JP2003083806A

JP2003083806A - レーザ装置用エネルギー測定装置及びそれに用いられる光拡散板のエージング方法

Info

Publication number: JP2003083806A
Application number: JP2001276722A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sato; 穣佐藤
Original assignee: Gigaphoton Inc
Current assignee: Gigaphoton Inc
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: JP5007455B2

Abstract

(57)【要約】【課題】常に安定にレーザ光の出力を検出可能な紫外
線レーザ装置用エネルギー測定装置を提供する。【解決手段】レーザ光の出力を検出する光検出器(37)
と、光検出器(37)の前方に配置され、光検出器(37)に入
射するレーザ光を拡散させる拡散板(36)とを備えたレー
ザ装置用エネルギー測定装置において、紫外線光を予め
照射し、拡散板(36)の透過率の変化を略飽和させた拡散
板を用いることを特徴とする、レーザ装置用エネルギー
測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ装置から出
射したレーザ光の出力を測定するエネルギー測定装置、
及びエネルギー測定装置に用いられる拡散板のエージン
グ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、フォトダイオードのような光
検出器を用いて、エキシマレーザ装置やフッ素分子レー
ザ装置から出射したレーザ光のパルス出力を測定するエ
ネルギー測定装置が、例えば特開２０００−１７１３０
３号公報に知られている。図７は、同公報に開示された
エネルギー測定装置を表しており、以下図７に基づいて
従来技術を説明する。

【０００３】図７において、レーザ装置１１から図７中
左方に出射したレーザ光２１は、ビームスプリッタ２２
によって一部がサンプル光４１として反射され、図７中
下方のモニタモジュール３８に入射する。ビームスプリ
ッタ２２を透過したレーザ光２１は、例えば図示しない
露光機に入射して、露光用光源となる。モニタモジュー
ル３８の内部には、サンプル光４１のパルス出力を測定
するエネルギー測定装置３５と、波長特性を測定する波
長測定装置３９とが配置されている。エネルギー測定装
置３５は、例えばフォトダイオード等の光検出器３７を
備えている。光検出器３７は、サンプル光４１のパルス
出力に応じた電圧又は電流を出力し、図示しないレーザ
コントローラが、これに基づいてレーザ光２１のパルス
出力を演算する。また、波長測定装置３９は、サンプル
光４１をモニタエタロン４０に照射し、生成された干渉
縞（図示せず）をラインセンサ等のパターン検出器４８
で測定し、サンプル光４１の中心波長やスペクトル線幅
等の波長特性を測定する。

【０００４】上記のようなエネルギー測定装置３５にお
いて、光検出器３７の前方に、サンプル光４１を拡散す
る拡散板３６を配置する技術が知られており、例えば特
開２０００−３０４６５７号公報に示されている。これ
により、光検出器３７の感度分布の不均一や、光検出器
３７に入射するサンプル光４１の強度分布の不均一など
による計測誤差を解消し、パルス出力の測定を正確に行
なうようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題がある。即ち、光検
出の前方に置かれた拡散板３６の透過率は、紫外線光で
あるサンプル光４１に長期間にわたって照射されるう
ち、次第に変化してしまうという問題がある。図８に、
拡散板３６の透過率の変化をグラフで示す。横軸が、サ
ンプル光４１の照射されたパルス数、縦軸が透過率であ
る。図８に示すように、拡散板３６の透過率は、初めて
使用されたときから次第に増大していく。そして、ある
透過率で飽和する。このように、拡散板３６の透過率が
変動するため、サンプル光４１のパルス出力が変化しな
くても、徐々にパルス出力が増加しているように検出さ
れてしまい、パルス出力の測定が不正確となる。

【０００６】これを防止するためには、例えばカロリー
メータと呼ばれるパルス出力検出器によって、レーザ光
２１のパルス出力を直接検出し、その検出値に基づい
て、光検出器３７の出力を校正するという手段がある。
しかしながら、拡散板３６の透過率は、長期にわたって
徐々に変動するため、一定時間が経過するたびに校正を
行なう必要があり、手間がかかる。また、校正のたびに
レーザ装置１１を停止させる必要があるので、長期間に
わたって連続的にレーザ装置１１を運転することが困難
となり、露光機等の稼働率が低下してしまう。

