WO2010023841A1 - 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

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 Download PDF

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WO2010023841A1
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高田康利
徳久章
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株式会社ニコン
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    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/30—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects
    • H01S3/302—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range using scattering effects, e.g. stimulated Brillouin or Raman effects in an optical fibre

Definitions

  • the present invention relates to a laser apparatus, and a phototherapy apparatus, an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a test object inspection apparatus using the same.
  • Patent Document 1 discloses a laser light source that generates signal light in the infrared to visible region, an optical amplifier that amplifies signal light generated by the laser light source, and an amplifier that is amplified by the optical amplifier.
  • An ultraviolet light source including a wavelength conversion optical system that converts the wavelength of the signal light into ultraviolet light and outputs the light, and an excitation light source that supplies excitation light to the optical amplifier is disclosed.
  • Patent Document 1 also discloses a phototherapy device, an exposure device, and a test object inspection device using such an ultraviolet light source.
  • an optical fiber connecting the pumping light source and the optical amplifier an optical fiber on the optical amplifier side with one end connected to the optical amplifier and the other end opened, and one end pumping light source And the optical fiber on the excitation light source side with the other end open.
  • the laser device can be separated into a part on the optical amplifier side and a part on the pumping light source side, and its transportation and the like are facilitated.
  • the other end of the optical fiber on the optical amplifier side and the other end of the optical fiber on the excitation light source side are connected by fusion or the like.
  • the optical fiber connecting between the pumping light source and the optical amplifier of this laser apparatus has a connection part by fusion or the like in the middle thereof.
  • the optical amplifier connecting the pumping light source and the optical amplifier is cut halfway before the optical amplifier If the other end of the optical fiber on the side and the other end of the optical fiber on the excitation light source side are connected by fusion or the like, the exchange becomes easy.
  • connection work such as the fusion of optical fibers as described above
  • the fused state is caused by mistakes due to low skill of the operator, failure of the fusion machine, poor working environment, etc.
  • the connection status may be poor.
  • the connection itself such as the fusion between the optical fibers as described above may be forgotten.
  • connection state such as the fusion state of optical fibers as described above
  • the transmittance between the other end of the optical fiber on the optical amplifier side and the end face of the optical fiber on the pumping light source side is It becomes lower than the case of normal connection. Therefore, in this state, when high-power light is generated from the pumping light source in an attempt to start the operation of the laser device, high-power light energy from the pumping light source is absorbed in a portion where the transmittance of the optical fiber is low.
  • An optical fiber overheats and burns (a phenomenon called FiberFfusion).
  • connection state such as the fusion state of the optical fibers as described above
  • the connection state such as the fusion state deteriorates due to aging, or physical force is applied to the optical fiber.
  • the optical fiber may be damaged. Also in this case, Fiber fusion occurs.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and Fiber It is an object to provide a laser apparatus that can further reduce the possibility of occurrence of fusion, and a phototherapy apparatus, an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a test object inspection apparatus using such a laser apparatus. To do.
  • the laser device includes an excitation light source, and an optical amplification unit that receives the excitation light output from the excitation light source via an optical fiber having a connection part in the middle thereof and performs optical amplification.
  • a laser apparatus that outputs light output from an amplification unit or light based on the light as output light, the control unit controlling the excitation light source, and the optical amplification unit side from the excitation light source via the optical fiber And a monitor unit for monitoring the power level of the excitation light transmitted to the device.
  • the control unit outputs the excitation light of the predetermined power level to the excitation light source after the excitation light output of the excitation light source is started, and then the excitation light of the predetermined power level is output from the excitation light source.
  • the pumping light source When the power level monitored by the monitor unit is higher than a predetermined value, the pumping light source outputs pumping light having a power level higher than the predetermined power level, while the pumping light source outputs the predetermined power level.
  • the pumping light source is controlled so that the pumping light source stops the pumping light output when the power level monitored by the monitor unit is equal to or lower than the predetermined value when the pumping light is output.
