JP2005530352A

JP2005530352A - 向上した照明を有するガス放電紫外線波長計

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Publication number: JP2005530352A
Application number: JP2004514191A
Authority: JP
Inventors: リチャードエルサンドストローム; ジョンティーメルチオール; ラハセクハーラオ
Original assignee: サイマーインコーポレイテッド
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2023-05-23
Also published as: KR20050020999A; EP1521942A4; WO2003107494A3; AU2003237901A1; AU2003237901A8; US20030016363A1; KR100992413B1; EP1521942A2; JP4758644B2; US6750972B2; EP1521942B1; WO2003107494A2

Abstract

本発明は、５ｍＪ又はそれより大きいパルスエネルギーにおける２０００Ｈｚより高いパルス速度で、パルス紫外線レーザシステムにおける長寿命のビーム品質モニタリングが可能な紫外線レーザのための波長計を提供する。好ましい実施形態において、向上した照明構成により、一般的な従来技術の構成と比較して、エタロンのパルス毎の照明が２８分の一まで減少される。この実施形態においては、エタロンに入ってくる光を、エタロンによって生成された干渉縞を測定するように配置された線形光ダイオードアレイを照らすのに必要とされる量だけまでに減少させる光学系が提供される。この好ましい実施形態において、ビームスプリッタの２つの表面からの反射によって生成された２つのサンプルビームが、回折ディフューザによって拡散され、該回折ディフューザの出力は、２つの別箇のスペクトル的に同等の拡散ビームにおいて両方のビームと効果的に組み合わせる２つの別箇の二次ディフューザ上に合焦される。一方のビームは、波長及び帯域幅測定のために用いられ、他方のビームは、較正のために用いられる。好ましい実施形態において、エタロン・チャンバは、１．６パーセントから２．４パーセントまでの間の酸素濃度をもつ窒素を含む。

Description

本出願は、２００２年６月１４日に出願された出願番号第１０／１７３，１９０号、２００２年５月７日に出願された出願番号第１０／１４１，２０１号、２００１年１１月１４日に出願された出願番号第１０／０００，９９１号、２０００年１１月１７日に出願された出願番号第０９／７１６，０４１号、２００１年５月１１日に出願された出願番号第０９／８５４，０９７号に基づく優先権を主張するものであり、これらの特許の各々を引用によりここに組み入れる。
本発明は、ガス放電レーザに関し、特に、高エネルギーの紫外線パルス・レーザビームを生成する高繰返し率のガス放電レーザのための波長計に関する。

ガス放電レーザ
ガス放電レーザは周知のものであり、レーザが１９６０年代に発明された直後から利用可能であった。２つの電極間の高圧放電が、ガスのゲイン媒体を励振する。ゲイン媒体を含む共鳴キャビティにより光の誘導増幅が可能になり、その後、光は、レーザビームの形態で該キャビティから取り出される。これらのガス放電レーザの多くは、パルスモードで作動される。

エキシマレーザ
エキシマレーザは、ガス放電レーザの特定の形式であり、１９７０年代半ばからそのようなものとして知られてきた。集積回路リソグラフィに有用なエキシマレーザの説明は、「ＣｏｍｐａｃｔＥｘｃｉｍｅｒＬａｓｅｒ」という名称の、１９９１年６月１１日に発行された米国特許第５，０２３，８８４号に記載されている。この特許は、本出願人に譲渡されており、ここに引用により本明細書に組み入れられる。特許‘８８４号に記載されたエキシマレーザは、高繰返し率のパルスレーザである。図１及び図２に、レーザ１０の主要な要素が示される。（特許‘８８４号において、図１は図１に対応し、図２は図７に対応する。）放電は、約５／８インチだけ離間して配置された２つの長い（約２３インチ）電極１８及び２０間に生じる。記載されたもののように、従来技術のレーザの繰返し率は、典型的には、毎秒約１００パルスから２０００パルスまでの範囲内にある。これらの高繰返し率のレーザには、通常、ガス循環システムが備えられる。上述のレーザにおいて、これは、約２３のブレード４８を有する長いかご形ファン４６を用いて行われる。ファン・ブレード構造体は、電極１８及び２０よりわずかに長いものであり、十分な循環を提供するので、作動パルス速度において、電極間の放電により妨害されたガスが、パルス間で取り除かれる。図１のフィン付水冷式熱交換器５８が、放電及びファンによって加えられた熱をレーザガスから除去するために用いられる。

モジュール設計
集積回路リソグラフィのために用いられる場合、これらのエキシマレーザは、典型的には、「２４時間体制の」製造ラインで作動され、よって、休止時間には費用がかかる。このため、部品の大部分が、通常数分以内で交換できるモジュールで構成されている。

線の狭幅化
リソグラフィのために用いられるエキシマレーザは、その出力ビームの帯域幅が、１ピコメートルの数分の１にまで減少されなければならない。この「線狭幅化」は、典型的には、レーザの共鳴キャビティの背部を形成する線狭幅化モジュール（「線狭幅化パッケージ」又は「ＬＮＰ」と呼ばれる）において達成される。このＬＮＰは、典型的には、プリズム、ミラー、及び格子を含む精密な光学素子から構成される。

ビーム品質の制御
集積回路リソグラフィのための光源として用いられる場合、レーザビームのパラメータ（すなわちパルスエネルギー、波長、及び帯域幅）は、典型的には、非常に厳しい規格内に制御される。このことは、パルスエネルギーのパルスごとのフィードバック制御、及び線狭幅化された出力ビームの波長の幾分遅いフィードバック制御を必要とする。格子及びエタロンを用いて、波長及び帯域幅測定を行い、光ダイオードアレイ上にスペクトル・パターンを生成する。パルス速度を２倍又はそれより大きくすることは、これらのフィードバック制御システムが一層速く動作することを必要とする。

増加した繰返し率
集積回路の製造の増加に対処するために、従来技術の装置より高い平均パワーで作動するガス放電レーザ光源に対する必要性が存在する。平均パワーを増加させる１つの方法は、パルスエネルギーを５ｍＪから１０ｍＪまでの範囲に維持しながら、パルス繰返し率を４０００Ｈｚ及びそれより大きく増加させることである。別の方法は、パルスエネルギーを増加させることである。より高い繰返し率及び／又は増加したパルスエネルギーは、特に格子及びエタロンのような精密な光学装置に対して、これらのガス放電レーザの共鳴キャビティの内部及び下流に、熱及び放射問題の両方を生じさせる。

