脉冲光生成装置、脉冲光生成方法、具备脉冲光生成装置的曝光装置及检查装置与流程

本发明涉及脉冲光生成装置、脉冲光生成方法、具备脉冲光生成装置的曝光装置及检查装置。

背景技术：

为了将从半导体激光等射出的脉冲光作为检查装置或加工装置的光源来使用，要求脉冲光的强度大且波长光谱宽度小。为了得到强度大的脉冲光，需要利用光纤放大器将从半导体激光射出的脉冲光放大。但是，在放大的过程中，脉冲光产生基于自相位调制的相位调制，其结果为，存在脉冲光的波长光谱扩大的问题。

在专利文献1中公开了下述技术内容：在光通信系统中，在进行信号光通信时，将与二进制信号数据对应地进行强度调制而得到的信号光、和与使该二进制信号数据反转得到的反转二进制信号对应地进行强度调制而得到的反转信号光合波，并经由光纤传输路径发送。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8－125605号公报

技术实现要素：

在专利文献1公开的光通信系统中，针对脉冲光无法在抑制波长光谱的扩大的同时将脉冲光放大至大强度。

本发明第1方式的脉冲光生成装置构成为包括：第1光纤，其供第1脉冲光和第2脉冲光在合波后入射并在内部传播，其中，所述第2脉冲光在所述第1脉冲光的强度增大时强度减小，而在所述第1脉冲光的强度减小时强度增大；以及第2光纤，其接收从所述第1光纤射出的所述第1脉冲光而在内部传播并放大，在所述第1光纤中，因来自所述第2脉冲光的交叉相位调制而在所述第1脉冲光中产生相位调制，在所述第2光纤中在所述第1脉冲光产生的自相位调制因在所述第1光纤中产生的相位调制而被抵消。

本发明第2方式的脉冲光生成方法为，在将第1脉冲光与第2脉冲光合波后使其入射至第1光纤并在内部传播，其中，所述第2脉冲光在所述第1脉冲光的强度增大时强度减小，而在所述第1脉冲光的强度减小时强度增大；使从所述第1光纤射出的所述第1脉冲光入射至第2光纤后在内部传播并放大；利用在所述第1光纤中因来自所述第2脉冲光的交叉相位调制而在所述第1脉冲光产生的相位调制，将在所述第2光纤中因自相位调制而产生的所述第1脉冲光的相位调制抵消。

附图说明

图1是第1实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图2是表示主脉冲光的时间强度变化与副脉冲光的时间强度变化之间的关系的概念图。

图3是第2实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图4是表示模拟用的主脉冲光及副脉冲光各自的波形的示意图。

图5是表示在模拟中在入射至第1光纤的时间点的主脉冲光的波长光谱的曲线图。

图6是表示在第1光纤中传播的主脉冲光的频谱的模拟结果的曲线图。

图7是表示在第2光纤中传播的主脉冲光的频谱的模拟结果的曲线图。

图8是表示在从第2光纤射出的时间点的主脉冲光的波长光谱的模拟结果的曲线图。

图9是表示没有配置第1光纤1的构造中的主脉冲光的波长光谱的模拟结果的曲线图。

图10是第3实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图11是第4实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图12是第5实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图13是第6实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图14是第7实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图15是第8实施方式的脉冲光生成装置的概念图。

图16是表示波长转换部的具体构造的一例的概略图。

图17是作为具备脉冲光生成装置的系统的第1应用例而例示的曝光装置的概要构成图。

图18是作为具备脉冲光生成装置的系统的第2应用例而例示的曝光装置的概要构成图。

图19是作为具备脉冲光生成装置的系统的第3应用例而例示的曝光装置的概要构成图。

图20是作为具备脉冲光生成装置的系统的第4应用例而例示的检查装置的概要构成图。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下参照附图对本发明第1实施方式的脉冲光生成装置进行说明。图1是第1实施方式的脉冲光生成装置的概念图。如图1所示，脉冲光生成装置100包括：第1光纤1，其供时间强度变化不同的第1脉冲光与第2脉冲光的合波光入射；以及第2光纤2，其配置在第1光纤1的下游侧，供从第1光纤1射出的第1脉冲光入射并将其在放大后射出。第1脉冲光是在第2光纤2中进行放大的脉冲光，以下记为主脉冲光。第2脉冲光是在第1光纤1中通过交叉相位调制使主脉冲光产生相位调制的脉冲光，以下记为副脉冲光。

主脉冲光例如是通过利用调制器(未图示)对从dfb激光器(distributedfeedbacklaser：分布反馈式激光器)等(未图示)射出的脉冲光或连续光以具有期望的脉冲长度(pulseduration)和脉冲间隔的方式进行调制而生成的。副脉冲光例如是通过利用调制器(未图示)对从dfb激光器等射出的脉冲光或连续光以具有与主脉冲光不同的期望的时间强度波形的方式进行调制而生成的。作为将主脉冲光与副脉冲光合波的合波元件，例如能够使用波分复用式(wdm)合波器。

