JPWO2002095486A1 - 光源装置及び光照射装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
光発生部（１６０）から波長変換部（１６３）に至る光路中に配置され、前記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（１３２）を備えている。この場合、位相変調器（１３２）は、各瞬間の光強度に応じた位相変調を行うことにより、前記位相変調を行う。この結果、自己位相変調の効果が抑制されることにより、波長変換部に入射する光のスペクトル幅の拡大を抑制することができる。
Description
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、並びに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（いわゆるステッパ）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（いわゆるスキャニング・ステッパ）等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ほぼ単一波長の赤外光又は可視光（以下、「基本光」ともいう）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。
ところで、光ファイバ増幅器の増幅用光ファイバにおける光増幅作用により基本光を増幅すると、その増幅用光ファイバ（及びその後段の光ファイバ）内を高強度の光が進行することになる。この結果、光ファイバ内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、光の進行とともに、スペクトル幅が増大していく。こうしたスペクトル幅の増大は、光ファイバ内における光エネルギ密度が大きいほど大きくなる。
一方、露光装置における投影光学系には、通常、屈折光学素子であるレンズが使用されている。このため露光用照明光のスペクトル幅が大きくなると色収差が大きくなり、投影光学系の結像特性が劣化するので、基板へのパターンの転写精度が悪化することになる。
すなわち、従来例の光源装置を露光装置の露光用光源として使用した場合、スループット向上のため露光用照明光の輝度を高めると、露光用照明光のスペクトル幅の増大により色収差が増大し、基板へのパターンの転写精度の悪化を招く結果となってしまう。また、露光用照明光のスペクトル幅が大きいままであると、投影光学系の設計や製造が困難となってしまう。このため、高輝度かつ小スペクトル幅の光を射出可能な光源装置の実現が望まれていた。
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、高輝度かつ小スペクトル幅の光を射出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、高輝度かつ小スペクトル幅の光を対象物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
本発明者等が研究の結果から得た知見によれば、媒質中を光が伝搬しているときに発生する自己位相変調は、その光の伝搬による屈折率の変化により伝搬光自らが位相変調されることにより発生する。ここで、光伝搬媒体における光の伝搬方向をＺ方向とし、時刻をｔとして、光伝搬媒体における伝搬光の光強度をＩ（Ｚ，ｔ）としたとき、光伝搬媒体の各Ｚ位置及び各時刻における屈折率ｎ（Ｚ，ｔ）は、
ｎ（Ｚ，ｔ）＝ｎ０＋ｎ２・Ｉ（Ｚ，ｔ） …（１）
と表される。（１）式において、パラメータｎ０は線形屈折率であり、パラメータｎ２は非線形屈折率であり、いずれも光伝搬媒体の材料の種類によって定まるものである。
なお、厳密には、「非線形屈折率」というときには光強度Ｉ（Ｚ，ｔ）の高次成分も含まれるが、かかる高次成分は無視することができる程度に小さい。そこで、本明細書においては、「非線形屈折率」の用語を、（１）式におけるパラメータｎ２に光強度Ｉ（Ｚ，ｔ）を乗じた量を指すものとして用いるものとする。
そして、例えば光が光伝搬媒体を伝搬した後の自己位相変調量φＮＬは、光伝搬媒体の長さをＬとしたとき、
φＮＬ≒Ｃ・ｎ２・Ｌ・Ｉ０ …（２）
と表される。ここで、パラメータＣは、伝搬光のビーム形状等によって定まる定数であり、パラメータＩ０は光伝搬媒体への入射時のピーク光強度である。
したがって、光源装置における初期光の仕様及び光伝搬系の仕様が決まれば、その光伝搬系を介した光の自己位相変調量φＮＬ（ｔ）が分かるので、その自己位相変調量φＮＬ（ｔ）と逆の極性を有する位相変調を光路上の任意の場所で行えば、光伝搬系を介した光における自己位相変調に伴うスペクトル幅の拡大を抑制することができる。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、以下のような構成を採用する。
本発明は第１の観点からすると、所定波長の光を発生する光発生器を含む光発生部と；前記所定波長の光を増幅する光増幅部と；前記光増幅部で増幅された光を波長変換する波長変換部と；前記光発生部から前記波長変換部に至る光路中に配置され、前記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と；を備える第１の光源装置である。
これによれば、光発生部が発生した光が、光増幅部の光増幅媒体を介することにより増幅されるが、光増幅媒体等の光伝搬媒体中を高強度（より正確には高エネルギ密度）の光が伝搬することにより、自己位相変調を受ける。しかし、光発生部から波長変換部までの光路中に配置された位相変調器が、自己位相変調の事前又は事後に、そ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ので、自己位相変調量が低減する。したがって、波長変換部に入射する光のスペクトル幅の拡大を抑制することができ、ひいては、波長変換部から射出される光のスペクトル幅の拡大を抑制することができる。
本発明の第１の光源装置では、前記位相変調器は、前記光路上に配置され、供給された変調用電気信号の振幅に応じた位相変調を行う電気光学変調素子と；前記電気光学変調素子を通過する光の強度に応じた振幅の電気信号を、前記変調用電気信号として、前記電気光学変調素子に供給する信号供給器と；を備えることとすることができる。
この場合において、前記位相変調器は、前記光発生部から前記光増幅部までの光路中に配置されることとすることができる。
また、本発明の第１の光源装置では、前記位相変調器は、前記光増幅部における光伝搬媒体の非線形屈折率の極性と反対の極性を有する材質から成る非線形光学部材を含むこととすることができる。
この場合において、前記非線形光学部材は、Ｉｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶から成ることとすることができる。
また、本発明の第１の光源装置では、前記光発生部が連続光を発生し、かつ、前記光発生部の直後の段に配置され、前記連続光からパルス光の切出しを行うパルス変調器を更に備えることとすることができる。
本発明の第１の光源装置では、前記光発生器は、赤外域から可視域までの波長範囲内のほぼ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とすることができる。
本発明の第１の光源装置では、前記光増幅部は、増幅用光ファイバを含む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、所定波長の光を発生する光発生器と；前記光発生器が発生した光が辿る光路における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用信号が重畳された駆動信号を、前記光発生器に供給する駆動信号供給器と；前記所定波長の光を増幅する光増幅部と；を備える第２の光源装置である。
これによれば、光発生器から光を発生させるために供給される駆動信号に位相変調用信号を重畳させることにより、光発生器が発生した光が辿る光路における自己位相変調の少なくとも一部を相殺するので、自己位相変調量が低減する。したがって、自己位相変調によるスペクトル幅の拡大を抑制することができる。
本発明の第２の光源装置では、前記光発生器から前記光増幅部までの光路中に配置され、前記光発生器から射出された光からパルス光の切出しを行うパルス変調器を更に備えることとすることができる。
また、本発明の第２の光源装置では、前記光増幅部で増幅された光を波長変換する波長変換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、前記光発生器が、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。
また、本発明の第２の光源装置では、前記光増幅部が増幅用光ファイバを含むこととすることができる。
本発明は、第３の観点からすると、対象物に光を照射する光照射装置であって、本発明の第１及び第２光源装置のうちのいずれかの光源装置と；該光源装置から射出された光を前記対象物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、前記光源装置から射出された光を、照射光学系を介して対象物に向けて射出するので、波長変換された高輝度かつスペクトル幅の狭い光を対象物に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対象物としては、光照射装置の使用目的に応じて種々の対象物が用いられる。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、前記対象物として所定のパターンが形成されたマスクを用いることができ、この場合、光照射装置は、そのマスクから射出される光を感光物体に投射する投影光学系を更に備えることとすることができる。かかる場合には、高輝度かつスペクトル幅の狭い光がマスクに照射され、そのマスクを介した光が投影光学系に入射するので、投影光学系が屈折光学素子を含む場合、その色収差の発生を抑制することが可能となる。
本発明は、第４の観点からすると、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、本発明の第１及び第２光源装置のうちのいずれかの光源装置と；該光源装置から射出された光を前記マスクに照射する照明光学系と；を備える露光装置である。
これによれば、前記光源装置から射出された光を、照明光学系を介してマスクに照射するので、波長変換された高輝度かつスペクトル幅の狭い光をマスクに照射することができ、そのマスクを介した光で感光物体が露光される。従って、マスクのパターンを感光物体上に精度良く転写することが可能となる。
この場合において、前記マスクを介して前記感光物体に照射される光の強度又は積算光量を調整するために前記光源装置を制御する制御装置を更に備えることとすることができる。
また、リソグラフィ工程において、対象物としてマスクを用いる本発明の光照射装置、及び本発明の露光装置のいずれかを用い、前記マスク（及び投影光学系）を介して前記感光物体を露光することにより感光物体上にマスクの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、対象物としてマスクを用いる本発明の光照射装置及び本発明の露光装置のいずれか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
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。
図１には、本発明の光学装置を含んで構成される本発明の光照射装置の第１の実施形態に係る露光装置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及び照射光学系としての照明光学系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、及び変調制御装置１６Ｃ等を含んで構成されている。
前記光源部１６Ａは、連続光発生部１６０、駆動信号供給器としての電流駆動器１３６、パルス変調器としての電気光学変調器（以下、「ＥＯＭ」という）１３１、位相変調器としてのＥＯＭ１３２、光増幅部１６１、波長変換部１６３、及びビームモニタ機構１６４を含んで構成されている。
前記連続光発生部１６０は、光発生器としてのレーザ光源１６０Ａ、光カップラＢＳ、及び光アイソレータ１６０Ｂ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。このＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａは、電流駆動器１３６から供給された電流信号ＤＶにより駆動され、電流信号ＤＶの大きさに応じた光量のレーザ光を発生する。
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を介して電流駆動器１３６を制御することにより、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ＥＯＭ１３１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ＥＯＭ１３１は、光アイソレータ１６０Ｂを通過したレーザ光（ＣＷ光（連続光））Ｌ１をパルス光に変換するためのものである。このＥＯＭ１３１は、図３Ａに示されるように、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３１０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３１１，３１２とを備えている。ここで、導波路３１０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３１１は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３１１１，３１１２から構成されており、この電極３１１（より正確には一方の電極３１１１）には、変調制御装置１６Ｃからのパルス変調信号ＭＤ１を構成する一方の電圧信号ＭＤ１１が供給されている。ここで、他方の電極３１１２は接地レベル（以下、「ＧＮＤ」と表す）となっている。また、電極３１２は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３１２１，３１２２から構成されており、この電極３１２（より正確には一方の電極３１２１）には、変調制御装置１６Ｃからのパルス変調信号ＭＤ１を構成する一方の電圧信号ＭＤ１２が供給されている。ここで、他方の電極３１２２はＧＮＤレベルとなっている。
