JP2001168421A - 波長検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線
の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出
精度を向上させるようにする。 【解決手段】狭帯域化されていない発光線Ｌを検出し、
検出した発光線Ｌのうち、狭帯域発振線Ｌ0に波長が近
似した発光線Ｌを基準光として用いるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、狭帯域化されたレ
ーザ光のスペクトルの波長を検出するのに好適な波長検
出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光をステッパ（縮小投影露光装
置）の光源として用いる場合には、エタロン、グレーテ
ィングなどの狭帯域化素子によってレーザ光のスペクト
ルを狭帯域化する必要がある。

【０００３】さらにこの狭帯域化された狭帯域発振線の
スペクトルの中心波長が露光中にずれないように高精度
に安定化制御する必要がある。

【０００４】図１８は一般的なレーザの波長安定化制御
装置である。

【０００５】狭帯域化および波長選択は、狭帯域化素子
であるエタロン３を波長コントローラ１１によってドラ
イバ１０を介して駆動（エタロン３の設置角度を調整）
し、リアミラー８を波長コントローラ１１によってドラ
イバー９ａを介して駆動（リアミラー８の設置角度を調
整）することよって行われる。

【０００６】露光中は狭帯域発振線Ｌ0の中心波長が変
動しないように波長の制御がなされる。

【０００７】すなわち露光中は、常時基準光Ｌxに対す
る狭帯域発振線Ｌ0の相対波長が検出されることにより
狭帯域発振線Ｌ0の絶対波長が検出される。

【０００８】つまり、基準光源３２から出力されるレー
ザ光を基準光Ｌxとして分光器１２に入射させる。同時
に波長を検出したい狭帯域発振線Ｌ0を被検出光Ｌ0とし
てビームスプリッタ１３、１４を介して同分光器１２に
入射させる。そして分光器１２では、基準光Ｌxと被検
出光Ｌ0が分光され、分光した光の像がラインセンサ２
０上に結像される。ラインセンサ２０上の検出位置は、
検出波長に対応する。

【０００９】そして分散値を用いてラインセンサ２０上
の検出位置の差から、基準光Ｌxに対する被検出光Ｌ0の
相対波長を求め、この求めた相対波長と既知の基準光Ｌ
xの波長に基づき被検出光Ｌ0の絶対波長を演算してい
る。

【００１０】次にこの演算結果が波長コントローラ１１
にフィードバックされることにより、エタロン３がドラ
イバ９ｅを介して駆動される。

【００１１】そしてレーザチャンバ１、エタロン３を介
してリアミラー８とフロントミラー４との間で発振され
る狭帯域発振線Ｌ0の中心波長が目標とする波長に固定
される。

【００１２】こうして、狭帯域発振線Ｌ0の中心波長が
露光中にずれないように高精度に安定化制御される。

【００１３】しかしながら、従来のレーザの波長安定化
制御装置では、上述したように基準光Ｌxを出力させる
ための基準光源３２を必要とするため構成が複雑になる
という問題が招来する。また、狭帯域発振線Ｌ0の波長
の検出を高精度に行う場合、基準光源として用いるラン
プから出力されるレーザ光の光強度が低いという問題も
招来する。

【００１４】そこで、例えば特開平５−９５１５４公報
には、狭帯域発振線Ｌ0がフッ素分子Ｆ2レーザ光の場
合、基準光源から出力されるレーザ光を基準光として用
いる代わりに、可視域の波長を有するフッ素原子レーザ
光を用いるという発明が記載されている。

【００１５】この公報記載の発明によれば、波長安定化
制御装置内に基準光源を設けないようにすることができ
る。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように上記公
報記載の発明では、基準光Ｌxとして用いるフッ素原子
レーザ発振光の波長は可視領域内にある。つまり、フッ
素原子レーザ光の波長は、フッ素分子レーザ光の波長が
ある真空紫外領域から離れた領域にある。

【００１７】このため、狭帯域発振線Ｌ0がフッ素分子
レーザ光の場合、狭帯域発振線Ｌ0の波長をフッ素原子
レーザ光の波長に基づいて検出すると狭帯域発振線Ｌ0
の波長の検出精度が低下する。

【００１８】つまり上記公報記載の発明では、狭帯域発
振線Ｌ0のスペクトルの中心波長を高精度に安定化制御
することが困難になるという問題が招来する。

【００１９】また上記公報記載の発明では、フッ素原子
レーザ光を発振させるための共振器をフッ素分子レーザ
光を発振させるための共振器内に設けたり、フッ素原子
レーザ光とフッ素分子レーザ光とを同時に発振させるた
めに誘電体多層膜鏡を用いている。

【００２０】このような鏡は、層載が多くなり、波長１
５７ｎｍの光の吸収が大きい膜材料を使用する必要があ
るため、フッ素分子レーザ光の発振効率が悪くなり、フ
ッ素分子レーザ光の狭帯域発振線Ｌ0の出力が低下する
という問題が招来する。

【００２１】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振
線の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検
出精度を向上させることを解決課題とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段および作用効果】そこで、
本発明の第１発明では、上記解決課題を達成するため
に、レーザ媒質と狭帯域化素子とを配置した狭帯域レー
ザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光の波
長に基づいて検出する波長検出装置において、前記レー
ザ媒質から発光される狭帯域化されていない自然発光線
のうち、前記狭帯域発振線に波長が近似し、かつ光強度
が一定以上の自然発光線を前記基準光として用いるよう
にしている。

【００２３】また、本発明の第２発明では、上記解決課
題を達成するために、フッ素分子の発光線を発光させる
レーザチャンバと狭帯域化素子とを配置した狭帯域発振
フッ素分子レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波
長を基準光の波長に基づいて検出する波長検出装置にお
いて、レーザチャンバから発光される狭帯域化されてい
ないフッ素分子の発光線を検出する発光線検出手段を具
え、該発光線検出手段で検出されたフッ素分子の発光線
のうち一つか、あるいは二つを前記基準光として用いる
ようにしている。

【００２４】上記第１発明および第２発明を図１、図
２、図８に対応させて説明する。

【００２５】すなわち第１発明および第２発明および第
３発明によれば、例えばフッ素分子の発光線Ｌ1、Ｌ2が
狭帯域化される前に、フッ素分子の発光線Ｌ1、Ｌ2が検
出され、検出されたフッ素分子の発光線Ｌ1、Ｌ2のうち
一つか、あるいは二つが基準光Ｌとして用いられる。

【００２６】以上のように第１発明、第２発明では、狭
帯域化されていない発光線Ｌを検出し、検出した発光線
Ｌのうち、狭帯域発振線Ｌ0に波長が近似した発光線Ｌ
を基準光として用いるようにしているので、狭帯域発振
レーザの出力を低下させることなく、狭帯域発振線の波
長の検出精度を向上させることができる。

【００２７】また第３発明では、上記解決課題を達成す
るために、フッ素分子の発光線を発光させるレーザチャ
ンバと狭帯域化素子とを配置した狭帯域発振フッ素分子
レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光
の波長に基づいて検出する波長検出装置において、一定
時間を設定する時間設定手段と、レーザチャンバから発
光される狭帯域化されていないフッ素分子の発光線を前
記時間設定手段によって設定された一定時間だけ遮る遮
光手段とを具え、該遮光手段で遮られた際のフッ素分子
の発光線のうち一つか、あるいは二つを前記基準光とし
て用いるようにしている。

