め、各非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０について、入射光の波長を順次変えつつ、温度調整器１１ａによる温度調整状態を順次変えながら、温度検出器による検出温度及び変換効率を実測し、その測定結果に基づいて出力波長−結晶温度対応関係を得ることが好ましい。出力波長−結晶温度対応関係を示す対応情報は、例えば、近似式の形式及びルックアップテーブルの形式のいずれの形式で対応情報記憶部６０に記憶させてもよい。
【００３８】
非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度制御に関して、主制御部５０は、出力波長指令信号に基づいて対応情報記憶部６０に記憶されている対応情報を参照することにより、出力波長指令信号が示す出力波長に応じて設定すべき非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度をそれぞれ取得し、これらの温度を各非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の目標温度として温度制御部７０に供給する。温度制御部７０は、各非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０毎に、その目標温度及び対応する温度検出器３１ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３７ｂ，３９ｂ，４０ｂからの検出信号に従った調整信号を、対応する温度調整器３１ａ，３２ａ，３４ａ，３７ａ，３９ａ，４０ａに供給することで、各非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度が前記各目標温度となるようにフィードバック制御を行う。
【００３９】
したがって、本実施の形態によれば、レーザ装置１の出力光の波長（ひいては、基本波長光発生部１０が出力する光の基本波長）が変わっても、その波長に追従して、非線形光学結晶３１，３２，３４，３７，３９，４０の温度が変換効率の点からそれぞれ最適化された温度にされる。このため、本実施の形態によれば、レーザ装置１の出力光の波長の可変範囲を広くすることができる。よって、本実施の形態によれば、波長可変性能を十分に活用することができる。
【００４０】
［第２の実施の形態］
【００４１】
図４は、本発明の第２の実施の形態による光治療装置８０を示す概略構成図である。図５は、図４に示す光治療装置８０を構成する照射光学系１００及び観察光学系１１０を示す概略構成図である。本実施の形態による光治療装置８０は、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１を用いて構成され、紫外レーザ光（レーザ装置１の出力光）を角膜に照射して角膜表面のアブレーション（PRK: Photorefractive Keratectomy）あるいは切開した角膜内部のアブレーション（LASIK: Laser Intrastromal Keratomileusis）を行い、角膜の曲率もしくは凹凸を矯正して近眼、乱視などの治療を行う装置である。
【００４２】
光治療装置８０は、図４に示すように基本的には、装置筐体９０内に、上述したレーザ装置１と、このレーザ装置１から出力された紫外レーザ光Ｌｖを眼球ＥＹの角膜ＨＣの表面（治療部位）に導いて照射させる照射光学系１００と、治療部位の観察を行う観察光学系１１０とを備えて構成される。
【００４３】
装置筐体９０はＸ−Ｙ移動テーブル９２を介してベース部９１上に配設されており、眼球ＥＹに対して装置筐体９０全体が、図４における矢印Ｘ方向すなわち図面左右方向と、紙面に垂直なＹ方向とに移動可能に構成されている。
【００４４】
照射光学系１００及び観察光学系１１０の構成を図５に示している。照射光学系１００は、レーザ装置１から射出された紫外レーザ光Ｌｖを、眼球ＥＹ上において所定のスポット径を形成するように集光させる集光レンズ１０１と、集光レンズ１０１からの紫外レーザ光を反射させて治療対象となる眼球ＥＹの角膜ＨＣの表面に照射させるダイクロイック・ミラー１０２とを有して構成される。ダイクロイック・ミラー１０２は、紫外領域の光を反射させ可視領域の光を透過させるように設定され、次述する観察光学系１１０の光軸と同軸上に紫外レーザ光Ｌｖを反射させて角膜ＨＣ表面に照射可能になっている。
【００４５】
一方、観察光学系１１０は、治療対象となる眼球ＥＹの角膜ＨＣの表面を照明する照明ランプ１１５と、照明ランプ１１５により照明され角膜ＨＣで反射されてダイクロイック・ミラー１０２を透過した可視領域の光を受ける対物レンズ１１１と、対物レンズ１１１からの光を反射させるプリズム１１２と、プリズム１１２からの反射光を受けて結像させる接眼レンズ１１３とから構成され、接眼レンズ８３を通して角膜ＨＣの拡大像を観察できるようになっている。