ここで、図３Ａにおいては、説明を分かり易くするために、上記各電極板が、導波路３１０から離れた状態で示されているが、これらの電極板は実際には導波路３１０に接触していることが望ましい。後述する各実施形態における電極板についても同様である。
なお、以下の説明においては、電圧信号ＭＤ１１及び電圧信号ＭＤ１２を総称するときには、「パルス変調信号ＭＤ１」と呼ぶものとする。
なお、電極３１１，３１２の双方ともに電圧が印加されていないときに、射出光Ｌ２の光量が０となるように、導波路３１０における２つの分岐光路長が設定されている。また、電極３１１，３１２に互いに異なる電圧信号が印加されることにより、それらの印加電圧の差に応じた強度の光が射出されるようになっている。
このＥＯＭ１３１では、図３Ｂに示されるように、強度がほぼ一定の連続光Ｌ１を入射するが、変調制御装置１６Ｃからのパルス変調信号ＭＤ１を構成する電圧信号ＭＤ１１及びＭＤ１２が０Ｖの場合には、射出光Ｌ２の光量はほぼ０となる。そして、変調制御装置１６Ｃから、電圧信号ＭＤ１１として正電圧ピークを有するパルス信号が供給されるとともに、電圧信号ＭＤ１１に同期して、電圧信号ＭＤ１２として負電圧ピークを有するパルス信号が供給されると、電圧信号ＭＤ１１の電圧レベルと電圧信号ＭＤ１２の電圧レベルとの差に応じた光量の光が射出光Ｌ２として射出される。こうして、変調制御装置１６Ｃによる制御のもとで、入射光Ｌ１のパルス切出し、すなわち、パルス変調が行われ、光パルス列が射出光Ｌ２として、ＥＯＭ１３１から射出される。
なお、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１に代えて、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いることも可能である。
図２に戻り、前記ＥＯＭ１３２は、ＥＯＭ１３１から射出された光（光パルス列）Ｌ２の各パルス光を位相変調するためのものである。このＥＯＭ１３２は、図４Ａに示されるように、入射光Ｌ２が辿る導波路３２０と、電極３２１とを備えている。ここで、導波路３２０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３２１は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３２１１，３２１２から構成されており、この電極３２１（より正確には一方の電極板３２１１）には、変調制御装置１６Ｃからの位相変調信号ＭＤ２が供給されている。ここで、他方の電極板３２１２はＧＮＤレベルとなっている。
このＥＯＭ１３２では、図４Ｂに示されるように、導波路３２０を通過中の光の強度に応じた電圧レベルの位相変調信号ＭＤ２が電極３２１に印加されることにより、入射光Ｌ２の各瞬間に強度に応じて、導波路３２０の電圧印加部分の非線型屈折率が変化する。この結果、前述の（２）式に従って位相変調が行われる。かかる位相変調によって射出光Ｌ３に付与される位相変調量φＰＭは、図４Ｂに示されるように、射出光Ｌ３の各瞬間の強度に応じたものとなっている。なお、位相変調量φＰＭは、射出光Ｌ３の各光パルスがその後の波長変換部１６３までの光路において受ける自己位相変調量φＳＰＭを相殺する量となるようになっている。かかる位相変調量φＰＭの調整は、光源装置１６の構成の設計情報あるいは自己位相変調量φＳＰＭの事前計測結果から求められる。そして、求められた自己位相変調量φＳＰＭ、導波路３２０の材質の電気光学特性、及び電極３２１の大きさ等から位相変調信号ＭＤ２の波形が決定される。
前記光増幅部１６１は、ＥＯＭ１３２からのパルス光Ｌ３を増幅するもので、図５に示されるように、ＥＯＭ１３２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。
図５に示されるように、光ファイバ増幅器１６７は、前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２とを備えている。ここで、前段光増幅器１４１は、増幅用光ファイバ１７５１、励起光（ポンプ光）を発生する励起用半導体レーザ１７８１、及び上述のＥＯＭ１３２の出力光と励起光とを合成し、その合成光を増幅用光ファイバ１７５１に供給する波長分割多重化装置（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＷＤＭ）１７９１を有している。また、後段光増幅器１４２は、増幅用光ファイバ１７５２、励起光を発生する励起用半導体レーザ１７８２、及び前段光増幅器１４１の出力光と励起光とを合成し、その合成光を増幅用光ファイバ１７５２に供給する波長分割多重化装置１７９２を有している。そして、前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２との間には、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａの発生光とほぼ同一波長の光を選択的に透過する光フィルタ１７６と、光アイソレータ１７７とが配置されている。
前記増幅用光ファイバ１７５１，１７５２（以下、総称するときには「増幅用光ファイバ１７５」と記す）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１７５１，１７５２に、励起用半導体レーザ１７８１，１７８２が発生した励起光が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１７５１，１７５２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１７５１，１７５２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）の光を励起光として発生する。この励起光が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、変調制御装置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、各光ファイバ増幅器１６７でその出力光の一部が分岐され、その分岐された光が、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の出力信号が変調制御装置１６Ｃに供給されるようになっている。
変調制御装置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。
すなわち、変調制御装置１６Ｃでは、上述したパルス変調及び位相変調を制御するとともに、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。
以上のように構成された光増幅部１６１によって上述の光Ｌ３が増幅された光Ｌ４が、波長変換部１６３に向けて、光増幅部１６１から射出される。
この光Ｌ４は、それまでの光路の媒質（主に、光増幅部１６１内における増幅用光ファイバ１７５１，１７５２）内を進行することにより自己位相変調を受ける（自己位相変調が生じる）。しかし、上述したように、この自己位相変調による位相変調量φＳＰＭを相殺するようにＥＯＭ１３２により位相変調が行われた光Ｌ３を光増幅部１６１に入射させるようにしているので（図４Ｂ参照）、光Ｌ４における位相変調量は、低減されたものとなっている。このため、光Ｌ４では、自己位相変調に伴うスペクトル幅の拡大が抑制されている。
かかる光Ｌ４におけるスペクトル幅の拡大の抑制の例が、図６Ａ及び図６Ｂに示されている。ここで、図６Ａには、ＥＯＭ１３２による位相変調を行わない場合の光Ｌ４が有するスペクトル分布（比較例）が示されており、図６Ｂには、ＥＯＭ１３２による位相変調が行われた本実施形態における光Ｌ４が有するスペクトル分布が示されている。図６Ａと図６Ｂとを比較して確認されるように、本実施形態においては、光Ｌ４が有するスペクトル幅の拡大が抑制されている。
前記波長変換部１６３は、複数の非線形光学結晶を含み、光増幅部１６１からのパルス光（波長１．５４４μｍの光）Ｌ４をその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７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７には、光増幅部１６１から射出される波長１．５４４μｍの光Ｌ４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が示されている。
図７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、光増幅部１６１から射出された波長１．５４４μｍ（周波数ω）の光Ｌ４（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結晶では１段目の非線形光学結晶（ＬＢＯ結晶）１８３とは異なる温度でのＮＣＰＭが使用される。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、８倍波生成用ＬＢＯ結晶１９８の代わりに、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０（ＣＬＢＯ）結晶、あるいはＬｉ２Ｂ４Ｏ７（ＬＢ４）結晶などを用いることも可能である。なお、本実施形態では、３倍波と４倍波とから７倍波を生成するものとしたが、例えば基本波と６倍波とから７倍波を生成する場合には、その非線形光学結晶としてＢＢＯ結晶、ＣＬＢＯ結晶、ＬＢ４結晶、あるいはＬＢＯ結晶などを用いることが可能である。
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。こうした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軸方向とする）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部分の投影光学系ＰＬによる縮小像（部分等立像）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に投影され、ウエハＷの表面に塗布されたレジスト上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軸方向及びこれに直交するＸ軸方向（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軸方向の位置（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５０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光学系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光学系６０ｂとからなる斜入射方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位置や傾斜角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う等の他、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ＲがレチクルステージＲＳＴを介して、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において所定枚数（Ｎ枚）のウエハ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ァ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７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３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サーチアライメント及び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。
次に、上記のアライメント結果及びショットマップデータに基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハＷを移動させる動作と、前述した走査露光動作とを繰り返し行って、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルパターンを転写する。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、変調制御装置１６Ｃに指令を与え、露光光量の制御を行う。
１枚目のウエハＷに対する露光が終了すると、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が行われ、以後上記と同様にしてその交換後のウエハに対してサーチアライメント、ファインアライメントを行う。
そして、上記と同様にして、このウエハＷ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。