ビーム経路のパージ
２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、及び１５７ｎｍのレーザビームのような高エネルギーの紫外線ビームが空気を通過する際に、フォトンが、空気中の原子及び分子を励振する。これらの励振された分子及び原子は、敏感な光学部品上のメッキをはがすか、又は光学被覆を劣化させることがある。この問題を最小にするための周知の技術は、ビーム経路を密閉し、窒素のようなパージガスでパージすることである。
特に１９３ｎｍ及び１５７ｎｍレーザ用のビーム経路をパージする別の従来技術の理由は、空気から酸素及び他の吸収体を除去することである。酸素は、１５７ｎｍの光の非常に強い吸収体であり、１９３ｎｍの光の強い吸収体である。
必要とされるのは、これらの実質的に増加した平均パワーレベルで高品質の性能を可能にするための、これらのガス放電レーザの部品の改良である。

本発明は、５ｍＪ又はそれより大きいパルスエネルギーにおける２０００Ｈｚより高いパルス速度で、パルス紫外線レーザシステムにおける長寿命のビーム品質モニタリングが可能な紫外線レーザのための波長計を提供する。好ましい実施形態において、向上した照明構成により、一般的な従来技術の構成と比較して、エタロンのパルス毎の照明が２８分の一まで減少される。この実施形態においては、エタロンに入ってくる光を、エタロンによって生成された干渉縞を測定するように配置された線形光ダイオードアレイを照らすのに必要とされる量までに減少させる光学系が提供される。この好ましい実施形態において、ビームスプリッタの２つの表面からの反射によって生成される２つのサンプルビームが、回折ディフューザによって拡散され、該回折ディフューザの出力は、２つの別箇のスペクトル的に同等の拡散ビームにおいて両方のビームを効果的に組み合わせる２つの別箇の二次ディフューザ上に合焦される。一方のビームは、波長及び帯域幅測定のために用いられ、他方のビームは、較正のために用いられる。好ましい実施形態において、エタロン・チャンバは、１．６パーセントから２．４パーセントまでの間の酸素濃度をもつ窒素を含む。

本発明の好ましい実施形態は、図に関連して説明することができる。
第１の好ましい実施形態
４ＫＨｚＡｒＦリソグラフィ・レーザ
本発明の第１の好ましい実施形態が、図３に示される。これは、集積回路リソグラフィに有用な高繰返し率ＡｒＦエキシマレーザのレーザチャンバ及び光学部品の概略図である。このレーザシステムは、４０００パルス毎秒の繰返し率で作動するように設計され、５ｍＪの狭帯域パルスを生成する。（このシステムの基本的な部品は、１０ｍＪのパルスエネルギーを用いて４，０００Ｈｚで作動するように設計された片方のＫｒＦエキシマレーザについても同じである。ＡｒＦレーザのレーザパルスは、約１９３ｎｍの波長であり、ＫｒＦレーザパルスの波長は、約２４８ｎｍである。）図３に示されるレーザシステムの主モジュールは、線狭幅化パッケージＬＮＰモジュール３、レーザチャンバ・モジュール１、出力カプラ・モジュール５、波長計モジュール７、及びシャッタ・モジュール９である。

ＬＮＰモジュール３は、出力カプラ５と共に、低熱膨張材（Ｉｎｖａｒ（登録商標）のような）の３つのバーマウント５２（該バーの２つだけが図に示されている）上に取り付けられており、この３つのバーマウント５２は、チャンバ・モジュールから独立して支持され、ＬＮＰ及び出力カプラを、主としてレーザ放電及びファン回転によって生じるチャンバに起因する振動から隔離する。ＬＮＰは、３つのプリズムビーム拡大器６０と、調整ミラー６２と、格子ユニット６４とを含む金属ケース５４を含む。ＬＮＰの要素は、図１４Ａ及び図１４Ｂにも示される。

レーザチャンバ・モジュール１が図３に示され、該レーザチャンバ・モジュール１の断面図が図４に示される。上述のように４，０００Ｈｚの作動用に設計されたこのチャンバは、４つのフィン付水冷式熱交換器要素４６、及び５インチの直径の接線ファン５８、並びに５０ｃｍの長さの２つの電極５４０を備え、これらの全ては、従来技術のチャンバ部品の設計と類似しているが、この場合は、より高い４，０００Ｈｚの繰返し率用に設計されたものである。パルスパワー・システム（図示せず）は、高圧の電気パルスを供給し、レーザガス（このＡｒＦレーザにおいては、３．５％がアルゴン、０．１％がフッ素、残りがネオンである）内の電極５４０間に放電を生成する。レーザチャンバは、レーザシステムの光学部品から独立してレーザフレーム（図示せず）内に取り付けられたレール５０上に支持される。

出力カプラ・モジュール５は、ＣａＦ₂からなる部分的反射ミラーを囲み、１９３ｎｍの公称ＡｒＦレーザ波長で光の２０パーセントを反射するように被覆された（ＫｒＦについての好ましい反射は２０％である）金属容器から構成される。このモジュールは、３つのバーマウント５２の支持体８１上に取り付けられ、ＬＮＰ内の格子と共に、このレーザシステムのための共鳴キャビティの境界を定める。
図３に示されるように、波長計モジュール７が、出力カプラ・モジュール５のすぐ下流にある。この図において、部品の一部は、波長計の高エネルギー強度部分の重要なパージ技術を２次元で示すために、実際とは異なる配向で示される。実際の好ましい実施形態において、波長計の部品の大部分は、ビーム経路と幾何学的に垂直なパターンで配置される。主レーザ出力ビームは、波長計を素通りし、該ビームのほんの一部が、波長計における解析のために部分反射ミラー１７０によって取り除かれる。波長計内のビームのこの解析された部分が、一般に、主レーザビーム２８の軸線に垂直な平面を定める。

改良された波長計
図５は、それらの実際の配向における、改良された波長計７Ａの部品を示す。波長計は、波長の粗測定のための格子１７６と、波長と帯域幅の精密な測定のためのエタロン１８４とを含む。これらの装置の両方からのスペクトル線は、単一の光ダイオードアレイ１８０において監視される。波長計は、蒸気吸収セル１９８及び光ダイオード１９６を含む較正ユニット１９０（原子波長基準（ａｔｏｍｉｃｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）としてＡＷＲと呼ばれる）を含み、この較正ユニット１９０は、アレイ１８０からの光信号をセル１９８内の金属蒸気の周知の吸収スペクトルと比較することによって、該波長計の較正を可能にする。ＡｒＦレーザの場合は、この金属蒸気は、プラチナ蒸気である。図５の矢印は、波長計を通るビーム経路を示す。