【００２８】上記第３発明を図２、図１０、図１２に対
応させて説明する。

【００２９】すなわち第４発明によれば、一定時間が設
定され、フッ素分子の発光線Ｌ1、Ｌ2が狭帯域化素子３
に入射する手前で設定された一定時間だけ遮られ、遮ら
れた際のフッ素分子の発光線Ｌ1、Ｌ2のうち一つか、あ
るいは二つが基準光Ｌとして用いられる。

【００３０】このように第３発明では、一定時間を設定
し、フッ素分子レーザ発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化素子３
に入射する手前で設定された一定時間だけ遮り、遮られ
た際のフッ素分子の発光線Ｌ1、Ｌ2のうち一つか、ある
いは二つを基準光Ｌとして用いるようにしているので、
基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を
低下させることなく、狭帯域発振線の波長の検出精度を
向上させることができる。

【００３１】また、第４発明では、上記解決課題を達成
するために、フッ素分子の発光線を発光させるレーザチ
ャンバと狭帯域化素子とを配置した狭帯域発振フッ素分
子レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準
光の波長に基づいて検出する波長検出装置において、一
定時間を設定する時間設定手段と、該時間設定手段で設
定された一定時間だけ前記狭帯域化素子の設置角度を、
前記フッ素分子レーザの出力光のスペクトルが狭帯域化
される設置角度から前記フッ素分子レーザ発振線が狭帯
域化されない設置角度に変化させる設置角度変化手段と
を具え、該設置角度変化手段によって前記狭帯域化素子
の設置角度を前記フッ素分子レーザ発光線が狭帯域化さ
れない設置角度まで変化させた際に、前記レーザチャン
バから出力されたフッ素分子レーザ発光線のうち一つ
か、あるいは二つを前記基準光として用いるようにして
いる。

【００３２】上記第４発明を図２、図１４、図１６に対
応させて説明する。

【００３３】すなわち第４発明によれば、一定時間が設
定され、設定された一定時間だけ狭帯域化素子３の設置
角度が、フッ素分子レーザ発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化す
る設置角度からフッ素分子レーザ発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯
域化しない設置角度に変化された際に、レーザチャンバ
１から出力されたフッ素分子レーザ発光線Ｌ1、Ｌ2のう
ち一つか、あるいは二つが基準光Ｌとして用いられる。

【００３４】このように第５発明では、一定時間を設定
し、設定された一定時間だけ狭帯域化素子３の設置角度
を、フッ素分子レーザ発光線Ｌ1、Ｌ2が狭帯域化される
設置角度からフッ素分子レーザ発光線Ｌ1、Ｌ2が狭帯域
化されない設置角度に変化させた際に、レーザチャンバ
１から出力されたフッ素分子レーザ発光線Ｌ1、Ｌ2のう
ち一つか、あるいは二つを基準光Ｌとして用いるように
しているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域
発振線の出力を低下させることなく、狭帯域発振線の波
長の検出精度を向上させることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明に係る
波長検出装置の実施形態について説明する。

【００３６】本実施形態ではフッ素分子レーザの狭帯域
発振線の波長を検出する場合を想定している。しかし、
アルゴンイオンレーザの狭帯域発振線の波長を検出する
場合にも適用することができる。

【００３７】すなわち、これらフッ素分子レーザ、およ
びアルゴンイオンレーザの自然発振線の幅は各々約２ｐ
ｍ、約３ｐｍと狭い。

【００３８】つまり、これらフッ素分子レーザ、および
アルゴンイオンレーザの自然発振線のように、幅が３ｐ
ｍ以下と狭く、かつ光強度のピークが明らかであれば、
この自然発振線の中心波長を大凡特定することができる
ので、狭帯域発振線を検出する際の基準光として用いる
ことできる。

【００３９】一方、エキシマレーザの自然発振線の幅は
４５０ｐｍと広く、このような自然発振線の場合、中心
波長を特定することが困難になるので、本実施形態をエ
キシマレーザの狭帯域発振線の波長を検出する場合に適
用することは望ましくない。

【００４０】図１は本発明に係る波長検出装置の実施形
態の構成を示す図である。なお、図１において、前述の
図１８と同一の構成要素には同一の符号を付しており、
これらの構成要素の説明については適宜省略する。

【００４１】本実施形態では、プリズム２で反射された
光を反射させてビームスプリッタ１４へ導くように設置
されたミラー５、６、７を備えている。

【００４２】本実施形態によれば、レーザチャンバ１で
放電励起されることによって発光した自然発光線は、フ
ロントミラー４とリアミラー８で構成される共振器内を
プリズム２およびエタロン３により波長選択され、往復
移動することによって増幅されレーザ発振される。

【００４３】図２はラインセンサ２０上のフッ素分子レ
ーザの二つの発光線を示す図である。

【００４４】図２に示すようにフッ素分子レーザは二つ
の自然発光線Ｌ1、Ｌ2を有しており、光強度Ｉが強い自
然発光線Ｌ1の波長λ1は１５７．６２９９ｎｍであり、
光強度Ｉが弱い自然発光線Ｌ2の波長λ2は１５７．５２
３３ｎｍである。

【００４５】このフッ素分子レーザの二つの自然発光線
Ｌ1、Ｌ2は、プリズム２およびエタロン３によって波長
選択されて一つにされる。

【００４６】また点線で示される狭帯域発振線Ｌ0は、
フッ素分子レーザの自然発光線の線幅をプリズム２およ
びエタロン３によって狭帯域化したものである。

【００４７】こうしてプリズム２およびエタロン３によ
って波長選択、狭帯域化された自然発光線はフロントミ
ラー４から所定パワーの狭帯域発振線Ｌ0として射出さ
れる。

【００４８】レーザチャンバ１からプリズム２に向けて
出射された自然発光線の一部がプリズム２で反射され
る。この結果、自然発光線の一部がミラー５へ向けて出
射される。そして、ミラー５で反射された自然発光線の
一部は基準光Ｌとして、ミラー６、７を介してビームス
プリッタ１４へ導かれる。基準光Ｌの一部はビームスプ
リッタ１４で反射され分光器１２内に導かれる。

【００４９】一方、フロントミラー４から出射された狭
帯域発振線Ｌ0はビームスプリッタ１３に入射される。
そして狭帯域発振線Ｌ0の一部はビームスプリッタ１３
で反射されビームスプリッタ１４に入射される。狭帯域
発振線Ｌ0の一部はビームスプリッタ１４を透過して分
光器１２内に導かれる。

【００５０】ここで、分光器１２が回折格子型の場合の
狭帯域発振線Ｌ0の波長検出について説明する。

【００５１】図３は回折格子型の分光器１２′を示す図
である。

【００５２】分光器１２′に狭帯域発振線Ｌ0および基
準光Ｌが入射されると、まず凹面鏡Ｍ1に入射され、反
射光が回折格子である回折格子２１に入射される。入射
される光の波長に応じて回折格子２１の回折角度が変化
する。回折格子２１で回折された狭帯域発振線Ｌ0およ
び基準光Ｌは凹面鏡Ｍ2に入射され、反射光がラインセ
ンサ２０に導かれる。

