JP5246262B2 - 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 - Google Patents

Description

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。

レーザ装置の例として、下記特許文献１には、赤外から可視領域の信号光を発生させるレーザ光源と、前記レーザ光源で発生された信号光を増幅する光増幅器と、前記光増幅器で増幅された信号光を紫外光に波長変換して出力する波長変換光学系と、前記光増幅器に励起光を供給する励起光源と、を備えた紫外光源が、開示されている。

また、下記特許文献１には、このような紫外光源を用いた光治療装置、露光装置及び被検物検査装置も開示されている。

再公表特許ＷＯ２００４／０５４０５０号公報

特許文献１に開示されたようなレーザ装置では、例えば搬送等の便宜、配置レイアウトの自由度、励起光源からの熱の影響の回避等の理由により、励起光源と光増幅器との間を、途中に接続部を持つ光ファイバで接続することが好ましい。

この場合、搬送等の際には、励起光源と光増幅器との間を接続する光ファイバを、一端を光増幅器に接続するとともに他端を開放した光増幅器側の光ファイバと、一端を励起光源に接続するとともに他端を開放した励起光源側の光ファイバとに分離しておく。これにより、前記レーザ装置を光増幅器側の部分と励起光源側の部分とに分離することができ、その搬送等が容易になる。そして、このレーザ装置の設置時には、光増幅器側の光ファイバの他端と励起光源側の光ファイバの他端とを融着等により接続する。その結果、このレーザ装置の励起光源と光増幅器との間を接続する光ファイバは、その途中に融着等による接続部を持つ。

なお、搬送時のみならず、既設のレーザ装置のうち例えば励起光源のみを新たなものに交換する場合も、励起光源と光増幅器との間を接続する光ファイバを途中で切断した後、光増幅器側の光ファイバの他端と励起光源側の光ファイバの他端とを融着等により接続すれば、その交換が容易になる。

ところが、前述したような光ファイバ同士の融着等の接続作業において、作業者のスキルの低さによるミスや、融着機の故障や、作業環境の悪さなどに起因して、その融着状態などの接続状態が悪い可能性がある。さらには、前述したような光ファイバ同士の融着等の接続自体を失念してしまう可能性もある。

前述したような光ファイバ同士の融着状態等の接続状態が悪かったりその接続を失念した場合には、光増幅器側の光ファイバの他端と励起光源側の光ファイバの他端間の透過率が正常に接続された場合に比べて低くなる。そのため、この状態で、レーザ装置の稼働を開始しようとして励起光源から高いパワーの光を発生させると、光ファイバの透過率の低い部分において励起光源からの高いパワーの光エネルギーが吸収されることで光ファイバが過熱され燃える現象（Fiber fusionと呼ばれる現象）が発生する。

また、前述したような光ファイバ同士の融着状態等の接続状態が当初は良好であっても、経時変化によって融着状態等の接続状態が悪化したり、光ファイバに物理的な力が加わって光ファイバが折れるなどの損傷を受けたりする可能性もある。この場合にも、Fiber fusionが発生する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、Fiber
fusionが発生する可能性をより一層低減す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。

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、励起光源と、途中に接続部を持つ光ファイバを介して前記励起光源から出力される励起光を受けて光増幅を行う光増幅部とを有し、前記光増幅部から出力される光又はその光に基づく光を出力光として出力するレーザ装置であって、前記励起光源を制御する制御部と、前記励起光源から前記光ファイバを介して前記光増幅部側に伝送されてきた励起光のパワーレベルをモニタするモニタ部と、を備えたものである。この態様では、前記制御部は、前記励起光源の励起光の出力開始当初において、前記励起光源から前記光増幅部により光増幅を行うために必要な励起光のパワーレベルよりも低いパワーレベルの励起光を出力させ、前記モニタ部によりモニタされたパワーレベルが所定値よりも高い場合に、前記励起光源から前記光増幅部により光増幅を行うために必要なパワーレベルの励起光を出力させる制御を行い、前記モニタ部によりモニタされたパワーレベルが前記所定値以下である場合に、前記励起光源の励起光の出力を停止させる制御を行う。