  • the laser apparatus includes an excitation light source and an optical amplification unit that receives the excitation light output from the excitation light source via an optical fiber and performs optical amplification, and is output from the optical amplification unit
  • a laser device that outputs light or light based on the light as output light
  • the controller that controls the excitation light source, and the excitation that has been transmitted from the excitation light source to the optical amplification unit via the optical fiber
  • a monitor unit that monitors the power level of light.
  • the control unit outputs the excitation light to the excitation light source when the power level monitored by the monitoring unit becomes a predetermined value or less when the excitation light source outputs the excitation light.
  • the excitation light source is controlled so as to stop.
  • a phototherapy device includes the laser device according to the first or second aspect, and an irradiation optical system that guides and radiates output light output from the laser device to a treatment site. is there.
  • An exposure apparatus is an exposure apparatus for transferring a mask pattern onto a photosensitive object, wherein the laser apparatus according to the first or second aspect and output light output from the laser apparatus are transferred to the mask.
  • a device manufacturing method is a device manufacturing method including a lithography process, and in the lithography process, the pattern of the mask is transferred to the photosensitive object using the exposure apparatus according to the fourth aspect. .
  • a test object inspection apparatus includes the laser device according to the first or second aspect, a support unit that holds the test object, a detector that detects a projected image of the test object, An illumination optical system that irradiates the test object with output light output from a laser device, and a projection optical system that projects the light from the test object onto the detector.
  • a laser apparatus that can further reduce the possibility of occurrence of Fiber fusion, and a phototherapy apparatus, an exposure apparatus, a device manufacturing method, and a test object inspection apparatus using such a laser apparatus. Can be provided.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser device according to a first embodiment of the present invention. It is a schematic block diagram which shows the excitation light source side apparatus in FIG. It is a schematic block diagram which shows the optical amplifier part side apparatus in FIG. It is a schematic block diagram which shows the phototherapy apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram which shows the irradiation optical system and observation optical system which comprise the phototherapy apparatus shown in FIG. It is a schematic block diagram which shows typically the exposure apparatus by 3rd Embodiment of this Embodiment. It is a schematic block diagram which shows the mask defect inspection apparatus by the 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a laser apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the laser device 1 according to the present embodiment includes an excitation light source side device 2, an optical amplification unit side device 3, optical fibers 4A, 4B, and 4C for excitation light that connect between these devices 2 and 3, and monitor signals.
  • the electric signal line 5 is provided.
  • the optical fiber 4A is composed of optical fibers 4Aa and 4Ab whose one ends are connected by a connection portion 4Ac, and has a connection portion 4Ac in the middle.
  • the other end of the optical fiber 4Aa is connected to the excitation light source side device 2, and the other end of the optical fiber 4Ab is connected to the optical amplification unit side device 3.
  • the optical fiber 4B is composed of optical fibers 4Ba and 4Bb whose one ends are connected to each other by a connection portion 4Bc, and has a connection portion 4Bc in the middle.
  • the other end of the optical fiber 4Ba is connected to the excitation light source side device 2, and the other end of the optical fiber 4Bb is connected to the optical amplification unit side device 3.
  • the optical fiber 4C is composed of optical fibers 4Ca and 4Cb whose one ends are connected to each other by a connecting portion 4Cc, and has a connecting portion 4Cc in the middle.
  • the other end of the optical fiber 4Ca is connected to the excitation light source side device 2, and the other end of the optical fiber 4Cb is connected to the optical amplification unit side device 3.
  • these optical fibers are all connected by fusion, and the connection portions 4Ac, 4Bc, 4Cc are fusion portions.
  • the connection of these optical fibers is not limited to fusion, and the connection portions 4Ac, 4Bc, and 4Cc are not limited to fusion portions.
  • the optical fibers 4Aa, 4Ba, 4Ca and the optical fibers 4Ab, 4Bb, 4Cb are not connected by the connecting portions 4Ac, 4Bc, 4Cc, respectively, but are separated from each other. , Transport and the like are performed. Then, at the time of installation or after replacement of only the pumping light source side device 2, for example, the optical fibers 4Aa, 4Ba, 4Ca and the optical fibers 4Ab, 4Bb, 4Cb are connected by the connecting portions 4Ac, 4Bc, 4Cc, respectively. .
