JP5458513B2 - 種光発生装置、光源装置及びその調整方法、光照射装置、露光装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光増幅されるべき種光を発生する種光発生装置、並びに、これを用いた光源装置及びその調整方法、光照射装置、露光装置、並びにデバイス製造方法に関するものである。

従来から、波長１９３ｎｍなどの短波長光を発生する光源装置として、光増幅されるべき種光（赤外域や可視域などの単一波長のパルス光）を発生する種光発生装置と、前記種光発生装置により発生された種光を光増幅する光ファイバ増幅器等の光増幅部と、前記光増幅部により光増幅された光を短波長等に波長変換する波長変換部とを備えた、光源装置が知られている（例えば、下記特許文献１）。

このような光源装置は、例えば、この光源装置からの光を対象物に照射する照射光学系と共に、光を対象物に照射する光照射装置を構成するために、用いられる（例えば、特許文献１）。このような光照射装置は、例えば、マスクのパターンを感光物体上に転写する露光装置や、各種の光学式検査装置や、レーザ治療装置などにおいて、利用される（例えば、特許文献１）。

前記種光発生装置は、連続波出力の分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）と、ＤＦＢ−ＬＤの連続波出力の一部を選択的に通過させて切り出す電気光学変調器からなるパルス変調器とから構成されている（特許文献１）。

また、前述したような光源装置では、前記光増幅部において非線形光学現象の一種である自己位相変調（Self Phase Modulation：SPM）が発生し、光増幅部の出力、ひいては波長変換部の出力（光源装置の出力）において、スペクトル幅が増大することが、知られている（例えば、特許文献１）。用途によっては、このスペクトル幅の増大に起因して不都合が生ずる。例えば、露光装置において前記光源装置を用いる場合には、投影光学系の色収差が大きくなるため、投影光学系の結像特性が劣化してしまい、マスクパターンの転写精度が悪化する。自己位相変調によるスペクトル幅の増大を低減するための手法として、特許文献１では、主に２つの手法が提案されている。第１の手法では、前述したような光源装置において、光路の適当な箇所にその光路を進行する光の自己位相変調の少なくとも一部を相殺する位相変調を行う位相変調器が設けられている。第２の手法では、連続波出力のＤＦＢ−ＬＤに供給する駆動信号に、自己位相変調の少なくとも一部を相殺する位相変調を行う位相変調信号が重畳されている。
再公表特許ＷＯ２００２／０９５４８６公報

しかしながら、前記従来の種光発生装置では、電気光学変調器等のパルス変調器によりＤＦＢ−ＬＤの連続波出力の一部を選択的に通過させて切り出すことでパルス光の種光を得ているので、電気光学変調器等のパルス変調器では光遮断時の光透過率を完全に０％にすることはできないことから、種光を発生させない前記連続波出力の遮断時においても電気光学変調器からある程度漏れ光が出力される。このため、前記従来の種光発生装置を用いた前記従来の光源装置では、種光の非発生時の漏れ光が光増幅部に供給されてしまう。その結果、その漏れ光が増幅されてしまい、エネルギーの損失を招き、増幅器の効率低下などの不都合が生ずる。

また、スペクトル幅の増大に起因して不都合が生ずるような用途に光源装置を用いる場合には、光源装置の出力のスペクトル幅の増大を低減し得るように設定できることが要請されることは、言うまでもない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、種光の非発生時の漏れ光を低減することができ、また、当該種光発生装置を用いて光源装置を構成した場合に光源装置の出力のスペクトル幅を調整することができ、この調整によって、前記従来の光源装置で採用されている自己位相変調相殺の手法とは全く異なる手法に従って、前記出力のスペクトル幅の増大が低減するように設定することも可能である、種光発生装置を提供することを目的とする。また、本発明は、このような種光発生装置を用いた光源装置及びその調整方法、光照射装置、露光装置、並びにデバイス製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の第１の態様による種光発生装置は、光増幅されるべき種光を発生する種光発生装置であって、単一波長のパルス光を発生するパルス発生部と、前記パルス光の一部を選択的に通過させて切り出すパルス変調部と、操作に応じて、前記パルス発生部による前記パルス光の発生タイミングに対する前記パルス変調部による前記パルス光の切り出しタイミングを相対的に調整するタイミング調整部と、を備えたものである。