【００５３】ラインセンサ２０としては、一次元または
二次元のイメージセンサまたはダイオードアレイを用い
て構成することができる。

【００５４】分光器７に入射される光の波長が異なれば
回折格子２１での回折角度が異なりラインセンサ２０へ
の入射位置が異なる。この結果ラインセンサ２０へは波
長の異なる狭帯域発振線Ｌ0および基準光Ｌが分光され
て入射され、ラインセンサ２０上の検出位置に応じて狭
帯域発振線Ｌ0および基準光Ｌの各回折像Ｋ、Ｋ′が得
られ、これにより分光器１２′に入射された狭帯域発振
線Ｌ0および基準光Ｌの各波長λ0およびλを検出するこ
とができる。すなわち光の波長によってラインセンサ２
０上での回折像Ｋの位置が変化する。なお回折格子２１
の代わりにエタロンを使用した場合には、ラインセンサ
２０上でのフリンジパターンの位置が変化する。

【００５５】ここで本実施形態に適用される原理につい
て説明する。

【００５６】図２に示すように自然発光線Ｌ1、Ｌ2は波
長が各々異なるので、ラインセンサ２０のチャンネル番
号もＳ1、Ｓ2（ラインセンサ上の位置）と各々異なる。

【００５７】ラインセンサ２０は複数の受光チャンネル
を備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号
に応じてラインセンサ２０上の光検出位置が定まる。ラ
インセンサ２０では、波長に応じてラインセンサ２０へ
の入射位置が異なるので、ラインセンサ２０の光検出位
置から光の波長を検出することができる。よって光を検
出したチャンネル番号から光の波長が定まる。

【００５８】ここで分光器１２′の分散値Ｄ（ラインセ
ンサ２０のチャンネル間隔に相当する波長）を定めるこ
とができれば、この分散値Ｄを用いて基準光（自然発光
線）Ｌ1またはＬ2を検出したチャンネル番号Ｓ1または
Ｓ2と、狭帯域発振線Ｌ0を検出したチャンネル番号Ｓ0
との差を、基準光Ｌ1またはＬ2に対する狭帯域発振線Ｌ
0の相対波長に変換することができる。そしてこの求め
た相対波長と基準光Ｌ1またはＬ2の既知の波長λ1（＝
１５７．６２９９ｎｍ）またはλ2（＝１５７．５2３３
ｎｍ）から狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0を演算することが
できる。

【００５９】そこで、波長コントローラ１１が行う狭帯
域発振線Ｌ0の波長λ0の演算処理について説明する。

【００６０】図４は波長コントローラ１１が行う狭帯域
発振線Ｌ0の波長λ0の演算処理のフローチャートであ
る。

【００６１】まず、ラインセンサ２０の出力が読み出さ
れる（ステップ６０１）。

【００６２】図２に示すようにラインセンサ２０からは
センサ信号強度の３つのピークに対応するセンサチャン
ネル番号Ｓ1、Ｓ0、Ｓ2が出力される。ここで基準光Ｌ1
の波長λ1は、λ1＝１５７．６２９９ｎｍであり、基準
光Ｌ2の波長λ2は、λ2＝１５７．５２３３ｎｍであ
る。一方、狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0は、例えばλ1よ
り小さく、λ2よりも大きいものとする。

【００６３】よって基準光Ｌ1を検出したチャンネル番
号Ｓ1よりも小さく、基準光Ｌ2を検出したチャンネル番
号Ｓ2よりも大きいＳ0が狭帯域発振線Ｌ0を検出したチ
ャンネル番号とされる（ステップ６０１）。

【００６４】つぎに、分散値Ｄ（ラインセンサ２０の１
チャンネル当たりの波長）が、下記（１）式に示すよう
にして、２つの基準光Ｌ1、Ｌ2を検出したチャンネル番
号Ｓ1、Ｓ2と、２つの基準光Ｌ1、Ｌ2の既知の波長λ1
（＝１５７．６２９９ｎｍ）、λ2（＝１５７．５２３
３ｎｍ）を用いて演算される。

【００６５】 Ｄ＝（λ1−λ2）/（Ｓ1−Ｓ2） …（１） つぎに、上記分散値Ｄを用いて狭帯域発振線Ｌ0の波長
λ0が下記（２）式に示すようにして、求められる。

【００６６】 λ0＝λ2＋（Ｓ0−Ｓ2）・Ｄ …（２） すなわち分散値Ｄに、狭帯域発振線Ｓ0を検出したチャ
ンネル番号Ｓ0と基準光Ｌ2を検出したチャンネル番号Ｓ
2との差を乗算することによって基準光Ｌ2に対する狭帯
域発振線Ｌ0の相対波長（Ｓ0−Ｓ2）・Ｄが求められ、
この相対波長（Ｓ0−Ｓ2）・Ｄに基準光Ｌ2の既知の波
長λ2を加算することによって狭帯域発振線Ｌ0の波長λ
0が演算される。なお上記（２）式では基準光Ｌ2の波長
λ2、チャンネル番号Ｓ2を用いているが、この代わりに
基準光Ｌ1の波長λ1、チャンネル番号Ｓ1を使用しても
よい（ステップ６０３）。

【００６７】なお、本実施形態では、光強度Ｉのピーク
に対応するチャンネルを用いて狭帯域発振線Ｌ0の波長
λ0を計算しているが、こうした計算方法に限定される
ことなく、精度を向上させるために近似曲線を求め、こ
の求められた近似曲線のピークを計算して狭帯域発振線
Ｌ0の波長λ0を求めてもよい。

【００６８】図５は、基準光Ｌであるフッ素分子レーザ
の自然発光線Ｌ1またはＬ2の線幅Ｗと狭帯域発振線Ｌ0
の線幅Ｗ0との比較を示す図である。

【００６９】同図５に示すように、フッ素分子レーザの
自然発光線Ｌ1、Ｌ2の幅Ｗはおよそ２ｐｍであり、この
自然発光線Ｌ1、Ｌ2の幅Ｗに対して狭帯域発振線Ｌ0の
線幅Ｗ0は２ｐｍ以下に狭帯域化される。

【００７０】ここで、同図５の点線に示すようにフッ素
分子レーザの自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、幅Wがおよそ２ｐ
ｍと狭く、光強度Ｉのピークが明らかである。

【００７１】従って、本実施形態によれば、狭帯域発振
線Ｌ0の中心波長がドリフトして安定しない場合でも、
レーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしてい
るので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線
の出力を低下させることなく、狭帯域発振線の波長の検
出精度を向上させることができる。

【００７２】また、狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が、上述
した例のように２つの基準光Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、λ2の
間に存在する場合には補間により狭帯域発振線Ｌ0の波
長λ0を精度よく求めることができるという利点が得ら
れる。

【００７３】また、上述した２つの基準光Ｌ1、Ｌ2と狭
帯域発振線Ｌ0は同時に入射させることが望ましい。環
境に応じて変動する分光器１２の特性をリアルタイムで
測定できるからである。