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the excitation light source side device 2 in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing the optical amplification unit side device 3 in FIG.
  • the optical fibers 4Aa, 4Ba, and 4Ca are connected to the Raman fiber lasers 71 of the laser units 61A, 61B, and 61C of the excitation light source side device 2, respectively.
  • the optical fibers 4Ab, 4Bb, and 4Cb are connected to the couplers 51A, 51B, and 51C of the optical amplification unit side device 3, respectively.
  • the pumping lights generated by the Raman fiber lasers 71 of the laser units 61A, 61B, 61C of the pumping light source side device 2 are transmitted by the optical fibers 4A, 4B, 4C, respectively, and reach the couplers 51A, 51B, 51C, respectively. To do.
  • optical amplification unit side device 3 will be described with reference to FIG.
  • excitation light source side device 2 will be described in detail later.
  • the pumping light that has reached the coupler 51A is branched into two at a predetermined ratio, most of which is supplied to an EDFA (erbium-doped fiber optical amplifier) 22A as an optical amplifier of the optical amplifying unit 20, and the rest is the
  • the light is supplied to a detector 52A such as a photodiode as a monitor unit for monitoring the power level of the excitation light.
  • the detector 52A outputs a monitor signal indicating the power level of the excitation light to the interface 53.
  • the pumping light that has reached the coupler 51B is branched into two at a predetermined ratio, most of which is supplied to the EDFA 22B as an optical amplifier of the optical amplifying unit 20, and the rest is a monitoring unit that monitors the power level of the pumping light To a detector 52B such as a photodiode.
  • the detector 52B outputs a monitor signal indicating the power level to the interface 53.
  • the pumping light that has reached the coupler 51C is branched into two at a predetermined ratio, most of which is supplied to the EDFA 22C as an optical amplifier of the optical amplifying unit 20, and the rest is a monitoring unit that monitors the power level of the pumping light To a detector 52C such as a photodiode.
  • the detector 52C outputs a monitor signal indicating the power level to the interface 53.
  • the couplers 51A, 51B, 51C and the detectors 52A, 52B, 52C are arranged at positions where the power levels of the respective excitation lights can be directly or indirectly monitored, they are arranged at the positions mentioned above. You don't have to.
  • the couplers 51A, 51B, and 51C and the detectors 52A, 52B, and 52C can be provided in the middle of the EDFAs 22A, 22B, and 22C.
  • the interface 53 converts the monitor signals from the detectors 52A, 52B, and 52C into a predetermined signal format, and sends them to the excitation light source side device 2 via the signal line 5.
  • the optical amplifying unit side device 3 includes, in addition to the couplers 51A, 51B, 51C and the detectors 52A, 52B, 52C, a seed light generating unit 10 configured as a laser light source, An optical amplification unit 20 that optically amplifies the seed light generated by the generation unit 10 and a wavelength conversion unit 30 that converts the wavelength of the light amplified by the optical amplification unit 20 are provided.
  • the output light of the wavelength conversion unit 30 of the optical amplification unit side device 3 is the output light of the laser device 1.
  • ultraviolet pulse light having a wavelength of 193.4 nm is output as the output light.
  • the wavelength conversion unit 30 may be removed, and the output light of the optical amplification unit 20 may be used as the output light of the laser device 1.
  • the seed light generator 10 includes a DFB (distributed feedback type) semiconductor laser 11 and an electric pulse generator 12.
  • the DFB semiconductor laser 11 for example, an InGaAsP or DFB semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.547 ⁇ m is used.
  • the electric pulse generator 12 is a driver that controls the operation of the DFB semiconductor laser 11.
  • the DFB semiconductor laser 11 outputs pulsed seed light (signal light, fundamental wave) having a peak power of about 10 mW to the optical amplification unit 20.
  • the optical amplifying unit 20 includes a coupler 21 that branches the seed light from the seed light generating unit 10 into three, a first EDFA 22C as an optical amplifier that amplifies one branched light, and another one branched.