向上した照明
新たに構成された光学部品による本発明は、リソグラフィ・レーザ光源の波長をモニタリングするために現在使用されている従来の最新式波長計と比較すると、エタロン・ユニット１８４の照明を２８分の一まで減少させることを可能にする。この最新式の波長計の図が、図１１に示され、米国特許出願番号第１０／０２７，２１０号に詳細に記載されており、この特許を引用によりここに組み入れる。本発明によって提供される改良は、波長計の寿命を制限する部品がなくなることでエタロンの寿命を大きく延長するだけでなく、この改良により、実質的に該波長計の安定性及び他の性能特性も改良される。改良された構成が、図５に示される。図５に示される波長計の部品の大部分が、図１１に示される波長計と同じであり、参照番号が同じである。

ビームスプリッタからの反射
出力ビームが波長計を通過する時、図３及び図７に示されるように、レーザ出力ビームの一部が、ビームスプリッタ１７０によって出力ビームから取り除かれる。この部分は、出力ビームの約４．５パーセントである。この４．５パーセントの約半分が、ビームスプリッタの上流表面から反射され、約半分が下流表面から反射される。このように、ビームスプリッタ１７０によって波長計内に反射されたビームは、実際には、約３ｍｍだけ空間的に互いからオフセットした２つの別箇のビームである。下流反射からのビームも、上流ビームから遅れずにオフセットされ、この時間差が、約１０００周期すなわち１９３ｎｍの光の波長を示す。

パルスエネルギー
反射されたビームの約４％は、ディフューザ１７２Ａによって拡散されるミラー１７１によって反射され、非常に高速の光ダイオード６９を備えたエネルギー検出器１７２によって監視され、この光ダイオード６９は、４，０００パルス毎秒の速度で生じる個々のパルスのエネルギーを測定することができる。典型的なＡｒＦエキシマレーザのパルスエネルギーは約５ｍＪであり、検出器６９の出力は、特別なアルゴリズムを用いるコンピュータ・コントローラに送られ、該コンピュータ・コントローラは、レーザの充電電圧を調節し、個々のパルスのエネルギー及びパルスのバーストの総合エネルギーの変動を制御するために、格納されたパルスエネルギー・データに基づいて次のパルスのパルスエネルギーを正確に制御する。従来より、本出願人らは、この高速の光ダイオード６９からの信号が、正確なエネルギー検出器に対して較正される際にドリフトする傾向があることに気付いた。本出願人らは、このドリフトの多くの原因を発見した。これらの原因は、可能な場合除去された。ドリフトの原因は、ビームスプリッタ１７０からの反射のばらつき、ビームスプリッタ１７１からの反射のばらつき、ディフューザ１７２Ａの拡散特性のばらつき、光ダイオード６９の回路素子の変化、及びエネルギー検出１７２の壁とのビームフォトンの相互作用を含んでいた。

本出願人らは、ガラスで検出器の内壁にライニングを施した。種々のディフューザが試験され、ディフューザを洗浄するために、ＵＶ／オゾン洗浄手順が実施された。研磨ガラスの検出器を交換するために、エッチングされたディフューザが注文された。これらの技術の全てがエネルギー検出器１７２の減少したドリフトをもたらした。しかしながら、ドリフトは、除去されなかった。ドリフトを減少させるのに最もうまくいった技術は、パワーセルを長時間レーザＵＶ放射に曝し、ドリフティング・レベルが消えるまで該パワーセルをドリフトさせるというものであった。本出願人らは、このプロセスをパワーセルのシーズニングと呼ぶ。パワーセルは、２４８ｎｍの光又は１９３ｎｍの光でシーズニングすることができるが、本出願人らは、２つの波長のうちで１９３ｎｍがより効果的であると判断した。

線形光ダイオードアレイ
光ダイオードアレイ１８０は、この実施形態においては、１０２４個の別箇の光ダイオード集積回路、それに関連するサンプル、及びホールド読出し回路からなる集積回路チップである。図６Ａに示されるように、光ダイオードは、２５．６ｍｍ（約１インチ）の全長にわたって２５マイクロメートル間隔でおかれる。光ダイオードの各々は、長さ５００マイクロメートルである。
このような光ダイオードアレイは、幾つかの供給源から入手可能である。好ましい供給業者は、Ｈａｍａｍａｔｓｕ社である。好ましい実施形態において、本出願人らは、ＦＩＦＯに基づき４×１０⁶ピクセル／秒までの速度で読み取ることができるモデルＳ３９０３−１０２４Ｑを使用しており、完全な１０２４ピクセル走査は、４，０００Ｈｚか又はそれ以上の速度で読み取ることができる。ＰＤＡは、２×１０⁶ピクセル／秒の動作用に設計されるが、本出願人らは、より高速ですなわち最大４×１０⁶ピクセル／秒で実行するためにオーバクロックさせることができることを見出した。４，０００Ｈｚより高いパルス速度においては、本出願人らは、同じＰＤＡを使用するが、通常、各走査においてピクセルの一部（例えば、６０％）だけが読み取られる。

粗波長測定
ミラー１７１を通過するビームの約４％が、ビームスプリッタ１７３によって反射されて、スリット１７７を通してミラー１７４に反射され、ミラー１７５に反射されてミラー１７４に返され、エシェル格子１７６の上に反射される。ビームは、４５８．４ｍｍの焦点距離を有するレンズ１７８によってコリメートされる。格子１７６から反射されてレンズ１７８の後ろに通過した光は、ミラー１７４から再び反射され、次いでミラー１７９から反射されて、１０２４ピクセルの線形光ダイオードアレイ１８０の左側の（ビームから見て）、図６Ｂの上側部分に示されるようなピクセル６００からピクセル９５０までの領域に合焦される（ピクセル０−６１８は、精密波長測定及び帯域幅測定用に確保される）。光ダイオードアレイ上のビームの空間的位置は、出力ビームの相対的表示波長の粗測度である。例えば、図６Ｂに示されるように、約１９３．３５０ｐｍの波長範囲の光が、ピクセル７５０とその近辺に合焦される。

粗波長の計算
波長計モジュール１２０の粗波長光学系は、光ダイオードアレイ１８０の左側に約０．２５ｍｍ×３ｍｍの長方形の像を生成する。１０ないしは１１の照明された光ダイオードが、受光した照明光の強さに比例して信号を生成し（図６Ｃに示されるように）、該信号が波長計コントローラ（図示せず）のプロセッサによって読み取られ、デジタル化される。この情報及び補間アルゴリズムを用いて、コントローラが像の中心位置を計算する。
この位置（ピクセル単位で測定された）は、２つの較正係数を用いて粗波長値に変換され、位置と波長との間に直線関係があるとみなされる。これらの較正係数は、後述するような原子波長基準源を参照することによって求められる。例えば、像位置と波長との間の関係は、以下のアルゴリズムとなり得る。
λ＝（２．３ｐｍ／ピクセル）Ｐ＋１９１，６２５ｐｍ
ここで、Ｐ＝粗像中心位置である。
或いは、必要であれば、“＋（）Ｐ²といった二次項を加えることによって、さらに精度を足すことができる。

