CN108352673B - 窄带化激光装置和谱线宽度计测装置 - Google Patents

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    • H01S3/2251—ArF, i.e. argon fluoride is comprised for lasing around 193 nm
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    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
    • H01S3/2256—KrF, i.e. krypton fluoride is comprised for lasing around 248 nm

Abstract

窄带化激光装置可以具有：激光谐振器，其包含使谱线宽度窄带化的光学元件；分光器，其对从激光谐振器输出的脉冲激光所包含的多个脉冲检测分光强度分布；光谱波形生成部，其生成对多个脉冲的分光强度分布进行相加而得的光谱波形；装置函数存储部，其存储分光器的装置函数；波长频度函数生成部，其生成表示多个脉冲的中心波长的频度分布的波长频度函数；以及去卷积处理部，其使用装置函数和波长频度函数来对光谱波形进行去卷积处理。

Description

窄带化激光装置和谱线宽度计测装置
技术领域
本公开涉及窄带化激光装置和谱线宽度计测装置。
背景技术
随着半导体集成电路的微细化、高集成化，在半导体曝光装置中要求分辨率的提高。以下将半导体曝光装置简称为“曝光装置”。因此，从曝光用光源输出的光的短波长化得到发展。在曝光用光源中，代替现有的水银灯而使用了气体激光装置。当前，作为曝光用的气体激光装置，使用输出波长为248nm的紫外线的KrF准分子激光装置以及输出波长为193nm的紫外线的ArF准分子激光装置。
作为当前的曝光技术，如下的液浸曝光已经实用化：利用液体填满曝光装置侧的投影镜头与晶片之间的间隙，通过改变该间隙的折射率而使曝光用光源的表观的波长变短。在使用ArF准分子激光装置作为曝光用光源来进行液浸曝光的情况下，向晶片照射水中的波长为134nm的紫外光。将该技术称作ArF液浸曝光。ArF液浸曝光也被称作ArF液浸光刻。
由于KrF、ArF准分子激光装置的自然振荡中的谱线宽度较宽，大约350～400pm，因此产生通过曝光装置侧的投影镜头而在晶片上缩小投影的激光(紫外线光)的色差，分辨率降低。因此，需要使从气体激光装置输出的激光的谱线宽度窄带化，直到能够无视色差的程度为止。因此，在气体激光装置的激光谐振器内设置有具有窄带化元件的窄带化模块(LineNarrowing Module)。通过该窄带化模块而实现了谱线宽度的窄带化。窄带化元件也可以是标准具或光栅等。将这样使谱线宽度窄带化的激光装置称作窄带化激光装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许4094307号
专利文献2：日本特开平8-210915号公报
专利文献3：日本特开平5-007031号公报
发明内容
本公开的一个观点的窄带化激光装置可以具有：激光谐振器，其包含使谱线宽度窄带化的光学元件；分光器，其对从激光谐振器输出的脉冲激光所包含的多个脉冲检测分光强度分布；光谱波形生成部，其生成对多个脉冲的分光强度分布进行相加而得的光谱波形；装置函数存储部，其存储分光器的装置函数；波长频度函数生成部，其生成表示多个脉冲的中心波长的频度分布的波长频度函数；以及去卷积处理部，其使用装置函数和波长频度函数对光谱波形进行去卷积处理。
本公开的另一个观点的窄带化激光装置也可以具有：激光谐振器，其包含使谱线宽度窄带化的光学元件；分光器，其对从激光谐振器输出的脉冲激光所包含的多个脉冲检测分光强度分布；光谱波形生成部，其针对多个脉冲，分别根据分光强度分布而生成光谱波形；装置函数存储部，其存储分光器的装置函数；波长移位处理部，其对光谱波形生成部所生成的各光谱波形以使中心波长大致一致的方式使波长移位；
波形平均化处理部，其对由所述波长移位处理部进行了波长移位后的多个光谱波形进行平均；以及去卷积处理部，其使用所述装置函数对由所述波形平均化处理部进行平均后的光谱波形进行去卷积处理。
本公开的一个观点的谱线宽度计测装置可以具有：分光器，其对从激光谐振器输出的脉冲激光所包含的多个脉冲检测分光强度分布；光谱波形生成部，其生成对多个脉冲的分光强度分布进行相加而得的光谱波形；装置函数存储部，其存储分光器的装置函数；波长频度函数生成部，其生成表示多个脉冲的中心波长的频度分布的波长频度函数；以及去卷积处理部，其使用装置函数和波长频度函数对光谱波形进行去卷积处理。
附图说明
下面参照附图，仅举例对本公开的几个实施方式进行说明。
图1示意性地示出比较例的窄带化激光装置的结构。
图2示出图1所示的第一标准具分光器18和第二标准具分光器19的具体结构。
图3A是对中心波长的定义的例子进行说明的图。
图3B是示出干涉条纹的数据的例子的图。
图4是对装置函数I(λ)进行说明的图。
图5是示出运算处理部22c的结构的图。
图6是对谱线宽度的定义的例子进行说明的图。
图7是示出窄带化激光装置的脉冲激光PL的输出模式的例子的图。
图8是示出图1所示的波长控制部21的波长控制的处理的流程图。
图9是示出图8所示的对旋转台14d进行控制的处理的详细的流程图。
图10是示出图1所示的谱线宽度控制部20a的谱线宽度控制的处理的流程图。
图11是示出图1所示的谱线宽度计算部22的谱线宽度计算处理的流程图。
图12是针对图11所示的流程图的一部分示出其子例程的流程图。
图13是对本公开的课题进行说明的图，图13的(A)是对第一光谱波形T(λ-x)进行例示的图，图13的(B)是对第二光谱波形T’(λ-x)进行例示的图，图13的(C)是对观测光谱波形O(λ)和复原光谱波形Q(λ)进行例示的图。
图14是概略性地示出本公开的第一实施方式的窄带化激光装置的结构的图。
图15是示出波长频度函数生成部22d所生成的波长频度函数R(λ)的例子的图。
图16是示出本公开的第一实施方式中的谱线宽度计算处理的子例程。
图17是示出图14所示的波长频度函数生成部22d的波长频度函数的生成处理的流程图。
图18是示出第一变形例的波长频度函数的生成处理的流程图。
图19是概略性地示出本公开的第二实施方式的窄带化激光装置的结构的图。
图20是示出图19所示的波长频度函数生成部22d的波长频度函数的生成处理的流程图。
图21是对本公开的第二实施方式中的波长频度函数R(λ)的递增计数进行说明的图。
图22是示出本公开的第三实施方式中的运算处理部22c的结构的图。
图23是示出本公开的第三实施方式的谱线宽度计算部22的谱线宽度计算的处理的流程图。
图24是针对图23所示的流程图的一部分示出其子例程的流程图。
图25是对第三实施方式的窄带化激光装置的效果进行说明的图，图25的(A)是对第一光谱波形T(λ-x)进行例示的图，图25的(B)是对第二光谱波形T’(λ-x)进行例示的图，图25的(C)是对观测光谱波形O(λ)和复原光谱波形Q(λ)进行例示的图。
图26是示出在本公开的第四实施方式的窄带化激光装置中使用的第二标准具分光器19的结构的图。
图27是概略性地示出本公开的第五实施方式的窄带化激光装置的结构的图。
图28是示出MOPO方式的激光装置中的主振荡器和功率振荡器的放电定时的延迟时间与脉冲能量以及谱线宽度的关系的图。
图29是示出控制部的概略结构的框图。
具体实施方式
＜内容＞
1.比较例的窄带化激光装置的整体说明
1.1激光腔室
1.2窄带化模块
1.3谱线宽度变更部
1.4能量传感器
1.5第一标准具分光器
1.6第二标准具分光器
1.7曝光装置
1.8激光控制部
1.9波长控制部
1.10中心波长的定义
1.11谱线宽度计算部
1.12谱线宽度的定义
1.13谱线宽度控制部
1.14脉冲激光的输出模式
1.15动作
1.15.1波长控制
1.15.2谱线宽度控制
1.15.3谱线宽度的计算处理
2.课题
3.考虑各脉冲的中心波长而对谱线宽度进行计测的窄带化激光装置(第一实施方式)
3.1结构
3.2动作
3.2.1谱线宽度的计算处理
3.2.2波长频度函数的生成处理
3.3效果
3.4与波长频度函数的生成相关的变形例
3.4.1第一变形例
3.4.2第二变形例
3.5与累计次数和平均次数相关的变形例
3.6与观测光谱波形的生成相关的变形例
4.考虑各脉冲的中心波长和脉冲能量而对谱线宽度进行计测的窄带化激光装置(第二实施方式)
4.1结构
4.2动作
4.2.1波长频度函数的生成处理
4.3效果
4.4变形例
5.通过使各光谱波形的波长移位来对计测谱线宽度进行计算的窄带化激光装置(第三实施方式)
5.1动作
5.1.1谱线宽度的计算处理
5.2效果
5.3在波长移位处理中使用的中心波长的变化
6.第二标准具分光器的变化(第四实施方式)
7.通过MOPO间的同步对谱线宽度进行控制的窄带化激光装置(第五实施方式)
8.控制部的结构
8.1结构
8.2动作
以下，参照附图对本公开的实施方式进行详细地说明。以下说明的实施方式示出本公开的几个例子，不限定本公开的内容。另外，在各实施方式中说明的结构和动作不一定全部是本公开的结构和动作所必须的。另外，对相同的构成要素标注相同的参照标号而省略重复的说明。
1.比较例的窄带化激光装置的整体说明
图1示意性地示出比较例的窄带化激光装置的结构。图2示出图1所示的第一标准具分光器18和第二标准具分光器19的具体结构。
图1所示的窄带化激光装置也可以包含激光谐振器，该激光谐振器可以由激光腔室10、一对放电电极11a和11b、电源12、窄带化模块14、谱线宽度变更部15构成。
另外，窄带化激光装置也可以包含第一分束器16a、第二分束器16b、第三分束器16c、高反射镜16d、能量传感器17。并且，窄带化激光装置也可以包含第一标准具分光器18、第二标准具分光器19、激光控制部20、波长控制部21、谱线宽度计算部22、第一驱动器23、第二驱动器24。窄带化激光装置也可以是对入射到未图示的放大器的种子光进行激光振荡并输出的主振荡器。