【０００７】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、常に安定にレーザ光の出力を検出可能な紫
外線レーザ装置用エネルギー測定装置を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、本発明は、光を透過させて拡散さ
せる拡散板の製造方法において、紫外線光を予め照射
し、拡散板の透過率の変化を略飽和させている。即ち、
紫外線光を予め照射することにより、拡散板の透過率が
変化する。これにより、機器に組み込む際には、紫外線
光を照射されても、透過率が変化しない状態になってい
る。従って、使用中に透過率の変化がなく、校正をたび
たび行なうような必要がない。

【０００９】また、本発明によれば、レーザ光の出力を
検出する光検出器と、光検出器の前方に配置され、光検
出器に入射するレーザ光を拡散させる拡散板とを備えた
レーザ装置用エネルギー測定装置において、前記拡散板
を、前記製造方法を用いて製造された拡散板としてい
る。これにより、拡散板の透過率が変わらないので、安
定で誤差の少ない出力測定が可能である。

【００１０】また、本発明によれば、前記エネルギー測
定装置が、紫外線レーザ光をパルス発振するエキシマレ
ーザ装置又はフッ素分子レーザ装置の出力を測定するエ
ネルギー測定装置である。エキシマレーザ装置又はフッ
素分子レーザ装置においては、レーザ光の波長が紫外線
光であり、しかもその強度が高く、これを照射している
うちに、拡散板の透過率が変化しやすい。従って、予め
紫外線光を当てて拡散板の透過率変化を飽和させること
により、安定な出力測定が可能である。さらに、これら
のレーザ装置は、半導体の露光を行なうための光源とし
て用いられることが多い。このようにして出力測定の誤
差を減少させることにより、精密な露光を好適に行なう
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
に係る実施形態を詳細に説明する。まず、第１実施形態
を説明する。図１は、本実施形態に係るＫｒＦエキシマ
レーザ装置（以下エキシマレーザ装置）の構成図を示し
ている。図１において、エキシマレーザ装置１１は、レ
ーザガスを封入し、その内部に設けられた図示しない放
電電極間で放電を起こしてレーザ光２１を発生させるレ
ーザチャンバ１２と、レーザチャンバ１２から発生した
レーザ光２１の波長を狭帯域化する狭帯域化ユニット３
０とを備えている。レーザチャンバ１２内には、レーザ
ガスとして、例えばフッ素（Ｆ2）、クリプトン（Ｋ
ｒ）及びネオン（Ｎｅ）が、所定の圧力比で封入されて
いる。尚、レーザガスとしては、ネオンの代わりにヘリ
ウムでもよく、ネオンとヘリウムの混合ガスでもよい。
レーザチャンバ１２内の所定位置には、図示しない１組
の放電電極が設置されている。この放電電極間に、高圧
電源２３から高電圧を印加することによって主放電を起
こし、約２４８nmの中心波長を有するレーザ光２１を発
振させている。尚、一般にこのようなエキシマレーザ装
置１１において、高電圧はパルス状に印加され、レーザ
光２１はパルス発振する。

【００１２】発振したレーザ光２１は、レーザチャンバ
１２の後端部（図１中左端部）に設けられたウィンドウ
１９を透過して、レーザチャンバ１２の外部後方（図１
中左方）に設けられた狭帯域化ユニット３０に入射す
る。狭帯域化ユニット３０は、例えば２個のプリズム３
２，３２と、レーザ光２１の発振波長を選択するグレー
ティング３３とを備えている。プリズム３２，３２によ
ってビーム幅を拡げられたレーザ光２１は、グレーティ
ング３３に入射して回折され、所定の中心波長とその近
傍の波長のレーザ光２１のみが、入射光と同じ方向に折
り返される。これにより、レーザ光２１の波長が狭帯域
化される。

【００１３】狭帯域化されたレーザ光２１は、ウィンド
ウ１７，１９及びレーザチャンバ１２を通過し、一部が
フロントミラー１６を透過して、エキシマレーザ装置１
１の外部前方（図１中右方）に出射する。出射したレー
ザ光２１の光軸上には、ビームスプリッタ２２が設けら
れており、レーザ光２１は一部を図１中下方に反射され
てサンプル光４１となり、波長特性及びパルス出力を測
定するモニタモジュール３８に入射する。ビームスプリ
ッタ２２を透過したレーザ光２１は、露光機２５に入射
し、露光用光となる。尚、２９は、エキシマレーザ装置
１１及びモニタモジュール３８を制御するレーザコント
ローラである。