本発明の第２の態様による種光発生装置は、前記第１の態様において、前記タイミング調整部による前記発生タイミングに対する前記切り出しタイミングの相対的な調整可能範囲は、前記パルス光の前記一部が前記パルス光における光強度の逓減部分の一部となるタイミングを含む範囲であるものである。

本発明の第３の態様による種光発生装置は、前記第１又は第２の態様において、前記パルス発生部は、パルス状の電気信号に応答して前記パルス光を発生するレーザダイオードであるものである。

本発明の第４の態様による光源装置は、前記第１乃至第３のいずれかの態様による種光発生装置と、前記種光発生装置により発生された種光を光増幅する光増幅部と、前記光増幅部により光増幅された光を波長変換する波長変換部と、を備えたものである。

本発明の第５の態様による光源装置の調整方法は、前記第４の態様による光源装置を調整する調整方法であって、前記波長変換部の出力光のスペクトル幅を観察しながら、前記出力光のスペクトル幅が所望のスペクトル幅になるように、前記タイミング調整部を操作するものである。

本発明の第６の態様による光源装置の製造方法は、前記第４の態様による光源装置を調整する調整方法であって、前記波長変換部の出力光のスペクトル幅及び時間コヒーレンス長を観察しながら、前記出力光のスペクトル幅が所望のスペクトル幅になるとともに前記コヒーレンス長が所望のコヒーレンス長になるように、前記タイミング調整部を操作するものである。

本発明の第７の態様による光照射装置は、対象物に光を照射する光照射装置であって、前記第４の態様による光源装置と、前記光源装置からの光を前記対象物に照射する照射光学系とを備えたものである。

本発明の第８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４の態様による光源装置と、前記光源装置からの光を前記マスクに照射する照射光学系と、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。

本発明の第９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８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。

本発明によれば、種光の非発生時の漏れ光を低減することができ、また、当該種光発生装置を用いて光源装置を構成した場合に光源装置の出力のスペクトル幅を調整することができ、この調整によって、前記従来の光源装置で採用されている自己位相変調相殺の手法とは全く異なる手法に従って、前記出力のスペクトル幅の増大が低減するように設定することも可能である、種光発生装置を提供することができる。また、本発明は、このような種光発生装置を用いた光源装置及びその調整方法、光照射装置、露光装置、並びにデバイス製造方法を提供することができる。

光増幅されるべき種光を発生する種光発生装置において、連続波出力のレーザダイオードに代えてパルス発振のＤＦＢ−ＬＤ等のパルス光発生部を用い、そのパルス光の一部を電気光学変調器等のパルス変調部で選択的に通過させて切り出すことで、パルス光の種光を得れば、種光の非発生時の大部分の期間においてパルス変調部に光が入力されなくなるため、種光の非発生時の漏れ光を大幅に低減することができる。

このような着想を当業者が得たとしても、従来の技術常識によれば、種光に意図しない位相変調成分が重畳されてしまうのを避けようとするので、当業者は、せいぜい、パルス発振のＤＦＢ−ＬＤ等で種光のパルス幅に比べてかなり広いパルス幅を持つパルス光を発生させ、そのパルス光における中央部分（時間的な強度変化のない安定した部分）から切り出してパルス光の種光を得ることを、想到するに留まる。

本発明者は、研究の結果、このような技術常識に反して、パルス発振のＤＦＢ−ＬＤ等で発生したパルス光の一部を電気光学変調器等のパルス変調部で選択的に通過させて切り出すに際して、その切り出しタイミングを変えてその切り出し部分を、パルス光における時間的な強度変化のある部分などに変えることで、その種光発生装置を用いた光源装置の出力のスペクトル幅を変えることができることを見出した。特に、パルス発振のＤＦＢ−ＬＤ等のパルス発生部で発生したパルス光における切り出し部分を、そのパルス光における光強度の逓減部分の一部にすることで、その種光発生装置を用いた光源装置の出力のスペクトル幅を狭めることができることを見出した。その定量的な説明は容易ではないが、前記光強度の逓減部分に、自己位相変調を相殺するような位相変調成分が含まれているためであると、考えることができる。本発明は、本発明者によるこのような新たな知見に基づいてなされたものである。

