JP2000286494A - ガス放電レーザシステム及び混合ガス状態安定化方法 - Google Patents
ガス放電レーザシステム及び混合ガス状態安定化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電チェンバ内の混合ガス状態を正確かつ周
期的に決定し、安定化できるエキシマまたは分子レーザ
システムを提供する。 【解決手段】 レーザの放電チェンバ１内の混合ガスは
初期の濃度から減損しやすいＦ2 あるいはＨＣｌといっ
た化学種分子を含むハロゲン成分を含む。混合ガスがパ
ルス放電回路６によって活性化されると、増幅された自
然放出（ＡＳＥ）信号がモニタされる。混合ガスの状態
はモニタされたＡＳＥ信号に基づいて決定される。誘導
放出はより正確にＡＳＥ信号をモニタするために好まし
くは濾過または遮断される。混合ガスは、モニタされた
ＡＳＥ信号から決定される混合ガスの進行状態に基づい
て、好ましくはマイクロハロゲン注入、全圧調整、ミニ
ガス交換と部分的ガス交換を使用して補充される。
期的に決定し、安定化できるエキシマまたは分子レーザ
システムを提供する。 【解決手段】 レーザの放電チェンバ１内の混合ガスは
初期の濃度から減損しやすいＦ2 あるいはＨＣｌといっ
た化学種分子を含むハロゲン成分を含む。混合ガスがパ
ルス放電回路６によって活性化されると、増幅された自
然放出（ＡＳＥ）信号がモニタされる。混合ガスの状態
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放出はより正確にＡＳＥ信号をモニタするために好まし
くは濾過または遮断される。混合ガスは、モニタされた
ＡＳＥ信号から決定される混合ガスの進行状態に基づい
て、好ましくはマイクロハロゲン注入、全圧調整、ミニ
ガス交換と部分的ガス交換を使用して補充される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガス放電レーザの出
力光線パラメータを安定化させるための技術に関する。
特に、本発明は、最適な混合ガス組成を、その混合ガス
状態と共に変化するモニタされた増幅された自然放出
（ＡＳＥ）信号に基づいてガス補充を実行することによ
って維持する技術に関する。
力光線パラメータを安定化させるための技術に関する。
特に、本発明は、最適な混合ガス組成を、その混合ガス
状態と共に変化するモニタされた増幅された自然放出
（ＡＳＥ）信号に基づいてガス補充を実行することによ
って維持する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】深紫外（ＤＵＶ（deep ultraviolet)）
あるいは真空紫外（ＶＵＶ（vacuum ultraviolet））に
おいて放出するエキシマレーザや分子レーザのようなパ
ルス化した放電レーザは、フォトリソグラフィのような
産業応用にとって非常に重要になってきた。このような
レーザは、一般にハロゲンと一つまたは二つの希ガスの
ような二つ以上のガスを含む放電チェンバを備える。実
例として、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎ
ｍ）、ＸｅＦ（３５０ｎｍ）、ＫｒＣｌ（２２２ｎ
ｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、及びＦ2（１５７ｎ
ｍ）レーザが挙げられる。
あるいは真空紫外（ＶＵＶ（vacuum ultraviolet））に
おいて放出するエキシマレーザや分子レーザのようなパ
ルス化した放電レーザは、フォトリソグラフィのような
産業応用にとって非常に重要になってきた。このような
レーザは、一般にハロゲンと一つまたは二つの希ガスの
ような二つ以上のガスを含む放電チェンバを備える。実
例として、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎ
ｍ）、ＸｅＦ（３５０ｎｍ）、ＫｒＣｌ（２２２ｎ
ｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎｍ）、及びＦ2（１５７ｎ
ｍ）レーザが挙げられる。
【０００３】混合ガスの励起効率とこれらのレーザの出
力光線の種々なパラメータはそれらの混合ガスの組成と
共に敏感に変化する。ＫｒＦレーザの最適な混合ガス組
成は〜０．１％のＦ2／〜１％のＫｒ／〜９８．９％の
Ｎｅ辺りの好ましい混合ガス成分比率を有する。Ｆ2レ
ーザは、〜０．１％のＦ2 ／〜９９．９％のＮｅ（また
はＨｅ）辺りの好ましいガス成分比率（米国特許出願番
号０９／３１７，５２６明細書参照）を有する。これら
の最適なガス組成または他のエキシマもしくは分子レー
ザの最適なガス組成からいかにずれても、一般に、光線
エネルギー、エネルギー安定度、時間的パルス幅、時間
的空間的コヒーレンス、バンド幅、及び長短軸の光線輪
郭や発散度といった一つ以上の出力光線パラメータの最
適値から不安定化または減少する結果となるであろう。
力光線の種々なパラメータはそれらの混合ガスの組成と
共に敏感に変化する。ＫｒＦレーザの最適な混合ガス組
成は〜０．１％のＦ2／〜１％のＫｒ／〜９８．９％の
Ｎｅ辺りの好ましい混合ガス成分比率を有する。Ｆ2レ
ーザは、〜０．１％のＦ2 ／〜９９．９％のＮｅ（また
はＨｅ）辺りの好ましいガス成分比率（米国特許出願番
号０９／３１７，５２６明細書参照）を有する。これら
の最適なガス組成または他のエキシマもしくは分子レー
ザの最適なガス組成からいかにずれても、一般に、光線
エネルギー、エネルギー安定度、時間的パルス幅、時間
的空間的コヒーレンス、バンド幅、及び長短軸の光線輪
郭や発散度といった一つ以上の出力光線パラメータの最
適値から不安定化または減少する結果となるであろう。
【０００４】混合ガス内のハロゲン含有分子（halogen
containing molecules）、例えばＦ 2またはＨＣｌ、の
濃度（または分圧）はこの点に関して特に重要である。
例えばＫｒレーザのＫｒとＮｅといった希ガスの減損
は、Ｆ2レーザの希ガスと比較して低い。ただしこれら
の希ガスもより長い間隔で補充される。
containing molecules）、例えばＦ 2またはＨＣｌ、の
濃度（または分圧）はこの点に関して特に重要である。
例えばＫｒレーザのＫｒとＮｅといった希ガスの減損
は、Ｆ2レーザの希ガスと比較して低い。ただしこれら
の希ガスもより長い間隔で補充される。
【０００５】産業的応用においては、より長い期間継続
的に稼働することが可能な、つまり最小の故障時間を持
つことが可能な、エキシマまたは分子レーザを手にする
ことは有利である。１年を通してノンストップで稼働す
ることができる、あるいは、予定されたメンテナンスに
要する停止期間数が最小で、かつその停止期間の継続時
間が最小となり得る、エキシマまたは分子レーザを得る
ことが望ましい。例えば９８％以上の使用可能時間に
は、出力光線パラメータの正確な制御と安定化が必要
で、それには混合ガスの組成の正確な制御が必要であ
る。
的に稼働することが可能な、つまり最小の故障時間を持
つことが可能な、エキシマまたは分子レーザを手にする
ことは有利である。１年を通してノンストップで稼働す
ることができる、あるいは、予定されたメンテナンスに
要する停止期間数が最小で、かつその停止期間の継続時
間が最小となり得る、エキシマまたは分子レーザを得る
ことが望ましい。例えば９８％以上の使用可能時間に
は、出力光線パラメータの正確な制御と安定化が必要
で、それには混合ガスの組成の正確な制御が必要であ
る。
【０００６】不幸なことに、電極浸食によるハロゲン減
損が、エキシマ及び分子レーザにおいて、その混合ガス
内のフッ素と塩素の攻撃的性質が原因で生じる。ハロゲ
ンガスは大いに反応的で、混合ガスにおけるその濃度
は、それがほんのわずかな汚染物質を残して反応するに
つれ、減少する。ハロゲンガスは放電チャンバまたは放
電管の材料と反応する。さらに、レーザが稼働している
（放電している）か否かにかかわらず、反応が起きて混
合ガスは劣化する。静的なガスの寿命は一般的なＫｒＦ
レーザではおよそ１週間である。静的な、つまり放電が
起きていない、ＫｒＦレーザ混合ガスに関して、ＨＦ、
Ｏ2、ＣＯ2、及びＳｉＦ4の濃度が観測されている（上
記ジュリッシュ（Jurisch）氏等の特許出願明細書参
照）。ＫｒＦエキシマレーザが稼働する間、ＨＦ、ＣＦ
4、ＣＯＦ2、ＳｉＦ4 のような汚染物質は、その濃度が
急速に増加することが観測された（応用光学第３１巻第
１２号（１９９２年４月２０日）の１９７５〜１９８１
ページに掲載された、Ｇ．Ｍ．ジュリッシュ（G.M. Jur
sich）氏等の、放電励起したＫｒレーザにおけるガス汚
染物質効果（Gas Contaminant Effects in Discharge-E
xcited KrF Lasers）、と題された論文を参照）。
損が、エキシマ及び分子レーザにおいて、その混合ガス
内のフッ素と塩素の攻撃的性質が原因で生じる。ハロゲ
ンガスは大いに反応的で、混合ガスにおけるその濃度
は、それがほんのわずかな汚染物質を残して反応するに
つれ、減少する。ハロゲンガスは放電チャンバまたは放
電管の材料と反応する。さらに、レーザが稼働している
（放電している）か否かにかかわらず、反応が起きて混
合ガスは劣化する。静的なガスの寿命は一般的なＫｒＦ
レーザではおよそ１週間である。静的な、つまり放電が
起きていない、ＫｒＦレーザ混合ガスに関して、ＨＦ、
Ｏ2、ＣＯ2、及びＳｉＦ4の濃度が観測されている（上
記ジュリッシュ（Jurisch）氏等の特許出願明細書参
照）。ＫｒＦエキシマレーザが稼働する間、ＨＦ、ＣＦ
4、ＣＯＦ2、ＳｉＦ4 のような汚染物質は、その濃度が
急速に増加することが観測された（応用光学第３１巻第
１２号（１９９２年４月２０日）の１９７５〜１９８１
ページに掲載された、Ｇ．Ｍ．ジュリッシュ（G.M. Jur
sich）氏等の、放電励起したＫｒレーザにおけるガス汚
染物質効果（Gas Contaminant Effects in Discharge-E
xcited KrF Lasers）、と題された論文を参照）。
【０００７】効率的にこのガス劣化を減少させる一つの
方法は、レーザ放電チェンバ内で汚染物質源を減少また
は消滅させることによるものである。このことを念頭に
置くと、全金属・セラミックスレーザ管が開示されいる
（Ｄ．バスティング（D. Basting）氏等のハロゲンガス
放電レーザ管（Laserrohr fur halogenhaltige Gasentl
adungslaser）と題された独国特許Ｇ２９５２０２８
０．１（１９９５年１月２５日／１９９６年４月１８
日）（ラムダ・フィジークＬＰノヴァチューブ（Lambda
Physik LP Novatube）を開示）と、ラムダ・フィジー
ク（Lambda Physik）社の独国実用新案ＤＥ２９７１３
７５５．７（金属で内張された組み込み窓を持つエキシ
マまたは分子レーザ）参照）。低温ガスフィルタのよう
な、ガス浄化システム（米国特許第４，５３４，０３４
号参照）、または静電粒子フィルタ（米国特許第５，５
８６，１３４号参照）も、ＫｒＦレーザガス寿命を１億
ショットに延長するために使用されている。改良された
レーザ管と低温浄化システムを使用しているにもかかわ
らず、混合ガスを安定化させるための最も重要な技術
は、それによってハロゲン注入（ＨＩ）、希ガス射出、
部分的なガス交換（ＰＧＲ）と全圧力調整が行われる、
ガス補充手続きを含む。特定ガスの補充量と補充間隔
は、混合ガスの組成の変化に基づいて決定され、ハロゲ
ン化学種の消耗によって最も顕著に決定される。米国仮
特許出願番号６０／１２４，７８５明細書には、本発明
の好ましいガス補充手続きが開示されている。米国仮特
許出願番号６０／１２４，７８５明細書には、全圧調整
と部分的ガス交換（ＰＧＲ）及び新規補充に加えて、複
数の注意深く選ばれた間隔と量において実行されるガス
交換手続きである、マイクロハロゲン注入（μＨＩ）と
ミニガス交換（ＭＧＲi）のようないくつかの小さなガ
ス作用を使用することが開示されている。
方法は、レーザ放電チェンバ内で汚染物質源を減少また
は消滅させることによるものである。このことを念頭に
置くと、全金属・セラミックスレーザ管が開示されいる
（Ｄ．バスティング（D. Basting）氏等のハロゲンガス
放電レーザ管（Laserrohr fur halogenhaltige Gasentl
adungslaser）と題された独国特許Ｇ２９５２０２８
０．１（１９９５年１月２５日／１９９６年４月１８
日）（ラムダ・フィジークＬＰノヴァチューブ（Lambda
Physik LP Novatube）を開示）と、ラムダ・フィジー
ク（Lambda Physik）社の独国実用新案ＤＥ２９７１３
７５５．７（金属で内張された組み込み窓を持つエキシ
マまたは分子レーザ）参照）。低温ガスフィルタのよう
な、ガス浄化システム（米国特許第４，５３４，０３４
号参照）、または静電粒子フィルタ（米国特許第５，５
８６，１３４号参照）も、ＫｒＦレーザガス寿命を１億
ショットに延長するために使用されている。改良された
レーザ管と低温浄化システムを使用しているにもかかわ
らず、混合ガスを安定化させるための最も重要な技術
は、それによってハロゲン注入（ＨＩ）、希ガス射出、
部分的なガス交換（ＰＧＲ）と全圧力調整が行われる、
ガス補充手続きを含む。特定ガスの補充量と補充間隔
は、混合ガスの組成の変化に基づいて決定され、ハロゲ
ン化学種の消耗によって最も顕著に決定される。米国仮
特許出願番号６０／１２４，７８５明細書には、本発明
の好ましいガス補充手続きが開示されている。米国仮特
許出願番号６０／１２４，７８５明細書には、全圧調整
と部分的ガス交換（ＰＧＲ）及び新規補充に加えて、複
数の注意深く選ばれた間隔と量において実行されるガス
交換手続きである、マイクロハロゲン注入（μＨＩ）と