【００４６】
これにより、眼科医等の術者が観察光学系１１０を介して目視観察しながら光治療を行うことができる。例えば、眼球ＥＹを目視観察しながら装置筐体９０をＸ方向及びＹ方向に移動させ、治療対象となる角膜ＨＣの表面に紫外レーザ光をスポット光として照射させ、照射領域の蒸散を行わせる。また、図示省略する作動制御装置によりＸ−Ｙ移動テーブル９２の作動を制御し、装置筐体９０をＸ方向及びＹ方向に移動させて角膜ＨＣの表面上に照射されるスポット光を走査移動させ、角膜表面のアブレーションを行って近視、乱視、遠視等の矯正治療を行うことができる。
【００４７】
本実施の形態による光治療装置では、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１が用いられているので、例えば、照射光学系１００に製造上の個体差が生じていても、レーザ装置１の出力光の波長を変えることでこの個体差を補正することができる。そして、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１が用いられているので、レーザ装置１の出力光の波長を広い範囲で変えることができることから、前記個体差が比較的大きくても十分に補正することができる。
【００４８】
［第３の実施の形態］
【００４９】
図６は、本実施の形態の第３の実施の形態による露光装置１２０を模式的に示す概略構成図である。本実施の形態による露光装置１２０は、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１を用いて構成され、半導体製造工程の一つであるフォトリソグラフィ工程で使用される。光リソグラフィ工程で使用される露光装置は、原理的には写真製版と同じであり、フォトマスク（レチクル）上に精密に描かれたデバイスパターンを、フォトレジストを塗布した半導体ウエハやガラス基板などの上に光学的に投影して転写する。
【００５０】
本実施の形態による露光装置１２０は、前述したレーザ装置１と、照射光学系（照明光学系）１２１と、フォトマスク１２２を支持するマスク支持台１２３と、投影光学系１２４と、露光対象物たる感光物体である半導体ウエハ１２５を載置保持する載置台１２６と、載置台１２６を水平移動させる駆動装置１２７とを備えている。
【００５１】
この露光装置１２０においては、前述したレーザ装置１から出力される出力光が、複数のレンズから構成される照射光学系１２１に入力され、ここを通ってマスク支持台１２３に支持されたフォトマスク１２２の全面に照射される。本実施の形態では、レーザ装置１及び照射光学系１２１が、対象物であるフォトマスク１２２を照射する光照射装置を構成している。このように照射されてフォトマスク１２２を通過した光は、フォトマスク１２２に描かれたデバイスパターンの像を有しており、この光が投影光学系１２４を介して載置台１２６に載置された半導体ウエハ１２５の所定位置に照射される。このとき、投影光学系１２４によりフォトマスク１２２のデバイスパターンの像が半導体ウエハ１２５の上に縮小されて結像露光される。
【００５２】
本実施の形態による露光装置１２０では、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１が用いられているので、例えば、投影光学系１２４に製造上の個体差が生じていても、レーザ装置１の出力光の波長を変えることでこの個体差を補正することができる。そして、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１が用いられているので、レーザ装置１の出力光の波長を広い範囲で変えることができることから、前記個体差が比較的大きくても十分に補正することができる。
【００５３】
本発明の一実施の形態によるデバイス製造方法では、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、シリコン材料からウエハを形成する工程、前記第３の実施の形態による露光装置１２０によりフォトマスク１２２を介して半導体ウエハ１２５を露光する工程を含むリソグラフィ工程、エッチング等の回路パターンを形成する工程、デバイス組み立て工程（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、及び検査工程等を経て製造される。なお、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置のみならず、他の種々のデバイスを製造するための露光装置にも適用することができる。
【００５４】
［第４の実施の形態］
【００５５】
図７は、本発明の第４の実施の形態による被検物検査装置としてのマスク欠陥検査装置１３０を示す概略構成図である。
