(57)【要約】  紫外レーザ装置は、波長１５２０〜１５８０ｎｍの第１赤外レーザ光を出力する第１レーザ光出力部と、波長１０２０〜１１００ｎｍの第２赤外レーザ光を出力する第２レーザ光出力部と、第１赤外レーザ光を波長変換して第１赤外レーザ光の第５高調波である第１紫外レーザ光を発生させる第１波長変換光学系と、第１紫外レーザ光及び第２赤外レーザ光が入射する第２波長変換光学系とを備える。第２波長変換光学系は、第１紫外レーザ光と第２赤外レーザ光との和周波発生により第２紫外レーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、第２紫外レーザ光と第２赤外レーザ光との和周波発生により波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子とを有して構成される。
2013133279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長が１５２０〜１５８０ｎｍの帯域にある第１赤外レーザ光を出力する第１レーザ光出力部と、
波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にある第２赤外レーザ光を出力する第２レーザ光出力部と、
複数の波長変換光学素子を有し、前記第１レーザ光出力部から出力された前記第１赤外レーザ光を前記複数の波長変換光学素子により順次波長変換して前記第１赤外レーザ光の第５高調波である第１紫外レーザ光を発生させる第１波長変換光学系と、
前記第１波長変換光学系により発生された前記第１紫外レーザ光及び前記第２レーザ光出力部から出力された前記第２赤外レーザ光が入射する第２波長変換光学系とを備え、
前記第２波長変換光学系は、
前記第１紫外レーザ光と前記第２赤外レーザ光との和周波発生により第２紫外レーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、
前記第２紫外レーザ光と前記第２赤外レーザ光との和周波発生により波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、
を有する紫外レーザ装置。
【請求項２】
前記第２レーザ光出力部から出力される前記第２赤外レーザ光は、偏光面が互いに直交する第１の偏光成分と第２の偏光成分とを含み、
前記第１の波長変換光学素子は、前記第１紫外レーザ光と前記第２赤外レーザ光における前記第１の偏光成分との和周波発生により前記第２紫外レーザ光を発生させ、
前記第２の波長変換光学素子は、前記第２紫外レーザ光と前記第２赤外レーザ光における前記第２の偏光成分との和周波発生により前記深紫外レーザ光を発生させる、請求項１に記載の紫外レーザ装置。
【請求項３】
前記第１の波長変換光学素子はＡＤＰ結晶である、請求項１または請求項２に記載の紫外レーザ装置。
【請求項４】
前記第１の波長変換光学素子における位相整合は非臨界位相整合である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項５】
前記第２の波長変換光学素子はＣＬＢＯ結晶である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項６】
前記第２の波長変換光学素子における位相整合は非臨界位相整合である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項７】
前記第１レーザ光出力部は、エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項８】
前記第２レーザ光出力部は、イッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項９】
前記第２レーザ光出力部は、
波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にあるシード光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射された前記シード光を増幅するファイバ増幅器とを有し、
前記ファイバ光増幅器から出射された光が、前記第１の偏光成分及び前記第２の偏光成分を含む前記第２赤外レーザ光となって前記第２レーザ光出力部から出力される、請求項２〜８いずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項１０】
前記第２レーザ光出力部は、
波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にあるシード光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射された前記シード光を増幅する第１ファイバ増幅器と、
前記レーザ光源から出射された前記シード光を増幅する第２ファイバ増幅器とを有し、
前記第１ファイバ増幅器から出射された光が前記第１の偏光成分を含む前記第２赤外レーザ光となり、前記第２ファイバ増幅器から出射された光が前記第２の偏光成分を含む前記第２赤外レーザ光となって、前記第２レーザ光出力部から出力される、請求項２〜８のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項１１】
前記第２レーザ光出力部は、
波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にある第１シード光を出射する第１レーザ光源と、
前記第１レーザ光源から出射された前記第１シード光を増幅する第１ファイバ増幅器と、
波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にある第２シード光を出射する第２レーザ光源と、
前記第２レーザ光源から出射された前記第２シード光を増幅する第２ファイバ増幅器とを有し、
前記第１ファイバ増幅器から出射された光が前記第１の偏光成分を含む前記第２赤外レーザ光となり、前記第２ファイバ増幅器から出射された光が前記第２の偏光成分を含む前記第２赤外レーザ光となって、前記第２レーザ光出力部から出力される、請求項２〜８のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置と、
所定の露光パターンが形成されたフォトマスクを保持するマスク支持部と、
露光対象物を保持する露光対象物支持部と、
前記紫外レーザ装置から出力された前記深紫外レーザ光を前記マスク支持部に保持されたフォトマスクに照射する照明光学系と、
前記フォトマスクを透過した光を露光対象物支持部に保持された露光対象物に投影する投影光学系と
を備えた露光装置。
【請求項１３】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の紫外レーザ装置と、
被検物を保持する被検物支持部と、
