(57)【要約】ジャイアントパルスの影響が懸念される特定増幅用媒体を含む光増幅部（１６１）では、連続的に増幅対象光が入射されつつ、励起光が連続的に供給される。このため、特定増幅用媒体においてはジャイアントパルスは発生しないので、その特定増幅用媒体からは、連続的な増幅光が安定して射出される。一方、光増幅部（１６１）から射出された光のうち、波長変換部（１６３）へ至る所定光路を進行する光の光量が光量制御部（１３０）によって制御されることにより、波長変換部（１６３）から光源装置（１６）の射出光として射出される光の光量が制御される。この結果、耐久性良く、波長変換された高輝度の光を安定して射出することができる。
2002065597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を増幅するための特定増幅用媒体を含む光増幅部と；
前記光増幅部から射出された光を波長変換する波長変換部と；
前記特定増幅用媒体から前記波長変換部へ至る所定光路上に配置され、前記特定増幅用媒体から射出された後に前記所定光路を進行する光の光量を制御する光量制御部と；を備える光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光増幅部内の光路上に、増幅用媒体が複数設けられ、
前記特定増幅用媒体は、最も後段の増幅用媒体であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光増幅部内の光路上に、ジャイアントパルスの影響が懸念される増幅用媒体が複数設けられ、
前記特定増幅用媒体は、前記ジャイアントパルスの影響が懸念される増幅用媒体のうちで、最も後段に設けられた増幅用媒体であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光源装置において、
前記特定増幅用媒体は、増幅用光ファイバであることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光量制御部は、
前記所定光路上に配置された音響光学媒質と；
前記音響光学媒質中に、所定方向に進行する粗密波を発生させる粗密波発生器と；を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光源装置において、
前記所定方向は、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していない場合に前記音響光学媒質に入射した光が前記音響光学媒質中を進行する光路方向と斜交する方向であることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光源装置において、
前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生しているときには、前記特定増幅用媒体から射出された光の少なくとも一部が前記所定光路を進行し、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していないときには、前記特定増幅用媒体から射出された光は、前記所定光路とは異なる光路を進行することを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項５に記載の光源装置において、
前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生しているときには、前記特定増幅用媒体から射出された光の少なくとも一部が前記所定光路とは異なる光路を進行し、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していないときには、前記特定増幅用媒体から射出された光は、前記所定光路を進行することを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光源装置において、
前記特定増幅用媒体により増幅可能なレーザ光を発生し、前記光増幅部へ向けて射出するレーザ光発生部を更に備えることを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の光源装置において、
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単一波長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光源装置。
【請求項１１】
物体に光を照射する光照射装置であって、
請求項１〜１０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物体に向けて射出する照射光学系と；
を備える光照射装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の光照射装置において、
前記物体は、感光物体であることを特徴とする光照射装置。
【請求項１３】
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１２に記載の光照射装置を用いて前記感光物体を露光することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光源装置及び光照射装置、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、光増幅器によって増幅された光を波長変換して所望の波長の光を発生する光源装置、及び、該光源装置を備える光照射装置、該光照射装置をリソグラフィ工程で用いるデバイス製造方法に関する。
背景技術
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  Ｋｅｒａｔｅｃｔｏｍｙ）あるいは角膜内部のアブレーション（ＬＡＳＩＫ：Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｔｒａｓｔｒｏｍａｌ  Ｋｅｒａｔｏｍｉｌｅｕｓｉｓ）を行って近眼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。
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。
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。