从谱线宽度变更部15输出的激光的行进方向可以是Z方向。一对放电电极11a和11b之间的放电方向可以是V方向或-V方向。与这两者垂直的方向可以是H方向。-V方向可以与重力的方向大致一致。
1.1激光腔室
激光腔室10例如也可以是封入有激光气体的腔室，该激光气体包含作为稀有气体的氩气、氪气、作为卤素气体的氟气、氯气、作为缓冲气体的氖气、氦气。在激光腔室10的两端设置有窗口10a和10b。
一对放电电极11a和11b也可以作为用于通过放电来激励激光介质的电极而配置在激光腔室10内。也可以从电源12向一对放电电极11a和11b之间施加脉冲状的高电压。电源12也可以包含未图示的充电器、未图示的脉冲功率模块。脉冲功率模块也可以包含开关12a。电源12也可以在从激光控制部20向开关12a输入振荡触发信号时生成施加给一对放电电极11a和11b之间的上述的脉冲状的高电压。
当向一对放电电极11a和11b之间施加高电压时，可能会在一对放电电极11a和11b之间引起放电。通过该放电的能量，激光腔室10内的激光介质可以被激励而转移到高能级。在被激励的激光介质之后转移到低能级时，可以释放与该能级差对应的光。
窗口10a和10b也可以配置为：使光相对于这些窗口的入射面和HZ平面大致一致，并且该光的入射角度大致为布鲁斯特角。在激光腔室10内产生的光也可以经由窗口10a和10b而作为脉冲激光PL射出到激光腔室10的外部。在脉冲激光PL中也可以包含多个脉冲P。脉冲P也可以是由激光腔室10根据一个振荡触发信号而生成的激光。
1.2窄带化模块
窄带化模块14也可以包含两个棱镜14a和14b、光栅14c、旋转台14d。棱镜14a和14b也可以扩大从激光腔室10的窗口10a射出的光在H方向上的射束宽度而使该光入射到光栅14c。另外，棱镜14a和14b也可以缩小来自光栅14c的反射光在H方向上的射束宽度并且使该光经由窗口10a返回到激光腔室10内的放电空间。
关于光栅14c，也可以是，表面的物质由高反射率的材料构成，在表面上以规定的间隔形成有多个槽。光栅14c可以是色散光学元件。各槽例如也可以是直角三角形的槽。从棱镜14a和14b入射到光栅14c的光也可以被这些槽反射并且向与光的波长对应的方向衍射。光栅14c也可以进行利特罗配置，以使得从棱镜14a和14b入射到光栅14c的光的入射角和期望波长的衍射光的衍射角一致。由此，期望的波长附近的光可以经由棱镜14a和14b返回到激光腔室10。
旋转台14d对棱镜14b进行支承，使棱镜14b绕与V轴平行的轴旋转。通过使棱镜14b旋转，可以变更光相对于光栅14c的入射角度。因此，通过使棱镜14b旋转，可以选择从光栅14c经由棱镜14a和14b返回到激光腔室10的光的波长。
窄带化模块14所生成的激光的谱线宽度可以在200fm以上且400fm以下的范围内，优选为300fm。
1.3谱线宽度变更部
谱线宽度变更部15也可以包含平凹柱面透镜15a、平凸柱面透镜15b。平凹柱面透镜15a也可以配置在比平凸柱面透镜15b靠近激光腔室10的位置。也可以以使平凹柱面透镜15a的凹面和平凸柱面透镜15b的凸面相对的方式配置这些透镜。平凹柱面透镜15a也可以通过线性台15c而能够在Z方向或-Z方向上移动。线性台15c也可以被第二驱动器24驱动。
也可以在平凸柱面透镜15b的平面上涂覆部分反射膜。因此，包含平凸柱面透镜15b的谱线宽度变更部15也可以透射从激光腔室10的窗口10b输出的光中的一部分而输出，并反射另一部分使其返回到激光腔室10内。
也可以通过使平凹柱面透镜15a在Z方向或-Z方向上移动来调节从激光腔室10入射到谱线宽度变更部15而返回到激光腔室10的光的波面。也可以通过调节波面来变更窄带化模块14所选择的光的谱线宽度。
窄带化模块14和谱线宽度变更部15也可以构成光谐振器。从激光腔室10射出的光可以在窄带化模块14与谱线宽度变更部15之间往复，每当通过放电电极11a和11b之间的放电空间时被放大而进行激光振荡。每当激光被窄带化模块14折回时谱线宽度被窄带化。并且，通过上述的窗口10a和10b的配置，可以选择H方向的偏振光分量。被这样放大的光可以作为脉冲激光PL而从谱线宽度变更部15朝向曝光装置4输出。
第一分束器16a也可以配置在谱线宽度变更部15与曝光装置4之间的脉冲激光PL的光路上。第一分束器16a也可以以较高的透射率透射从谱线宽度变更部15输出的脉冲激光PL而反射从谱线宽度变更部15输出的脉冲激光PL的一部分。也可以在被第一分束器16a反射后的脉冲激光PL的光路上配置第二分束器16b。第二分束器16b也可以透射被第一分束器16a反射后的脉冲激光PL的一部分，而反射被第一分束器16a反射后的脉冲激光PL的另一部分。
1.4能量传感器
能量传感器17也可以配置在被第二分束器16b反射后的脉冲激光PL的光路上。能量传感器17也可以对被第二分束器16b反射后的脉冲激光PL的各脉冲P的脉冲能量进行计测。能量传感器17也可以将所计测的脉冲能量的数据输出给激光控制部20。另外，能量传感器17也可以在检测出脉冲能量的情况下将表示检测到一个脉冲P的检测信号输出给波长控制部21和谱线宽度计算部22。能量传感器17也可以是光电二极管、光电管、或热电元件。
1.5第一标准具分光器
第三分束器16c也可以配置在透射过分束器16b的脉冲激光PL的光路上。第三分束器16c也可以使透射过第二分束器16b的脉冲激光PL的一部分透射而使透射过第二分束器16b的脉冲激光PL的另一部分反射。透射过第三分束器16c的脉冲激光PL的光量也可以比被第三分束器16c反射后的脉冲激光PL的光量高。
也可以在透射过第三分束器16c的脉冲激光PL的光路上配置有第一标准具分光器18。参照图2，第一标准具分光器18也可以包含扩散板18a、标准具18b、聚光透镜18c、线传感器18d。第一标准具分光器18可以用于脉冲激光PL的各脉冲P的波长计测。
扩散板18a也可以是在表面上具有多个凹凸的透射型的光学元件。扩散板18a也可以使入射的脉冲激光PL透射而成为散射光。透射过扩散板18a的散射光也可以入射到标准具18b。
标准具18b也可以是包含两枚规定反射率R的部分反射镜的气隙标准具。在该气隙标准具中，两个部分反射镜也可以具有规定距离的气隙而对置，经由间隔件而贴合。
在两个部分反射镜之间不往复而透射过标准具18b的光与在两个部分反射镜之间往复之后透射过标准具18b的光的光程差也可以根据入射到标准具18b的光的入射角θ而不同。入射到标准具18b的光可以在上述的光程差为波长λ的整数m倍的情况下以较高的透射率透射过标准具18b。
以下，示出标准具18b的基本式。
mλ＝2nd cosθ (1)
这里，d可以是气隙间的距离。n可以是气隙间的折射率。
入射到标准具18b的波长λ的光在满足式(1)的入射角θ的情况下可以以较高的透射率通过标准具。因此，以较高的透射率透射过标准具18b的光的入射角θ可能根据入射到标准具18b的光的波长而不同。透射过标准具18b的光也可以入射到聚光透镜18c。
聚光透镜18c也可以是具有聚光性能的光学元件。透射过聚光透镜18c的光也可以入射到线传感器18d，该线传感器18d配置在距聚光透镜18c的距离相当于焦距的位置。透射过聚光透镜18c的光可以在线传感器18d中形成干涉条纹。
线传感器18d也可以构成为将光电二极管等受光元件排列成一维状。线传感器18d也可以接受透射过聚光透镜18c的光，对干涉条纹的光强度分布进行检测。线传感器18d也可以从波长控制部21接收数据输出触发。线传感器18d也可以在接收到数据输出触发的情况下将干涉条纹的光强度分布的检测数据输出给波长控制部21。以下，干涉条纹的光强度分布的检测数据也可以被称为干涉条纹的数据。另外，也可以代替线传感器18d，而使用未图示的受光元件排列成二维状的未图示的区域传感器。
如专利文献3所述，由式(1)可知，线传感器18d所检测的干涉条纹的半径的平方与脉冲激光PL的波长呈比例关系。脉冲激光PL的波长λ可以通过下式(2)来表示。
λ＝αr2 (2)
这里，r可以是干涉条纹的半径。α可以是比例常数。可以根据线传感器18d所检测的干涉条纹，根据式(2)来计算出表示光强度与波长的关系的光谱波形。
1.6第二标准具分光器
高反射镜16d也可以配置在被上述第三分束器16c反射后的脉冲激光PL的光路上。高反射镜16d也可以以较高的反射率反射被第三分束器16c反射后的脉冲激光PL。也可以在被高反射镜16d反射后的脉冲激光PL的光路上配置有第二标准具分光器19。
第二标准具分光器19也可以包含扩散板19a、标准具19b、聚光透镜19c、线传感器19d。扩散板19a、标准具19b、聚光透镜19c、以及线传感器19d的结构可以分别与可以包含于第一标准具分光器18的扩散板18a、标准具18b、聚光透镜18c、以及线传感器18d是同样的结构。第二标准具分光器19可以用于脉冲激光PL的谱线宽度的计测。
扩散板19a也可以使入射的脉冲激光PL透射而成为散射光。透射过扩散板19a的散射光也可以入射到标准具19b。入射到标准具19b的波长λ的光在满足上述式(1)的入射角θ的情况下可以以较高的透射率通过标准具。在该情况下，d可以是标准具19b所包含的两枚部分反射镜的气隙间的距离。n可以是该气隙间的折射率。
透射过标准具19b的光也可以入射到聚光透镜19c。透射过聚光透镜19c的光也可以入射到线传感器19d，该线传感器19d配置在距聚光透镜19c的距离相当于焦距的位置。透射过聚光透镜19c的光可以在线传感器19d中形成干涉条纹。
线传感器19d也可以接受透射过聚光透镜19c的光，对干涉条纹的光强度分布进行检测。线传感器19d也可以从谱线宽度计算部22接收数据输出触发。线传感器19d也可以在接收到数据输出触发的情况下将干涉条纹的数据输出给谱线宽度计算部22。另外，也可以代替线传感器19d，而使用受光元件排列成二维状的未图示的区域传感器。
第二标准具分光器19的分辨率也可以比第一标准具分光器18的分辨率高。作为具体的标准具的规格，若将第一标准具分光器18和第二标准具分光器19的自由光谱范围分别设为FSR1和FSR2，则优选FSR1比FSR2大。并且优选FSR1/FSR2的值在5以上且7以下的范围内。并且，聚光透镜19c的焦距也可以比聚光透镜18c的焦距长。