前記紫外レーザ装置から出力された前記深紫外レーザ光を前記被検物支持部に保持された被検物に照射する照明光学系と、
前記被検物からの光を検出器に投影する投影光学系と
を備えた検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外波長のレーザ光を出力するレーザ光出力部と、レーザ光出力部から出力された赤外レーザ光を紫外波長のレーザ光に波長変換する波長変換光学系とを備え、波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を出力する紫外レーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を利用する装置としては、露光装置や検査装置、治療装置等が知られている。このような装置に用いるための紫外レーザ装置として種々の構成が提案されている。例えば、レーザ光源から出射された赤外波長のシード光をエルビウム（Ｅｒ）・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）により増幅し、増幅された赤外レーザ光を複数の波長変換光学素子により順次波長変換して、波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を出力する紫外レーザ装置が知られている（特許文献１、特許文献２を参照）。このような構成の紫外レーザ装置は、取り扱いが容易で小型の全固体型の紫外レーザ装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特開２００４−８６１９３号公報
【特許文献２】日本国特開２０１０−９３２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、提案されている紫外レーザ装置は構成が複雑である。本発明は、波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を出力可能な、新規かつ簡単な構成の紫外レーザ装置を提供する。また、新規構成の紫外レーザ装置を備えた露光装置、検査装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、紫外レーザ装置は、波長が１５２０〜１５８０ｎｍの帯域にある第１赤外レーザ光を出力する第１レーザ光出力部と、波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にある第２赤外レーザ光を出力する第２レーザ光出力部と、複数の波長変換光学素子を有し、第１レーザ光出力部から出力された第１赤外レーザ光を複数の波長変換光学素子により順次波長変換して第１赤外レーザ光の第５高調波である第１紫外レーザ光を発生させる第１波長変換光学系と、第１波長変換光学系により発生された第１紫外レーザ光及び第２レーザ光出力部から出力された第２赤外レーザ光が入射する第２波長変換光学系とを備え、第２波長変換光学系は、第１紫外レーザ光と第２赤外レーザ光との和周波発生により第２紫外レーザ光を発生させる第１の波長変換光学素子と、第２紫外レーザ光と第２赤外レーザ光との和周波発生により波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を発生させる第２の波長変換光学素子と、を有する。【０００６】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様の紫外レーザ装置において、第２レーザ光出力部から出力される第２赤外レーザ光は、偏光面が互いに直交する第１の偏光成分と第２の偏光成分とを含み、第１の波長変換光学素子は、第１紫外レーザ光と第２赤外レーザ光における第１の偏光成分との和周波発生により第２紫外レーザ光を発生させ、第２の波長変換光学素子は、第２紫外レーザ光と第２赤外レーザ光における第２の偏光成分との和周波発生により深紫外レーザ光を発生させるように構成することが好ましい。【０００７】
本発明の第３の態様によれば、第１または第２の態様の紫外レーザ装置において、第１の波長変換光学素子はＡＤＰ結晶であることが好ましい。
本発明の第４の態様によれば、第１〜第３の態様の紫外レーザ装置において、第１の波長変換光学素子における位相整合は非臨界位相整合であることが好ましい。
本発明の第５の態様によれば、第１〜第４の態様の紫外レーザ装置において、第２の波長変換光学素子はＣＬＢＯ結晶であることが好ましい。
本発明の第６の態様によれば、第１〜第５の態様の紫外レーザ装置において、第２の波長変換光学素子における位相整合は非臨界位相整合であることが好ましい。【０００８】
本発明の第７の態様によれば、第１〜第６の態様の紫外レーザ装置において、第１レーザ光出力部は、エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器を有することが好ましい。
本発明の第８の態様によれば、第１〜第７の態様の紫外レーザ装置において、第２レーザ光出力部は、イッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器を有することが好ましい。【０００９】
本発明の第９の態様によれば、第２〜第８の態様の紫外レーザ装置において、第２レーザ光出力部は、波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にあるシード光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたシード光を増幅するファイバ増幅器とを有し、ファイバ光増幅器から出射された光が、第１の偏光成分及び第２の偏光成分を含む第２赤外レーザ光となって第２レーザ光出力部から出力されることが好ましい。【００１０】
本発明の第１０の態様によれば、第２〜第８の態様の紫外レーザ装置において、第２レーザ光出力部は、波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にあるシード光を出射するレーザ光源と、レーザ光源から出射されたシード光を増幅する第１ファイバ増幅器と、レーザ光源から出射されたシード光を増幅する第２ファイバ増幅器とを有し、第１ファイバ増幅器から出射された光が第１の偏光成分を含む第２赤外レーザ光となり、第２ファイバ増幅器から出射された光が第２の偏光成分を含む第２赤外レーザ光となって、第２レーザ光出力部から出力されるように構成することが好ましい。【００１１】