【００１４】図２に、モニタモジュール３８の詳細な構
成図を示す。モニタモジュール３８は、光学部品を内部
に配置するモニタボックス５０を備えている。モニタボ
ックス５０には、窒素やヘリウムなどの低反応性の清浄
なパージガスを充填したパージボンベ５１が接続され、
内部にパージガスを供給し続けている。図２において、
４３はサンプル光４１を透過するウィンドウ、４４はサ
ンプル光４１を反射するミラー、４５Ａ，４５Ｂはサン
プル光４１を所定の割合で反射／透過するビームスプリ
ッタである。図２に示すように、モニタモジュール３８
は、サンプル光４１の中心波長及びスペクトル線幅（以
下、線幅と言う）を含む波長特性を測定する波長測定装
置３９と、パルス出力を測定するエネルギー測定装置３
５とを備えている。モニタモジュール３８に入射したサ
ンプル光４１の一部は、ビームスプリッタ４５Ａで反射
され、エネルギー測定装置３５に入射する。一方、ビー
ムスプリッタ４５Ａを透過したサンプル光４１は、波長
測定装置３９に入射する。

【００１５】波長測定装置３９は、サンプル光４１の波
長特性に応じた干渉縞４９Ａ，４９Ｂを生成する第１、
第２のモニタエタロン４０Ａ，４０Ｂを備えている。波
長測定装置３９に入射したサンプル光４１の半分は、ビ
ームスプリッタ４５Ｂで反射され、拡散板４６Ａを透過
して第１のモニタエタロン４０Ａに入射し、残りの半分
は、ビームスプリッタ４５Ｂを透過し、拡散板４６Ｂを
透過して第２のモニタエタロン４０Ｂに入射する。ま
た、波長測定装置３９は、モニタエタロン４０Ａ，４０
Ｂを透過した光を干渉縞４９Ａ，４９Ｂとして投影する
投影レンズ４７Ａ，４７Ｂと、投影された干渉縞４９
Ａ，４９Ｂの光強度分布を測定するラインセンサ等のパ
ターン検出器４８Ａ，４８Ｂとを備えている。

【００１６】レーザコントローラ２９は、パターン検出
器４８Ａ，４８Ｂの出力に基づいてモニタエタロン４０
Ａ，４０Ｂで生成された、干渉縞４９Ａ，４９Ｂの直径
及び明縞の幅を検出する。第１のモニタエタロン４０Ａ
と第２のモニタエタロン４０Ｂとは、ギャップ間隔が異
なっており、両方のモニタエタロン４０Ａ，４０Ｂで生
じた干渉縞４９Ａ，４９Ｂの直径を測定することによ
り、サンプル光４１の中心波長を正確に算出することが
できる。さらに、一方の高分解能のモニタエタロン４０
Ａで生じた干渉縞４９Ａの明縞の幅を測定することによ
り、サンプル光４１のスペクトル線幅を算出することが
できる。

【００１７】また、波長測定装置３９は、既知で安定な
波長の基準光５３を発生する基準光源５２を備えてい
る。基準光源５２としては、レーザ光２１に近い波長の
基準光５３を発生するものがよく、例えば水銀アイソト
ープランプ等が好適である。波長測定装置３９は、図示
しないシャッタによって、レーザ光２１の代わりに基準
光５３をモニタエタロン４０Ａ，４０Ｂに入射させ、基
準光５３によって生じた干渉縞４９Ａ，４９Ｂの直径を
パターン検出器４８Ａ，４８Ｂによって検出する。そし
て、これをレーザ光２１によって生じた干渉縞４９Ａ，
４９Ｂの直径と比較することにより、波長測定装置３９
内部の温度や圧力の環境変化による、中心波長の測定誤
差を補正する。

【００１８】レーザコントローラ２９は、測定に基づ
き、狭帯域化ユニット３０内部の図示しないアクチュエ
ータを駆動してグレーティング３３又はプリズム３２の
角度を変更し、サンプル光４１の中心波長を所望の値に
制御する。そして、波長特性が、所定の許容範囲外に外
れた場合には、レーザ装置１１を停止するとともに、露
光機２５にその旨を伝える波長異常信号を送信する。

【００１９】エネルギー測定装置３５は、サンプル光４
１の強度分布を均一化させる複数の拡散板３６Ａ〜３６
Ｄと、拡散板３６を透過したサンプル光４１のパルスご
とのパルス出力を検出する光検出器３７とを備えてい
る。光検出器３７としては、例えばフォトダイオード等
が好適である。サンプル光４１は、拡散板３６を通って
から、光検出器３７に入射する。これにより、光検出器
３７の感度分布の不均一や、光検出器３７に入射するサ
ンプル光４１の強度分布の不均一などによる計測誤差を
解消し、パルス出力の測定を正確に行なうようにしてい
る。尚、拡散板３６を複数とするのは、枚数を適宜変更
して、サンプル光４１の強度が光検出器３７のダイナミ
ックレンジ内に入るように、光検出器３７に入射するサ
ンプル光４１の光量を調整するためである。