另外，线传感器19d的受光元件的个数也可以比线传感器18d的受光元件的个数多。另外，线传感器19d的受光元件的尺寸和排列间距也可以分别比线传感器18d的受光元件的尺寸和排列间距小，或与之相同。
通过第二标准具分光器19的分辨率比第一标准具分光器18的分辨率高，可以使线传感器19d所检测的干涉条纹的分辨率比线传感器18d所检测的干涉条纹的分辨率高。通过使用线传感器19d所检测的干涉条纹的数据，能够高精度地计算出脉冲激光PL的谱线宽度。
第一标准具分光器18和第二标准具分光器19可以分别具有表示固有的特性的装置函数。可以在入射到标准具分光器18和19的脉冲激光PL的光谱波形上分别卷积装置函数。因此，线传感器18d和19d可以通过对装置函数进行卷积来对与扩宽了谱线宽度的光谱波形对应的干涉条纹的光强度分布进行检测。
例如，也可以将第二标准具分光器19的装置函数设为I(λ)，将入射到第二标准具分光器19的脉冲激光PL的光谱波形设为T(λ)。在这种情况下，如下式(3)所示，与光谱波形T(λ)和装置函数I(λ)的卷积积分所表示的光谱波形T’(λ)对应的干涉条纹的光强度分布可以通过线传感器19d来进行检测。
Figure BDA0001643410990000111
以下，光谱波形T(λ)也可以被称为第一光谱波形T(λ)。另外，光谱波形T’(λ)也可以被称为第二光谱波形T’(λ)。
通常，如果标准具分光器为高精度，则第一光谱波形和第二光谱波形大致相等。但是，由于高精度的标准具分光器大型且高价，将其用作标准具分光器18和19是不现实的，因此第二光谱波形与第一光谱波形相比谱线宽度较宽可能是现实的。
第一标准具分光器18用于中心波长的计测，但第二标准具分光器19用于谱线宽度的计测，因此第二标准具分光器19的装置函数的半值全宽也可以比第一标准具分光器18的装置函数的半值全宽小。
1.7曝光装置
再次参照图1，曝光装置4也可以包含曝光装置控制部40。曝光装置控制部40也可以进行未图示的晶片台的移动等控制。曝光装置控制部40也可以对激光控制部20输出目标谱线宽度WT的数据、目标中心波长λT的数据、目标脉冲能量的数据、振荡触发信号。目标中心波长λT的数据也可以与振荡触发信号同步地按每一个脉冲P输入给激光控制部20。
1.8激光控制部
激光控制部20也可以将从曝光装置控制部40接收到的目标中心波长λT的数据发送给波长控制部21。激光控制部20也可以参照从曝光装置控制部40接收到的目标脉冲能量的数据、从能量传感器17接收到的脉冲能量的数据对电源12的充电电压的设定值进行控制。激光控制部20也可以通过对电源12的充电电压的设定值进行控制来控制脉冲激光PL的各脉冲P的脉冲能量。
激光控制部20也可以根据从曝光装置控制部40接收到的振荡触发信号向电源12所包含的开关12a输出振荡触发信号。
另外，激光控制部20也可以根据从曝光装置控制部40接收到的振荡触发信号，通过未图示的计时器对振荡间隔进行计测。振荡间隔也可以是从接收到一个振荡触发信号到接收到下一个振荡触发信号为止的期间。激光控制部20也可以在计时器所计测的振荡间隔为规定值以下的情况下判定为后述的脉冲激光PL的脉冲串振荡开始。另外，激光控制部20也可以在计时器所计测的振荡间隔小于规定值的情况下判定为脉冲串振荡停止。
1.9波长控制部
波长控制部21也可以在从能量传感器17接收到检测信号的情况下向第一标准具分光器18所包含的线传感器18d输出上述的数据输出触发。即，第一标准具分光器18也可以每当接受到脉冲激光PL的各脉冲P时将干涉条纹的数据输出给波长控制部21。
波长控制部21也可以包含中心波长计算部21a。中心波长计算部21a可以从第一标准具分光器18接收干涉条纹的数据，通过对FSR1内的干涉条纹的半径进行计算来计算出中心波长λC。这样，第一标准具分光器18和中心波长计算部21a可以构成根据脉冲激光PL的各脉冲P对中心波长λC进行计测的“中心波长计测部”。
以下，中心波长计算部21a所计算出的中心波长λC也可以被称为计测中心波长λC。另外，中心波长计算部21a不限定为设置在波长控制部21，也可以设置在激光控制部20等其他构成部内。
波长控制部21也可以计算计测中心波长λC与从激光控制部20输入的目标中心波长λT的差Δλ。波长控制部21也可以根据差Δλ，以使计测中心波长λC接近目标中心波长λT的方式控制对棱镜14b进行支承的旋转台14d。旋转台14d的控制也可以是通过波长控制部21向与旋转台14d连接的第一驱动器23发送控制信号来进行的。
1.10中心波长的定义
图3A是对中心波长的定义的例子进行说明的图。在图3A中示出了脉冲激光PL的光谱波形。图3A所示的λHA是光谱波形的两个半值波长λH1和λH2的平均值。半值波长λH1和λH2是可以获得光强度的峰值的一半的光强度的波长。
在本公开中，将半值波长的平均值λHA作为中心波长。另外，在本公开中，中心波长不限定于半值波长的平均值。中心波长只要是表示位于光谱波形的中心的波长的指标即可，也可以代替半值波长的平均值而是峰值波长、重心波长等。所谓峰值波长是光强度为最大的波长。所谓重心波长是光强度分布的重心位置的波长。
图3A是用于对中心波长的定义进行说明的概念图，实际上，中心波长计算部21a可以不将干涉条纹的数据转换为表示光强度与波长的关系的光谱波形，而根据干涉条纹的数据计算出中心波长。例如，图3B示出了干涉条纹的数据的例子。中心波长计算部21a可以根据干涉条纹的数据来计算可以获得光强度峰值的一半光强度的内侧的半径r1和外侧的半径r2，根据下式(4)的关系来计算干涉条纹的半径rm。
Figure BDA0001643410990000141
该干涉条纹的半径rm可以与作为中心波长的一例的上述半值波长的平均值λHA对应。中心波长计算部21a根据式(2)将半径rm转换为波长，由此可以计算出计测中心波长λC。
1.11谱线宽度计算部
谱线宽度计算部22也可以包含装置函数存储部22a、计数器22b、运算处理部22c。装置函数存储部22a存储第二标准具分光器19的装置函数I(λ)。如图4所示，装置函数I(λ)可以是在假设光谱波形为δ函数δ(λ)的光入射到第二标准具分光器19的情况下所计测的光谱波形的函数。
实际上，不可能存在发出为δ函数δ(λ)的光的光源，但是，只要是相对于激光具有足够窄的谱线宽度的光源，则能够测定装置函数I(λ)。作为该光源，也可以使用相干光源。例如，在对谱线宽度为300fm以下的光谱波形进行计测的情况下，也可以使用谱线宽度为10fm以下的相干光。作为相干光的具体例，在窄带化KrF准分子激光的情况下，也可以使用从以单纵模式进行振荡的Ar离子激光器输出的激光的二次谐波光。在窄带化ArF激光的情况下，也可以使用从以单纵模式进行振荡的钛蓝宝石激光器输出的激光的四次谐波光。另外，在很难进行装置函数I(λ)的测定的情况下，也可以根据第二标准具分光器19的设计规格值来估计理论的装置函数I(λ)，并使其存储在装置函数存储部22a中。
计数器22b也可以从能量传感器17接收检测信号，并对检测信号的接收次数进行计数。计数器22b也可以每当检测信号的计数值N为第一次数N1的倍数时向第二标准具分光器19所包含的线传感器19d输出上述的数据输出触发。即，在线传感器19d中可以对干涉条纹多重曝光第一次数N1次，对干涉条纹的数据进行累计。第二标准具分光器19也可以每当接受第一次数N1次的脉冲激光PL的脉冲P时将干涉条纹的累计数据输出给谱线宽度计算部22的运算处理部22c。
例如，若将通过一次干涉条纹的曝光而累积在线传感器19d中从而获得的干涉条纹的数据设为Fi(r)，则干涉条纹的累计数据SFj(r)可以通过下式(5)来表示。
Figure BDA0001643410990000151
在图5中，运算处理部22c也可以包含平均化处理部30、光谱波形计算部31、去卷积处理部32、E95计算部33。平均化处理部30也可以每当从线传感器19d输入第二次数N2次干涉条纹的累计数据SFj(r)时对所输入的N2个干涉条纹的累计数据SFj(r)进行平均。由平均化处理部30进行平均后的干涉条纹的累计数据AF(r)可以通过下式(6)来表示。
Figure BDA0001643410990000152
以下，由平均化处理部30进行平均后的干涉条纹的累计数据AF(r)也可以被称为累计平均数据AF(r)。
光谱波形计算部31可以从平均化处理部30所生成的累计平均数据AF(r)中提取出与例如图3B所示那样的脉冲激光PL的光谱波形对应的干涉条纹，通过进行基于式(2)的运算而生成光谱波形O(λ)。以下，光谱波形计算部31所生成的光谱波形O(λ)也可以被称为观测光谱波形O(λ)。
这样，通过对干涉条纹的数据Fi(r)进行累计和平均，可以生成降低了噪声成分的观测光谱波形O(λ)。观测光谱波形O(λ)可以与由第二标准具分光器19对装置函数I(λ)进行卷积而得到的上述第二光谱波形T’(λ)对应。
去卷积处理部32也可以使用存储在装置函数存储部22a中的装置函数I(λ)来对观测光谱波形O(λ)进行去卷积处理。例如，去卷积处理部32可以进行去卷积处理，求出满足下式(7)的光谱波形Q(λ)。
Figure BDA0001643410990000153
以下，去卷积处理部32所求出的光谱波形Q(λ)也可以被称为复原光谱波形Q(λ)。
在该去卷积处理中，也可以使用雅克比方法、高斯-赛德尔方法等反复法。去卷积处理部32所求出的复原光谱波形Q(λ)可以与由第二标准具分光器19对装置函数I(λ)进行卷积之前的第一光谱波形T(λ)对应。
因此，每当计数器22b的计数值N为作为第一次数N1与第二次数N2的积的第三次数N3时，可以通过去卷积处理部32而生成复原光谱波形Q(λ)。
第一次数N1和第二次数N2也可以存储在激光控制部20所包含的未图示的存储器中。第一次数N1和第二次数N2也可以从激光控制部20的存储器读出而设定在计数器22b中。例如，第一次数N1和第二次数N2的值也可以分别为“N1＝8”和“N2＝5”。另外，第一次数N1和第二次数N2的值也可以分别为“N1＝5”和“N2＝8”。
E95计算部33也可以根据去卷积处理部32所生成的复原光谱波形Q(λ)来计算后述的光谱纯度E95作为谱线宽度WD。E95计算部33也可以将计算出的谱线宽度WD的数据输出给激光控制部20。以下，E95计算部33所计算出的谱线宽度WD也可以被称为计测谱线宽度WD。