本発明の第１１の態様によれば、第２〜第８の態様の紫外レーザ装置において、第２レーザ光出力部は、波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にある第１シード光を出射する第１レーザ光源と、第１レーザ光源から出射された第１シード光を増幅する第１ファイバ増幅器と、波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にある第２シード光を出射する第２レーザ光源と、第２レーザ光源から出射された第２シード光を増幅する第２ファイバ増幅器とを有し、第１ファイバ増幅器から出射された光が第１の偏光成分を含む第２赤外レーザ光となり、第２ファイバ増幅器から出射された光が第２の偏光成分を含む第２赤外レーザ光となって、第２レーザ光出力部から出力されることが好ましい。【００１２】
本発明の第１２の態様によれば、露光装置は、第１〜第１１のいずれかの態様の紫外レーザ装置と、所定の露光パターンが形成されたフォトマスクを保持するマスク支持部と、露光対象物を保持する露光対象物支持部と、紫外レーザ装置から出力された深紫外レーザ光をマスク支持部に保持されたフォトマスクに照射する照明光学系と、フォトマスクを透過した光を露光対象物支持部に保持された露光対象物に投影する投影光学系とを備える。【００１３】
本発明の第１３の態様によれば、検査装置は、第１〜第１１のいずれかの態様の紫外レーザ装置と、被検物を保持する被検物支持部と、紫外レーザ装置から出力された深紫外レーザ光を被検物支持部に保持された被検物に照射する照明光学系と、被検物からの光を検出器に投影する投影光学系とを備える。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る紫外レーザ装置によれば、波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を出力可能な、新規構成の紫外レーザ装置を提供することができる。【００１５】
本発明に係る露光装置によれば、新規構成の紫外レーザ装置を備えた露光装置を提供することができ、また、本発明に係る検査装置によれば、新規構成の紫外レーザ装置を備えた検査装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施例としての紫外レーザ装置のブロック図である。
【図２】図２は、第１構成例の紫外レーザ装置の概要構成図である。
【図３】図３は、第２構成例の紫外レーザ装置の概要構成図である。
【図４】図４は、第３構成例の紫外レーザ装置の概要構成図である。
【図５】図５は、本発明の態様として例示する露光装置の概要構成図である。
【図６】図６は、本発明の態様として例示する検査装置の概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。本発明の態様として例示する紫外レーザ装置ＬＳ（ＬＳ１〜ＬＳ３）のブロック図を図１に示す。紫外レーザ装置ＬＳは、赤外レーザ光Ｌa（Ｌa1，Ｌa2）を出力するレーザ光出力部１、複数の波長変換光学素子を有しレーザ光出力部１から出力された赤外レーザ光Ｌaを深紫外レーザ光Ｌoに波長変換して出力する波長変換部３、レーザ光出力部１及び波長変換部３の動作を制御する制御部８などを備えて構成される。
【００１８】
レーザ光出力部１は、波長が１５２０〜１５８０ｎｍの帯域にある第１赤外レーザ光Ｌa1を出力する第１レーザ光出力部１ａと、波長が１０２０〜１１００ｎｍの帯域にある第２赤外レーザ光Ｌa2を出力する第２レーザ光出力部１ｂとを備える。第１赤外レーザ光Ｌa1及び第２赤外レーザ光Ｌa2の具体的な波長は、紫外レーザ装置ＬＳから出力する深紫外レーザ光Ｌoの波長、及び波長変換部３の構成に応じて設定することができる。
【００１９】
波長変換部３には、複数の波長変換光学素子、集光レンズ、ミラー等からなる波長変換光学系３０が設けられている。波長変換光学系３０は、第１レーザ光出力部１ａから出力された第１赤外レーザ光Ｌa1が入射する第１波長変換光学系３０ａと、第２レーザ光出力部１ｂから出力された第２赤外レーザ光Ｌa2及び第１波長変換光学系３０ａの出力光が入射する第２波長変換光学系３０ｂとから構成される。
【００２０】
第１波長変換光学系３０ａには３つの波長変換光学素子３１，３２，３３が設けられる。第１レーザ光出力部１ａから出力された第１赤外レーザ光Ｌa1は、これらの波長変換光学素子３１，３２，３３を透過する過程で順次波長変換され、第１赤外レーザ光Ｌa1の第５高調波である第１紫外レーザ光Ｌv1が発生する。
【００２１】
第２波長変換光学系３０ｂには２つの波長変換光学素子３５，３６が設けられる。波長変換光学素子３５では、第１波長変換光学系３０ａから出力された第１紫外レーザ光Ｌv1と、第２レーザ光出力部１ｂから出力された第２赤外レーザ光Ｌa2との和周波発生により第２紫外レーザ光Ｌv2が発生する。波長変換光学素子３６では、波長変換光学素子３５で発生した第２紫外レーザ光Ｌv2と、波長変換光学素子３５を透過した第２赤外レーザ光Ｌa2との和周波発生により波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光Ｌoが発生し、紫外レーザ装置ＬＳから出力される。このように概要構成される紫外レーザ装置ＬＳにおいては、レーザ光の重ね合わせが一回のみの簡単な構成で深紫外レーザ光を出力させることができる。
【００２２】
以下、具体的な構成例について、第１〜第３構成例の紫外レーザ装置ＬＳ１〜ＬＳ３の概要構成を示す図２〜図４を参照して説明する。図中、各波長変換光学素子に入射する光の偏光状態を説明するため、偏光面が紙面に平行な光をｐ偏光として上下方向の矢印で示し、偏光面が紙面に垂直な光をｓ偏光として中心にドットがある○印で示す。また、各図において、光路上に楕円形で示すものはコリメータレンズや集光レンズを表し、これらに関する個別の説明は省略する。
【００２３】
図２に示す第１構成例の紫外レーザ装置ＬＳ１において、第１レーザ光出力部１ａは、波長が１５５０ｎｍのシード光を出射する第１レーザ光源１１と、第１レーザ光源１１から出力されたシード光を増幅する第１ファイバ増幅器２１とを備えて構成される。また、第２レーザ光出力部１ｂは、波長が１０６５ｎｍのシード光を出射する第２レーザ光源１２と、第２レーザ光源１２から出力されたシード光を増幅する第２ファイバ増幅器２２とを備えて構成される。各図では、ファイバ増幅器における励起光光源の記載を省略している。
【００２４】
第１レーザ光源１１は、発振波長が１５５０ｎｍ近傍のＤＦＢ（Distributed Feedback）半導体レーザ、第２レーザ光源１２は、発振波長が１０６５ｎｍ近傍のＤＦＢ半導体レーザを好適に用いることができる。ＤＦＢ半導体レーザは、ペルチェ素子等を利用した温度調整器によって温度制御することにより、発振波長を所定範囲に狭帯域化して、単一波長のシード光を発生させることができる。また、ＤＦＢ半導体レーザは、励起電流を波形制御することにより任意強度でＣＷ発振またはパルス発振させることができる。
【００２５】
なお、第１レーザ光源１１におけるＤＦＢ半導体レーザの出力ポートと第１ファイバ増幅器２１との間にＥＯＭ（Electro Optic Modulator）等の外部変調器を設け、ＣＷ発振またはパルス発振させたＤＦＢ半導体レーザの出力光を外部変調器により切り出して、所要パルス波形のシード光を第１ファイバ増幅器２１に出力するように構成しても良い。第２レーザ光源１２についても同様である。