なお、露光条件（照明光学系の瞳面上での露光光ＩＬの光量分布、すなわちレチクルＲの照明条件、投影光学系ＰＬの開口数などを含む）及びレチクルパターンの変更の少なくとも一方によって照度が変化するときは、ウエハ（レジスト）に適正な露光量が与えられるように、光源装置１６から射出される光の周波数とピークパワーとの少なくとも一方を制御することが望ましい。このとき、周波数及びピークパワーの少なくとも一方に加えてレチクル及びウエハの走査速度を調整するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る光源装置１６によると、連続光発生部１６０が発生した連続光をパルス変調した後、各パルス光に対して、当該各パルス光が波長変換部１６３までの光路上の媒質を通過する際に受ける自己位相変調に起因して生じる位相変調量を相殺する位相変調量の位相変調をＥＯＭ１３２によって行う。したがって、波長変換部１６３に入射する光におけるスペクトル幅の拡大を抑制することができ、単色性の良い光を波長変換部１６３に供給することができる。このため、波長変換部１６３から射出される波長変換光の単色性を高めることができる。
また、パルス変調を行うＥＯＭ１３１と光増幅部１６１との間に位相変調を行うＥＯＭ１３２を配置することにより、該ＥＯＭ１３２を光増幅部１６１の後段に配置した場合などに比べて、ＥＯＭ１３２を通過する光のピーク強度を低減することができる。これによりＥＯＭ１３２の部品寿命を長くすることができる。
さらに、比較的狭いパルス幅の光パルスを使用する場合には、ＥＯＭ１３１と光増幅部１６１との間にＥＯＭ１３２を配置することにより、ＥＯＭ１３１から射出されたパルス光を介在物が無い（あるいは、介在物が殆ど無い）状態でＥＯＭ１３２に入射させるので、パルス光を位相変調するのにあたって、位相変調用信号ＭＤ２を精度の良いタイミングでＥＯＭ１３２に供給することができる。したがって、パルス光に対して、各瞬間の光強度に応じた位相変調量を精度良く与えることができ、波長変換部１６３に入射する光におけるスペクトル幅の拡大を有効に抑制することができる。
また、位相変調器として電気光学効果を有する媒質を使用したＥＯＭ１３２を用いるので、レベル値の制御が精度良くかつ容易に行うことができる電圧信号の波形を調整することにより、精度良く位相変調を行うことができる。
また、連続光発生部１６０の直後の段において、ＥＯＭ１３１を用いたパルス変調によってパルス切出しを行うので、光パルス切出し間隔や光増幅率を制御することにより、光源装置１６として光量制御が容易な構成とすることができる。
また、本実施形態の露光装置によれば、露光にあたって単色性の高い照明光ＩＬをレチクルＲに照射できるので、投影光学系ＰＬの色収差を効果的に抑制することができ、これによりレチクルＲに形成されたパターンを精度良くウエハＷに転写することができる。
なお、上記実施形態では、位相変調を行うＥＯＭ１３２を、パルス変調を行うＥＯＭ１３１と光増幅部１６１との間に配置したが、光増幅部１６１中や光増幅部１６１と波長変換部１６３との間に配置することもできる。要は、パルス光の伝搬する波長変換部１６３までの光路中にＥＯＭ１３２を配置すれば良い。
また、上記の実施形態では、パルス変調を行うＥＯＭ１３１と位相変調を行うＥＯＭ１３２とを別個に設けたが、ＥＯＭ１３１にパルス変調信号ＭＤ１を構成する電圧信号ＭＤ１１，ＭＤ１２それぞれに位相変調信号ＭＤ２を重畳させた変調信号を供給することにより、１つの電気光学変調器によりパルス変調と位相変調とを同時に行うようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、パルス変調を行うＥＯＭ１３１として、２分岐した導波路それぞれに応じて電極１３１，１３２を配置したが、２分岐した導波路の一方のみに電極を配置する構成とすることもできる。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本第２の実施形態の露光装置は、光源装置の構成が前述した第１の実施形態の光源装置と異なる点を除き、前述した第１の実施形態の露光装置１０と同様に構成されている。
すなわち、本第２の実施形態に係る光源装置１６は、図８に示されるように、前述の第１の実施形態の光源装置（図２参照）と比べて、ＥＯＭ１３２が無いこと、及び、光増幅部１６１に代えて光増幅部１６１’が用いらている点が相違する。以下、かかる相違点を中心として、本第２の実施形態の説明を行う。なお、本第２の実施形態の説明にあたって、第１の実施形態と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本第２の実施形態の光増幅部１６１’は、図９に示されるように、第１の実施形態の光増幅部１６１（図５参照）と比べて、光ファイバ増幅器１６７に代えて、光ファイバ増幅器１６７’を使用する点が異なる。この光ファイバ増幅器１６７’は、光ファイバ増幅器１６７における前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２との間、より正確には、光アイソレータ１７７とＷＤＭ１７９２との間に位相変調器１３８が配置されている点のみが、光ファイバ増幅器１６７と異なっている。
この位相変調器１３８は、図１０Ａに示されるように、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２の非線形屈折率と反対の極性を有する非線形屈折率を有する非線形光学部材３３０と、該非線形光学部材３３０に対して一対の電極板３３１１，３３１２から成る電極３３１を介して電圧を印加するための直流電源３３２とを備えている。本第２の実施形態では、非線形光学部材３３０の材料として、半導体光増幅器の増幅用媒質としても使用されるＩｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶が用いられている。
このＩｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶は、パルス変調を行うＥＯＭ１３１から波長変換部１６３までのパルス光の光路における非線形光学部材３３０以外の主な非線形光学部材である増幅用光ファイバ１７５１，１７５２を構成するシリカガラスとは反対の極性の非線形屈折率を有している。すなわち、シリカガラスは正の非線形屈折率を有しているのに対して、Ｉｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶は負の非線形屈折率（＝−２×１０−１５ｍ２／Ｗ：Ｇｒａｎｔ ｅｔ ａｌ．，１９９１，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８（１１），ｐ１１１９）を有しており、その絶対値がシリカガラスよりも５桁程度大きい。なお、Ｉｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶は、電圧が印加されていない場合には、１．５５μｍ帯の光について吸収性を有するので、利得が「１」となるように、直流電源３３２から電極３３１を介して非線形光学部材３３０に電圧が印加されている。
位相変調器１３８では、図１０Ｂに示されるように、入射したパルス光Ｌ２１が、非線形光学部材３３０を通過することにより殆ど変形せずに（その強度（振幅）が変化せずに）パルス光Ｌ２２が射出される。一方、パルス光が非線形光学部材３３０を通過すると、前述の（２）式に従って、パルス光の各瞬間の強度及び非線形光学部材３３０内おける光路長に応じた位相変調が行われる。かかる位相変調によって射出光Ｌ２２に付与される位相変調量φＰＭは、図１０Ｂに示されるように、射出光Ｌ２２の各瞬間の強度に応じたものとなっている。なお、位相変調量φＰＭは、非線形光学部材３３０内おける光路長に比例するが、当該非線形光学部材３３０内おける光路長は、位相変調器１３８による位相変調量φＰＭが、パルス光が波長変換部１６３までの光路において受ける自己位相変調量φＳＰＭを相殺する量となる長さに設定されている。
以上のように構成された光ファイバ増幅器１６７’にパルス光Ｌ２’が入射すると、第１の実施形態の場合と同様に、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２を介することにより、パルス光が増幅されるとともに、主に増幅用光ファイバ１７５１，１７５２におけるパルス光の自己位相変調が、位相変調器１３８における位相変調によって相殺される。この結果、自己位相変調によるパルス光のスペクトル幅の拡大が抑制され、波長の単一性が高い高輝度のパルス光Ｌ３’が、光増幅部１６１’から波長変換部１６３へ向けて射出される。
すなわち、本第２の実施形態の光源装置１６では、第１実施形態の場合と同様にして、連続光発生部１６０で発生された連続光Ｌ１’から、ＥＯＭ１３１によってパルス切出しが行われて光パルス列Ｌ２’が生成される。こうして生成された光パルス列の各パルス列Ｌ２’の各パルス光は、光増幅部１６１’において増幅されるととともに、自己位相変調によるスペクトル幅の拡大が抑制される。そして、光増幅部１６１’から射出された光Ｌ３’が波長変換部１６３に入射して、波長変換された後、光源装置１６の射出光として射出される。こうして光源装置１６から射出された光を使用して、第１の実施形態の場合と同様にして、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷに転写される。
以上説明したように、本第２の実施形態に係る光源装置１６によると、前述した第１の実施形態と同等の作用により同等の効果を得ることができ、結果的に波長変換部１６３から射出される波長変換光の単色性を高めることができる。これに加えて、また、位相変調器として、非線形屈折率が、増幅用光ファイバ１７５１、１７５２の非線形屈折率の極性と反対の極性を有する非線形光学部材を使用するので、位相変調にあたって動的な制御をすることなく、精度良く位相変調を行うことができる。
また、本第２の実施形態の露光装置によると、露光にあたって単色性の高い照明光ＩＬをレチクルＲに照射できるので、投影光学系ＰＬの色収差を効果的に抑制することができ、これによりレチクルＲに形成されたパターンを精度良くウエハＷに転写することができる。
なお、上記第２の実施形態では、位相変調を行う位相変調器１３８を、前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２との間に配置したが、非線形光学部材における光路長を調整した位相変調器１３８と同様のタイプの位相変調器を、ＥＯＭ１３１と前段光増幅器１４１との間に配置してもよいし、また、後段光増幅器１４２と波長変換部１６３との間に配置してもよい。すなわち、第１の実施形態におけるＥＯＭ１３２と同様に、波長変換部１６３までのパルス光の伝搬する光路中に位相変調器１３８を、配置することができる。
また、上記第２の実施形態では、位相変調器１３８の非線形光学部材３３０の材料としてＩｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶を用いたが、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２の材料の非線形屈折率と極性が異なる非線形屈折率を有する材料であれば、非線形光学部材３３０の材料として採用することができる。
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。本第３の実施形態の露光装置は、光源装置の構成が前述した第１の実施形態の光源装置と異なる点を除き、前述した第１の実施形態の露光装置１０と同様に構成されている。
すなわち、本第３の実施形態に係る光源装置１６は、図１１に示されるように、前述の第１の実施形態の光源装置（図２参照）と比べて、ＥＯＭ１３２が無いこと、及び、直流電流信号を供給する電流駆動器１３６に代えて後述する位相変調信号が重畳された信号を供給する電流駆動器１３６’が用いられる点が相違する。以下、かかる相違点を中心として、本第３の実施形態の説明を行う。なお、本第３の実施形態の説明にあたって、第１の実施形態と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
ここで、本第３の実施形態で利用する位相変調の原理について簡単に説明する。
半導体レーザ素子は、活性層に電流が流れることにより伝導帯と価電子帯との間で反転分布を生じさせ、かかる反転分布状態における自然放射光の発生をトリガとして共振器より、供給された電流量に応じたレーザ光を発生する。こうした発光のための電流供給によりキャリアが発光部に集中するが、かかるキャリアの集中により屈折率が変化する。この屈折率の変化はキャリアの集中度によって変化するが、該キャリアの集中度は供給電流量によって変化する。
すなわち、供給電流量の変化によって発光部の屈折率が変化し、この屈折率の変化により射出されるレーザ光が位相変調される（前述の（２）式参照）。そして、この位相変調の量は、供給電流を変化させることにより、変化させることができる。
本第３の実施形態では、上記の原理を利用して、連続発生部１６０のＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａの駆動信号ＤＶ’を振幅変調することにより、位相変調されたレーザ光を発生させる。
すなわち、図１２に示されるように、直流成分に位相変調のための交流成分が重畳した駆動信号ＤＶ’が、電流駆動器１３６’からＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａに供給される。ここで、駆動信号ＤＶ’における交流成分の周期は、後にＥＯＭによって切り出される光パルス幅と同程度とされている。この結果、駆動信号ＤＶ’の波形に応じた強度波形の光Ｌ１”がＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａから射出される。こうしてＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａから射出された光Ｌ１”は、上述したように、各瞬間の強度に応じた位相変調がなされたものとなっている。
こうしてＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａから射出された光Ｌ１”は、ＥＯＭ１３１によってパルス変調される。かかるパルス変調において、ＥＯＭ１３１は、変調制御装置１６Ｃからの変調信号ＭＤ１によるパルス切出し指示に応じて、ＥＯＭ１３１から射出されたパルス光Ｌ２”が波長変換部１６３までの光路で受ける自己位相変調量φＳＰＭを相殺可能な位相変調量φＰＭの時間変化となるタイミングでパルス切出しを行う。こうして、各パルス光が後に受ける自己位相変調を相殺する位相変調が施された光パルス列Ｌ２”が、ＥＯＭ１３１から射出される。
以上のようにして生成された光パルス列Ｌ２”が光増幅部１６１に入射すると、第１の実施形態の場合と同様に、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２を介することにより、各パルス光が増幅されるとともに、主に増幅用光ファイバ１７５１，１７５２におけるパルス光の自己位相変調が、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａからの射出時に既に行われていた位相変調によって相殺される。この結果、自己位相変調によるパルス光のスペクトル幅の拡大が抑制され、波長の単一性が高い高輝度のパルス光Ｌ３”が、光増幅部１６１から波長変換部１６３へ向けて射出される。
すなわち、本第３の実施形態の光源装置１６では、連続光発生部１６０で発生された位相変調光Ｌ１”から、ＥＯＭ１３１が、後の自己位相変調を相殺する位相変調量の時間変化をするタイミングでパルス切出しを行い、光パルス列Ｌ２”を生成する。こうして生成された光パルス列Ｌ２”の各パルス光は、光増幅部１６１において増幅されるととともに、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２における自己位相変調によるスペクトル幅の拡大が抑制される。そして、光増幅部１６１から射出された光Ｌ３”が波長変換部１６３に入射して、波長変換された後、光源装置１６の射出光として射出される。こうして光源装置１６から射出された光を使用して、第１の実施形態の場合と同様にして、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷに転写される。
以上説明したように、本第３の実施形態に係る光源装置１６によると、連続光発生部１６０におけるレーザ光発生にあたって、連続光発生部１６０が発生した連続光をパルス変調した後、各パルス光に対して、当該各パルス光が波長変換部１６３までの光路上の媒質を通過する際に受ける自己位相変調に起因して生じる位相変調量を相殺する位相変調量の位相変調を行う。したがって、波長変換部１６３に入射する光におけるスペクトル幅の拡大を抑制することができ、単色性の良い光を波長変換部１６３に供給することができる。このため、波長変換部１６３から射出される波長変換光の単色性を高めることができる。
また、本第３の実施形態の露光装置によれば、露光にあたって単色性の高い照明光ＩＬをレチクルＲに照射できるので、投影光学系の色収差を効果的に抑制し、レチクルＲに形成されたパターンを精度良くウエハＷに転写することができる。
なお、上記第３の実施形態では、駆動信号ＤＶ’への位相変調用信号を連続的な交流電流成分としたが、パルス切出し指示に応じてほぼパルス幅程度の時間幅だけ強度用変調信号である位相変調用信号を直流成分に重畳し、その位相変調用信号の重畳した期間の駆動信号ＤＶ’による駆動によって発生した光を、ＥＯＭ１３１でパルス切出ししてもよい。
なお、上記第１〜第３の実施形態それぞれで説明した位相変調の手法を任意に組み合わせて適用することが可能なことは勿論である。
また、上記の各実施形態では意図的に付与される位相変調量φＰＭは、自己位相変調量φＳＰＭを相殺する量と必ずしも一致していなくとも良い。例えば、前述の露光装置で要求されるスペクトル幅が得られる程度の範囲内で位相変調量φＰＭを自己位相変調量φＳＰＭと異ならせる、換言すれば位相変調量φＰＭが自己位相変調量φＳＰＭの一部を相殺する量であっても良い。かかる場合にも、スペクトル幅の拡大を制御する効果を奏する。
また、上記の各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、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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又は１６１’において並列に配置される光ファイバ増幅器の数は任意でよく、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発生により破壊の可能性のある光ファイバ増幅器から波長変換部までの間に、適宜な光量制御装置を設ければよい。
また、上記各実施形態では単一のレーザ光源１６０Ａを用いるものとしたが、複数のレーザ光源１６０Ａを用いるとともに、図２に示される光源部１６Ａのうち、例えば少なくとも波長変換部１６３を除く残りの光学要素（光アイソレータ１６０Ｂ、ＥＯＭ１３１、１３２、光増幅部１６１など）をレーザ光源と同数だけ設けるようにし、この複数の光源部と前述した波長分割多重化装置とによって生成される多数の出力光Ｌ４を波長変換部１６３に入射させるように構成しても良い。
また、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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。
《デバイス製造方法》
次に、上記の各実施形態の露光装置及び方法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。
図１３には、上記デバイスの製造例のフローチャートが示されている。この図１３に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（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、ステップ２０２（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を製作する。一方、ステップ２０３（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、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久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。
図１４には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１４において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、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、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（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、ステップ２１９（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。
これらの前処理工程と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。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いることにより、露光工程（ステップ２１６）において上記各実施形態の露光装置が用いられるので、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイスを生産性（歩留まりを含む）良く製造することができる。
産業上の利用可能性
以上詳細に説明したように、本発明の光源装置は、波長の単一性が向上した高輝度の光を発生するのに適している。また、本発明の光照射装置は、波長の単一性が向上した高輝度の光を対象物に照射するのに適しており、特に対象物がマスクである場合には、そのマスクに形成されたパターンの転写に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の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３Ａは、図２のパルス変調器の構成を概略的に示す図、図３Ｂは、図２のパルス変調器の作用を説明するためのタイミング図である。
図４Ａは、図２の位相変調器の構成を概略的に示す図であり、図４Ｂは、図２の位相変調器の作用を説明するためのタイミング図である。
図５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概略的に示す図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、位相変調によるスペクトル幅の拡大の抑制効果を説明するための図である。
図７は、図２の波長変換部の構成を示す図である。
図８は、第２の実施形態に係る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９は、図８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概略的に示す図である。
図１０Ａは、図９の位相変調器の構成を概略的に示す図、図１０Ｂは、図９の位相変調器の作用を説明するためのタイミング図である。
図１１は、第３の実施形態に係る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１２は、図１１の光源装置における位相変調作用を説明するためのタイミング図である。
図１３は、本発明のデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
図１４は、図１３のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
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、並びに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（いわゆるステッパ）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（いわゆるスキャニング・ステッパ）等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ほぼ単一波長の赤外光又は可視光（以下、「基本光」ともいう）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。
ところで、光ファイバ増幅器の増幅用光ファイバにおける光増幅作用により基本光を増幅すると、その増幅用光ファイバ（及びその後段の光ファイバ）内を高強度の光が進行することになる。この結果、光ファイバ内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、光の進行とともに、スペクトル幅が増大していく。こうしたスペクトル幅の増大は、光ファイバ内における光エネルギ密度が大きいほど大きくなる。
一方、露光装置における投影光学系には、通常、屈折光学素子であるレンズが使用されている。このため露光用照明光のスペクトル幅が大きくなると色収差が大きくなり、投影光学系の結像特性が劣化するので、基板へのパターンの転写精度が悪化することになる。
すなわち、従来例の光源装置を露光装置の露光用光源として使用した場合、スループット向上のため露光用照明光の輝度を高めると、露光用照明光のスペクトル幅の増大により色収差が増大し、基板へのパターンの転写精度の悪化を招く結果となってしまう。また、露光用照明光のスペクトル幅が大きいままであると、投影光学系の設計や製造が困難となってしまう。このため、高輝度かつ小スペクトル幅の光を射出可能な光源装置の実現が望まれていた。
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、高輝度かつ小スペクトル幅の光を射出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、高輝度かつ小スペクトル幅の光を対象物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
本発明者等が研究の結果から得た知見によれば、媒質中を光が伝搬しているときに発生する自己位相変調は、その光の伝搬による屈折率の変化により伝搬光自らが位相変調されることにより発生する。ここで、光伝搬媒体における光の伝搬方向をＺ方向とし、時刻をｔとして、光伝搬媒体における伝搬光の光強度をＩ（Ｚ，ｔ）としたとき、光伝搬媒体の各Ｚ位置及び各時刻における屈折率ｎ（Ｚ，ｔ）は、
ｎ（Ｚ，ｔ）＝ｎ０＋ｎ２・Ｉ（Ｚ，ｔ） …（１）
と表される。（１）式において、パラメータｎ０は線形屈折率であり、パラメータｎ２は非線形屈折率であり、いずれも光伝搬媒体の材料の種類によって定まるものである。
なお、厳密には、「非線形屈折率」というときには光強度Ｉ（Ｚ，ｔ）の高次成分も含まれるが、かかる高次成分は無視することができる程度に小さい。そこで、本明細書においては、「非線形屈折率」の用語を、（１）式におけるパラメータｎ２に光強度Ｉ（Ｚ，ｔ）を乗じた量を指すものとして用いるものとする。
そして、例えば光が光伝搬媒体を伝搬した後の自己位相変調量φＮＬは、光伝搬媒体の長さをＬとしたとき、
φＮＬ≒Ｃ・ｎ２・Ｌ・Ｉ０ …（２）
と表される。ここで、パラメータＣは、伝搬光のビーム形状等によって定まる定数であり、パラメータＩ０は光伝搬媒体への入射時のピーク光強度である。
したがって、光源装置における初期光の仕様及び光伝搬系の仕様が決まれば、その光伝搬系を介した光の自己位相変調量φＮＬ（ｔ）が分かるので、その自己位相変調量φＮＬ（ｔ）と逆の極性を有する位相変調を光路上の任意の場所で行えば、光伝搬系を介した光における自己位相変調に伴うスペクトル幅の拡大を抑制することができる。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであり、以下のような構成を採用する。