图2是表示主脉冲光的时间强度变化与副脉冲光的时间强度变化间的关系的概念图。如图2所示，主脉冲光和副脉冲光以彼此成为下述关系的方式同步射出。即，在主脉冲光的强度增大(上升)的期间内，副脉冲光的强度减小(下降)，在主脉冲光的强度减小(下降)的期间内，副脉冲光的强度增大(上升)。副脉冲光在主脉冲光的上升开始前的时间点已上升完毕，因此，能够在主脉冲光上升的期间内使副脉冲光下降。另外，副脉冲光在主脉冲光的下降完毕后的时间点下降完毕。

换言之，副脉冲光由具有两个峰值的一对脉冲组(第一次脉冲和第二次脉冲)构成，其中央部的时间强度变化与主脉冲光的时间强度变化呈互补的关系。在图2中，副脉冲光的一对脉冲组间的强度为零。优选这部分的强度为零，但并不是必须为零，只要与前后强度相比足够小即可。

优选在入射至第1光纤1的时间点，主脉冲光的峰值强度与副脉冲光的峰值强度相比足够小。例如，优选主脉冲光的峰值强度为副脉冲光的峰值强度的1/1000以下。

在这里，对脉冲光在光纤中传播时发生的波长光谱的扩大进行说明。若脉冲光在光纤中传播，则会由于脉冲光自身的强度变化而产生基于自相位调制(spm：self-phasemodulation)的相位调制。该相位调制导致脉冲光的波长光谱的扩大。该波长光谱的扩大被称为啁啾(chirp)。因此，为了抑制啁啾而需要使上述相位调制减小。

在脉冲光在光纤中传播时与该脉冲光不同的其他脉冲光同时在光纤中传播的情况下，在上述基于spm的相位调制的基础上，由于基于其他脉冲光的强度变化的交叉相位调制(xpm：cross-phasemodulation)而产生相位调制相位调制也会导致脉冲光的波长光谱的扩大。即，脉冲光在光纤中传播时的波长光谱的扩大依赖于相位调制

在图1所示的脉冲光生成装置100中，主脉冲光与副脉冲光在合波后入射至第1光纤1并在其内部传播。如上所述，在第1光纤1中，在主脉冲光中与基于spm的相位调制一起，产生基于来自副脉冲光的xpm的相位调制通过在第1光纤1中传播，对主脉冲光的相位调制的合计能够表示为在这里，主脉冲光与副脉冲光以使主脉冲光的时间强度变化与副脉冲光的时间强度变化彼此相反的方式同步。即，在主脉冲光的强度增大时，副脉冲光的强度减小，在主脉冲光的强度减小时，副脉冲光的强度增大。因此，与的相位调制方向相反，即，在和中，符号相反(但是，在这里，无助于波长光谱扩大的dc相位偏移忽略不计)。

从第1光纤1射出的主脉冲光入射至第2光纤2并在其内部传播。在向第2光纤2入射时，副脉冲光的峰值强度为零，即需要使副脉冲光不入射至第2光纤2或强度非常小。为了实现这种状态，例如，可以在第1光纤1中不吸收副脉冲光，也可以在第1光纤1与第2光纤2之间使副脉冲光分离。第2光纤2是用于使主脉冲光放大的构件，若主脉冲光以外的放大频带内的光入射至第2光纤2，则为了对该光进行放大而消耗第2光纤2的放大增益，相应地导致主脉冲光的放大效率低下。

在第2光纤2中，在主脉冲光中，因此伴随自身强度变化产生的spm而产生相位调制如上所述，由于入射至第2光纤2的副脉冲光的强度为零或非常小，因此能够忽略因伴随副脉冲光的强度变化的xpm而在主脉冲光中发生的相位变化。因此，伴随在第2光纤2中传播而在主脉冲光中产生的相位调制的合计能够表示为

综上所述，在第1光纤1和第2光纤2中传播的主脉冲光产生的合计相位调制表示为：

在式(1)中，及的符号与的符号相反。因此，只要的绝对值与的绝对值相等，则合计相位调制成为零(在此，无助于主脉冲光的波长光谱扩大的dc相位偏移也忽略不计。这一点对于以下的记载也相同)。即，对以主脉冲光的时间强度变化、副脉冲光的时间强度变化(波形)、第1光纤1的长度、第2光纤2的长度为主的各参数进行调整，能够使合计相位调制实际上成为零。其结果为，能够抑制主脉冲光的波长光谱扩大。

在主脉冲光和副脉冲光入射至第1光纤1的时间点，主脉冲光的峰值强度与副脉冲光的峰值强度相比足够小的情况下，的值较小。在视为的情况下，式(1)能够按照以下所示的式(2)的方式表示。

如上所述，与由于符号相反，因此只要的绝对值与的绝对值相等，则合计相位调制成为零。即，能够使在第2光纤2中基于对主脉冲光放大时产生的spm的相位调制，与在第1光纤1中因来自副脉冲光的xpm而在主脉冲光产生的相位调制相抵消。

根据本实施方式的脉冲光发生装置，能够在抑制波长光谱的扩大的同时将脉冲光放大至大强度。

(第2实施方式)

图3中示出本发明第2实施方式的脉冲光生成装置200的概念图。在脉冲光生成装置200中，在第1光纤1与第2光纤2之间设置有用于使主脉冲光与副脉冲光分离的分离元件3。通过采用这种构造，能够更可靠地使主脉冲光与副脉冲光分离，避免副脉冲光入射至第2光纤2。并且，在图3中，对于与脉冲光生成装置100相同的构造使用相同的附图标记。