精密波長測定用のビーム経路
図５に示されるようにミラー１７３を通過するビームの約９５％が、レンズ１８１Ａを通過し、ミラー１８１Ｂに反射し、レンズ１８１Ｃ、回折ディフューザ１８１Ｄ、及びレンズ１８１Ｅを通って、ビームスプリッタ１８１Ｆにあたる。ビームスプリッタ１８１Ｆにおいて、ビームが分割されるので、該ビームの９０％がエタロン１８４に向けられ、該ビームの１０パーセントが原子波長基準ユニット１９０に向けられる。レンズ１８１Ｅは、２つの位置、すなわちエタロン１８４への経路上の研磨ガラスディフューザ１８１Ｇの前面及びＡＷＲユニット１９０への経路上の等距離１８１Ｐにおいて、回析ディフューザ１８１Ｄから拡散ビームを合焦させる。
ビームスプリッタ１８１Ｆによってエタロン１８４に向けられたビームの一部は、研磨ガラスディフューザ１８１Ｇを通過し、２度拡散させられたビームの一部は、スリット１８１Ｈを通過し、コリメータレンズ１８１Ｊ及び大きい開口１８１Ｋを通り、次いで接近して配置されたエタロンプレート６７を通って、ミラー１８１Ｉによって反射され、次に、該ビームは、ミラー１８１Ｍ及び１８１Ｎから反射した後、レンズ１８１Ｌによって、図５Ｃに示されるように６１８ピクセルからなる光ダイオードアレイ１８０の１５ｍｍの長い部分に重なる１．５ｍｍ×２０ｍｍのスポット１８１Ｗ内に合焦される。

ビームスプリッタ１８１ＦによってＡＷＲユニット１９０に向けられた分割ビームの一部は、上述のように１８１Ｐの焦点を通過し、該焦点は、レンズ１８１Ｑによって、研磨ガラスディフューザ１８１Ｇに相当する研磨ガラスディフューザ１８１Ｒに像形成される。この２度拡散させられたビームの一部は、開口１８１Ｓによって選択され、選択された部分がレンズ１８１Ｔによってコリメートされるので、該ビームは金属蒸気セル１９８においてプラチナ蒸気環境を通過する。プラチナ蒸気は、１９３，２２４．３ｎｍ及び１９３，４３６．９ｎｍにおける公知の大きい吸収線で（これらの線は、図６Ｂに示され、波長計を較正するために用いられる）光を吸収する。蒸気セルを通過する光は、開口１８１Ｕで開いており、この開いたビームは、レンズ１８１Ｖによって、該ビームのエネルギーを測定する光ダイオード１９６に合焦される。（この時点で、読者は、レーザの出力の波長が、上記のプラチナ吸収線のうちの１つに集まった場合、光ダイオード１９６からの信号が最小になることに気付くべきである。）

縮小用望遠鏡
上述のように、ビームスプリッタ１７３は、該ビームスプリッタの両側からの別箇の反射のために、２つの平行する別箇の長方形ビームを生成する。上述のビームトレインにおいて、レンズ１８１Ａ及びレンズ１８１Ｃは、共に縮小用望遠鏡を構成し、この縮小用望遠鏡は、約０．３ｍｍだけ離間して配置された２つの長方形（０．２ｍｍ×１．８ｍｍ）に対して、約３ｍｍ（該長方形の中心から測定された）だけ離間して配置された約２ｍｍ×１８ｍｍの寸法を有する、約１０倍の２つの長方形ビームの断面サイズを減少させる。これらの２つの長方形の「スポット」は、回折ディフューザ１８１Ｄによって拡散されるので、該回折ディフューザの出口面において、２つのビームの光線が完全に混合され、（ほとんど無作為に広がるフォトンと共に）ビーム軸線を有するゼロから約１０度までの角度で拡散する。

重なり拡散ビームの生成
レンズ１８１Ｅは、研磨ガラスディフューザ１８１Ｇを通してディフューザ１８１Ｄの出口面に像形成する。拡散ビームのほんの一部分が、研磨ガラスディフューザ１８１Ｇのすぐ下流のスリット１８１Ｈによって選択され、その選択された部分は、ミラー１８１Ｉによってエタロン・ユニット１８４内に向けられる。図５Ｂ１乃至図５Ｂ７は、ビームスプリッタ１７３とエタロン１８４との間の２つのビームの発生を定性的に示す。図５Ｂ１は、ミラー１７０によって分離されたビームの断面を示す。図５Ｂ２は、縮小用望遠鏡１８１Ａ及び１８１Ｃによって減少された回折ディフューザ１８１Ｄの入口表面の断面上流を示す。図５Ｂ３は、ディフューザ１８１Ｄの出口面で区別がつかない２つの拡散ビームを示す。図５Ｂ４は、図５Ｂ５に示されるように、２つの合体された拡散ビームの重なり像を生成するために、合体されたビームを合焦するレンズ１８１Ｅを示し、図５Ｂ６は、重なりスリット１８１Ｈを示す。図５Ｂ７は、研磨ガラスディフューザ１８１Ｇ及びスリット１８１Ｈの側面図を示し、２つのビームの光のほんの一部分だけが実際にスリット１８１Ｈを通過する。

干渉縞の位置決め
エタロン１８４の適切な機能は、非常に無作為に拡散される入射ビームによって決まる。しかしながら、ビーム軸線から約６度以内に配向されたビームだけが、エタロン・ユニットを横切ることができる。したがって、優れたエタロン設計は、相対的に均一で無作為の方向を有するが、全てが約６度以内に入る全ての部分のビームを、拡散ビームに提供する。上述の照明構成は、実質的に基準に適合するものである。さらに、紫外線放射は、繊細な光学系の長期にわたる劣化をもたらすので、紫外線強度を、良い結果を得るために必要な最小レベルまで減少させることも非常に望ましい。この構成は、この基準にも適合するものである。
レンズ１８１Ｌは、焦点距離４５８．４ｍｍのレンズである。このレンズ１８１Ｌは、エタロン１８４の出力面を、精密な波長測定と帯域幅測定のために確保された光ダイオードアレイ１８０の一部に合焦させる。光は、干渉縞を生成し、この干渉縞は６１９個のピクセルによって検出され、これらのピクセルからの信号が高速プロセッサによって解析され、この好ましい実施形態において、４０００パルス毎秒の速度で入ってくる各パルスについての波長と帯域幅を計算する。
上で説明されたように、この好ましい実施形態は、エタロン・ユニット１８４を通過する光を、波長と帯域幅の測定に必要とする光の量だけにまで最小化するように、注意深く設計される。本出願人らは、エタロンを通過する光の量が、図４Ｃに示される現在の最新式波長計と比較すると、２８分の一まで減少されると推測した。このことは、約２０００Ｈｚから約４０００Ｈｚまでの繰返し率の増加にもかかわらず、より長い推定エタロン寿命及び実質的に優れた性能をもたらした。