本発明は第１の観点からすると、所定波長の光を発生する光発生器を含む光発生部と；前記所定波長の光を増幅する光増幅部と；前記光増幅部で増幅された光を波長変換する波長変換部と；前記光発生部から前記波長変換部に至る光路中に配置され、前記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と；を備える第１の光源装置である。
これによれば、光発生部が発生した光が、光増幅部の光増幅媒体を介することにより増幅されるが、光増幅媒体等の光伝搬媒体中を高強度（より正確には高エネルギ密度）の光が伝搬することにより、自己位相変調を受ける。しかし、光発生部から波長変換部までの光路中に配置された位相変調器が、自己位相変調の事前又は事後に、そ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ので、自己位相変調量が低減する。したがって、波長変換部に入射する光のスペクトル幅の拡大を抑制することができ、ひいては、波長変換部から射出される光のスペクトル幅の拡大を抑制することができる。
本発明の第１の光源装置では、前記位相変調器は、前記光路上に配置され、供給された変調用電気信号の振幅に応じた位相変調を行う電気光学変調素子と；前記電気光学変調素子を通過する光の強度に応じた振幅の電気信号を、前記変調用電気信号として、前記電気光学変調素子に供給する信号供給器と；を備えることとすることができる。
この場合において、前記位相変調器は、前記光発生部から前記光増幅部までの光路中に配置されることとすることができる。
また、本発明の第１の光源装置では、前記位相変調器は、前記光増幅部における光伝搬媒体の非線形屈折率の極性と反対の極性を有する材質から成る非線形光学部材を含むこととすることができる。
この場合において、前記非線形光学部材は、Ｉｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶から成ることとすることができる。
また、本発明の第１の光源装置では、前記光発生部が連続光を発生し、かつ、前記光発生部の直後の段に配置され、前記連続光からパルス光の切出しを行うパルス変調器を更に備えることとすることができる。
本発明の第１の光源装置では、前記光発生器は、赤外域から可視域までの波長範囲内のほぼ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とすることができる。
本発明の第１の光源装置では、前記光増幅部は、増幅用光ファイバを含む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、所定波長の光を発生する光発生器と；前記光発生器が発生した光が辿る光路における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用信号が重畳された駆動信号を、前記光発生器に供給する駆動信号供給器と；前記所定波長の光を増幅する光増幅部と；を備える第２の光源装置である。
これによれば、光発生器から光を発生させるために供給される駆動信号に位相変調用信号を重畳させることにより、光発生器が発生した光が辿る光路における自己位相変調の少なくとも一部を相殺するので、自己位相変調量が低減する。したがって、自己位相変調によるスペクトル幅の拡大を抑制することができる。
本発明の第２の光源装置では、前記光発生器から前記光増幅部までの光路中に配置され、前記光発生器から射出された光からパルス光の切出しを行うパルス変調器を更に備えることとすることができる。
また、本発明の第２の光源装置では、前記光増幅部で増幅された光を波長変換する波長変換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、前記光発生器が、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。
また、本発明の第２の光源装置では、前記光増幅部が増幅用光ファイバを含むこととすることができる。
本発明は、第３の観点からすると、対象物に光を照射する光照射装置であって、本発明の第１及び第２光源装置のうちのいずれかの光源装置と；該光源装置から射出された光を前記対象物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、前記光源装置から射出された光を、照射光学系を介して対象物に向けて射出するので、波長変換された高輝度かつスペクトル幅の狭い光を対象物に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対象物としては、光照射装置の使用目的に応じて種々の対象物が用いられる。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、前記対象物として所定のパターンが形成されたマスクを用いることができ、この場合、光照射装置は、そのマスクから射出される光を感光物体に投射する投影光学系を更に備えることとすることができる。かかる場合には、高輝度かつスペクトル幅の狭い光がマスクに照射され、そのマスクを介した光が投影光学系に入射するので、投影光学系が屈折光学素子を含む場合、その色収差の発生を抑制することが可能となる。
本発明は、第４の観点からすると、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、本発明の第１及び第２光源装置のうちのいずれかの光源装置と；該光源装置から射出された光を前記マスクに照射する照明光学系と；を備える露光装置である。
これによれば、前記光源装置から射出された光を、照明光学系を介してマスクに照射するので、波長変換された高輝度かつスペクトル幅の狭い光をマスクに照射することができ、そのマスクを介した光で感光物体が露光される。従って、マスクのパターンを感光物体上に精度良く転写することが可能となる。
この場合において、前記マスクを介して前記感光物体に照射される光の強度又は積算光量を調整するために前記光源装置を制御する制御装置を更に備えることとすることができる。
また、リソグラフィ工程において、対象物としてマスクを用いる本発明の光照射装置、及び本発明の露光装置のいずれかを用い、前記マスク（及び投影光学系）を介して前記感光物体を露光することにより感光物体上にマスクの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、対象物としてマスクを用いる本発明の光照射装置及び本発明の露光装置のいずれか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
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を、図１〜図７を参照して説明する。
図１には、本発明の光学装置を含んで構成される本発明の光照射装置の第１の実施形態に係る露光装置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及び照射光学系としての照明光学系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、及び変調制御装置１６Ｃ等を含んで構成されている。
前記光源部１６Ａは、連続光発生部１６０、駆動信号供給器としての電流駆動器１３６、パルス変調器としての電気光学変調器（以下、「ＥＯＭ」という）１３１、位相変調器としてのＥＯＭ１３２、光増幅部１６１、波長変換部１６３、及びビームモニタ機構１６４を含んで構成されている。
前記連続光発生部１６０は、光発生器としてのレーザ光源１６０Ａ、光カップラＢＳ、及び光アイソレータ１６０Ｂ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。このＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａは、電流駆動器１３６から供給された電流信号ＤＶにより駆動され、電流信号ＤＶの大きさに応じた光量のレーザ光を発生する。
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を介して電流駆動器１３６を制御することにより、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ＥＯＭ１３１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ＥＯＭ１３１は、光アイソレータ１６０Ｂを通過したレーザ光（ＣＷ光（連続光））Ｌ１をパルス光に変換するためのものである。このＥＯＭ１３１は、図３Ａに示されるように、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３１０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３１１，３１２とを備えている。ここで、導波路３１０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３１１は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３１１１，３１１２から構成されており、この電極３１１（より正確には一方の電極３１１１）には、変調制御装置１６Ｃからのパルス変調信号ＭＤ１を構成する一方の電圧信号ＭＤ１１が供給されている。ここで、他方の電極３１１２は接地レベル（以下、「ＧＮＤ」と表す）となっている。また、電極３１２は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３１２１，３１２２から構成されており、この電極３１２（より正確には一方の電極３１２１）には、変調制御装置１６Ｃからのパルス変調信号ＭＤ１を構成する一方の電圧信号ＭＤ１２が供給されている。ここで、他方の電極３１２２はＧＮＤレベルとなっている。
ここで、図３Ａにおいては、説明を分かり易くするために、上記各電極板が、導波路３１０から離れた状態で示されているが、これらの電極板は実際には導波路３１０に接触していることが望ましい。後述する各実施形態における電極板についても同様である。
なお、以下の説明においては、電圧信号ＭＤ１１及び電圧信号ＭＤ１２を総称するときには、「パルス変調信号ＭＤ１」と呼ぶものとする。
なお、電極３１１，３１２の双方ともに電圧が印加されていないときに、射出光Ｌ２の光量が０となるように、導波路３１０における２つの分岐光路長が設定されている。また、電極３１１，３１２に互いに異なる電圧信号が印加されることにより、それらの印加電圧の差に応じた強度の光が射出されるようになっている。
このＥＯＭ１３１では、図３Ｂに示されるように、強度がほぼ一定の連続光Ｌ１を入射するが、変調制御装置１６Ｃからのパルス変調信号ＭＤ１を構成する電圧信号ＭＤ１１及びＭＤ１２が０Ｖの場合には、射出光Ｌ２の光量はほぼ０となる。そして、変調制御装置１６Ｃから、電圧信号ＭＤ１１として正電圧ピークを有するパルス信号が供給されるとともに、電圧信号ＭＤ１１に同期して、電圧信号ＭＤ１２として負電圧ピークを有するパルス信号が供給されると、電圧信号ＭＤ１１の電圧レベルと電圧信号ＭＤ１２の電圧レベルとの差に応じた光量の光が射出光Ｌ２として射出される。こうして、変調制御装置１６Ｃによる制御のもとで、入射光Ｌ１のパルス切出し、すなわち、パルス変調が行われ、光パルス列が射出光Ｌ２として、ＥＯＭ１３１から射出される。
なお、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１に代えて、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いることも可能である。
図２に戻り、前記ＥＯＭ１３２は、ＥＯＭ１３１から射出された光（光パルス列）Ｌ２の各パルス光を位相変調するためのものである。このＥＯＭ１３２は、図４Ａに示されるように、入射光Ｌ２が辿る導波路３２０と、電極３２１とを備えている。ここで、導波路３２０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３２１は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３２１１，３２１２から構成されており、この電極３２１（より正確には一方の電極板３２１１）には、変調制御装置１６Ｃからの位相変調信号ＭＤ２が供給されている。ここで、他方の電極板３２１２はＧＮＤレベルとなっている。
このＥＯＭ１３２では、図４Ｂに示されるように、導波路３２０を通過中の光の強度に応じた電圧レベルの位相変調信号ＭＤ２が電極３２１に印加されることにより、入射光Ｌ２の各瞬間に強度に応じて、導波路３２０の電圧印加部分の非線型屈折率が変化する。この結果、前述の（２）式に従って位相変調が行われる。かかる位相変調によって射出光Ｌ３に付与される位相変調量φＰＭは、図４Ｂに示されるように、射出光Ｌ３の各瞬間の強度に応じたものとなっている。なお、位相変調量φＰＭは、射出光Ｌ３の各光パルスがその後の波長変換部１６３までの光路において受ける自己位相変調量φＳＰＭを相殺する量となるようになっている。かかる位相変調量φＰＭの調整は、光源装置１６の構成の設計情報あるいは自己位相変調量φＳＰＭの事前計測結果から求められる。そして、求められた自己位相変調量φＳＰＭ、導波路３２０の材質の電気光学特性、及び電極３２１の大きさ等から位相変調信号ＭＤ２の波形が決定される。
前記光増幅部１６１は、ＥＯＭ１３２からのパルス光Ｌ３を増幅するもので、図５に示されるように、ＥＯＭ１３２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。