在脉冲光生成装置200中，主脉冲光的波长与副脉冲光的波长互不相同。例如，主脉冲光的波长为1064nm，副脉冲光的波长为1058nm。另外，主脉冲光的峰值强度为10mw左右，副脉冲光的峰值强度为80w左右。即，副脉冲光的峰值强度与主脉冲光的峰值强度相比非常大，强度比为8000倍左右。作为第1光纤1，能够使用以石英玻璃为主材料的单模光纤。作为第2光纤2，能够使用作为对1064nm波长进行放大的光纤放大器的ydfa(ytterbiumdopedfiberamplifier：掺镱光纤放大器)。在第1光纤1与第2光纤2之间，作为分离元件而具备使波长1064nm的主脉冲光透射而使波长1058nm的副脉冲光不透射的波长选择滤波器(带通滤波器)3。

波长1064nm的主脉冲光与波长1058nm的副脉冲光在合波后入射至第1光纤1并在其内部传播。在第1光纤1中，由于来自副脉冲光的xpm而在主脉冲光产生相位调制对于第1光纤1中的基于spm的主脉冲光的相位调制，由于主脉冲光的峰值强度为10mw，非常小，因此成为能够忽略程度的较小值。从第1光纤1射出的主脉冲光和副脉冲光入射至带通滤波器3。带通滤波器3如上所述，使波长1064nm的主脉冲光透射，而使波长1058nm的副脉冲光不透射。因此，波长1058nm的副脉冲光被带通滤波器3吸收或反射，仅波长1064nm的主脉冲光入射至第2光纤2。

在入射至第2光纤2的主脉冲光在第2光纤2中传播并被放大的过程中，在主脉冲光中产生基于spm的相位调制相位调制和相位调制由于强度变化的方向相反，因此符号相反。因此，通过以使相位调制与相位调制抵消的方式对第1光纤1和第2光纤2的长度进行调整，能够使合计相位调制实质上成为零，其结果为，能够抑制波长光谱的扩大并对主脉冲光进行放大。并且，放大后的主脉冲光的峰值强度根据规格设定，由此首先设定第2光纤2的长度。从而计算相位调制然后，能够以使相位调制与相位调制抵消的方式设定第1光纤1的长度。

在上述脉冲光生成装置200中作为分离元件而使用了带通滤波器3，但作为分离元件，也可以使用分色镜、分色棱镜等。

(模拟)

示出关于波长光谱扩大的模拟结果。图4是表示模拟用的主脉冲光及副脉冲光各自的波形(时间强度变化)的示意图。上侧表示主脉冲光的波形，下侧表示副脉冲光的波形。主脉冲光的纵轴刻度放大至副脉冲光的纵轴刻度的8000倍来示出。主脉冲光的波长为1064nm、峰值强度为10mw(0.01w)、脉冲长度为40ps。副脉冲光的波长为1058nm、峰值强度为80w。即，副脉冲光的峰值强度远大于主脉冲光的峰值强度，副脉冲光的峰值强度是主脉冲光的峰值强度的8000倍。

根据图4可明确得知，副脉冲光的中央部的时间强度由与主脉冲光的时间强度相反地变化的一对脉冲的组构成。即，副脉冲光在主脉冲光的强度增大时，其强度减小，而在主脉冲光的强度减小时，其强度增大。主脉冲光与副脉冲光以副脉冲光的强度在主脉冲光的强度达到峰值时间点的前和后分别具有峰值的方式同步。

第1光纤1为长度20m、模场直径(mfd)6.6μm、非线性折射率n2＝3.0×10^－20m²/w、色散β2＝0.02ps²/m。对在第1光纤1中传播的主脉冲光的波长光谱的扩大进行解析。在光纤内的脉冲光的传播以公知的非线性薛定谔方程表示。仅考虑非线性折射率n2及色散β2，则脉冲光的缓变振幅a(z，t)(slowlyvaryingamplitude)的传播以下述的式(3)表示。

[式1]

其中，

[式2]

γ＝2γn2/λaeff＝5.2×10^-3/w·m。

另外，aeff是第1光纤1的模面积(modearea)。z是沿光纤设定的坐标。

入射至第1光纤1时间点的主脉冲光及副脉冲光的振幅能够由下式(4)表示。

[式3]

a(z＝0，t)＝a1(z＝0，t)+a2(z＝0，t)exp(-iω0t)(4)

其中，a1及a2分别表示主脉冲光及副脉冲光的包络线(envelope)，ω0表示主脉冲光与副脉冲光的频率的差。并且，主脉冲光及副脉冲光均认定为在入射至第1光纤1时间点没有相位调制(没有啁啾)，a1及a2均为实数。

图5是表示在上述模拟中入射至第1光纤1时间点的主脉冲光的波长光谱的曲线图。主脉冲光是转换极限脉冲(transform-limitpulse)，其波长光谱宽度约为35pm(0.035nm)。在第1光纤1中传播的主脉冲光的频谱通过将式(4)代入至式(3)并沿z方向积分而计算出。