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。
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、現状では、利用可能な非線形光学結晶の非線形光学効果の発生効率が高いとはいい難い。このため、高輝度の紫外光を得るためには、非線形光学結晶に高強度の赤外光又は可視光を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。
かかる構成において、例えば、露光装置におけるショット領域の露光期間において、連続的（パルス間隔が、光ファイバ増幅器の増幅用光ファイバの励起飽和時間に比べて十分に短い光パルス列を含む）に高い強度の紫外光を射出するためには、高強度の励起光を連続的に供給することが必要である。
ところで、高強度の励起光を連続的に供給している状態で、露光装置におけるステッピング期間のように増幅用光ファイバの励起飽和時間を超える期間にわたって増幅対象光が増幅用光ファイバに入射しなかった後、次のショット領域を露光するために増幅対象光が増幅用光ファイバに入射すると、その入射開始の直後に非常に強度の高い光（いわゆる「ジャイアントパルス」）が増幅用光ファイバ内で瞬時的に発生する。かかるジャイアントパルスが発生すると、増幅用光ファイバが、そのファイバ構成（所定のコア／クラッド構成や添加元素の分布）を破壊される等の影響を受ける可能性があった。
ジャイアントパルスの発生を避けるためには、励起光強度を制御することが考えられるが、励起光強度の制御による光増幅率制御は応答性が高いとはいえない。このため、増幅用光ファイバの構成の破壊を防止しつつ、露光装置等に要請される照射光輝度の安定化を達成するためには、複雑かつ微妙な励起光強度の制御を行うことが必要であった。
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、耐久性良く、波長変換された射出光の高輝度化及び安定化を図ることが可能な光源装置を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、波長変換された高輝度の光を安定して物体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。
また、本発明の第３の目的は、デバイスの生産性の向上を図ることが可能なデバイス製造方法を提供することにある。
発明の開示
本発明は、第１の観点からすると、入射した光を増幅するための特定増幅用媒体を含む光増幅部と；前記光増幅部から射出された光を波長変換する波長変換部と；前記特定増幅用媒体から前記波長変換部へ至る所定光路上に配置され、前記特定増幅用媒体から射出された後に前記所定光路を進行する光の光量を制御する光量制御部と；を備える光源装置である。
本明細書において、「光量を制御する」とは、進行する光の光量を零にすることを含む。
これによれば、光増幅部を構成する特定増幅用媒体から前記波長変換部へ至る所定光路上に、特定増幅用媒体から射出された後に前記所定光路を進行する光の光量を制御する光量制御部が設けられている。このため、光量制御部により特定増幅用媒体から所定光路を進行して波長変換部へ至る光の光量を自在に制御できる結果、特定増幅用媒体に入射する光の光量を制御する必要がなくなり、例えばジャイアントパルスの発生による影響を受ける可能性のある増幅用光ファイバ等の増幅用媒体を特定増幅媒体とすることにより、その特定増幅用媒体、増幅用媒体が複数ある場合にはその前段の増幅用媒体にも、増幅対象光を連続的（パルス間隔が、光ファイバ増幅器の増幅用光ファイバの励起飽和時間に比べて十分に短い光パルス列を含む。以下、本明細書において同じ）に入射しつつ、十分な強度の励起光を連続的に供給することが可能となる。このため、特定増幅用媒体までの増幅用媒体においてはジャイアントパルスは発生しないので、特定増幅用媒体までの構成要素の耐久性が保証される。この結果、特定増幅用媒体からは、連続的な増幅光が安定して射出される。
そして、特定増幅用媒体から射出され、波長変換部へ至る所定光路を進行する光の光量が光量制御部によって制御されることにより、波長変換部から光源装置の射出光として射出される光の光量を自在に制御することが可能となり、これにより、耐久性良く、波長変換された高輝度の光を安定して射出することが可能となる。
この場合において、前記光増幅部内の光路上に、増幅用媒体が複数設けられている場合には、前記特定増幅用媒体は、最も後段の増幅用媒体であることとすることができる。また、前記光増幅部内の光路上に、ジャイアントパルスの影響が懸念される増幅用媒体が複数設けられている場合には、前記特定増幅用媒体は、前記ジャイアントパルスの影響が懸念される増幅用媒体のうちで、最も後段に設けられた増幅用媒体であることとすることができる。
ここで、「ジャイアントパルスの影響が懸念される増幅用媒体」とは、本発明の光源装置では、前述の如く、特定増幅用媒体までの増幅用媒体においてはジャイアントパルスは発生しないので、ジャイアントパルスが発生すると仮定した場合に、その影響を受ける可能性がある増幅用媒体という意味である。
本発明の光源装置では、特定増幅用媒体は、例えばロッド状のガラス体などであっても良いが、例えば、前記特定増幅用媒体は増幅用光ファイバであることとすることができる。
また、光量制御部として機械的なシャッタ装置などを採用することもできるが、機械的な振動が周囲に悪影響を及ぼす場合もある。このような場合、本発明の光源装置では、前記光量制御部を、前記所定光路上に配置された音響光学媒質と；前記音響光学媒質中に、所定方向に進行する粗密波を発生させる粗密波発生器と；を備える構成とすることができる。
この場合において、前記所定方向は、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していない場合に前記音響光学媒質に入射した光が前記音響光学媒質中を進行する光路方向と斜交する方向とすることができる。かかる場合には、いわゆるブラッグ回折を利用して、前記所定光路を進行する光の光量を制御することが可能になる。
本発明の光源装置では、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生しているときには、前記特定増幅用媒体から射出された光の少なくとも一部が前記所定光路を進行し、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していないときには、前記特定増幅用媒体から射出された光が前記所定光路とは異なる光路を進行する構成とすることができる。