ミニガス交換（ＭＧＲi）のようないくつかの小さなガ
ス作用を使用することが開示されている。
【０００８】しかしながら、迅速にオンライン調整を行
うためにレーザ管内のハロゲン濃度を直接測定すること
は簡単ではない（米国特許第５，１４９，６５９号（混
合ガス内の化学反応をモニタすることを開示）と、日本
国特許１０３４１０５０（ハロゲンに特有な放出の光学
的検出が実行される方法を開示）参照）。従って、工業
用レーザシステムに適用できる有利な方法はＦ2 または
ＨＣｌ濃度とレーザパラメータの間の周知の関係を使う
ことを含む。このような方法で、パラメータの正確な値
が直接測定され、Ｆ2またはＨＣｌ濃度はそれらの値か
ら計算されるであろう。このようにして、Ｆ2濃度は間
接的にモニタできる。
うためにレーザ管内のハロゲン濃度を直接測定すること
は簡単ではない（米国特許第５，１４９，６５９号（混
合ガス内の化学反応をモニタすることを開示）と、日本
国特許１０３４１０５０（ハロゲンに特有な放出の光学
的検出が実行される方法を開示）参照）。従って、工業
用レーザシステムに適用できる有利な方法はＦ2 または
ＨＣｌ濃度とレーザパラメータの間の周知の関係を使う
ことを含む。このような方法で、パラメータの正確な値
が直接測定され、Ｆ2またはＨＣｌ濃度はそれらの値か
ら計算されるであろう。このようにして、Ｆ2濃度は間
接的にモニタできる。
【０００９】レーザガス特性評価の前記方法には、レー
ザ放出のスペクトル幅の測定（ミゾグチ（Mizoguchi）
氏等に付与された米国特許第５，４５０，４３６号参
照）、レーザ放出の空間的輪郭（ワカバヤシ（Wakabaya
shi）氏等に付与された米国特許第５，６４２，３７４
号参照）、そして混合ガス状態の粗評価がなされてよ
い、バンド幅、コヒーレンス、駆動電圧またはエネルギ
安定度といった出力光線の他の特性の測定（サンドスト
ロム（Sandstrom）氏に付与された米国特許第５，４４
０，５７８号、ダス（Das ）氏に付与された米国特許第
５，８８７，０１４号と、ボグラ（Vogler）氏等によっ
て１９９８年１０月５日出願された米国特許出願番号０
９／１６７，６５３明細書参照）が含まれる。
ザ放出のスペクトル幅の測定（ミゾグチ（Mizoguchi）
氏等に付与された米国特許第５，４５０，４３６号参
照）、レーザ放出の空間的輪郭（ワカバヤシ（Wakabaya
shi）氏等に付与された米国特許第５，６４２，３７４
号参照）、そして混合ガス状態の粗評価がなされてよ
い、バンド幅、コヒーレンス、駆動電圧またはエネルギ
安定度といった出力光線の他の特性の測定（サンドスト
ロム（Sandstrom）氏に付与された米国特許第５，４４
０，５７８号、ダス（Das ）氏に付与された米国特許第
５，８８７，０１４号と、ボグラ（Vogler）氏等によっ
て１９９８年１０月５日出願された米国特許出願番号０
９／１６７，６５３明細書参照）が含まれる。
【００１０】ボグラ氏の出願（米国特許出願番号０９／
１６７，６５３明細書）において、パルスエネルギのよ
うな出力パラメータや駆動電圧のような入力パラメータ
のデータセットが測定され、新規補充後に放電チェンバ
に存在するような最適なガス組成に対応する記憶された
「マスタ」データセットと比較される。データ値と／ま
たはそのデータ値から生成された曲線勾配の比較から、
現在の混合ガス状態と適切なガス補充手続きが、もしあ
れば、混合ガスを再最適化するために決定され、開始さ
れる。混合ガスにおけるハロゲン内容物との周知の対応
に従って変化するパラメータのモニタ値に基づいてガス
制御を実行することによって上記技術で改良されること
が望ましい。さらに、望ましいパラメータは、他のレー
ザシステムや、共振器位置合わせ、繰返し率、調整精
度、熱的条件、レーザ管の老化と光学部品の劣化といっ
た出力光線パラメータによっては、あまり影響されない
であろう。
１６７，６５３明細書）において、パルスエネルギのよ
うな出力パラメータや駆動電圧のような入力パラメータ
のデータセットが測定され、新規補充後に放電チェンバ
に存在するような最適なガス組成に対応する記憶された
「マスタ」データセットと比較される。データ値と／ま
たはそのデータ値から生成された曲線勾配の比較から、
現在の混合ガス状態と適切なガス補充手続きが、もしあ
れば、混合ガスを再最適化するために決定され、開始さ
れる。混合ガスにおけるハロゲン内容物との周知の対応
に従って変化するパラメータのモニタ値に基づいてガス
制御を実行することによって上記技術で改良されること
が望ましい。さらに、望ましいパラメータは、他のレー
ザシステムや、共振器位置合わせ、繰返し率、調整精
度、熱的条件、レーザ管の老化と光学部品の劣化といっ
た出力光線パラメータによっては、あまり影響されない
であろう。
【００１１】もう１つの技術では、混合ガス組成の精度
分析のために質量分析計が使用される（ベッドウェル
（Bedwell ）氏に付与された米国特許第５，０９０，０
２０号参照）。しかしながら、質量分析計は望ましくな
いほど大きく、マイクロリソグラフィ・ステッパまたは
走査システムで使用される一般的な光源である、Ｋｒ
Ｆ、ＡｒＦあるいはＦ2レーザシステムのような、継続
的に稼働するエキシマまたは分子レーザシステムに組み
込む装置としては高価な部分である。さらにもう１つの
技術では、化学反応をモニタして混合ガス内のフッ素濃
度が測定される（ハクタ（Hakuta）氏に付与された米国
特許第５，１４９，６５９号参照）。しかしこの方法
は、迅速なオンライン補正手続での使用には適していな
い。現在のエキシマまたは分子レーザシステムに容易に
適応可能で、迅速なオンライン情報を提供する、混合ガ
ス状態をモニタするための正確な技術を持つことが望ま
しい。
分析のために質量分析計が使用される（ベッドウェル
（Bedwell ）氏に付与された米国特許第５，０９０，０
２０号参照）。しかしながら、質量分析計は望ましくな
いほど大きく、マイクロリソグラフィ・ステッパまたは
走査システムで使用される一般的な光源である、Ｋｒ
Ｆ、ＡｒＦあるいはＦ2レーザシステムのような、継続
的に稼働するエキシマまたは分子レーザシステムに組み
込む装置としては高価な部分である。さらにもう１つの
技術では、化学反応をモニタして混合ガス内のフッ素濃
度が測定される（ハクタ（Hakuta）氏に付与された米国
特許第５，１４９，６５９号参照）。しかしこの方法
は、迅速なオンライン補正手続での使用には適していな
い。現在のエキシマまたは分子レーザシステムに容易に
適応可能で、迅速なオンライン情報を提供する、混合ガ
ス状態をモニタするための正確な技術を持つことが望ま
しい。
【００１２】エキシマまたはフッ素分子レーザのような
一般的なガス放電レーザでは、放電に印加される駆動電
圧を調整することによって、混合ガスの劣化にもかかわ
らず、一定のレーザパルスエネルギが短期間維持され
る。上記のように、長期調整は、ハロゲン注入（Ｈ
Ｉ）、全圧調整と部分的なガス交換（ＰＧＲ）のような
ガス補充作用によって達成される。混合ガス組成のスム
ーズな長期安定化では、入力レーザシステムパラメータ
データがコンピュータによって処理される調整ループが
使用される（ボグラ（Vogler）氏等による米国特許出願
番号０９／１６７，６５３明細書参照）。
一般的なガス放電レーザでは、放電に印加される駆動電
圧を調整することによって、混合ガスの劣化にもかかわ
らず、一定のレーザパルスエネルギが短期間維持され
る。上記のように、長期調整は、ハロゲン注入（Ｈ
Ｉ）、全圧調整と部分的なガス交換（ＰＧＲ）のような
ガス補充作用によって達成される。混合ガス組成のスム
ーズな長期安定化では、入力レーザシステムパラメータ
データがコンピュータによって処理される調整ループが
使用される（ボグラ（Vogler）氏等による米国特許出願
番号０９／１６７，６５３明細書参照）。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】これらの一般的なレー
ザシステムでは、エネルギ検出器が出力レーザ光線のエ
ネルギをモニタするために使われる。コンピュータは、
電気パルスパワーモジュールからの駆動電圧情報と共
に、エネルギ検出器からのパルスエネルギデータを受信
する。この情報は、エネルギモニタ信号がガスによって
のみならず共振器光学部品の劣化あるいは位置合わせミ
スによっても影響されるために、十分に選択的ではな
い。一般的な動作モードは、電気パルスパワーモジュー
ルの駆動高電圧を調整することによってパルスエネルギ
が一定に保たれる、いわゆるエネルギ一定モードであ
る。このようにして人はエネルギモニタから一定の値を
得る。再びレーザ共振器状態はいうにおよばずガス老化
によっても引き起こされ得るレーザ状態の変化によって
駆動電圧が変化する。およそ一定の駆動電圧レベルでレ
ーザを稼働させることが望ましい。これを達成するため
に、適切なスムーズなガス調整手続きが必要である。エ
キシマレーザの例では通常、ハロゲンガス成分（ＫｒＦ
レーザーでのＦ2）が減損するが、その一方で他のガス
（ＫｒＦレーザでの希ガスＫｒとＮｅ）は通常減損しな
い。そのため、μＨＩの、あるいは他の適切なスムーズ
なガス処置が適用される。
ザシステムでは、エネルギ検出器が出力レーザ光線のエ
ネルギをモニタするために使われる。コンピュータは、
電気パルスパワーモジュールからの駆動電圧情報と共
に、エネルギ検出器からのパルスエネルギデータを受信
する。この情報は、エネルギモニタ信号がガスによって
のみならず共振器光学部品の劣化あるいは位置合わせミ
スによっても影響されるために、十分に選択的ではな
い。一般的な動作モードは、電気パルスパワーモジュー
ルの駆動高電圧を調整することによってパルスエネルギ
が一定に保たれる、いわゆるエネルギ一定モードであ
る。このようにして人はエネルギモニタから一定の値を
得る。再びレーザ共振器状態はいうにおよばずガス老化
によっても引き起こされ得るレーザ状態の変化によって
駆動電圧が変化する。およそ一定の駆動電圧レベルでレ
ーザを稼働させることが望ましい。これを達成するため
に、適切なスムーズなガス調整手続きが必要である。エ
キシマレーザの例では通常、ハロゲンガス成分（ＫｒＦ
レーザーでのＦ2）が減損するが、その一方で他のガス
（ＫｒＦレーザでの希ガスＫｒとＮｅ）は通常減損しな
い。そのため、μＨＩの、あるいは他の適切なスムーズ
なガス処置が適用される。
【００１４】そこで本発明の課題は、混合ガス状態が正
確かつ周期的に決定できる、エキシマまたは分子レーザ
システムを提供することにある。本発明のもう一つの課
題は、混合ガス状態の実行決定に基づくガス補充技術を
使用して出力光線パラメータを安定化させながら、継続
運転が可能なエキシマまたは分子レーザシステムを提供
することにある。
確かつ周期的に決定できる、エキシマまたは分子レーザ
システムを提供することにある。本発明のもう一つの課
題は、混合ガス状態の実行決定に基づくガス補充技術を
使用して出力光線パラメータを安定化させながら、継続
運転が可能なエキシマまたは分子レーザシステムを提供
することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し得る、エキシマまたは分子レーザといったガス放電レ
ーザシステムを提供する。このレーザシステムは、混合
ガスを含む放電チェンバと、混合ガスを活性化させるた
めの電源回路に接続された一対の電極と、そしてレーザ
光線を生成するための共振器とを含む。このシステム
は、混合ガス状態を決定するためにレーザの増幅された
自然放出（ＡＳＥ）信号をモニタするためのＡＳＥ検出
器または手段も含む。モニタ手段はここに記述されるよ
うなＡＳＥ検出器でよい。
し得る、エキシマまたは分子レーザといったガス放電レ
ーザシステムを提供する。このレーザシステムは、混合
ガスを含む放電チェンバと、混合ガスを活性化させるた
めの電源回路に接続された一対の電極と、そしてレーザ
光線を生成するための共振器とを含む。このシステム
は、混合ガス状態を決定するためにレーザの増幅された
自然放出（ＡＳＥ）信号をモニタするためのＡＳＥ検出
器または手段も含む。モニタ手段はここに記述されるよ
うなＡＳＥ検出器でよい。
【００１６】レーザの混合ガスには、初期の最適濃度か
ら減損しやすいＦ2またはＨＣｌのような化学種を含む
ハロゲン成分が含まれる。混合ガスの状態は、混合ガス
が電源回路によって活性化されるときにモニタされるＡ
ＳＥ信号に基づいて決定される。どんな誘導放出も好ま
しくは、より正確にＡＳＥ信号をモニタするために濾過
（または濾光もしくはフィルタリング）または遮断（ブ
ロック）される。混合ガスは好ましくは、モニタされた
ＡＳＥ信号から決定される混合ガスの進行状態に基づい
た、マイクロハロゲン注入（μＨＩ）とミニガス交換及
び／または部分的ガス交換（ＭＧＲ／ＰＧＲ（mini and
/or partial gas replacements））を使って補充され
る。
ら減損しやすいＦ2またはＨＣｌのような化学種を含む
ハロゲン成分が含まれる。混合ガスの状態は、混合ガス
が電源回路によって活性化されるときにモニタされるＡ
ＳＥ信号に基づいて決定される。どんな誘導放出も好ま
しくは、より正確にＡＳＥ信号をモニタするために濾過
（または濾光もしくはフィルタリング）または遮断（ブ
ロック）される。混合ガスは好ましくは、モニタされた
ＡＳＥ信号から決定される混合ガスの進行状態に基づい
た、マイクロハロゲン注入（μＨＩ）とミニガス交換及
び／または部分的ガス交換（ＭＧＲ／ＰＧＲ（mini and
/or partial gas replacements））を使って補充され
る。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、ガ
ス放電レーザの混合ガス状態と直接関係する信号を提供
する。本発明の利点は、プロセッサ制御の調整ループの
入力信号がレーザの増幅された自然放出信号（ＡＳＥ