【００２０】エネルギー測定装置３５に入射したサンプ
ル光４１は、拡散板３６によって強度分布を均一化され
る。光検出器３７は、入射してきたサンプル光４１のパ
ルス出力に比例する電圧（又は電流）を出力する。レー
ザコントローラ２９は、光検出器３７の出力信号に基づ
き、エキシマレーザ装置１１から出射したレーザ光２１
のパルス出力を算出する。レーザコントローラ２９は、
この検出値に基づき、高圧電源２３に指令信号を出力し
て放電電極間に印加される高電圧の値を制御することに
より、パルス出力を目標値に制御する。これを、エネル
ギー一定制御と言う。

【００２１】このとき、図８に示すように、光検出器３
７の前に置かれた拡散板３６の透過率が、照射されたパ
ルス出力の量とともに変化するため、レーザ光２１のパ
ルス出力を正確に測定できない場合があることは、従来
技術の項で説明した。これを防ぐために、本実施形態で
は、図３に示すように、拡散板３６をエネルギー測定装
置３５に組み込む前に、拡散板３６にエージングレーザ
光５９を、所定のパルス出力で、所定のパルス数だけ照
射する。これをエージングと言う。

【００２２】図３に、拡散板３６にエージング光を照射
する、エージング装置５８の説明図を示す。図３におい
てエージング装置５８は、エキシマレーザ装置１１と同
じ波長で、エキシマレーザ装置１１よりも強いパルス出
力のエージングレーザ光５９を発振するエージングレー
ザ装置５４を備えている。これは、例えばエキシマレー
ザ装置１１でもよく、エキシマレーザ装置１１と同じレ
ーザガスを用いた、波長を狭帯域化されていないエキシ
マレーザ装置でもよい。

【００２３】また、エージング装置５８は、拡散板３６
を内部に設置するエージングチャンバ５７を備えてい
る。エージングチャンバ５７には、窒素やヘリウムなど
の低反応性の清浄なパージガスを充填したパージボンベ
６１と、窒素で希釈した酸素を充填した酸素ボンベ６２
とが接続されている。酸素ボンベ６２は、後述するよう
に、必要に応じて使用する。エージングチャンバ５７に
は、拡散板３６の設置後に、パージボンベ６１からパー
ジガスが継続的に供給され続ける。余剰のパージガス
は、エージングチャンバ５７の図示しない隙間から外部
に漏れ出す。これにより、エージングチャンバ５７の内
部にはパージガスが充満し、常に清浄に保たれている。
図３に示すように、拡散板３６近傍にパージガスを供給
するための供給口を設けることにより、エージングの際
に、拡散板から何らかの物質が発生した場合にも、パー
ジガスの流れによってこれらの物質が、拡散板３６から
遠ざけられる。従って、これらの物質が拡散板３６に再
付着するなどの不具合を防止できる。

【００２４】エージングレーザ光５９は、図示しない光
学系により、強度分布を均一化され、ビーム径を広げら
れている。エージングレーザ光５９は、ウィンドウ５５
を透過して、エージングチャンバ５７の内部に封止され
た拡散板３６に照射される。このとき、エージングレー
ザ光５９は、拡散板３６の前後に配置されたビームスプ
リッタ５６Ａ，５６Ｂでそれぞれ一部を反射され、エー
ジング光検出器６０Ａ，６０Ｂにより、拡散板３６への
照射前後のパルス出力を検出される。後方のビームスプ
リッタ５６Ｂを透過したエージングレーザ光５９は、ダ
ンパ６３に吸収される。そして、エージング光検出器６
０Ａ，６０Ｂの各検出値の時間的変化を比較することに
より、エージングレーザ光５９の照射に伴う拡散板３６
の透過率変化を、モニタリングすることができる。或い
はエージング光検出器６０Ｂのみの検出値の時間的変化
を追いかけてもよい。