【００７４】なお、上述した実施形態では分光器として
回折格子型の分光器を用いているが、ファプリーペロエ
タロン分光器を使用してもよい。

【００７５】図６はファプリーペロエタロン分光器を使
用した波長検出装置の構成例を示す図であり、図７は干
渉縞の半径の２乗と波長との関係を示す図である。

【００７６】ビームスプリッタ１４へ導かれた基準光Ｌ
1、Ｌ2の一部は、ビームスプリッタ１４で反射され拡散
板１５に照射される。照射された基準光Ｌ1、Ｌ2の一部
は、拡散板１５で拡散された後エタロン１６に照射され
る。一方、ビームスプリッタ１４に入射された狭帯域発
振線Ｌ0の一部は、ビームスプリッタ１４を透過して拡
散板１５に照射される。拡散板１５からは狭帯域発振線
Ｌ0が散乱されて出射されエタロン１６に照射される。

【００７７】ここにエタロン１６は内側の面が部分反射
ミラーとされた２枚の透明板から構成されている。エタ
ロン１６は波長の異なる基準光Ｌ1、Ｌ2、狭帯域発振線
Ｌ0を透過させる。

【００７８】エタロン１６を透過した光は集光レンズ１
７に入射される。この集光レンズ１７は、基準光Ｌ1、
Ｌ2と狭帯域発振線Ｌ0との波長差が色収差補正を必要と
する場合、たとえば色収差補正が施された色消しレンズ
であり、色消し集光レンズ１７を経ることにより色収差
が補正される。

【００７９】ラインセンサ１８は集光レンズ１７の焦点
上に配設されている。これにより集光レンズ１７を経た
光は、ラインセンサ１８上に結像され、このラインセン
サ１８上の検出面上に、基準光Ｌ1の波長λ1に対応した
干渉縞１９ａ、基準光Ｌ2の波長λ2に対応した干渉縞１
９ｂおよび狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0に対応した干渉縞
１９ｃを形成する。これら干渉縞は、ラインセンサ１８
上で同心円状に形成される。

【００８０】基準光Ｌ1に対応する干渉縞１９ａのライ
ンセンサ１８の中心位置からの半径はＲ1であり、基準
光Ｌ2に対応する干渉縞１９ｂの同半径はＲ2であり、狭
帯域発振線Ｌ0に対応する干渉縞１９ｃの同半径はＲ0で
ある。

【００８１】ラインセンサ１８では、ラインセンサ中心
から各干渉縞結像位置までの半径Ｒ1、Ｒ2およびＲ0が
検出される。

【００８２】ここで図７に示すように、ラインセンサ中
心から干渉縞結像位置までの半径Ｒの２乗Ｒ２と、ライ
ンセンサ１８に結像された光の波長λの関係は、理論的
に線形な関係にある。

【００８３】すなわち基準光Ｌ1、Ｌ2の干渉縞１９ｂ、
１９ａの半径の２乗Ｒ1２、Ｒ2２と波長λ1、λ2との関
係は線形な関数で表されその係数を求めることができ
る。具体的には直線Ｑの傾きが定まる。

【００８４】よって、いま狭帯域発振線Ｌ0の干渉縞１
９ｃの結像位置、つまり干渉縞１９ｃの半径Ｒ0がライ
ンセンサ１８で検出されているので、これにより半径の
２乗Ｒ0２を求めることができ、図７に示す直線Ｑか
ら、半径の２乗Ｒ0２に対応する波長λ0を被検出光Ｌ0
の波長として求めることができる。

【００８５】なお、上述した実施形態では二つの基準光
Ｌ1、Ｌ2を用いているが、基準光Ｌ1、Ｌ2のうち、どち
らか一つを用いるようにしてもよい。

【００８６】但しこの場合、分散値Ｄを求めることがで
きないので狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0の検出精度がやや
劣ることになる。

【００８７】また、上述したようにフッ素分子レーザの
狭帯域発振線の波長を検出する場合、二つの基準光Ｌ
1、Ｌ2のうち、二つかあるいは一つを用いるようにして
いるが、アルゴンイオンレーザの狭帯域発振線の波長を
検出する場合、アルゴンイオンレーザの自然発光線は二
つ以上あるので、アルゴンイオンレーザの自然発光線の
うち、アルゴンイオンレーザの狭帯域発振線に波長が近
似し、かつ光強度が一定以上の自然発光線を基準光とし
て用いる。

【００８８】さて、上述した実施形態では、プリズム２
で反射された自然発光線をビームスプリッタ１４へ導く
ようにしているが、レーザチャンバ１から自然発光線を
直接取り出してビームスプリッタ１４へ導くようにして
もよい。

【００８９】図８は、レーザチャンバ１から自然発光線
を直接取り出してビームスプリッタ１４へ導くようにし
た実施形態を示す図である。なお、図８において、上述
の図１、図１８と同一の構成要素には同一の符号を付し
ており、これらの構成要素の説明については適宜省略す
る。

【００９０】この実施形態では、レーザチャンバ１のレ
ーザ光軸と放電方向とを含む面に対して垂直な面内で、
レーザチャンバ１の壁のうち前記レーザ光軸から外れた
方向に沿った軸と交わる部分に設置され、レーザチャン
バ１内で放電励起された自然発光線Ｌ1、Ｌ2をサイドラ
イト光Ｌsとして取り出すサイドウィンドウＳＷと、サ
イドライト光Ｌsを反射させてビームスプリッタ１４に
導くミラー２３と、ビームスプリッタ１４に向かう狭帯
域発振線Ｌ0の遮断または通過を行うシャッタ２２と、
波長コントローラ１１からの出力に応じてシャッタ２２
の開閉動作を行うソレノイド２７とを備えている。

【００９１】次に、この実施形態で行われる狭帯域発振
線Ｌ0の波長検出について図３、図８、図９を参照して
説明する。

【００９２】図９は波長コントローラ１１が行う狭帯域
発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートである。

【００９３】まず、波長コントローラ１１からの出力に
応じてソレノイド２７が駆動され、これによりシャッタ
２２が閉じられる。これは狭帯域発振線Ｌ0と比較して
サイドライト光Ｌsの光強度が弱いので、サイドライト
光Ｌsのみを検出するためにシャッタ２２で狭帯域発振
線Ｌ0を遮る必要があるからである（ステップ１０
１）。

【００９４】ここで、波長検出処理の経過時間を示す経
過時間Ｔが図示せぬタイマーによって０秒に設定され、
以後経過時間Ｔが波長検出処理の経過とともにカウント
されていく（ステップ１０２）。

【００９５】レーザチャンバ１内で放電励起された自然
発光線がサイドライト光ＬsとしてサイドウィンドウＳ
Ｗから取り出される。そして、取り出されたサイドライ
ト光Ｌsがミラー２３へ向けて出射される。ミラー２３
で反射されたサイドライト光Ｌsは基準光Ｌ1、Ｌ2とし
て、ビームスプリッタ１４へ導かれる。基準光Ｌ1、Ｌ2
の一部はビームスプリッタ１４で反射され分光器１２内
に入射される。分光器１２内に入射された基準光Ｌ1、
Ｌ2はラインセンサ２０に導かれる。これにより基準光
Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、λ2が検出される（ステップ１０
３）。