図５に示されるように、光ファイバ増幅器１６７は、前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２とを備えている。ここで、前段光増幅器１４１は、増幅用光ファイバ１７５１、励起光（ポンプ光）を発生する励起用半導体レーザ１７８１、及び上述のＥＯＭ１３２の出力光と励起光とを合成し、その合成光を増幅用光ファイバ１７５１に供給する波長分割多重化装置（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＷＤＭ）１７９１を有している。また、後段光増幅器１４２は、増幅用光ファイバ１７５２、励起光を発生する励起用半導体レーザ１７８２、及び前段光増幅器１４１の出力光と励起光とを合成し、その合成光を増幅用光ファイバ１７５２に供給する波長分割多重化装置１７９２を有している。そして、前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２との間には、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａの発生光とほぼ同一波長の光を選択的に透過する光フィルタ１７６と、光アイソレータ１７７とが配置されている。
前記増幅用光ファイバ１７５１，１７５２（以下、総称するときには「増幅用光ファイバ１７５」と記す）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１７５１，１７５２に、励起用半導体レーザ１７８１，１７８２が発生した励起光が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１７５１，１７５２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１７５１，１７５２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）の光を励起光として発生する。この励起光が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、変調制御装置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、各光ファイバ増幅器１６７でその出力光の一部が分岐され、その分岐された光が、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の出力信号が変調制御装置１６Ｃに供給されるようになっている。
変調制御装置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。
すなわち、変調制御装置１６Ｃでは、上述したパルス変調及び位相変調を制御するとともに、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。
以上のように構成された光増幅部１６１によって上述の光Ｌ３が増幅された光Ｌ４が、波長変換部１６３に向けて、光増幅部１６１から射出される。
この光Ｌ４は、それまでの光路の媒質（主に、光増幅部１６１内における増幅用光ファイバ１７５１，１７５２）内を進行することにより自己位相変調を受ける（自己位相変調が生じる）。しかし、上述したように、この自己位相変調による位相変調量φＳＰＭを相殺するようにＥＯＭ１３２により位相変調が行われた光Ｌ３を光増幅部１６１に入射させるようにしているので（図４Ｂ参照）、光Ｌ４における位相変調量は、低減されたものとなっている。このため、光Ｌ４では、自己位相変調に伴うスペクトル幅の拡大が抑制されている。
かかる光Ｌ４におけるスペクトル幅の拡大の抑制の例が、図６Ａ及び図６Ｂに示されている。ここで、図６Ａには、ＥＯＭ１３２による位相変調を行わない場合の光Ｌ４が有するスペクトル分布（比較例）が示されており、図６Ｂには、ＥＯＭ１３２による位相変調が行われた本実施形態における光Ｌ４が有するスペクトル分布が示されている。図６Ａと図６Ｂとを比較して確認されるように、本実施形態においては、光Ｌ４が有するスペクトル幅の拡大が抑制されている。
前記波長変換部１６３は、複数の非線形光学結晶を含み、光増幅部１６１からのパルス光（波長１．５４４μｍの光）Ｌ４をその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７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７には、光増幅部１６１から射出される波長１．５４４μｍの光Ｌ４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が示されている。
図７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、光増幅部１６１から射出された波長１．５４４μｍ（周波数ω）の光Ｌ４（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結晶では１段目の非線形光学結晶（ＬＢＯ結晶）１８３とは異なる温度でのＮＣＰＭが使用される。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、８倍波生成用ＬＢＯ結晶１９８の代わりに、ＣｓＬｉＢ６Ｏ１０（ＣＬＢＯ）結晶、あるいはＬｉ２Ｂ４Ｏ７（ＬＢ４）結晶などを用いることも可能である。なお、本実施形態では、３倍波と４倍波とから７倍波を生成するものとしたが、例えば基本波と６倍波とから７倍波を生成する場合には、その非線形光学結晶としてＢＢＯ結晶、ＣＬＢＯ結晶、ＬＢ４結晶、あるいはＬＢＯ結晶などを用いることが可能である。
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。こうした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軸方向とする）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部分の投影光学系ＰＬによる縮小像（部分等立像）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に投影され、ウエハＷの表面に塗布されたレジスト上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軸方向及びこれに直交するＸ軸方向（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軸方向の位置（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５０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光学系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光学系６０ｂとからなる斜入射方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位置や傾斜角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う等の他、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ＲがレチクルステージＲＳＴを介して、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において所定枚数（Ｎ枚）のウエハ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ァ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７−１７６４６８号公報及びこれに対応する米国特許第５，６４６，４１３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サーチアライメント及び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。
次に、上記のアライメント結果及びショットマップデータに基づいて、ウエハＷ上の各ショット領域の露光のための走査開始位置（加速開始位置）にウエハＷを移動させる動作と、前述した走査露光動作とを繰り返し行って、ステップ・アンド・スキャン方式でウエハＷ上の複数のショット領域にレチクルパターンを転写する。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、変調制御装置１６Ｃに指令を与え、露光光量の制御を行う。
１枚目のウエハＷに対する露光が終了すると、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が行われ、以後上記と同様にしてその交換後のウエハに対してサーチアライメント、ファインアライメントを行う。
そして、上記と同様にして、このウエハＷ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。
なお、露光条件（照明光学系の瞳面上での露光光ＩＬの光量分布、すなわちレチクルＲの照明条件、投影光学系ＰＬの開口数などを含む）及びレチクルパターンの変更の少なくとも一方によって照度が変化するときは、ウエハ（レジスト）に適正な露光量が与えられるように、光源装置１６から射出される光の周波数とピークパワーとの少なくとも一方を制御することが望ましい。このとき、周波数及びピークパワーの少なくとも一方に加えてレチクル及びウエハの走査速度を調整するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施形態に係る光源装置１６によると、連続光発生部１６０が発生した連続光をパルス変調した後、各パルス光に対して、当該各パルス光が波長変換部１６３までの光路上の媒質を通過する際に受ける自己位相変調に起因して生じる位相変調量を相殺する位相変調量の位相変調をＥＯＭ１３２によって行う。したがって、波長変換部１６３に入射する光におけるスペクトル幅の拡大を抑制することができ、単色性の良い光を波長変換部１６３に供給することができる。このため、波長変換部１６３から射出される波長変換光の単色性を高めることができる。
また、パルス変調を行うＥＯＭ１３１と光増幅部１６１との間に位相変調を行うＥＯＭ１３２を配置することにより、該ＥＯＭ１３２を光増幅部１６１の後段に配置した場合などに比べて、ＥＯＭ１３２を通過する光のピーク強度を低減することができる。これによりＥＯＭ１３２の部品寿命を長くすることができる。
さらに、比較的狭いパルス幅の光パルスを使用する場合には、ＥＯＭ１３１と光増幅部１６１との間にＥＯＭ１３２を配置することにより、ＥＯＭ１３１から射出されたパルス光を介在物が無い（あるいは、介在物が殆ど無い）状態でＥＯＭ１３２に入射させるので、パルス光を位相変調するのにあたって、位相変調用信号ＭＤ２を精度の良いタイミングでＥＯＭ１３２に供給することができる。したがって、パルス光に対して、各瞬間の光強度に応じた位相変調量を精度良く与えることができ、波長変換部１６３に入射する光におけるスペクトル幅の拡大を有効に抑制することができる。
また、位相変調器として電気光学効果を有する媒質を使用したＥＯＭ１３２を用いるので、レベル値の制御が精度良くかつ容易に行うことができる電圧信号の波形を調整することにより、精度良く位相変調を行うことができる。
また、連続光発生部１６０の直後の段において、ＥＯＭ１３１を用いたパルス変調によってパルス切出しを行うので、光パルス切出し間隔や光増幅率を制御することにより、光源装置１６として光量制御が容易な構成とすることができる。
また、本実施形態の露光装置によれば、露光にあたって単色性の高い照明光ＩＬをレチクルＲに照射できるので、投影光学系ＰＬの色収差を効果的に抑制することができ、これによりレチクルＲに形成されたパターンを精度良くウエハＷに転写することができる。
なお、上記実施形態では、位相変調を行うＥＯＭ１３２を、パルス変調を行うＥＯＭ１３１と光増幅部１６１との間に配置したが、光増幅部１６１中や光増幅部１６１と波長変換部１６３との間に配置することもできる。要は、パルス光の伝搬する波長変換部１６３までの光路中にＥＯＭ１３２を配置すれば良い。
また、上記の実施形態では、パルス変調を行うＥＯＭ１３１と位相変調を行うＥＯＭ１３２とを別個に設けたが、ＥＯＭ１３１にパルス変調信号ＭＤ１を構成する電圧信号ＭＤ１１，ＭＤ１２それぞれに位相変調信号ＭＤ２を重畳させた変調信号を供給することにより、１つの電気光学変調器によりパルス変調と位相変調とを同時に行うようにしてもよい。
また、上記の実施形態では、パルス変調を行うＥＯＭ１３１として、２分岐した導波路それぞれに応じて電極１３１，１３２を配置したが、２分岐した導波路の一方のみに電極を配置する構成とすることもできる。
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本第２の実施形態の露光装置は、光源装置の構成が前述した第１の実施形態の光源装置と異なる点を除き、前述した第１の実施形態の露光装置１０と同様に構成されている。
すなわち、本第２の実施形態に係る光源装置１６は、図８に示されるように、前述の第１の実施形態の光源装置（図２参照）と比べて、ＥＯＭ１３２が無いこと、及び、光増幅部１６１に代えて光増幅部１６１’が用いらている点が相違する。以下、かかる相違点を中心として、本第２の実施形態の説明を行う。なお、本第２の実施形態の説明にあたって、第１の実施形態と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
本第２の実施形態の光増幅部１６１’は、図９に示されるように、第１の実施形態の光増幅部１６１（図５参照）と比べて、光ファイバ増幅器１６７に代えて、光ファイバ増幅器１６７’を使用する点が異なる。この光ファイバ増幅器１６７’は、光ファイバ増幅器１６７における前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２との間、より正確には、光アイソレータ１７７とＷＤＭ１７９２との間に位相変調器１３８が配置されている点のみが、光ファイバ増幅器１６７と異なっている。