（amplified spontaneous emission signal））であ
る、ということである（自然放出の一般的な議論に関し
ては、例えば、Ｖ．Ｆ．バイスコップ（V.F. Weisskop
f）氏とＥ．ウィグナー（E. Wigner）氏による論文、
Ｚ．Ｐｈｙｓ６３，５４（１９３０）、Ｒ．Ｈ．ディッ
ケ（R.H. Dicke）氏とＪ．Ｐ．ウィッケ（J.P. Wittk
e）氏の著書、量子力学入門（Introduction to Quantum
Mechanics）、アディソン−ウェスリー社（Addison-Wes
ley）（１９６０）と、そして／またはＪ．Ｈ．エバリ
（J.H. Eberly）氏による論文、ＡｍｅｒｉｃａｎＪ．
Ｐｈｙｓ．，４０，１３７４（１９７２）参照）。
態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、ガ
ス放電レーザの混合ガス状態と直接関係する信号を提供
する。本発明の利点は、プロセッサ制御の調整ループの
入力信号がレーザの増幅された自然放出信号（ＡＳＥ
（amplified spontaneous emission signal））であ
る、ということである（自然放出の一般的な議論に関し
ては、例えば、Ｖ．Ｆ．バイスコップ（V.F. Weisskop
f）氏とＥ．ウィグナー（E. Wigner）氏による論文、
Ｚ．Ｐｈｙｓ６３，５４（１９３０）、Ｒ．Ｈ．ディッ
ケ（R.H. Dicke）氏とＪ．Ｐ．ウィッケ（J.P. Wittk
e）氏の著書、量子力学入門（Introduction to Quantum
Mechanics）、アディソン−ウェスリー社（Addison-Wes
ley）（１９６０）と、そして／またはＪ．Ｈ．エバリ
（J.H. Eberly）氏による論文、ＡｍｅｒｉｃａｎＪ．
Ｐｈｙｓ．，４０，１３７４（１９７２）参照）。
【００１８】図１は、本発明の好ましい実施態様におけ
る、エキシマまたは分子レーザ（例えば、Ｆ2、Ｋｒ
Ｆ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦ、ＫｒＣｌ）といったガ
ス放電レーザシステムの略ブロック構成図を示してい
る。このレーザシステムは、混合ガスを含むレーザ管ま
たは放電チェンバ１と、プロセッサ９とファン・冷却ユ
ニットによって制御される電気パルスパワー・放電モジ
ュール６に接続された一対のメイン電極１１とを備え
る。混合ガスは一般に化学種分子（例えば、Ｆ2または
ＨＣｌ）を含むハロゲンと、活性希ガス（例えば、Ｋ
ｒ、ＡｒあるいはＸｅ）と、緩衝ガス（例えば、Ｎｅま
たはＨｅ）、あるいは、Ｆ2レーザの場合では、Ｆ2と緩
衝ガス（例えば、ＮｅまたはＨｅ）を含む。電極１１
は、米国特許第４，８６０，３００号、第５，３４７，
５３２号、第５，７２９，５６５号、または独国特許第
４４０１８９２号に開示されているように、好ましく
は、使用されるレーザに依存して特別な形状と素材で構
成される。
る、エキシマまたは分子レーザ（例えば、Ｆ2、Ｋｒ
Ｆ、ＡｒＦ、ＸｅＣｌ、ＸｅＦ、ＫｒＣｌ）といったガ
ス放電レーザシステムの略ブロック構成図を示してい
る。このレーザシステムは、混合ガスを含むレーザ管ま
たは放電チェンバ１と、プロセッサ９とファン・冷却ユ
ニットによって制御される電気パルスパワー・放電モジ
ュール６に接続された一対のメイン電極１１とを備え
る。混合ガスは一般に化学種分子（例えば、Ｆ2または
ＨＣｌ）を含むハロゲンと、活性希ガス（例えば、Ｋ
ｒ、ＡｒあるいはＸｅ）と、緩衝ガス（例えば、Ｎｅま
たはＨｅ）、あるいは、Ｆ2レーザの場合では、Ｆ2と緩
衝ガス（例えば、ＮｅまたはＨｅ）を含む。電極１１
は、米国特許第４，８６０，３００号、第５，３４７，
５３２号、第５，７２９，５６５号、または独国特許第
４４０１８９２号に開示されているように、好ましく
は、使用されるレーザに依存して特別な形状と素材で構
成される。
【００１９】混合ガスは新規補充の間に放電チャンバ内
に満たされる。ハロゲンと希ガスの注入、全圧調整とガ
ス交換手続きは、真空ポンプ、バルブ網と一つ以上のガ
ス隔室を含むガス制御ボックス７を使用して実行され
る。ガス制御ボックスは、ガス容器、タンク、缶（キャ
ニスタ）及び／またはビンに接続されたガス管線８を介
してガスを受け取る。ガス制御ボックスはプロセッサ９
によって制御される。
に満たされる。ハロゲンと希ガスの注入、全圧調整とガ
ス交換手続きは、真空ポンプ、バルブ網と一つ以上のガ
ス隔室を含むガス制御ボックス７を使用して実行され
る。ガス制御ボックスは、ガス容器、タンク、缶（キャ
ニスタ）及び／またはビンに接続されたガス管線８を介
してガスを受け取る。ガス制御ボックスはプロセッサ９
によって制御される。
【００２０】共振器は放電チャンバ１を取り囲み、好ま
しくは後部光学モジュール２と前部光学モジュール３を
備える。後部光学モジュール２は好ましくは、ミラーま
たはその前方に分散性プリズムを備えたミラーであって
よい高反射性光学部品、または通常はその前方に一つ以
上の光線拡張プリズムを備えた分散性反射格子を含む。
分散性素子を使って、レーザの自然線幅は減少させら
れ、あるいは離散スペクトルの単一線が選択される。出
力光線５の波長はミラーまたは格子の調整可能な方向付
けによって調整できる。後部光学モジュール２は、米国
特許出願番号０９／１３６，２７５または０９／２７
１，０２０明細書に記述された波長較正のように、以下
他に議論されない限り特定の光線パラメータのモニタリ
ング活動にそれが使用できるよう、少量の放射線の放出
が許されるよう構成できる。特に、線狭化モジュール
（line narrowing module）は、好ましくは複数のプリ
ズムまたは格子及び一つ以上のプリズムを備えたＫｒＦ
またはＡｒＦレーザに使用されることもあり、線選択光
学部品はＦ2レーザ（例えば上記分散性素子を除けば、
エタロン、複屈折プレート及び／または一つ以上のプリ
ズム（米国特許出願番号０９／３１７，５２７明細書及
び同０９／３１７，６９５明細書参照））に使用される
こともある。追加的な光学素子が光線操舵のために後部
光学モジュールに含まれる場合がある。
しくは後部光学モジュール２と前部光学モジュール３を
備える。後部光学モジュール２は好ましくは、ミラーま
たはその前方に分散性プリズムを備えたミラーであって
よい高反射性光学部品、または通常はその前方に一つ以
上の光線拡張プリズムを備えた分散性反射格子を含む。
分散性素子を使って、レーザの自然線幅は減少させら
れ、あるいは離散スペクトルの単一線が選択される。出
力光線５の波長はミラーまたは格子の調整可能な方向付
けによって調整できる。後部光学モジュール２は、米国
特許出願番号０９／１３６，２７５または０９／２７
１，０２０明細書に記述された波長較正のように、以下
他に議論されない限り特定の光線パラメータのモニタリ
ング活動にそれが使用できるよう、少量の放射線の放出
が許されるよう構成できる。特に、線狭化モジュール
（line narrowing module）は、好ましくは複数のプリ
ズムまたは格子及び一つ以上のプリズムを備えたＫｒＦ
またはＡｒＦレーザに使用されることもあり、線選択光
学部品はＦ2レーザ（例えば上記分散性素子を除けば、
エタロン、複屈折プレート及び／または一つ以上のプリ
ズム（米国特許出願番号０９／３１７，５２７明細書及
び同０９／３１７，６９５明細書参照））に使用される
こともある。追加的な光学素子が光線操舵のために後部
光学モジュールに含まれる場合がある。
【００２１】前部光学モジュール３は好ましくはアウト
カプラを含み、ミラー、光線分離器（beam splitte
r）、プリズム、エタロン、及び／または格子といっ
た、光線操舵（beam steering）、光線分離あるいは光
線形成のための追加的な光学部品を含んでよい。レーザ
システムの出力光線５は好ましくは前部光学モジュール
３のアウトカプラによって共振器から放出される。
カプラを含み、ミラー、光線分離器（beam splitte
r）、プリズム、エタロン、及び／または格子といっ
た、光線操舵（beam steering）、光線分離あるいは光
線形成のための追加的な光学部品を含んでよい。レーザ
システムの出力光線５は好ましくは前部光学モジュール
３のアウトカプラによって共振器から放出される。
【００２２】出力光線５のパルスエネルギに比例する信
号を検出するためのエネルギモニタ４は図１において前
部光学モジュール３近くに図示されている。このエネル
ギ情報はエネルギモニタ４から一般にシリアルインタフ
ェースを経由してプロセッサ９に送られる。
号を検出するためのエネルギモニタ４は図１において前
部光学モジュール３近くに図示されている。このエネル
ギ情報はエネルギモニタ４から一般にシリアルインタフ
ェースを経由してプロセッサ９に送られる。
【００２３】レーザのＡＳＥに比例する信号を検出する
ためのＡＳＥ信号検出器１０は前部光学モジュール３の
近くに図示されている。このＡＳＥ信号情報もＡＳＥ検
出器１０からプロセッサ９に送られる。
ためのＡＳＥ信号検出器１０は前部光学モジュール３の
近くに図示されている。このＡＳＥ信号情報もＡＳＥ検
出器１０からプロセッサ９に送られる。
【００２４】ＡＳＥ信号は様々なＡＳＥ検出デバイス１
０のいずれかによって測定できる。例えば、フォトダイ
オード検出器はＡＳＥ信号または時間について積分され
たＡＳＥ信号のピーク強度を検出するように構成され
る。Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）によって生成されるよう
な非常に短い波長に関しては、特化したＶＵＶ感知検出
器が好ましい。このような好ましい検出器は米国仮特許
出願番号６０／１２２，１４５明細書に開示されてい
る。米国特許出願番号０９／１７２，８０５明細書に記
述されているような検出器も使用できる。
０のいずれかによって測定できる。例えば、フォトダイ
オード検出器はＡＳＥ信号または時間について積分され
たＡＳＥ信号のピーク強度を検出するように構成され
る。Ｆ2レーザ（１５７ｎｍ）によって生成されるよう
な非常に短い波長に関しては、特化したＶＵＶ感知検出
器が好ましい。このような好ましい検出器は米国仮特許
出願番号６０／１２２，１４５明細書に開示されてい
る。米国特許出願番号０９／１７２，８０５明細書に記
述されているような検出器も使用できる。
【００２５】好ましいＤＵＶあるいはＶＵＶ感知検出器
は、およそ２２５ｎｍ以上でほとんどゼロに近い感度を
有し、２００ｎｍ以下で優れたスペクトル反応を有す
る、ダイヤモンド光検出器である。この好ましい検出器
は、好ましくはＥＭＩ（電磁波障害）外乱を抑制するた
めにＣａＦ2と金網（metal mesh）を含む減衰のための
散乱プレートを含む筐体に好ましくは組み込まれる。こ
の好ましい検出器は、代わりに、あるいは実質的に、’
１４５仮特許出願明細書に開示された検出器であること
と共に、’８０５特許出願明細書に開示されているよう
な紫外線から可視光への変換プレートを含んでよい。
は、およそ２２５ｎｍ以上でほとんどゼロに近い感度を
有し、２００ｎｍ以下で優れたスペクトル反応を有す
る、ダイヤモンド光検出器である。この好ましい検出器
は、好ましくはＥＭＩ（電磁波障害）外乱を抑制するた
めにＣａＦ2と金網（metal mesh）を含む減衰のための
散乱プレートを含む筐体に好ましくは組み込まれる。こ
の好ましい検出器は、代わりに、あるいは実質的に、’
１４５仮特許出願明細書に開示された検出器であること
と共に、’８０５特許出願明細書に開示されているよう
な紫外線から可視光への変換プレートを含んでよい。
【００２６】誘導放出から十分に分離したＡＳＥ信号を
検出することが望ましい。そうでないなら、レーザパル
ス信号全体からＡＳＥ信号を分離することは困難である
ためである。ＡＳＥ信号と誘導放出信号はいくつかの異
なる特徴を有することが本発明において認識されている
ので、このレーザパルス信号全体からのＡＳＥ信号の十
分な分離は本発明において実現される。第一に、ＡＳＥ
信号は、共振器のコリメーティング効果と誘導放出の性
質のために、誘導放出信号を含む信号より大きな発散性
を示す。第二に、誘導放出信号は共振器の偏光光学素子
（例えば、プリズム、偏光光線分離器またはブルースタ
ー角に向き付けられたウィンドウ）のために通常一方向
に偏極しているのに対し、ＡＳＥ信号は偏極してない。
第三に、ＡＳＥ信号は誘導放出信号以前またはレーザパ
ルスの立ち上がりエッジにおいて一時的に発生する。第
四に、レーザ放出信号は主に、一つまたは両方の共振器
反射鏡２、３からの１回以上の反射後に放電チェンバに
現れる光子に依存するのに対し、一方、ＡＳＥ信号は共
振器反射鏡２，３から反射された後にいくつの光子が放
電チェンバに入射するかとは無関係である。これらの４
つの特性はそれぞれ偏極的、角度的、時間的、及び機構
的な識別と呼ばれるであろう識別に使用できる。
検出することが望ましい。そうでないなら、レーザパル
ス信号全体からＡＳＥ信号を分離することは困難である
ためである。ＡＳＥ信号と誘導放出信号はいくつかの異
なる特徴を有することが本発明において認識されている
ので、このレーザパルス信号全体からのＡＳＥ信号の十
分な分離は本発明において実現される。第一に、ＡＳＥ
信号は、共振器のコリメーティング効果と誘導放出の性
質のために、誘導放出信号を含む信号より大きな発散性
を示す。第二に、誘導放出信号は共振器の偏光光学素子
（例えば、プリズム、偏光光線分離器またはブルースタ
ー角に向き付けられたウィンドウ）のために通常一方向
に偏極しているのに対し、ＡＳＥ信号は偏極してない。
第三に、ＡＳＥ信号は誘導放出信号以前またはレーザパ
ルスの立ち上がりエッジにおいて一時的に発生する。第
四に、レーザ放出信号は主に、一つまたは両方の共振器
反射鏡２、３からの１回以上の反射後に放電チェンバに
現れる光子に依存するのに対し、一方、ＡＳＥ信号は共
振器反射鏡２，３から反射された後にいくつの光子が放