如上所述，第二标准具分光器19和谱线宽度计算部22可以构成对脉冲激光PL的谱线宽度WD进行计测的“谱线宽度计测装置”。
1.12谱线宽度的定义
图6是对谱线宽度的定义的例子进行说明的图。在图6中示出脉冲激光PL的光谱波形。如图6所示，光谱波形的总能量中的以峰值波长λ0为中心占95％的部分的整个宽度被称为光谱纯度E95。光谱纯度E95相当于满足下式(8)的Δλ。
Figure BDA0001643410990000161
在本公开中，将通过上式(8)而求出的光谱纯度E95的计算值作为计测谱线宽度WD。另外，在本公开中，计测谱线宽度WD不限定于光谱纯度E95。计测谱线宽度WD只要是表示光谱波形的线宽度的指标即可，也可以代替光谱纯度而是半值全宽等。
1.13谱线宽度控制部
再次参照图1，激光控制部20也可以包含谱线宽度控制部20a。谱线宽度控制部20a也可以构成为加载到激光控制部20所包含的未图示的存储器中的程序模块。
谱线宽度控制部20a也可以计算从谱线宽度计算部22的E95计算部33接收到的计测谱线宽度WD与从曝光装置控制部40接收到的目标谱线宽度WT的差ΔW。谱线宽度控制部20a也可以根据差ΔW，以使计测谱线宽度WD接近目标谱线宽度WT的方式经由第二驱动器24对谱线宽度变更部15进行控制。由此，从窄带化激光装置输出的脉冲激光PL的谱线宽度也可以接近目标谱线宽度WT。目标谱线宽度WT可以在200fm以上且400fm以下的范围内，优选为300fm。
1.14脉冲激光的输出模式
图7是示出窄带化激光装置的脉冲激光PL的输出模式的例子的图。窄带化激光装置根据从曝光装置4输入的振荡触发信号对脉冲激光PL进行振荡。窄带化激光装置也可以以规定的阈值以上的反复频率交替反复进行输出脉冲激光PL的各脉冲P的脉冲串振荡和脉冲串振荡的停止。
脉冲串振荡期间Tb也可以是在曝光装置4中在半导体晶片上的一个曝光区域中进行曝光的期间。停止期间Tr是在一个曝光区域的曝光结束之后开始另一个曝光区域的曝光的期间，例如可以是0.1秒以上且10秒以下的范围内的时间。也可以在停止期间Tr中进行未图示的晶片台的移动。
在脉冲串振荡期间Tb中，例如可以以1kHz以上且6kHz以下的较高的反复频率进行脉冲激光PL的振荡。在脉冲串振荡期间Tb内，从窄带化激光装置输出的脉冲P的数量可以在100以上且2000以下的范围内。
1.15动作
1.15.1波长控制
图8是示出图1所示的波长控制部21的波长控制的处理的流程图。通过以下的处理，波长控制部21也可以根据目标中心波长λT对窄带化激光装置的振荡波长进行控制。像后面参照图9的S100进行说明的那样，图8所示的波长控制的处理也可以按脉冲串振荡期间Tb中的脉冲激光PL的每一个脉冲P执行。
波长控制部21也可以执行以下的处理。首先，在S90中，也可以从曝光装置控制部40经由激光控制部20读取目标中心波长λT的数据。然后，在S100中，波长控制部21也可以根据目标中心波长λT来控制对棱镜14b进行支承的旋转台14d。关于该处理的详细参照图9在后面说明。
接下来，在S107中，波长控制部21也可以对是否中止波长控制进行判定。例如，在与波长控制相比需要使波长控制以外的激光的控制优先的情况下，波长控制部21也可以判定为中止波长控制。在不中止波长控制的情况下(S107：“否”)，波长控制部21也可以将处理返回到上述的S90。在中止波长控制的情况下(S107：“是”)，波长控制部21也可以结束本流程图的处理。
图9是示出图8所示的对旋转台14d进行控制的处理的详细的流程图。图9所示的处理也可以作为图8所示的S100的子例程，由波长控制部21进行。
首先，在S101中，波长控制部21也可以对窄带化激光装置是否进行了激光振荡进行判定。例如，波长控制部21也可以在从能量传感器17接收到一次检测信号的情况下判定为窄带化激光装置进行了激光振荡。在窄带化激光装置未进行激光振荡的情况下(S101：“否”)，波长控制部21也可以待机到窄带化激光装置进行激光振荡为止。在窄带化激光装置进行了激光振荡的情况下(S101：“是”)，波长控制部21也可以将处理前进到S102。
在S102中，波长控制部21也可以向第一标准具分光器18所包含的线传感器18d输出数据输出触发。接下来，在S103中，波长控制部21也可以根据数据输出触发的输入而接收从线传感器18d输出的干涉条纹的数据。
接下来，在S104中，波长控制部21所包含的中心波长计算部21a也可以根据从线传感器18d接收到的干涉条纹的数据来计算各脉冲P的计测中心波长λC。
接下来，在S105中，波长控制部21也可以通过下式(9)来计算中心波长计算部21a所计算出的计测中心波长λC与目标中心波长λT的差Δλ。
Δλ＝λC-λT (9)
接下来，在S106中，波长控制部21也可以以使计测中心波长λC与目标中心波长λT的差Δλ接近0的方式控制对棱镜14b进行支承的旋转台14d。
通过以上的处理，波长控制部21也可以基于目标中心波长λT对计测中心波长λC进行控制。
1.15.2谱线宽度控制
图10是示出图1所示的谱线宽度控制部20a的谱线宽度控制的处理的流程图。谱线宽度控制部20a也可以通过以下的处理来控制由窄带化激光装置生成的脉冲激光PL的谱线宽度。
首先，在S200中，谱线宽度控制部20a也可以读取从曝光装置控制部40输入给激光控制部20的目标谱线宽度WT的数据。接下来，在S210中，谱线宽度控制部20a也可以对是否从谱线宽度计算部22接收到计测谱线宽度WD的数据进行判定。谱线宽度控制部20a也可以在未接收到计测谱线宽度WD的数据的情况下(S210：“否”)，待机到接收到计测谱线宽度WD的数据为止。在谱线宽度控制部20a接收到计测谱线宽度WD的数据的情况下(S210：“是”)，谱线宽度控制部20a也可以将处理前进到S220。
在S220中，谱线宽度控制部20a也可以通过下式(10)来计算计测谱线宽度WD与目标谱线宽度WT的差ΔW。
ΔW＝WD-WT (10)
接下来，在S230中，谱线宽度控制部20a也可以经由第二驱动器24对谱线宽度变更部15进行控制，以使计测谱线宽度WD与目标谱线宽度WT的差ΔW接近0。
接下来，在S240中，谱线宽度控制部20a也可以对是否中止谱线宽度控制进行判定。例如，在与谱线宽度控制相比需要使谱线宽度控制以外的激光的控制优先的情况下，谱线宽度控制部20a也可以判定为中止谱线宽度控制。在不中止谱线宽度控制的情况下(S240：“否”)，谱线宽度控制部20a也可以将处理返回到上述的S210。在中止谱线宽度控制的情况下(S240：“是”)，谱线宽度控制部20a也可以结束本流程图的处理。
1.15.3谱线宽度计算处理
图11是示出图1所示的谱线宽度计算部22的谱线宽度计算处理的流程图。谱线宽度计算部22也可以通过以下的处理来计算由窄带化激光装置生成的脉冲激光PL的谱线宽度。
首先，在S300中，谱线宽度计算部22也可以从激光控制部20的存储器读取第一次数N1和第二次数N2的数据。以下的处理也可以在脉冲激光PL的脉冲串振荡中进行。
在S310中，谱线宽度计算部22所包含的计数器22b也可以对计数值N进行复位，使其为“N＝0”。接下来，在S320中，计数器22b也可以对窄带化激光装置是否进行了激光振荡进行判定。例如，计数器22b也可以在从能量传感器17接收到一次检测信号的情况下，判定为窄带化激光装置进行了激光振荡。在窄带化激光装置未进行激光振荡的情况下(S320：“否”)，计数器22b也可以待机到窄带化激光装置进行激光振荡为止。在窄带化激光装置进行了激光振荡的情况下(S320：“是”)，计数器22b也可以将处理前进到S330。
在S330中，计数器22b也可以将计数值N递增。例如，也可以对当前的计数值N加上“1”。此时，脉冲激光PL的一部分可以入射到第二标准具分光器19而经由标准具19b在线传感器19d中曝光出干涉条纹。由此，在线传感器19d中可以累计干涉条纹的数据Fi(r)。
接下来，在S340中，谱线宽度计算部22也可以对计数值N是否为第一次数N1的倍数进行判定。在计数值N不为第一次数N1的倍数的情况下(S340：“否”)，谱线宽度计算部22也可以将处理返回到上述的S320。在计数值N为第一次数N1的倍数的情况下(S340：“是”)，谱线宽度计算部22也可以将处理前进到S350。在处理前进到S350的情况下，如上述的式(5)所示，在线传感器19d中可以累积N1个干涉条纹的数据F1(r)～FN1(r)累计而得的累计数据SFj(r)。
在S350中，谱线宽度计算部22也可以向第二标准具分光器19的线传感器19d输出数据输出触发。接下来，在S360中，谱线宽度计算部22也可以根据数据输出触发的输入而接收从线传感器19d输出的干涉条纹的累计数据SFj(r)。谱线宽度计算部22接收到的累计数据SFj(r)也可以存储在运算处理部22c所包含的平均化处理部30中。
接下来，在S370中，谱线宽度计算部22也可以对计数值N是否为第三次数N3进行判定。第三次数N3可以是第一次数N1与第二次数N2的积。在计数值N不为第三次数N3的情况下(S370：“否”)，谱线宽度计算部22也可以将处理返回到上述的S320。在计数值N为第三次数N3的情况下(S370：“是”)，谱线宽度计算部22也可以将处理前进到S380。在处理前进到S380的情况下，在平均化处理部30中可以存储从线传感器19d输入的N2个干涉条纹的累计数据SF1(r)～SFN2(r)。
在S380中，平均化处理部30也可以通过上述的式(6)对N2个干涉条纹的累计数据SF1(r)～SFN2(r)进行平均而生成累计平均数据AF(r)。接下来，在S390中，也可以参照图12所示的子例程。在图12所示的S391中，运算处理部22c所包含的光谱波形计算部31也可以根据平均化处理部30所生成的累计平均数据AF(r)而生成观测光谱波形O(λ)。
接下来，在S392中，运算处理部22c所包含的去卷积处理部32也可以读取存储在装置函数存储部22a中的装置函数I(λ)。接下来，在S393中，去卷积处理部32也可以使用装置函数I(λ)对观测光谱波形O(λ)进行去卷积处理，从而求出满足上述的式(7)的复原光谱波形Q(λ)。