この位相変調器１３８は、図１０Ａに示されるように、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２の非線形屈折率と反対の極性を有する非線形屈折率を有する非線形光学部材３３０と、該非線形光学部材３３０に対して一対の電極板３３１１，３３１２から成る電極３３１を介して電圧を印加するための直流電源３３２とを備えている。本第２の実施形態では、非線形光学部材３３０の材料として、半導体光増幅器の増幅用媒質としても使用されるＩｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶が用いられている。
このＩｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶は、パルス変調を行うＥＯＭ１３１から波長変換部１６３までのパルス光の光路における非線形光学部材３３０以外の主な非線形光学部材である増幅用光ファイバ１７５１，１７５２を構成するシリカガラスとは反対の極性の非線形屈折率を有している。すなわち、シリカガラスは正の非線形屈折率を有しているのに対して、Ｉｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶は負の非線形屈折率（＝−２×１０−１５ｍ２／Ｗ：Ｇｒａｎｔ ｅｔ ａｌ．，１９９１，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．５８（１１），ｐ１１１９）を有しており、その絶対値がシリカガラスよりも５桁程度大きい。なお、Ｉｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶は、電圧が印加されていない場合には、１．５５μｍ帯の光について吸収性を有するので、利得が「１」となるように、直流電源３３２から電極３３１を介して非線形光学部材３３０に電圧が印加されている。
位相変調器１３８では、図１０Ｂに示されるように、入射したパルス光Ｌ２１が、非線形光学部材３３０を通過することにより殆ど変形せずに（その強度（振幅）が変化せずに）パルス光Ｌ２２が射出される。一方、パルス光が非線形光学部材３３０を通過すると、前述の（２）式に従って、パルス光の各瞬間の強度及び非線形光学部材３３０内おける光路長に応じた位相変調が行われる。かかる位相変調によって射出光Ｌ２２に付与される位相変調量φＰＭは、図１０Ｂに示されるように、射出光Ｌ２２の各瞬間の強度に応じたものとなっている。なお、位相変調量φＰＭは、非線形光学部材３３０内おける光路長に比例するが、当該非線形光学部材３３０内おける光路長は、位相変調器１３８による位相変調量φＰＭが、パルス光が波長変換部１６３までの光路において受ける自己位相変調量φＳＰＭを相殺する量となる長さに設定されている。
以上のように構成された光ファイバ増幅器１６７’にパルス光Ｌ２’が入射すると、第１の実施形態の場合と同様に、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２を介することにより、パルス光が増幅されるとともに、主に増幅用光ファイバ１７５１，１７５２におけるパルス光の自己位相変調が、位相変調器１３８における位相変調によって相殺される。この結果、自己位相変調によるパルス光のスペクトル幅の拡大が抑制され、波長の単一性が高い高輝度のパルス光Ｌ３’が、光増幅部１６１’から波長変換部１６３へ向けて射出される。
すなわち、本第２の実施形態の光源装置１６では、第１実施形態の場合と同様にして、連続光発生部１６０で発生された連続光Ｌ１’から、ＥＯＭ１３１によってパルス切出しが行われて光パルス列Ｌ２’が生成される。こうして生成された光パルス列の各パルス列Ｌ２’の各パルス光は、光増幅部１６１’において増幅されるととともに、自己位相変調によるスペクトル幅の拡大が抑制される。そして、光増幅部１６１’から射出された光Ｌ３’が波長変換部１６３に入射して、波長変換された後、光源装置１６の射出光として射出される。こうして光源装置１６から射出された光を使用して、第１の実施形態の場合と同様にして、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷに転写される。
以上説明したように、本第２の実施形態に係る光源装置１６によると、前述した第１の実施形態と同等の作用により同等の効果を得ることができ、結果的に波長変換部１６３から射出される波長変換光の単色性を高めることができる。これに加えて、また、位相変調器として、非線形屈折率が、増幅用光ファイバ１７５１、１７５２の非線形屈折率の極性と反対の極性を有する非線形光学部材を使用するので、位相変調にあたって動的な制御をすることなく、精度良く位相変調を行うことができる。
また、本第２の実施形態の露光装置によると、露光にあたって単色性の高い照明光ＩＬをレチクルＲに照射できるので、投影光学系ＰＬの色収差を効果的に抑制することができ、これによりレチクルＲに形成されたパターンを精度良くウエハＷに転写することができる。
なお、上記第２の実施形態では、位相変調を行う位相変調器１３８を、前段光増幅器１４１と後段光増幅器１４２との間に配置したが、非線形光学部材における光路長を調整した位相変調器１３８と同様のタイプの位相変調器を、ＥＯＭ１３１と前段光増幅器１４１との間に配置してもよいし、また、後段光増幅器１４２と波長変換部１６３との間に配置してもよい。すなわち、第１の実施形態におけるＥＯＭ１３２と同様に、波長変換部１６３までのパルス光の伝搬する光路中に位相変調器１３８を、配置することができる。
また、上記第２の実施形態では、位相変調器１３８の非線形光学部材３３０の材料としてＩｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶を用いたが、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２の材料の非線形屈折率と極性が異なる非線形屈折率を有する材料であれば、非線形光学部材３３０の材料として採用することができる。
《第３の実施形態》
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。本第３の実施形態の露光装置は、光源装置の構成が前述した第１の実施形態の光源装置と異なる点を除き、前述した第１の実施形態の露光装置１０と同様に構成されている。
すなわち、本第３の実施形態に係る光源装置１６は、図１１に示されるように、前述の第１の実施形態の光源装置（図２参照）と比べて、ＥＯＭ１３２が無いこと、及び、直流電流信号を供給する電流駆動器１３６に代えて後述する位相変調信号が重畳された信号を供給する電流駆動器１３６’が用いられる点が相違する。以下、かかる相違点を中心として、本第３の実施形態の説明を行う。なお、本第３の実施形態の説明にあたって、第１の実施形態と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
ここで、本第３の実施形態で利用する位相変調の原理について簡単に説明する。
半導体レーザ素子は、活性層に電流が流れることにより伝導帯と価電子帯との間で反転分布を生じさせ、かかる反転分布状態における自然放射光の発生をトリガとして共振器より、供給された電流量に応じたレーザ光を発生する。こうした発光のための電流供給によりキャリアが発光部に集中するが、かかるキャリアの集中により屈折率が変化する。この屈折率の変化はキャリアの集中度によって変化するが、該キャリアの集中度は供給電流量によって変化する。
すなわち、供給電流量の変化によって発光部の屈折率が変化し、この屈折率の変化により射出されるレーザ光が位相変調される（前述の（２）式参照）。そして、この位相変調の量は、供給電流を変化させることにより、変化させることができる。
本第３の実施形態では、上記の原理を利用して、連続発生部１６０のＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａの駆動信号ＤＶ’を振幅変調することにより、位相変調されたレーザ光を発生させる。
すなわち、図１２に示されるように、直流成分に位相変調のための交流成分が重畳した駆動信号ＤＶ’が、電流駆動器１３６’からＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａに供給される。ここで、駆動信号ＤＶ’における交流成分の周期は、後にＥＯＭによって切り出される光パルス幅と同程度とされている。この結果、駆動信号ＤＶ’の波形に応じた強度波形の光Ｌ１”がＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａから射出される。こうしてＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａから射出された光Ｌ１”は、上述したように、各瞬間の強度に応じた位相変調がなされたものとなっている。
こうしてＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａから射出された光Ｌ１”は、ＥＯＭ１３１によってパルス変調される。かかるパルス変調において、ＥＯＭ１３１は、変調制御装置１６Ｃからの変調信号ＭＤ１によるパルス切出し指示に応じて、ＥＯＭ１３１から射出されたパルス光Ｌ２”が波長変換部１６３までの光路で受ける自己位相変調量φＳＰＭを相殺可能な位相変調量φＰＭの時間変化となるタイミングでパルス切出しを行う。こうして、各パルス光が後に受ける自己位相変調を相殺する位相変調が施された光パルス列Ｌ２”が、ＥＯＭ１３１から射出される。
以上のようにして生成された光パルス列Ｌ２”が光増幅部１６１に入射すると、第１の実施形態の場合と同様に、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２を介することにより、各パルス光が増幅されるとともに、主に増幅用光ファイバ１７５１，１７５２におけるパルス光の自己位相変調が、ＤＦＢ半導体レーザ１６０Ａからの射出時に既に行われていた位相変調によって相殺される。この結果、自己位相変調によるパルス光のスペクトル幅の拡大が抑制され、波長の単一性が高い高輝度のパルス光Ｌ３”が、光増幅部１６１から波長変換部１６３へ向けて射出される。
すなわち、本第３の実施形態の光源装置１６では、連続光発生部１６０で発生された位相変調光Ｌ１”から、ＥＯＭ１３１が、後の自己位相変調を相殺する位相変調量の時間変化をするタイミングでパルス切出しを行い、光パルス列Ｌ２”を生成する。こうして生成された光パルス列Ｌ２”の各パルス光は、光増幅部１６１において増幅されるととともに、増幅用光ファイバ１７５１，１７５２における自己位相変調によるスペクトル幅の拡大が抑制される。そして、光増幅部１６１から射出された光Ｌ３”が波長変換部１６３に入射して、波長変換された後、光源装置１６の射出光として射出される。こうして光源装置１６から射出された光を使用して、第１の実施形態の場合と同様にして、レチクルＲに形成されたパターンがウエハＷに転写される。
以上説明したように、本第３の実施形態に係る光源装置１６によると、連続光発生部１６０におけるレーザ光発生にあたって、連続光発生部１６０が発生した連続光をパルス変調した後、各パルス光に対して、当該各パルス光が波長変換部１６３までの光路上の媒質を通過する際に受ける自己位相変調に起因して生じる位相変調量を相殺する位相変調量の位相変調を行う。したがって、波長変換部１６３に入射する光におけるスペクトル幅の拡大を抑制することができ、単色性の良い光を波長変換部１６３に供給することができる。このため、波長変換部１６３から射出される波長変換光の単色性を高めることができる。
また、本第３の実施形態の露光装置によれば、露光にあたって単色性の高い照明光ＩＬをレチクルＲに照射できるので、投影光学系の色収差を効果的に抑制し、レチクルＲに形成されたパターンを精度良くウエハＷに転写することができる。
なお、上記第３の実施形態では、駆動信号ＤＶ’への位相変調用信号を連続的な交流電流成分としたが、パルス切出し指示に応じてほぼパルス幅程度の時間幅だけ強度用変調信号である位相変調用信号を直流成分に重畳し、その位相変調用信号の重畳した期間の駆動信号ＤＶ’による駆動によって発生した光を、ＥＯＭ１３１でパルス切出ししてもよい。
なお、上記第１〜第３の実施形態それぞれで説明した位相変調の手法を任意に組み合わせて適用することが可能なことは勿論である。
また、上記の各実施形態では意図的に付与される位相変調量φＰＭは、自己位相変調量φＳＰＭを相殺する量と必ずしも一致していなくとも良い。例えば、前述の露光装置で要求されるスペクトル幅が得られる程度の範囲内で位相変調量φＰＭを自己位相変調量φＳＰＭと異ならせる、換言すれば位相変調量φＰＭが自己位相変調量φＳＰＭの一部を相殺する量であっても良い。かかる場合にも、スペクトル幅の拡大を制御する効果を奏する。
また、上記の各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、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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又は１６１’において並列に配置される光ファイバ増幅器の数は任意でよく、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発生により破壊の可能性のある光ファイバ増幅器から波長変換部までの間に、適宜な光量制御装置を設ければよい。
また、上記各実施形態では単一のレーザ光源１６０Ａを用いるものとしたが、複数のレーザ光源１６０Ａを用いるとともに、図２に示される光源部１６Ａのうち、例えば少なくとも波長変換部１６３を除く残りの光学要素（光アイソレータ１６０Ｂ、ＥＯＭ１３１、１３２、光増幅部１６１など）をレーザ光源と同数だけ設けるようにし、この複数の光源部と前述した波長分割多重化装置とによって生成される多数の出力光Ｌ４を波長変換部１６３に入射させるように構成しても良い。
また、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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、上記の各実施形態では、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。
