JP2003166881A

JP2003166881A - 波長検出装置及びそれを用いたレーザ装置

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Publication number: JP2003166881A
Application number: JP2001365652A
Authority: JP
Inventors: Shin Takebe; 慎武部
Original assignee: Gigaphoton Inc
Current assignee: Gigaphoton Inc
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-13
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: JP3842630B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被測定光の波長を短い時間で算出することが
できる波長検出装置等を提供する。【解決手段】エタロン６を通過した被測定光を受光
し、その強度に応じた検出信号を出力する複数のチャン
ネルを有するイメージセンサ１３と、検出信号を受信し
て格納するデュアルポートメモリ４３を含み、検出信号
のデュアルポートメモリ４３への格納と並行して、検出
信号に所定の信号処理を行うことにより、被測定光の波
長を算出するために必要なピーク近似値等を算出するピ
ーク近似値等算出回路３０と、被測定光の波長を算出す
るためのプログラムを格納するフラッシュメモリ３３
と、フラッシュメモリ３３に格納されたプログラムを実
行することにより、デュアルポートメモリ４３に格納さ
れた検出信号及びピーク近似値等算出回路３０が算出し
たピーク近似値等に基づいて、被測定光の波長を算出す
るＣＰＵ３２とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、光の波
長を検出する波長検出装置に関し、特に、エキシマレー
ザやＦ₂（フッ素分子）レーザの出力光の波長を検出す
るために用いられる波長検出装置に関する。さらに、本
発明は、そのような波長検出装置を用いたレーザ装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の集積度の向上に伴い、露光
装置の光源として、短波長のレーザ光を出力するエキシ
マレーザやＦ₂（フッ素分子：molecular fluorine）レ
ーザが注目されている。これらのエキシマレーザ等を用
いたレーザ装置は、露光装置の光学系における色収差を
小さくするため、狭帯域なスペクトル幅を有するレーザ
光を出力することが可能である。これらのレーザ装置か
ら出力されるレーザ光の波長やスペクトル幅を所定の値
に維持するために、紫外光の波長を検出できる波長検出
装置が使用されている。

【０００３】このような波長検出装置として、日本国特
許第２９９７９５６号公報には、エタロンのような分光
素子を通過した被測定光が干渉縞（フリンジ）を形成す
る面の近傍に配置され、入射光をその強度に応じた電気
信号に変換するための複数のチャンネルを有する波長検
出装置が開示されている。この波長検出装置には、例え
ばＣＣＤ（電荷結合素子：charge coupled device）の
ような撮像素子が光検出器として含まれており、この光
検出器の各チャンネルの出力値に基づいてレーザ光の波
長の検出を行っていた。

【０００４】図９に、従来のレーザ装置の構成を示す。
レーザ装置１０１は、狭帯域なスペクトル幅を有するレ
ーザ光を出力する狭帯域発振エキシマレーザ１０２を含
んでいる。図１０は、狭帯域発振エキシマレーザ１０２
の内部構成を示す図である。なお、狭帯域発振エキシマ
レーザ１０２の動作前に、その内部を真空引きするか、
又は、乾いた窒素ガスを用いてパージするのが望まし
い。

【０００５】図１０に示すように、狭帯域発振エキシマ
レーザ１０２は、放電により励起して真空紫外光を発生
させるレーザ媒質を収容するレーザチャンバ１２０を有
する。レーザチャンバ１２０内で発生した光は、窓１２
１又は１２２を通してレーザチャンバ１２０の外に出
る。窓１２１及び１２２は、レーザチャンバ１２０を貫
く光軸と所定のブリュスタ角を為すように、レーザチャ
ンバ１２０に設けられている。このようにして、レーザ
チャンバ１２０内で発生した光が窓１２１又は１２２か
ら反射されることによる損失を防いでいる。

【０００６】レーザチャンバ１２０から窓１２１を通し
て出射された光は、プリズム１２３に入射し、プリズム
１２３を通過した光は、さらにプリズム１２４に入射す
る。プリズム１２４を通過した光は、グレーティング１
２５によって反射され、再びプリズム１２４及びプリズ
ム１２３を通過し、レーザチャンバ１２０に入射する。
一方、レーザチャンバ１２０から窓１２２を介して出射
された光の一部は、部分反射鏡１２６によりレーザチャ
ンバ１２０に向けて反射され、残りは部分反射鏡１２６
を通過する。

【０００７】グレーティング１２５及び部分反射鏡１２
６は、目標の波長を有する光を共振させるための構造が
それらの間に形成されるように配置されている。また、
プリズム１２３及び１２４は、狭帯域化素子ドライバ１
１５（図９参照）により、図１０中の矢印の方向に駆動
される。これにより、目標の波長を有する光をグレーテ
ィング１２５と部分反射鏡１２６との間で共振させるこ
とが可能となる。レーザチャンバ１２０内で発生した光
の一部は、グレーティング１２５と部分反射鏡１２６と
の間を往復しながら、レーザチャンバ１２０を通過する
ごとに増幅され、そのスペクトル幅を目標値にまで狭め
られる。部分反射鏡１２６を通過した光は、波長及び位
相の揃ったレーザ光Ｌ₃となる。一般に、波長選択素子
がないとレーザチャンバ１２０内で発生した光は３００
ｐｍ程度のスペクトル幅を有するが、レーザ光Ｌ₃は１
ｐｍ未満のスペクトル幅を有する。

【０００８】再び図９を参照すると、狭帯域発振エキシ
マレーザ１０２から出射されたレーザ光Ｌ₃は、ビーム
スプリッタ１０３に入射する。ビームスプリッタ１０３
に入射したレーザ光Ｌ₃の一部は、ビームスプリッタ１
０３を通過して出力され、残りは、ビームスプリッタ１
０３によって反射され、さらに、入射光を散乱させるた
めの磨り硝子１０４に入射する。磨り硝子１０４を通過
した光は、ビームスプリッタ１０５を通過して、入射光
の中から目標の波長を有する光を取り出すのに用いられ
るエタロン１０６に入射する。エタロン１０６は、互い
に対面するように配置されたエタロン板１０６ａ、１０
６ｂを有する。なお、このレーザ装置１０１が真空紫外
光用である場合には、エタロン板の材料として、螢石
（ＣａＦ₂）や、フッ素がドープされた合成石英等が用
いられる。

【０００９】一方、低圧水銀ランプ１０７から出射され
る参照光Ｌ₄は、バンドパスフィルタＦＴ２を通過し、
ビームスプリッタ１０５に入射する。ビームスプリッタ
１０５は、バンドパスフィルタＦＴ２を通過した光を、
ビームスプリッタ１０３によって反射されたレーザ光Ｌ
₃の進行方向と平行な方向に向けて反射する。低圧水銀
ランプ１０７から出射される参照光Ｌ₄は、既に知られ
たスペクトル分布を有しており、レーザ光Ｌ₃の波長を
求める際の基準となる。低圧水銀ランプ１０７は、低圧
水銀ランプ１０７から発生する熱が大気中に拡散しない
ようにするための水銀ランプハウジング１０８内に格納
されている。また、低圧水銀ランプ１０７の近傍には、
低圧水銀ランプ１０７の雰囲気温度を検出する温度セン
サ１０９が配置されており、温度コントローラ１１０
が、温度センサ１０９が検出した温度に応じて、低圧水
銀ランプ１０７の雰囲気温度が一定となるように換気用
のファン１１１を駆動させる。

【００１０】エタロン１０６及び集光レンズ１１２を順
に通過した光は、干渉縞（フリンジ）ＩＦ２を形成す
る。図１１は、エタロン１０６及び集光レンズ１１２を
順に通過した光が干渉縞ＩＦ２を形成する様子を示す図
である。ここで、入射光の波長をλ₂、エタロン１０６
の法線と入射光とがなす角度をθ₂、ｄ₂をエタロン板１
０６ａ、１０６ｂ間の距離、ｎ₂をエタロン板１０６
ａ、１０６ｂ間の屈折率、ｍ₂を整数とすると、ｍ₂λ₂＝２ｎ₂ｄ₂・ｃｏｓθ₂ …（１）を満たすときに、エタロン１０６内部で多重反射する光
の位相が合うため、入射光がエタロン１０６を通過し、
集光レンズ１１２によって所定位置に集光される。入射
光は刷り硝子１０４を通過することによって様々な角度
でエタロン１０６に入射するため、（１）式を満たす光
の集光像は、図１１に示すように複数の同心円（干渉
縞）となる。