图6是以2m为单位示出按照上述要点计算出的在第1光纤1中传播的主脉冲光的频谱的曲线图。从图6可知，与主脉冲光在第1光纤1中传播相伴地，主脉冲光的频谱扩大。频谱的扩大与波长光谱宽度的扩大相当。该频谱的扩大表示由于来自副脉冲光的xpm而在主脉冲光中产生相位调制，由此主脉冲光的频谱扩大。并且，几乎不存在第1光纤1中的基于spm的主脉冲光的频谱(波长光谱)扩大。其理由在于，入射至第1光纤1的主脉冲光的峰值强度足够小，因此基于spm的相位调制非常小。

从第1光纤1射出的主脉冲光及副脉冲光入射至带通滤波器3。带通滤波器3仅使主脉冲光透射。从带通滤波器射出的主脉冲光入射至第2光纤2而在其内部传播并被放大。计算在第2光纤2中传播的主脉冲光的基于spm的频谱的变化。第2光纤2为，长度3m、模场直径20μm、非线性折射率n2＝3.0×10^－20m²/w、色散β2＝0.02ps²/m。在此处的计算中，由于简单而不涉及放大过程，光纤中的峰值强度恒定为9.2kw。该情况下的非线性相位调制为15.7rad(基于spm的非线性相位调制的最大值在峰值强度恒定的情况下约为γ2pml2。其中，γ2、l2是第2光纤2的非线性性及长度，pm是主脉冲光的峰值强度)。上述非线性相位调制的值15.7rad，与使用上述光纤从0.01w放大15kw情况下的非线性相位调制大致相等。

第2光纤2也可以由多个光纤构成。即，也可以将第2光纤2构成为将多段光纤(要素光纤)串联配置。由此，取代利用一根第2光纤2将主脉冲光的峰值强度从0.01w左右放大到10kw左右，能够利用多段要素光纤将主脉冲光的峰值强度分段放大。例如，由两段要素光纤构成第2光纤2，利用第一段(初始段)要素光纤将主脉冲光的峰值强度从0.01w左右放大至100w左右，利用第二段(最终段)要素光纤放大至10kw左右。只要是脉冲长度大于40ps左右的脉冲光，色散的影响就小到能够忽略的程度。

并且，在上述说明中，由两段要素光纤构成了第2光纤2，但段数也可以多于两段。例如，也可以利用第一段及第二段要素光纤将主脉冲光的强度依次从0.1w左右放大到100w左右，然后利用第三段(最终段)要素光纤将主脉冲光的强度放大至10kw左右。

图7是以0.3米为单位示出利用上述式(3)计算出的在第2光纤2中传播的主脉冲光的频谱的曲线图。根据图7可知，随着主脉冲光在第2光纤2中传播，扩大的主脉冲光的频谱缩小。其表明，由于spm而在主脉冲光中产生相位调制，该相位调制使在第1光纤1中由于来自副脉冲光的xpm而产生的主脉冲光的相位调制减小。

图8是表示从第2光纤2射出时间点的主脉冲光的波长光谱的曲线图。波长光谱宽度约为55pm。根据图5可知，入射至第1光纤1时间点的主脉冲的波长光谱宽度为35pm，因此由主脉冲光的放大引起的波长光谱宽度的扩大被抑制得非常小。另外，虽未图示，但从第2光纤2射出时间点的主脉冲光的时间波形几乎不会发生散乱。即，即使从第1光纤1及第2光纤2中通过后，主脉冲光的时间波形的劣化也非常小。

图9是为了比较而示出在不具有第1光纤1的构造中计算出的波长光谱的曲线图。从图9可知，在仅利用第2光纤2放大主脉冲光的情况下，放大后的主脉冲光的光谱宽度为670pm，显著扩大。这表明，因spm而在主脉冲光中产生了很大的相位调制，由此主脉冲光的波长光谱大幅度扩宽。即，在没有配置具有抵销基于在放大时产生的spm的相位调制的功能的第1光纤1的情况下，主脉冲光的波长光谱大幅度扩大。

关于图4中示出的副脉冲光及主脉冲光，副脉冲光影响主脉冲光的xpm的相位调制的绝对值大约以2γ1psl1而被赋予。其中，γ1为第1光纤1的非线性性(式(3))，ps为副脉冲光的峰值强度，l1为第1光纤1的光纤长度。根据在上述模拟中使用的各参数的值，的值大约为16rad。根据前述可知，由于第2光纤2的非线性相位调制大约为16rad，因此能够利用第1光纤1中的基于xpm的抵销第2光纤2中的基于spm的。并且，与第2光纤2中的主脉冲光的峰值强度(约10kw)比较，第1光纤1中的副脉冲光的峰值强度(80w)明显较小。即，根据基于较小峰值强度的副脉冲光的xpm，能够抵销较大峰值强度的主脉冲光的spm。这是由于，第1光纤1的光纤长度(20m)比第2光纤2的光纤长度(3m)长，且第1光纤1的模场直径(6.6μm)比第2光纤2的模场直径(20μm)小。

本实施方式的脉冲光发生装置在第1实施方式的脉冲光发生装置的构造的基础上，还具有用于使主脉冲光与副脉冲光分离的分离元件(波长选择滤波器)3。根据这种构造，能够在抑制波长光谱的扩大的同时将脉冲光放大至大强度，能够更加可靠地对放大了的脉冲光进行分离。

(第3实施方式)