【００９６】ラインセンサ２０で検出された基準光Ｌ
1、Ｌ2の波長は既知のλ1＝１５７．６２９９ｎｍ、λ2
＝１５７．５2３３ｎｍなので、ラインセンサ２０上の
受光チャンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0
の中心波長λ0は基準光Ｌ1、Ｌ2の波長λ1＝１５７．６
２９９ｎｍ、λ2＝１５７．５2３３ｎｍで較正される。
これによりラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、
Ｓ2が判明する。なお、この実施形態では波長の較正を
定期的に行っているが、露光をしていない時に行っても
よい。また、レーザチャンバ１内のレーザガスを交換す
る際に行ってもよい（ステップ１０４）。

【００９７】レーザチャンバ１内で放電励起された自然
発光線Ｌ1、Ｌ2は、フロントミラー４とリアミラー８で
構成される共振器内をプリズム２およびエタロン３を介
してレーザ発振する。そしてプリズム２によって波長選
択され、さらにエタロン３によって狭帯域化発振された
光はフロントミラー４から所定パワーの狭帯域発振線Ｌ
0として射出される。フロントミラー４から出射された
狭帯域発振線Ｌ0はビームスプリッタ１３に入射される
（ステップ１０５）。

【００９８】次に、波長コントローラ１１からの出力に
応じてソレノイド２７が駆動され、シャッタ２２が開か
れる。これによりビームスプリッタ１３で反射された狭
帯域発振線Ｌ0の一部がビームスプリッタ１４に入射さ
れる。入射された狭帯域発振線Ｌ0の一部はビームスプ
リッタ１４を透過して分光器１２内に導かれる。

【００９９】ここで、サイドライト光Ｌsによる基準光
Ｌ1、Ｌ2の光強度が狭帯域発振線Ｌ0に比べて強い場合
は、このサイドライト光Ｌsを遮断するためのシャッタ
を新たに設けて、サイドライト光Ｌsを遮断する必要が
ある。そして、サイドライト光Ｌsを検出する場合に
は、このシャッタを開にする動作を行えばよい。

【０１００】分光器１２内に入射された狭帯域発振線Ｌ
0はラインセンサ２０に導かれる。これにより狭帯域発
振線Ｌ0が検出される（ステップ１０６）。

【０１０１】ラインセンサ２０上の受光チャンネル間の
波長差は、分光器１２とラインセンサ２０上との距離お
よびレンズの特性によって決まり、定数δで表すことが
できる。従って、ラインセンサ２０上で光強度が検出さ
れる未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0は、基準光Ｌ1、
Ｌ2の波長λ1＝１５７．６２９９ｎｍ、λ2＝１５７．
５2３３ｎｍと、受光チャンネルＳ1、Ｓ2と未知の狭帯
域発振線Ｌ0の波長λ0が検出される受光チャンネルＳ0
との間のチャンネル数Ｘ1、Ｘ2と、定数δとを用いて、
下記（３）、（４）式、 λ01＝１５７．６２９９±Ｘ1×δ … （３） λ02＝１５７．５2３３±Ｘ2×δ … （４） のいずれかによって求められる。また、狭帯域発振線Ｌ
0の波長λ0は上記各式から各々求めた二つの波長λ01、
λ02の平均値として求めてもよい。さらに、二つ以上の
基準光を用いているので、上述したように分光器１２の
分散値Ｄを用いて狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0を求めても
よい（ステップ１０７）。

【０１０２】次に、ステップ１０７で求められた狭帯域
発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λAとの波長差Δλが求
められる（ステップ１０８）。

【０１０３】波長コントローラ１１はステップ１０８で
求められた波長差Δλに基づいてドライバ１０を駆動
（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射
する光の波長を選択する（ステップ１０９）。

【０１０４】そして、所定時間Ｋ（例えば５分）と経過
時間Ｔとが比較される（ステップ１１０）。経過時間Ｔ
が所定時間Ｋを過ぎた場合には（ステップ１１０の判断
ＹＥＳ）、上述したステップ１０１の処理に移行され、
以後再び上述したステップ１０１〜１０９までの処理が
行われる。一方、経過時間Ｔが所定時間Ｋ内の場合には
（ステップ１１０の判断ＮＯ）、上述したステップ１０
５の処理に移行され、以後再び上述したステップ１０５
〜１０９までの処理が行われる。これは、波長検出の処
理時間が所定時間を過ぎた場合には、分光器１２での波
長較正を再び行う必要があるが、波長検出の処理時間が
所定時間内の場合には、分光器１２での波長較正を再び
行う必要がないからである。

【０１０５】以上のようにレーザチャンバ１から自然発
光線を直接取り出してビームスプリッタ１４へ導くよう
にした実施形態においても、レーザの自然発光線を検出
し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いる
ことなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることな
く狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることがで
きる。

【０１０６】さて、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を検出する場合
には、狭帯域化発振する前に所定の時間だけ自然発振さ
せてから検出するようにしてもよい。

【０１０７】図１０は、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を検出する
場合、狭帯域化発振する前に所定の時間だけ自然発振さ
せてから検出するようにした実施形態を示す図である。
なお、図１０において、上述の図１、図８、図１８と同
一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構
成要素の説明については適宜省略する。

【０１０８】この実施形態では、波長コントローラ１１
の出力に応じてエタロン３、およびリアミラー８を駆動
（設置角度を調整）するドライバ９ｂと、レーザチャン
バ１から出射された光を再びレーザチャンバ１に向けて
反射させる、リアミラーとしての機能を果たすミラー２
５と、レーザチャンバ１とエタロン３との間に設けら
れ、ミラー２５を備えたＸステージ２４と、波長コント
ローラ１１の出力に応じて、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を再び
レーザチャンバ１に向けて反射させる位置か、あるいは
エタロン３に導く位置にミラー２５を駆動するドライバ
２６とを備えている。

【０１０９】次に、この実施形態で行われる狭帯域発振
線Ｌ0の波長検出について図２、図１０、図１１を参照
して説明する。

【０１１０】図１１は波長コントローラ１１が行う狭帯
域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートであ
る。

【０１１１】まず、波長コントローラ１１からの出力に
応じてドライバ２６が駆動され、これによりＸステージ
２４に備えられたミラー２５が、レーザチャンバ１から
出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2を再びレーザチャンバ１
に向けて反射させる位置（自然発振位置）Ａに移動され
る（ステップ２０１）。

【０１１２】ステップ２０１でミラー２５が位置Ａに移
動されたことにより、レーザチャンバ１から出射された
自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、レーザチャンバ１に向けて反射
され、ミラー２５とフロントミラー２５で構成される共
振器内を発振する。これにより自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭
帯域化せずに自然発振させることができる（ステップ２
０２）。

【０１１３】自然発光線Ｌ1、Ｌ2はフロントミラー４か
ら所定パワーの基準光Ｌ1、Ｌ2として射出される。フロ
ントミラー４から出射された基準光Ｌ1、Ｌ2は、ビーム
スプリッタ１３に入射される。入射された基準光Ｌ1、
Ｌ2の一部はビームスプリッタ１３で反射され、ビーム
スプリッタ１４へ導かれる。基準光Ｌ1、Ｌ2の一部はビ
ームスプリッタ１４で反射され分光器１２内に入射され
る。分光器１２内に入射された基準光Ｌ1、Ｌ2はライン
センサ２０に導かれる。これにより基準光Ｌ1、Ｌ2の波
長λ1、λ2が検出される（ステップ２０３）。