【００２６】
第１ファイバ増幅器２１としては、増幅用光ファイバのコアにエルビウム（Ｅｒ）がドープされたエルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を好適に用いることができる。エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器は、波長が１５００〜１６００ｎｍの帯域に利得を有する。そのため、波長が１５２０〜１５８０ｎｍの帯域にあるシード光を効率的に増幅し、高出力の第１赤外レーザ光を出力することができる。
【００２７】
本構成例においては、第１レーザ光源１１から出射された波長１５５０ｎｍのシード光が第１ファイバ増幅器２１によって増幅され、増幅された第１赤外レーザ光Ｌa1が第１レーザ光出力部１ａから出力される。第１レーザ光出力部１ａから出力された波長１５５０ｎｍの第１赤外レーザ光Ｌa1は、波長変換部３の第１波長変換光学系３０ａに入射する。
【００２８】
第２ファイバ増幅器２２としては、増幅用光ファイバのコアにイッテルビウム（Ｙｂ）がドープされたイッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＹＤＦＡ）を好適に用いることができる。イッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器は、波長が１０００〜１１２０ｎｍの帯域に利得を有する。そのため、１０２０〜１１００ｎｍの帯域にあるシード光を効率的に増幅し、高出力の第２赤外レーザ光を出力することができる。
【００２９】
本構成例においては、第２レーザ光源１２から出射された波長１０６５ｎｍのシード光が第２ファイバ増幅器２２によって増幅され、増幅された第２赤外レーザ光Ｌa2が第２レーザ光出力部１ｂから出力される。第２レーザ光出力部１ｂから出力された波長１０６５ｎｍの第２赤外レーザ光Ｌa2は、ミラー４２を介してダイクロイックミラー４１に入射する。
【００３０】
以上では、第１レーザ光出力部１ａを第１レーザ光源１１と第１ファイバ増幅器２１とにより構成し、第２レーザ光出力部１ｂを、第２レーザ光源１２と第２ファイバ増幅器２２とにより構成した形態を例示したが、各レーザ光出力部は、少なくともいずれかについて、ファイバ増幅器の入出射端に共振器を組み込んだファイバレーザ（ファイバレーザとしては、ＥｒファイバレーザやＹｂファイバレーザを用いる）により構成しても良い。
【００３１】
第１レーザ光出力部１ａから出力された第１赤外レーザ光Ｌa1が入射する第１波長変換光学系３０ａは、３つの波長変換光学素子３１，３２，３３を主体として構成される。第１波長変換光学系３０ａにおいては、入射した第１赤外レーザ光Ｌa1が波長変換光学素子３１，３２，３３を伝播する過程で順次波長変換され、第１赤外レーザ光Ｌa1の第５高調波である第１紫外レーザ光Ｌv1が発生する。
【００３２】
波長変換光学素子３１は、第２高調波発生（ＳＨＧ：Second Harmonic Generation）により第１赤外レーザ光Ｌa1の第２高調波を発生させる非線形光学結晶である。波長変換光学素子３１に入射した波長１５５０ｎｍのｐ偏光の第１赤外レーザ光Ｌa1は、この波長変換光学素子３１を伝播する過程で波長変換され、波長７７５ｎｍのｐ偏光のレーザ光（以下、７７５ｎｍ光という）が発生する。波長変換光学素子３１として、ＰＰＬＮ（Periodically Poled ＬiＮbＯ3）結晶を好適に用いることができる。
【００３３】
波長変換光学素子３１としては、ＰＰＬＴ（Periodically Poled ＬiＴaＯ3）結晶やＰＰＫＴＰ（Periodically Poled ＫＴiＯＰＯ4）等の疑似位相整合（ＱＰＭ： Quasi Phase Matching）結晶を用いても良い。また、ＬＢＯ（ＬiＢ3Ｏ5）結晶を用いることもできる。波長変換光学素子３１で発生したｐ偏光の７７５ｎｍ光と、波長変換光学素子３１を透過したｐ偏光の第１赤外レーザ光Ｌa1は、波長変換光学素子３２に入射する。
【００３４】
波長変換光学素子３２は、和周波発生（ＳＦＧ：Sum Frequency Generation）により第１赤外レーザ光Ｌa1と７７５ｎｍ光との和周波を発生させる非線形光学結晶である。光学素子３２に入射したｐ偏光の第１赤外レーザ光Ｌa1及びｐ偏光の７７５ｎｍ光は、波長変換光学素子３２を伝播する過程で波長変換され、第１赤外レーザ光の第３高調波である波長５１６．７ｎｍのｓ偏光のレーザ光（以下、５１７ｎｍ光という）が発生する。波長変換光学素子３２としてＬＢＯ結晶を好適に用いることができる。波長変換光学素子３２で発生したｓ偏光の５１７ｎｍ光と、波長変換光学素子３２を透過したｐ偏光の７７５ｎｍ光は、２波長波長板４５を透過することで７７５ｎｍ光のみ偏光面が９０度回転し、ともにｓ偏光となって波長変換光学素子３３に入射する。
【００３５】
波長変換光学素子３３は、和周波発生（ＳＦＧ）により７７５ｎｍ光と５１７ｎｍ光との和周波を発生させる非線形光学結晶である。波長変換光学素子３３に入射した、ともにｓ偏光の７７５ｎｍ光（第１赤外レーザ光の第２高調波）及び５１７ｎｍ光（第１赤外レーザ光の第３高調波）は、波長変換光学素子３３を伝播する過程で波長変換され、第１赤外レーザ光の第５高調波である波長３１０ｎｍのｐ偏光の第１紫外レーザ光Ｌv1が発生する。波長変換光学素子３３として、ＢＢＯ（β-ＢaＢ2Ｏ4）結晶を好適に用いることができる。ＢＢＯ結晶から出射する第１紫外レーザ光Ｌv1は、ウォークオフに起因してビーム断面が楕円形になっているため、２枚のシリンドリカルレンズによりビーム断面を円形に整形し、ダイクロイックミラー４１の第１面に入射させる。
【００３６】
ダイクロイックミラー４１の第２面には、第２レーザ光出力部１ｂから出力された波長１０６５ｎｍの第２赤外レーザ光Ｌa2が入射する。ダイクロイックミラー４１に入射する第２赤外レーザ光Ｌa2は、ｐ偏光成分とｓ偏光成分が適当な割合（例えばｐ偏光成分：ｓ偏光成分＝５０：５０）となるように構成されている。この構成は、例えば、第２ファイバ増幅器２２から直線偏光の第２赤外レーザ光Ｌa2を出力させ、１／２波長板等により偏光面がｐ偏及びｓ偏光に対して４５度となるように調整してダイクロイックミラー４１に入射させることにより実現される。あるいは、第２ファイバ増幅器２２から円偏光の第２赤外レーザ光Ｌa2を出力させてダイクロイックミラー４１に入射させることによっても実現できる。
【００３７】