在第2实施方式中，作为用于使主脉冲光与副脉冲光分离的分离元件而具有波长选择滤波器3，但也能够利用其他构造来使主脉冲光与副脉冲光分离。

图10是本发明第3实施方式的脉冲光生成装置300的概念图。在脉冲光生成装置300中，主脉冲光和副脉冲光均为直线偏振，彼此的偏振方向互不相同。例如，主脉冲光与副脉冲光的偏振方向相差90°。主脉冲光的峰值强度为10mw，副脉冲光的峰值强度为80w。第1光纤1及第2光纤2与第2实施方式中使用的构造相同。在图10中，对于与脉冲光生成装置200相同的构造使用相同的附图标记。

如上所述，作为用于使偏振方向相差90°的主脉冲光与副脉冲光分离的分离元件，在第1光纤1与第2光纤2之间配置偏振分束器4。偏振分束器4以使主脉冲光透射而使副脉冲光反射的方式进行调整。

在脉冲光生成装置300中，主脉冲光与副脉冲光在合波后入射至第1光纤1并在其内部传播。从第1光纤1射出的主脉冲光和副脉冲光入射至偏振分束器4。偏振分束器4使主脉冲光向第2光纤2透射，副脉冲光向与主脉冲光不同的方向反射。由此，仅主脉冲光入射至第2光纤2。入射至第2光纤2的主脉冲光在第2光纤2中传播并被放大。

在第1光纤1中基于xpm而产生的主脉冲光的相位调制，与在第2光纤2中基于spm而产生的主脉冲光的相位调制相抵消，这一点与关于第2实施方式记载的说明相同，因此在此省略说明。即使是脉冲光生成装置300这样的构造，也能够不使波长光谱扩大而将主脉冲光放大。

本实施方式的脉冲光发生装置在第1实施方式的脉冲光发生装置的构造的基础上，具备用于使主脉冲光与副脉冲光分离的分离元件(偏振分束器)。利用这种构造能够在抑制波长光谱扩大的同时将脉冲光放大为大强度，能够更加可靠地对放大了的脉冲光进行分离。

(第4实施方式)

图11是本发明第4实施方式的脉冲光生成装置400的概念图。脉冲光生成装置400构成为，将脉冲光生成装置200中的第2光纤2置换为多段光纤(要素光纤)。即，第2光纤2由第1要素光纤21及第2要素光纤22这两根光纤构成。在脉冲光生成装置400中，主脉冲光的强度利用第1要素光纤21从0.01w放大至10w左右，利用第2要素光纤22放大至10kw左右。根据这种构造，能够更加可靠地在不使波长光谱扩大的同时将主脉冲光放大。

利用多段要素光纤构成第2光纤2这一点，也能够应用于第3实施方式的脉冲光发生装置300。

(第5实施方式)

图12是本发明第5实施方式的脉冲光生成装置500的概念图。脉冲光生成装置500具有波长互不相同的两个激光光源，从各个激光光源射出主脉冲光和副脉冲光。脉冲光生成装置500包括射出波长1064nm的主脉冲光的第1激光光源51和射出波长1058nm的副脉冲光的第2激光光源52。第1激光光源51及第2激光光源52均具有调制器，将各自的波长的光调制为主脉冲光及副脉冲光并射出。主脉冲光及副脉冲光各自的峰值强度均为10mw。

脉冲光生成装置500还具有使从第1激光光源51射出的主脉冲光传播的第3光纤53、和使从第2激光光源52射出的副脉冲光传播的第4光纤54。从第3光纤53射出的主脉冲光和从第4光纤54射出的副脉冲光入射至合波元件55被合波。第4光纤54将副脉冲光的峰值强度从10mw左右放大至80w左右。第3光纤53在合波元件55中配置为用于调整光路长度以使主脉冲光与副脉冲光同步。

所谓使主脉冲光与副脉冲光同步，是指进行定时调整，以成为在主脉冲光的强度增大时副脉冲光的强度减小，而在主脉冲光的强度减小时副脉冲光的强度增大的状态。即，主脉冲光与副脉冲光的时间强度变化呈相反的关系。并且，第4光纤54可以由一根光纤构成，也可以由多段光纤构成。

第1光纤1、第2光纤2及带通滤波器3与在第2实施方式的脉冲光发生装置200中装配的构件相同。另外，主脉冲光与副脉冲光合波后入射至第1光纤1这一点也与脉冲光发生装置200相同。对于将主脉冲光在抑制波长光谱扩大的同时进行放大的作用而言，与脉冲光生成装置200相同。并且，在本实施方式中，也能够由多段要素光纤构成第2光纤2。

本实施方式的脉冲光发生装置分别从具有适当波长差的两个激光光源射出主脉冲光和副脉冲光，且作为用于使主脉冲光与副脉冲光分离的分离元件具备波长选择滤波器3。根据这种构造，能够在抑制波长光谱扩大的同时将脉冲光放大至大强度，能够更加可靠地对放大了的脉冲光进行分离。

(第6实施方式)

图13是本发明第6实施方式的脉冲光生成装置600的概念图。脉冲光生成装置600包括射出波长1064nm的直线偏振的脉冲光或连续光的第3激光光源61、和将从第3激光光源射出的脉冲光或连续光分波为第1光路l1和第2光路l2并进行传播的分波元件62。另外，脉冲光生成装置600包括配置在第1光路l1上并生成主脉冲光的第1调制元件63、和配置在第2光路l2并生成副脉冲光的第2调制元件64。此外，脉冲光生成装置600具备将在第1光路l1中传播的主脉冲光与在第2光路l2中传播的副脉冲光合波并使其在第3光路l3中传播的合波元件65。作为分波元件62，能够使用1：99分支耦合器(将1％端口与光路l1连接，将99％端口与光路l2连接)，作为合波元件65能够使用偏振分束器。