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。

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、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。

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、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。

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。

本発明によれば、Fiber fusionが発生する可能性をより一層低減す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。

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１中の励起光源側装置を示す概略構成図である。 図１中の光増幅部側装置を示す概略構成図である。 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。 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。 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。

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。

［第１の実施の形態］

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。本実施の形態によるレーザ装置１は、励起光源側装置２と、光増幅部側装置３と、これらの装置２，３間を接続する励起光用の光ファイバ４Ａａ，４Ａｂ，４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｃａ，４Ｃｂ及びモニタ信号用の電気信号線５と、を備えている。

光ファイバ４Ａは、一端同士が接続部４Ａｃで接続された光ファイバ４Ａａ，４Ａｂからなり、途中に接続部４Ａｃを有している。光ファイバ４Ａａの他端は励起光源側装置２に接続され、光ファイバ４Ａｂの他端は光増幅部側装置３に接続されている。同様に、光ファイバ４Ｂは、一端同士が接続部４Ｂｃで接続された光ファイバ４Ｂａ，４Ｂｂからなり、途中に接続部４Ｂｃを有している。光ファイバ４Ｂａの他端は励起光源側装置２に接続され、光ファイバ４Ｂｂの他端は光増幅部側装置３に接続されている。同様に、光ファイバ４Ｃは、一端同士が接続部４Ｃｃで接続された光ファイバ４Ｃａ，４Ｃｂからなり、途中に接続部４Ｃｃを有している。光ファイバ４Ｃａの他端は励起光源側装置２に接続され、光ファイバ４Ｃｂの他端は光増幅部側装置３に接続されている。本実施の形態では、これらの光ファイバ４Ａａ，４Ａｂ，４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｃａ，４Ｃｂの接続は全て融着により行われており、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃは融着部となっている。もっとも、本発明では、これらの光ファイバ４Ａａ，４Ａｂ，４Ｂａ，４Ｂｂ，４Ｃａ，４Ｃｂの接続は融着に限定されるものではなく、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃは融着部に限定されるものではない。

本実施の形態によるレーザ装置１は、光ファイバ４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａと光ファイバ４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂとの間がそれぞれ接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃで接続されずにそれらの間が分離した状態で、搬送等が行われる。そして、設置時や例えば励起光源側装置２のみの交換後などおいて、光ファイバ４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａと光ファイバ４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂとの間がそれぞれ接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃで接続される。

図２は、図１中の励起光源側装置２を示す概略構成図である。図３は、図１中の光増幅部側装置３を示す概略構成図である。

図２に示すように、光ファイバ４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａは、励起光源側装置２のレーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１にそれぞれ接続されている。また、図３に示すように、光ファイバ４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂは、光増幅部側装置３のカプラ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにそれぞれ接続されている。これにより、励起光源側装置２のレーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１で発生した励起光は、それぞれ光ファイバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃによって伝送されて、カプラ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃにそれぞれ到達する。

まず、図３を参照して、光増幅部側装置３について説明する。励起光源側装置２については、後に詳述する。

カプラ５１Ａに達した励起光は、所定の比率で２分岐されて、その大部分が光増幅部２０の光増幅器としてのＥＤＦＡ（エルビウム・ドープ・ファイバー光増幅器）２２Ａに供給され、その残りがその励起光のパワーレベルをモニタするモニタ部としてのフォトダイオード等の検出器５２Ａに供給される。検出器５２Ａは、その励起光のパワーレベルを示すモニタ信号をインターフェース５３へ出力する。