  • a delay device 23 that delays one light a second EDFA 22B as an optical amplifier that amplifies the light delayed by the delay device 23, a delay device 25 that delays the remaining one branched light, and a delay device 25
  • a third EDFA 22A as an optical amplifier that amplifies the light delayed by.
  • the EDFAs 22A, 22B, and 22C perform optical amplification upon receiving the above-described excitation lights.
  • an ellipse indicates a collimator lens and a condenser lens, and the description thereof is omitted.
  • P-polarized light is indicated by an arrow
  • S-polarized light is indicated by a dot with a circle
  • a fundamental wave is indicated by ⁇
  • an n-fold wave is indicated by n ⁇ .
  • the P-polarized fundamental wave amplified by the first EDFA 22 ⁇ / b> C is incident on the first second harmonic wave forming optical element (PPLN crystal) 31, and the first second harmonic wave forming optical element 31.
  • a double wave of P-polarized light is generated along with the fundamental wave.
  • the fundamental wave and the second harmonic wave are incident on the third harmonic wave forming optical element (LBO crystal) 32.
  • a triple wave of S-polarized light is generated from the triple wave forming optical element 32 together with a fundamental wave and a double wave.
  • the second harmonic wave forming optical element 32 is not limited to a PPLN crystal, and a PPKTP crystal, a PPSLT crystal, an LBO crystal, or the like can also be used.
  • the two-wavelength wave plate 33 By passing these lights through the two-wavelength wave plate 33, only the second harmonic wave is converted into S-polarized light.
  • the two-wavelength wave plate for example, a wave plate made of a uniaxial crystal flat plate cut in parallel with the optical axis of the crystal is used.
  • the polarization is rotated, and for light of the other wavelength, the thickness of the wavelength plate (crystal) is adjusted to that of one wavelength so that the polarization does not rotate.
  • the light is cut to be an integral multiple of ⁇ / 2
  • the light of the other wavelength is cut to be an integral multiple of ⁇ .
  • the second harmonic wave and the third harmonic wave are incident on the fifth harmonic wave forming optical element (LBO crystal) 34.
  • a fifth harmonic wave of P-polarized light is generated from the fifth harmonic wave forming optical element 34 together with the second harmonic wave and the third harmonic wave.
  • the fundamental wave of P-polarized light passes through the fifth harmonic wave forming optical element 34 as it is.
  • the fifth harmonic wave generated from the fifth harmonic wave forming optical element 34 has an elliptical cross section because of a walk-off, and as it is, the light collecting property is poor and cannot be used for the next wavelength conversion. Therefore, the elliptical cross-sectional shape is shaped into a circle by the cylindrical lenses 35 and 36.
  • a BBO crystal or a CBO crystal can also be used as the fifth harmonic wave forming optical element 34.
  • the fundamental wave of P-polarized light amplified by the second EDFA 22B is incident on the second second harmonic wave forming optical element (PPLN crystal) 37, and the second harmonic wave forming optical element 37 emits the fundamental wave.
  • PPLN crystal second second harmonic wave forming optical element
  • a double wave of P-polarized light is generated.
  • PPKTP crystal, PPSLT crystal, LBO crystal or the like may be used instead of the PPLN crystal.
  • the S-polarized fundamental wave amplified by the third EDFA 22A is synthesized by the dichroic mirror 41 with the above-mentioned P-polarized double wave.
  • the dichroic mirror 41 transmits the fundamental wave and reflects the second harmonic wave.
  • the synthesized S-polarized fundamental wave and P-polarized second harmonic are synthesized by the aforementioned P-polarized fifth harmonic by the dichroic mirror 38.
  • the dichroic mirror 38 transmits the fundamental wave and the second harmonic wave and reflects the fifth harmonic wave.
  • a bulk type optical element can be used.
  • a color separation / synthesis mirror dichroic mirror
  • a reflection type and a transmission type diffractive optical element can be used.