在脉冲光生成装置600中，第3激光光源61射出直线偏振的脉冲光或连续光。该脉冲光或连续光被分波元件62分波，分别在第1光路l1及第2光路l2中传播。在第1光路l1及第2光路l2上分别配置有第1调制元件63及第2调制元件64。第1调制元件63对在第1光路l1中传播的脉冲光进行调制而生成主脉冲光。第2调制元件64对在第2光路l2中传播的脉冲光进行调制而生成副脉冲光。虽然能够在第1调制元件63及第2调制元件64中使用电光调制器(eo调制器)，但也能够使用除了电光调制器以外的调制器(例如声光调制器等)。

主脉冲光和副脉冲光由合波元件65合波后在第3光路l3中传播并入射至第1光纤1。关于合波后的主脉冲光及副脉冲光的传播路径，与参照图10说明的第3实施方式中的脉冲光生成装置300相同。

本实施方式的脉冲光发生装置具备下述构造，其由从一个激光光源射出的脉冲光生成主脉冲光和副脉冲光，在使主脉冲光和副脉冲光成为彼此的偏振方向不同的状态后，作为分离元件利用偏振分束器使两者分离。根据这种构造，能够在抑制波长光谱扩大的同时将脉冲光放大为大强度，能够更加可靠地对放大了的脉冲光进行分离。

(第7实施方式)

图14是本发明第7实施方式的脉冲光生成装置700的概念图。脉冲光生成装置700构成为，在脉冲光生成装置600的构造的基础上，在第2光路l2中配置有第3光纤71。在图14中，仅示出第1光路l1及第2光路l2附近的构造，而对于其他部分的构造省略图示。优选在将主脉冲光与副脉冲光合波后入射至第1光纤1的时间点，使副脉冲光的峰值强度与主脉冲光的峰值强度相比足够大。因此，脉冲光生成装置700在第2光路l2上设有用于放大副脉冲光的第3光纤71。

在脉冲光生成装置700中，从第3激光光源61射出的脉冲光或连续光利用分波元件62分波成第1光路l1和第2光路l2并在各自的光路中传播。作为分波元件62能够使用50：50分支耦合器。在第1光路l1上，利用第1调制元件63生成主脉冲光，在第2光路l2上利用第2调制元件64生成副脉冲光。生成时间点的主脉冲光及副脉冲光的峰值强度均为10mw左右。在第2光路l2中，副脉冲光利用第3光纤71被放大至80w左右。作为第3光纤71，能够使用作为对1064nm的波长进行放大的光纤放大器的ydfa。主脉冲光与副脉冲光在利用合波元件65合波后在第3光路l3中传播。作为合波元件65能够使用偏振分束器。关于合波后的主脉冲光及副脉冲光的传播路径，与参照图10说明的第3实施方式中的脉冲光生成装置300相同。

第7实施方式的脉冲光发生装置构成为，使主脉冲光的峰值强度比副脉冲光的峰值强度小。根据这种构造，能够在抑制波长光谱的扩大的同时将脉冲光放大至大强度。

根据第7实施方式，能够将从第3激光光源61射出的脉冲光或连续光的强度最终调整为用于由第2光纤2进行放大的最佳值。

(第8实施方式)

图15是本发明第8实施方式的脉冲光生成装置800的概念图。脉冲光生成装置800将从第2光纤2射出的放大后的主脉冲光的波长转换为更短的波长。脉冲光生成装置800在脉冲光生成装置500的构造的基础上，还在第2光纤2的下游侧追加设置波长转换部81。在第2光纤2中传播并被放大后射出的主脉冲光入射至波长转换部81。波长转换部81具有多个非线性光学结晶，将主脉冲光的波长转换为紫外区域的波长后射出。即，脉冲光生成装置800输出紫外脉冲光。

图16是表示波长转换部81的具体构造的一例的概略图。在图16中，上下方向的箭头表示偏振方向与纸面平行的直线偏振(p偏振)，双重箭头表示与纸面垂直方向的偏振方向(s偏振)。另外，纵长的椭圆表示用于成形主脉冲光的形状的透镜，ω表示主脉冲光的频率。从第2光纤2射出的波长1064nm的主脉冲光入射至波长转换部81。入射至波长转换部81时的主脉冲光为p偏振。

入射至波长转换部81的p偏振的主脉冲光(以下也记为基波)入射至非线性光学结晶101并传播，产生基波的二次谐波(s偏振的频率2ω)。作为非线性光学结晶101能够使用lbo结晶。由非线性光学结晶101产生的s偏振的二次谐波和透射非线性光学结晶101的p偏振的基波入射至波长板103。波长板103使二次谐波的偏振方向改变90°，而从s偏振变化为p偏振。p偏振的二次谐波及p偏振的基波入射至非线性光学结晶102并传播。在非线形光学结晶102中，通过和频产生而产生s偏振的三次谐波(频率3ω)。作为非线性光学结晶102能够使用lbo结晶。