カプラ５１Ｂに達した励起光は、所定の比率で２分岐されて、その大部分が光増幅部２０の光増幅器としてのＥＤＦＡ２２Ｂに供給され、その残りがその励起光のパワーレベルをモニタするモニタ部としてのフォトダイオード等の検出器５２Ｂに供給される。検出器５２Ｂは、そのパワーレベルを示すモニタ信号をインターフェース５３へ出力する。

カプラ５１Ｃに達した励起光は、所定の比率で２分岐されて、その大部分が光増幅部２０の光増幅器としてのＥＤＦＡ２２Ｃに供給され、その残りがその励起光のパワーレベルをモニタするモニタ部としてのフォトダイオード等の検出器５２Ｃに供給される。検出器５２Ｃは、そのパワーレベルを示すモニタ信号をインターフェース５３へ出力する。

なお、カプラ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃや、検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、前述した各励起光のパワーレベルを直接的又は間接的にモニタすることができる位置に配置すれば、前述した位置に配置しなくてもよい。例えば、カプラ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃや、検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃは、ＥＤＦＡ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃの途中に設けることも可能である。

インターフェース５３は、検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃからのモニタ信号を、所定の信号形式に変換して、信号線５を介して励起光源側装置２へ送出する。

光増幅部側装置３は、図３に示すように、前述したカプラ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ及び検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃの他に、レーザ光源として構成された種光発生部１０と、種光発生部１０により発生された種光を光増幅する光増幅部２０と、光増幅部２０により光増幅された光を波長変換する波長変換部３０とを備えている。本実施の形態では、光増幅部側装置３の波長変換部３０の出力光が、レーザ装置１の出力光とされている。本実施の形態では、この出力光として、波長１９３．４ｎｍの紫外パルス光を出力する。もっとも、用途によっては、波長変換部３０を取り除いて、光増幅部２０の出力光をレーザ装置１の出力光としてもよい。

本実施の形態では、種光発生部１０は、ＤＦＢ（分布帰還型）半導体レーザ１１と、電気パルス発生器１２とから構成されている。ＤＦＢ半導体レーザ１１としては、例えば、発振波長１．５４７μｍの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程度のパルス状の種光（信号光、基本波）を光増幅部２０に出力する。

光増幅部２０は、種光発生部１０からの種光を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ＥＤＦＡ２２Ｃ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ＥＤＦＡ２２Ｂ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ＥＤＦＡ２２Ａと、を有している。ＥＤＦＡ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃは、前述した各励起光を受けて光増幅を行う。

次に、波長変換部３０について説明する。図３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。

図３に示すように、第１のＥＤＦＡ２２Ｃで増幅されたＰ偏光の基本波は、第１の２倍波形成光学素子（ＰＰＬＮ結晶）３１に入射し、第１の２倍波形成光学素子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、３倍波形成光学素子（ＬＢＯ結晶）３２に入射させる。３倍波形成光学素子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。なお、第１の２倍波形成光学素子３１としては、ＰＰＬＮ結晶に限らず、ＰＰＫＴＰ結晶、ＰＰＳＬＴ結晶、ＬＢＯ結晶等を用いることもできる。

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３３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、５倍波形成光学素子（ＬＢＯ結晶）３４に入射させる。５倍波形成光学素子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５倍波形成光学素子３４を透過する。

５倍波形成光学素子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。なお、５倍波形成光学素子３４としては、ＢＢＯ結晶、ＣＢＯ結晶を用いることもできる。

一方、第２のＥＤＦＡ２２Ｂで増幅されたＰ偏光の基本波は、第２の２倍波形成光学素子（ＰＰＬＮ結晶）３７に入射し、第２の２倍波形成光学素子３７からは、基本波と共にＰ偏光の２倍波が発生する。なお、ＰＰＬＮ結晶に代えてＰＰＫＴＰ結晶、ＰＰＳＬＴ結晶、ＬＢＯ結晶等を使用してもよい。