接下来，在S394中，E95计算部33也可以根据复原光谱波形Q(λ)而计算出计测谱线宽度WD。接下来，返回到图11所示的流程图，在S395中，谱线宽度计算部22也可以将E95计算部33所计算出的计测谱线宽度WD的数据输出给谱线宽度控制部20a。该计测谱线宽度WD的数据可以在上述的图10所示的流程图中的S210中由谱线宽度控制部20a接收。
接下来，也可以将处理返回到上述的S310。以上的谱线宽度计测的处理也可以在脉冲串振荡期间Tb中反复进行。
2.课题
图13是对本公开的课题进行说明的图。在上述的比较例中，由第二标准具分光器19和谱线宽度计算部22构成的谱线宽度计测装置可以根据对干涉条纹的数据Fi(r)进行累计和平均后的累计平均数据AF(r)来计算出计测谱线宽度WD。即，谱线宽度计测装置可以根据脉冲激光PL所包含的多个脉冲P来求出计测谱线宽度WD。
但是，从曝光装置控制部40输入给窄带化激光装置的目标中心波长λT在脉冲串振荡期间Tb中可以按每一个脉冲P变更。这可以是为了例如要对曝光装置4所包含的缩小投影透镜的焦点的位置进行校正。
这样，当变更目标中心波长λT时，从窄带化激光装置输出的脉冲激光PL的第一光谱波形的中心波长可以通过上述的波长控制部21的控制而像图13(A)所示那样按每一个脉冲P变化。
图13(A)示出将表示目标中心波长λT的变更量的参数设为“x”的情况下的第一光谱波形T(λ-x)。为了方便，也可以示出未变更目标中心波长λT的“x＝0”的情况、目标中心波长λT变更了“+δ”的“x＝+δ”的情况、目标中心波长λT变更了“-δ”的“x＝-δ”的情况下的三种光谱波形T(λ-x)。
图13(B)示出具有第一光谱波形T(λ-x)的脉冲P入射到第二标准具分光器19后的第二光谱波形T’(λ-x)。第二光谱波形T’(λ-x)可以是对第一光谱波形T(λ-x)卷积装置函数I(λ)而得的光谱波形。谱线宽度计测装置可以通过对具有第二光谱波形T’(λ-x)的多个脉冲P所产生的多个干涉条纹的数据Fi(r)进行累计和平均而生成观测光谱波形O(λ)。
图13(C)示出谱线宽度计测装置所生成的观测光谱波形O(λ)和通过使用了装置函数I(λ)的去卷积处理而求出的复原光谱波形Q(λ)。谱线宽度计测装置可以根据中心波长不同的多个脉冲P来求出复原光谱波形Q(λ)。复原光谱波形Q(λ)可以相当于叠加了中心波长不同的多个第一光谱波形T(λ-x)而成的波形。
因此，在比较例中，通过目标中心波长λT按每一个脉冲P变更，根据复原光谱波形Q(λ)而计算出的计测谱线宽度WD可以比图13(A)所示的脉冲激光PL的真正的谱线宽度WT大。
在以下说明的实施方式中，为了解决该课题，可以获取脉冲激光PL的各脉冲P的中心波长的数据，并考虑获取到的中心波长的数据和装置函数I(λ)而计算出计测谱线宽度WD。
3.考虑各脉冲的中心波长而对谱线宽度进行计测的窄带化激光装置(第一实施方式)
3.1结构
图14概略性地示出本公开的第一实施方式的窄带化激光装置的结构。在第一实施方式中，窄带化激光装置除了参照图1进行了说明的比较例的结构之外还可以在谱线宽度计算部22内具有波长频度函数生成部22d。另外，窄带化激光装置也可以具有供从波长控制部21向波长频度函数生成部22d发送每个脉冲P的计测中心波长λC的数据的信号线。
波长控制部21也可以每当由中心波长计算部21a针对各脉冲P计算出计测中心波长λC时将计测中心波长λC的数据输出给波长频度函数生成部22d。波长频度函数生成部22d也可以按每一个脉冲P从波长控制部21接收计测中心波长λC的数据。
波长频度函数生成部22d也可以将波长分成多个区间，通过按每一个区间对计测中心波长λC的出现频度进行合计而生成表示中心波长的频度分布的波长频度函数R(λ)。波长频度函数生成部22d也可以每当计数器22b的计数值N为第三次数N3时生成由N3个计测中心波长λC的数据构成的波长频度函数R(λ)。
例如，在以使实际的计测中心波长λC和目标中心波长λT几乎相同的方式进行波长控制的情况下，波长频度函数R(λ)可以与从曝光装置控制部40输入给窄带化激光装置的目标中心波长λT按每一个脉冲P变更的情况下的目标中心波长λT的频度分布对应。
图15示出波长频度函数生成部22d所生成的波长频度函数R(λ)的例子。图15所示的一个区间宽度S也可以为第二标准具分光器19的线传感器19d的量化单位Δ的整数倍。上述的装置函数I(λ)和观测光谱波形O(λ)可以由基于线传感器19d的分辨率的离散数据构成。该离散数据的最小波长间隔可以为量化单位Δ。
区间宽度S可以在满足“0＜S≤7fm”的范围内，优选在满足“5fm≤S≤6fm”的范围内。
另外，在图15中示出通过曝光装置控制部40而变更的目标中心波长λT的波长变更量CR。例如，波长变更量CR可以是在一个脉冲串振荡期间Tb内变更的最大波长变更量。该波长变更量CR可以为区间宽度S的至少2倍以上的值。另外，波长变更量CR可以为比脉冲激光PL的真正的谱线宽度WT小的值。例如，波长变更量CR也可以为100fm。
另外，波长频度函数生成部22d也可以对波长频度函数R(λ)进行归一化，以使整体的积分值为“1”。该归一化是通过求出整个波长频度函数R(λ)的积分值并将所求出的积分值的倒数与波长频度函数R(λ)相乘来进行的。
在第一实施方式中，去卷积处理部32也可以使用装置函数I(λ)和波长频度函数R(λ)对平均化处理部30所生成的观测光谱波形O(λ)进行去卷积处理。例如，去卷积处理部32可以进行求出满足下式(11)的复原光谱波形Q(λ)的去卷积处理。
Figure BDA0001643410990000231
这里，如下式(12)所示，IR(λ)可以是装置函数I(λ)和波长频度函数R(λ)的卷积积分所表示的合成函数。
Figure BDA0001643410990000241
去卷积处理部32可以进行基于上式(12)的卷积处理，在计算出合成函数IR(λ)之后，使用所计算出的合成函数IR(λ)来求出满足上式(11)的复原光谱波形Q(λ)。在该去卷积处理中也可以使用雅克比方法、高斯-赛德尔方法等反复法。
去卷积处理部32所进行的卷积处理和去卷积处理实际上可以是使用了离散数据的数值运算。如上所述，由于波长频度函数R(λ)的区间宽度S为表示装置函数I(λ)和观测光谱波形O(λ)的最小数据间隔的量化单位Δ的整数倍，因此去卷积处理部32可以有效且高速地进行运算处理。
E95计算部33也可以根据基于上式(12)的去卷积处理所生成的复原光谱波形Q(λ)来计算出谱线宽度WD。
第一实施方式的窄带化激光装置的其他结构可以与上述的比较例的窄带化激光装置的结构相同。
3.2动作
3.2.1谱线宽度的计算处理
图16是示出第一实施方式中的谱线宽度计算处理的子例程。在第一实施方式中，图14所示的谱线宽度计算部22也可以执行图16所示的子例程代替比较例的图12所示的子例程，作为图11所示的流程图中的S390。
在图16所示的S400中，运算处理部22c所包含的光谱波形计算部31也可以根据平均化处理部30所生成的累计平均数据AF(r)来生成观测光谱波形O(λ)。接下来，在S401中，运算处理部22c所包含的去卷积处理部32也可以读取存储在装置函数存储部22a中的装置函数I(λ)。
接下来，在S402中，去卷积处理部32也可以读取从波长频度函数生成部22d输出的波长频度函数R(λ)。接下来，在S403中，去卷积处理部32也可以根据上式(12)对装置函数I(λ)和波长频度函数R(λ)进行卷积处理，计算出合成函数IR(λ)。
接下来，在S404中，去卷积处理部32也可以使用合成函数IR(λ)对观测光谱波形O(λ)进行去卷积处理，求出满足上式(11)的复原光谱波形Q(λ)。然后，在S405中，E95计算部33也可以根据复原光谱波形Q(λ)来计算出计测谱线宽度WD。
3.2.2波长频度函数的生成处理
图17是示出图14所示的谱线宽度计算部22所包含的波长频度函数生成部22d进行的波长频度函数的生成处理的流程图。波长频度函数生成部22d也可以通过以下的处理而生成波长频度函数R(λ)。
波长频度函数生成部22d可以参照上述的计数器22b的计数值N，与计数值N同步地进行动作。首先，在S410中，波长频度函数生成部22d也可以响应于计数器22b对计数值N进行复位使其为“N＝0”，而对波长频度函数R(λ)进行复位使其为“R(λ)＝0”。
接下来，在S411中，波长频度函数生成部22d也可以响应于计数器22b对当前的计数值N加上“1”将计数值N递增，而获取从波长控制部21发送的计测中心波长λC的数据。
接下来，在S412中，波长频度函数生成部22d也可以针对获取到的计测中心波长λC对波长频度函数R(λ)进行递增计数。例如，递增计数可以通过进行如下处理来执行：对波长频度函数R(λ)的多个区间中的获取到的计测中心波长λC所属的区间的频数加上“1”，用“R(λC)＝R(λC)+1”来表示。
接下来，在S413中，波长频度函数生成部22d也可以对计数值N是否为第三次数N3进行判定。在计数值N不为第三次数N3的情况下，(S413：“否”)，波长频度函数生成部22d也可以将处理返回到上述的S411。在计数值N为第三次数N3的情况下(S413：“是”)，波长频度函数生成部22d也可以将处理前进到S414。在处理前进到S414的情况下，可以根据由N3个计测中心波长λC构成的数据而生成波长频度函数R(λ)。
在S414中，波长频度函数生成部22d也可以对波长频度函数R(λ)进行归一化，以使整体的积分值为“1”。接下来，在S415中，波长频度函数生成部22d也可以将归一化后的波长频度函数R(λ)输出给去卷积处理部32。该波长频度函数R(λ)可以在上述的图16所示的子例程中的S402中由去卷积处理部32读取。
接下来，也可以将处理返回到上述的S410。以上的波长频度函数的生成处理也可以在脉冲串振荡期间Tb中反复进行。
第一实施方式的窄带化激光装置的其他动作可以与上述的比较例的窄带化激光装置的动作相同。
3.3效果
以下，对第一实施方式的窄带化激光装置的效果进行说明。像上述的课题中说明的那样，在目标中心波长λT按每一个脉冲P变更的情况下，观测光谱波形O(λ)可以像图13中例示的那样为叠加了多个第二光谱波形T’(λ-x)而成的波形。该多个第二光谱波形T’(λ-x)的叠加可以使用波长频度函数R(λ)，通过下式(13)来表示。
Figure BDA0001643410990000261