  • the synthesized fundamental wave of S-polarized light, the second harmonic wave of P-polarized light, and the fifth harmonic wave of P-polarized light are incident on the seventh harmonic wave forming optical element (CLBO crystal) 39, and from the seventh harmonic wave forming optical element 39, A 7th harmonic wave of S-polarized light is generated. These lights are incident on an eighth harmonic wave forming optical element (CLBO crystal) 40, where the fundamental wave of S polarization and the seventh harmonic wave of S polarization are combined to generate an eighth harmonic wave of P polarization.
  • an eighth harmonic wave having a wavelength of 193.4 nm is separated from the light emitted from the eighth harmonic wave forming optical element 40 by a dichroic mirror, a polarization beam splitter, and a prism (not shown), and this is separated from the wavelength converter 30. Output as output light.
  • the pumping light source side device 2 receives the aforementioned monitor signals via the laser units 61A, 61B, 61C for supplying pumping light to the optical fibers 4A, 4B, 4C, the central control unit 62, and the signal line 5, respectively. And an interface 63 for converting the monitor signal into a predetermined signal format and supplying the converted signal to the central control unit 62.
  • the laser unit 61A includes a Raman fiber laser 71 as an excitation light source, a drive unit 72, a unit control unit 73, and an interlock control unit 74.
  • the drive unit 72 drives the Raman fiber laser 71 by supplying a drive current to the Raman fiber laser 71 under the control of the unit control unit 73.
  • the unit control unit 73 receives from the central control unit 62 an on / off command for generating or stopping the pumping light from the Raman fiber laser 71 and a command signal indicating a command for the power level of the pumping light when generating the pumping light. Then, the drive unit 72 is controlled so that the command indicated by the command signal is realized.
  • the interlock control unit 74 In response to the interlock signal supplied from the central control unit 62, the interlock control unit 74 cuts off the power supplied from the power source (not shown) to the drive unit 72, etc. The generation of excitation light is forcibly stopped.
  • the interlock control unit 74 also receives an interlock signal from an emergency stop button (not shown) or the like, and forcibly stops the generation of excitation light from the Raman fiber laser 71. Since the laser units 61B and 61C have the same configuration as the laser unit 61A, description thereof is omitted.
  • the central control unit 62 Based on the monitor signal from the interface 63 (that is, the monitor signal from the detectors 52A, 52B, 52C of the optical amplification unit side device 3), the central control unit 62, as will be described below, the laser units 61A, 61B. , 61C are supplied with the command signal and the interlock signal, respectively.
  • the central control unit 73 causes the unit control unit 73 of the laser units 61A, 61B, and 61C to output excitation light of a predetermined power level WL from the Raman fiber laser 71.
  • Each command signal is supplied.
  • the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, 61C outputs pumping light of a predetermined power level WL.
  • the predetermined power level WL is not limited even if the connection state of the connection parts 4Ac, 4Bc, 4Cc is bad or the optical fibers 4Aa, 4Ba, 4Ca are not connected to the optical fibers 4Ab, 4Bb, 4Cb.
  • the power level is low.
  • the central control unit 62 based on the monitor signals from the detectors 52A, 52B, and 52C, when the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, and 61C outputs the excitation light of the predetermined power level WL, respectively. Whether any of the power levels monitored by the detectors 52A, 52B, and 52C is higher than the predetermined value S1 or whether one or more of those power levels is lower than the predetermined value S1 is determined. . For convenience of explanation, this determination is called initial determination.
  • the central control unit 62 sends the EDFAs 22A, 22B, and 22C to the unit control unit 73 of the laser units 61A, 61B, and 61C.
  • a command signal for outputting excitation light of a power level WH (WH> WL) sufficiently high for performing an amplification operation from the Raman fiber laser 71 is supplied.
  • the excitation light of the power level WH (WH> WL) generated from the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, 61C is supplied to the EDFAs 22A, 22B, 22C, and is in a steady operating state.
  • output light having a wavelength of 193.4 nm is output from the wavelength conversion unit 30. If the monitored power level is higher than the predetermined value S1, the optical fibers 4Aa, 4Ba, 4Ca and the optical fibers 4Ab, 4Bb, 4Cb are appropriately connected, and the connection portions 4Ac, 4Bc, 4Cc. Is set to such a value that it can be confirmed that the connection state is good.