【００２５】図４に、図３に示したエージング装置５８
により、所定のパルス出力でエージングレーザ光５９を
照射した場合の、拡散板３６の透過率の変化を示す。図
３において、縦軸が透過率、横軸が照射したパルス数で
ある。また、実線は、拡散板３６の材質がフッ化カルシ
ウム（ＣａＦ2）である場合であり、破線は、拡散板３
６の材質が合成石英（ＳｉＯ2）である場合を示す。こ
の２種の材質は、レーザ光２１に対して耐久性を有し、
透過率の飽和後に長期間にわたってレーザ光２１を照射
しても、透過率変化が少ないため、拡散板３６の材質と
して好適である。また、拡散板３６の製造方法として
は、フッ化カルシウム又は合成石英の基板の表面を、サ
ンドブラスト、或いはフッ素処理したものが好適であ
る。

【００２６】図４のフッ化カルシウムの場合に示すよう
に、拡散板３６の透過率は、エージングレーザ光５９の
照射に伴って次第に増加するが、パルス数ｎ１のあたり
で、増加がほぼ飽和する。このパルス数ｎ１は、照射す
るエージングレーザ光５９の強度によって変動する。従
って、予めエージング装置５８によって、所定強度でｎ
１パルスのエージングレーザ光５９を照射しておくこと
により、拡散板３６をエネルギー測定装置３５に組み込
んだ後は、透過率の変化が殆んどなくなる。或いは、図
３に示すように、照射中に拡散板３６の透過率をモニタ
リングし、その変化の割合が、所定の割合よりも小さく
なったことを見計らって、エージングを停止してもよ
い。

【００２７】またエージング照射時に、酸素ボンベ６２
から、酸素をエージングチャンバ５７の内部に微量注入
することにより、エージングの効果を向上させられる場
合もある。拡散板３６の透過率がエージングによって上
昇する原因の一つに、拡散板３６の表面に付着した水分
や有機物などの不純物が、照射した紫外線のエージング
レーザ光５９によって表面から離脱するということが考
えられる。従って、エージングチャンバ５７内部に酸素
を入れることにより、酸素が紫外線光であるエージング
レーザ光５９によってオゾン（Ｏ3）となり、不純物の
離脱を加速することもある。

【００２８】尚、拡散板３６の材質としては、合成石英
を用いるよりも、すべてフッ化カルシウムとするのが、
より好適である。フッ化カルシウムは、レーザ光２１に
対し、合成石英よりも高い耐久性を有しており、レーザ
光２１を長期にわたって照射しても、透過率が殆んど低
下することがない。また、図４に示したように、フッ化
カルシウム（実線）は、合成石英（破線）に比較する
と、エージングレーザ光５９を照射したときの拡散板３
６の透過率変化が小さい。即ち、フッ化カルシウムが、
パルス数ｎ１で飽和するのに対し、合成石英は、パルス
数ｎ２（ｎ１＜ｎ２）で飽和する。従って、フッ化カル
シウムを用いることにより、エージングにかかる時間を
短縮することができる。

【００２９】しかしながら、フッ化カルシウム（ＣａＦ
2）は高価であるため、図２に示した複数の拡散板３６
Ａ〜３６Ｄのうち、少なくともレーザ光２１の最上流側
（光検出器３７から最も遠い側）の拡散板３６Ａのみ
を、フッ化カルシウムとしてもよい。レーザ光２１は、
拡散板３６を通過するたびに光量が減少するため、最初
にレーザ光２１が入射する最上流側の拡散板３６Ａを、
最も強いレーザ光２１が通過する。即ち、この最上流側
の拡散板３６Ａは、最も透過率が変化しやすいことにな
る。従って、少なくともこの拡散板３６Ａをフッ化カル
シウムとすることにより、レーザ光２１を長期にわたっ
て照射した場合の透過率変化を、より小さくすることが
できる。

【００３０】次に、モニタエタロン４０Ａ，４０Ｂの前
面に配置された拡散板４６Ａ，４６Ｂについて、説明す
る。前述したようにレーザコントローラ２９は、干渉縞
４９Ａの直径を測定することによりサンプル光４１の中
心波長を、明縞の幅（半値全幅）を測定することにより
線幅を、それぞれ算出する。

【００３１】このとき、拡散板４６Ａの透過率が変化し
ても、干渉縞４９Ａの直径Ｄは変化しないため、中心波
長の測定には誤差が生じない。しかしながら、拡散板４
６の透過率が上がることにより、明縞の幅が変化するた
め、線幅の測定が不正確となってしまう。本実施形態で
は、このような測定誤差を防止するため、モニタエタロ
ン４０Ａ，４０Ｂの前面に配置された拡散板４６Ａ，４
６Ｂについても、光検出器３７の前面に配置された拡散
板３６と同様のエージングを行なっている。これによ
り、透過率が常に略一定となり、波長特性の測定を正確
にすることが可能である。