以下、本発明による種光発生装置、光源装置及びその調整方法、光照射装置、露光装置、並びにデバイス製造方法について、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光源装置１を示す概略構成図である。本実施の形態による光源装置１は、光増幅されるべき種光Ｌ２を発生する種光発生装置１０と、種光発生装置１０により発生された種光Ｌ２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、光源光（波長変換部３０の出力光）Ｌ３として波長１９３ｎｍの紫外パルス光を出力する。

本実施の形態では、種光発生装置１０は、赤外域や可視域などの単一波長のパルス光Ｌ１を発生するパルス発生部としての分布帰還型レーザダイオード（ＤＦＢ−ＬＤ）１１と、前記パルス発生部（ここでは、ＤＦＢ−ＬＤ１１）からのパルス光Ｌ１の一部を選択的に通過させて切り出すパルス変調部としての電気光学変調器（ＥＯＭ）１２と、駆動電気パルス発生器１４，１６と、トリガパルス可変遅延器１５とを有している。

ＤＦＢ−ＬＤ１１としては、例えば、発振波長１．５４４μｍ、ピーク出力２０ｍＷのＩｎＧａＡｓＰ、ＤＦＢ−ＬＤが用いられる。前記パルス発生部としては、ＤＦＢ−ＬＤ１１に代えて、例えば、電気信号で駆動される他のレーザダイオードを用いてもよいし、電気信号以外の信号を駆動信号として駆動される光励起半導体レーザなどを用いてもよい。

トリガパルス発生器１３は、例えば、方形波の電気信号からなるトリガパルスを、例えば１ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの繰り返し周波数で発生する。

駆動電気パルス発生器１４は、トリガパルス発生器１３からのトリガパルスの立ち上がり（又は立ち下がり）に応答して、ＤＦＢ−ＬＤ１１を駆動する駆動電気パルス（パルス状の電流信号）を発生する。この駆動電気パルスは、例えば、ガウス形状のような形状を持ったパルスとされる。この駆動電気パルスによってＤＦＢ−ＬＤ１１が発生するパルス光Ｌ１の例を図２に示している。図２では、パルス光Ｌ１のうちの１つのパルスのみを示しているが、パルス光Ｌ１はトリガパルスと同じ繰り返し周波数で発生する。なお、図２中の縦軸は、パルス光Ｌ１に関しては光強度を示す。

図３は、ＥＯＭ１２の一例を模式的に示す概略構成図である。本実施の形態では、ＥＯＭ１２は、図３に示すように、入射した光Ｌ１が辿る光路が２分岐した後、再び合流する導波路１２０と、２分岐した導波路の双方それぞれに応じて設けられた電極１２１，１２２とを備えている。ここで、導波路１２０は、電圧が印加されるとその電圧値に応じて電圧印加部の屈折率が変化する材質で構成されている。また、電極１２１は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板１２１−１，１２１−２から構成されており、この電極１２１（より正確には一方の電極１２１−１）には、駆動電気パルス発生器１６からの駆動電気パルス（パルス変調信号）ＭＤを構成する一方の電圧信号ＭＤ１が供給されている。ここで、他方の電極１２１−２は接地レベルとなっている。また、電極１２２は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板１２２−１，１２２−２から構成されており、この電極１２２（より正確には一方の電極１２２−１）には、駆動電気パルス発生器１６からの駆動電気パルス（パルス変調信号）ＭＤを構成する他方の電圧信号ＭＤ２が供給されている。ここで、他方の電極１２２−２は接地レベルとなっている。