由非线性光学结晶102产生的s偏振的三次谐波和透射非线性光学结晶102的p偏振的二次谐波及p偏振的基波入射至分色镜104。分色镜104仅使s偏振的三次谐波反射，除此以外的p偏振的二次谐波及p偏振的基波透射。由此，s偏振的三次谐波被分离。三次谐波的波长为紫外区域的355nm。

在上述说明中，对于入射至波长转换部81的主脉冲光为p偏振进行了说明，但主脉冲光也可以是s偏振，能够利用图16示出的构造获得紫外区域的主脉冲光。

并在，第6实施方式构成为在脉冲光生成装置500的基础上还具有波长转换部91，但也可以在脉冲光生成装置600、700或800的基础上进一步设置波长转换部91。

根据本实施方式的脉冲光生成装置，能够将主脉冲光在抑制波长光谱扩大的同时放大为大强度，进而能够波长转换为紫外域的波长。这种脉冲光生成装置能够适当地用作高密度集成电路的曝光装置或检查装置等的光源。

作为设有上述脉冲光生成装置的系统的第1应用例，对于在半导体制造或液晶面板制造的光刻法工序中使用的曝光装置，参照表示其概要构成的图17进行说明。曝光装置900在原理上与照相制版相同，将精密绘制在作为图案形成部的石英玻璃制的光掩膜913上的图案，光学投影到涂布有光致抗蚀剂的半导体晶圆或玻璃基板等曝光对象物915上并转印。

曝光装置900构成为，包括上述的脉冲光生成装置pd(例如脉冲光生成装置800)、照明光学系统902、保持光掩膜913的掩膜支承台903、投影光学系统904、保持曝光对象物915的曝光对象物支承台905、以及使曝光对象物支承台905在水平面内移动的驱动机构906。照明光学系统902由多个透镜组构成，将从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光照射到由掩膜支承台903保持的光掩膜913。投影光学系统904由多个透镜组构成，将透射光掩膜913的光投影到曝光对象物支承台上的曝光对象物915上。

在曝光装置900中，从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光被输入至照明光学系统902，调整为规定光束的紫外脉冲光照射到由掩膜支承台903保持的光掩膜913。绘制在光掩膜913上的图案像经由投影光学系统904成像在由曝光对象物支承台905保持的曝光对象物915的规定位置。由此，光掩膜913的图案的像以规定放大率曝光在半导体晶圆或液晶面板用玻璃基板等曝光对象物915上。

曝光装置900是较简单的构造，包括能够输出高输出、高光束品质的紫外脉冲光的脉冲光生成装置pd，因此能够期待有助于光刻法工序中的生产能力提高及加工品质提高。

作为具备上述脉冲光生成装置的系统的第2应用例，参照表示其概要构成的图18，对使用了作为图案形成部的可变成形掩膜的曝光装置进行说明。曝光装置920除了取代光掩膜而具备可变成形掩膜这一点之外，基本上与上述的第1应用例的曝光装置900相同。在曝光装置920中，将利用可变成形掩膜生成的任意图案的像光学投影到涂布有光致抗蚀剂的玻璃基板或半导体晶圆等曝光对象物935上并转印(例如，参照本申请人提出的日本专利第5211487号公报、日本特开2012－54500号公报、日本特开2011－49296号公报等)。

曝光装置920构成为，包括上述的脉冲光生成装置pd(例如脉冲光生成装置800)、照明光学系统922、可变成形掩膜933、投影光学系统924、保持曝光对象物935的曝光对象物支承台925、以及使曝光对象物支承台925在水平面内移动的驱动机构926。照明光学系统922由多个透镜组构成，将从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光经由反射镜923照射到可变成形掩膜933上。投影光学系统924由多个透镜组构成，将利用可变成形掩膜933生成的任意图案的光投影到由曝光对象物台925保持的曝光对象物935上。

可变成形掩膜933构成为具有多个可动反射镜，能够生成任意图案的反射光。作为可变成形掩膜933例如适当地使用将多个可动反射镜二维状排列的dmd(digitalmicromirrordevice(数字微镜器件)或deformablemicromirrordevice(可变形微镜器件))。多个可动反射镜分别以能够独立地使反射面的方向变化的方式设置，利用省略图示的dmd驱动装置将各可动反射镜的方向切换控制为开通位置和阻断位置。另外，图案形成部也可以使用微镜器件，其构造为，不改变各可动反射镜的反射面的方向而通过对反射光赋予相位差来切换开通位置和阻断位置。

在利用dmd驱动装置将可动反射镜控制为开通位置的情况下，从照明光学系统922射出并由可动反射镜反射的光，入射至投影光学系统924并在曝光对象物935的曝光面上成像。另一方面，在利用dmd驱动装置将可动反射镜控制为阻断位置的情况下，从照明光学系统922射出并由可动反射镜反射的光不入射至投影光学系统924，而被设置在反射光路上的阻尼器(damper)吸收。因此，通过以使规定位置的可动反射镜成为开通位置而除此之外的可动反射镜为阻断位置的方式进行控制，能够生成任意图案的光并曝光。