  • the central control unit 62 sends an interlock signal to the interlock control unit 74 of the laser units 61A, 61B, 61C.
  • the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, 61C stops outputting the excitation light.
  • the interlock control unit 74 not only stop the output of the excitation light from the Raman fiber laser 71 but also issue an alarm by operating an alarm device (not shown).
  • any one of the values is equal to or less than the predetermined value S1
  • any one of the connection portions 4Ac, 4Bc, 4Cc is in a poor connection state or any of the optical fibers 4Aa, 4Ba, 4Ca and the optical fibers 4Ab, 4Bb, 4Cb. It may not be connected.
  • the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, and 61C stops the output of the excitation light without shifting to a steady operation state, so that there is no possibility that Fiber fusion will occur. .
  • the central control unit 62 continues to output a high power level WH when the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, and 61C continues to operate in a steady state.
  • the power levels monitored by the detectors 52A, 52B, 52C are higher than the predetermined value S2 based on the monitor signals from the detectors 52A, 52B, 52C, or It is repeatedly determined whether any one or more of the power levels is equal to or less than the predetermined value S2. For convenience of explanation, this determination is referred to as a steady operation determination. In the steady operation state, the power level of the pumping light output from the Raman fiber laser 71 is not necessarily constant.
  • the central control unit 62 continues the steady operation state. If the monitored power level is higher than the predetermined value S2, the connection portions 4Ac, 4Bc, 4Cc are in good connection and the optical fibers 4A, 4B, 4C are damaged and broken. It is set to such a value that it can be confirmed that there is not. Accordingly, since the connection state of the connection parts 4Ac, 4Bc, 4Cc is good and the optical fiber 4A, 4B, 4C is not damaged and broken, the steady operation state is continued. This eliminates the possibility that Fiber fusion will occur when the steady operation is continued.
  • the central control unit 62 sends an interlock signal to the interlock control unit 74 of the laser units 61A, 61B, 61C. To do. As a result, the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, 61C stops outputting the excitation light. At this time, it is preferable that the interlock control unit 74 not only stop the output of the excitation light from the Raman fiber laser 71 but also issue an alarm by operating an alarm device (not shown).
  • connection state of any of the connection portions 4Ac, 4Bc, 4Cc may be deteriorated due to a change over time or the like, or the optical fibers 4A, 4B, 4C may be broken due to damage. There is sex. In such a case, the steady operation state ends, and the Raman fiber laser 71 of the laser units 61A, 61B, 61C stops the output of the excitation light, so that there is no possibility that Fiber fusion will occur.
  • the excitation light output based on the result of the determination during the steady operation and the result as in the present embodiment in order to further reduce the possibility of occurrence of fiber fusion.
  • the optical fibers 4A, 4B, and 4C may be optical fibers that do not have the connection portions 4Ac, 4Bc, and 4Cc on the way.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a phototherapy device 80 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing the irradiation optical system 100 and the observation optical system 110 constituting the phototherapy device 80 shown in FIG.
  • the phototherapy device 80 according to the present embodiment is configured using the laser device 1 according to the first embodiment, and irradiates the cornea with ultraviolet laser light (output light of the laser device 1) (ablation of the cornea surface ( This is a device that treats myopia, astigmatism, etc. by correcting the curvature or irregularity of the cornea by performing PRK: Photorefractive Keratectomy (LASIK: Laser Intrastromal Keratomileusis).
  • PRK Photorefractive Keratectomy
  • LASIK Laser Intrastromal Keratomileusis
  • the phototherapy device 80 basically has the above-described laser device 1 and the ultraviolet laser light Lv output from the laser device 1 in the device housing 90.
  • An irradiation optical system 100 that guides and irradiates the surface (treatment site) and an observation optical system 110 that observes the treatment site are configured.
  • the apparatus housing 90 is disposed on the base portion 91 via the XY movement table 92, and the entire apparatus housing 90 with respect to the eyeball EY is in the direction indicated by the arrow X in FIG. It is configured to be movable in the Y direction perpendicular to.
  • the structure of the irradiation optical system 100 and the observation optical system 110 is shown in FIG.