以下の説明においては、電圧信号ＭＤ１及び電圧信号ＭＤ２を総称するときには、「パルス変調信号ＭＤ」と呼ぶものとする。なお、電極１２１，１２２の双方ともに電圧が印加されていないときに、ＥＯＭ１２の透過率（Ｌ２／Ｌ１）が最低値となるように、導波路１２０における２つの分岐光路長が設定されている。また、電極１２１，１２２に互いに異なる電圧信号が印加されることにより、ＥＯＭ１２の透過率がそれらの印加電圧の差に応じた値となるようになっている。

図４は、駆動電気パルス発生器１６からＥＯＭ１２に供給されるパルス変調信号ＭＤ（電圧信号ＭＤ１，ＭＤ２）とＥＯＭ１２の透過率Ｔとの関係を示す図である。電圧信号ＭＤ１，ＭＤ２が０Ｖの場合には、ＥＯＭ１２の透過率Ｔはほぼゼロとなる。電圧信号ＭＤ１として正電圧のパルス信号が供給されるとともに、電圧信号ＭＤ１に同期して、電圧信号ＭＤ２として負電圧のパルス信号が供給されると、ＥＯＭ１２の透過率Ｔは、電圧信号ＭＤ１の電圧レベルと電圧信号ＭＤ２の電圧レベルとの差に応じた高い透過率となる。

なお、前記パルス変調部としては、ＥＯＭ１２に代えて、例えば、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いてもよい。

トリガパルス可変遅延器１５は、トリガパルス発生器１３からのトリガパルスを、人の操作によって所定の範囲内で変え得る遅延量で、遅延させる。トリガパルス可変遅延器１５としては、例えば、実効伝送路長を人の操作によって変え得る市販の可変長伝送路や、人の操作によって所定の範囲内で遅延量を変え得る種々の遅延回路などが用いられる。

駆動電気パルス発生器１６は、トリガパルス可変遅延器１５からの遅延されたトリガパルスの立ち上がり（又は立ち下がり）に応答して、ＥＯＭ１２の透過率Ｔを高い透過率にするパルス変調信号ＭＤ（電圧信号ＭＤ１，ＭＤ２）、すなわち、正電圧のパルス信号の電圧信号ＭＤ１及び負電圧のパルス信号の電圧信号ＭＤ２を、発生する。ＥＯＭ１２の透過率Ｔを高い透過率にするパルス変調信号ＭＤのパルス幅は、ＤＦＢ−ＬＤ１１からのパルス光Ｌ１のパルス幅よりも狭く設定され、ＥＯＭ１２がＤＦＢ−ＬＤ１１からのパルス光Ｌ１の一部を選択的に通過させて切り出すようになっている。ＥＯＭ１２を通過したパルス光は、種光発生装置１０の出力である種光Ｌ２として、光増幅部２０に供給される。パルス光Ｌ１のパルス幅は、例えば１ｎｓ〜２ｎｓ程度であり、パルス変調信号ＭＤのパルス幅は、例えば０．３ｎｓ程度である。

図２には、ＤＦＢ−ＬＤ１１が発生するパルス光Ｌ１と共に、トリガパルス可変遅延器１５によるトリガパルスの遅延量を所定値に調整した場合の、ＥＯＭ１２の透過率Ｔも示している。なお、図２中の縦軸は、ＥＯＭ１２の透過率Ｔに関しては、透過率を示す。

本実施の形態では、トリガパルス可変遅延器１５が、操作に応じて、パルス発生部１１によるパルス光Ｌ１の発生タイミングに対するパルス変調部１２によるパルス光Ｌ１の切り出しタイミングを相対的に調整するタイミング調整部を、構成している。もっとも、このタイミング調整部は、トリガパルス可変遅延器１５に限定されるものではない。例えば、ＤＦＢ−ＬＤ１１とＥＯＭ１２との間の光路長を、光ディレイラインによって可変とすれば、実効的に切り出しタイミングを調整することが可能である。また、もっとも原始的な方法として、例えば、駆動電気パルス発生器１６とＥＯＭ１２を結ぶ電気ケーブルの物理的な長さを変更するようにしてもタイミングを調整することが可能である。