電チェンバに入射するかとは無関係である。これらの４
つの特性はそれぞれ偏極的、角度的、時間的、及び機構
的な識別と呼ばれるであろう識別に使用できる。
【００２７】図２（ａ）は、本発明による、ＡＳＥ信号
検出に使用するための第１の装置を示している。これは
Ｐ偏光レーザ光線の識別を使用している。後部光学モジ
ュール２のプリズム１２は、共振光線（resonating bea
m）の光路に沿ってブルースター角に向き付けできる前
面１４を有する。そのようにして、前面１４によってそ
れに入射する実質的にすべてのＰ偏光光線が透過する。
従って、実質的にＳ偏光入射光のみがプリズム１２の前
面１４から反射される。図２（ａ）を参照すると、プリ
ズム１２の前面１４に入射する実質的にすべてのＰ偏光
とＳ偏光の断片が、共振器の光路に沿って高反射性光学
部品１５まで連続する。この場合、誘導放出信号は実質
的にＰ偏極し、そのものとしては前面１４から検出器１
０まで反射されない。ブルースター角を使う代わりに、
誘電体被覆あるいはＳ偏光のみを反射する被覆が使用で
きる。また同じく、プリズム１２の前面１４を使う代わ
りに、ほぼブルースター角に向き付けられた被覆されて
いないプレート、より有効にはほぼすべての入射Ｓ偏光
を反射する特殊な被覆を有するプレート、あるいは放電
チェンバの光学ブルースター窓であり得る、偏光光線分
離器（polarizing beam splitter）のような別の光学構
成部品が使用されてもよい。
検出に使用するための第１の装置を示している。これは
Ｐ偏光レーザ光線の識別を使用している。後部光学モジ
ュール２のプリズム１２は、共振光線（resonating bea
m）の光路に沿ってブルースター角に向き付けできる前
面１４を有する。そのようにして、前面１４によってそ
れに入射する実質的にすべてのＰ偏光光線が透過する。
従って、実質的にＳ偏光入射光のみがプリズム１２の前
面１４から反射される。図２（ａ）を参照すると、プリ
ズム１２の前面１４に入射する実質的にすべてのＰ偏光
とＳ偏光の断片が、共振器の光路に沿って高反射性光学
部品１５まで連続する。この場合、誘導放出信号は実質
的にＰ偏極し、そのものとしては前面１４から検出器１
０まで反射されない。ブルースター角を使う代わりに、
誘電体被覆あるいはＳ偏光のみを反射する被覆が使用で
きる。また同じく、プリズム１２の前面１４を使う代わ
りに、ほぼブルースター角に向き付けられた被覆されて
いないプレート、より有効にはほぼすべての入射Ｓ偏光
を反射する特殊な被覆を有するプレート、あるいは放電
チェンバの光学ブルースター窓であり得る、偏光光線分
離器（polarizing beam splitter）のような別の光学構
成部品が使用されてもよい。
【００２８】図２（ｂ）は、本発明による、ＡＳＥ信号
検出に使用される第２の装置を示している。この第２の
装置によって、ＡＳＥが誘導放出より大きな発散性を有
する事実を利用する識別技術が可能になる。図２（ｂ）
に示された光線分離器１６は、メイン光線からその一部
を反射して逸らす。上記と同様、別の光学構成部品が本
目的のために使用できる。加えて、高反射性光学部品１
５から出ることが許される、メイン光線の小さな一部分
が使用されてよい。中央の光線ダンプ（dump）１８は、
分離された光線部分の実質的に中央に配置される。光線
ダンプ１８は、分離された光線の中央部分、ここには分
離された光線の誘導放出信号の実質部分が含まれる、を
遮断する。分離された光線のいくらかのＡＳＥ信号部分
は、そのより大きな発散性故に、光線ダンプ１８の周囲
を通過する。検出器１０は、光線ダンプ１８の周囲を通
過するＡＳＥ信号のこの部分を検出するよう配置され
た。この点に関し、検出器１０は、図２（ｂ）に示され
ているようなものであるか、あるいは検出器１０は光線
ストップ１８よりも大きくてよい。ただしここでは、検
出器１０が光線ダンプ１８の二つ以上のサイドで光を捕
捉し、あるいはレンズが光線ストップ１８より後方に配
置され、光線ストップのすべてのサイドからの光を検出
器１０上に焦点を合わせるようにできるよう、光線スト
ップ１８は検出器１０の中央に配置される。光線ダンプ
１８の大きさは、分離された光線の誘導放出信号の実質
部分を遮断して最大量のＡＳＥ信号が光線ダンプ１８の
周囲を通過するように選ばれる。
検出に使用される第２の装置を示している。この第２の
装置によって、ＡＳＥが誘導放出より大きな発散性を有
する事実を利用する識別技術が可能になる。図２（ｂ）
に示された光線分離器１６は、メイン光線からその一部
を反射して逸らす。上記と同様、別の光学構成部品が本
目的のために使用できる。加えて、高反射性光学部品１
５から出ることが許される、メイン光線の小さな一部分
が使用されてよい。中央の光線ダンプ（dump）１８は、
分離された光線部分の実質的に中央に配置される。光線
ダンプ１８は、分離された光線の中央部分、ここには分
離された光線の誘導放出信号の実質部分が含まれる、を
遮断する。分離された光線のいくらかのＡＳＥ信号部分
は、そのより大きな発散性故に、光線ダンプ１８の周囲
を通過する。検出器１０は、光線ダンプ１８の周囲を通
過するＡＳＥ信号のこの部分を検出するよう配置され
た。この点に関し、検出器１０は、図２（ｂ）に示され
ているようなものであるか、あるいは検出器１０は光線
ストップ１８よりも大きくてよい。ただしここでは、検
出器１０が光線ダンプ１８の二つ以上のサイドで光を捕
捉し、あるいはレンズが光線ストップ１８より後方に配
置され、光線ストップのすべてのサイドからの光を検出
器１０上に焦点を合わせるようにできるよう、光線スト
ップ１８は検出器１０の中央に配置される。光線ダンプ
１８の大きさは、分離された光線の誘導放出信号の実質
部分を遮断して最大量のＡＳＥ信号が光線ダンプ１８の
周囲を通過するように選ばれる。
【００２９】本発明による、ＡＳＥ検出に使用される第
３の装置は、メイン光線の検出される部分の立ち上がり
エッジ以外のすべてを時間的に識別するためのエレクト
ロニクスを備える。ＡＳＥ光子は、他の光子の存在によ
って促進される誘導放出によってではなく、放電によっ
て生成される。従って、ＡＳＥ光子は放電後に放電チェ
ンバから現れる最初の光子である。こうして、検出部分
のＡＳＥ信号部分を実質的に含む立ち上がりエッジは信
号全体から分離され、その後、本発明に従って分析され
る。
３の装置は、メイン光線の検出される部分の立ち上がり
エッジ以外のすべてを時間的に識別するためのエレクト
ロニクスを備える。ＡＳＥ光子は、他の光子の存在によ
って促進される誘導放出によってではなく、放電によっ
て生成される。従って、ＡＳＥ光子は放電後に放電チェ
ンバから現れる最初の光子である。こうして、検出部分
のＡＳＥ信号部分を実質的に含む立ち上がりエッジは信
号全体から分離され、その後、本発明に従って分析され
る。
【００３０】本発明による、ＡＳＥ検出に使用される第
４の装置は図２（ｃ）に示されており、共振器を遮断す
るためのシャッター２０を備えたエキシマまたは分子レ
ーザが含まれる。共振器は、放電チェンバ１と出力ミラ
ー３及び／または高反射性ミラー２といった共振器反射
鏡の一つとの間に共振器内に配置された、例えばシャッ
ターあるいは他のメカニズムを使用して、遮断できる。
誘導放出信号の大部分は、共振器反射鏡２，３から放電
チェンバ内に反射して戻る光子で、シャッター２０によ
って遮断され、遮断されなければ検出器１０に現れる光
子から発生し、そのため、ＡＳＥ信号は実際上一切妨害
されずに、避けることができる。共振器反射鏡の中のた
だ一つの反射器のみが検出器１０において誘導放出を避
けるために遮断される必要がある。シャッター２０は素
早く閉じることができ、例えばステッパがウェハ上の異
なった場所、または異なったウェハに移動する間に、Ａ
ＳＥ測定が実行できる。こうして第４の実施態様では、
ＡＳＥ信号測定は、たとえ共振器が短い間だけ遮断され
ても、オンラインで実行可能である。
４の装置は図２（ｃ）に示されており、共振器を遮断す
るためのシャッター２０を備えたエキシマまたは分子レ
ーザが含まれる。共振器は、放電チェンバ１と出力ミラ
ー３及び／または高反射性ミラー２といった共振器反射
鏡の一つとの間に共振器内に配置された、例えばシャッ
ターあるいは他のメカニズムを使用して、遮断できる。
誘導放出信号の大部分は、共振器反射鏡２，３から放電
チェンバ内に反射して戻る光子で、シャッター２０によ
って遮断され、遮断されなければ検出器１０に現れる光
子から発生し、そのため、ＡＳＥ信号は実際上一切妨害
されずに、避けることができる。共振器反射鏡の中のた
だ一つの反射器のみが検出器１０において誘導放出を避
けるために遮断される必要がある。シャッター２０は素
早く閉じることができ、例えばステッパがウェハ上の異
なった場所、または異なったウェハに移動する間に、Ａ
ＳＥ測定が実行できる。こうして第４の実施態様では、
ＡＳＥ信号測定は、たとえ共振器が短い間だけ遮断され
ても、オンラインで実行可能である。
【００３１】本発明では、ＡＳＥ信号が検出器１０によ
って測定され、好ましくは上記技術のどれか一つを使用
して誘導放出から識別される。このＡＳＥ信号は、混合
ガスの状態と強い相関がある、ということが認識され
る。ＡＳＥ信号は混合ガスの反転分布密度の直接の測定
結果である。反転分布密度は小信号利得ｇ0に比例して
いる。良い近似では、ＡＳＥ信号強度は、次の数式に従
って小信号利得ｇ0に依存して変化する。 ＡＳＥ信号〜ｅｘｐ［ｇ0・Ｌ］ ・・・（１）
って測定され、好ましくは上記技術のどれか一つを使用
して誘導放出から識別される。このＡＳＥ信号は、混合
ガスの状態と強い相関がある、ということが認識され
る。ＡＳＥ信号は混合ガスの反転分布密度の直接の測定
結果である。反転分布密度は小信号利得ｇ0に比例して
いる。良い近似では、ＡＳＥ信号強度は、次の数式に従
って小信号利得ｇ0に依存して変化する。 ＡＳＥ信号〜ｅｘｐ［ｇ0・Ｌ］ ・・・（１）
【００３２】（１）式において、Ｌは利得媒質の長さで
ある。これは共振器のようなフィードバック機構のない
逆利得媒質を含む装置を使った観測から特に明らかであ
る。このような装置は、光線経路が共振器内のどこかで
遮断されるレーザシステムを使用する第４の装置の上記
説明に従って実現できる。例えば、シャッターが、放電
チェンバと、出力ミラーまたは高反射性ミラーのような
共振器反射鏡の一つとの間に導入されてよい。このよう
な、レーザ発振が遮断される、フィードバック機構がな
い装置では、ＡＳＥ信号は一般に活性ガス分子の数（す
なわち、ＫｒＦレーザではＦ2 分子とＫｒ分子の数、Ａ
ｒＦレーザではＦ2分子とＡｒ分子の数、そしてＦ2レー
ザではＦ2分子の数）に依存し、駆動電圧の関数である
電力が放電に送り込まれる。もちろん、その特定の依存
性はより複雑で、放電の質及びレートの方程式に基づ
く。
ある。これは共振器のようなフィードバック機構のない
逆利得媒質を含む装置を使った観測から特に明らかであ
る。このような装置は、光線経路が共振器内のどこかで
遮断されるレーザシステムを使用する第４の装置の上記
説明に従って実現できる。例えば、シャッターが、放電
チェンバと、出力ミラーまたは高反射性ミラーのような
共振器反射鏡の一つとの間に導入されてよい。このよう
な、レーザ発振が遮断される、フィードバック機構がな
い装置では、ＡＳＥ信号は一般に活性ガス分子の数（す
なわち、ＫｒＦレーザではＦ2 分子とＫｒ分子の数、Ａ
ｒＦレーザではＦ2分子とＡｒ分子の数、そしてＦ2レー
ザではＦ2分子の数）に依存し、駆動電圧の関数である
電力が放電に送り込まれる。もちろん、その特定の依存
性はより複雑で、放電の質及びレートの方程式に基づ
く。
【００３３】図３は、一定の混合ガス状態の下での、駆
動電圧に対する遮断された共振器を備えたレーザの測定
されたＡＳＥ信号を示している。図３に示された実験で
は、駆動電圧は１．５ｋＶから始まって、１．５ｋＶか
ら２．１ｋＶまで０．２ｋＶずつ増加させられた。ＡＳ
Ｅ信号は、１．５ｋＶにおいて５００ｍＶから２．１ｋ
Ｖにおいて１２７５ｍＶまで駆動電圧が増加する毎に増
大した。
動電圧に対する遮断された共振器を備えたレーザの測定
されたＡＳＥ信号を示している。図３に示された実験で
は、駆動電圧は１．５ｋＶから始まって、１．５ｋＶか
ら２．１ｋＶまで０．２ｋＶずつ増加させられた。ＡＳ
Ｅ信号は、１．５ｋＶにおいて５００ｍＶから２．１ｋ
Ｖにおいて１２７５ｍＶまで駆動電圧が増加する毎に増
大した。
【００３４】図４は、一定の駆動電圧においての、ハロ
ゲン濃度に対する遮断された共振器を備えたレーザの測
定されたＡＳＥ信号を示している。図４に示された実験
では、遮断された共振器を備えたＫｒＦレーザが使用さ
れた。Ｆ2／Ｋｒ／Ｎｅ混合ガスのハロゲン濃度は初め
は０．１％（１％のＫｒ、９８．９％のＮｅ）で、測定
されたＡＳＥ信号はおよそ７５０ｍＶであった。その
後、ハロゲン濃度は、米国仮特許出願番号６０／１２
４，７８５明細書に記述された、マイクロハロゲン注入
（μＨＩ）を使って増加させられた。それぞれのμＨＩ
によって、混合ガスのハロゲン濃度がおよそ１．５％増
加した。図４には、ＡＳＥ信号がおよそ７５０ｍＶか
ら、第５番目の注入後におよそ１１００ｍＶまで増加さ
せられた、ことが示されている。
ゲン濃度に対する遮断された共振器を備えたレーザの測
定されたＡＳＥ信号を示している。図４に示された実験
では、遮断された共振器を備えたＫｒＦレーザが使用さ
れた。Ｆ2／Ｋｒ／Ｎｅ混合ガスのハロゲン濃度は初め
は０．１％（１％のＫｒ、９８．９％のＮｅ）で、測定
されたＡＳＥ信号はおよそ７５０ｍＶであった。その
後、ハロゲン濃度は、米国仮特許出願番号６０／１２
４，７８５明細書に記述された、マイクロハロゲン注入
（μＨＩ）を使って増加させられた。それぞれのμＨＩ
によって、混合ガスのハロゲン濃度がおよそ１．５％増
加した。図４には、ＡＳＥ信号がおよそ７５０ｍＶか