この他、本発明の光源装置では、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生しているときには、前記特定増幅用媒体から射出された光の少なくとも一部が前記所定光路とは異なる光路を進行し、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していないときには、前記特定増幅用媒体から射出された光が前記所定光路を進行する構成とすることもできる。
また、本発明の光源装置では、前記特定増幅用媒体により増幅可能なレーザ光を発生し、前記光増幅部へ向けて射出するレーザ光発生部を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記レーザ光発生部が、赤外域から可視域までの波長範囲内の単一波長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こととすることができる。
本発明の光照射装置は、物体に光を照射する光照射装置であって、本発明の光源装置と；該光源装置から射出された光を前記物体に向けて射出する照射光学系と；を備える光照射装置である。
これによれば、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物体に向けて射出するので、波長変換された高輝度の光を安定して照射することができる。
この場合において、前記光が照射される物体としては、光照射装置の使用目的に応じて種々の物体が用いられる。例えば、光照射装置をデバイスパターンの形成に使用する場合には、前記物体として感光物体を用いることができる。
また、リソグラフィ工程において、物体として感光物体を用いる本発明の光照射装置を用いて前記感光物体を露光することにより、感光物体上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを生産性（歩留まりを含む）良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の光照射装置を用いるデバイス製造方法であるとも言える。
発明を実施するための最良の形態
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。
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。
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を物体（及び感光物体）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。
前記光源装置１６は、例えば、波長１９３ｎｍ（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。
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。
前記光源部１６Ａは、レーザ光発生部としてのパルス光発生部１６０、光増幅部１６１、波長変換部１６３、ビームモニタ機構１６４及び光量制御部としての第２光量制御装置１３０等を含んで構成されている。
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。
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１．５４４μｍ、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「ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａ」とも呼ぶものとする。
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。
前記光カップラＢＳとしては、透過率が９７％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。
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。
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ＤＦＢ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。
前記ＥＯＭ１６０Ｃは、光アイソレータ１６０Ｂ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、第１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１７５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ＤＦＢ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。
なお、ＥＯＭ１６０Ｃへの印加電圧とＤＦＢ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。
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。
光ファイバ増幅器１６７は、図３に示されるように、増幅用媒体としての増幅用光ファイバ１７５、ポンプ光を発生する励起用半導体レーザ１７８１，１７８２、上述のＥＯＭ１６０Ｃの出力光とポンプ光とを合成し、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（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  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、入力光強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。
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イ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。