トリガパルス可変遅延器１５の遅延量の調整可能範囲は、光源光（波長変換部３０の出力）Ｌ３のスペクトル幅を極力狭くし得るように、図２に示すように、パルス光Ｌ１におけるＥＯＭ１２により切り取られる部分（高い透過率Ｔと重なる部分）がパルス光Ｌ１における光強度の逓減部分の一部となるタイミングとなる遅延量を含むように設定しておくことが、好ましい。

本実施の形態では、光増幅部２０は、図１に示すように、種光発生装置１０からの種光（基本波）Ｌ２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。

次に、図１を参照して、波長変換部３０について説明する。図１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１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１に示すように、第１のＥＤＦＡ２２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、２倍波形成光学素子３２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ＥＤＦＡ２４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。

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１９３ｎｍ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１９３ｎｍの８倍波を分離し、これを光源光Ｌ３として出力する。

本実施の形態によれば、トリガパルス可変遅延器１５を操作して、ＤＦＢ−ＬＤ１１で発生したパルス光Ｌ１の一部をＥＯＭ１２で選択的に通過させて切り出すタイミングを変えて、その切り出し部分を、パルス光Ｌ１における時間的な強度変化のある部分などに変えることで、種光発生装置１０を用いた光源装置１の出力Ｌ３のスペクトル幅を変えることができる。特に、ＤＦＢ−ＬＤ１１で発生したパルス光Ｌ１における切り出し部分を、図２に示すように、そのパルス光Ｌ１における光強度の逓減部分の一部にすることで、種光発生装置１０を用いた光源装置１１の出力Ｌ３のスペクトル幅を狭めることができる。その理由は必ずしも明確ではないが、前記光強度の逓減部分に、自己位相変調を相殺するような位相変調成分が含まれているためであると、考えることができる。

本発明者は、本実施の形態による光源装置１と同様の光源装置を実際に製作し、トリガパルス可変遅延器１５を操作してその遅延量を変え、各遅延量において、光検出器及びオシロスコープを用いてＤＦＢ−ＬＤ１１からのパルス光Ｌ１の光強度波形及び種光Ｌ２の光強度波形を観察し、さらに、分光計を用いて光源光Ｌ３（理想的な波長は１９３ｎｍ）のＥ９５（スペクトル中の９５％のエネルギーが集中しているスペクトル幅）を測定した。このとき、ＤＦＢ−ＬＤ１１からのパルス光Ｌ１のパルス幅は約１．５ｎｓとし、ＥＯＭ１２の切り出しにより得られる種光Ｌ２のパルス幅は約０．３ｎｓとした。

図５は、その測定結果を示す説明図である。図５において、トリガパルス可変遅延器１５の各遅延量に応じた、ＤＦＢ−ＬＤ１１からのパルス光Ｌ１に対する種光Ｌ２のパルス中心タイミングを、パルス光Ｌ１における切り出しタイミングを示す指標として、ｔ０〜ｔ３で示している。パルス光Ｌ１における逓増部分を切り出すタイミングｔ０では、Ｅ９５が１０ｐｍ以上と非常に広かった。パルス光Ｌ１におけるピーク付近を切り出すタイミングｔ１ではＥ９５が約８ｐｍとなってＥ９５が狭まっていき、パルス光Ｌ１における逓減部分のうちピークに近い方の部分を切り出すタイミングｔ２では約２．５ｐｍと非常に狭くなった。更に遅らせたタイミングｔ３とすると、Ｅ９５が５ｐｍとなって逆にＥ９５が広くなった。

このようにして、パルス光Ｌ１の発生タイミングに対するパルス光Ｌ２の切り出しタイミングを相対的に調整することで、光源光Ｌ３のスペクトル幅を変えることができ、しかも、光源光Ｌ３のスペクトル幅を非常に狭い幅から非常に広い幅まで調整することができることが、実験的に確認された。

トリガパルス可変遅延器１５の調整可能範囲は、光源装置１の用途によって要求されるスペクトル幅に応じて適宜定めればよい。例えば、光源装置１を後述する露光装置において用いる場合など、光源光Ｌ３のスペクトル幅を極力狭くすることが要求される場合には、図５に示す例では、例えば、ｔ１〜ｔ３の範囲を調整可能範囲とするように設定すればよい。一方、光源光Ｌ３のスペクトル幅を非常に狭い範囲から非常に広い範囲に渡って変えることが要求されるような用途の場合には、図５に示す例では、例えば、ｔ０〜ｔ３の範囲を調整可能範囲とするように設定すればよい。