上式(13)由于是卷积积分，因此可以像下式(14)所示那样变形。
O(λ)＝T'(λ)*R(λ)
＝T(λ)*I(λ)*R(λ) (14)
并且，上式(14)可以使用上述的合成函数IR(λ)而像下式(15)所示那样变形。
Figure BDA0001643410990000262
在第一实施方式中，由于使用合成函数IR(λ)来进行基于上式(11)的去卷积处理，因此通过去卷积处理而求出的复原光谱波形Q(λ)可以与第一光谱波形T(λ)大致相等。即，在第一实施方式中，复原光谱波形Q(λ)可以去除由曝光装置控制部40对目标中心波长λT进行变更所带来的影响。因此，根据复原光谱波形Q(λ)而计算出的计测谱线宽度WD可以与脉冲激光PL的真正的谱线宽度WT大致相等。
在第一实施方式中，去卷积处理部32使用通过对装置函数I(λ)和波长频度函数R(λ)进行卷积处理而得到的合成函数IR(λ)来进行去卷积处理，但不限定于此。去卷积处理部32可以采用使用装置函数I(λ)和波长频度函数R(λ)来对观测光谱波形O(λ)进行去卷积处理的任何方式。
例如，去卷积处理部32也可以使用装置函数I(λ)来对观测光谱波形O(λ)进行第一卷积处理，并且使用波长频度函数R(λ)来进行第二去卷积处理。另外，去卷积处理部32也可以使用波长频度函数R(λ)来对观测光谱波形O(λ)进行第一卷积处理，并且使用装置函数I(λ)来进行第二去卷积处理。
但是，通常去卷积处理与卷积处理相比处理时间可能较长。因此，与进行两次去卷积处理的情况相比，像第一实施方式那样使用通过卷积处理而得到的合成函数IR(λ)来进行去卷积处理的话在处理的高速化方面可能是有利的。
3.4与波长频度函数的生成相关的变形例
3.4.1第一变形例
在第一实施方式中，波长频度函数生成部22d从波长控制部21获取计测中心波长λC的数据，但是，作为第一变形例，波长频度函数生成部22d也可以从波长控制部21获取目标中心波长λT的数据。
图18是示出第一变形例的波长频度函数的生成处理的流程图。在图18所示的流程图中，仅S411和S412与图17所示的第一实施方式的流程图不同。
在第一变形例中，在图18所示的S411中，波长频度函数生成部22d也可以响应于计数值N的递增，从波长控制部21获取与从窄带化激光装置输出的脉冲P对应的目标中心波长λT的数据。
接下来，在图18所示的S412中，波长频度函数生成部22d也可以针对获取到的目标中心波长λT对波长频度函数R(λ)进行递增计数。例如，可以通过对波长频度函数R(λ)的多个区间中的获取到的目标中心波长λT所属的区间的频数加上“1”来进行递增计数。即，在进行递增计数时，可以进行“R(λT)＝R(λT)+1”所表示的处理。这样，在第一变形例中，可以根据目标中心波长λT的数据而生成波长频度函数R(λ)。
第一变形例的其他结构和动作与第一实施方式相同。另外，目标中心波长λT的数据也可以从激光控制部20经由未图示的信号线发送给波长频度函数生成部22d。
3.4.2第二变形例
在第一实施方式中，目标中心波长λT的数据与振荡触发信号同步地按每一个脉冲P输入给激光控制部20，但多个目标中心波长λT的数据也可以有时预先输入给激光控制部20并存储在未图示的存储器中。例如，在图7所示的停止期间Tr中，与接下来的脉冲串振荡期间Tb的各脉冲P对应的目标中心波长λT可以预先输入给激光控制部20。
在这种情况下，第二变形例中的波长频度函数生成部22d也可以在停止期间Tr中预先生成在接下来的脉冲串振荡期间Tb中使用的多个波长频度函数R(λ)并进行存储。
第二变形例的其他结构和动作与第一变形例相同。
3.5与累计次数和平均次数相关的变形例
在第一实施方式中，使表示累计次数的第一次数N1和表示平均次数的第二次数N2均为2以上的值，但只要至少作为第一次数N1与第二次数N2的积的第三次数N3为2以上即可。即，第一次数N1和第二次数N2中的任意一方也可以为“1”。
例如，在“N1＝1”的情况下，在线传感器19d中，无法进行干涉条纹的数据Fi(r)的累计。因此，从线传感器19d可以输出干涉条纹的数据Fi(r)，而不是干涉条纹的累计数据SFj(r)。
另一方面，在“N2＝1”的情况下，在平均化处理部30中，实质上无法进行平均化处理。因此，平均化处理部30不是必须的构成部，而可以省略。
另外，在本公开中，所谓累计是指在线传感器19d中累积多个干涉条纹的数据Fi(r)并进行相加。在本公开中，所谓平均是指在运算处理部22c中对多个累计数据SFj(r)或多个干涉条纹的数据Fi(r)进行相加并除以相加次数。因此，本公开中累计和平均均可以是包含对多个干涉条纹的数据Fi(r)进行相加的概念。
3.6与观测光谱波形的生成相关的变形例
在第一实施方式中，可以在平均化处理部30对多个累计数据SFj(r)进行平均而生成累计平均数据AF(r)之后，光谱波形计算部31根据累计平均数据AF(r)生成观测光谱波形O(λ)。该平均化处理和光谱波形生成处理的顺序可以相反。
例如，首先，光谱波形计算部31也可以将从线传感器19d输入的N2个干涉条纹的累计数据SFj(r)分别转换为光谱波形。然后，平均化处理部30可以通过对光谱波形计算部31所生成的多个光谱波形进行平均而生成观测光谱波形O(λ)。
当然，在“N1＝1”的情况下，光谱波形计算部31可以将从线传感器19d输入的干涉条纹的数据Fi(r)转换为光谱波形。另外，在“N2＝1”的情况下，可以省略平均化处理部30。
另外，所谓干涉条纹可以以相对于分光器的光轴的半径为参数来表示分光强度分布，所谓光谱波形可以以波长为参数来表示分光强度分布。因此，干涉条纹和光谱波形均可以是表示脉冲激光的“分光强度分布”的数据。
因此，在第一实施方式中，平均化处理部30和光谱波形计算部31构成“观测光谱波形生成部”，该“观测光谱波形生成部”生成对分光强度分布进行相加而得的观测光谱波形O(λ)。平均化处理部30和光谱波形计算部31是观测光谱波形生成部的一个结构例。
4.考虑各脉冲的中心波长和脉冲能量对谱线宽度进行计测的窄带化激光装置(第二实施方式)
从窄带化激光装置输出的脉冲激光PL的脉冲能量有时会按每一个脉冲P变动。这样，在脉冲能量按每一个脉冲P变动的情况下，通过比较例而求出的复原光谱波形Q(λ)相当于叠加了中心波长和脉冲能量不同的多个第一光谱波形T(λ-x)而成的波形。
在第一实施方式中，由于使用表示中心波长的出现频度的波长频度函数R(λ)来进行去卷积处理，因此可以从复原光谱波形Q(λ)去除每一个脉冲P的中心波长的差异所带来的影响。但是，在第一实施方式中，无法从复原光谱波形Q(λ)去除每一个脉冲P的脉冲能量的差异所带来的影响。
4.1结构
图19概略性地示出本公开的第二实施方式的窄带化激光装置的结构。在第二实施方式中，窄带化激光装置除了图14所示的第一实施方式的结构之外还可以具有信号线，该信号线从能量传感器17向波长频度函数生成部22d发送每个脉冲P的脉冲能量EP的数据。
波长控制部21也可以每当由中心波长计算部21a针对各脉冲P计算计测中心波长λC时将计测中心波长λC的数据输出给波长频度函数生成部22d。能量传感器17也可以每当针对各脉冲P计测脉冲能量EP时将脉冲能量EP的数据输出给波长频度函数生成部22d。波长频度函数生成部22d也可以按每一个脉冲P从波长控制部21接收计测中心波长λC的数据，从能量传感器17接收脉冲能量EP的数据。
在第二实施方式中，波长频度函数生成部22d也可以将波长范围分成多个区间，通过按区间对脉冲P的脉冲能量EP的和进行计算而生成波长频度函数R(λ)。波长频度函数生成部22d也可以每当计数器22b的计数值N为第三次数N3时生成由N3个计测中心波长λC和脉冲能量EP的数据构成的波长频度函数R(λ)。
4.2动作
4.2.1波长频度函数的生成处理
图20是示出图19所示的谱线宽度计算部22所包含的波长频度函数生成部22d的波长频度函数的生成处理的流程图。在图20所示的流程图中，仅S411和S412与图17所示的第一实施方式的流程图不同。
在第二实施方式中，在图20所示的S411中，波长频度函数生成部22d也可以根据计数值N的递增获取与从窄带化激光装置输出的脉冲P对应的计测中心波长λC的数据和脉冲能量EP的数据。波长频度函数生成部22d可以从中心波长计算部21a获取计测中心波长λC的数据，从能量传感器17获取脉冲能量EP的数据。
接下来，在图20所示的S412中，波长频度函数生成部22d也可以针对获取到的计测中心波长λC，根据脉冲能量EP的值对波长频度函数R(λ)进行递增计数。例如，如图21所示，可以通过对波长频度函数R(λ)的多个区间中的获取到的计测中心波长λC所属的区间的频数加上脉冲能量EP的值来进行递增计数。即，在进行递增计数时，可以进行“R(λC)＝R(λC)+EP”所表示的处理。这样，在第二实施方式中，可以根据计测中心波长λC和脉冲能量EP的数据而生成波长频度函数R(λ)。
第二实施方式的窄带化激光装置的其他结构和动作也可以与第一实施方式的窄带化激光装置相同。
4.3效果
以下，对第二实施方式的窄带化激光装置的效果进行说明。在第二实施方式中，由于根据计测中心波长λC和脉冲能量EP的数据生成波长频度函数R(λ)，因此波长频度函数R(λ)可以反映每一个脉冲P的中心波长和脉冲能量的差异所带来的影响。因此，通过使用了该波长频度函数R(λ)的去卷积处理而求出的复原光谱波形Q(λ)可以去除每一个脉冲P的中心波长和脉冲能量的差异所带来的影响。并且，在第二实施方式中，根据复原光谱波形Q(λ)而计算出的计测谱线宽度WD可以更接近脉冲激光PL的真正的谱线宽度WT。
4.4变形例
在第二实施方式中，波长频度函数生成部22d从波长控制部21获取计测中心波长λC的数据，但也可以取而代之，波长频度函数生成部22d从波长控制部21获取目标中心波长λT的数据。因此，对于第二实施方式，也可以与第一实施方式同样地进行与波长频度函数的生成相关的变形。
另外，对于第二实施方式，也可以与第一实施方式同样地进行与累计次数和平均次数相关的变形和与观测光谱波形的生成相关的变形。
5.通过使各光谱波形的波长移位来计算计测谱线宽度的窄带化激光装置(第三实施方式)