ダイクロイックミラー４１は、第１紫外レーザ光Ｌv1の波長帯域の光を反射し、第２赤外レーザ光Ｌa2の波長帯域の光を透過する波長選択性を有して構成される。ダイクロイックミラー４１の反射波長帯域は、第２赤外レーザ光Ｌa2の波長より短く、且つ、第１紫外レーザ光Ｌv1の波長を含む波長帯域内であれば任意であるが、例えば、反射波長を３５０ｎｍ〜４００ｎｍ程度以下に設定することができる。このように設定することで、第１波長変換部３０ａから出射した光に含まれる第１紫外レーザ光Ｌv1と、これ以外の波長成分の光（第１赤外レーザ光、７７５ｎｍ光、５１７ｎｍ光）とを、ダイクロイックミラー４１を利用して分離することができる。これにより、第２波長変換光学系３０ｂに、不要な波長のレーザ光が入射すること、及び第２波長変換光学系３０ｂから出射することを抑止できる。
【００３８】
ダイクロイックミラー４１の第１面に入射した波長３１０ｎｍの第１紫外レーザ光Ｌv1は、ダイクロイックミラー４１で反射され、第２波長変換光学系３０ｂの波長変換光学素子３５に入射する。また、ダイクロイックミラー４１の第２面に入射したｐ偏光成分及びｓ偏光成分を含む第２赤外レーザ光Ｌa2は、ダイクロイックミラー４１を透過して第１紫外レーザ光Ｌv1と同軸に重ね合わされ、第２波長変換光学系３０ｂの波長変換光学素子３５に入射する。
【００３９】
波長変換光学素子３５は、和周波発生（ＳＦＧ）により、第１紫外レーザ光Ｌv1と、第２赤外レーザ光Ｌa2との和周波を発生させる非線形光学結晶である。本構成例においては、波長変換光学素子３５としてＡＤＰ（ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4）結晶を用いる。ＡＤＰ結晶を用いた場合、結晶温度を３９０°Ｋに維持することで、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ：Non-Critical Phase Matching）で位相整合条件を満たすことができる。なお、波長変換光学素子３５として、ＣＬＢＯ（ＣsＬiＢ6Ｏ10）結晶を用いることもできる。
【００４０】
波長変換光学素子３５においては、波長３１０ｎｍのｐ偏光の第１紫外レーザ光Ｌv1と、波長１０６５ｎｍの第２赤外レーザ光Ｌa2のｐ偏光成分との和周波発生により、波長２４０．１ｎｍのｓ偏光の第２紫外レーザ光Ｌv2が発生する。このとき、ＡＤＰ結晶の実効非線形光学定数ｄeffは、ｄeff＝０．７２ｐｍ／Ｖと比較的高く、効率的に第２紫外レーザ光Ｌv2が発生する。また、位相整合が非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）であることからウォークオフが発生しない。そのため、良好なビーム品質の第２紫外レーザ光Ｌv2が高効率で得られ、且つ、波長変換光学素子３５で発生した第２紫外レーザ光Ｌv2と、波長変換光学素子３５を透過した第２赤外レーザ光Ｌa2との空間的な重ね合わせが良好な状態で保持される。
【００４１】
これにより、波長帯域が既に紫外領域である波長変換光学素子３５と波長変換光学素子３６との間に、ビーム成形光学系や波長板などの光学素子を設けることなく、次段の波長変換光学素子３６で効率的に波長変換することができる。波長変換光学素子３５で発生したｓ偏光の第２紫外レーザ光Ｌv2と、波長変換光学素子３５を透過した第２赤外レーザ光Ｌa2のｓ偏光成分とは、波長変換光学素子３６に入射する。
【００４２】
波長変換光学素子３６は、和周波発生（ＳＦＧ）により、第２紫外レーザ光Ｌv2と、第２赤外レーザ光Ｌa2との和周波を発生させる非線形光学結晶である。本構成例においては、波長変換光学素子３６としてＣＬＢＯ結晶を用いる。ＣＬＢＯ結晶を用いた場合、結晶温度を４０５°Ｋに維持することで、非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）で位相整合条件を満たすことができる。
【００４３】
波長変換光学素子３６においては、波長２４０．１ｎｍのｓ偏光の第２紫外レーザ光Ｌv2と、波長１０６５ｎｍの第２赤外レーザ光Ｌa2のｓ偏光成分との和周波発生により、波長１９５．９ｎｍのｐ偏光の深紫外レーザ光Ｌoが発生する。このとき、ＣＬＢＯ結晶の実効非線形光学定数ｄeffは、ｄeff＝１．１ｐｍ／Ｖと高く、高効率で深紫外レーザ光Ｌoが発生する。また、位相整合が非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）であることからウォークオフが発生しない。そのため、良好なビーム品質の深紫外レーザ光Ｌoが高効率で得られる。これにより、波長帯域が２００ｎｍ以下の深紫外領域である波長変換光学素子３６の出射側に、ビーム成形光学系を設けることなく、良好なビーム品質の深紫外レーザ光Ｌoを出力することができる。
【００４４】
波長変換光学素子３６で発生した波長１９５．９ｎｍの深紫外レーザ光Ｌoは、第２波長変換光学系３０ｂから出射され、紫外レーザ装置ＬＳ１から出力される。
【００４５】
紫外レーザ装置ＬＳ１においては、第２レーザ光出力部１ｂから互いに直交する２つの偏光成分の光を出射させ、一方の偏光成分（ｐ偏光成分）を波長変換光学素子３５における波長変換に利用し、他方の偏光成分（ｓ偏光成分）を波長変換光学素子３６における波長変換に利用して、波長が１９５．９ｎｍの深紫外レーザ光Ｌoを出力する。そのため、簡明かつ合理的な構成で、波長が２００ｎｍ以下の深紫外レーザ光を出力する紫外レーザ装置を提供することができる。
【００４６】
また、第１ファイバ増幅器２１で増幅する光の波長１５５０ｎｍは、エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）において比較的容易に増幅可能な波長であり、第２ファイバ増幅器２２で増幅する光の波長１０６５ｎｍは、イッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＹＤＦＡ）において比較的容易に増幅可能な波長である。そのため、第１ファイバ増幅器２１としてＥＤＦＡを用い、第２ファイバ増幅器２２としてＹＤＦＡを用いることで、高出力かつ安定な第１レーザ光出力部１ａ、第２レーザ光出力部１ｂを構成することができ、これにより、高出力かつ安定な紫外レーザ装置を提供することができる。
【００４７】
さらに、紫外レーザ装置ＬＳ１においては、波長変換光学素子３５，３６における位相整合がともに非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）であり、ウォークオフを生じない。このため、波長変換光学素子３５と波長変換光学素子３６の間や、波長変換光学素子３６の出射側にビーム成形光学系等を設けることなく、高い出力効率でビーム品質の良好な深紫外レーザ光Ｌoを出力する紫外レーザ装置を提供することができる。
【００４８】