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が発生したポンプ光がＷＤＭ１７９１，１７９２を介して供給された状態で、ＷＤＭ１７９１を介してパルス光が入射し増幅用光ファイバ１７５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。
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）の光をポンプ光として発生する。このポンプ光が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１７８１，１７８２は、第１光量制御装置１６Ｃによって制御されるようになっている。
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の内部で出力光の一部が分岐され、それぞれの分岐端に設けられた光電変換素子１７１によって前記分岐された光が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１７１の出力信号が第１光量制御装置１６Ｃに供給されるようになっている。
第１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１７８１，１７８２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。
前記第２光量制御装置１３０は、第１光量制御装置１６Ｃからの指示に応じて、光増幅部１６１から射出された光のうち、波長変換部１６３へ向かう光の光量を制御する。この第２光量制御装置１３０は、図４に示されるように、音響光学媒質１３１と、この音響光学媒質１３１の一方の側面に順次固定された、電極板１３２、超音波発生用のトランスデューサ１３３、及び電極板１３４とを備えている。また、第２光量制御装置１３０は、音響光学媒質１３１の他方の側面に固定された吸音材１３５とを備えている。
更に、第２光量制御装置１３０は、電極板１３２と電極板１３４との間に高周波信号（駆動信号）を供給する信号発生装置１３６と、遮光吸収板１３９とを備えている。なお、信号発生装置１３６は、第１光量制御装置１６Ｃからの指示に応じて、高周波信号の発生を行う。
ここで、音響光学媒質１３１としては、ガラスの他に、二酸化テルル（ＴｅＯ２）の単結晶、石英（水晶を含む）、モリブデン酸鉛の単結晶等を使用することができる。また、吸音材１３５としては、音響インピーダンスが音響光学媒質１３１のそれと近く、かつ音波を吸収しやすい材料から成る部材を使用することができる。具体的には、鉛又はアルミニウム等の金属膜を使用することができる。また、トランスデューサ１３３としては、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）の単結晶、ＬｉＩＯ３の単結晶、Ｂａ３ＮａＮｂ５Ｏ１５の単結晶等を使用することができる。
この第２光量制御装置１３０では、信号発生装置１３６から電極板１３２と電極板１３４との間に高周波信号が供給されていない状態では、図５Ａに示されるように、音響光学媒質１３１は光増幅部１６１から射出された光Ｌ１をほぼそのまま透過して、波長変換部１６３へ向かう光路とは異なる光路を進行する光Ｌ３として射出する。音響光学媒質１３１から射出された光Ｌ３は、遮光吸収板１３９により吸収される。すなわち、図４において、信号発生装置１３６から電極板１３２と電極板１３４との間に高周波信号が供給されていない状態では、光増幅部１６１から射出された光は、波長変換部１６３には一切入射しない。
一方、信号発生装置１３６から電極板１３２と電極板１３４との間に高周波信号が供給されている状態では、図５Ｂに示されるように、音響光学媒質１３１内には、トランスデューサ１３３側から吸音材１３５側へ向けて進行する粗密波ＳＳＷが発生する。なお、吸音材１３５は、トランスデューサ１３３からの超音波を吸収して、反射波の発生を防止している。
こうして粗密波ＳＳＷが発生した状態で、光増幅部１６１から射出された光Ｌ１が入射すると回折（ブラッグ回折）が発生し、０次光が波長変換部１６３へ向かう光路とは異なる光路を進行する光Ｌ３として射出され、この光Ｌ３は遮光吸収板１３９に吸収される。これに対して、回折光（１次光）が、波長変換部１６３へ向かう光路を進行する光Ｌ２として射出される。すなわち、図４において、信号発生装置１３６から電極板１３２と電極板１３４との間に高周波信号が供給されている状態では、光増幅部１６１から射出された光の少なくとも一部が、波長変換部１６３に入射することになる。
第２光量制御装置１３０は、以上のようにして、第１光量制御装置１６Ｃ（ひいては、主制御装置５０）の指示に応じて、光増幅部１６１から射出された光のうち、波長変換部１６３に至る光の光量を制御する。
前記波長変換部１６３は、複数の非線形光学結晶を含み、第２光量制御装置１３０からのパルス光（波長１．５４４μｍの光）Ｌ２を例えばその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（１９３ｎｍ）のパルス紫外光を発生する。
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６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、第２光量制御装置１３０から射出される波長１．５４４μｍの光Ｌ２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。
図６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。
これを更に詳述すると、第２光量制御装置１３０から射出された波長１．５４４μｍ（周波数ω）の光Ｌ２（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。
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  Ｍａｔｃｈｉｎｇ）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。
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に集光レンズ１８５を介してそれぞれ入射する。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。
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。