【００３２】以下、上記の線幅測定について、詳細に説
明する。図５に、パターン検出器４８Ａで検出した、干
渉縞４９Ａの強度分布を示す。図５において、横軸がパ
ターン検出器４８Ａ上の位置、縦軸がパターン検出器４
８Ａの出力電圧である。Ｍは、干渉縞４９Ａの中心を表
している。実線が、拡散板４６Ａの透過率が高い場合、
破線が、透過率が低い場合である。パターン検出器４８
Ａは、例えば多数のＣＣＤ素子を直線状に並べて形成さ
れている。図５に示すように、これらのＣＣＤ素子は、
光を受光しない場合でも、常に電圧Ｈを出力する。これ
を、センサバックグラウンドＨと呼ぶ。尚、センサバッ
クグラウンドＨは、ＣＣＤ素子ごとのばらつきを含むた
め、厳密には位置によって異なる値を有するが、ここで
は略一定と仮定して説明する。

【００３３】図５の実線グラフ（拡散板４６Ａの透過率
が高い場合）において、センサバックグラウンドＨを差
し引いた明縞の高さの半値（２分の１）をａ、Ｈを含め
た明縞の高さの半値をｂとする。また、破線グラフ（拡
散板４６Ａの透過率が低い場合）において、センサバッ
クグラウンドＨを差し引いた明縞の高さの半値をｃ、Ｈ
を含めた明縞の高さの半値をｄとする。そして、それぞ
れの明縞の高さの半値ａ〜ｄに基づいて求めた明縞の半
値全幅を、Ｓａ〜Ｓｄとする。

【００３４】センサバックグラウンドＨを差し引いた場
合には、明縞の高さが破線グラフから実線グラフへと変
化しても、明縞の高さとその半値全幅との関係は略一定
である。従って、拡散板４６Ａの透過率が変化しても、
半値全幅Ｓａ≒Ｓｃとなり、線幅測定に誤差が生じな
い。ところが近年、エキシマレーザ装置１１を半導体製
造用の露光用光源として用いる場合等に、エキシマレー
ザ装置１１の発振周波数の増加が要求されている。その
結果として、パルス発振とパルス発振との間の時間が短
くなり、センサバックグラウンドＨを減算するのに必要
な演算時間が、確保できなくなってきている。

【００３５】その結果、センサバックグラウンドＨを減
算せずに線幅の測定を行なうことになり、その結果とし
て、明縞の高の半値ｂ，ｄにセンサバックグラウンドＨ
の値が含まれてしまう。そのため、拡散板４６Ａの透過
率が変化すると、その半値全幅ＳｂとＳｄとの間に差が
生じる。その結果、線幅が変化していないにも拘らず、
変化したかのように解釈され、計測誤差の原因となる。
このようにして生じる誤差を防止するため、拡散板４６
Ａの透過率をエージングによって予め略一定にして、波
長特性の測定時に、センサバックグラウンドＨの影響を
ほぼ一定としている。例えば図５において、明縞の高さ
の半値ｂの位置における半値全幅Ｓｂを求めていたもの
を、高さの半値ｂよりもわずかに高い位置における幅Ｓ
ｂを求めることにより、センサバックグラウンドＨを減
算する必要がなくなる。その結果、速い発振周波数のエ
キシマレーザ装置１１に対しても、正確な波長特性の検
出が可能となる。

【００３６】また、パターン検出器４８Ａ，４８Ｂに入
射するサンプル光４１の光量は、パターン検出器４８
Ａ，４８Ｂのダイナミックレンジに合わせて、最適化さ
れる必要がある。即ち、光量が多過ぎるとパターン検出
器４８Ａ，４８Ｂの出力が飽和し、光量が少な過ぎる
と、パターン検出器４８Ａ，４８ＢのＳ／Ｎ比が低下す
る。従って、エージングを行なう前の拡散板４６Ａ，４
６Ｂの透過率が低い状態で光量を最適化すると、レーザ
装置１１を長期発振している間に透過率が増加し、パタ
ーン検出器４８Ａ，４８Ｂの入射光量が増大して、飽和
してしまうことがある。

【００３７】即ち、拡散板４６Ａ，４６Ｂをエージング
して、予め透過率を略一定としておくことにより、パタ
ーン検出器４８Ａ，４８Ｂへの入射光量が変化せず、パ
ターン検出器４８Ａ，４８Ｂが飽和するようなこともな
い。これは、拡散板４６Ａ，４６Ｂだけではなく、拡散
板３６についても同様であり、これによって光検出器３
７の飽和を防ぐことができる。