位置合わせ
この構成において、上述のように、エタロン１８４及びＰＤＡアレイ１８０によって監視されている出力ビームが良好に発現することを保証するように、ビームスプリッタ１７０によって取り除かれたビームの両方をスリット１８１Ｈ上に結像させなければならないので、適切な位置合わせが重要である。精密な位置合わせ傾斜及び先端位置合わせを提供するために、ミラー１８１Ｂにボルトが設けられ、該ミラー１８１Ｂが外部の波長計７から作動できるようにする。さらに、スリット１８１Ｈのために、Ｘ及びＹの方向にミクロン単位の位置合わせがなされる。図５Ｃの１８１Ｗで示されるように、レーザの操作者は、ＰＤＡアレイ１８０における干渉ビームの像が、おおよそ１０２４ピクセルＰＤＡの左側においてピクセル１からピクセル６１８までと重なるまで、ミラー１８１Ｂ及び開口１８１Ｈの位置を調節する。

ＡＷＲの照明
この好ましい実施形態は、エタロンの較正中に、基準ユニット１９０が、エタロン１８４と同じスペクトル情報をモニタリングすることを確実にするように構成される。このことは、２つの焦点でビームスプリッタ１７０からの２つのビームの分散像を合焦するレンズ１８１Ｅを有する、図５に示される構成を用いて達成され、該２つのビームの両方が、較正手続き中にレーザ波長がセル１９８内のプラチナ蒸気の１つ又はそれ以上のプラチナ吸収線にわたって走査する際、同等のディフューザで再度分散され、同時解析のために同様にコリメートされる。

帯域幅及び波長の計算
分光器は、ほぼリアルタイムで波長と帯域幅を測定しなければならない。レーザの繰返し率は４，０００Ｈｚから６，０００Ｈｚまでとされるので、経済的でコンパクトな処理電子機器を用いて所望の性能を達成するためには、正確であるが計算の多いアルゴリズムを用いることが必要とされる。したがって、計算アルゴリズムは、好ましくは浮動小数点計算ではなく整数を用いるべきであり、数学的演算は、好ましくは計算効率の良いものにすべきである（平方根、サイン、ログなどを用いない）。
次に、この好ましい実施形態に用いられる好ましいアルゴリズムの具体的な詳細について説明する。図６Ｄは、図示のように５つのピークをもつ曲線であり、線形光ダイオードアレイ１８０によって測定されたときの典型的なエタロン縞信号を表す。中心ピークは、その他のものより高さが低く描かれている。エタロンに入る光の波長が異なれば、中心ピークは上下することになり、時にはゼロに向かう。この態様は、中心ピークを波長測定に不適当なものにする。その他のピークは、波長の変化に応じて中心ピークに向かってくるか又は離れていき、これらのピーク位置は、波長を求めるのに用いることができ、それらの幅は、レーザの帯域幅を測定するのに用いられる。図６Ｄに、それぞれデータ・ウィンドウと表記された２つの領域が示されている。データ・ウィンドウは、中心ピークに最も近い縞が解析に常に用いられるように配置される。

しかしながら、波長の変化によって縞が中心ピークに近くなり過ぎたときには（それにより歪みが生じて結果として誤差が生じることになる）、第１ピークはウィンドウの外側にされるが、第２の最も近いピークはウィンドウの内側にされ、ソフトウェアが制御モジュール１９７のプロセッサに第２ピークを使用させる。逆に、波長シフトによって最新のピークが中心ピークから遠ざかってデータ・ウィンドウの外側に移動したときには、ソフトウェアが内側の縞をデータ・ウィンドウの中にジャンプさせる。データ・ウィンドウは、図６Ｂ上にも示されている。
４，０００Ｈｚから６，０００Ｈｚまでの範囲の繰返し率における各パルスの帯域幅の非常に高速の計算に係る好ましい実施形態は、図１２に定めされたハードウェアを使用する。このハードウェアは、アリゾナ州フェニックス所在のモトローラ社によって供給されたモデルＭＰＣ８２３のマイクロプロセッサ４００と、カリフォルニア州サンノゼ所在のＡｌｔｅｒａ社によって供給されたモデルＥＰ６０１６ＱＣ２４０のプログラム可能論理デバイス４０２と、実行及びデータメモリバンク４０４と、テーブル形式の光ダイオードアレイ・データの一時的な保存用の超高速ＲＡＭ４０６と、メモリバッファとして動作する第３の４×１０２４ピクセルＲＡＭメモリバンク４０８と、アナログ・デジタル変換器４１０とを含む。

米国特許第５，０２５，４６６号及び米国特許第５，９７８，３９４号に説明されているように、従来技術のデバイスは、中心線波長と帯域幅を求めるために、エタロン１８４と光ダイオードアレイ１８０によって生成された干渉縞を表す大量のＰＤＡデータピクセル強度データを解析する必要があった。これは、波長及び帯域幅の各計算毎にエタロン縞を探して作図し、約４００ピクセルの強度値を解析しなければならなかったので、コンピュータプロセッサをもってしても比較的時間のかかる処理であった。本発明の好ましい実施形態は、波長情報を計算するプロセッサと並行して動作する、重要な縞を見つけるためのプロセッサを設けることによって、このプロセスの速度を大きく上昇させることができる。
基本的な技術は、プログラム可能論理デバイス４０２を使用して、ピクセルデータが生成されたときに、ＰＤＡピクセルデータから縞データテーブルを連続的に生成することである。
論理デバイス４０２はまた、縞データの組のうちのどれが、対象となる縞データを表すのかを識別する。次いで、中心波長と帯域幅の計算が必要とされるときには、マイクロプロセッサが、対象となる識別されたピクセルからデータを単純にピックアップし、中心波長と帯域幅の必要とされる値を計算する。このプロセスは、マイクロプロセッサの計算時間を約１０分の１まで減少させるものである。