３段目の非線形光学結晶１８９としてはＬＢＯ結晶が用いられ、基本波が波長変換されずにそのＬＢＯ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。
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１９８に入射する。
５段目の非線形光学結晶１９８としてＬＢＯ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（ＣＬＢＯ）結晶、Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７（ＬＢ４）あるいはＣｓＢ３Ｏ５（ＣＢＯ）結晶を用いることも可能である。
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。このような照明光学系の構成は、例えば、特開平１０−１１２４３３号公報、特開平６−３４９７０１号公報及びこれに対応する米国特許第５，５３４，９７０号公報などに開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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。
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ＲＳＴ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。
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。
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。
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。
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。
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号公報及びこれに対応する米国特許第５，４４８，３３２号等に開示されている。本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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。
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）、ＲＡＭ（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。
具体的には、主制御装置５０は、例えば走査露光時には、レチクルステージＲＳＴを介して、レチクルＲが照明領域４２Ｒに対して＋Ｙ方向（又は−Ｙ方向）に速度ＶＲ＝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ＶＷ＝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。
次に、本実施形態の露光装置１０を用いてウエハ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。
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。
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。なお、レチクルアライメント、ベースライン計測等の準備作業については、例えば特開平４−３２４９２３号公報及びこれに対応する米国特許第５２４３１９５号に詳細に開示されており、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
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。このウエハ交換は、公知の露光装置と同様に行われるので詳細説明は省略する。
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行われるいわゆるファインアライメント、例えば特開昭６１−４４４２９号公報及びこれに対応する米国特許第４，７８０，６１７号等に詳細に開示されるＥＧＡ方式のウエハアライメント等を含む一連のアライメント工程の処理を行う。、本国際出願で指定した指定国又は選択した選択国の国内法令が許す限りにおいて、上記公報及び対応する上記米国特許における開示を援用して本明細書の記載の一部とする。
次いで、ウエハＷ上の最初のショット領域を走査露光するため、主制御装置５０は、上記のアライメント結果とレチクル干渉系５４Ｒ及びウエハ干渉計５４Ｗの計測値（位置情報や速度情報）とに基づき、レチクルステージ駆動部４９及びウエハステージ駆動部５６を介してレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとを同期移動させる。すなわち、レチクルステージＲＳＴはその加速が開始されて前述の速度ＶＲに達した時点で等速移動され、ウエハステージＷＳＴは加速開始位置に移動されてその加速が開始されるとともに、前述の速度ＶＷに達した時点で等速移動される。さらに、上記の等速移動中にレチクルステージＲＳＴとウエハステージＷＳＴとの同期整定が行われる。すなわち、レチクルＲとウエハＷとの位置誤差が所定の許容値以下となるように、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの位置が微調整される。
そして、この同期整定が終了してレチクルＲ及びウエハＷがそれぞれ露光開始位置に到達した時点で、光源装置１６から射出される露光光ＩＬでレチクルＲを照明するとともに、投影光学系ＰＬを通過した露光光ＩＬで最初のショット領域を走査露光する。
かかる同期移動中、すなわち上記加速開始後であって走査露光開始前に、主制御装置５０は、光源装置１６のレーザ制御装置１６Ｂ及び第１光量制御装置１６Ｃを介して、パルス光発生部１６Ａから連続的な光パルス列を射出させる。これと同時に、主制御装置５０は、第１光量制御装置１６Ｃを介して、光増幅部１６１の励起用半導体レーザ１７８１，１７８２を連続的に駆動し、パルス光発生部１６Ａから射出された光パルス列を連続的に増幅させるとともに、第２光量制御装置１３０の音響光学媒質１３１を、その内部に粗密波ＳＳＷが発生しない状態に維持する。この結果、レチクルＲ及びウエハＷがそれぞれ最初のショット領域の露光開始位置に到達する直前には、光増幅部１６１からは増幅光Ｌ１（連続的な光パルス列）が安定して射出されているが、波長変換部１６３への入射光が存在せず、光源装置１６から光（紫外光）が射出されていない状態となる。