【００１１】再び図９を参照すると、エタロン１０６及
び集光レンズ１１２を順に通過した光が干渉縞（フリン
ジ）ＩＦ２を形成する面の近傍には、イメージセンサ
（光検出器）１１３が配置されている。イメージセンサ
１１３としては、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子：char
ge coupled device）のような撮像素子が用いられる。
図１２は、イメージセンサ１１３に入射する光の強度を
示す概念図である。イメージセンサ１１３は、入射光を
その強度に応じた電気信号に変換することにより検出信
号を複数（本例では２５６個）のチャンネルＣＨ０〜Ｃ
Ｈ２５５にサンプリングして出力する。これらのチャン
ネルは、被測定光の干渉縞の形成面に平行な１つの方向
に沿って１列に配列するように設けられている。イメー
ジセンサ１１３は、複数のチャンネルＣＨ０〜ＣＨ２５
５においてそれぞれ生成された複数の検出信号を順次出
力する。なお、本例では、図１２に示すように、イメー
ジセンサ１１３に入射する光の干渉縞から４つのピーク
（極大部）に注目している。

【００１２】図１３は、横軸方向にイメージセンサ１１
３内のチャンネルＣＨ０〜ＣＨ２５５の番号を、縦軸方
向にチャンネルＣＨ０〜ＣＨ２５５が出力する検出信号
の強度を示すグラフである。本例においては、図１３に
示すように、サンプリングされたイメージセンサ出力の
検出信号の４つのピークを第１〜第４ピーク値とし、検
出信号がピークとなる４つのアドレスを第１〜第４ピー
クアドレスとする。また、第１〜第４ピーク値及び第１
〜第４ピークアドレスの前後のアドレスにおける検出信
号に２次曲線近似演算を行うことにより得られる４つの
ピーク近似値を第１〜第４ピーク近似値とする。さら
に、第１〜第４ピーク近似値に０．５を乗じた値を第１
〜第４半値とし、第１〜第４半値の信号強度となる位置
（ポジション）であって第１〜第４ピークアドレスの直
近の図１３中の左側のポジションを第１〜第４左半値ポ
ジションと、第１〜第４半値の信号強度となる位置（ポ
ジション）であって第１〜第４ピークアドレスの直近の
図１３中の右側のポジションを第１〜第４右半値ポジシ
ョンとする。

【００１３】再び図９を参照すると、イメージセンサ１
１３から出力された検出信号は、波長コントローラ１１
４に入力される。図１４は、波長コントローラ１１４の
構成を示す図である。波長コントローラ１１４内のイン
タフェース回路１３０は、イメージセンサ１１３から検
出信号の送信の開始を示すスタート信号を受信する。ア
ドレス発生回路１３１は、スタート信号を受信すると、
所定のアドレスを順次生成する。デュアルポートメモリ
１３２は、インタフェース回路１３０から受信した検出
信号を、アドレス発生回路１３１で生成されたアドレス
に該当する領域に順次格納する。

【００１４】ＣＰＵ１３４は、バス１３３を介してデュ
アルポートメモリ１３２、フラッシュメモリ１３５、Ｓ
ＤＲＡＭ（シンクロナスＤＲＡＭ）１３６、制御回路１
３７に接続されており、ＳＤＲＡＭ１３６を作業領域と
して使用しながらフラッシュメモリ１３５に格納された
プログラムを実行することにより、デュアルポートメモ
リ１３２に格納された検出信号からイメージセンサ１１
３に入射する光の波長を算出して、制御回路１３７に送
信する。

【００１５】制御回路１３７は、ＣＰＵ１３４が算出し
た波長に応じて、狭帯域化素子ドライバ１１５（図９参
照）を制御する制御信号を生成し、インタフェース回路
１３８が、制御回路１３７が生成した制御信号を狭帯域
化素子ドライバ１１５に送信する。狭帯域化素子ドライ
バ１１５は、制御信号に応じて、プリズム１２３、１２
４（図１０参照）を駆動する。これにより、狭帯域発振
エキシマレーザ１０２が出射するレーザ光Ｌ₃の波長を
所望の波長とすることができる。

【００１６】次に、ＣＰＵ１３４が行う処理について、
図９〜図１５を参照しながら説明する。図１５は、ＣＰ
Ｕ１３４が行う処理の概要を示すフローチャートであ
る。まず、ＣＰＵ１３４は、デュアルポートメモリ１３
２から検出信号を読み出して比較し、第１〜第４ピーク
アドレスを求める（ステップＳ２１）。

【００１７】次に、ＣＰＵ１３４は、第１〜第４ピーク
値及び第１〜第４ピークアドレスの前後のアドレスにお
ける検出信号に２次曲線近似演算を行い、第１〜第４ピ
ーク近似値を算出する。さらに、ＣＰＵ１３４は、第１
〜第４ピーク近似値に０．５を乗じて第１〜第４半値を
算出する（ステップＳ２２）。なお、第１〜第４半値の
算出に第１〜第４ピーク値を用いずに第１〜第４ピーク
近似値を用いるのは、検出信号が２５６個の離散的な信
号であって連続した信号ではなく、第１〜第４ピーク値
が必ずしも正しい値ではないためである。

【００１８】次に、ＣＰＵ１３４は、デュアルポートメ
モリ１３２から検出信号を順次読み出して、チェックし
て半値を挟む１組の検出信号を見つけ、第２〜第３右半
値ポジション及び第２〜第３左半値ポジションを算出す
る（ステップＳ２３）。具体的には、ＣＰＵ１３４は、
第２ピークアドレスの直近の右側で第２半値を挟む１組
の検出信号を読み出し、これらの検出信号に直線近似演
算を行うことにより、第２右半値ポジションを算出す
る。同様に、ＣＰＵ１３４は、第３ピークアドレスの直
近の右側で第３半値を挟む１組の検出信号を読んで見つ
け出し、これらの検出信号に直線近似演算を行うことに
より、第３右半値ポジションを算出する。また、ＣＰＵ
１３４は、同様にして左側のアドレス近辺の検出信号を
サーチすることにより、第２左半値ポジションを求め、
同様に、第３左半値ポジションを求める。

【００１９】次に、ＣＰＵ１３４は、第１半値幅を算出
する（ステップＳ２４）。具体的には、ＣＰＵ１３４
は、第２左半値ポジション〜第３右半値ポジション間の
距離２・ｒ₅（図１３参照）を算出し、第２右半値ポジ
ション〜第３左半値ポジション間の距離２・ｒ₆（図１
３参照）を算出する。そして、ＣＰＵ１３４は、２・ｒ
₅から２・ｒ₆を減ずることにより、第１半値幅（２・ｒ
₅−２・ｒ₆）を算出する。

【００２０】次に、ＣＰＵ１３４は、デュアルポートメ
モリ１３２から検出信号を順次読み出し、チェックして
半値を挟む１組の検出信号を見つけ、第１、第４右半値
ポジション及び第１、第４左半値ポジションを算出する
（ステップＳ２５）。具体的には、ＣＰＵ１３４は、第
１ピークアドレスの直近の右側で第１半値を挟む１組の
検出信号を読み出し、これらの検出信号に直線近似演算
を行うことにより、第１右半値ポジションを算出する。
同様に、ＣＰＵ１３４は、第４ピークアドレスの直近の
右側で第４半値を挟む１組の検出信号を読み出し、これ
らの検出信号に直線近似演算を行うことにより、第４右
半値ポジションを算出する。また、ＣＰＵ１３４は、第
１ピークアドレスから左側のアドレス近辺の検出信号を
サーチすることにより、第１左半値ポジションを求め、
同様に、第４左半値ポジションを求める。