中心波長と帯域幅を計算するプロセスにおける特定の段階は、以下のようなものである。
１）２．５ＭＨｚで作動するように同期されたＰＤＡ１８０においては、ＰＤＡ１８０は、プロセッサ４００によって、４，０００Ｈｚの走査速度でピクセル１から６００までのデータを集め、１００Ｈｚの速度でピクセル１から１０２８までを読み取るように方向付けられる。
２）ＰＤＡ１８０によって生成されたアナログピクセル強度データが、アナログ・デジタル変換器４１０によってアナログ強度値からデジタル８ビット値（０から２５５まで）に変換され、デジタルデータが、光ダイオードアレイ１８０の各ピクセルにおける強度を表す８ビット値として、ＲＡＭバッファ４０８に一時的に保存される。
３）プログラム可能論理デバイス４０２は、縞を探すために、ＲＡＭバッファ４０８から送り出されたデータをほとんどリアルタイム基準で継続的に解析して、ＲＡＭメモリ４０６における全てのデータを保存し、各パルスの全ての縞を識別し、各パルスについての縞のテーブルを作成し、該テーブルをＲＡＭ４０６に保存し、更なる解析のために各パルスの２つの縞の組のベスト１を識別する。論理デバイス４０２が使用する技術は、以下のようなものである。
Ａ）ＰＬＤ４０２が、最小ピクセル強度値をトラックしながら、バッファ４０８から出てきた各ピクセル値を解析して強度閾値を超えたかどうかを判断する。閾値を超えた場合には、これは縞ピークがやってくるという兆候である。ＰＬＤは、閾値を超えた最初のピクセルを「立ち上がり」ピクセル数として識別し、「立ち上がり」ピクセル直前のピクセルの最小ピクセル値を保存する。このピクセルの強度値は、縞の「最小」として識別される。
Ｂ）次いで、ＰＬＤ４０２は、後続するピクセル強度値を監視して、縞のピークを探す。これは、強度が閾値強度より低く降下するまで、最も高い強度値をトラックし続けることによってなされる。
Ｃ）閾値を下回る値をもつピクセルが見つかったときに、ＰＬＤは、それを「立下り」ピクセル数として識別し、その最大値を保存する。次いで、ＰＬＤは、立下がりピクセル数から立ち上がりピクセル数を引くことによって、縞の「幅」を計算する。
Ｄ）立ち上がりピクセル数、最大縞強度、最小縞強度、及び縞の幅の４つの値が、ＲＡＭメモリバンク４０６の縞区分の円テーブルに保存される。各パルス毎に１５個までの縞を表すデータを保存することができるが、ほとんどのパルスは、２つのウィンドウに２から５までの縞しか生成しない。
Ｅ）ＰＬＤ４０２はまた、各パルス毎に、各パルスの「最良な」２つの縞を識別するようにプログラムされる。これは、完全に０から１９９までのウィンドウの中にある最後の縞と、完全に４００から５９９までのウィンドウの中にある最初の縞とを識別することによってなされる。

パルスの後に（１）ピクセルデータの収集と、（２）パルスの縞の円テーブルの作成と、のために必要とされる総体的な時間は、僅か約２００マイクロ秒である。この技術の重要な時間節約の利点は、縞データが読み出され、デジタル化され、保存される際に、縞の探索が行われることである。特定のパルスにおいて２つの最良の縞が識別されると、マイクロプロセッサ４００が、ＲＡＭメモリバンク４０６からの２つの縞の領域における生ピクセルデータを確保して、該データから帯域幅と中央波長を計算する。この計算は、以下のようなものである。

エタロン縞の典型的な形状を図６Ｄに示す。ＰＬＤ４０２の前述の作業に基づいて、約１８０ピクセルにおいて最大を有する縞と、約４５０ピクセルにおいて最大を有する縞が、マイクロプロセッサ４００に識別される。これら２つの最大の周辺のピクセルデータが、マイクロプロセッサ４００によって解析されて、縞の形状及び位置が定められる。これは、以下のようにしてなされる。
最大縞から最小縞を引き、その差を２で割り、その結果に最小縞を足すことによって、最大半値が求められる。２つの縞の各立ち上がり及び各立下りにおいては、２つのピクセルが、最大半値を最も近くで上回る値及び最も近くで下回る値を有する。次いで、マイクロプロセッサが、各場合において２つのピクセル値の間を外挿して、１／３２ピクセルの精度をもって、図６Ｄに示すように端点Ｄ１及びＤ２を定める。これらの値から、円形縞の内径Ｄ１と外径Ｄ２が求められる。

精密波長計算
精密波長計算は、粗波長測定値とＤ１及びＤ２の測定値を用いて行われる。
波長についての基本式は、
λ＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）ｃｏｓ（Ｒ／Ｆ）（１）
ここで、
λは、波長、ピコメートルであり、
ｎは、エタロンの内部屈折率、約１．０００３であり、
ｄは、エタロンの間隔、ＫｒＦレーザにおいては約１５４２ｕｍで、ＡｒＦレーザにおいては約９３４ｕｍであり、＋／−１ｕｍに制御され、
ｍは、縞ピークにおける波長の整数のオーダーであり、約１２４４０であり、
Ｒは、縞半径であり、１３０から２８０までのＰＤＡピクセルであり、１ピクセルは２５ミクロンであり、
ｆは、レンズからＰＤＡ平面までの焦点距離である。
ｃｏｓ項を展開し、無視できるほど小さい高次の項を捨てると、次式が得られる。
λ＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）［１−（１／２）（Ｒ／ｆ）²］（２）
直径Ｄ＝２^*Ｒの項で式を変形すると、次式が得られる。
λ＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）［１−（１／８）（Ｄ／ｆ）²］（３）

波長計の主な仕事は、Ｄからλを計算することである。これは、既知のｆ、ｎ、ｄ及びｍを必要とする。ｎとｄの両方はエタロンに固有のものなので、本発明者らは、これらを組み合わせてＮＤと名づける１つの較正定数とする。本発明者らは、ｆは、純粋な比においてＤの単位と適合するピクセル単位をもつＦＤと名づける別の較正定数とする。整数オーダーｍは、波長に応じて変化し、その縞の対を選択する。ｍは、粗縞波長を用いて求められ、これは、この目的において十分に正確なものである。

これらの式についての良い事象を結び付けるのは、全ての大きい数が正の値であることである。ＷＣＭのマイクロコントローラは、ほぼ３２ビットの精度を維持しながら、これを計算することができる。大括弧で囲まれた項を、ＦＲＡＣと呼ぶ。
ＦＲＡＣ＝［１−（１／８）（Ｄ／ＦＤ）²］（４）
本発明者らは、ＦＲＡＣを、最上位のビットの左側に小数点をもつ無符号の３２ビット値として表す。ＦＲＡＣは、常に１よりほんの僅かに小さく、そのためこれには最大限の精度をとる。ＦＲＡＣは、Ｄが｛５６０〜２６０｝ピクセルの範囲のとき、［１−１２０Ｅ‐６］から［１−２５Ｅ−６］までの範囲である。