ら、第５番目の注入後におよそ１１００ｍＶまで増加さ
せられた、ことが示されている。
【００３５】図４は、すでに言及されたＫｒＦ、Ａｒ
Ｆ、及びＦ2レーザのようなエキシマ及び分子レーザで
通常生じるハロゲン濃度の小さな変化に対するＡＳＥ信
号の感度を示している。このハロゲン濃度の小さな変化
に対するＡＳＥ信号の感度は、利得媒質が遮断されない
共振器内に存在するレーザに対しても成り立つ。さら
に、駆動電圧は一定ではないがエネルギをある一定値に
維持するためにある特定の帯域内に調整されるエネルギ
一定モードで稼働するレーザにおいてでさえ、ＡＳＥ信
号は混合ガス状態と強い相関がある。それ故に、混合ガ
スの状態の継続的なオンライン制御は、共振器を遮断す
ることなく、かつ工業レーザ処理を中断させることな
く、可能である。
Ｆ、及びＦ2レーザのようなエキシマ及び分子レーザで
通常生じるハロゲン濃度の小さな変化に対するＡＳＥ信
号の感度を示している。このハロゲン濃度の小さな変化
に対するＡＳＥ信号の感度は、利得媒質が遮断されない
共振器内に存在するレーザに対しても成り立つ。さら
に、駆動電圧は一定ではないがエネルギをある一定値に
維持するためにある特定の帯域内に調整されるエネルギ
一定モードで稼働するレーザにおいてでさえ、ＡＳＥ信
号は混合ガス状態と強い相関がある。それ故に、混合ガ
スの状態の継続的なオンライン制御は、共振器を遮断す
ることなく、かつ工業レーザ処理を中断させることな
く、可能である。
【００３６】図５は、２つのプロットを示している。プ
ロットＡはパルス計数に対するＡＳＥ信号振幅である。
プロットＢはパルス計数に対する駆動電圧である。図５
のデータを生成するために使われたレーザは、一定エネ
ルギモードで繰り返し率２ｋＨｚにおいて稼働した。ハ
ロゲン注入はグラフのそれぞれの垂直線において実行さ
れた。観察できるように、ハロゲン注入間のパルス計数
間隔はおよそ１５０万パルスと４００万パルスの間で変
化した。本発明の好ましい実施態様では、測定されたＡ
ＳＥ信号に基づく混合ガス調整ループが使用されるけれ
ども、図５で使われたデータが測定されたとき、このよ
うな調整ループは使用されなかった。それぞれのハロゲ
ン注入によって、混合ガス内の化学種分子を含むハロゲ
ンの分圧は２．２％増加した。
ロットＡはパルス計数に対するＡＳＥ信号振幅である。
プロットＢはパルス計数に対する駆動電圧である。図５
のデータを生成するために使われたレーザは、一定エネ
ルギモードで繰り返し率２ｋＨｚにおいて稼働した。ハ
ロゲン注入はグラフのそれぞれの垂直線において実行さ
れた。観察できるように、ハロゲン注入間のパルス計数
間隔はおよそ１５０万パルスと４００万パルスの間で変
化した。本発明の好ましい実施態様では、測定されたＡ
ＳＥ信号に基づく混合ガス調整ループが使用されるけれ
ども、図５で使われたデータが測定されたとき、このよ
うな調整ループは使用されなかった。それぞれのハロゲ
ン注入によって、混合ガス内の化学種分子を含むハロゲ
ンの分圧は２．２％増加した。
【００３７】図５におけるプロットＡとＢの比較から明
らかに観察されるように、ＡＳＥ信号の相対的な変化は
ガス作用の結果として駆動電圧における変化よりずっと
大きい。これは、混合ガス状態を追跡するために駆動電
圧の変化をモニタする従来のシステムと比べ、本発明の
感度における明確な有利さを示している。ハロゲン注入
によるＡＳＥ信号の急激な上昇と、ハロゲン注入の間の
ＡＳＥ信号の減少とが両方ともにプロットＡでは確認で
きる。それと対照的に、プロットＢではハロゲン注入の
結果として生じるどんな駆動電圧の変化も確認するのは
困難である。最初の３つのハロゲン注入はＡＳＥ信号に
対するなんの効果も有しない。これは図５の注入が実行
される前の最後の新規補充の直後にガス供給管線内に残
留する残余の緩衝ガスによるものであろう。およそ２０
００万パルス後に、ハロゲン注入の割合はおよそ４００
万パルス毎に一回から１５０万パルス毎に一回まで増大
した。ＡＳＥレベルは開始時と比べ実験の最後にはおよ
そ５０％上昇したが、当業者には、ＡＳＥ信号レベルは
ＨＩ割合の適切な調整によって一定に保つことが出来る
ことが理解できよう。本発明では、このような調整はガ
ス調整ループへの入力として測定されたＡＳＥ信号を使
用することに基づいている。
らかに観察されるように、ＡＳＥ信号の相対的な変化は
ガス作用の結果として駆動電圧における変化よりずっと
大きい。これは、混合ガス状態を追跡するために駆動電
圧の変化をモニタする従来のシステムと比べ、本発明の
感度における明確な有利さを示している。ハロゲン注入
によるＡＳＥ信号の急激な上昇と、ハロゲン注入の間の
ＡＳＥ信号の減少とが両方ともにプロットＡでは確認で
きる。それと対照的に、プロットＢではハロゲン注入の
結果として生じるどんな駆動電圧の変化も確認するのは
困難である。最初の３つのハロゲン注入はＡＳＥ信号に
対するなんの効果も有しない。これは図５の注入が実行
される前の最後の新規補充の直後にガス供給管線内に残
留する残余の緩衝ガスによるものであろう。およそ２０
００万パルス後に、ハロゲン注入の割合はおよそ４００
万パルス毎に一回から１５０万パルス毎に一回まで増大
した。ＡＳＥレベルは開始時と比べ実験の最後にはおよ
そ５０％上昇したが、当業者には、ＡＳＥ信号レベルは
ＨＩ割合の適切な調整によって一定に保つことが出来る
ことが理解できよう。本発明では、このような調整はガ
ス調整ループへの入力として測定されたＡＳＥ信号を使
用することに基づいている。
【００３８】次に、混合ガス組成、特にハロゲン濃度、
の変化に対するＡＳＥ信号の高められた感度について短
い説明を与える。小信号利得ｇ0 は堆積パワー密度（Ｕ
・Ｉ）に比例する。ただし、Ｕは安定状態電圧で、Ｉは
放電電流である。安定状態電圧Ｕはガス放電に特有な量
である。ＫｒＦまたはＡｒＦレーザのようなエキシマレ
ーザにおけるガスの固定全圧に対し、Ｕは主にハロゲン
及び希ガスの濃度比、すなわちｃ［ハロゲン］／ｃ［希
ガス］、に依存する。ここで「ｃ」は「濃度」を意味す
る。放電チャンバ内の希ガス濃度はレーザガス寿命にわ
たって非常にゆっくりと減少するのに対して、ハロゲン
濃度は化学反応のためにより速く減少する。放電電流ｌ
（ｔ）の時間依性、あるいは換言すれば、プラズマへの
パワーの堆積（Ｕ×Ｉ（ｔ）、ここでＵは安定放電状態
の間はほとんど時間には依存しない）は、外部放電回路
の特性（すなわち、帯電電圧Ｕｃ、電極に並列接続され
たピーキングコンデンサの容量Ｃｐ、及びインダクタン
ンスＬ）と、放電抵抗Ｒ＝Ｕ／ｌ（ｔ）に依存する。ハ
ロゲン濃度は小信号利得の全時間的振る舞いと、結果的
にレーザ出力の時間的振る舞いに影響を与える。この定
性分析は、反転密度、レーザ光子密度とＡＳＥ光子密度
の時間発展を記述するレート方程式を基礎として設計さ
れる。
の変化に対するＡＳＥ信号の高められた感度について短
い説明を与える。小信号利得ｇ0 は堆積パワー密度（Ｕ
・Ｉ）に比例する。ただし、Ｕは安定状態電圧で、Ｉは
放電電流である。安定状態電圧Ｕはガス放電に特有な量
である。ＫｒＦまたはＡｒＦレーザのようなエキシマレ
ーザにおけるガスの固定全圧に対し、Ｕは主にハロゲン
及び希ガスの濃度比、すなわちｃ［ハロゲン］／ｃ［希
ガス］、に依存する。ここで「ｃ」は「濃度」を意味す
る。放電チャンバ内の希ガス濃度はレーザガス寿命にわ
たって非常にゆっくりと減少するのに対して、ハロゲン
濃度は化学反応のためにより速く減少する。放電電流ｌ
（ｔ）の時間依性、あるいは換言すれば、プラズマへの
パワーの堆積（Ｕ×Ｉ（ｔ）、ここでＵは安定放電状態
の間はほとんど時間には依存しない）は、外部放電回路
の特性（すなわち、帯電電圧Ｕｃ、電極に並列接続され
たピーキングコンデンサの容量Ｃｐ、及びインダクタン
ンスＬ）と、放電抵抗Ｒ＝Ｕ／ｌ（ｔ）に依存する。ハ
ロゲン濃度は小信号利得の全時間的振る舞いと、結果的
にレーザ出力の時間的振る舞いに影響を与える。この定
性分析は、反転密度、レーザ光子密度とＡＳＥ光子密度
の時間発展を記述するレート方程式を基礎として設計さ
れる。
【００３９】図６（ａ）〜（ｂ）と図７（ａ）〜（ｂ）
は、一定エネルギモードで稼働するレーザの２つの異な
ったハロゲン濃度（従ってレーザは２つの放電電圧Ｕ
０，Ｕ１で稼働する）に対して、下記表１の前記パラメ
ータを使用して、計算されたレーザパルスとＡＳＥパル
スを示したものである。一定エネルギモードでは、同数
のレーザ光子が各パルスで放出される。
は、一定エネルギモードで稼働するレーザの２つの異な
ったハロゲン濃度（従ってレーザは２つの放電電圧Ｕ
０，Ｕ１で稼働する）に対して、下記表１の前記パラメ
ータを使用して、計算されたレーザパルスとＡＳＥパル
スを示したものである。一定エネルギモードでは、同数
のレーザ光子が各パルスで放出される。
【００４０】図６（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、より高い
ハロゲン濃度のケースにおける、時間に対するレーザパ
ルス及びＡＳＥ信号の光子密度を示している。図７
（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、より低いハロゲン濃度のケ
ースにおける、時間に対するレーザパルス及びＡＳＥ信
号の光子密度を示している。より低いハロゲン濃度のケ
ースでは、より高いハロゲン濃度のケース（すなわち一
定エネルギモードにおいて）におけるものと同数のレー
ザ光子が放出されるが、しかしパルスはより長い。すな
わち、図７（ａ）の曲線においてもっと後の時間に発生
する光子からの寄与が図６（ａ）におけるものより大き
いとしても、図６（ａ）と図７（ａ）における曲線下の
面積は等しい。特に、図６（ａ）と図７（ａ）のそれぞ
れで観測される２つの識別可能なピークについて、図６
（ａ）と比較すると図７（ａ）における第１のピークは
より短く、第２のピークはより高い。我々は、ＡＳＥ信
号はほとんど全体的にパルス立ち上がりエッジにおいて
表現されること（第３の実施態様またはすでに引用した
特許文献の議論参照）を知っているので、ＡＳＥ信号の
寄与は図７（ａ）と図７（ｂ）では図６（ａ）と図６
（ｂ）より小さいことが期待される。
ハロゲン濃度のケースにおける、時間に対するレーザパ
ルス及びＡＳＥ信号の光子密度を示している。図７
（ａ）〜（ｂ）はそれぞれ、より低いハロゲン濃度のケ
ースにおける、時間に対するレーザパルス及びＡＳＥ信
号の光子密度を示している。より低いハロゲン濃度のケ
ースでは、より高いハロゲン濃度のケース（すなわち一
定エネルギモードにおいて）におけるものと同数のレー
ザ光子が放出されるが、しかしパルスはより長い。すな
わち、図７（ａ）の曲線においてもっと後の時間に発生
する光子からの寄与が図６（ａ）におけるものより大き
いとしても、図６（ａ）と図７（ａ）における曲線下の
面積は等しい。特に、図６（ａ）と図７（ａ）のそれぞ
れで観測される２つの識別可能なピークについて、図６
（ａ）と比較すると図７（ａ）における第１のピークは
より短く、第２のピークはより高い。我々は、ＡＳＥ信
号はほとんど全体的にパルス立ち上がりエッジにおいて
表現されること（第３の実施態様またはすでに引用した
特許文献の議論参照）を知っているので、ＡＳＥ信号の
寄与は図７（ａ）と図７（ｂ）では図６（ａ）と図６
（ｂ）より小さいことが期待される。
【００４１】実際、ＡＳＥ信号は図６（ｂ）のより高い
ハロゲン濃度のケースよりも図７（ｂ）のより低いハロ
ゲン濃度のケースの方がずっと小さい。このことは、Ａ
ＳＥピークが図６（ｂ）においてよりも図７（ｂ）にお
いてより小さいという事実から容易に観察される。従っ
て、より低いハロゲン濃度によってより長いパルスとよ
り小さなＡＳＥ信号が生み出される。図６（ａ）〜
（ｂ）と図７（ａ）〜（ｂ）の計算に使用されたパラメ
ータは表１に列挙されている。
ハロゲン濃度のケースよりも図７（ｂ）のより低いハロ
ゲン濃度のケースの方がずっと小さい。このことは、Ａ
ＳＥピークが図６（ｂ）においてよりも図７（ｂ）にお
いてより小さいという事実から容易に観察される。従っ
て、より低いハロゲン濃度によってより長いパルスとよ
り小さなＡＳＥ信号が生み出される。図６（ａ）〜
（ｂ）と図７（ａ）〜（ｂ）の計算に使用されたパラメ
ータは表１に列挙されている。
【００４２】 表１：図６(ａ)〜(ｂ)と図７(ａ)〜(ｂ)の計算に使用されるパラメータ 項目 誘導放出断面積／ｃｍ2 ２．４×１０-16 （ＫｒＦ） 空洞内のレーザ光子寿命 ３．．．５往復 空洞内のＡＳＥ光子寿命 １／２．．．３／４往復 上準位レーザ状態の寿命／ｎｓ ≒７ ピーキング容量／ｎＦ ６ （peaking capacity） 放電回路の誘導係数／ｎＨ ４．．．５ （最新の測定値によって評価） ポンプレート因子／ｃｍ-3ｓ-1 １×１０23 安定状態電圧Ｕ0 ／ｋＶ ≒６ レーザ光子増幅に対する 自然放出の割合 ≒１０-6．．．１０-5 ＡＳＥ光子増幅に対する 自然放出の割合 ≒１０-3
【００４３】図８は、プロットＡにおいてハロゲン濃度
に対するＡＳＥ信号の測定結果のグラフを、プロットＢ
においてハロゲン濃度に対する駆動電圧の測定結果のグ
ラフを示している。実験では、混合ガスの組成は最初は
Ｆ2：Ｋｒ：Ｎｅ＝０．０７５％：１％：９８．９２５
％であった。ハロゲン濃度はステップ毎に１．２５％ず
つ段階的に減少させられた。ハロゲンの減損は混合ガス
の一部を同じ量のＮｅ／Ｋｒ（９９％のＮｅ、１％のＫ
ｒ）で置き換えることによって実現され、その結果、Ｆ
2だけがステップ毎に１．２５％ずつ減損していった。
ＡＳＥ信号は図２（ａ）に示された装置を使用して検出
のために分離された。ＡＳＥ信号はプロットＡにおいて
ステップ毎におよそ４０ｍＶ減少することが観測され、
その一方、駆動電圧はレーザパルスの出力エネルギを一
定に保つためにステップ毎におよそ０．０１ｋＶ増大さ
せられる。
に対するＡＳＥ信号の測定結果のグラフを、プロットＢ