在本公开的第三实施方式的窄带化激光装置中，谱线宽度计算部22所包含的运算处理部22c以外的结构可以与参照图1进行了说明的比较例的结构相同。图22示出第三实施方式中的运算处理部22的结构。运算处理部22c也可以包含光谱波形生成部50、波长移位处理部51、波形平均化处理部52、去卷积处理部53、E95计算部54。
在第三实施方式中，计数器22b也可以每当将检测信号的计数值N递增“1”时向第二标准具分光器19所包含的线传感器19d输出上述的数据输出触发。第二标准具分光器19也可以每当接受一次脉冲激光PL的脉冲P时将干涉条纹的数据Fi(r)输出给谱线宽度计算部22的运算处理部22c。
光谱波形生成部50可以每当运算处理部22c接收到一个干涉条纹的数据Fi(r)时根据上式(2)来计算光谱波形。光谱波形生成部50所计算出的光谱波形可以相当于上述的第二光谱波形T’(λ)。
波长移位处理部51也可以对光谱波形生成部50所生成的各光谱波形的中心波长λCi进行计算，以使各光谱波形的中心波长λCi大致一致的方式使波长移位。
波形平均化处理部52也可以每当计数值N为第一次数N1，运算处理部22c接收到N1个干涉条纹的数据Fi(r)时使由波长移位处理部51对波长进行了移位后的N1个光谱波形平均化。通过该平均化，可以生成观测光谱波形O(λ)。
去卷积处理部53可以采用与比较例的去卷积处理部32相同的结构。去卷积处理部53可以使用存储在装置函数存储部22a中的装置函数I(λ)对通过波形平均化处理部52的平均化处理而生成的观测光谱波形O(λ)进行去卷积处理。例如，去卷积处理部53可以进行去卷积处理，求出满足上式(7)的复原光谱波形Q(λ)。
E95计算部54可以采用与比较例的E95计算部33相同的结构。E95计算部54也可以根据去卷积处理部53所生成的复原光谱波形Q(λ)对后述的光谱纯度E95进行计算，作为计测谱线宽度WD。E95计算部54也可以将计算出的计测谱线宽度WD的数据输出给激光控制部20。
5.1动作
5.1.1谱线宽度的计算处理
图23是示出第三实施方式的谱线宽度计算部22的谱线宽度计算的处理的流程图。谱线宽度计算部22也可以通过以下的处理来计算由窄带化激光装置生成的脉冲激光PL的谱线宽度。
首先，在S500中，谱线宽度计算部22也可以从激光控制部20的未图示的存储器读取第一次数N1的数据。以下的处理也可以在脉冲激光PL的脉冲串振荡中进行。
在S510中，计数器22b也可以对计数值N进行复位，使其为“N＝0”。接下来，在S520中，计数器22b也可以对窄带化激光装置是否进行了激光振荡进行判定。例如，计数器22b也可以在从能量传感器17接收到一次检测信号的情况下判定为窄带化激光装置进行了激光振荡。在窄带化激光装置未进行激光振荡的情况下(S520：“否”)，计数器22b也可以待机到窄带化激光装置进行了激光振荡为止。在窄带化激光装置进行了激光振荡的情况下(S520：“是”)，计数器22b也可以将处理前进到S530。
在S530中，计数器22b也可以将计数值N递增。例如，也可以对当前的计数值N加上“1”。此时，脉冲激光PL的一部分可以入射到第二标准具分光器19，经由标准具19b在线传感器19d中曝光出干涉条纹。由此，在线传感器19d中，可以获取干涉条纹的数据Fi(r)。
接下来，在S540中，谱线宽度计算部22也可以向第二标准具分光器19的线传感器19d输出数据输出触发。接下来，在S550中，谱线宽度计算部22也可以根据数据输出触发的输入而接收从线传感器19d输出的干涉条纹的数据Fi(r)。谱线宽度计算部22接收到的干涉条纹的数据Fi(r)也可以输入给运算处理部22c所包含的光谱波形生成部50。
接下来，在S560中，光谱波形生成部50也可以使用输入给运算处理部22c的一个干涉条纹的数据Fi(r)，根据式(2)生成光谱波形。
接下来，在S570中，谱线宽度计算部22也可以对计数值N是否为第一次数N1进行判定。在计数值N不为第一次数N1的情况下，(S570：“否”)，谱线宽度计算部22也可以将处理返回到上述的S520。在计数值N为第一次数N1的情况下(S570：“是”)，谱线宽度计算部22也可以将处理前进到S580。在处理前进到S580的情况下，可以由光谱波形生成部50生成N1个光谱波形。
在S580中，也可以参照图24所示的子例程。在图24所示的S581中，波长移位处理部51也可以对光谱波形生成部50所生成的N1个光谱波形分别计算出中心波长λCi，以使各光谱波形的中心波长λCi大致一致的方式使波长移位。
接下来，在S582中，波形平均化处理部52也可以使由波长移位处理部51对波长进行了移位后的N1个光谱波形平均化，生成观测光谱波形O(λ)。接下来，在S583中，去卷积处理部53也可以读取存储在装置函数存储部22a中的装置函数I(λ)。接下来，在S584中，去卷积处理部53也可以使用装置函数I(λ)对观测光谱波形O(λ)进行去卷积处理，求出满足上述的式(7)的复原光谱波形Q(λ)。
接下来，在S585中，E95计算部54也可以根据复原光谱波形Q(λ)对计测谱线宽度WD进行计算。接下来，返回到图23所示的流程图，在S590中，谱线宽度计算部22也可以将E95计算部54所计算的计测谱线宽度WD的数据输出给谱线宽度控制部20a。
接下来，也可以将处理返回到上述的图23所示的S510。以上的谱线宽度计测的处理也可以在脉冲串振荡期间Tb中反复进行。另外，在第三实施方式中，第一次数N1只要为2以上即可。
第三实施方式的窄带化激光装置的其他结构和动作也可以与比较例的窄带化激光装置相同。
5.2效果
图25是对第三实施方式的窄带化激光装置的效果进行说明的图。图25(A)例示出通过由曝光装置控制部40变更目标中心波长λT而中心波长发生变化的第一光谱波形T(λ-x)。图25(B)例示出相当于光谱波形生成部50所生成的光谱波形的第二光谱波形T’(λ-x)。图25(C)例示出通过波长移位处理部51和波形平均化处理部52的处理而生成的观测光谱波形O(λ)和去卷积处理部53所生成的复原光谱波形Q(λ)。
在第三实施方式中，可以通过以使中心波长一致的方式使波长移位后对中心波长不同的多个光谱波形进行平均，来生成观测光谱波形O(λ)。因此，通过去卷积处理而求出的复原光谱波形Q(λ)可以与第一光谱波形T(λ)大致相等。即，在第三实施方式中，复原光谱波形Q(λ)可以去除由曝光装置控制部40变更目标中心波长λT所带来的影响。因此，根据复原光谱波形Q(λ)而计算出的计测谱线宽度WD可以与脉冲激光PL的真正的谱线宽度WT大致相等。
5.3在波长移位处理中使用的中心波长的变化
在第三实施方式中，波长移位处理部51可以对光谱波形生成部50所生成的各光谱波形的中心波长λCi进行计算，根据该中心波长λCi使各光谱波形的波长移位。但也可以取而代之，波长移位处理部51根据波长控制部21所包含的中心波长计算部21a所计算的计测中心波长λC使各光谱波形的波长移位。并且，波长移位处理部51也可以根据上述的目标中心波长λT使各光谱波形的波长移位。
6.第二标准具分光器的变化(第四实施方式)
图26示出在本公开的第四实施方式的窄带化激光装置中使用的第二标准具分光器19的结构。在第四实施方式中，第二标准具分光器19也可以在扩散板19a与标准具19b之间配置光纤19e。
也可以在分束器16c与扩散板19a之间配置聚光透镜19f。也可以通过聚光透镜19f对脉冲激光进行聚光，由此使得通过扩散板19a后的散射光入射到光纤19e的入射端部19g。入射到光纤19e的入射端部19g的散射光也可以从光纤19e的射出端部19h朝向标准具19b射出。
并且，也可以设置有使光纤19e振动的加振装置19i。加振装置19i也可以具有未图示的致动器。在第四实施方式中，高反射镜16d可以被省略。
在脉冲激光的干涉性较高的情况下，通过加振装置19i使光纤19e振动，从而能够降低与干涉条纹相加的斑点噪声。其结果是，能够提高脉冲激光的谱线宽度和中心波长的计测精度。
7.通过MOPO间的同步对谱线宽度进行控制的窄带化激光装置(第五实施方式)
图27概略性地示出本公开的第五实施方式的窄带化激光装置的结构。在第五实施方式中，也可以在第一实施方式的窄带化激光装置的激光腔室10与第一分束器16a之间配置有输出耦合镜60、高反射镜61和62、功率振荡器。谱线宽度变更部15也可以被省略。
输出耦合镜60也可以是部分反射镜，也可以不具有调节波面的功能。输出耦合镜60也可以涂覆有如下的膜：将窄带化激光装置的振荡波长的光部分反射而以较高的透射率透射在一对放电电极11a和11b之间产生的可见的放电光。
在第五实施方式中，主振荡器(MO)也可以包含激光腔室10、一对放电电极11a和11b、MO电源12、窄带化模块14、输出耦合镜60、未图示的充电器。
高反射镜61和62也可以通过以较高的反射率将从输出耦合镜60输出的脉冲激光反射而将其引导到功率振荡器(PO)的后镜63。高反射镜61和62也可以涂覆有透射可见的放电光的膜。通过一对放电电极11a和11b之间的放电而产生的光中的可见光的一部分也可以透射过输出耦合镜60和高反射镜61而被引导到MO放电传感器64。MO放电传感器64也可以构成为：根据透射过输出耦合镜60和高反射镜61的可见光来检测主振荡器的一对放电电极11a和11b之间的放电的定时。表示放电定时的信号也可以输出给同步控制部65。
功率振荡器也可以包含激光腔室70、一对放电电极71a和71b、PO电源72、未图示的充电器。这些结构可以与主振荡器的对应的结构相同。功率振荡器还可以包含后镜63和输出耦合镜73。后镜63和输出耦合镜73也可以是部分反射镜，构成光谐振器。输出耦合镜73也可以涂覆有将进行激光振荡的波长的光部分反射的膜。这里，输出耦合镜73的部分反射膜的反射率也可以在10％～30％的范围内。
从高反射镜62入射到后镜63的脉冲激光的一部分也可以被导入到激光腔室70内，在输出耦合镜73与后镜63之间进行往复的期间被放大。被放大后的脉冲激光也可以从输出耦合镜73输出。这样，将通过功率振荡器对从主振荡器输出的脉冲激光进行放大并输出的激光装置称为MOPO方式的激光装置。