ＮＤ較正が入力されたときに、波長計は、フェムトメートル（ｆｍ）＝１０^-15メートル＝０．００１ｐｍの単位の内部波長をもつ、２ＮＤ＝２^*ＮＤと表記する内部無符号６４ビット値を計算する。本発明者らは、波長λを、精密波長（ｆｉｎｅｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）についてＦＷＬと表し、同様にｆｍ単位とする。これらの変数の項で式を書き換えると、次式のようになる。
ＦＷＬ＝ＦＲＡＣ^*２ＮＤ／ｍ（５）
算術的な取り扱いによるＦＲＡＣの小数点のシフトによって、ｆｍ単位のＦＷＬが得られる。式をシャッフルして、同様にｆｍ単位であるＣＷＬと名づけた既知の粗波長に代入することによって、ｍについて解く。
ｍ＝最も近い整数（ＦＲＡＣ^*２ＮＤ／ＣＷＬ）（６）
最も近い整数をとることは、最も近い精密波長が粗波長に到達するまで、古いスキームにおいてＦＳＲを加えること又は引くことに等しい。式（４）、その次に式（６）、その後に式（５）を解くことによって、波長を計算する。本発明者らは、ＷＬを内径及び外径について別々に計算する。この平均が線中心波長であり、その差が線幅である。

帯域幅計算
レーザの帯域幅は、（λ₂−λ₁）／２として計算される。真のレーザ帯域幅に加えられているエタロンピークの固有の幅を表すために、一定の補正ファクタが適用される。数学的には、逆重畳アルゴリズムは、測定された幅からエタロン固有の幅を取り除くためのフォーマリズムであるが、これはかなり計算が複雑となり、そのため一定の補正値、すなわち

が引かれ、これにより十分な正確さがもたらされる。
したがって、帯域幅は、次式で表される。

は、エタロン固有値と真のレーザ帯域幅との両方に依存する。典型的には、ここで説明する用途においては、０．１ｐｍから１ｐｍまでの範囲内にある。

パルスエネルギー及び波長のフィードバック制御
上述のような各パルスのパルスエネルギーの測定に基づいて、後続するパルスのパルスエネルギーが、所望のパルスエネルギーと、同様に所望の指定のパルス数の総積分数を保つように制御され、全ては米国特許第６，００５，８７９号の「ＰｕｌｓｅＥｎｅｒｇｙＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＥｘｃｉｍｅｒＬａｓｅｒ」に記載されており、該特許は引用によりここに組み入れられる。
波長の計測値と、引用によりここに組み入れられる米国特許第５，９７８，３９４号に記載される技術のような従来より知られている技術とを用いて、レーザ波長を、フィードバック構成で制御することができる。本発明者らは、波長を調整するための技術を開発し、この技術は、調整ミラーの非常に高速の動きをもたらすために、圧電駆動装置を用いるものである。これらの技術の幾つかは、２０００年６月３０日付けの「ＢａｎｄｗｉｄｔｈＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒａＬａｓｅｒ」という名称の米国特許出願番号第０９／６０８，５４３号に記載されており、この特許出願は引用によりここに組み入れられる。図１４Ａ及び図１４Ｂは、その特許出願から抜粋したものであり、この技術の主な要素を示す。圧電スタック８０は、非常に高速のミラー調整に用いられ、より広い低速の調整は、レバーアーム８４を作動させる従来のステッパモータ８２によってもたらされる。圧電スタックは、レバーアームの支点の位置を調節する。

エタロン組立て工程
図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃは、酸素含有量が本出願人らの好ましい範囲内にあることを確実にする、エタロン・ユニットの組み立ての好ましい技術を示す。エタロン・ユニットの部品が、図９に示される。完全に組み立てられたエタロン・ユニットの断面が、図５の１８４で示される。このユニットの主要部品は、
取り付け基部６０、
ハウジング６２、
出口レンズ６４、
取り付けシェル６６、
開口６８、
入口ウィンドウ７０、
である。
エタロン自体は、各々が３つ接着スポットにより取り付けシェル６６内に取り付けられている２つの溶融石英プレートからなり、該シェル６６の各プレートのために該３つの接着スポットのうちの２つが示されている。これらのプレートは、ＣｏｒｎｉｎｇＧｌａｓｘｓ社から入手可能なＵＬＥガラス又はＳｈｏｔｔＧｌａｓｓ社から入手可能なＺｅｒｏｄｕｒｅガラスとすることができる低熱膨張スペーサと共に、非常に僅かな距離だけ互いから離間して保持される。プレート６７は、図５のエタロン１８４の断面図に示されている。

本発明の好ましい実施形態においては、次の手順が続き、エタロン・ハウジング６２内にシールされたガスが、約２パーセントの酸素を含むことを確実にする。エタロン部品は、部品６０、６１、及び６２を組み立てることによって部分的に組み立てられ、部品６４が、組み立てられた部分の内側に配置される。１９の他の組の部品と共に、図９の組で示される全ての部品が、焼き皿内に置かれ、１２時間から２４時間までの間８０℃のオーブン８０内で焼かれ、次に、室温までゆっくりと冷却される。オーブンを開け、焼き皿に蓋をし、隣接する移動ボックス８２に移動させる。部品が焼かれている間、Ｏ₂濃度が１．６パーセントと２．４パーセントの範囲内にあることをＯ₂モニタ８６が確認するまで、最初に純粋なＮ₂で、次にＮ₂及びＯ₂の８０：２０混合物で該ボックスをパージすることによって、図１２に示されるようなグローブボックス８４を組立体のために準備する。グローブボックス８４からの排気は、移動ボックス８２内に進むので、該ボックスの酸素濃度は、グローブボックス８４のものに近い。