光源光Ｌ３のスペクトル幅を極力狭くすれば良い場合など、単に光源光Ｌ３のスペクトル幅を所望のスペクトル幅に設定すれば十分である用途に、光源装置１を用いる場合には、例えば、トリガパルス可変遅延器１５による調整は次のようにして行うことができる。すなわち、この場合には、分光計で光源光Ｌ３のスペクトル幅を観察しながら、そのスペクトル幅が所望のスペクトル幅（例えば、最も狭いスペクトル幅）となるように、トリガパルス可変遅延器１５を操作すればよい。

また、光源光Ｌ３のスペクトル幅はある程度狭いことが要求される一方、スペクトル幅が狭すぎると光源光Ｌ３の時間コヒーレンス長が長くなり過ぎることでスペックルが問題になるような用途（例えば、所定の光学式検査装置）に、光源装置１を用いる場合には、例えば、トリガパルス可変遅延器１５による調整は次のようにして行うことができる。すなわち、この場合には、分光計で光源光Ｌ３のスペクトル幅を観察するとともに干渉計で光源光Ｌ３の時間コヒーレンス長を観察しながら、そのスペクトル幅が所望のスペクトル幅になるとともに前記コヒーレンス長が所望のコヒーレンス長になるように、トリガパルス可変遅延器１５を操作すればよい。なお、時間コヒーレンス長はスペクトル幅の逆数にほぼ比例するので、トリガパルス可変遅延器１５を操作すれば、時間コヒーレンス長を変えることができる。

さらに、本実施の形態によれば、連続波ではなくパルス光Ｌ１を出力するＤＦＢ−ＬＤ１１を用い、そのパルス光Ｌ１の一部をＥＯＭ１２で選択的に通過させて切り出すことで、パルス光の種光Ｌ２を得ているので、種光Ｌ２の非発生時の大部分の期間においてＥＯＭ１２に光が入力されなくなるため、種光Ｌ２の非発生時の漏れ光を大幅に低減することができる。よって、光増幅部２０におけるエネルギーの損失が低減され、高効率の動作が可能となる。

以上の説明からわかるように、本実施の形態によれば、種光の非発生時の漏れ光を低減することができ、また、光源装置１の出力Ｌ３のスペクトル幅を調整することができ、この調整によって、前記従来の光源装置で採用されている自己位相変調相殺の手法とは全く異なる手法に従って、光源装置１の出力Ｌ３のスペクトル幅の増大が低減するように設定することも可能である。

なお、前記光増幅部２０に代えて、種々の光増幅部を採用することができ、例えば、前記特許文献１（再公表特許ＷＯ２００２／０９５４８６公報）の図５に開示されている光増幅部を用いてもよい。また、前記波長変換部３０に代えて、種々の波長変換部を採用することができ、例えば、前記特許文献１の図７に開示されている波長変換部を用いてもよい。

［第２の実施の形態］

図６は、本実施の形態の第２の実施の形態による露光装置５０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５０は、前記第１の実施の形態による光源装置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（マスクパターン）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５０は、前述した光源装置１と、照射光学系（照明光学系）５１と、フォトマスク（レチクル）５２を支持するマスク支持台５３と、投影光学系５４と、露光対象物たる感光物体である半導体ウエハ５５を載置保持する載置台５６と、載置台５６を水平移動させる駆動装置５７とを備えている。