ウエハＷ及びレチクルＲが露光開始位置に到達すると同時に、主制御装置５０は、第１光量制御装置１６Ｃを介して、音響光学媒質１３１の内部に粗密波ＳＳＷを発生させる。この結果、光増幅部１６１から射出された増幅光の少なくとも一部が波長変換部１６３に入射し、光源装置１６からパルス光列の射出が開始される。
また、ウエハＷ及びレチクルＲが露光開始位置に到達すると、主制御装置５０が、多点焦点位置検出系（６０ａ，６０ｂ）によって検出されたウエハのＺ位置情報、レチクル干渉計１６によって計測されたレチクルＲのＸＹ位置情報、ウエハ干渉計２８によって計測されたウエハＷのＸＹ位置情報に基づき、レチクルステージ駆動部４９及びウエハステージ駆動部５６を介して、ウエハＷの面位置の調整を行いつつ、レチクルＲとウエハＷとを上述のようにして相対移動させる。
こうして、最初のショット領域に関する走査露光が行われる。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、第１光量制御装置１６Ｃに指令を与えて、露光光ＩＬのパルスエネルギ（光量）の制御を行う。
次に、最初のショット領域の露光が終了すると、主制御装置５０は、第１光量制御装置１６Ｃを介して、音響光学媒質１３１を、その内部に粗密波ＳＳＷが発生しない状態することにより、光源装置１６からの光の射出を中断する。これにより、レチクルＲへの照明光ＩＬの照射を中断する。
また、最初のショット領域の露光が終了すると、次のショット領域の走査露光を開始するため、ウエハステージＷＳＴをステッピングさせるとともに、レチクルステージＲＳＴ及びウエハステージＷＳＴの同期移動を開始する。そして、当該ショット領域に関する走査露光が、上述の最初のショット領域と同様にして行われる。以後、同様にして各ショット領域について走査露光が行われ、ウエハＷの露光が完了する。
ウエハＷに対する露光が終了すると、主制御装置５０は、光源装置１６のレーザ制御装置１６Ｂ及び第１光量制御装置１６Ｃを介して、パルス光発生部１６Ａからの光パルス列の射出を止めるともに、励起用半導体レーザ１７８１，１７８２の駆動及び音響光学媒質１３１における粗密波ＳＳＷの発生を止める。そして、主制御装置５０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る。そして、交換後のウエハに対してアライメントを行う。以後、このウエハ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。
これまでの説明から明らかなように、本実施形態では、光照射装置としての露光装置１０を構成する照射光学系が照明光学系１２、ミラーＭ、コンデンサレンズ３２及び投影光学系ＰＬによって構成されている。但し、露光装置の種類によっては、投影光学系は必ずしも用いられないので、このような場合には、光源装置と感光物体との間に配置される光学系及び光学素子によって照射光学系が構成されることになる。
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、パルス光発生部１６０が発生した連続的な光パルス列を、光増幅部１６１が連続的に増幅するとともに、第２光量制御装置１３０によって波長変換部１６３に向かう光路を進行する光の有無を制御する。この結果、光増幅部１６１の増幅用光ファイバ１７５におけるジャイアントパルスの発生を防止することにより耐久性良く、走査露光にあたって安定した高輝度の波長変換光（紫外光）を射出することができる。
また、第２光量制御装置１３０として音響光学媒質１３１を用いた音響光学偏向器を採用したので、波長変換部１６３に向かう光路を進行する光の有無の切替による振動の発生を抑制することができる。
また、本実施形態の露光装置１０によれば、走査露光にあたって安定した高輝度の照明光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。
なお、上記の実施形態では、音響光学媒質１３１内に粗密波が発生しているときに発生する１次回折光が波長変換部１６３へ向かう光路を進行する構成としたが、音響光学媒質１３１内に粗密波が発生しているときの０次光の強度を十分に小さくできる場合には、図７に示されるように、音響光学媒質１３１内に粗密波ＳＳＷが発生しないときの透過光が波長変換部１６３へ向かう光路を進行する構成としてもよい。この構成では、音響光学媒質１３１内に粗密波ＳＳＷが発生しているときに、回折光（１次光）が遮光吸収板１３９に入射することになる。なお、図７では図４中の部材と同一の部材には同じ符号を付してその説明を省略する。また、遮光吸収板１３９の代わりに、例えば波長モニタ又は光量モニタなどを配置し、波長変換部１６３への光の入射が阻止されている間に波長、波長幅、光量などを検出可能としても良い。
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。
また、上記の実施形態では、レーザ光源１６０Ａ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。
また、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、Ｙｂドープファイバ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。
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。
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。
また、光ファイバ増幅器を直列に接続することにより、１経路の光増幅率を高めることもできる。かかる場合には、ジャイアントパルスの影響が懸念される光ファイバ増幅器から波長変換部までの間に、上記の実施形態の第２光量制御装置１３０と同様の光量制御装置を設ければよい。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、本実施形態の露光装置１０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。