【００５６】
本実施の形態によるマスク欠陥検査装置１３０は、フォトマスク１３２上に精密に描かれたデバイスパターンをＴＤＩセンサ（Time Delay and Integration）１３６上に光学的に投影し、センサ画像と所定の参照画像とを比較し、その差からパターンの欠陥を抽出する。
【００５７】
マスク欠陥検査装置１３０は、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１と、照明光学系１３１と、フォトマスク１３２を支持するマスク支持台１３３と、マスク支持台１３３を水平移動させる駆動装置１３４と、投影光学系１３５と、ＴＤＩセンサ１３６とを備えて構成される。
【００５８】
このマスク欠陥検査装置１３０においては、上述したレーザ装置１から出力される出力光が、複数のレンズから構成される照明光学系１３１に入力され、ここを通ってマスク支持台１３３に支持されたフォトマスク１３２の所定領域に照射される。このように照射されてフォトマスク１３２を通過した光は、フォトマスク１３２に描かれたデバイスパターンの像を有しており、この光が投影光学系１３５を介してＴＤＩセンサ１３６の所定の位置に結像される。なお、マスク支持台１３３の水平移動速度と、ＴＤＩ１３６の転送クロックとは同期している。
【００５９】
本実施の形態によるマスク欠陥検査装置１３０では、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１が用いられているので、例えば、投影光学系１３５に製造上の個体差が生じていても、レーザ装置１の出力光の波長を変えることでこの個体差を補正することができる。そして、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１が用いられているので、レーザ装置１の出力光の波長を広い範囲で変えることができることから、前記個体差が比較的大きくても十分に補正することができる。
【００６０】
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００６１】
例えば、レーザ装置１から出力される出力光の波長の可変範囲は１．５４７μｍの１／８の波長である１９３．４ｎｍを含む範囲に限定されるものではないことは、言うまでもない。また、波長変換部３０の構成は前述した構成に限定されるものではない。
【００６２】
さらに、本発明によるレーザ装置１を利用した装置として、前記第２乃至第４の実施の形態を挙げたが、本発明によるレーザ装置１は、他の種々の装置において用いることができる。また、前述した第２乃至第４の実施の形態では、前記第１の実施の形態によるレーザ装置１の可変波長性能を光学系の補正に利用する例であったが、本発明によるレーザ装置の用途は、そのような補正に限定されるものではない。例えば、被測定物に照射して被測定物からの光を分析して種々の測定を行う測定装置において、測定光の波長を積極的に変えることで被測定物の異なる情報を得る測定装置などにおいて、本発明によるレーザ装置を使用し、そのレーザ装置の出力光を前記可変波長の測定光として用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるレーザ装置を示す概略構成図である。
【図２】図１中の基本波長光発生部、光増幅部及び波長変換部を示す図である。
【図３】非線形光学結晶の特性を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態による光治療装置を示す概略構成図である。
【図５】図４に示す光治療装置を構成する照射光学系及び観察光学系を示す概略構成図である。
【図６】本実施の形態の第３の実施の形態による露光装置を模式的に示す概略構成図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態によるマスク欠陥検査装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  レーザ装置
１０  基本波長光発生部
１１ａ，３１ａ，３２ａ，３４ａ，３７ａ，３９ａ，４０ａ  温度調整器
１１ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３７ｂ，３９ｂ，４０ｂ  温度検出器
２０  光増幅部
３０  波長変換部
３１，３２，３４，３７，３９，４０  非線形光学結晶
５０  主制御部
６０  対応情報記憶部
７０  温度制御部
８０  光治療装置
１２０  露光装置
１３０  マスク欠陥検査装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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