においてハロゲン濃度に対する駆動電圧の測定結果のグ
ラフを示している。実験では、混合ガスの組成は最初は
Ｆ2：Ｋｒ：Ｎｅ＝０．０７５％：１％：９８．９２５
％であった。ハロゲン濃度はステップ毎に１．２５％ず
つ段階的に減少させられた。ハロゲンの減損は混合ガス
の一部を同じ量のＮｅ／Ｋｒ（９９％のＮｅ、１％のＫ
ｒ）で置き換えることによって実現され、その結果、Ｆ
2だけがステップ毎に１．２５％ずつ減損していった。
ＡＳＥ信号は図２（ａ）に示された装置を使用して検出
のために分離された。ＡＳＥ信号はプロットＡにおいて
ステップ毎におよそ４０ｍＶ減少することが観測され、
その一方、駆動電圧はレーザパルスの出力エネルギを一
定に保つためにステップ毎におよそ０．０１ｋＶ増大さ
せられる。
【００４４】図８のＡＳＥ信号は再びハロゲン濃度のわ
ずかな変化にも非常に敏感であることが観測される。駆
動電圧はレーザパルスエネルギを一定に保つために増大
させられるけれども、ＡＳＥ信号は、ハロゲンが取り除
かれると著しくより小さくなる。
ずかな変化にも非常に敏感であることが観測される。駆
動電圧はレーザパルスエネルギを一定に保つために増大
させられるけれども、ＡＳＥ信号は、ハロゲンが取り除
かれると著しくより小さくなる。
【００４５】本発明によれば、混合ガス、特にハロゲン
内容物の状態のわずかな変化に対するＡＳＥ信号の感度
は、ガス性能制御システムの入力信号として有利に使用
される。ＡＳＥ制御レーザ調整の以下の応用が本発明に
よれば使用できる。第１に、米国仮特許出願番号６０／
１２４，７８５０明細書に記述されたようなマイクロハ
ロゲン注入（μＨＩ）によって、ＡＳＥ制御がレーザガ
スのスムーズな長期安定化に使用されてよい。一定レベ
ルまたはある特定の狭い範囲内、例えば、Ｓ−ΔＳ＜Ｓ
＜Ｓ＋ΔＳにＡＳＥ信号Ｓを維持させるための一般的な
アプローチは、μＨＩまたは、一つ以上のガス成分が注
入またはミニガス交換ＭＧＲまたは部分的ガス交換ＰＧ
Ｒによって補充される、他のスムーズなガス作用を使用
することである。
内容物の状態のわずかな変化に対するＡＳＥ信号の感度
は、ガス性能制御システムの入力信号として有利に使用
される。ＡＳＥ制御レーザ調整の以下の応用が本発明に
よれば使用できる。第１に、米国仮特許出願番号６０／
１２４，７８５０明細書に記述されたようなマイクロハ
ロゲン注入（μＨＩ）によって、ＡＳＥ制御がレーザガ
スのスムーズな長期安定化に使用されてよい。一定レベ
ルまたはある特定の狭い範囲内、例えば、Ｓ−ΔＳ＜Ｓ
＜Ｓ＋ΔＳにＡＳＥ信号Ｓを維持させるための一般的な
アプローチは、μＨＩまたは、一つ以上のガス成分が注
入またはミニガス交換ＭＧＲまたは部分的ガス交換ＰＧ
Ｒによって補充される、他のスムーズなガス作用を使用
することである。
【００４６】第二に、駆動電圧（ＨＶ）といった第２の
パラメータがＨＩ調整ループの追加の入力として使用で
きる。これは図８のプロットＢの検査から明らかであ
る。ＡＳＥ信号は混合ガス状態、我々の例では特にハロ
ゲン濃度、と直接的な相関があるが、他方、ＨＶは共振
器の位置合わせあるいは共振器光学部品の劣化のような
他のパラメータにより影響を受ける。このようにして、
ＡＳＥ信号とＨＶ信号の間の対応は、共振器内に起こっ
ている問題を示す。例えば、もし一定のハロゲン濃度を
維持することによってＡＳＥ信号が一定に保たれ、しか
しＨＶがそれでもなお一定のレーザパルスエネルギを実
現するために増加させられるならば、共振器光学部品の
劣化または共振器の位置合わせミスのいずれかの表示が
実現される。このシナリオでは、ＡＳＥ信号とＨＶ情報
がこのような共振器における問題を示すとき、エラー信
号あるいは警告メッセージがレーザ制御装置ソフトウェ
アによって引き起こされることが可能である。混合ガス
状態をモニタするためにＡＳＥ信号をモニタすることに
加えて、例えば駆動電圧といった第２のパラメータを直
接モニタすることによって間接的にモニタできるいくつ
かのシステム明細事項（system specifications）の例
として、光学構成部品の位置合わせ、あるいは光学構成
部品の劣化、あるいは２つの反射性素子、一方もしくは
両方の共振器反射鏡、２つ以上のプリズム、一つ以上の
プリズム及び格子もしくは高反射性ミラー、などの２つ
以上の光学構成部品の同期（synchronization）、ある
いは特に光線経路に沿ったオゾンもしくは酸素、特に光
学部品もしくは管窓上の埃、といった共振器内の汚染、
あるいは十分にきれいでない光線経路、あるいはＦ2 レ
ーザは水、酸素及び／炭化水素といった光吸収性化学種
の無い光線経路を必要とし、好ましくは光線経路の筐体
内部を流れる浄化不活性ガスを持ちながら稼働するので
特にＦ2レーザ、しかし可能的にはＡｒレーザ、に対す
る浄化強度（本願と同じ譲受人に譲渡された米国仮特許
出願番号６０／１１９，９７３）、などがある。
パラメータがＨＩ調整ループの追加の入力として使用で
きる。これは図８のプロットＢの検査から明らかであ
る。ＡＳＥ信号は混合ガス状態、我々の例では特にハロ
ゲン濃度、と直接的な相関があるが、他方、ＨＶは共振
器の位置合わせあるいは共振器光学部品の劣化のような
他のパラメータにより影響を受ける。このようにして、
ＡＳＥ信号とＨＶ信号の間の対応は、共振器内に起こっ
ている問題を示す。例えば、もし一定のハロゲン濃度を
維持することによってＡＳＥ信号が一定に保たれ、しか
しＨＶがそれでもなお一定のレーザパルスエネルギを実
現するために増加させられるならば、共振器光学部品の
劣化または共振器の位置合わせミスのいずれかの表示が
実現される。このシナリオでは、ＡＳＥ信号とＨＶ情報
がこのような共振器における問題を示すとき、エラー信
号あるいは警告メッセージがレーザ制御装置ソフトウェ
アによって引き起こされることが可能である。混合ガス
状態をモニタするためにＡＳＥ信号をモニタすることに
加えて、例えば駆動電圧といった第２のパラメータを直
接モニタすることによって間接的にモニタできるいくつ
かのシステム明細事項（system specifications）の例
として、光学構成部品の位置合わせ、あるいは光学構成
部品の劣化、あるいは２つの反射性素子、一方もしくは
両方の共振器反射鏡、２つ以上のプリズム、一つ以上の
プリズム及び格子もしくは高反射性ミラー、などの２つ
以上の光学構成部品の同期（synchronization）、ある
いは特に光線経路に沿ったオゾンもしくは酸素、特に光
学部品もしくは管窓上の埃、といった共振器内の汚染、
あるいは十分にきれいでない光線経路、あるいはＦ2 レ
ーザは水、酸素及び／炭化水素といった光吸収性化学種
の無い光線経路を必要とし、好ましくは光線経路の筐体
内部を流れる浄化不活性ガスを持ちながら稼働するので
特にＦ2レーザ、しかし可能的にはＡｒレーザ、に対す
る浄化強度（本願と同じ譲受人に譲渡された米国仮特許
出願番号６０／１１９，９７３）、などがある。
【００４７】第三に、ＡＳＥ信号Ｓは新規補充手続きを
制御するために使用されてよい。ハロゲン濃度はガス供
給ビンごとに変化し、長いガス管線によっても影響され
ることがある。ＡＳＥ信号Ｓは新規補充手続きで行われ
る全ガス交換の微調整に使用できる。このような「自己
較正（self-calibrating）」新規補充の一般的な手続き
は、レーザをレーザ活性ガス、例えばエキシマレーザで
はハロゲン及び希ガス、あるいはＦ2 分子レーザではＦ
2、によって、レーザ設置条件において固定された期待
濃度より若干低い濃度まで、満たすことである。その結
果、ＡＳＥ信号は、期待濃度による新規補充後のレーザ
から期待されるＡＳＥ信号よりも低く、例えばＳ＜Ｓ
expectedが成り立つ。続いてマイクロハロゲン注入のよ
うなスムーズなガス注入が、Ｓ＝Ｓexpectedが実現され
るまで行われることになる。
制御するために使用されてよい。ハロゲン濃度はガス供
給ビンごとに変化し、長いガス管線によっても影響され
ることがある。ＡＳＥ信号Ｓは新規補充手続きで行われ
る全ガス交換の微調整に使用できる。このような「自己
較正（self-calibrating）」新規補充の一般的な手続き
は、レーザをレーザ活性ガス、例えばエキシマレーザで
はハロゲン及び希ガス、あるいはＦ2 分子レーザではＦ
2、によって、レーザ設置条件において固定された期待
濃度より若干低い濃度まで、満たすことである。その結
果、ＡＳＥ信号は、期待濃度による新規補充後のレーザ
から期待されるＡＳＥ信号よりも低く、例えばＳ＜Ｓ
expectedが成り立つ。続いてマイクロハロゲン注入のよ
うなスムーズなガス注入が、Ｓ＝Ｓexpectedが実現され
るまで行われることになる。
【００４８】本明細書及び図面に記述された特定の実施
態様は本発明の請求の範囲を限定することを意図するも
のではなく、あくまでも説明目的のため本発明の具体例
として提供された。本発明の請求の範囲内で、さまざま
な修正、変更、構造的機能的均等を考えることができ
る。
態様は本発明の請求の範囲を限定することを意図するも
のではなく、あくまでも説明目的のため本発明の具体例
として提供された。本発明の請求の範囲内で、さまざま
な修正、変更、構造的機能的均等を考えることができ
る。
【００４９】
【図１】ＡＳＥ検出器を含む調整ループを有するガス放
電レーザシステムの略ブロック構成図。
電レーザシステムの略ブロック構成図。
【図２】（ａ）は、偏光ＡＳＥ検出器を使用する本発明
によるＡＳＥ検出器の第１の実施態様を示した図、
（ｂ）は、中心軸光線ダンプを含む角張ったＡＳＥ検出
器を使用する本発明によるＡＳＥ検出器の第２の実施態
様を示した図、（ｃ）は、共振器を遮断するためのシャ
ッターを使用する本発明によるＡＳＥ検出器の第４の実
施態様を示した図。
によるＡＳＥ検出器の第１の実施態様を示した図、
（ｂ）は、中心軸光線ダンプを含む角張ったＡＳＥ検出
器を使用する本発明によるＡＳＥ検出器の第２の実施態
様を示した図、（ｃ）は、共振器を遮断するためのシャ
ッターを使用する本発明によるＡＳＥ検出器の第４の実
施態様を示した図。
【図３】一定の混合ガス条件の下で測定された、駆動電
圧に対するＡＳＥ信号のグラフを示した図。
圧に対するＡＳＥ信号のグラフを示した図。
【図４】一定の駆動電圧条件の下で測定された、ハロゲ
ン注入数に対するＡＳＥ信号のグラフを示した図。
ン注入数に対するＡＳＥ信号のグラフを示した図。
【図５】一連のハロゲン注入が実行されたレーザシステ
ムに対して測定された、パルス計数に対する駆動電圧の
第１のグラフと、パルス計数に対するＡＳＥ振幅の第２
のかぶさったグラフを示した図。ただし一連のハロゲン
注入では、新規補充に続く６０００万ショットの範囲に
おいて、それぞれのハロゲン注入は１５０万から４００
万ショットまでの様々なショット間隔で行われ、ハロゲ
ン注入毎にそのときどきのハロゲン濃度は２．２％増加
させられた。
ムに対して測定された、パルス計数に対する駆動電圧の
第１のグラフと、パルス計数に対するＡＳＥ振幅の第２
のかぶさったグラフを示した図。ただし一連のハロゲン
注入では、新規補充に続く６０００万ショットの範囲に
おいて、それぞれのハロゲン注入は１５０万から４００
万ショットまでの様々なショット間隔で行われ、ハロゲ
ン注入毎にそのときどきのハロゲン濃度は２．２％増加
させられた。
【図６】（ａ）は、エキシマまたは分子レーザシステム
に対して計算された、１レーザパルスの時間に対する光
子密度のグラフを示した図、（ｂ）は、（ａ）のレーザ
パルスへのＡＳＥ寄与の時間に対する光子密度のグラフ
を示した図、
に対して計算された、１レーザパルスの時間に対する光
子密度のグラフを示した図、（ｂ）は、（ａ）のレーザ
パルスへのＡＳＥ寄与の時間に対する光子密度のグラフ
を示した図、
【図７】（ａ）は、図６の場合より低いハロゲン濃度を
有し、そのためより高い駆動電圧を有する、図６（ａ）
で使用された同じレーザシステムに対して計算された、
１レーザパルスの時間に対する光子密度のグラフを示し
た図、（ｂ）は、（ａ）のレーザパルスへのＡＳＥ寄与
の時間に対する光子密度のグラフを示した図。
有し、そのためより高い駆動電圧を有する、図６（ａ）
で使用された同じレーザシステムに対して計算された、
１レーザパルスの時間に対する光子密度のグラフを示し
た図、（ｂ）は、（ａ）のレーザパルスへのＡＳＥ寄与
の時間に対する光子密度のグラフを示した図。
【図８】それぞれがＫｒＦレーザシステムに対して測定
された、１．２５％のＦ2希釈ステップ数に対するＡＳ
Ｅ信号の第１のグラフと、１．２５％のＦ2希釈ステッ
プ数に対する駆動電圧の第２のかぶさったグラフを示し
た図。
された、１．２５％のＦ2希釈ステップ数に対するＡＳ
Ｅ信号の第１のグラフと、１．２５％のＦ2希釈ステッ
プ数に対する駆動電圧の第２のかぶさったグラフを示し
た図。
１ レーザ管 ２ 後部光学モジュール ３ 前部光学モジュール ４ エネルギモニタ ５ 出力光線 ６ 電気パルスパワー・放電モジュール ７ ガス制御ボックス ８ ガス管線 ９ コンピュータ制御ユニット １０ ＡＳＥ信号検出器 １１ 電極 １２ プリズム １４ プリズム前面 １５ 高反射性ミラー １６ 光線分離器 １８ 光線ダンプ ２０ シャッター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591283936 ラムダ・フィジーク・ゲゼルシャフト・ツ ァ・ヘルシュテルンク・フォン・ラーゼル ン・ミット・ベシュレンクテル・ハフツン グ ＬＡＭＢＤＡ ＰＨＹＳＩＫ ＧＥＳＥＬ ＬＳＣＨＡＦＴ ＺＵＲ ＨＥＲＳＴＥＬ ＬＵＮＧ ＶＯＮ ＬＡＳＥＲＮ ＭＩＴ ＢＥＳＣＨＲＡＮＫＴＥＲ ＨＡＦＴＵ ＮＧ ドイツ連邦共和国、37079 ゲッティンゲ ン、ハンス−ベックラー−シュトラーセ 12 (72)発明者 ペーター・ハイスト ドイツ連邦共和国、07743 イェナ、クロ ーゼヴィッツァー・シュトラーセ ２アー (72)発明者 マティアス・クラーマー ドイツ連邦共和国、37077 ゲッティンゲ ン、ティーシュトラーセ 31 (72)発明者 ユルゲン・クラインシュミット ドイツ連邦共和国、06667 ヴァイセンフ ェルス、ローザ‐ルクセンブルク‐シュト ラーセ 18 (72)発明者 セルゲイ・ゴヴォルコフ アメリカ合衆国フロリダ州、ボカ・レイト ン、ラコスタ・ドライヴ 6315、アパート メント・エム