さらに、第３のＥＤＦＡ２２Ａ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。

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、７倍波形成光学素子（ＣＬＢＯ結晶）３９に入射し、７倍波形成光学素子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、８倍波形成光学素子（ＣＬＢＯ結晶）４０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。波長１９３．４ｎｍの８倍波のみを８倍波形成光学素子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、８倍波形成光学素子４０から放出される光から波長１９３．４ｎｍの８倍波を分離し、これを波長変換部３０の出力光として出力する。

次に、図２を参照して、励起光源側装置２について詳述する。励起光源側装置２は、光ファイバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃにそれぞれ励起光を供給するレーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃと、中央制御部６２と、信号線５を介して前述した各モニタ信号を受け取って、そのモニタ信号を所定の信号形式に変換して中央制御部６２へ供給するインターフェース６３と、を有している。

レーザユニット６１Ａは、励起光源としてのラマンファイバレーザ７１と、駆動部７２と、ユニット制御部７３と、インターロック制御部７４とを有している。駆動部７２は、ユニット制御部７３の制御下で、ラマンファイバレーザ７１に駆動電流を供給してラマンファイバレーザ７１を駆動する。ユニット制御部７３は、中央制御部６２から、ラマンファイバレーザ７１から励起光を発生させるか停止させるかのオンオフ指令及び励起光を発生させる場合の励起光のパワーレベルの指令を示す指令信号を受けて、その指令信号が示す指令が実現されるように、駆動部７２を制御する。インターロック制御部７４は、中央制御部６２から供給されるインターロック信号に応答して、駆動部７２に電源（図示せず）から供給される電力を遮断するなどによって、ラマンファイバレーザ７１からの励起光の発生を強制的に停止させる。なお、インターロック制御部７４は、図示しない緊急停止ボタン等からのインターロック信号も受けて、ラマンファイバレーザ７１からの励起光の発生を強制的に停止させる。レーザユニット６１Ｂ，６１Ｃは、レーザユニット６１Ａと同一の構成を有しているので、その説明は省略する。

中央制御部６２は、インターフェース６３からのモニタ信号（すなわち、光増幅部側装置３の検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃからのモニタ信号）に基づいて、以下に説明するように、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃにそれぞれ前記指令信号及び前記インターロック信号を与える。

中央制御部６２は、図示しない操作器等から作動開始指令を受けると、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのユニット制御部７３に、所定パワーレベルＷＬの励起光をラマンファイバレーザ７１から出力させる旨の指令信号をそれぞれ供給する。その結果、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１の励起光出力開始当初において、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１が所定パワーレベルＷＬの励起光をそれぞれ出力する。この所定パワーレベルＷＬは、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃの接続状態が悪かったり光ファイバ４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａと光ファイバ４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂとの間が接続されていなかったりしても、Fiber fusionが起きない低パワーレベルとされる。

そして、中央制御部６２は、検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃからのモニタ信号に基づいて、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１が所定パワーレベルＷＬの励起光をそれぞれ出力している際に検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃによりモニタされたパワーレベルのいずれもが所定値Ｓ１よりも高いか、それとも、それらのパワーレベルのいずれか１つ以上が所定値Ｓ１以下であるかを、判定する。説明の便宜上、この判定を初期判定と呼ぶ。

前記初期判定によって、いずれもが所定値Ｓ１よりも高いと判定されると、中央制御部６２は、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのユニット制御部７３に、ＥＤＦＡ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが所期の光増幅動作を行うのに十分に高いパワーレベルＷＨ（ＷＨ＞ＷＬ）の励起光をラマンファイバレーザ７１から出力させる旨の指令信号をそれぞれ供給する。その結果、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１から発生したパワーレベルＷＨ（ＷＨ＞ＷＬ）の励起光がＥＤＦＡ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに供給され、定常的な稼働状態となり、先に説明した光増幅部側装置３の動作によって、波長１９３．４ｎｍの出力光が波長変換部３０から出力される。前記所定値Ｓ１は、モニタされたパワーレベルがその値よりも高ければ、光ファイバ４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａと光ファイバ４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂとの間が適切に接続され、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃの接続状態が良好であることを確認し得るような値に設定される。したがって、光ファイバ４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａと光ファイバ４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂとの間が適切に接続され、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃの接続状態が良好であることが確認された後に、定常的な稼働状態に移行されることになるので、稼働を開始してから定常的な稼働状態に移行した際にFiber fusionが発生するようなおそれがなくなる。