【０１１４】次に、上述したステップ１０４の処理と同
様に、ラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、Ｓ2に
入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長λ0が較正され
る。なお、この実施形態では波長の較正を定期的に行っ
ているが、露光をしていない時、例えば露光の対象とな
る半導体ウェハや、レチクルの交換時、あるいは露光前
に行ってもよい（ステップ２０４）。

【０１１５】波長の較正が終了すると、次に波長コント
ローラ１１からの出力に応じてドライバ２６が駆動さ
れ、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、
Ｌ2をエタロン３に導く位置（狭帯域化位置）Ｂにミラ
ー２５が移動される。これにより、レーザチャンバ１か
ら出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はエタロン３に入射さ
れる（ステップ２０５）。

【０１１６】エタロン３に入射された自然発光線Ｌ1、
Ｌ2は、プリズム２を通過し、さらにリアミラー８で反
射される。これによりプリズム２で波長選択されるとと
もに、エタロン３によって狭帯域化される。そしてフロ
ントミラー４とリアミラー８で構成される共振器内を発
振する。狭帯域化された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はフロント
ミラー４から所定パワーの狭帯域発振線Ｌ0として出射
される。フロントミラー４から出射された狭帯域発振線
Ｌ0はビームスプリッタ１３に入射される。そしてビー
ムスプリッタ１３で反射された狭帯域発振線Ｌ0の一部
がビームスプリッタ１４に入射される。入射された狭帯
域発振線Ｌ0の一部はビームスプリッタ１４を透過して
分光器１２内に導かれる。分光器１２内に入射された狭
帯域発振線Ｌ0はラインセンサ２０に導かれる。これに
より狭帯域発振線Ｌ0が検出される（ステップ２０
６）。

【０１１７】次に、上述したステップ１０７の処理と同
様にラインセンサ２０上で検出される未知の狭帯域発振
線Ｌ0の波長λ0が求められる（ステップ２０７）。

【０１１８】次に、上述したステップ１０８の処理と同
様に狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λAとの波長
差Δλが求められる（ステップ２０８）。

【０１１９】次に、上述したステップ１０９の処理と同
様に波長コントローラ１１はステップ２０８で求められ
た波長差Δλに基づいてドライバ９ｂを駆動（エタロン
３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射する光の波
長を選択する（ステップ２０９）。

【０１２０】そして、例えば露光対象のレチクルを交換
する場合には（ステップ２１０の判断ＹＥＳ）、上述し
たステップ２０１の処理に移行され、以後再び上述した
ステップ２０２〜２０９までの処理が行われる。一方、
レチクルを交換しない場合には（ステップ２１０の判断
ＮＯ）、上述したステップ２０６の処理に移行され、以
後再び上述したステップ２０６〜２０９までの処理が行
われる。

【０１２１】以上のように自然発光線Ｌ1、Ｌ2を検出す
る場合、狭帯域化発振する前に所定の時間だけ自然発振
させてから検出するようにした実施形態においても、レ
ーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしている
ので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の
出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精
度を向上させることができる。

【０１２２】また、上述した実施形態では、ミラー２５
の位置に応じて自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭
帯域化するように切り替えているが、遮光板の開閉に応
じて自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化する
ように切り替えてもよい。

【０１２３】図１２は、遮光板の開閉に応じて自然発光
線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替
える実施形態を示す図である。なお、図１２において、
上述の図１、図８、図１０、図１８と同一の構成要素に
は同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明に
ついては適宜省略する。

【０１２４】この実施形態では、エタロン３に向かう自
然発光線Ｌ1、Ｌ2の遮断または通過を行う遮光板２８
と、波長コントローラ１１からの出力に応じて遮光板２
８の開閉動作を行うソレノイド２９と、露光面に向かう
狭帯域発振線Ｌ0の遮断または通過を行うシャッタ３０
と、波長コントローラ１１からの出力に応じてシャッタ
３０の開閉動作を行うソレノイド３１と、波長コントロ
ーラ１１の出力に応じてエタロン３、およびリアミラー
８を駆動（設置角度を調整）するとともに、ソレノイド
２９、３１を駆動するドライバ９ｃとを備えている。

【０１２５】次に、この実施形態で行われる狭帯域発振
線Ｌ0の波長検出について図２、図１２、図１３を参照
して説明する。

【０１２６】図１３は波長コントローラ１１が行う狭帯
域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートであ
る。

【０１２７】まず、波長コントローラ１１からの出力に
応じてソレノイド３１が駆動され、これによりシャッタ
３０が閉じられる（ステップ３０１）。

【０１２８】ついで、波長コントローラ１１からの出力
に応じてソレノイド２９が駆動され、これにより遮光板
２８が閉じられる（ステップ３０２）。

【０１２９】シャッタ３０、および遮光板２８が閉じら
れたことにより、１回だけレーザチャンバ１からフロン
トミラー４に向けて出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、
フロントミラー４から所定パワーの基準光Ｌ1、Ｌ2とし
て出射される。これにより自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域
化させないようにすることができる（ステップ３０
３）。

【０１３０】次に、上述したステップ２０３の処理と同
様に、基準光としての自然発光線Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、
λ2がラインセンサ２０上で検出される（ステップ３０
４）。

【０１３１】次に、上述したステップ１０４、２０４の
処理と同様に、ラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ
1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長λ0が較
正される。なお、この実施形態では波長の較正を定期的
に行っているが、露光をしていない時、例えば露光の対
象となる半導体ウェハや、レチクルの交換時、あるいは
露光前に行ってもよい（ステップ３０５）。

【０１３２】次に、波長コントローラ１１からの出力に
応じてソレノイド２９が駆動され、遮光板２８が開かれ
る。これにより、レーザチャンバ１から出射された自然
発光線Ｌ1、Ｌ2はエタロン３に入射される（ステップ３
０６）。

【０１３３】次に、波長コントローラ１１からの出力に
応じてソレノイド３１が駆動され、シャッタ３０が開か
れる。これにより、フロントミラー４から出射された所
定パワーの狭帯域発振線Ｌ0の一部が、ビームスプリッ
タ１３を透過して露光面に出射される（ステップ３０
７）。

【０１３４】次に、上述したステップ２０６の処理と同
様に、ラインセンサ２０上で狭帯域発振線Ｌ0が検出さ
れる（ステップ３０８）。

【０１３５】次に、上述したステップ１０７、２０７の
処理と同様にラインセンサ２０上で検出される未知の狭
帯域発振線Ｌ0の波長λ0が求められる（ステップ３０
９）。

【０１３６】次に、上述したステップ１０８、２０８の
処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λA
との波長差Δλが求められる（ステップ３１０）。

【０１３７】次に、上述したステップ１０９、２０８の
処理と同様に波長コントローラ１１はステップ３１０で
求められた波長差Δλに基づいてドライバ９ｃを駆動
（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射
する光の波長を選択する（ステップ３１１）。