Claims (98)
- 【請求項１】 混合ガスを含む放電チェンバと、 前記混合ガスを活性化させるための電源回路に接続され
た一対の電極と、 レーザ光線を生成するための共振器と、 混合ガス状態を決定するためにレーザの増幅された自然
放出（ＡＳＥ）信号をモニタするための手段とを備えた
ことを特徴とするガス放電レーザシステム。 - 【請求項２】 前記ＡＳＥ信号をモニタするための手段
は、ＡＳＥ検出器であることを特徴とする請求項１に記
載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項３】 前記ＡＳＥ信号をモニタするための手段
は、レーザの誘導放出信号とは実質的に独立な前記ＡＳ
Ｅ信号を主として検出することを特徴とする請求項１に
記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４】 モニタされる前記ＡＳＥ信号を前記誘導
放出信号から分離するために、レーザ光線の一部から誘
導放出を実質的に濾過するための手段をさらに備えたこ
とを特徴とする請求項３に記載のガス放電レーザシステ
ム。 - 【請求項５】 前記誘導放出を濾過するための手段は、
前記レーザ光線の一部の光軸に合わせて該光軸が中心に
なるように位置づけられた中心軸光線ダンプを含み、該
光線ダンプの大きさは、前記誘導放出が実質的に遮断さ
れ、ほとんどＡＳＥ放射線が該光線ダンプの周囲を遮断
されずに通過するよう設定されたことを特徴とする請求
項４に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項６】 前記誘導放出を濾過するための手段は、
前記レーザ光線の一部から前記誘導放出に対応する偏光
成分を濾過して取り除くことを含むことを特徴とする請
求項４に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項７】 レーザパルスの立ち上がりエッジは前記
ＡＳＥ信号を含み、他方、前記レーザパルスの立ち上が
りエッジを除く全部は実質的に前記誘導放出に対応する
ものであって、前記誘導放出を濾過するための手段は、
レーザパルスからその立ち上がりエッジを除いた全部を
一時的に濾過して除くことを含むことを特徴とする請求
項４に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項８】 レーザの活動を妨げるため、光線経路に
選択可能な挿入をするための可動シャッタをさらに備え
たことを特徴とする請求項４に記載のガス放電レーザシ
ステム。 - 【請求項９】 混合ガスを含む放電チェンバと、 前記混合ガスを活性化させるための電源回路に接続され
た一対の電極と、 レーザ光線を生成するための共振器と、 混合ガス状態をモニタするための増幅された自然放出
（ＡＳＥ）検出器を備えたことを特徴とするガス放電レ
ーザシステム。 - 【請求項１０】 前記ＡＳＥ検出器は、実質的にレーザ
のいかなる誘導放出信号からも分離したＡＳＥ信号を検
出することを特徴とする請求項９に記載のガス放電レー
ザシステム。 - 【請求項１１】 モニタされる前記ＡＳＥ信号が実質的
にいかなる誘導放出信号からも分離されるように、レー
ザ光線の一部から誘導放出を濾過するための誘導放出フ
ィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１０に記
載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項１２】 前記誘導放出フィルタは、前記レーザ
光線の一部の光軸に合わせて該光軸が中心になるように
位置づけられた中心軸光線ダンプを含んでおり、該光線
ダンプの大きさは、前記誘導放出が実質的に遮断され、
ほとんどＡＳＥ放射線が該光線ダンプの周囲を遮断され
ずに通過するよう設定されたことを特徴とする請求項１
１に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項１３】 前記誘導放出フィルタは、前記レーザ
光線の一部から前記誘導放出に対応する偏光成分を濾過
して取り除くための手段を含むことを特徴とする請求項
１１に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項１４】 レーザパルスの立ち上がりエッジは前
記ＡＳＥ信号を含み、他方、レーザパルスの該立ち上が
りエッジを除く全部は実質的に前記誘導放出に対応する
ものであって、前記誘導放出フィルタは、レーザパルス
からまさに該立ち上がりエッジを除いた全部を一時的に
濾過して除くための手段を含むことを特徴とする請求項
１１に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項１５】 前記共振器からのフィードバックは、
誘導放出を減少させ、かつ前記ＡＳＥ信号の検出を容易
にするために、遮断されることを特徴とする請求項１１
に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項１６】 前記混合ガスの成分ガスを前記放電チ
ェンバに注入して該成分ガスを補充するための手段をさ
らに備えたことを特徴とする請求項１または９に記載の
ガス放電レーザシステム。 - 【請求項１７】 前記成分ガスを注入するための手段
は、０．０００１ミリバール（mbar）と０．５ミリバー
ル（mbar）の間のハロゲン含有化学種分子を含む希釈混
合物を所定の間隔をおいて注入して、前記成分ガスを実
質的に前記放電チェンバ内の初期の分圧まで戻すことを
特徴とする請求項１６に記載のガス放電レーザシステ
ム。 - 【請求項１８】 前記成分ガスを注入するための手段に
よる前記注入は、ＡＳＥ信号の検出された変化に応じて
実行されることを特徴とする請求項１７に記載のガス放
電レーザシステム。 - 【請求項１９】 前記ＡＳＥ信号の変化は、０．１％と
２０％との間にあることを特徴とする請求項１８に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２０】 前記ＡＳＥ信号の変化は、０．１％と
１０％との間にあることを特徴とする請求項１９に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２１】 前記放電チェンバから混合ガスの一部
を放出するための手段をさらに備えたことを特徴とする
請求項１６に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２２】 プロセッサと、前記放電チェンバに接
続されたガス供給ユニットとをさらに備え、 前記プロセッサは所定の間隔をおいてバルブ（valve）
を制御して、０．０００１ミリバール（mbar）と０．５
ミリバール（mbar）の間のハロゲン含有化学種分子を含
む希釈混合物が該間隔で前記放電チェンバに注入される
よう、構成されたことを特徴とする請求項１または９に
記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２３】 前記所定の間隔をおいて前記ＡＳＥ信
号の振幅が変化することを特徴とする請求項２２に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２４】 前記ＡＳＥ信号の振幅の変化は０．１
％と２０％との間にあることを特徴とする請求項２３に
記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２５】 前記ＡＳＥ信号の変化は０．１％と１
０％との間にあることを特徴とする請求項２３に記載の
ガス放電レーザシステム。 - 【請求項２６】 前記ガス供給ユニットは、前記放電チ
ェンバから混合ガスの一部を放出させることを可能にす
るための手段を含むことを特徴とする請求項２２に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２７】 モニタされた前記ＡＳＥ信号に基づい
て前記放電チェンバ内の混合ガスのガスの組成を制御す
るための手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１
または９に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２８】 前記ＡＳＥ検出器は、感光ダイアモン
ド検出器であることを特徴とする請求項２または９に記
載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項２９】 前記ＡＳＥ検出器は、減衰させるため
の散乱プレートを含むことを特徴とする請求項２８に記
載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項３０】 前記散乱プレートにはＣａＦ2が含ま
れることを特徴とする請求項２９に記載のガス放電レー
ザシステム。 - 【請求項３１】 前記ＡＳＥ検出器は、ＥＭＩ妨害を防
止するための金網（metal mesh）を含むことを特徴とす
る請求項２８に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項３２】 ガス放電エキシマレーザシステムまた
はガス放電フッ素分子レーザシステムであって、 減損しやすいハロゲン含有化学種を含む混合ガスを含む
放電チェンバと、 前記混合ガスを活性化させるための電源回路に接続され
た一対の電極と、 レーザ光線を生成するための共振器と、 混合ガス状態を示す第１のパラメータと、該混合ガス状
態とは独立な別のレーザシステム明細項目の状態を示す
第２のパラメータとを含む２つのレーザシステムパラメ
ータをモニタするための手段とを備えたことを特徴とす
るガス放電レーザシステム。 - 【請求項３３】 前記システム明細項目は、光学構成部
品の位置合わせ、光学構成部品の劣化、２つ以上の光学
構成部品の同期（synchronaization）、前記共振器内の
汚染、そしてＡｒＦレーザの筐体及びＦ2 レーザの筐体
の中の一つに関する浄化状態から成るシステム明細項目
のグループから選択されることを特徴とする請求項３２
に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項３４】 前記システム明細項目は光学構成部品
の位置合わせであることを特徴とする請求項３２に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項３５】 前記光学構成部品は共振器反射鏡であ
ることを特徴とする請求項３４に記載のガス放電レーザ
システム。 - 【請求項３６】 前記光学構成部品は反射性格子である
ことを特徴とする請求項３４に記載のガス放電レーザシ
ステム。 - 【請求項３７】 前記システム明細項目は光学構成部品
の劣化であることを特徴とする請求項３２に記載のガス
放電レーザシステム。 - 【請求項３８】 前記システム明細項目は２つ以上の光
学構成部品の同期であることを特徴とする請求項３２に
記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項３９】 前記２つ以上の光学構成部品の中の一
つは共振器反射鏡であることを特徴とする請求項３８に
記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４０】 前記２つ以上の光学構成部品の中の一
つはプリズムであることを特徴とする請求項３８に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４１】 前記システム明細項目は、前記共振器
内の、埃、オゾン及び酸素といった汚染物質の中の少な
くとも一つの汚染物質による汚染であることを特徴とす
る請求項３２に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４２】 前記第１のパラメータは増幅された自
然放出（ＡＳＥ）であることを特徴とする請求項３２乃
至３５，３７乃至３８、または４１のいずれかに記載の
ガス放電レーザシステム。 - 【請求項４３】 当該レーザは、エキシマレーザ及びＦ
2レーザの中の一つのレーザであることを特徴とする請
求項４２に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４４】 前記第２のパラメータは駆動電圧であ
ることを特徴とする請求項４２に記載のガス放電レーザ
システム。 - 【請求項４５】 前記第２のパラメータは駆動電圧であ
ることを特徴とする請求項３２乃至３５，３７乃至３
８、または４１のいずれかに記載のガス放電レーザシス
テム。 - 【請求項４６】 当該レーザはエキシマレーザであるこ
とを特徴とする請求項１，９、または３２乃至３３のい
ずれかに記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４７】 当該レーザはＦ2レーザであることを
特徴とする請求項１，９、または３２乃至３３のいずれ
かに記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４８】 当該レーザは紫外光を放出し、前記検
出器は、周波数変換被覆がその上に形成された感光素子
を含むと共に、前記周波数変換被覆は前記紫外光の一部
を吸収して、該感光素子に向かう方向により長い波長の
光を再放出することを特徴とする請求項２または９に記
載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項４９】 ガス放電レーザの放電チェンバ内に最