【００２１】次に、ＣＰＵ１３４は、第２半値幅を算出
する（ステップＳ２４）。具体的には、ＣＰＵ１３４
は、第１左半値ポジション〜第４右半値ポジション間の
距離２・ｒ₇を算出し、第１右半値ポジション〜第４左
半値ポジション間の距離２・ｒ₈を算出する。そして、
ＣＰＵ１３４は、２・ｒ₇から２・ｒ₈を減ずることによ
り、第２半値幅（２・ｒ₇−２・ｒ₈）を算出する。

【００２２】次に、ＣＰＵ１３４は、第１、第２の半値
幅を用いて、レーザ光Ｌ₃の波長を算出する（ステップ
Ｓ２５）。

【００２３】図１６の（ａ）は、波長コントローラ１１
４の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
図１６の（ａ）に示すように、時刻ｔ₀〜ｔ₁において、
イメージセンサ１１３が出力する検出信号がデュアルポ
ートメモリ１３２に格納される。

【００２４】次に、時刻ｔ₁〜ｔ₄において、ＣＰＵ１３
４が、デュアルポートメモリ１３２から各ゾーンの検出
信号を順次読み出し、チェックして第１〜第４ピークア
ドレスを求める（ステップＳ２１に該当）。続いて、時
刻ｔ₄〜ｔ₆において、ＣＰＵ１３４が、第２、第３ピー
ク近似値及び第２、第３半値を算出する（ステップＳ２
２に該当）。さらに、時刻ｔ₆〜ｔ₉において、ＣＰＵ１
３４が、デュアルポートメモリ１３２から検出信号を読
み出し、第２、第３右半値ポジション及び第２、第３左
半値ポジションを算出する（ステップＳ２３に該当）。
その後、時刻ｔ ₉〜ｔ₁₁において、ＣＰＵ１３４が、第
１半値幅を算出する（ステップＳ２４に該当）。

【００２５】次に、時刻ｔ₁₁〜ｔ₁₃において、ＣＰＵ１
３４が、第１、第４ピーク近似値及び第１、第４半値を
算出する（ステップＳ２５に該当）。さらに、時刻ｔ₁₃
〜ｔ ₁₅において、ＣＰＵ１３４が、デュアルポートメモ
リ１３２から検出信号を読み出し、第１、第４右半値ポ
ジション及び第１、第４左半値ポジションを算出する
（ステップＳ２６に該当）。その後、時刻ｔ₁₅〜ｔ₁₇に
おいて、ＣＰＵ１３４が、第２半値幅を算出する（ステ
ップＳ２７に該当）。

【００２６】次に、時刻ｔ₁₇〜ｔ₁₉において、ＣＰＵ１
３４が、第１、第２の半値幅を用いて、レーザ光Ｌ₃の
波長を算出する（ステップＳ２８に該当）。そして、時
刻ｔ₁ ₉〜ｔ₂₀において、このようにして算出されたレー
ザ光Ｌ₃の波長に基づいて、制御回路１３７が制御信号
を生成し、プリズム１２３、１２４が駆動される。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】近年、エキシマレーザ
等がレーザ光を繰り返し出力する周波数は、１ＫＨｚ、
２ＫＨｚ、４ＫＨｚと徐々に高くなってきており、今後
は６ＫＨｚ以上となることが予想される。一方、従来の
波長検出装置１０１においては、上記したように、イメ
ージセンサ１１３の各チャンネルが出力する全ての検出
信号がデュアルポートメモリ１３２に格納され、その
後、ＣＰＵ１３４が、デュアルポートメモリ１３２に格
納された検出信号を読み出し、読み出された検出信号に
基づいてピーク位置検出、ピーク近似、半値位置検出、
半値近似を２セット以上求めてからレーザ光Ｌ₃の波長
を算出していた。そのため、狭帯域発振エキシマレーザ
１０２がレーザ光Ｌ₃を出力してからプリズム１２３、
１２４が駆動されるまでに長い時間が必要であり、狭帯
域発振エキシマレーザ１０２が出力したレーザ光の波長
が所望の波長と異なっていることが判明したときには、
既に狭帯域発振エキシマレーザ１０２が次のレーザ光を
出力している等の問題が生ずるおそれがあった。

【００２８】そこで、本発明は、被測定光の波長を短い
時間で算出することができる波長検出装置を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、そのような波長検出
装置を用いたレーザ装置を提供することを目的とする。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る波長検出装置は、分光素子を通過した
被測定光の結像位置の近傍に配置される光検出器であっ
て、入射光をその強度に応じた電気信号に変換すること
により検出信号を出力する複数のチャンネルを有する光
検出器と、光検出器から検出信号を受信して格納する第
１のメモリと、検出信号の第１のメモリへの格納と並行
して、光検出器から検出信号を受信し、検出信号に所定
の信号処理を行うことにより、被測定光の波長を算出す
るために必要なデータを出力する回路と、被測定光の波
長を算出するためのプログラムを格納する第２のメモリ
と、第２のメモリに格納されたプログラムを実行するこ
とにより、第１のメモリに格納された検出信号及び回路
が出力するデータに基づいて、被測定光の波長を算出す
るＣＰＵとを具備する。

【００３０】また、本発明に係るレーザ装置は、所定の
波長とスペクトル幅とを有するレーザ光を発生するレー
ザ発振器と、レーザ発振器から入射される入射光をその
波長に応じた角度で出射する分光素子と、分光素子の出
射光を結像させる結像手段と、分光素子の出射光の結像
位置の近傍に配置され、レーザ発振器が発生するレーザ
光の波長を算出するための本発明に係る波長検出装置と
を具備する。

【００３１】本発明によれば、光検出器から出力される
検出信号の第１のメモリへの格納と並行して、被測定光
の波長を算出するために必要なデータを求めるので、被
測定光の波長を短い時間で算出することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基いて本発明の実施
の形態について説明する。なお、同一の構成要素につい
ては同一の参照番号を付して、これらの説明を省略す
る。また、以下の諸数値は、本発明の実施形態の説明を
簡単にするために用いられており、別の数値に変更され
ても良い。

【００３３】図１に、本発明の一実施形態に係る波長検
出装置を用いたレーザ装置の構成を示す。レーザ装置１
は、狭帯域なスペクトル幅を有するレーザ光を出力する
狭帯域発振エキシマレーザ２を含んでいる。図２は、狭
帯域発振エキシマレーザ２の内部構成を示す図である。
なお、狭帯域発振エキシマレーザ２の動作前に、その内
部を真空引きするか、又は、乾いた窒素ガスを用いてパ
ージするのが望ましい。

【００３４】図２に示すように、狭帯域発振エキシマレ
ーザ２は、放電により励起して真空紫外光を発生させる
レーザ媒質を収容するレーザチャンバ２０を有する。レ
ーザチャンバ２０内で発生した光は、窓２１又は２２を
通してレーザチャンバ２０の外に出る。窓２１及び２２
は、レーザチャンバ２０を貫く光軸と所定のブリュスタ
角を為すように、レーザチャンバ２０に設けられてい
る。このようにして、レーザチャンバ２０内で発生した
光が窓２１又は２２から反射されることによる損失を防
いでいる。

【００３５】レーザチャンバ２０から窓２１を通して出
射された光は、プリズム２３に入射し、プリズム２３を
通過した光は、さらにプリズム２４に入射する。プリズ
ム２４を通過した光は、グレーティング２５によって反
射され、再びプリズム２４及びプリズム２３を通過し、
レーザチャンバ２０に入射する。一方、レーザチャンバ
２０から窓２２を介して出射された光の一部は、部分反
射鏡２６によりレーザチャンバ２０に向けて反射され、
残りは部分反射鏡２６を通過する。