后镜63也可以涂覆有将进行激光振荡的波长的光部分反射而以较高的透射率透射可见的放电光的膜。这里，后镜63的部分反射膜的反射率也可以在70％～90％的范围内。通过一对放电电极71a和71b之间的放电而产生的光中的可见光的一部分也可以经由后镜63和高反射镜62而被引导到PO放电传感器74。PO放电传感器74也可以构成为：根据透射过后镜63和高反射镜62的可见光来检测功率振荡器的一对放电电极71a和71b之间的放电的定时。表示放电定时的信号也可以输出给同步控制部65。
激光控制部20也可以向同步控制部65输出振荡触发信号。同步控制部65也可以根据从激光控制部20接收到的振荡触发信号，向主振荡器的MO电源12的开关12a输出第一开关信号，向功率振荡器的PO电源72的开关72a输出第二开关信号。这里，同步控制部65也可以对第一开关信号和第二开关信号的定时进行控制，以使功率振荡器的放电定时相对于主振荡器的放电定时的延迟时间为期望的延迟时间。
图28示出MOPO方式的激光装置中的主振荡器和功率振荡器的放电定时的延迟时间与脉冲能量和谱线宽度的关系。如图28所示，只要主振荡器和功率振荡器的放电定时的延迟时间在规定的容许范围内，则从功率振荡器输出的脉冲激光的脉冲能量可以大致为恒定的。但是，即使在这样的容许范围内，从功率振荡器输出的脉冲激光的谱线宽度也可能根据主振荡器和功率振荡器的放电定时的延迟时间而不同。具体而言，对应于延迟时间变长，谱线宽度可能变窄。因此，在第五实施方式中，也可以通过调整主振荡器和功率振荡器的放电定时的延迟时间来控制谱线宽度。
关于其他点，可以与第一～第四实施方式相同。并且，在第五实施方式中，作为功率振荡器的光谐振器，示出法布里-珀罗型谐振器的例子，但不限定于此，也可以是环形谐振器。
8.控制部的结构
图29是示出控制部的概略结构的框图。上述的实施方式中的激光控制部20、波长控制部21、谱线宽度计算部22、同步控制部65等控制部也可以由计算机、可编程控制器等通用的控制设备构成。例如，也可以如下那样构成。
8.1结构
控制部也可以由处理部1000、以及与处理部1000连接的存储用存储器1005、用户接口1010、并行I/O控制器1020、串行I/O控制器1030、A/D、D/A转换器1040构成。另外，处理部1000也可以由CPU 1001、与CPU 1001连接的存储器1002、计时器1003、GPU 1004构成。
8.2动作
处理部1000也可以读出存储在存储用存储器1005中的程序。另外，处理部1000也可以执行读出的程序、或者按照程序的执行而从存储用存储器1005读出数据、或者使数据存储在存储用存储器1005中。
并行I/O控制器1020也可以与能够经由并行I/O端口进行通信的设备1021～102x连接。并行I/O控制器1020也可以对在处理部1000执行程序的过程中进行的经由并行I/O端口的基于数字信号的通信进行控制。
串行I/O控制器1030也可以与能够经由串行I/O端口进行通信的设备1031～103x连接。串行I/O控制器1030也可以对在处理部1000执行程序的过程中进行的经由串行I/O端口的基于数字信号的通信进行控制。
A/D、D/A转换器1040也可以与能够经由模拟端口进行通信的设备1041～104x连接。A/D、D/A转换器1040也可以对在处理部1000执行程序的过程中进行的经由模拟端口的基于模拟信号的通信进行控制。
用户接口1010也可以构成为：操作者显示基于处理部1000的程序的执行过程、或者使处理部1000进行操作者指示的程序执行的中止、中断处理。
处理部1000的CPU 1001也可以进行程序的运算处理。存储器1002也可以在CPU1001执行程序的过程中，进行程序的暂时存储、运算过程中的数据的暂时存储。计时器1003也可以对时刻、经过时间进行计测，按照程序的执行向CPU 1001输出时刻、经过时间。GPU 1004在向处理部1000输入了图像数据时，可以按照程序的执行对图像数据进行处理，并将其结果输出给CPU 1001。
与并行I/O控制器1020连接的能够经由并行I/O端口进行通信的设备1021～102x也可以用于曝光装置控制部40、其他控制部等的触发信号或表示定时的信号的收发。
与串行I/O控制器1030连接的能够经由串行I/O端口进行通信的设备1031～103x也可以用于曝光装置控制部40、其他控制部等的数据的收发。
与A/D、D/A转换器1040连接的能够经由模拟端口进行通信的设备1041～104x也可以是能量传感器17、线传感器18d、19d等各种传感器。也可以是，通过以上那样构成，控制部能够实现各实施方式所示的动作。
上述的说明仅意在进行例示而并非进行限制。因此，能够在不脱离附加的权利要求书的情况下对本公开的实施方式施加变更，这对于本领域技术人员是显而易见的。
本说明书和附加的权利要求书整体中使用的用语应该解释为“非限定性的”用语。例如，“包含”或“所包含的”这样的用语应该解释为“不限定于作为包含的内容而记载的内容”。“具有”这样的用语应该解释为“不限定于作为具有的内容而记载的内容”。另外，本说明书和附加的权利要求书中记载的修饰句“1个”应该解释为“至少1个”或“1个或1个以上”的意思。

Claims (15)

1.一种窄带化激光装置，其具有：
激光谐振器，其包含使谱线宽度窄带化的光学元件；
分光器，其对从所述激光谐振器输出的脉冲激光所包含的多个脉冲检测分光强度分布；
光谱波形生成部，其生成对所述多个脉冲的分光强度分布进行相加而得的光谱波形；
装置函数存储部，其存储所述分光器的装置函数，所述装置函数是在所述光谱波形为δ函数的光入射到所述分光器的情况下所计测的光谱波形的函数；
波长频度函数生成部，其生成表示所述多个脉冲的中心波长的频度分布的波长频度函数，所述波长频度函数与在所输入的中心波长按每一个脉冲变更的情况下的中心波长的频度分布对应；
去卷积处理部，其使用所述装置函数和所述波长频度函数对所述光谱波形进行去卷积处理；
谱线宽度计算部，其根据所述去卷积处理部所计算的复原光谱波形来计算谱线宽度；以及
谱线宽度控制部，其根据所述谱线宽度计算部所计算出的所述谱线宽度对所述脉冲激光的谱线宽度进行控制。
2.根据权利要求1所述的窄带化激光装置，其中，
所述去卷积处理部使用通过对所述装置函数和所述波长频度函数进行卷积处理而获得的合成函数来进行所述去卷积处理。
3.根据权利要求1所述的窄带化激光装置，其中，
该窄带化激光装置还具有对各所述脉冲的中心波长进行计测的中心波长计测部，
所述波长频度函数生成部根据所述中心波长计测部所计测的计测中心波长而生成所述波长频度函数。
4.根据权利要求3所述的窄带化激光装置，其中，
所述中心波长是半值波长的平均值、峰值波长、以及重心波长中的任意一个。
5.根据权利要求1所述的窄带化激光装置，其中，
该窄带化激光装置还具有控制部，该控制部从曝光装置获取各所述脉冲的中心波长的控制中所使用的目标中心波长，
所述波长频度函数生成部根据所述目标中心波长而生成所述波长频度函数。
6.根据权利要求5所述的窄带化激光装置，其中，
针对所述多个脉冲的所述目标中心波长的波长变更量为所述波长频度函数的区间宽度的2倍以上。
7.根据权利要求6所述的窄带化激光装置，其中，
所述区间宽度比0大且为7fm以下。
8.根据权利要求1所述的窄带化激光装置，其中，
所述分光器包含传感器，该传感器每当对所述分光强度分布进行了第一次数的检测时，输出累计了所述分光强度分布而得的累计数据，并且进行第二次数的所述输出，
所述光谱波形生成部根据对所述第二次数的所述累计数据进行平均而得的累计平均数据，而生成所述光谱波形。
9.根据权利要求8所述的窄带化激光装置，其中，
所述第一次数和所述第二次数分别为1以上，
作为所述第一次数与所述第二次数的积的第三次数为2以上。
10.根据权利要求1所述的窄带化激光装置，其中，
该窄带化激光装置还具有对各所述脉冲的脉冲能量进行检测的能量传感器，
波长频度函数生成部通过按波长的每个区间计算所述脉冲能量的和而生成所述波长频度函数。
11.一种窄带化激光装置，其具有：
激光谐振器，其包含使谱线宽度窄带化的光学元件；
分光器，其对从所述激光谐振器输出的脉冲激光所包含的多个脉冲检测分光强度分布；
光谱波形生成部，其针对所述多个脉冲，分别根据所述分光强度分布而生成光谱波形；
装置函数存储部，其存储所述分光器的装置函数，所述装置函数是在所述光谱波形为δ函数的光入射到所述分光器的情况下所计测的光谱波形的函数；
波长移位处理部，其对所述光谱波形生成部所生成的各光谱波形以使中心波长大致一致的方式使波长移位；
波形平均化处理部，其对由所述波长移位处理部进行了波长移位后的多个光谱波形进行平均；
去卷积处理部，其使用所述装置函数对由所述波形平均化处理部进行平均后的光谱波形进行去卷积处理；
谱线宽度计算部，其根据所述去卷积处理部所计算的复原光谱波形来计算谱线宽度；以及
谱线宽度控制部，其根据所述谱线宽度计算部所计算出的所述谱线宽度对所述脉冲激光的谱线宽度进行控制。
12.根据权利要求11所述的窄带化激光装置，其中，
该窄带化激光装置还具有对各所述脉冲的中心波长进行计测的中心波长计测部，
所述波长移位处理部根据所述中心波长计测部所计测的计测中心波长而使波长移位。
13.根据权利要求12所述的窄带化激光装置，其中，
所述中心波长是半值波长的平均值、峰值波长、以及重心波长中的任意一个。
14.根据权利要求11所述的窄带化激光装置，其中，
该窄带化激光装置还具有控制部，该控制部从曝光装置获取各所述脉冲的中心波长的控制中所使用的目标中心波长，
所述波长移位处理部根据所述目标中心波长而使波长移位。
15.一种谱线宽度计测装置，其具有：
分光器，其对从激光谐振器输出的脉冲激光所包含的多个脉冲检测分光强度分布；
光谱波形生成部，其生成对所述多个脉冲的分光强度分布进行相加而得的光谱波形；
装置函数存储部，其存储所述分光器的装置函数，所述装置函数是在所述光谱波形为δ函数的光入射到所述分光器的情况下所计测的光谱波形的函数；
波长频度函数生成部，其生成表示所述多个脉冲的中心波长的频度分布的波长频度函数，所述波长频度函数与在所输入的中心波长按每一个脉冲变更的情况下的中心波长的频度分布对应；
去卷积处理部，其使用所述装置函数和所述波长频度函数对所述光谱波形进行去卷积处理；以及
谱线宽度计算部，其根据所述去卷积处理部所计算的复原光谱波形来计算谱线宽度。
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