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（又はレチクル）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。
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（又はレチクル）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。
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ＣＶＤ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。
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で説明した露光装置１０によりマスク（又はレチクル）に形成された回路パターンをウエハに転写する、すなわちウエハの露光を行う。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。
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。
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。
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。
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、高い生産性で製造される。
産業上の利用可能性
以上説明したように、本発明の光源装置は、射出光の高輝度化及び安定化に適している。また、本発明の光照射装置は、高輝度の光を安定して物体に照射するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの製造に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、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は、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は、図２の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、波長変換部の一部とともに概略的に示す図である。
図４は、図２の第２光量制御装置の構成を概略的に示す図である。
図５Ａ及び図５Ｂは、第２光量制御装置の作用を説明するための図である。
図６は、図２の波長変換部の構成を示す図である。
図７は、変形例を説明するための図である。
【図１】
2002065597.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月11日(2002.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光を増幅するための特定増幅用媒体を含む光増幅部と；
前記光増幅部から射出された光を波長変換する波長変換部と；
前記特定増幅用媒体から前記波長変換部へ至る所定光路上に配置され、前記特定増幅用媒体から射出された後に前記所定光路を進行する光の光量を制御する光量制御部と；を備える光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光増幅部内の光路上に、増幅用媒体が複数設けられ、
前記特定増幅用媒体は、最も後段の増幅用媒体であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光増幅部内の光路上に、ジャイアントパルスの影響が懸念される増幅用媒体が複数設けられ、
前記特定増幅用媒体は、前記ジャイアントパルスの影響が懸念される増幅用媒体のうちで、最も後段に設けられた増幅用媒体であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光源装置において、
前記特定増幅用媒体は、増幅用光ファイバであることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光源装置において、
前記光量制御部は、
前記所定光路上に配置された音響光学媒質と；
前記音響光学媒質中に、所定方向に進行する粗密波を発生させる粗密波発生器と；を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光源装置において、
前記所定方向は、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していない場合に前記音響光学媒質に入射した光が前記音響光学媒質中を進行する光路方向と斜交する方向であることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光源装置において、
前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生しているときには、前記特定増幅用媒体から射出された光の少なくとも一部が前記所定光路を進行し、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していないときには、前記特定増幅用媒体から射出された光は、前記所定光路とは異なる光路を進行することを特徴とする光源装置。
【請求項８】
請求項５に記載の光源装置において、
前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生しているときには、前記特定増幅用媒体から射出された光の少なくとも一部が前記所定光路とは異なる光路を進行し、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していないときには、前記特定増幅用媒体から射出された光は、前記所定光路を進行することを特徴とする光源装置。
【請求項９】
請求項５に記載の光源装置において、
前記光量制御部は、前記粗密波発生器での反射波の発生を防止する部材を含むことを特徴とする光源装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光源装置において、