【００３６】グレーティング２５及び部分反射鏡２６
は、目標の波長を有する光を共振させるための構造がそ
れらの間に形成されるように配置されている。また、プ
リズム２３及び２４は、狭帯域化素子ドライバ１５（図
１参照）により、図２中の矢印の方向に駆動される。こ
れにより、目標の波長を有する光をグレーティング２５
と部分反射鏡２６との間で共振させることが可能とな
る。レーザチャンバ２０内で発生した光の一部は、グレ
ーティング２５と部分反射鏡２６との間を往復しなが
ら、レーザチャンバ２０を通過するごとに増幅され、そ
のスペクトル幅を目標値にまで狭められる。部分反射鏡
２６を通過した光は、波長及び位相の揃ったレーザ光Ｌ
₁となる。一般に、レーザチャンバ２０内で発生した光
は３００ｐｍ程度のスペクトル幅を有するが、レーザ光
Ｌ₁は１ｐｍ未満のスペクトル幅を有する。

【００３７】再び図１を参照すると、狭帯域発振エキシ
マレーザ２から出射されたレーザ光Ｌ₁は、ビームスプ
リッタ３に入射する。ビームスプリッタ３に入射したレ
ーザ光Ｌ₁の一部は、ビームスプリッタ３を通過して出
力され、残りは、ビームスプリッタ３によって反射さ
れ、さらに、入射光を散乱させるための磨り硝子４に入
射する。磨り硝子４を通過した光は、ビームスプリッタ
５を通過して、入射光の中から目標の波長を有する光を
取り出すのに用いられるエタロン６に入射する。エタロ
ン６は、互いに対面するように配置されたエタロン板６
ａ、６ｂを有する。なお、このレーザ装置１が真空紫外
光用である場合には、エタロン板の材料として、螢石
（ＣａＦ₂）や、フッ素がドープされた合成石英等が用
いられる。

【００３８】一方、低圧水銀ランプ７から出射される参
照光Ｌ₂は、バンドパスフィルタＦＴを通過し、ビーム
スプリッタ５に入射する。ビームスプリッタ５は、バン
ドパスフィルタＦＴを通過した光を、ビームスプリッタ
３によって反射されたレーザ光Ｌ₁の進行方向と平行な
方向に向けて反射する。低圧水銀ランプ７から出射され
る参照光Ｌ₂は、既に知られたスペクトル分布を有して
おり、レーザ光Ｌ₁の波長を求める際の基準となる。低
圧水銀ランプ７は、低圧水銀ランプ７から発生する熱が
大気中に拡散しないようにするための水銀ランプハウジ
ング８内に格納されている。また、低圧水銀ランプ７の
近傍には、低圧水銀ランプ７の雰囲気温度を検出する温
度センサ９が配置されており、温度コントローラ１０
が、温度センサ９が検出した温度に応じて、低圧水銀ラ
ンプ７の雰囲気温度が一定となるように換気用のファン
１１を駆動させる。

【００３９】エタロン６及び集光レンズ１２を順に通過
した光は、干渉縞（フリンジ）ＩＦを形成する。図３
は、エタロン６及び集光レンズ１２を順に通過した光が
干渉縞ＩＦを形成する様子を示す図である。ここで、入
射光の波長をλ₁、エタロン６の法線と入射光とがなす
角度をθ₁、ｎ₁をエタロン板６ａ、６ｂ間の屈折率、ｍ
₁を整数とすると、ｍ₁λ₁＝２ｎ₁ｄ₁・ｃｏｓθ₁ …（２）を満たすときに、エタロン６内部で多重反射する光の位
相が合うため、入射光がエタロン６を通過し、集光レン
ズ１２によって所定位置に集光される。入射光は刷り硝
子４を通過することによって様々な角度でエタロン６に
入射するため、（２）式を満たす光の集光像は、図３に
示すように複数の同心円（干渉縞）となる。

【００４０】再び図１を参照すると、エタロン６及び集
光レンズ１２を順に通過した光が干渉縞（フリンジ）Ｉ
Ｆを形成する面の近傍には、イメージセンサ（光検出
器）１３が配置されている。イメージセンサ１３として
は、例えば、ＣＣＤ（電荷結合素子：charge coupled d
evice）のような撮像素子が用いられる。図４は、イメ
ージセンサ１３に入射する光の強度を示す概念図であ
る。イメージセンサ１３は、入射光をその強度に応じた
電気信号に変換することにより検出信号を出力する複数
（本実施形態においては、２５６個）のチャンネルＣＨ
０〜ＣＨ２５５を有している。これらのチャンネルは、
被測定光の干渉縞の形成面に平行な１つの方向に沿って
１列に配列するように設けられている。イメージセンサ
１３は、複数のチャンネルＣＨ０〜ＣＨ２５５において
それぞれ生成された複数の検出信号を順次出力する。な
お、本実施形態においては、図４に示すように、イメー
ジセンサ１３に入射する光が４つのピーク（極大部）を
有するものととし、第２及び第３のピークがレーザ光Ｌ
₁によるものであり、第１及び第４のピークが基準光Ｌ₂
によるものとする。

【００４１】図５は、横軸方向にイメージセンサ１３内
のチャンネルＣＨ０〜ＣＨ２５５の番号を、縦軸方向に
チャンネルＣＨ０〜ＣＨ２５５が出力する検出信号の強
度を示すグラフである。本実施形態においては、図５に
示すように、検出信号の４つのピークを第１〜第４ピー
ク値とし、検出信号がピークとなる４つのアドレスを第
１〜第４ピークアドレスとする。また、第１〜第４ピー
ク値及び第１〜第４ピークアドレスの前後のアドレスに
おける検出信号に２次曲線近似演算を行うことにより得
られる４つの近似値を第１〜第４ピーク近似値とする。
さらに、第１〜第４ピーク近似値に０．５を乗じた値を
第１〜第４半値とし、第１〜第４半値の信号強度となる
位置（ポジション）であって第１〜第４ピークアドレス
の直近の図５中左側のポジションを第１〜第４左半値ポ
ジションと、第１〜第４半値の信号強度となるポジショ
ンであって第１〜第４ピークアドレスの直近の図５中右
側のポジションを第１〜第４右半値ポジションとする。

【００４２】再び図１を参照すると、イメージセンサ１
３から出力された検出信号は、波長コントローラ１４に
入力される。図６は、波長コントローラ１４の構成を示
す図である。図６に示すように、波長コントローラ１４
は、イメージセンサ１３が順次出力する複数の検出信号
を順次受信して、第１〜第４ピーク近似値等を算出する
ピーク近似値等算出回路３０と、ピーク近似値等算出回
路３０の出力データに所定の処理を行うことにより入射
光の波長を算出するＣＰＵ３２と、上記所定の処理を実
現するためにＣＰＵ３２が実行するプログラム等を格納
するフラッシュメモリ３３と、ＣＰＵ３２が上記所定の
処理の作業用に使用するＳＤＲＡＭ（シンクロナスＤＲ
ＡＭ）３４と、ＣＰＵ３２が算出した波長に応じて狭帯
域化素子ドライバ１５（図１参照）を制御するための制
御信号を出力する制御回路３５と、制御回路３５が出力
する制御信号を狭帯域化素子ドライバ１５に伝達するイ
ンタフェース回路３６とを含んでいる。ピーク近似値等
算出回路３０、ＣＰＵ３２、フラッシュメモリ３３、Ｓ
ＤＲＡＭ３４、及び、制御回路３５は、バス３１によっ
て相互に接続されている。

【００４３】図７は、主にピーク近似値等算出回路３０
の構成を示す図である。ピーク近似値等算出回路３０
は、主に３つの機能を有する。第１の機能は、イメージ
センサ１３内のチャンネルＣＨ０〜ＣＨ２５５が出力す
る２５６個の検出信号の内の最大値及びそのアドレスを
検出する機能である。この第１の機能は、図７の最大値
レジスタ４４、最小値レジスタ４５、最大値アドレスレ
ジスタ４６、最小値アドレスレジスタ４７、及び、比較
器４８によって実現される。このようにして検出された
最大値は、これが適切な値になっているか否かを調べる
ために、ＣＰＵ３２によって用いられる。