改良された波長計パージ
好ましい実施形態においては、特定のＮ₂パージ技術を用いて、波長計の高紫外線束部分、及び出力カプラ並びにチャンバ出力ウィンドウ・ブロックの特別なパージを提供する。この技術は、図７に示される。上で説明されたように、レーザ出力ビームは、部分反射ミラー１７０を横切り、該部分反射ミラー１７０は、出力ビームとしてビームのエネルギーの９５％を通過させる。反射されたビームの約４％は、ミラー１７１から、パルスエネルギーを測定するエネルギー検出器１７２に反射される。（反射されたビームの他の部分は、６１Ａで示されるようにミラー１７１を通過し、波長計内の他のモニタに進む。）４，０００Ｈｚにおいて、この出力エネルギーの５％が多量のＵＶ光を表すので、ビームのこの部分の経路内のガスが非常に清潔であり純粋であることを保証するように特別の配慮がとられた。これを行うために、波長計を修正して、ミラー１７０の上流側、ミラー１７１の上流側、及び検知器１７２のウィンドウの前部側の間の領域を、波長計の残りの部分からシールする。そして、６２Ａで示されるように、この領域との間に特別のパージ流が提供される。波長計の残りの部分は、最初にエネルギー検出器１７２をパージする、６４Ａで示される第２のパージ流によってパージされる。エネルギー検出器１７２からの排気は、波長計内に入り、高強度部分よりかなり弱い強度の紫外線束に曝される波長計の光学系の残りの部分をパージする。
パージ流６２Ａは、ミラー１７０、１７１、及び検出器１７２のウィンドウにおけるシールによって、波長計内に閉じ込められる。パージ流は、レーザ出力ビーム経路に沿ってこの領域を出ていき、ベロー領域６６Ａを通過し、出力カプラ・モジュール６８Ａに戻り、該出力カプラ・モジュール６８Ａをパージする。次いで、流れは、ベロー・ユニット７０Ａを通って、ウィンドウ・ブロック７２Ａ内に流れ、該ウィンドウ・ブロックの出口ポート及びベロー・ユニット７０Ａの出口ポートを通り抜け、管７４Ａを通ってＮ₂パージ・モジュールに戻る。

シャッタ・パージ
ウィンドウ１７０の下流側が、シャッタ・モジュール５Ｋからのパージ流でパージされる。このパージ流は、図７に示されるようなモジュール１７からのものであってもよく、或いは場合によっては、ウィンドウ７６Ａが取り除かれ、シャッタ・モジュールの出力は、パージされた顧客のビーム線とオープンに接続される。

その範囲を変更することなく、本発明に種々の変更をなすことができる。当業者でれば、多くの他の可能な変形を認識するであろう。例えば、２つのディフューザに互換性があり、それ自体が不必要な縞を生成しないか、又はビームを狭くし過ぎないことを確実にするように気を付けなければならない場合には、研磨ガラスディフューザ１８１Ｇ及び１８１Ｒを回折ディフューザと置き換えることができる。例えば、酸素以外の酸化剤を用いて、ビーム経路の炭素付着が取り除かれた状態に保つことができる。したがって、上記の開示は、限定を意図するものではなく、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲及びそれらの法的均等物によって判断されるべきである。

従来技術のレーザシステムの特徴を示す。従来技術のレーザシステムの特徴を示す。レーザシステムの特徴を示しているスケッチである。好ましい実施形態のレーザチャンバの断面を示す。好ましい実施形態の波長計の部品を示す。拡散ビームを生成するための技術を示す。拡散ビームを生成するための技術を示す。拡散ビームを生成するための技術を示す。拡散ビームを生成するための技術を示す。拡散ビームを生成するための技術を示す。拡散ビームを生成するための技術を示す。拡散ビームを生成するための技術を示す。線形光ダイオードアレイを示す。スペクトル測定を行うための技術を示す。スペクトル測定を行うための技術を示す。スペクトル測定を行うための技術を示す。スペクトル測定を行うための技術を示す。図３の一部の拡大図を示す。組立エタロン・ユニットを組み立てるためのセットアップを示す。組立エタロン・ユニットを組み立てるためのセットアップを示す。組立エタロン・ユニットを組み立てるためのセットアップを示す。エタロン・ユニットの部品を示す。線幅狭小化パッケージの特徴を示す。線幅狭小化パッケージの特徴を示す。最新式の波長計の特徴を示す。制御構成を示す。

Claims

向上した照明を有する紫外線レーザ波長計であって、
Ａ．各々がビームスプリッタの別箇の面から反射する２つの空間的に分離したビームを含むレーザビームの一部を紫外線レーザから取り出すためのビームスプリッタと、
Ｂ．回折ディフューザと、
Ｃ．前記２つの空間的に分離したビームのサイズを減少させ、該２つの減少したビームを、前記回折ディフューザを照らし、該回折ディフューザの出口面に合体された拡散ビームを生成するように指向させるための縮小用光学系と、
Ｄ．第２のディフューザと、
Ｅ．前記合体された拡散ビームの一部を第２のディフューザ上にイメージングし、前記第２のディフューザの出口面に第１の２度拡散させられた合体ビームを生成するためのイメージング光学系と、
Ｆ．前記第１の２度拡散させられた合体ビームによって照らされ、干渉縞を生成するように配置されたエタロンと、
Ｇ．縞検出器、及び前記エタロンからの出力ビームを前記縞検出器上に合焦させるための合焦光学系と、
Ｈ．前記縞検出器によって生成される縞情報に基づいた、前記レーザビームのスペクトル特性を計算するためのアルゴリズムを用いてプログラムされたプロセッサと、
を備えることを特徴とする紫外線レーザ波長計。
前記紫外線レーザの作動波長に近い既知の波長の吸収線を有する光吸収要素を含む較正ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記第２のディフューザにほぼ匹敵する第３のディフューザをさらに備え、前記イメージング光学系が、前記合体された拡散ビームの一部を該第２のディフューザ及び前記第３のディフューザの両方の上に像形成するように構成され、該第３のディフューザが、出口面に第２の２度拡散させられた合体ビームを生成することを特徴とする請求項２に記載の波長計。
Ａ．前記光吸収要素を照らすように、前記第２の２度拡散させられた合体ビームを指向させるための指向光学系と、
Ｂ．前記光吸収要素を通過する前記第２の２度拡散させられたビームの一部を検知するための検出器と、
Ｃ．前記光吸収要素の前記吸収線にわたって前記レーザビームを調整するための波長調整手段と、
をさらに備え、
前記波長計は、前記２度拡散させられた合体ビームが前記吸収要素によって最大限に吸収される時にエタロン縞情報を記録し、前記エタロン縞情報を前記既知の吸収線に関連付けることによって較正されることを特徴とする請求項３に記載の波長計。
前記第２のディフューザと前記エタロンとの間に光学的に配置されたスリット開口をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記縮小用光学系が、離間して配置された２つのレンズを備えることを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記イメージング光学系が、前記合体された拡散ビームを２つの部分に変換するためのビームスプリッタを備えることを特徴とする請求項３に記載の波長計。
パルスエネルギー・モニタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記波長計の少なくとも一部をパージするためのパージ手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記波長計が、フッ化アルゴン・エキシマレーザのスペクトル特性を監視するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記波長計が、フッ化クリプトン・レーザのスペクトル特性を監視するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記吸収要素がプラチナ蒸気を含むことを特徴とする請求項１０に記載の波長計。
前記縞検出器が光ダイオードアレイを備えることを特徴とする請求項１に記載の波長計。
前記アレイの一部の上に波長の粗測定を行う縞を生成するように構成された格子をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の波長計。
前記プロセッサが、２０００回毎秒より大きい速度で、前記スペクトル特性の計算を完了するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の波長計。