JP2012022000A - 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 - Google Patents

Abstract

【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。
【選択図】図２

Description

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。

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２０００−１７１３０３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。

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。

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。

特開２０００−１７１３０３号公報 特開２０００−３０４６５７号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 モニタモジュールの構成図。 エージング装置の説明図。 拡散板の透過率の変化を示すグラフ。 パターン検出器による、干渉縞の強度分布を示すグラフ。 第２実施形態に係るエージング装置の説明図。 従来技術に係るエネルギー測定装置の説明図。 拡散板の透過率の変化を示すグラフ。

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３０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（Ｋｒ）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。

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３２，３２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。

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１１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。

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３５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。

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，４０Ｂ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４９Ａ，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。

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４０Ａ，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４０Ａ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。

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。

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。

エネルギー測定装置３５は、サンプル光４１の強度分布を均一化させる複数の拡散板３６Ａ〜３６Ｄ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。

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。

このとき、図８に示すように、光検出器３７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。

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。

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。

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６０Ａ，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。

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３６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。

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ｎ１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。

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。

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３６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。

しかしながら、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）は高価であるため、図２に示した複数の拡散板３６Ａ〜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。

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。

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４６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，４６Ｂ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。

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４８Ａ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４８Ａ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。

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。

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。

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４６Ａ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Ｓｂ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。

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４８Ａ，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，４６Ｂ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。

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３７の飽和を防ぐことができる。

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。

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。

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。

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５４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。

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、２００nm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。

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１２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。

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６０Ａ，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。

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。

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。

１１：エキシマレーザ装置、１２：レーザチャンバ、１３：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、５６：ビームスプリッタ、５７：エージングチャンバ、５８：エージング装置、５９：エージングレーザ光、６０：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。

Claims (3)

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。
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。
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。

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