【００４４】第２の機能は、２５６個の検出信号におけ
るピークの個数を検出するとともに、ピーク値のアドレ
スを検出する機能である。この第２の機能は、図７の１
クロック前検出信号保持レジスタ４９、閾値保持レジス
タ５２、１クロック前アドレス保持レジスタ５３、比較
器５４、ピークカウンタ５５、及び、ピークアドレスレ
ジスタ５６〜６０によって実現される。このようにして
検出されたピークの個数は、これが適切な値（本実施形
態においては、４）になっているか否かを調べるため
に、ＣＰＵ３２によって用いられる。ピークの個数が５
以上の場合には、検出信号の強度を示すグラフがくびれ
状等に変形している可能性がある。

【００４５】第３の機能は、検出信号がピークになると
予測される４つのアドレス範囲である第１〜第４ゾーン
を設定し、検出信号のアドレスがこれらの第１〜第４ゾ
ーン内であり且つ検出信号の値が所定の閾値を超えてい
る場合に、極大値（ピーク値）、極大値のアドレス等を
検出する機能である。この第３の機能は、ラッチ５０、
２次曲線近似回路５１、閾値保持レジスタ５２、幅レジ
スタ６２、比率レジスタ６１、及び、ゾーン内最大値等
検出回路７１〜７４によって実現される。このようにし
て検出された極大値等は、レーザ光Ｌ₁の波長を算出す
るためにＣＰＵ３２によって用いられる。なお、稀にイ
メージセンサ１３の中心のチャンネル（本実施形態にお
いては、チャンネルＣＨ１２８）に極大値がある場合が
あるが、通常は第２の機能で得られた極大値のアドレス
と第３の機能で得られた極大値のアドレスは一致する。

【００４６】次に、ピーク近似値等算出回路３０の動作
について説明する。ピーク近似値等算出回路３０内のイ
ンタフェース回路４１は、イメージセンサ１３から検出
信号の送信の開始を示すスタート信号を受信する。アド
レス発生回路４２は、スタート信号を受信すると、所定
のアドレスを順次生成して、デュアルポートメモリ４３
に出力する。デュアルポートメモリ４３は、インタフェ
ース回路４１から受信した検出信号を、アドレス発生回
路４２から入力したアドレスに該当する領域に順次格納
する。

【００４７】最大値レジスタ４４は、検出信号の最大値
を保持するレジスタであり、最小値レジスタ４５は、検
出信号の最小値を保持するレジスタである。また、最大
値アドレスレジスタ４６は、最大値のアドレスを保持す
るレジスタであり、最小値アドレスレジスタ４５は、最
小値のアドレスを保持するレジスタである。最大値レジ
スタ４４、最小値レジスタ４５、最大値アドレスレジス
タ４６、及び、最小値アドレスレジスタ４７は、比較器
４８の指示に応じて、インタフェース回路４１が出力す
る検出信号を保持し、最大値アドレスレジスタ４６及び
最小値アドレスレジスタ４７は、アドレス発生回路４２
のあるタイミングの出力値を保持する。なお、最大値レ
ジスタ４４、最小値レジスタ４５、最大値アドレスレジ
スタ４６、及び、最小値アドレスレジスタ４７は、ＣＰ
Ｕ３２のアドレス空間にマッピングされており、ＣＰＵ
３２からリードアクセス可能となっている。

【００４８】比較器４８は、最大値レジスタ４４が保持
している値とインタフェース回路４１が順次出力する検
出信号とを比較し、インタフェース回路４１が出力して
いる検出信号が最大値レジスタ４４が保持している値よ
り大きい場合に、インタフェース回路４１が出力してい
る検出信号を保持するように最大値レジスタ４４に指示
するとともに、アドレス発生回路４２が出力しているア
ドレスを保持するように最大値アドレスレジスタ４６に
指示する。これにより、最大値レジスタ４４に検出信号
の最大値が保持され、最大値アドレスレジスタ４６に最
大値のアドレスが保持される。また、比較器４８は、最
小値レジスタ４５が保持している値とインタフェース回
路４１が順次出力する検出信号とを比較し、インタフェ
ース回路４１が出力している検出信号が最小値レジスタ
４５が保持している値より小さい場合に、インタフェー
ス回路４１が出力している検出信号を保持するように最
小値レジスタ４５に指示するとともに、アドレス発生回
路４２が出力しているアドレスを保持するように最小値
アドレスレジスタ４７に指示する。これにより、最小値
レジスタ４５に検出信号の最小値が保持され、最小値ア
ドレスレジスタ４７に最小値のアドレスが保持される。

【００４９】１クロック前検出信号レジスタ４９は、イ
ンタフェース回路４１が１クロック前に出力した検出信
号（１つ前の検出信号）を保持して出力する。ラッチ５
０は、１クロック前検出信号レジスタ４９の出力をラッ
チして出力する。すなわち、ラッチ５０の出力は、２ク
ロック前の検出信号（２つ前の検出信号）となる。２次
曲線近似回路５１は、ラッチ５０が出力する２クロック
前の検出信号、１クロック前検出信号レジスタ４９が出
力する１クロック前の検出信号、及び、インタフェース
回路４１が出力する現在の検出信号によって、検出信号
が増加から減少に変化したとき、これらの値を保持して
２次曲線近似を行う回路である。なお、２次曲線近似
は、四則演算によって実現可能である。２次曲線近似回
路５１は、検出信号よりも速いクロックで動作してお
り、１組の検出信号（ラッチ５０が出力する２クロック
前の検出信号、１クロック前検出信号レジスタ４９が出
力する１クロック前の検出信号、及び、インタフェース
回路４１が出力する現在の検出信号）を入力すると、次
の組の検出信号を入力する前に、２次曲線近似を行うこ
とができる。

【００５０】閾値保持レジスタ５２は、検出信号に対す
る所定の閾値（図５参照）を保持する。なお、閾値保持
レジスタ５２は、ＣＰＵ３２のアドレス空間にマッピン
グされており、ＣＰＵ３２からライトアクセス可能とな
っている。１クロック前アドレスレジスタ５３は、アド
レス発生回路４２が１クロック前に出力したアドレスを
保持して出力する。

【００５１】比較器５４は、閾値保持レジスタ５２が出
力する閾値より大きい範囲において、１クロック前の検
出信号より現在の検出信号が初めて小さくなった場合
（検出信号が増加から減少に転じた場合）に、ピーク検
出信号を出力する。なお、本実施形態においては、検出
信号が４つのピークを有するので、ピーク検出信号は４
回出力されることとなる。ピークカウンタ５５は、ピー
ク検出信号をカウントする。なお、本実施形態において
は、検出信号が４つのピークを有するので、ピークカウ
ンタ５５のカウント値は４となる。

【００５２】ピークアドレスレジスタ５６〜６０は、比
較器５４がピーク検出信号を出力したときの１クロック
前アドレス保持レジスタ５３の出力であるピークアドレ
スを保持する。なお、ピークアドレスレジスタ５６が第
１ピークアドレスを保持し、ピークアドレスレジスタ５
７が第２ピークアドレスを保持し、ピークアドレスレジ
スタ５８が第３ピークアドレスを保持し、ピークアドレ
スレジスタ５９が第４ピークアドレスを保持するものと
する。通常、ピークアドレスレジスタ６０は使用しない
が、５つ以上ピークがあるとき、そのアドレスを格納す
る。