なお、紫外レーザ装置ＬＳ１からパルスの深紫外レーザ光Ｌoを出力させる場合には、波長変換光学素子３５，３６において、第１，第２紫外レーザ光と第２赤外レーザ光とが時間的に重なり合うように設定することは言うまでもない。具体的には、第１レーザ光源１１で発生したパルス光（シード光）が第１紫外レーザ光になって波長変換光学素子３５に入射するタイミングと、第２レーザ光源１２で発生したパルス光（シード光）が第２赤外レーザ光になって波長変換光学素子３５に入射するタイミングが同一になるように、これらのパルス光の発生タイミングを調整設定し、あるいは、これら２つの経路の光路長を調整設定すれば良い。
【００４９】
（第２構成例）
次に、第２構成例の紫外レーザ装置ＬＳ２について、図３を参照して説明する。第２構成例の紫外レーザ装置ＬＳ２は、第２レーザ光出力部の構成を除いて、既述した第１構成例の紫外レーザ装置ＬＳ１と同様である。すなわち、第１レーザ光出力部１ａ、第１波長変換光学系３０ａ（波長変換光学素子３１，３２，３３）、第２波長変換光学系３０ｂ（波長変換光学素子３５，３６）等は図２を参照して説明した構成と同様である。そこで、図３における同様部分に同一番号を付して重複説明を省略し、以下では、第１構成例の第２レーザ光出力部と相違する第２レーザ光出力部１ｃを中心として、第２構成例の紫外レーザ装置ＬＳ２について説明する。
【００５０】
第２レーザ光出力部１ｃは、波長が１０６５ｎｍのシード光を出射する第２レーザ光源１２と、第２レーザ光源１２から出力されたシード光を２分割するファイバ型ビームスプリッタ２３と、ファイバ型ビームスプリッタ２３により２分割されたシード光のうち、一方のシード光を増幅する第２−１ファイバ増幅器２４と、他方のシード光を増幅する第２−２ファイバ増幅器２５とを備えて構成される。
【００５１】
第２−１ファイバ増幅器２４及び第２-２ファイバ増幅器２５としては、増幅用光ファイバのコアにイッテルビウム（Ｙｂ）がドープされたイッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＹＤＦＡ）を好適に用いることができる。また、本構成例においては、これらのファイバ増幅器２４，２５における増幅用光ファイバとしては、偏波保持ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining Fiber）が好適に用いられる。
【００５２】
第２レーザ光源１２から出射された波長１０６５ｎｍのシード光は、第２−１ファイバ増幅器２４、及び第２−２ファイバ増幅器２５によって並列に増幅され、各々直線偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21、及び第２赤外レーザ光Ｌa22が第２レーザ光出力部１ｃから出力される。
【００５３】
第２−１ファイバ増幅器２４から出射する第２赤外レーザ光Ｌa21、及び第２−２ファイバ増幅器２５から出射する第２赤外レーザ光Ｌa22は、ダイクロイックミラー４１に入射するときの偏光状態がそれぞれｐ偏光、ｓ偏光となるように調整する。具体的な調整手段としては、例えば、各ファイバ増幅器から出射された直線偏光ビームの偏光面を、図示省略する１／２波長板によって回転させて調整し、あるいは、各ファイバ増幅器の出射端を光軸回りに回転させて調整する等が例示される。
【００５４】
第２−２ファイバ増幅器２５から出射され、ｓ偏光に調整された第２赤外レーザ光Ｌa22は、偏光ビームコンバイナ４３に入射させる。また、第２−１ファイバ増幅器２４から出射され、ｐ偏光に調整された第２赤外レーザ光Ｌa21は、ミラー４２を介して第２赤外レーザ光Ｌa22と同軸に重なるように偏光ビームコンバイナ４３に入射させる。
【００５５】
偏光ビームコンバイナ４３は、波長が１０６５ｎｍ帯域の光について、ｓ偏光成分の光を反射し、ｐ偏光成分の光を透過する偏光光学素子（入出射面を逆にした場合には偏光ビームスプリッタ）である。そのため、第２−２ファイバ増幅器２５から出射されたｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22は、偏光ビームコンバイナ４３により反射されてダイクロイックミラー４１に入射し、第２−１ファイバ増幅器２４から出射されたｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21は、偏光ビームコンバイナ４３を透過して、第２赤外レーザ光Ｌa22と同軸に重ね合わされてダイクロイックミラー４１に入射する。
【００５６】
既述したように、ダイクロイックミラー４１は、第１紫外レーザ光Ｌv1の波長帯域の光を反射し、第２赤外レーザ光Ｌa2の波長帯域の光を透過する波長選択性を有して構成される。そのため、同軸に重ね合わされてダイクロイックミラー４１に入射したｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21及びｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22は、ダイクロイックミラー４１を透過し、さらに第１紫外レーザ光Ｌv1と同軸に重ね合わされて第２波長変換光学系３０ｂの波長変換光学素子３５に入射する。
【００５７】
以降の波長変換過程は既述した紫外レーザ装置ＬＳ１と同様である。すなわち、波長変換光学素子３５においては、波長３１０ｎｍのｐ偏光の第１紫外レーザ光Ｌv1と、波長１０６５ｎｍのｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21との和周波発生により、波長２４０．１ｎｍのｓ偏光の第２紫外レーザ光Ｌv2が発生する。このとき、ＡＤＰ結晶の実効非線形光学定数は比較的高く、効率的に第２紫外レーザ光Ｌv2が発生する。また、位相整合が非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）であることからウォークオフが発生しない。そのため、良好なビーム品質の第２紫外レーザ光Ｌv2が高効率で得られ、且つ、波長変換光学素子３５で発生した第２紫外レーザ光Ｌv2と、波長変換光学素子３５を透過した第２赤外レーザ光Ｌa22との空間的な重ね合わせが良好な状態で保持される。
【００５８】
これにより、波長帯域が既に紫外領域である波長変換光学素子３５と波長変換光学素子３６との間に、ビーム成形光学系や波長板などの光学素子を設けることなく、次段の波長変換光学素子３６で効率的に波長変換することができる。波長変換光学素子３５で発生したｓ偏光の第２紫外レーザ光Ｌv2と、波長変換光学素子３５を透過したｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22とは、波長変換光学素子３６に入射する。
【００５９】