《デバイス製造方法》
次に、上記の各実施形態の露光装置及び方法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。
図１３には、上記デバイスの製造例のフローチャートが示されている。この図１３に示されるように、まず、ステップ２０１（設計ステップ）において、デバイスの機能・性能設計（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、ステップ２０２（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を製作する。一方、ステップ２０３（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、ステップ２０４（ウエハ処理ステップ）において、ステップ２０１〜ステップ２０３で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップ２０５（デバイス組立てステップ）において、ステップ２０４で処理されたウエハを用いてデバイス組立てを行う。このステップ２０５には、ダイシング工程、ボンディング工程、及びパッケージング工程（チップ封入）等の工程が必要に応じて含まれる。
最後に、ステップ２０６（検査ステップ）において、ステップ２０５で作成されたデバイスの動作確認テスト、耐久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。
図１４には、半導体デバイスにおける、上記ステップ２０４の詳細なフロー例が示されている。図１４において、ステップ２１１（酸化ステップ）においてはウエハの表面を酸化させる。ステップ２１２（ＣＶＤステップ）においてはウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ２１３（電極形成ステップ）においてはウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ２１４（イオン打ち込みステップ）においてはウエハにイオンを打ち込む。以上のステップ２１１〜ステップ２１４それぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、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、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップ２１５（レジスト形成ステップ）において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップ２１６（露光ステップ）において、上で説明したリソグラフィシステム（露光装置）及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップ２１７（現像ステップ）においては露光されたウエハを現像し、ステップ２１８（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、ステップ２１９（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。
これらの前処理工程と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。
以上説明した本実施形態のデバイス製造方法を用いることにより、露光工程（ステップ２１６）において上記各実施形態の露光装置が用いられるので、精度良くレチクルのパターンをウエハ上に転写することができる。この結果、高集積度のデバイスを生産性（歩留まりを含む）良く製造することができる。
産業上の利用可能性
以上詳細に説明したように、本発明の光源装置は、波長の単一性が向上した高輝度の光を発生するのに適している。また、本発明の光照射装置は、波長の単一性が向上した高輝度の光を対象物に照射するのに適しており、特に対象物がマスクである場合には、そのマスクに形成されたパターンの転写に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の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３Ａは、図２のパルス変調器の構成を概略的に示す図、図３Ｂは、図２のパルス変調器の作用を説明するためのタイミング図である。
図４Ａは、図２の位相変調器の構成を概略的に示す図であり、図４Ｂは、図２の位相変調器の作用を説明するためのタイミング図である。
図５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概略的に示す図である。
図６Ａ及び図６Ｂは、位相変調によるスペクトル幅の拡大の抑制効果を説明するための図である。
図７は、図２の波長変換部の構成を示す図である。
図８は、第２の実施形態に係る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９は、図８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概略的に示す図である。
図１０Ａは、図９の位相変調器の構成を概略的に示す図、図１０Ｂは、図９の位相変調器の作用を説明するためのタイミング図である。
図１１は、第３の実施形態に係る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１２は、図１１の光源装置における位相変調作用を説明するためのタイミング図である。
図１３は、本発明のデバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。
図１４は、図１３のステップ２０４の具体例を示すフローチャートである。
【００１３】
よる制御のもとで、入射光Ｌ１のパルス切出し、すなわち、パルス変調が行われ、光パルス列が射出光Ｌ２として、ＥＯＭ１３１から射出される。
なお、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１に代えて、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いることも可能である。
図２に戻り、前記ＥＯＭ１３２は、ＥＯＭ１３１から射出された光（光パルス列）Ｌ２の各パルス光を位相変調するためのものである。このＥＯＭ１３２は、図４Ａに示されるように、入射光Ｌ２が辿る導波路３２０と、電極３２１とを備えている。ここで、導波路３２０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３２１は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３２１１，３２１２から構成されており、この電極３２１（より正確には一方の電極板３２１１）には、変調制御装置１６Ｃからの位相変調信号ＭＤ２が供給されている。ここで、他方の電極板３２１２はＧＮＤレベルとなっている。
このＥＯＭ１３２では、図４Ｂに示されるように、導波路３２０を通過中の光の強度に応じた電圧レベルの位相変調信号ＭＤ２が電極３２１に印加されることにより、入射光Ｌ２の各瞬間に強度に応じて、導波路３２０の電圧印加部分の電気光学効果による屈折率変化が生じる。この結果、前述の（２）式に従って位相変調が行われる。かかる位相変調によって射出光Ｌ３に付与される位相変調量φＰＭは、図４Ｂに示されるように、射出光Ｌ３の各瞬間の強度に応じたものとなっている。なお、位相変調量φＰＭは、射出光Ｌ３の各光パルスがその後の波長
よる制御のもとで、入射光Ｌ１のパルス切出し、すなわち、パルス変調が行われ、光パルス列が射出光Ｌ２として、ＥＯＭ１３１から射出される。
なお、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１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、ＥＯＭ１３１に代えて、音響光学変調器（ＡＯＭ）を用いることも可能である。
図２に戻り、前記ＥＯＭ１３２は、ＥＯＭ１３１から射出された光（光パルス列）Ｌ２の各パルス光を位相変調するためのものである。このＥＯＭ１３２は、図４Ａに示されるように、入射光Ｌ２が辿る導波路３２０と、電極３２１とを備えている。ここで、導波路３２０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３２１は、導波路を挟むように設けられた２つの電極板３２１１，３２１２から構成されており、この電極３２１（より正確には一方の電極板３２１１）には、変調制御装置１６Ｃからの位相変調信号ＭＤ２が供給されている。ここで、他方の電極板３２１２はＧＮＤレベルとなっている。
このＥＯＭ１３２では、図４Ｂに示されるように、導波路３２０を通過中の光の強度に応じた電圧レベルの位相変調信号ＭＤ２が電極３２１に印加されることにより、入射光Ｌ２の各瞬間に強度に応じて、導波路３２０の電圧印加部分の電気光学効果による屈折率変化が生じる。この結果、前述の（２）式に従って位相変調が行われる。かかる位相変調によって射出光Ｌ３に付与される位相変調量φＰＭは、図４Ｂに示されるように、射出光Ｌ３の各瞬間の強度に応じたものとなっている。なお、位相変調量φＰＭは、射出光Ｌ３の各光パルスがその後の波長
Claims (19)
- 所定波長の光を発生する光発生器を含む光発生部と；
前記所定波長の光を増幅する光増幅部と；
前記光増幅部で増幅された光を波長変換する波長変換部と；
前記光発生部から前記波長変換部に至る光路中に配置され、前記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と；を備える光源装置。 - 請求項１に記載の光源装置において、
前記位相変調器は、
前記光路上に配置され、供給された変調用電気信号の振幅に応じた位相変調を行う電気光学変調素子と；
前記電気光学変調素子を通過する光の強度に応じた振幅の電気信号を、前記変調用電気信号として、前記電気光学変調素子に供給する信号供給器と；を備えることを特徴とする光源装置。 - 請求項１に記載の光源装置において、
前記位相変調器は、前記光発生部から前記光増幅部までの光路中に配置されることを特徴とする光源装置。 - 請求項１に記載の光源装置において、
前記位相変調器は、前記光増幅部における光伝搬媒体の非線形屈折率の極性と反対の極性を有する材質から成る非線形光学部材を含むことを特徴とする光源装置。 - 請求項４に記載の光源装置において、
前記非線形光学部材は、Ｉｎ１−ＸＧａＸＡｓ１−ＹＰＹ混晶から成ることを特徴とする光源装置。 - 請求項１に記載の光源装置において、
前記光発生部は連続光を発生し、
前記光発生部の直後の段に配置され、前記連続光からパルス光の切出しを行うパルス変調器を更に備えることを特徴とする光源装置。 - 請求項１に記載の光源装置において、
前記光発生器は、赤外域から可視域までの波長範囲内のほぼ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１に記載の光源装置において、
前記光増幅部は、増幅用光ファイバを含むことを特徴とする光源装置。 - 所定波長の光を発生する光発生器と；
前記光発生器が発生した光が辿る光路における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用信号が重畳された駆動信号を、前記光発生器に供給する駆動信号供給器と；
前記所定波長の光を増幅する光増幅部と；を備える光源装置。 - 請求項９に記載の光源装置において、
前記光発生器から前記光増幅部までの光路に配置され、前記光発生器から射出された光からパルス光の切出しを行うパルス変調器を更に備えることを特徴とする光源装置。 - 請求項９に記載の光源装置において、
前記光増幅部で増幅された光を波長変換する波長変換部を更に備えることを特徴とする光源装置。 - 請求項１１に記載の光源装置において、
前記光発生器は、赤外域から可視域までの波長範囲内のほぼ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９に記載の光源装置において、
前記光増幅部は、増幅用光ファイバを含むことを特徴とする光源装置。 - 対象物に光を照射する光照射装置であって、
請求項１〜１３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対象物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１４に記載の光照射装置において、
前記対象物は、所定のパターンが形成されたマスクであり、
前記マスクから射出される前記光を感光物体に投射する投影光学系を更に備えることを特徴とする光照射装置。 - 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１５に記載の光照射装置を用い、前記マスク及び投影光学系を介し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。 - 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１〜１３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マスクに照射する照明光学系と；を備える露光装置。 - 請求項１７に記載の露光装置において、
前記マスクを介して前記感光物体に照射される光の強度又は積算光量を調整するために前記光源装置を制御する制御装置を更に備えることを特徴とする露光装置。 - 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１７に記載の露光装置を用い、前記マスクを介し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。
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