【００５３】次に、幅レジスタ６２について説明する。
一般に、検出信号のピークの位置は、事前にある程度予
測することが可能である。そのため、本実施形態におい
ては、検出信号がピークになると予測される４つのアド
レス範囲である第１〜第４ゾーンを設定する。この第１
〜第４ゾーンの開始アドレス及び終了アドレスは、初期
時においては、ピークアドレスレジスタ５６〜６０をＣ
ＰＵ３２がリードして、それを基準にＣＰＵ３２によっ
て所定のアドレスに設定される。ところで、狭帯域発振
エキシマレーザ２は間欠的にレーザ光Ｌ₁を出射する
が、このように間欠的に出射されるレーザ光Ｌ₁に基づ
く検出信号のピークアドレスは、所定の範囲内となる。
そのため、本実施形態においては、狭帯域発振エキシマ
レーザ２が第ｉ回目（ｉは、自然数）に出射したレーザ
光Ｌ₁に基づく検出信号の４つのピークアドレス（Ａ１
〜Ａ４とする）を中心として前後に所定の値（Ｗとす
る）を加算及び減算したアドレス範囲に第１〜第４ゾー
ンを更新する。この更新により、第１のゾーンは（Ａ１
−Ｗ）〜（Ａ１＋Ｗ）となり、第２のゾーンは（Ａ２−
Ｗ）〜（Ａ２＋Ｗ）となり、第３のゾーンは（Ａ３−
Ｗ）〜（Ａ３＋Ｗ）となり、第４のゾーンは（Ａ４−
Ｗ）〜（Ａ４＋Ｗ）となる。このように更新された第１
〜第４のゾーンを用いて、狭帯域発振エキシマレーザ２
が第（ｉ＋１）回目以降に出射したレーザ光Ｌ₁に基づ
く検出信号のピーク等が検出される。幅レジスタ６２
は、上記所定の値（Ｗ）を保持する。なお、幅レジスタ
６２は、ＣＰＵ３２のアドレス空間にマッピングされて
おり、ＣＰＵ３２からライトアクセス可能となってい
る。

【００５４】比率レジスタ６１は、第１〜第４ピーク近
似値に乗ずる所定の比率を保持する。なお、比率レジス
タ６１は、ＣＰＵ３２のアドレス空間にマッピングされ
ており、ＣＰＵ３２からライトアクセス可能となってい
る。本実施形態においては、ＣＰＵ３２が、０．５を比
率レジスタ６１に書き込むものとする。

【００５５】ゾーン内最大値等検出回路７１〜７４は、
第１〜第４ゾーン内における検出信号の最大値等をそれ
ぞれ検出する。なお、ゾーン内最大値等検出回路７１は
第１ゾーン内における最大値等を検出し、ゾーン内最大
値等検出回路７２は第２ゾーン内における最大値等を検
出し、ゾーン内最大値等検出回路７３は第３ゾーン内に
おける最大値等を検出し、ゾーン内最大値等検出回路７
４は第４ゾーン内における最大値等を検出するものとす
る。

【００５６】図８は、ゾーン内最大値等検出回路７１〜
７４の構成を示す図である。ゾーン内最大値等検出回路
７１〜７４のゾーン開始アドレス保持レジスタ８１は、
ゾーンの開始アドレスを保持するレジスタであり、ゾー
ン終了アドレス保持レジスタ８２は、ゾーンの終了アド
レスを保持するレジスタである。なお、ゾーン開始アド
レス保持レジスタ８１及びゾーン終了アドレス保持レジ
スタ８２は、ＣＰＵ３２のアドレス空間にマッピングさ
れており、ＣＰＵ３２からライトアクセス可能となって
いる。

【００５７】ゾーン開始アドレス保持レジスタ８１に
は、所定の初期アドレスがＣＰＵ３２から初期化時に書
き込まれる。しかしながら、後に説明するようにゾーン
内最大値保持レジスタ８９にゾーン内の最大値が保持さ
れた後は、減算器８３が、ゾーン内の最大値から幅レジ
スタ６２が保持する値を減じ、ゾーン開始アドレス保持
レジスタ８１は、そのアドレスを保持する。同様に、ゾ
ーン終了アドレス保持レジスタ８２には、所定の初期ア
ドレスがＣＰＵ３２から初期化時に書き込まれる。しか
しながら、後に説明するようにゾーン内最大値保持レジ
スタ８９にゾーン内の最大値が保持された後は、加算器
８４が、ゾーン内の最大値に幅レジスタ６２が保持する
値を加え、ゾーン終了アドレス保持レジスタ８２は、そ
のアドレスを保持する。

【００５８】比較器８５は、現在のアドレスとゾーン開
始アドレス保持レジスタ８１が保持しているゾーン開始
アドレスとを比較する。また、比較器８６は、現在のア
ドレスとゾーン終了アドレス保持レジスタ８２が保持し
ているゾーン終了アドレスとを比較する。ピークサーチ
イネーブル信号発生回路８７は、比較器８５、８６から
の比較信号、検出信号、及び、閾値保持レジスタ５２か
らの比較イネーブル信号によって、現在のアドレスがゾ
ーン内であり、且つ、現在の検出信号が閾値を上回って
いる場合に、ピークサーチイネーブル信号が真になり、
比較器８８が動作する。

【００５９】比較器８８は、ピークサーチイネーブル信
号が真のときに、現在の検出信号と１クロック前の検出
信号を比較する。そして、比較器８８は、現在の検出信
号が１クロック前の検出信号を初めて下回った場合（ピ
ークを初めて過ぎた場合）には、出力信号を真としてゾ
ーン内最大値保持レジスタ８９、ゾーン内最大値アドレ
ス保持レジスタ９０、及び、比較器９１に出力する。ゾ
ーン内最大値保持レジスタ８９は、比較器８８から真と
して信号を入力すると、１クロック前の検出信号をゾー
ン内の最大値として保持する。また、ゾーン内最大値ア
ドレス保持レジスタ９０は、比較器８８から信号を入力
すると、１クロック前のアドレスをゾーン内の最大値の
アドレスとして保持する。なお、ゾーン内最大値保持レ
ジスタ８９及びゾーン内最大値アドレス保持レジスタ９
０は、ＣＰＵ３２のアドレス空間にマッピングされてお
り、ＣＰＵ３２からリードアクセス可能となっている。

【００６０】一方、２次曲線近似最大値保持レジスタ９
２は、２次曲線近似回路５１が順次生成する２次曲線近
似値のうち、ピークサーチイネーブル信号が真のときピ
ーク近似値を保持する。乗算器９３は、このピーク近似
値と比率レジスタ６１が保持する比率（本実施形態にお
いては、０．５）を乗算する。この乗算器９３の出力を
便宜上、半値と呼ぶ。なお、乗算器９３に代えて、ピー
ク近似値を１ビット右シフトするシフタを用いてもよ
い。また、２次曲線近似最大値保持レジスタ９２は、Ｃ
ＰＵ３２のアドレス空間にマッピングされており、ＣＰ
Ｕ３２からリードアクセス可能となっている。なお、本
実施形態において、ハードウェア量削減のため、ラッチ
５０、２次曲線近似回路５１、ピーク近似値保持レジス
タ９２を無くし、２次曲線近似を行わないこととするこ
ともできる。この場合には、乗算器９３は、ゾーン内最
大値保持レジスタ８９が保持するゾーン内最大値に比率
レジスタ６１が保持する比率を乗ずることにより、ゾー
ン内最大値の半値を算出することができる。

【００６１】比較器９１は、比較器８８から真として信
号を入力すると、それ以降（ピーク以降）の検出信号と
乗算器９３の出力値（半値）とを比較し、検出信号が半
値を初めて下回った場合に、ラッチ信号を半値直後アド
レス保持レジスタ９４、半値直前アドレス保持レジスタ
９５、半値直後検出信号保持レジスタ９６、及び、半値
直後検出信号保持レジスタ９７に真として出力する。半
値直後アドレス保持レジスタ９４は、比較器９１からラ
ッチ信号を真として入力すると、現在のアドレスを半値
ポジションの直後のアドレスとして保持する。また、半
値直前アドレス保持レジスタ９５は、比較器９１からラ
ッチ信号を真として入力すると、１クロック前のアドレ
スを半値ポジションの直前のアドレスとして保持する。
また、半値直後検出信号保持レジスタ９６は、比較器９
１からラッチ信号を真として入力すると、現在の検出信
号を半値直後アドレスにおける検出信号として保持す
る。さらに、半値直後検出信号保持レジスタ９７は、比
較器９１からラッチ信号を真として入力すると、１クロ
ック前の検出信号を半値直前アドレスにおける検出信号
として保持する。なお、半値直後アドレス保持レジスタ
９４、半値直前アドレス保持レジスタ９５、半値直後検
出信号保持レジスタ９６、及び、半値直後検出信号保持
レジスタ９７は、ＣＰＵ３２のアドレス空間にマッピン
グされており、ＣＰＵ３２からリードアクセス可能とな
っている。