【００３８】以上説明したように、第１実施形態によれ
ば、レーザ光２１のパルス出力を測定するエネルギー測
定装置３５の拡散板３６を、エネルギー測定装置３５に
組み込む前に、紫外線光でエージングしている。これに
より、拡散板３６の透過率が飽和してから組み込むこと
になるので、使用中に透過率が変化することがなく、常
に安定したパルス出力の測定が可能である。従って、こ
れに基づいてエネルギー一定制御を行なう場合にも、正
確な制御が可能であり、露光機２５に入射するレーザ光
２１のパルス出力を、目標値に安定させることができ
る。その結果として、露光が好適に行なわれる。

【００３９】また、波長測定装置３９の拡散板４６を
も、紫外線光でエージングしている。これにより、レー
ザ光２１の線幅を正確に測定できるので、例えば線幅が
所定範囲外となった場合にも、迅速に露光機２５に波長
異常信号を送ることが可能である。その結果、露光に不
適切な波長のレーザ光２１で露光が行なわれるというこ
とがなく、露光が常に好適に行なわれる。

【００４０】また、エージングを、エキシマレーザ装置
で行なっている。これにより、拡散板３６に照射される
紫外線光が、尖頭値の高いパルス状となるので、透過率
の変化が早く進行して飽和するため、エージングを短い
時間で行なえる。さらに、確実に透過率が飽和する。ま
た、エネルギー測定装置３５及び波長測定装置３９に組
み込まれる場合に照射されるサンプル光４１と、同じ波
長の光で照射されることになる。従って、拡散板３６上
で、組み込み時と同じプロセスが進行し、確実に透過率
が変化する。

【００４１】尚、必ずしもサンプル光４１と同じ波長の
光のエージングレーザ光５９を用いると限られるもので
はなく、さらに短い波長のエージングレーザ光５９を用
いてもよい。即ち、より高い光エネルギーのレーザ光を
照射することにより、エージングに要する時間を短縮さ
せることも可能である。この場合、拡散板３６が用いら
れるレーザ装置１１がＫｒＦエキシマレーザ装置であれ
ば、エージング用のエージングレーザ装置５４をＡｒＦ
エキシマレーザ装置、又はフッ素分子レーザ装置にすれ
ばよい。また、レーザ装置１１がＡｒＦエキシマレーザ
装置であれば、エージング用のエージングレーザ装置５
４をフッ素分子レーザ装置にすればよい。さらに、エー
ジングレーザ装置５４としては、半導体レーザ励起の固
体レーザ装置等でもよい。

【００４２】但し、ＡｒＦエキシマレーザ装置やフッ素
分子レーザ装置等、発振するレーザ光の波長が、２００
nmよりも短いものをエージングレーザ装置５４として用
いる場合には、エージングチャンバ５７の内部には、酸
素を混入させないようにするのがよい。これは、これら
のレーザ装置から出射する短波長のレーザ光が、酸素に
吸収されてしまって拡散板３６に届かなくなるのを避け
るためである。

【００４３】また、レーザ装置１１とは別にエージング
レーザ装置５４を備えるのではなく、レーザ装置１１に
よって、エージングを行なってもよい。さらに、レーザ
装置１１のパッシベーション時に出るレーザ光をエージ
ングレーザ光５９とし、これによってエージングを行な
うようにしてもよい。尚、上述のパッシベーションと
は、製造した直後や、内部を一旦空気に開放した後のレ
ーザチャンバ１２をレーザ装置１１に組み込む際に、所
定パルス数又は所定時間にわたって、レーザ発振動作を
行なわせる過程を差す。これにより、レーザチャンバ１
２の内壁面や、その他のレーザガスに触れる部品の表面
に、化学的に安定な不動態処理を施すことができる。そ
の結果、内壁面や部品の表面から、レーザ発振を阻害す
る不純物がレーザガス中に混入することを防ぐことがで
きる。

【００４４】次に、第２実施形態を説明する。図６は、
第２実施形態に係るエージング装置５８の説明図であ
る。図６においてエージング装置５８は、紫外線光を発
するＸｅランプ６４を備えている。Ｘｅランプ６４から
発生したエージングランプ光６５は、エージングチャン
バ５７の内部に封止された拡散板３６に照射される。照
射に伴い、拡散板３６の透過率が、次第に上昇し、飽和
する。どれだけの光量を照射すれば、透過率が飽和する
かを予め測定しておいて、その光量だけ照射すると、エ
ージングが終了する。或いは、エージング光検出器６０
Ａ，６０Ｂによって透過率をモニタリングして飽和を検
知し、エージングを終了してもよい。