この露光装置５０においては、前述した光源装置１から出力される光源光Ｌ３が、複数のレンズから構成される照射光学系５１に入力され、ここを通ってマスク支持台５３に支持されたフォトマスク５２の全面に照射される。本実施の形態では、光源装置１及び照射光学系５１が、対象物であるフォトマスク５２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５２を通過した光は、フォトマスク５２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５４を介して載置台５６に載置された半導体ウエハ５５の所定位置に照射される。このとき、投影光学系５４によりフォトマスク５２のデバイスパターンの像が半導体ウエハ５５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５０によれば、光源装置１からの光源光Ｌ３においてノイズ光が低減されてＳ／Ｎが高まるので、フォトマスク５２のマスクパターンの転写精度が高まる。また、光源装置１のトリガパルス可変遅延器１５を操作して光源光Ｌ３のスペクトル幅を極力狭めておくことで、投影光学系の結像特性が向上し、この点からもフォトマスク５２のマスクパターンの転写精度が高まる。

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２の実施の形態による露光装置５０によりフォトマスク５２を介して半導体ウエハ５５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。

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、光源装置１からの光源光Ｌ３の波長は１９３ｎｍに限定されるものではないことは、言うまでもない。また、本発明による光照射装置を利用した装置として、前記第２の実施の形態による露光装置５０を挙げたが、本発明による光照射装置は、各種の光学式検査装置や、レーザ治療装置など、他の種々の装置において用いることができる。

本発明の第１の実施の形態による光源装置を示す概略構成図である。 図１中のＤＦＢ−ＬＤが発生するパルス光Ｌ１と図１中のＥＯＭの透過率Ｔとの間のタイミングの例を示す図である。 図１中のＥＯＭの一例を模式的に示す概略構成図である。 図３に示すＥＯＭに供給されるパルス変調信号と図３に示すＥＯＭの透過率との関係を示す図である。 測定結果を示す説明図である。 本実施の形態の第２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。

符号の説明

１ 光源装置
１１ ＤＦＢ−ＬＤ
１２ ＥＯＭ
１５ トリガパルス可変遅延器
１０ 種光発生装置
２０ 光増幅部
３０ 波長変換部
５０ 露光装置
５１ 照射光学系
５４ 投影光学系

Claims (7)

1. 光増幅されるべき種光を発生する種光発生装置であって、
   単一波長のパルス光を発生するパルス発生部と、
   前記パルス光の一部を選択的に通過させて切り出すパルス変調部と、
   操作に応じて、前記パルス発生部による前記パルス光の発生タイミングに対する前記パルス変調部による前記パルス光の切り出しタイミングを相対的に調整するタイミング調整部と、
   を備え、
   前記タイミング調整部による前記発生タイミングに対する前記切り出しタイミングの相対的な調整可能範囲は、前記パルス光の前記一部が前記パルス光における光強度の逓減部分の一部となるタイミングを含む範囲であり、
   前記タイミング調整部は、前記発生タイミングに対する前記切り出しタイミングが、前記パルス光の前記一部が前記パルス光における光強度の逓減部分の一部となるタイミングとなるように、調整され、
   前記パルス発生部は、パルス状の電気信号に応答して前記パルス光を発生するレーザダイオードである、
   ことを特徴とする種光発生装置。
2. 請求項１記載の種光発生装置と、
   前記種光発生装置により発生された種光を光増幅する光増幅部と、
   前記光増幅部により光増幅された光を波長変換する波長変換部と、
   を備えたことを特徴とする光源装置。
3. 請求項２記載の光源装置を調整する調整方法であって、
   前記波長変換部の出力光のスペクトル幅を観察しながら、前記出力光のスペクトル幅が所望のスペクトル幅になるように、前記タイミング調整部を操作することを特徴とする光源装置の調整方法。
4. 請求項２記載の光源装置を調整する調整方法であって、
   前記波長変換部の出力光のスペクトル幅及び時間コヒーレンス長を観察しながら、前記出力光のスペクトル幅が所望のスペクトル幅になるとともに前記コヒーレンス長が所望のコヒーレンス長になるように、前記タイミング調整部を操作することを特徴とする光源装置の調整方法。
5. 対象物に光を照射する光照射装置であって、
   請求項２記載の光源装置と、
   前記光源装置からの光を前記対象物に照射する照射光学系と、
   を備えたことを特徴とする光照射装置。
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２記載の光源装置と、
   前記光源装置からの光を前記マスクに照射する照射光学系と、
   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。

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