【００６２】直線近似回路９８は、半値直前検出信号保
持レジスタ９７が保持する半値直前アドレスにおける検
出信号、半値、及び、半値直後検出信号保持レジスタ９
６が保持する半値直後アドレスにおける検出信号に直線
近似を行って得られた値（右半値ポジション）を保持す
る。なお、直線近似は、四則演算によって実現可能であ
る。また、直線近似回路９８は、ＣＰＵ３２のアドレス
空間にマッピングされており、ＣＰＵ３２からリードア
クセス可能となっている。

【００６３】ＣＰＵ３２は、上記のようにピーク近似値
等算出回路１４によって算出された値を用いて、フラッ
シュメモリ３３に格納されているプログラムを実行する
ことにより、光の波長を算出する。なお、第１〜第４左
半値ポジションは、ハードウェアによって求めることは
出来ない。そのため、ＣＰＵ３２が、ソフトウェア（プ
ログラム）を実行し、（ピークアドレス）−（ピークア
ドレス〜右半値ポジション間の距離）によって算出され
るアドレスを目安として、デュアルポートメモリ４３に
格納された検出信号をサーチすることにより、第１〜第
４左半値ポジションを求める。この目安となるアドレス
は容易に算出できるので、ＣＰＵ３２が第１〜第４左半
値ポジションを求めるために必要なソフトウェア実行時
間は減少する。

【００６４】制御回路３５は、ＣＰＵ３２によって算出
された光の波長を用いて制御信号を生成し、インタフェ
ース回路３６が、この制御信号を狭帯域化素子ドライバ
１５（図１参照）に伝達する。そして、狭帯域化素子ド
ライバ１５は、制御信号に応じて、プリズム１２３、１
２４（図２参照）を駆動する。これにより、狭帯域発振
エキシマレーザ２が出力するレーザ光Ｌ₁の波長を所望
の波長にすることが可能となる。

【００６５】図１６の（ｂ）は、波長コントローラ１４
の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図
１６の（ｂ）に示すように、時刻ｔ₀〜ｔ₁において、イ
メージセンサ１３が出力する検出信号がデュアルポート
メモリ４３に格納されるとともに、ピークアドレスがピ
ーク近似値等算出回路３０によって検出される。

【００６６】次に、時刻ｔ₁〜ｔ₂において、ＣＰＵ３２
が、ピークアドレスレジスタ５７〜５８から第２〜第３
ピークアドレスを、デュアルポートメモリ４３から第２
〜第３ピークアドレスにおける検出信号を読み出す。本
実施形態においては、ピーク近似値等算出回路３０によ
って第２〜第３ピークアドレスが検出されており、ＣＰ
Ｕ３２がデュアルポートメモリ４３から検出信号を読み
出し、ピークサーチ、ピーク近似、半値サーチをする必
要がないので、時刻ｔ₁〜ｔ₂の時間は、図１６の（ａ）
に示す時刻ｔ₂〜ｔ₃の時間より短くなっている。

【００６７】次に、時刻ｔ₂〜ｔ₃において、２次曲線近
似回路５１がない場合、第２〜第３ピーク近似値を算出
し、第２〜第３半値を算出する。本実施形態において
は、検出信号を入力しながらハードウェア（２次曲線近
似回路５１及び乗算器９３）によって第２〜第３ピーク
近似値及び第２〜第３半値が算出されるので、時刻ｔ₂
〜ｔ₃の時間はゼロになる。

【００６８】次に、時刻ｔ₃〜ｔ₅において、ＣＰＵ３２
が、ゾーン内最大値等検出回路７１〜７４内の直線近似
回路９８から第２〜第３右半値ポジションを、デュアル
ポートメモリ４３から検出信号を読み出す。次に、時刻
ｔ₅〜ｔ₇において、ＣＰＵ３２が、第２〜第３左半値ポ
ジション及び第１半値幅を算出する。具体的には、ＣＰ
Ｕ３２は、（ピークアドレス）−（ピークアドレス〜右
半値ポジション間の距離）によって算出されるアドレス
を目安として検出信号をサーチすることにより第２〜第
３左半値ポジションを求め、第２左半値ポジション〜第
３右半値ポジション間の距離２・ｒ₁（図５参照）を算
出し、第２右半値ポジション〜第３左半値ポジション間
の距離２・ｒ₂（図５参照）を算出する。そして、ＣＰ
Ｕ３２は、２・ｒ₁から２・ｒ₂を減ずることにより、第
１半値幅（２・ｒ₁−２・ｒ₂）を算出する。

【００６９】次に、時刻ｔ₇〜ｔ₈において、ＣＰＵ３２
が、ピークアドレスレジスタ５６、５９から第１、第４
ピークアドレスを、デュアルポートメモリ４３から検出
信号を読み出す。

【００７０】次に、時刻ｔ₈〜ｔ₁₀において、２次曲線
近似回路５１がない場合、第１、第４ピーク近似値を算
出し、第１、第４半値を算出する。本実施形態において
は、検出信号を入力しながらハードウェア（２次曲線近
似回路５１及び乗算器９３）によって第１、第４ピーク
近似値及び第１、第４半値が算出されるので、時刻ｔ ₈
〜ｔ₁₀の時間は、ゼロになる。

【００７１】次に、時刻ｔ₁₀〜ｔ₁₂において、ＣＰＵ３
２が、ゾーン内最大値等検出回路７１、７４内の直線近
似回路９８から第１、第４右半値アドレスを、デュアル
ポートメモリ４３から第１、第４右半値アドレスにおけ
る検出信号を読み出す。次に、時刻ｔ₁₂〜ｔ₁₄におい
て、ＣＰＵ３２が、第１、第４左半値ポジション及び第
２半値幅を算出する。具体的には、ＣＰＵ３２は、（ピ
ークアドレス）−（ピークアドレス〜右半値ポジション
間の距離）によって算出されるアドレスを目安として検
出信号をサーチすることにより第１、第４左半値ポジシ
ョンを求め、第１左半値ポジション〜第４右半値ポジシ
ョン間の距離２・ｒ₃を算出し、第１右半値ポジション
〜第４左半値ポジション間の距離２・ｒ₄を算出する。
そして、ＣＰＵ３２は、２・ｒ₃から２・ｒ₄を減ずるこ
とにより、第２半値幅（２・ｒ₃−２・ｒ₄）を算出す
る。

【００７２】次に、時刻ｔ₁₄〜ｔ₁₆において、ＣＰＵ３
２が、第１、第２の半値幅を用いて、レーザ光Ｌ₁の波
長を算出する。そして、時刻ｔ₁₆〜ｔ₁₈において、この
ようにして算出されたレーザ光Ｌ₁の波長に基づいて、
制御回路３５が制御信号を生成し、プリズム２３、２４
が駆動される。

【００７３】以上述べた波長検出装置によれば、イメー
ジセンサにおける検出信号のデュアルポートメモリ４３
への格納と並行して検出信号のピーク値、半値、及びそ
れらの位置等を算出することができ、ＣＰＵ３２は、こ
れらの値を、対応するレジスタからリードすることによ
りレーザ光Ｌ₁の波長を早く算出することができる。こ
れにより、レーザ光Ｌ₁の波長を算出する時間を短縮す
ることができ、狭帯域発振エキシマレーザ２がレーザ光
Ｌ₁を繰り返し出力する周波数を高くすることが可能と
なる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光検出器における検出信号の第１のメモリへの格納と並
行して、被測定光の波長を算出するために必要なデータ
を求めることができ、ＣＰＵは、このデータ及び第１の
メモリに格納された検出信号を用いることにより被測定
光の波長を算出することができる。これにより、被測定
光の波長を算出する時間を短縮することができ、被測定
光を繰り返し出力する周波数を高くすることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るレーザ装置の構成を
示す図である。