【０１３８】そして、例えば露光対象の半導体ウェハを
交換する場合には（ステップ３１２の判断ＹＥＳ）、上
述したステップ３０１の処理に移行され、以後再び上述
したステップ３０１〜３１１までの処理が行われる。一
方、半導体ウェハを交換しない場合には（ステップ３１
２の判断ＮＯ）、上述したステップ３０７の処理に移行
され、以後再び上述したステップ３０７〜３１１までの
処理が行われる。

【０１３９】以上のように、遮光板の開閉に応じて自然
発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切
り替える実施形態においても、レーザの自然発光線を検
出し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用い
ることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させること
なく狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることが
できる。

【０１４０】なお、この実施形態では、遮光板２８をレ
ーザチャンバ１とエタロン３との間の位置Ｃに設けるよ
うにしているが、プリズム２とエタロン３との間の位置
Ｄ、あるいはリアミラー８とプリズム２との間の位置Ｅ
の何れに設けるようにしてもよい。

【０１４１】さて、上述した実施形態では、ミラー２５
や遮光板２８を用いて、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振
から、狭帯域化するように切り替えているが、エタロン
３を設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、
Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えても
よい。

【０１４２】図１４は、エタロン３を設置角度を変える
ことによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭
帯域化するように切り替える実施形態を示す図である。
なお、図１４において、上述の図１、図８、図１０、図
１２、図１８と同一の構成要素には同一の符号を付して
おり、これらの構成要素の説明については適宜省略す
る。

【０１４３】この実施形態では、波長コントローラ１１
の出力に応じてエタロン３、およびリアミラー８を駆動
（設置角度を調整）するドライバ９ｂを備えている。

【０１４４】次に、この実施形態で行われる狭帯域発振
線Ｌ0の波長検出について図２、図１４、図１５を参照
して説明する。

【０１４５】図１５は波長コントローラ１１が行う狭帯
域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートであ
る。

【０１４６】まず、波長コントローラ１１からの出力に
応じてドライバ９ｂを介してエタロン３が駆動され、エ
タロン３の設置角度が自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化で
きない設置角度に変化される（ステップ４０１）。

【０１４７】ステップ４０１でエタロン３の設置角度が
自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化できない設置角度に変化
されたことにより、エタロン３はリアミラーとしての機
能を果たす。つまり、エタロン３の中心軸が自然発光線
Ｌ1、Ｌ2の出射方向に沿った軸に対して垂直になると、
エタロン３はリアミラーとしての機能を果たす。これに
よりエタロン３に入射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、レ
ーザチャンバ１に向けて反射され、エタロン３とフロン
トミラー４とで構成される共振器内を発振する。これに
より自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化せずに自然発振させ
ることができる（ステップ４０２）。

【０１４８】次に、上述したステップ２０３、３０４の
処理と同様に、基準光としての自然発光線Ｌ1、Ｌ2の波
長λ1、λ2がラインセンサ２０上で検出される（ステッ
プ４０３）。

【０１４９】次に、上述したステップ１０４、２０４、
３０５の処理と同様に、ラインセンサ２０上の受光チャ
ンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波
長λ0が較正される。なお、この実施形態では波長の較
正を定期的に行っているが、露光をしていない時、例え
ば露光の対象となる半導体ウェハや、レチクルの交換
時、あるいは露光前に行ってもよい（ステップ４０
４）。

【０１５０】波長の較正が終了すると、次に波長コント
ローラ１１からの出力に応じてドライバ９ｂを介してエ
タロン３が駆動され、エタロン３の設置角度が自然発光
線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化する設置角度に変化される。これ
により、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ
1、Ｌ2はエタロン３を通過する（ステップ４０５）。

【０１５１】次に、上述したステップ１０６、２０６、
３０８の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0が検出される
（ステップ４０６）。

【０１５２】次に、上述したステップ１０７、２０７、
３０９の処理と同様にラインセンサ２０上で検出される
未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が求められる（ステッ
プ４０７）。

【０１５３】次に、上述したステップ１０８、２０８、
３１０の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標
波長λAとの波長差Δλが求められる（ステップ４０
８）。

【０１５４】次に、上述したステップ１０９、２０９、
３１１の処理と同様に波長コントローラ１１はステップ
４０８で求められた波長差Δλに基づいてドライバ９ｂ
を駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３
に入射する光の波長を選択する（ステップ４０９）。

【０１５５】そして、例えば露光対象の半導体ウェハを
交換する場合には（ステップ４１０の判断ＹＥＳ）、上
述したステップ４０１の処理に移行され、以後再び上述
したステップ４０１〜４０９までの処理が行われる。一
方、半導体ウェハを交換しない場合には（ステップ４１
０の判断ＮＯ）、上述したステップ４０６の処理に移行
され、以後再び上述したステップ４０６〜４０９までの
処理が行われる。

【０１５６】以上のようにエタロン３の設置角度を変え
ることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、
狭帯域化するように切り替える実施形態においても、レ
ーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしている
ので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の
出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精
度を向上させることができる。

【０１５７】さて、上述した実施形態では、エタロン３
の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2
を自然発振から、狭帯域化するように切り替えている
が、フロントミラー４およびリアミラー８の設置角度を
変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振か
ら、狭帯域化するように切り替えてもよい。

【０１５８】図１６は、フロントミラー４およびリアミ
ラー８の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ
1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替える
実施形態を示す図である。なお、図１６において、上述
の図１、図８、図１０、図１２、図１４、図１８と同一
の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成
要素の説明については適宜省略する。

【０１５９】この実施形態では、露光面に向かう狭帯域
発振線Ｌ0の遮断または通過を行うシャッタ３０と、波
長コントローラ１１からの出力に応じてシャッタ３０の
開閉動作を行うソレノイド３１と、波長コントローラ１
１の出力に応じてフロントミラー４、およびリアミラー
８を駆動（設置角度を調整）し、ソレノイド３１を駆動
するドライバ９ｄと、波長コントローラ１１の出力に応
じてフロントミラー４を駆動（設置角度を調整）するド
ライバ１０′とを備えている。

【０１６０】次に、この実施形態で行われる狭帯域発振
線Ｌ0の波長検出について図２、図１６、図１７を参照
して説明する。

【０１６１】図１７は波長コントローラ１１が行う狭帯
域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートであ
る。

【０１６２】まず、波長コントローラ１１からの出力に
応じてソレノイド３１が駆動され、これによりシャッタ
３０が閉じられる（ステップ５０１）。

【０１６３】ついで波長コントローラ１１からの出力に
応じてドライバ１０′を介してフロントミラー４が駆動
され、さらにドライバ９ｄを介してリアミラー８が駆動
され、フロントミラー４およびリアミラー８の設置角度
が共振器としての機能を果たせない設置角度に変えられ
る（ステップ５０２）。

【０１６４】ステップ５０２でフロントミラー４および
リアミラー８の設置角度が共振器としての機能を果たせ
ない設置角度に変えられたことにより、自然発光線Ｌ
1、Ｌ2を取り出すことができる（ステップ５０３）。