【００４５】第２実施形態によれば、Ｘｅランプ６４に
より、エージングを行なっている。Ｘｅランプ６４は、
取り扱いが簡便であり、価格も安価である。尚、エージ
ング装置５８の光源としては、Ｘｅランプ６４に限られ
るものではなく、水銀ランプ等、紫外線の光を出射する
光源であればよい。

【００４６】また、上記の説明は、ＫｒＦエキシマレー
ザ装置１１に用いられるエネルギー測定装置３５及び波
長測定装置３９の拡散板３６，４６を例にとって行なっ
たが、これに限られるものではない。即ち、紫外線波長
域のレーザ光を出射するレーザ装置に用いられる拡散板
は、常に図８に示したような透過率の変化を起こす。そ
のため、ＡｒＦエキシマレーザ装置等の他のエキシマレ
ーザ装置やフッ素分子レーザ装置、さらには半導体レー
ザ励起の固体レーザ装置等、紫外線レーザ装置一般に対
して応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態に係るＫｒＦエキシマレーザ装置
及びエネルギー測定装置の構成図。

【図２】モニタモジュールの構成図。

【図３】エージング装置の説明図。

【図４】拡散板の透過率の変化を示すグラフ。

【図５】パターン検出器による、干渉縞の強度分布を示
すグラフ。

【図６】第２実施形態に係るエージング装置の説明図。

【図７】従来技術に係るエネルギー測定装置の説明図。

【図８】拡散板の透過率の変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１１：エキシマレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１
３：熱交換器、１６：フロントミラー、１７，１９：ウ
ィンドウ、２１：レーザ光、２２：ビームスプリッタ、
２３：高圧電源、２５：露光機、２９：レーザコントロ
ーラ、３０：狭帯域化ユニット、３１：狭帯域化ボック
ス、３２：プリズム、３３：グレーティング、３４：波
長選択ミラー、３５：エネルギー測定装置、３６：拡散
板、３７：光検出器、３８：モニタモジュール、３９：
波長測定装置、４０：モニタエタロン、４１：サンプル
光、４３：ウィンドウ、４４：ミラー、４５：ビームス
プリッタ、４６：拡散板、４７：投影レンズ、４８：パ
ターン検出器、４９：干渉縞、５０：モニタボックス、
５１：パージボンベ、５２：基準光源、５３：基準光、
５４：エージングレーザ装置、５５：ウィンドウ、５
６：ビームスプリッタ、５７：エージングチャンバ、５
８：エージング装置、５９：エージングレーザ光、６
０：エージング光検出器、６１：パージボンベ、６２：
酸素ボンベ、６３：ダンパ、６４：Ｘｅランプ、６５：
エージングランプ光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｓ 3/00 Ｈ０１Ｓ 3/00 ＧＦターム(参考） 2G020 AA05 BA20 CB23 CB43 CB55 CC23 CC47 CD16 CD24 2G065 AA04 AB05 AB09 AB14 BA01 BB05 BB14 BB29 BB30 CA25 DA05 2H042 BA03 BA16 5F072 AA04 AA06 FF09 GG05 HH02 HH06 JJ05 KK01 KK07 KK08 KK15 KK18 KK30 MM12 MM18 RR05 SS06 YY09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光を透過して出射する方向を拡散させる
拡散板(36)のエージング方法において、紫外線光を予め照射し、拡散板(36)の透過率の変化を略
飽和させたことを特徴とする、拡散板(36)のエージング
方法。
【請求項２】レーザ光の出力を検出する光検出器(37)
と、光検出器(37)の前方に配置され、光検出器(37)に入射す
るレーザ光を拡散させる拡散板(36)とを備えたレーザ装
置用エネルギー測定装置において、前記拡散板(36)が、請求項１記載の拡散板(36)のエージ
ング方法を用いて製造された拡散板(36)であることを特
徴とする、レーザ装置用エネルギー測定装置。
【請求項３】請求項２記載のレーザ装置用エネルギー
測定装置において、前記エネルギー測定装置が、紫外線レーザ光をパルス発
振するエキシマレーザ装置(11)又はフッ素分子レーザ装
置の出力を測定することを特徴とする、レーザ装置用エ
ネルギー測定装置。