波長変換光学素子３６においては、波長２４０．１ｎｍのｓ偏光の第２紫外レーザ光Ｌv2と、波長１０６５ｎｍのｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa2との和周波発生により、波長１９５．９ｎｍのｐ偏光の深紫外レーザ光Ｌoが発生する。このとき、ＣＬＢＯ結晶の実効非線形光学定数は高く、高効率で深紫外レーザ光Ｌoが発生する。また、位相整合が非臨界位相整合（ＮＣＰＭ）であることからウォークオフが発生せず、良好なビーム品質の深紫外レーザ光Ｌoが高効率で得られる。これにより、波長帯域が２００ｎｍ以下の深紫外領域である波長変換光学素子３６の出射側に、ビーム成形光学系を設けることなく、良好なビーム品質の深紫外レーザ光Ｌoを出力することができる。
【００６０】
波長変換光学素子３６で発生した波長１９５．９ｎｍの深紫外レーザ光Ｌoは、第２波長変換光学系３０ｂから出射され、紫外レーザ装置ＬＳ２から出力される。
【００６１】
紫外レーザ装置ＬＳ２では、ｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21と、ｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22とが、ファイバ増幅器２４，２５によって各々増幅され、独立したビームとして第２レーザ光出力部１ｂから出力される。そのため、紫外レーザ装置ＬＳ２においては、紫外レーザ装置ＬＳ１について説明した効果の他、以下のような効果を得ることができる。波長変換光学素子３５における波長変換過程、及び波長変換光学素子３６における波長変換過程において、各々、必要かつ十分な第２赤外レーザ光を供給することができる。また、各ビームを独立してアライメントすることができるため、波長変換光学素子３５における第１紫外レーザ光Ｌv1とｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21との重ね合わせ、波長変換光学素子３６における２４０．１ｎｍ光とｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22との重ね合わせを最適に調整設定することができる。これにより、より高効率で深紫外レーザ光Ｌoを出力することができる。
【００６２】
（第３構成例）
次に、第３構成例の紫外レーザ装置ＬＳ３について、図４を参照して説明する。第３構成例の紫外レーザ装置ＬＳ３は、第２レーザ光出力部の構成を除いて、既述した第１構成例の紫外レーザ装置ＬＳ１、及び第２構成例の紫外レーザ装置ＬＳ２と同様である。また、第２レーザ光出力部にレーザ光源が２つ設けられる点を除いて、第２構成例の紫外レーザ装置ＬＳ２と同様である。そこで、そこで、図４における同様部分に同一番号を付して重複説明を省略し、以下では、第２レーザ光出力部１ｄを中心として、第３構成例の紫外レーザ装置ＬＳ３について簡潔に説明する。
【００６３】
第２レーザ光出力部１ｄは、波長が１０６５ｎｍのシード光を出射する第２−１レーザ光源１４と、第２−１レーザ光源１４から出力されたシード光を増幅する第２−１ファイバ増幅器２４と、波長が１０６５ｎｍのシード光を出射する第２−２レーザ光源１５と、第２−２レーザ光源１５から出力されたシード光を増幅する第２−２ファイバ増幅器２５とを備えて構成される。
【００６４】
第２−１レーザ光源１４及び第２−２レーザ光源１５は、ともに波長１０６５ｎｍのシード光を出射する光源であり、発振波長が１０６５ｎｍ近傍のＤＦＢ半導体レーザを好適に用いることができる。
【００６５】
第２−１ファイバ増幅器２４及び第２-２ファイバ増幅器２５としては、イッテルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＹＤＦＡ）を好適に用いることができる。また、これらのファイバ増幅器２４，２５における増幅用光ファイバとしては、偏波保持ファイバ（ＰＭＦ）が好適に用いられる。
【００６６】
第２−１レーザ光源１４から出射されたシード光は第２−１ファイバ増幅器２４によって増幅され、第２−２レーザ光源１５から出射されたシード光は第２−２ファイバ増幅器２５によって増幅され、これら２つの直線偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21及びＬa22が第２レーザ光出力部１ｄから出力される。すなわち、本構成例の第２レーザ光出力部１ｄは、ともに１０６５ｎｍの直線偏光の第２赤外レーザ光を出力する２組のレーザ光源及びファイバ増幅器により構成される。なお、これら２組のレーザ光源及びファイバ増幅器は、少なくとも１組について、レーザ光源を設けずにファイバ増幅器の入出射端に共振器を組み込んだファイバレーザ（Ｙｂファイバレーザ）により構成しても良い。
【００６７】
第２−１ファイバ増幅器２４から出射する第２赤外レーザ光Ｌa21、及び第２−２ファイバ増幅器２５から出射する第２赤外レーザ光Ｌa22は、ダイクロイックミラー４１に入射するときの偏光状態がそれぞれｐ偏光、ｓ偏光となるように調整する。具体的な調整手段は第２構成例の紫外レーザ装置ＬＳ２について説明したとおりである。第２−２ファイバ増幅器２５から出射されｓ偏光に調整された第２赤外レーザ光Ｌa22は、偏光ビームコンバイナ４３に入射させ、第２−１ファイバ増幅器２４から出射されｐ偏光に調整された第２赤外レーザ光Ｌa21は、ミラー４２を介して第２赤外レーザ光Ｌa22と同軸に重なるように偏光ビームコンバイナ４３に入射させる。
【００６８】
既述したように、偏光ビームコンバイナ４３は、波長が１０６５ｎｍ帯域の光について、ｓ偏光成分の光を反射し、ｐ偏光成分の光を透過する偏光光学素子である。そのため、第２−２ファイバ増幅器２５から出射されたｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22は、偏光ビームコンバイナ４３により反射されてダイクロイックミラー４１に入射し、第２−１ファイバ増幅器２４から出射されたｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21は、偏光ビームコンバイナ４３を透過して、第２赤外レーザ光Ｌa22と同軸に重ね合わされてダイクロイックミラー４１に入射する。
【００６９】
以降の波長変換光学素子３５，３６による波長変換過程は、既述した紫外レーザ装置ＬＳ１、紫外レーザ装置ＬＳ２と同様である。
【００７０】
紫外レーザ装置ＬＳ３では、ｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21と、ｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22とが、各々独立して動作可能なレーザ光源及びファイバ増幅器の組により発生及び増幅され、独立したビームとして第２レーザ光出力部１ｄから出力される。そのため、紫外レーザ装置ＬＳ３においては、紫外レーザ装置ＬＳ２と同様の効果を得ることができる。また、紫外レーザ装置ＬＳ３においては、ｐ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa21のシード光源である第２−１レーザ光源１４と、ｓ偏光の第２赤外レーザ光Ｌa22のシード光源である第２−２レーザ光源１５とが独立しており、これらの第２赤外レーザ光Ｌa21，Ｌa22の発生タイミングを自在に調整設定することができる。そのため、例えば、波長変換光学素子３５，３６における第１紫外レーザ光Ｌv1や、第２赤外レーザ光Ｌa21，Ｌa22等の空間的なパルス長が数ｍｍ以下の短パルスの場合であっても、適切に重ね合わせて、効率的に深紫外レーザ光Ｌoを出力させることができる。