初に提供された、減損しやすい第１の成分ガスを含む初
期の組成を持つ混合ガスを、稼働中に安定化させるため
の方法であって、 レーザの増幅された自然放出（ＡＳＥ）信号をモニタす
るステップと、 モニタされた前記ＡＳＥ信号に基づいて前記混合ガスの
状態を決定するステップとを含むことを特徴とする混合
ガス状態安定化方法。 - 【請求項５０】 ガス放電エキシマレーザまたはガス放
電分子レーザの放電チェンバ内に最初に提供された、減
損しやすい第１の成分ガスを含む初期の組成を持つ混合
ガスを、稼働中に安定化させるための方法であって、 レーザの増幅された自然放出（ＡＳＥ）信号をモニタす
るステップと、 モニタされた前記ＡＳＥ信号に基づいて前記混合ガスを
調整するステップとを含むことを特徴とする混合ガス状
態安定化方法。 - 【請求項５１】 前記レーザの出力光線から誘導放出を
濾過して、モニタされる前記ＡＳＥ信号が実質的にいか
なる誘導放出信号から分離されることを可能にするステ
ップをさらに含むことを特徴とする請求項４９または５
０に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項５２】 前記レーザの出力光線から誘導放出を
濾過するステップは、前記出力光線の光軸に合わせて該
光軸が実質的に中心になるように光線ダンプを位置づけ
るステップと、前記誘導放出が実質的に遮断され、ほと
んどＡＳＥ放射線が該光線ダンプの周囲を遮断されずに
通過するように前記光線ダンプの大きさを選択するステ
ップとを含むことを特徴とする請求項５１に記載の混合
ガス状態安定化方法。 - 【請求項５３】 前記レーザの出力光線から誘導放出を
濾過するステップは、前記出力光線から前記誘導放出に
対応する偏光成分を濾過して除くステップを含むことを
特徴とする請求項５１に記載の混合ガス状態安定化方
法。 - 【請求項５４】 レーザパルスの立ち上がりエッジは前
記ＡＳＥ信号を含み、他方、レーザパルスの該立ち上が
りエッジを除く全部は実質的に前記誘導放出に対応する
ものであって、前記レーザの出力光線から誘導放出を濾
過するステップは、前記レーザパルスからまさに該立ち
上がりエッジを除く全部を一時的に濾過して除くステッ
プを含むことを特徴とする請求項５１に記載の混合ガス
状態安定化方法。 - 【請求項５５】 誘導放出を減少させて前記ＡＳＥ信号
のモニタリングを容易にするために前記レーザの共振器
からのフィードバックを遮断するステップをさらに含む
ことを特徴とする請求項４９または５０に記載の混合ガ
ス状態安定化方法。 - 【請求項５６】 前記ＡＳＥ信号をモニタするためのＡ
ＳＥ検出器を選択するステップをさらに含むことを特徴
とする請求項４９または５０に記載の混合ガス状態安定
化方法。 - 【請求項５７】 前記成分ガスを含む希釈混合物を所定
の間隔をおいて前記放電チェンバに注入して該成分ガス
を補充するステップをさらに含むことを特徴とする請求
項４９または５０に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項５８】 前記希釈混合物を注入するステップ
は、前記成分ガスとしてハロゲン含有化学種分子を選択
するステップと、前記希釈混合物内に含まれる前記成分
ガスの量を、０．０００１ミリバール（mbar）と０．５
ミリバール（mbar）の間で選択するステップとを含むこ
とを特徴とする請求項５７に記載の混合ガス状態安定化
方法。 - 【請求項５９】 前記ＡＳＥ信号が変化する前記所定の
間隔を選ぶステップをさらに含むことを特徴とする請求
項５７に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項６０】 前記ＡＳＥ信号の変化を、０．１％と
２０％の間の範囲内で選択するステップをさらに含むこ
とを特徴とする請求項５９に記載の混合ガス状態安定化
方法。 - 【請求項６１】 前記ＡＳＥ信号の変化を、０．１％と
１０％の間の範囲内で選択するステップをさらに含むこ
とを特徴とする請求項５７に記載の混合ガス状態安定化
方法。 - 【請求項６２】 前記放電チェンバから前記混合ガスの
一部を放出するステップをさらに含むことを特徴とする
請求項５７に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項６３】 モニタされた前記ＡＳＥ信号に基づい
て、前記放電チェンバ内の前記混合ガスのガスの組成を
制御するステップをさらに含むことを特徴とする請求項
４９または５０に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項６４】 前記レーザの駆動電圧（ＨＶ）信号を
モニタするステップをさらに含み、 前記混合ガスの状態を決定するステップは、モニタされ
た前記ＡＳＥ信号と前記ＨＶ信号に基づいて、前記混合
ガスの組成とは独立な別のシステム明細項目の状態を決
定することを含むことを特徴とする請求項４９または５
０に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項６５】 前記レーザはエキシマレーザであるこ
とを特徴とする請求項４９または５０に記載の混合ガス
状態安定化方法。 - 【請求項６６】 前記レーザはＦ2レーザであることを
特徴とする請求項４９または５０に記載の混合ガス状態
安定化方法。 - 【請求項６７】 前記ＡＳＥ信号をモニタするステップ
は、 紫外光をより波長の長い光に変換するステップと、 前記より波長の長い光を検出するステップとを含むこと
を特徴とする請求項４９または５０に記載の混合ガス状
態安定化方法。 - 【請求項６８】 ガス放電エキシマレーザまたはガス放
電分子レーザの放電チェンバ内に最初に提供された、減
損しやすい第１の成分ガスを含む初期の組成を持つ混合
ガスを、稼働中に安定化させるための方法であって、 当該レーザシステムの第１のパラメータをモニタするス
テップと、 前記第１のパラメータのモニタされた値に基づいて前記
混合ガスの状態を決定するステップと、 当該レーザシステムの第２のパラメータをモニタするス
テップと、 前記第１及び第２のパラメータのモニタされた値に基づ
いて前記混合ガスの組成とは独立な別のレーザシステム
明細項目の状態を決定するステップとを含むことを特徴
とする混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項６９】 前記システム明細項目は、光学構成部
品の位置合わせ、該光学構成部品の劣化、２つ以上の光
学構成部品の同期、ＡｒＦレーザの筐体とＦ 2 レーザの
筐体の中の一つに関する浄化状態と、前記共振器内の汚
染とから成るシステム明細項目のグループから選択され
たことを特徴とする請求項６８に記載の混合ガス状態安
定化方法。 - 【請求項７０】 前記システム明細項目は、光学構成部
品の位置合わせであることを特徴とする請求項６８に記
載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項７１】 前記光学構成部品は、共振器反射鏡で
あることを特徴とする請求項７０に記載の混合ガス状態
安定化方法。 - 【請求項７２】 前記光学構成部品は、反射性格子であ
ることを特徴とする請求項７０に記載の混合ガス状態安
定化方法。 - 【請求項７３】 前記システム明細項目は、光学構成部
品の劣化であることを特徴とする請求項６８に記載の混
合ガス状態安定化方法。 - 【請求項７４】 前記システム明細項目は、２つ以上の
光学構成部品の同期であることを特徴とする請求項６８
に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項７５】 前記２つ以上の光学構成部品の中の一
つは共振器反射鏡であることを特徴とする請求項７４に
記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項７６】 前記２つ以上の光学構成部品の中の一
つはプリズムであることを特徴とする請求項７４に記載
の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項７７】 前記システム明細項目は、前記共振器
内の埃、オゾン及び酸素といった汚染物質の中の少なく
とも一つの汚染物質による汚染であることを特徴とする
請求項６８に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項７８】 前記第１のパラメータは増幅された自
然放出（ＡＳＥ）であることをことを特徴とする請求項
６８乃至７１，７３乃至７４、または７７のいずれかに
記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項７９】 前記レーザは、エキシマレーザ及びＦ
2 レーザの中の一つのレーザであることを特徴とする請
求項７８に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項８０】 前記第２のパラメータは駆動電圧であ
ることを特徴とする請求項７８に記載の混合ガス状態安
定化方法。 - 【請求項８１】 前記第２のパラメータは駆動電圧であ
ることを特徴とする請求項６８乃至７１，７３乃至７
４、または７７のいずれかに記載の混合ガス状態安定化
方法。 - 【請求項８２】 前記レーザは、エキシマレーザ及びＦ
2レーザの中の一つのレーザであることを特徴とする請
求項８１に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項８３】 前記レーザは、エキシマレーザ及びＦ
2レーザの中の一つのレーザであることを特徴とする請
求項６８に記載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項８４】 前記第２のパラメータが所定の値より
変化し、かつ前記ＡＳＥ信号のモニタされた値が前記混
合ガスの組成が最適であることを示しているときに、前
記他のシステム明細項目が変化してしまったことが決定
されることを特徴とする請求項７８に記載の混合ガス状
態安定化方法。 - 【請求項８５】 前記第２のパラメータは、前記第１の
パラメータほど、前記混合ガスの組成には敏感に依存し
ないことを特徴とする請求項６８に記載の混合ガス状態
安定化方法。 - 【請求項８６】 前記第２のパラメータは前記混合ガス
の組成とは独立であることを特徴とする請求項６８に記
載の混合ガス状態安定化方法。 - 【請求項８７】 前記第１のパラメータに示された前記
放電チェンバ内の前記混合ガスの状態に基づいて、前記
放電チェンバ内に前記混合ガスの成分ガスを注入して、
該成分ガスを補充するための手段をさらに備えたことを
特徴とする請求項３２または３３に記載のガス放電レー
ザシステム。 - 【請求項８８】 前記成分ガスを注入する手段は、０．
０００１ミリバール（mbar）と０．５ミリバール（mba
r）の間のハロゲン含有化学種分子を含む希釈混合物を
所定の間隔をおいて注入して、前記成分ガスを実質的に
前記放電チェンバ内の初期の分圧まで戻すことを特徴と
する請求項８７に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項８９】 前記成分ガスの注入は、前記ＡＳＥ信
号の検出された変化に応じて実行されることを特徴とす
る請求項８８に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９０】 前記ＡＳＥ信号の変化は、０．１％と
１０％との間にあることを特徴とする請求項８９に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９１】 前記ＡＳＥ信号の変化は、０．１％と
２０％との間にあることを特徴とする請求項８９に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９２】 前記放電チェンバから前記混合ガスの
一部を放出するための手段をさらに備えたことを特徴と
する請求項８７に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９３】 プロセッサと、前記放電チェンバに接
続されたガス供給ユニットとをさらに備え、 前記プロセッサは所定の間隔をおいてバルブを制御し
て、０．０００１ミリバール（mbar）と０．５ミリバー
ル（mbar）の間のハロゲン含有化学種分子を含む希釈混
合物が該間隔で前記放電チェンバに注入されるよう、構
成されたことを特徴とする請求項３２または３３に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９４】 前記所定の間隔をおいて前記ＡＳＥ信
号の振幅が変化することを特徴とする請求項９３に記載
のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９５】 前記ＡＳＥ信号の振幅の変化は、０．
１％と２０％との間にあることを特徴とする請求項９４
に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９６】 前記ＡＳＥ信号の振幅の変化は、０．
１％と１０％との間にあることを特徴とする請求項９４
に記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９７】 前記ガス供給ユニットは、前記混合ガ
スの一部が前記放電チェンバから放出されることを可能
にするための手段を含むことを特徴とする請求項９３に
記載のガス放電レーザシステム。 - 【請求項９８】 モニタされた前記ＡＳＥ信号に基づい
て前記放電チェンバ内の前記混合ガスのガスの組成を制
御するための手段をさらに備えたことを特徴とする請求
項３２または３３に記載のガス放電レーザシステム。
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