前記特定増幅用媒体により増幅可能なレーザ光を発生し、前記光増幅部へ向けて射出するレーザ光発生部を更に備えることを特徴とする光源装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光源装置において、
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単一波長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光源装置。
【請求項１２】
物体に光を照射する光照射装置であって、
請求項１〜１１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物体に向けて射出する照射光学系と；を備える光照射装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光照射装置において、
前記物体は、感光物体であることを特徴とする光照射装置。
【請求項１４】
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１３に記載の光照射装置を用いて前記感光物体を露光することを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項１５】
第１物体のパターンを第２物体上に転写する露光装置であって、
請求項１〜１１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る照明光を前記第１物体に照射する照明光学系と；を備え、
前記第１物体を介して前記照明光で前記第２物体を露光することを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の露光装置において、
前記照明光で前記第２物体を走査露光するために、前記照明光に対して前記第１物体と前記第２物体とを同期して移動するステージシステムと；
前記同期動開始後かつ前記走査露光開始前に前記照明光を前記照明光学系に入射させるとともに、前記光量制御部を介して前記第１物体に対する前記照明光の照射を制御する制御装置と；を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の露光装置において、
前記第１物体のパターン像を前記第２物体上に投影する投影光学系と；
前記光源装置から射出される照明光で前記投影光学系を介してマークを検出するマーク検出系と；を更に備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１８】
露光光を第１物体に照射する照明光学系と、前記第１物体のパターン像を第２物体上に投影する投影光学系とを備えた露光装置であって、
請求項１〜１１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る前記露光光とほぼ同一波長の照明光で前記投影光学系を介してマークを検出するマーク検出系と；を備える露光装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
記所定光路とは異なる光路を進行し、前記音響光学媒質中に前記粗密波が発生していないときには、前記特定増幅用媒体から射出された光が前記所定光路を進行する構成とすることもできる。
さらに、本発明の光源装置では、前記光量制御部は、前記粗密波発生器での反射波の発生を防止する部材を含むこととすることができる。
また、本発明の光源装置では、前記特定増幅用媒体により増幅可能なレーザ光を発生し、前記光増幅部へ向けて射出するレーザ光発生部を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記レーザ光発生部が、赤外域から可視域までの波長範囲内の単一波長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こととすることができる。
本発明は、第２の観点からすると、物体に光を照射する光照射装置であって、本発明の光源装置と；該光源装置から射出された光を前記物体に向けて射出する照射光学系と；を備える光照射装置である。
これによれば、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物体に向けて射出するので、波長変換された高輝度の光を安定して照射することができる。
この場合において、前記光が照射される物体としては、光照射装置の使用目的に応じて種々の物体が用いられる。例えば、光照射装置をデバイスパターンの形成に使用する場合には、前記物体として感光物体を用いることができる。
本発明は、第３の観点からすると、第１物体のパターンを第２物体上に転写する露光装置であって、本発明の光源装置と；該光源装置から射出される照明光を前記第１物体に照射する照明光学系と；を備え、前記第１物体を介して前記照明光で前記第２物体を露光することを特徴とする第１の露光装置である。
この場合において、前記照明光で前記第２物体を走査露光するために、前記照明光に対して前記第１物体と前記第２物体とを同期して移動するステージシステムと；前記同期動開始後かつ前記走査露光開始前に前記照明光を前記照明光学系に入射させるとともに、前記光量制御部を介して前記第１物体に対する前記照明光の照射を制御する制御装置と；を更に備えることとすることができる。
この場合において、前記第１物体のパターン像を前記第２物体上に投影する投影光学系と；前記光源装置から射出される照明光で前記投影光学系を介してマークを検出するマーク検出系と；を更に備えることとすることができる。
本発明は、第４の観点からすると、露光光を第１物体に照射する照明光学系と、前記第１物体のパターン像を第２物体上に投影する投影光学系とを備えた露光装置であって、本発明の光源装置と；前記光源装置から射出される前記露光光とほぼ同一波長の照明光で前記投影光学系を介してマークを検出するマーク検出系と；を備える第２の露光装置である。
また、リソグラフィ工程において、物体として感光物体を用いる本発明の光照射装置を用いて前記感光物体を露光することにより、感光物体上にパターンを精度良く形成することができ、これにより、より高集積度のマイクロデバイスを生産性（歩留まりを含む）良く製造することができる。従って、本発明は、更に別の観点からすると、本発明の光照射装置を用いるデバイス製造方法であるとも言える。
図面の簡単な説明




【国際調査報告】
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