【００７１】
以上説明した第１〜第３構成例では、第１レーザ光出力部１ａから出力する第１赤外レーザ光Ｌa1の波長を１５５０ｎｍ、第２レーザ光出力部１ｂから出力する第２赤外レーザ光Ｌa2，Ｌa21，Ｌa22の波長を１０６５ｎｍとし、波長変換部３から出力する深紫外レーザ光Ｌoの波長を１９５．９ｎｍとした場合について、具体的な構成を例示した。しかし、本発明は係る具体例に限られるものではなく、第１赤外レーザ光の波長、第２赤外レーザ光波長、深紫外レーザ光の波長や、第１波長変換光学系３０ａ、第２波長変換光学系３０ｂの構成等は、第２波長変換光学系３０ｂの波長変換光学素子３５においてウォークオフを生じないか、または生じるウォークオフ角が２０ｍrad程度以下でウォークオフの効果が実質的に小さい範囲内において、適宜変更することができる。波長変換光学素子３５のウォークオフさえ十分に小さければ、波長変換光学素子３５と３６との間にビーム整形光学系が不要であり、効率的に深紫外レーザ光Ｌoを出力できる、という利点は保たれるからである。
【００７２】
以上説明したような紫外レーザ装置ＬＳ（ＬＳ１〜ＬＳ３）は、簡単な構成で小型軽量であるとともに取り扱いが容易であり、露光装置や光造形装置等の光加工装置、フォトマスクやウェハ等の検査装置、顕微鏡や望遠鏡等の観察装置、測長器や形状測定器等の測定装置、光治療装置などのシステムに好適に適用することができる。
【００７３】
レーザ装置ＬＳを備えたシステムの第１の適用例として、半導体製造や液晶パネル製造のフォトリソグラフィエ程で用いられる露光装置について、その概要構成を示す図５を参照して説明する。露光装置１００は、原理的には写真製版と同じであり、石英ガラス製のフォトマスク１１３に精密に描かれたパターンを、フォトレジストを塗布した半導体ウェハやガラス基板などの露光対象物１１５に光学的に投影して転写する。
【００７４】
露光装置１００は、上述した紫外レーザ装置ＬＳと、照明光学系１０２と、フォトマスク１１３を保持するマスク支持台１０３と、投影光学系１０４と、露光対象物１１５を保持する露光対象物支持テーブル１０５と、露光対象物支持テーブル１０５を水平面内で移動させる駆動機構１０６とを備えて構成される。照明光学系１０２は複数のレンズ群からなり、紫外レーザ装置ＬＳから出力された深紫外レーザ光を、マスク支持台１０３に保持されたフォトマスク１１３に照射する。投影光学系１０４は複数のレンズ群により構成され、フォトマスク１１３を透過した光を露光対象物支持テーブル上の露光対象物１１５に投影する。
【００７５】
このような構成の露光装置１００においては、紫外レーザ装置ＬＳから出力された深紫外レーザ光が照明光学系１０２に入力され、所定光束に調整された深紫外レーザ光がマスク支持台１０３に保持されたフォトマスク１１３に照射される。フォトマスク１１３に描かれたパターン像は投影光学系１０４を介して露光対象物支持テーブル１０５に保持された露光対象物１１５の所定位置に結像する。これにより、フォトマスク１１３のパターンの像が、半導体ウェハや液晶パネル用ガラス基板等の露光対象物１１５の上に所定倍率で露光される。
【００７６】
このような露光装置１００は、比較的簡明な構成で、高出力、高ビーム品質の深紫外レーザ光Ｌoを出力可能な紫外レーザ装置ＬＳを備えているので、フォトリソグラフィ工程におけるスループットの向上や加工品質向上に寄与するものと期待される。
【００７７】
次に、紫外レーザ装置ＬＳを備えたシステムの第２の適用例として、フォトマスクや液晶パネル、ウェハ等（被検物）の検査工程で使用される検査装置について、その概要構成を示す図６を参照して説明する。検査装置２００は、フォトマスク等の光透過性を有する被検物２１３に描かれた微細なパターンの検査に好適に使用される。
【００７８】
検査装置２００は、前述した紫外レーザ装置ＬＳと、照明光学系２０２と、被検物２１３を保持する被検物支持台２０３と、投影光学系２０４と、被検物２１３からの光を検出するＴＤＩ(Time Delay Integration)センサ２１５と、被検物支持台２０３を水平面内で移動させる駆動機構２０６とを備えて構成される。照明光学系２０２は複数のレンズ群からなり、紫外レーザ装置ＬＳから出力された深紫外レーザ光を、所定光束に調整して被検物支持台２０３に保持された被検物２１３に照射する。投影光学系２０４は複数のレンズ群により構成され、被検物２１３を透過した光をＴＤＩセンサ２１５に投影する。
【００７９】
このような構成の検査装置２００においては、紫外レーザ装置ＬＳから出力された深紫外レーザ光が照明光学系２０２に入力され、所定光束に調整された深紫外レーザ光が被検物支持台２０３に保持されたフォトマスク等の被検物２１３に照射される。被検物２１３からの光（本構成例においては透過光）は、被検物２１３に描かれたパターンの像を有しており、この光が投影光学系２０４を介してＴＤＩセンサ２１５に投影され結像する。このとき、駆動機構２０６による被検物支持台２０３の水平移動速度と、ＴＤＩセンサ２１５の転送クロックとは同期して制御される。
【００８０】
そのため、被検物２１３のパターンの像はＴＤＩセンサ２１５により検出され、検出された画像と、予め設定された所定の参照画像とを比較することにより、被検物に描かれたパターンに欠陥がある場合には、これを抽出することができる。なお、被検物２１３がウェハ等のように光透過性を有さない場合には、被検物からの反射光を投影光学系２０４に入射してＴＤＩセンサ２１５に導くことにより、同様に構成することができる。
【００８１】
このような検査装置２００は、比較的簡明な構成で、高出力、高ビーム品質の深紫外レーザ光Ｌoを出力する紫外レーザ装置ＬＳを備えているので、検査工程における検査精度の向上や検査時間の短縮に寄与するものと期待される。
【００８２】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【００８３】
次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１２年第０４８２１０号（２０１２年３月５日出願）
【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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【国際調査報告】
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