一方、前記初期判定によって、いずれかが所定値Ｓ１以下であると判定されると、中央制御部６２は、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのインターロック制御部７４に、インターロック信号を送出する。その結果、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１が励起光の出力を停止する。このとき、インターロック制御部７４は、ラマンファイバレーザ７１の励起光出力を停止させるだけでなく、図示しない警報器等を作動させて警報を発することが好ましい。いずれかが所定値Ｓ１以下であれば、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃのいずれかの接続状態が悪いかあるいは光ファイバ４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａと光ファイバ４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂとの間のいずれかが接続されていない可能性がある。このような場合には、定常的な稼働状態に移行されずに、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１が励起光の出力を停止するので、Fiber fusionが発生するようなおそれがなくなる。

そして、本実施の形態では、中央制御部６２は、定常的な稼働状態を継続している際（すなわち、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１が高いパワーレベルＷＨの出力を継続している際）に、検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃからのモニタ信号に基づいて、検出器５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃによりモニタされたパワーレベルのいずれもが所定値Ｓ２よりも高いか、それとも、それらのパワーレベルのいずれか１つ以上が所定値Ｓ２以下であるかを、繰り返して判定する。説明の便宜上、この判定を定常稼働中判定と呼ぶ。なお、定常的な稼働状態において、ラマンファイバレーザ７１から出力される励起光のパワーレベルは必ずしも一定である必要はない。

前記定常稼働中判定によって、いずれのパワーレベルも所定値Ｓ２よりも高いと判定されると、中央制御部６２は、定常的な稼働状態を継続させる。前記所定値Ｓ２は、モニタされたパワーレベルがその値よりも高ければ、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃの接続状態が良好であるとともに光ファイバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃが損傷を受けて折れたりしていないことを確認し得るような値に設定される。したがって、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃの接続状態が良好であるとともに光ファイバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃが損傷を受けて折れたりしていないことを確認しながら、定常的な稼働状態が継続されるので、定常的な稼働状態を継続している際にFiber fusionが発生するようなおそれがなくなる。

一方、前記定常稼働中判定によって、いずれかが所定値Ｓ２以下であると判定されると、中央制御部６２は、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのインターロック制御部７４に、インターロック信号を送出する。その結果、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１が励起光の出力を停止する。このとき、インターロック制御部７４は、ラマンファイバレーザ７１の励起光出力を停止させるだけでなく、図示しない警報器等を作動させて警報を発することが好ましい。いずれかが所定値Ｓ２以下であれば、接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃのいずれかの接続状態が経時変化等により悪化したり途中で光ファイバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃが損傷を受けて折れたりした可能性がある。このような場合には、定常的な稼働状態が終了して、レーザユニット６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのラマンファイバレーザ７１が励起光の出力を停止するので、Fiber fusionが発生するようなおそれがなくなる。

以上のように、本実施の形態によれば、Fiber fusionが発生する可能性が大幅に低減される。

なお、本実施の形態のように前記定常稼働中判定とその結果による励起光出力の停止を行うことは、Fiber fusionが発生する可能性をより低減するためには好ましい。しかしながら、本発明では、前記定常稼働中判定とその結果による励起光出力の停止は、必ずしも行う必要はない。前記定常稼働中判定とその結果による励起光出力の停止を行わなくても、前記初期判定とその結果による励起光出力の停止を行えば、従来に比べれば、Fiber fusionが発生する可能性を格段に低減させることができる。