【図２】図１の狭帯域発振エキシマレーザの構成を示す
図である。

【図３】図１のエタロン及び集光レンズを通過した光が
干渉縞を形成する様子を示す図である。

【図４】図１のイメージセンサに入射する光の強度を示
す図である。

【図５】横軸方向に図１のイメージセンサ内のチャンネ
ルの番号を、縦軸方向にチャンネルが出力する検出信号
の強度を示すグラフである。

【図６】図１の波長コントローラの構成を示す図であ
る。

【図７】図６のピーク近似値等算出回路の構成を示す図
である。

【図８】図７のゾーン内最大値等検出回路の構成を示す
図である。

【図９】従来のレーザ装置の構成を示す図である。

【図１０】図９の狭帯域発振エキシマレーザの構成を示
す図である。

【図１１】図１０のエタロン及び集光レンズを通過した
光が干渉縞を形成する様子を示す図である。

【図１２】図９のイメージセンサに入射する光の強度を
示す図である。

【図１３】横軸方向に図９のイメージセンサ内のチャン
ネルの番号を、縦軸方向にチャンネルが出力する検出信
号の強度を示すグラフである。

【図１４】図９の波長コントローラの構成を示す図であ
る。

【図１５】図１４のＣＰＵが行う波長算出処理を示すフ
ローチャートである。

【図１６】（ａ）は図９の波長コントローラの動作タイ
ミングを示すタイミングチャートであり、（ｂ）は図１
の波長コントローラの動作タイミングを示すタイミング
チャートである。

【符号の説明】

１、１０１レーザ装置２、１０２狭帯域発振エキシマレーザ３、５、１０３、１０５ビームスプリッタ４、１０４磨り硝子６、１０６エタロン７、１０７低圧水銀ランプ８、１０８水銀ランプハウジング９、１０９温度センサ１０、１１０温度コントローラ１１、１１１ファン１２、１１２集光レンズ１３、１１３イメージセンサ１４、１１４波長コントローラ１５、１１５狭帯域化素子ドライバ２０、１２０レーザチャンバ２１、２２、１２１、１２２窓２３、２４、１２３．１２４プリズム２５、１２５グレーティング２６、１２６部分反射鏡３０ピーク近似値等算出回路３１バス３２、１３４ＣＰＵ３３、１３５フラッシュメモリ３４、１３６ＳＤＲＡＭ３５、１３７制御回路３６、４１、１３０、１３８インタフェース回路４２、１３１アドレス発生回路４３、１３２デュアルポートメモリ４４最大値レジスタ４５最小値レジスタ４６最大値アドレスレジスタ４７最小値アドレスレジスタ４８、５４、８５、８６、８８、９１比較器４９１クロック前検出信号保持レジスタ５０ラッチ５１２次曲線近似回路５２閾値保持レジスタ５３１クロック前アドレス保持レジスタ５５ピークカウンタ５６〜６０ピークアドレスレジスタ６１比率レジスタ６２幅レジスタ７１〜７４ゾーン内最大値等検出回路８１ゾーン開始アドレス保持レジスタ８２ゾーン終了アドレス保持レジスタ８３減算器８４加算器８７ピークサーチイネーブル信号発生回路８９ゾーン内最大値保持レジスタ９０ゾーン内最大値アドレス保持レジスタ９２ピーク近似値保持レジスタ９３乗算器９４半値直後アドレス保持レジスタ９５半値直前アドレス保持レジスタ９６半値直後検出信号保持レジスタ９７半値直前検出信号保持レジスタ９８直線近似回路

フロントページの続きＦターム(参考） 2G020 BA20 CA12 CB06 CB23 CB34 CC02 CC13 CC47 CC63 CD16 CD24 CD33 CD37 5F072 AA06 GG09 HH02 HH05 JJ20 KK07 KK08 KK18 MM20 YY09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分光素子を通過した被測定光の結像位置
の近傍に配置される光検出器であって、入射光をその強
度に応じた電気信号に変換することにより検出信号を出
力する複数のチャンネルを有する前記光検出器と、前記光検出器から前記検出信号を受信して格納する第１
のメモリと、前記検出信号の前記第１のメモリへの格納と並行して、
前記光検出器から前記検出信号を受信し、前記検出信号
に所定の信号処理を行うことにより、被測定光の波長を
算出するために必要なデータを出力する回路と、被測定光の波長を算出するためのプログラムを格納する
第２のメモリと、前記第２のメモリに格納されたプログラムを実行するこ
とにより、前記第１のメモリに格納された前記検出信号
及び前記回路が出力する前記データに基づいて、被測定
光の波長を算出するＣＰＵと、を具備する波長検出装
置。
【請求項２】前記回路が、前記検出信号の最大値若し
くは極大値若しくはそれらのアドレス又は前記検出信号
の最小値若しくはそのアドレスを出力することを特徴と
する請求項１記載の波長検出装置。
【請求項３】前記回路が、前記検出信号のピークの個
数又はそれらに対応するアドレスを出力することを特徴
とする請求項１又は２記載の波長検出装置。
【請求項４】前記回路が、複数のアドレス範囲を定め
る複数の開始アドレス及び終了アドレスを保持するレジ
スタを具備し、各アドレス範囲内における前記検出信号
の最大値若しくはそのアドレス又は前記検出信号の最小
値若しくはそのアドレスを出力することを特徴とする請
求項１〜３のいずれか１項に記載の波長検出装置。
【請求項５】前記回路が、前記複数のアドレス範囲内
における前記検出信号の最大値のアドレスを基準として
前記複数の開始アドレス及び終了アドレスを更新するこ
とを特徴とする請求項４記載の波長検出装置。
【請求項６】前記回路が、所定の閾値を保持するレジ
スタを具備し、前記閾値を超える前記検出信号に前記所
定の信号処理を行うことを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか１項に記載の波長検出装置。
【請求項７】前記回路が、前記複数のアドレス範囲内
における前記検出信号の最大値に前記所定の比率を乗じ
た値を算出し、前記複数のアドレス範囲内且つ前記複数
のアドレス範囲内における前記検出信号の最大値以降の
前記検出信号と前記値とを比較し、前記値を下回った最
初の検出信号又はそのアドレスを出力することを特徴と
する請求項３〜６のいずれか１項に記載の波長検出装
置。
【請求項８】前記所定の比率が０．５であり、前記回
路が、前記複数のアドレス範囲内における前記検出信号
の最大値に１ビット右シフトすることにより前記値を出
力するシフト回路を具備することを特徴とする請求項７
記載の波長検出装置。
【請求項９】前記回路が、前記検出信号をラッチする
第１のラッチ回路を具備し、前記複数のアドレス範囲内
における前記検出信号の最大値以降の前記検出信号が前
記第１の値を初めて下回ったときに、前記第１のラッチ
回路にラッチされた前記検出信号又はそのアドレスを出
力することを特徴とする請求項７又は８記載の波長検出
装置。
【請求項１０】前記回路が、前記第１のラッチ回路に
ラッチされている前記検出信号をラッチする第２のラッ
チ回路を更に具備し、前記第２のラッチ回路にラッチさ
れている前記検出信号、前記第１のラッチ回路にラッチ
されている前記検出信号、及び、前記複数のアドレス範
囲内における前記検出信号の最大値以降の前記検出信号
であって前記第１の値を初めて下回った最初の検出信号
に２次曲線近似演算を行い、前記複数のアドレス範囲内
における最大値の２次曲線近似値を出力することを特徴
とする請求項９記載の波長検出装置。
【請求項１１】所定の波長とスペクトル幅とを有する
レーザ光を発生するレーザ発振器と、前記レーザ発振器から入射される入射光をその波長に応
じた角度で出射する分光素子と、前記分光素子の出射光を結像させる結像手段と、前記分光素子の出射光の結像位置の近傍に配置され、前
記レーザ発振器が発生するレーザ光の波長を算出するた
めの請求項１〜１０のいずれか１項記載の波長検出装置
と、を具備するレーザ装置。