在曝光装置920中，从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光入射至照明光学系统922，调整为规定光束的紫外脉冲光经由反射镜923照射到可变成形掩膜933上。利用可变成形掩膜933生成规定图案的紫外脉冲光入射至投影光学系统924，照射到由曝光对象物支承台925保持的曝光对象物935的规定位置。由此，对应于曝光图案的曝光的光在半导体晶圆或液晶面板等曝光对象物935上以规定放大率成像。

如上所述，脉冲光生成装置pd能够高速地对紫外脉冲光进行通/断控制。因此，能够在使用可变成形掩膜的曝光装置中高精度地对特别重要的紫外脉冲光本身进行控制，能够实现高精度的曝光。

作为具有上述脉冲光生成装置pd的系统的第3应用例，参照图19对直接绘制型的曝光装置进行说明。该曝光装置940的图案形成部利用偏振单元使从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光偏振，使其在曝光对象物955上扫描，直接在曝光对象物上绘制预先设定的任意图案的像。在本应用例中，例示作为偏振单元而使用多面镜的构造。

曝光装置940构成为，包括上述脉冲光生成装置pd(例如脉冲光生成装置800)、整形光学系统942、多面镜953、对物光学系统944、保持曝光对象物955的曝光对象物支承台945、以及使曝光对象物支承台945在水平面内移动的驱动机构946。整形光学系统942由包含校准透镜的多个透镜组构成，对从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光进行整形，使其经由反射镜943入射至多面镜953。多面镜953是旋转多面镜。在图19中，例示在俯视观察时为正六边形的多面镜在反射镜驱动机构的作用下绕与纸面正交的轴被旋转驱动的构造。对物光学系统944由fθ透镜或聚光透镜等多个透镜组构成，利用多面镜953使扫描的紫外脉冲光在由曝光对象物台945保持的曝光对象物955上成像。曝光对象物台945使曝光对象物955沿与来自多面镜953的紫外脉冲光的扫描方向正交的方向(在图中为纸面正交方向)移动。

脉冲光生成装置pd、多面镜953及曝光对象物台945的动作由省略图示的控制装置控制。控制装置预先存储有在曝光对象物955上绘制的图案的数据，控制装置对应于存储的图案的数据对脉冲光生成装置pd、多面镜953及曝光对象物台945的动作进行控制。由此，在由曝光对象物台945保持的曝光对象物955上曝光形成预先设定的图案的像。

如上所述，脉冲光生成装置pd能够高速地对紫外脉冲光进行通/断控制。因此，在不使用掩膜而利用紫外脉冲光直接绘制的本应用例的曝光装置中，能够高精度地对特别重要的紫外脉冲光本身进行控制，能够实现高精度的曝光。

并且，在本应用例中，作为偏振单元例示了多面镜953，但作为偏振单元也可以使用其他构造。例如，能够取代多面镜953而使用电流镜。或者，也可以构成为，将两个电流镜在正交的两个轴向上组合，使从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光在曝光对象物955上沿两个轴向扫描。

作为具有脉冲光生成装置pd的系统的第4应用例，参照图20对，对在光掩膜或液晶面板、晶圆等(被检查物)的检查工序中使用的检查装置的概要构造进行说明。检查装置960被适当用于在光掩膜等具有光透射性的被检查物973上绘制的微细图案的检查。

检查装置960构成为，包括前述的脉冲光生成装置pd、照明光学系统962、保持被检查物973的被检查物支承台963、投影光学系统964、对来自被检查物973的光进行检测tdi(timedelayintegration：时间延迟积分)传感器975和使被检查物支承台963在水平面内移动的驱动机构966。照明光学系统962由多个透镜组构成，将从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光调整为规定光束后向由被检查物支承台963保持的被检查物973照射。投影光学系统964由多个透镜组构成，使透射被检查物973的光投影到tdi传感器975上。

在检查装置960中，从脉冲光生成装置pd输出的紫外脉冲光输入到照明光学系统962，调整为规定光束的紫外脉冲光向由被检查物支承台963保持的光掩膜等被检查物973照射。来自被检查物973的光(在本应用例中为透射光)具有绘制在被检查物973上的图案的像，该光经由投影光学系统964投影到tdi传感器975上而成像。此时，由驱动机构966引起的被检查物支承台963的水平移动速度与tdi传感器975的传输时钟被同步地控制。

由此，被检查物973的图案的像由tdi传感器975检测，在通过将检测到的图像与预先设定的规定的参照图像进行比较而在被检查物上绘制的图案存在缺陷的情况下，能够将其提取出来。并且，在被检查物973像晶圆等这样不具有光透射性的情况下，通过将来自被检查物的反射光入射到投影光学系统964并引导至tdi传感器975，能够同样地构成。

检查装置960是较为简单的构造，由于具有输出高输出、高光束品质的紫外脉冲光的脉冲光生成装置pd，因此期待有助于检查工序中的检查精度的提高和检查时间的缩短。

并且，本发明不限定于上述实施方式的内容，在本发明技术思想范围内考虑的其他方式也包含在本发明的范围内。另外，上述实施方式的组合也包含在本发明中。

以下优先权基础申请的公开内容作为引用文包含在本说明书中。

日本专利申请2016年第105612号(2016年5月26日申请)

附图标记说明

1第1光纤

2第2光纤

3波长选择滤波器

4偏振分束器

51第1激光光源

52第2激光光源

55、65合波元件

62分波元件

63第1调制元件

64第2调制元件

81波长转换部

101、102非线性光学结晶。