また、前記初期判定とその結果による励起光出力の停止を行うことは、Fiber fusionが発生する可能性をより低減するためには好ましい。しかしながら、本発明では、前記初期判定とその結果による励起光出力の停止は、必ずしも行う必要はない。前記初期判定とその結果による励起光出力の停止を行わなくても、前記定常稼働中判定とその結果による励起光出力の停止を行えば、従来に比べれば、Fiber fusionが発生する可能性を格段に低減させることができる。この場合、光ファイバ４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、途中に接続部４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃを持たない光ファイバとしてもよい。

［第２の実施の形態］

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。

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。

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。

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から射出された波長１９３．４ｎｍの紫外レーザ光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。

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１１３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。

これにより、眼科医等の術者が観察光学系１１０を介して治療対象を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。

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、Fiber fusionが発生する可能性を低減することができる。

［第３の実施の形態］

図６は、本発明の形態の第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。フォト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。

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。

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。

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、Fiber fusionが発生する可能性を低減することができる。

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。

［第４の実施の形態］

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。

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。

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。

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、ＴＤＩセンサ１３６の転送クロックとは同期している。

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、Fiber fusionが発生する可能性を低減することができる。

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。

例えば、前記第１の実施の形態において、ＥＤＦＡ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃに代えて、他の希土類添加ファイバー共振器又はファイバー増幅器を用いてもよい。また、励起光源として、ラマンファイバレーザ７１に代えてＥｒ−ＹＡＧレーザ等の半導体レーザを用いてもよい。さらに、レーザ装置１から出力される出力光の波長は１９３．４ｎｍに限定されるものではないことは、言うまでもない。また、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。

１ レーザ装置
２ 励起光源側装置
３ 光増幅部側装置
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ａａ，４Ｂａ，４Ｃａ，４Ａｂ，４Ｂｂ，４Ｃｂ 光ファイバ
４Ａｃ，４Ｂｃ，４Ｃｃ 接続部
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ レーザユニット
６２ 中央制御部
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ 検出器（モニタ部）
２０ 光増幅部
３０ 波長変換部
８０ 光治療装置
１２０ 露光装置
１３０ マスク欠陥検査装置

Claims (8)

1. 励起光源と、途中に接続部を持つ光ファイバを介して前記励起光源から出力される励起光を受けて光増幅を行う光増幅部とを有し、前記光増幅部から出力される光又はその光に基づく光を出力光として出力するレーザ装置であって、
   前記励起光源を制御する制御部と、
   前記励起光源から前記光ファイバを介して前記光増幅部側に伝送されてきた励起光のパワーレベルをモニタするモニタ部と、を備え、
   前記制御部は、前記励起光源の励起光の出力開始当初において、前記励起光源から前記光増幅部により光増幅を行うために必要な励起光のパワーレベルよりも低いパワーレベルの励起光を出力させ、前記モニタ部によりモニタされたパワーレベルが所定値よりも高い場合に、前記励起光源から前記光増幅部により光増幅を行うために必要なパワーレベルの励起光を出力させる制御を行い、前記モニタ部によりモニタされたパワーレベルが前記所定値以下である場合に、前記励起光源の励起光の出力を停止させる制御を行うことを特徴とするレーザ装置。
2. 前記制御部は、前記励起光源から前記光増幅部により光増幅を行うために必要なパワーレベルの励起光を出力させている際に、前記モニタ部によりモニタされたパワーレベルが所定値以下となった場合に、前記励起光源の励起光の出力を停止させる制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記制御部は、前記励起光源の励起光の出力を停止される制御を行う際に、警報器を作動させる制御を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ装置。
4. 前記光増幅部から出力された光を所定波長の光に変換する波長変換部を備え、波長変換部から出力された光を前記出力光として出力することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ装置。
5. 請求項１〜４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。
6. 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１〜４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。
7. 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６に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。
8. 請求項１〜４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。

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