  • the irradiation optical system 100 includes a condenser lens 101 that condenses the ultraviolet laser light Lv having a wavelength of 193.4 nm emitted from the laser device 1 so as to form a predetermined spot diameter on the eyeball EY, and a condenser lens 101. And a dichroic mirror 102 that reflects the ultraviolet laser light from the eye and irradiates the surface of the cornea HC of the eyeball EY to be treated.
  • the dichroic mirror 102 is set so as to reflect the light in the ultraviolet region and transmit the light in the visible region, and reflects the ultraviolet laser light Lv coaxially with the optical axis of the observation optical system 110 to be described below to Irradiation is possible.
  • the observation optical system 110 has an illumination lamp 115 that illuminates the surface of the cornea HC of the eyeball EY to be treated, and light in the visible region that is illuminated by the illumination lamp 115 and reflected by the cornea HC and transmitted through the dichroic mirror 102.
  • an operator such as an ophthalmologist can perform phototherapy while visually observing through the observation optical system 110.
  • the apparatus housing 90 is moved in the X direction and the Y direction while visually observing the eyeball EY, and the surface of the cornea HC to be treated is irradiated with ultraviolet laser light as spot light to cause the irradiation region to evaporate.
  • the operation control device (not shown) controls the operation of the XY movement table 92, and the device housing 90 is moved in the X and Y directions to scan and move the spot light irradiated on the surface of the cornea HC.
  • corrective treatment such as myopia, astigmatism, and hyperopia can be performed.
  • the laser device 1 according to the first embodiment since the laser device 1 according to the first embodiment is used, the possibility of occurrence of fiber fusion can be reduced.
  • FIG. 6 is a schematic block diagram that schematically shows an exposure apparatus 120 according to the third embodiment of the present embodiment.
  • the exposure apparatus 120 according to the present embodiment is configured using the laser apparatus 1 according to the first embodiment, and is used in a photolithography process which is one of semiconductor manufacturing processes.
  • the exposure apparatus used in the photolithography process is in principle the same as photolithography, and a device pattern precisely drawn on a photomask (reticle) is applied to a semiconductor wafer or glass substrate coated with a photoresist. Optically project and transfer onto.
  • the exposure apparatus 120 includes the laser apparatus 1 described above, an irradiation optical system (illumination optical system) 121, a mask support base 123 that supports a photomask 122, a projection optical system 124, and an exposure object.
  • a mounting table 126 for mounting and holding a semiconductor wafer 125, which is a photosensitive object, and a driving device 127 for horizontally moving the mounting table 126 are provided.
  • the output light output from the laser apparatus 1 described above is input to an irradiation optical system 121 including a plurality of lenses, and passes through the photomask 122 supported by a mask support base 123. Irradiate the entire surface.
  • the laser apparatus 1 and the irradiation optical system 121 constitute a light irradiation apparatus that irradiates a photomask 122 that is an object.
  • the light irradiated in this way and passed through the photomask 122 has an image of a device pattern drawn on the photomask 122, and this light was placed on the mounting table 126 via the projection optical system 124.
  • a predetermined position of the semiconductor wafer 125 is irradiated. At this time, the image of the device pattern of the photomask 122 is reduced on the semiconductor wafer 125 by the projection optical system 124 and imaged and exposed.
  • the possibility of occurrence of fiber fusion can be reduced.
  • the semiconductor device includes a step of performing device function / performance design, a step of forming a wafer from a silicon material, and a photomask by the exposure apparatus 120 according to the third embodiment. It is manufactured through a lithography process including a process of exposing the semiconductor wafer 125 via 122, a process of forming a circuit pattern such as etching, a device assembly process (including a dicing process, a bonding process, and a package process), an inspection process, and the like.
  • the present invention can be applied not only to an exposure apparatus for manufacturing a semiconductor device but also to an exposure apparatus for manufacturing various other devices.
  • FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a mask defect inspection apparatus 130 as an inspection object inspection apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • the mask defect inspection apparatus 130 optically projects a device pattern precisely drawn on the photomask 132 onto a TDI sensor (Time Delay and Integration) 136, and outputs a sensor image and a predetermined reference image. And the pattern defect is extracted from the difference.