【０１６５】次に、上述したステップ２０３、３０４、
４０３の処理と同様に、基準光としての自然発光線Ｌ
1、Ｌ2が波長λ1、λ2がラインセンサ２０上で検出され
る（ステップ５０４）。

【０１６６】次に、上述したステップ１０４、２０４、
３０５、４０４の処理と同様に、ラインセンサ２０上の
受光チャンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0
の中心波長λ0が較正される。なお、この実施形態では
波長の較正を定期的に行っているが、露光をしていない
時、例えば露光の対象となる半導体ウェハや、レチクル
の交換時、あるいは露光前に行ってもよい（ステップ５
０５）。

【０１６７】波長の較正が終了すると、次に波長コント
ローラ１１からの出力に応じてドライバ１０′を介して
フロントミラー４が駆動され、さらにドライバ９ｂを介
してリアミラー８が駆動され、フロントミラー４および
リアミラー８の設置角度が共振器としての機能を果たす
設置角度に変えられる。これにより、レーザチャンバ１
から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はエタロン３を通過
して狭帯域化される（ステップ５０６）。

【０１６８】次に、波長コントローラ１１からの出力に
応じてソレノイド３１が駆動され、シャッタ３０が開か
れる。これにより、フロントミラー４から出射された所
定パワーの狭帯域発振線Ｌ0の一部が、ビームスプリッ
タ１３を透過して露光面に出射される（ステップ５０
７）。

【０１６９】次に、上述したステップ１０６、２０６、
３０８、４０６の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0が検出
される（ステップ５０８）。

【０１７０】次に、上述したステップ１０７、２０７、
３０９、４０７の処理と同様にラインセンサ２０上で検
出される未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が求められる
（ステップ５０９）。

【０１７１】次に、上述したステップ１０８、２０８、
３１０、４０８の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0の波長
λ0と目標波長λAとの波長差Δλが求められる（ステッ
プ５１０）。

【０１７２】次に、上述したステップ１０９、２０９、
３１１、４０９の処理と同様に波長コントローラ１１は
ステップ５１０で求められた波長差Δλに基づいてドラ
イバ９ｂを駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、エ
タロン３に入射する光の波長を選択する（ステップ５１
１）。

【０１７３】そして、例えば露光対象の半導体ウェハを
交換する場合には（ステップ５１２の判断ＹＥＳ）、上
述したステップ５０１の処理に移行され、以後再び上述
したステップ５０１〜５１１までの処理が行われる。一
方、半導体ウェハを交換しない場合には（ステップ５１
２の判断ＮＯ）、上述したステップ５０７の処理に移行
され、以後再び上述したステップ５０７〜５１１までの
処理が行われる。

【０１７４】以上のようにフロンミラー４およびリアミ
ラー８の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ
1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えた
実施形態においても、レーザの自然発光線を検出し、こ
れを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いることな
く、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく狭帯
域発振線の波長の検出精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る波長検出装置の実施形態の
構成を示す図である。

【図２】図２はラインセンサ上のフッ素分子レーザの二
つの発光線を示す図である。

【図３】図３は回折格子型の分光器を示す図である。

【図４】図４は狭帯域発振線の波長を演算する処理の手
順を示すフローチャートである。

【図５】図５は基準光であるフッ素分子レーザの自然発
光線の線幅と狭帯域発振線の線幅との比較を示す図であ
る。

【図６】図６はファプリーペロエタロン分光器を使用し
た波長検出装置の構成例を示す図である。

【図７】図７は干渉縞の半径の２乗と波長との関係を示
す図である。

【図８】図８は本発明に係る波長検出装置の実施形態の
変形例を示す図である。

【図９】図９は、図８に示す波長検出装置による波長検
出処理の手順を示すフローチャートである。

【図１０】図１０は本発明に係る波長検出装置の実施形
態の変形例を示す図である。

【図１１】図１１は、図１０に示す波長検出装置による
波長検出処理の手順を示すフローチャートである。

【図１２】図１２は本発明に係る波長検出装置の実施形
態の変形例を示す図である。

【図１３】図１３は、図１２に示す波長検出装置による
波長検出処理の手順を示すフローチャートである。

【図１４】図１４は本発明に係る波長検出装置の実施形
態の変形例を示す図である。

【図１５】図１５は、図１４に示す波長検出装置による
波長検出処理の手順を示すフローチャートである。

【図１６】図１６は本発明に係る波長検出装置の実施形
態の変形例を示す図である。

【図１７】図１７は、図１６に示す波長検出装置による
波長検出処理の手順を示すフローチャートである。

【図１８】図１８は一般的なレーザの波長安定化制御装
置を示す図である。

【符号の説明】

１…レーザチャンバ ３…エタロン ５、６、７…ミラー １４…ビームスプリッタ １２…分光器 ２０…ラインセンサ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ媒質と狭帯域化素子とを配置
   した狭帯域レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波
   長を基準光の波長に基づいて検出する波長検出装置にお
   いて、 前記レーザ媒質から発光される狭帯域化されていない自
   然発光線のうち、前記狭帯域発振線に波長が近似し、か
   つ光強度が一定以上の自然発光線を前記基準光として用
   いるようにした波長検出装置。
2. 【請求項２】 フッ素分子の発光線を発光させるレ
   ーザチャンバと狭帯域化素子とを配置した狭帯域発振フ
   ッ素分子レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長
   を基準光の波長に基づいて検出する波長検出装置におい
   て、 レーザチャンバから発光される狭帯域化されていないフ
   ッ素分子の発光線を検出する発光線検出手段を具え、 該発光線検出手段で検出されたフッ素分子の発光線のう
   ち一つか、あるいは二つを前記基準光として用いるよう
   にした波長検出装置。
3. 【請求項３】 フッ素分子の発光線を発光させるレ
   ーザチャンバと狭帯域化素子とを配置した狭帯域発振フ
   ッ素分子レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長
   を基準光の波長に基づいて検出する波長検出装置におい
   て、 一定時間を設定する時間設定手段と、 レーザチャンバから発光される狭帯域化されていないフ
   ッ素分子の発光線を前記時間設定手段によって設定され
   た一定時間だけ遮る遮光手段とを具え、 該遮光手段で遮られた際のフッ素分子の発光線のうち一
   つか、あるいは二つを前記基準光として用いるようにし
   た波長検出装置。
4. 【請求項４】 フッ素分子の発光線を発光させるレ
   ーザチャンバと狭帯域化素子とを配置した狭帯域発振フ
   ッ素分子レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長
   を基準光の波長に基づいて検出する波長検出装置におい
   て、 一定時間を設定する時間設定手段と、 該時間設定手段で設定された一定時間だけ前記狭帯域化
   素子の設置角度を、前記フッ素分子レーザの出力光のス
   ペクトルが狭帯域化される設置角度から前記フッ素分子
   レーザ発振線が狭帯域化されない設置角度に変化させる
   設置角度変化手段とを具え、 該設置角度変化手段によって前記狭帯域化素子の設置角
   度を前記フッ素分子レーザ発光線が狭帯域化されない設
   置角度まで変化させた際に、前記レーザチャンバから出
   力されたフッ素分子レーザ発光線のうち一つか、あるい
   は二つを前記基準光として用いるようにした波長検出装
   置。