  • TDI sensor Time Delay and Integration
  • the mask defect inspection apparatus 130 includes the laser apparatus 1 according to the first embodiment, the illumination optical system 131, a mask support base 133 that supports the photomask 132, and a drive device 134 that horizontally moves the mask support base 133.
  • the projection optical system 135 and the TDI sensor 136 are provided.
  • the output light output from the laser apparatus 1 described above is input to an illumination optical system 131 composed of a plurality of lenses, and is passed through the photo supported by the mask support base 133.
  • a predetermined area of the mask 132 is irradiated.
  • the light irradiated in this way and passed through the photomask 132 has an image of a device pattern drawn on the photomask 132, and this light passes through the projection optical system 135 to a predetermined position of the TDI sensor 136. Imaged.
  • the horizontal movement speed of the mask support base 133 and the transfer clock of the TDI sensor 136 are synchronized.
  • the possibility of occurrence of fiber diffusion can be reduced.
  • the first embodiment other rare earth-doped fiber resonators or fiber amplifiers may be used instead of the EDFAs 22A, 22B, and 22C.
  • a semiconductor laser such as an Er-YAG laser may be used as the excitation light source.
  • the wavelength of the output light output from the laser device 1 is not limited to 193.4 nm.
  • or 4th embodiment was mentioned as an apparatus using the laser apparatus 1 by this invention, the laser apparatus 1 by this invention can be used in another various apparatus.

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Abstract

　Fiber fusionが発生する可能性をより一層低減する。 　レーザ装置（１）は、励起光源と、光ファイバ（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を介して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する。モニタ部は、励起光源から光ファイバ（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）を介して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。制御部は、励起光源の励起光出力開始当初において励起光源に所定パワーレベルの励起光を出力させた後に、励起光源から所定パワーレベルの励起光が出力されている際に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、所定パワーレベルよりも高いパワーレベルの励起光を出力させる一方、励起光源から所定パワーレベルの励起光が出力されている際に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である場合に、励起光の出力を停止させる。

Description

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
　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端面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出力開始当初において前記励起光源に所定パワーレベルの励起光を出力させた後に、前記励起光源から前記所定パワーレベルの励起光が出力され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よりも高い場合に、前記励起光源に前記所定パワーレベルよりも高いパワーレベルの励起光を出力させる一方、前記励起光源から前記所定パワーレベルの励起光が出力され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前記所定値以下である場合に、前記励起光源に励起光の出力を停止させるように、前記励起光源を制御する。
　第２の態様によるレーザ装置は、励起光源と、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、前記励起光源が励起光を出力している際に、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、前記励起光源に励起光の出力を停止させるように、前記励起光源を制御する。
　第３の態様による光治療装置は、前記第１又は第２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４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又は第２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５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４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６の態様による被検物検査装置は、前記第１又は第２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４Ａ，４Ｂ，４Ｃ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、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、いずれもが所定値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、本実施の形態の第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出力開始当初において前記励起光源に所定パワーレベルの励起光を出力させた後に、前記励起光源から前記所定パワーレベルの励起光が出力され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よりも高い場合に、前記励起光源に前記所定パワーレベルよりも高いパワーレベルの励起光を出力させる一方、前記励起光源から前記所定パワーレベルの励起光が出力され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前記所定値以下である場合に、前記励起光源に励起光の出力を停止させるように、前記励起光源を制御する、
    　ことを特徴とするレーザ装置。
  2. 　前記制御部は、前記励起光源が前記所定パワーレベルよりも高いパワーレベルの励起光を出力している際に、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、前記励起光源に励起光の出力を停止させるように、前記励起光源を制御することを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。
  3. 　励起光源と、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、前記励起光源が励起光を出力している際に、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、前記励起光源に励起光の出力を停止させるように、前記励起光源を制御することを特徴とするレーザ装置。
  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乃至３のいずれかに記載のレーザ装置。
  5. 　請求項１乃至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乃至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乃至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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