JP4787760B2 - ガス放電ｍｏｐａレーザのスペクトル解析モジュール - Google Patents

Description

本発明は、パルス毎のベースで非常に細かく制御された波長及び帯域幅を有し、かつ出力パワーレベルが３０ｍＪまで及びそれを超える４千〜８千パルス毎秒又はそれよりも多くのレーザ光のパルスを生成するＭＯＰＡ構成の超高繰返し率ガス放電レーザに関する。
関連出願
本出願は、本明細書においてその開示内容が引用により組み込まれている、２００３年９月３０日出願の「ガス放電ＭＯＰＡレーザのスペクトル解析モジュール」という名称の米国特許出願第１０／６７６，９０７号、２００３年９月３０日出願の「ガス放電ＭＯＰＡレーザのスペクトル解析モジュール」という名称の米国特許出願第１０／６７６，１７５号、及び２００３年９月３０日出願の「ＭＯＰＡレーザ波長計のための光学マウント」という名称の米国特許出願第１０／６７６，２２４号に対して優先権を請求するものである。
本出願は、共に本出願と同じ日に出願の「ＭＯＰＡレーザ波長計のための光学マウント」という名称の代理人整理番号第２００３−００８８−０１号、及び「ガス放電ＭＯＰＡレーザのスペクトル解析モジュール」という名称の第２００３−０００２−０１号に関連しており、その開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。

１９９９年９月２３日出願の出願番号第０９／４０５，６１５号に基づく２００１年１１月１３日にダス他に付与された「狭帯域レーザのための帯域幅推定技術」という名称の米国特許第６，３１７，４４８号、公開番号第２００２０１５４６６８号で２００２年１０月２４日に公開された発明者がクノールズ他である「超狭帯域２チャンバ式高繰返し率ガス放電レーザシステム」という名称の２００１年１１月３０日に出願の米国特許出願出願番号第１０／０１２，００２号、公開番号第２００３００１８０７２号で２００３年６月２６日に公開された発明者がウィッタク他の「４ＫＨｚガス放電レーザシステム」という名称の２００１年１２月２１日に出願の出願番号第１０／０２６，６７６号、公開番号第２００２／０１５４６７１号で２００２年１０月２４日に公開された発明者がクノールズ他の「ライン選択型Ｆ₂チャンバレーザシステム」という名称の２００２年１月２３日出願の出願番号第１０／０５６，６１９号、公開番号第２００２０１９１６５４号で２００２年１２月１９日に公開された発明者がクレーン他の「ビーム送出を伴うレーザリソグラフィ光源」という名称の２００２年５月７日出願の出願番号第１０／１４１，２１６号、公開番号第２００３００１２２３４号で２００３年１月１６日に公開された発明者がワトソン他の「６〜１０ＫＨｚ又はそれよりも高いガス放電レーザシステム」という名称の２００２年６月２８日出願の出願番号第１０／１８７，３３６号、公開番号第２００３０１３８０１９号で２００３年２月１３日に公開された発明者がリロフ他の「Ｆ₂圧力に基づくライン選択を伴う２チャンバ式Ｆ₂レーザシステム」という名称の２００２年９月１３日出願の出願番号第１０／２４３，１０２号、公開番号第２００３００３１２１６号で２００３年２月１３日に公開された発明者がファロン他の「２チャンバ式ガス放電レーザのための制御システム」という名称の２００２年７月３１日出願の出願番号第１０／２１０，７６１号、及び公開番号第２００３００９９２６９号で２００３年５月２９日に公開された発明者がエルショフ他の「２チャンバ式ガス放電レーザシステムのためのタイミング制御」という名称の２００１年１２月２１日出願の出願番号第１０／０３６，７２７号といったこれらの参照した特許を除いては、本出願に対する従来技術は、既存のガス放電レーザ及び波長計、並びにそのようなレーザと共に使用される他の測定装置を説明していない。上述に引用した特許及び出願は、本出願の譲受人に全てが譲渡されており、これらの各々の開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。
上述に引用した出願で説明されている繰返し率及びそれらの繰返し率を超えて作動するガス放電レーザ、特により高いパワー出力が利用可能なＭＯＰＡシステムに構成されたこのようなレーザのための測定機器の改良の必要性が存在する。

米国特許出願第１０／６７６，９０７号 米国特許出願第１０／６７６，１７５号 米国特許出願第１０／６７６，２２４号 米国特許出願第０９／４０５，６１５号 米国特許第６，３１７，４４８号 米国特許公開第２００２０１５４６６８号 米国特許出願第１０／０１２，００２号 米国特許公開第２００３００１８０７２号 米国特許出願第１０／０２６，６７６号 米国特許公開第２００２／０１５４６７１号 米国特許出願第１０／０５６，６１９号 米国特許公開第２００２０１９１６５４号 米国特許出願第１０／１４１，２１６号 米国特許公開第２００３００１２２３４号 米国特許出願第１０／１８７，３３６号 米国特許公開第２００３０１３８０１９号 米国特許出願第１０／２４３，１０２号 米国特許公開第２００３００３１２１６号 米国特許出願第１０／２１０，７６１号 米国特許公開第２００３００９９２６９号 米国特許出願第１０／０３６，７２７号

４０００Ｈｚ及びそれよりも高いパルス繰返し率でパルス毎に帯域幅を測定する、フェムトメートル帯域幅精度及び数十フェムトメートル帯域幅精度範囲を有する１５ｍＪ毎パルスに等しいか又はそれよりも大きいサブナノメートル帯域幅同調範囲のパルスのパルス出力を含むレーザ出力ビームを有する高繰返し率ガス放電レーザのための、波長計を含むスペクトル解析モジュールが開示され、これは、出力ビームの圧倒的大部分を通過させ、かつ出力ビームの第１の小部分を反射するように作動する、ガス放電レーザのレーザ出力レーザの経路内の一次ビームスプリッタであって、一次ビームスプリッタ上のフルエンスを十分に低減させる角度の向きに配置され、かつレーザ出力ビームの第１の小部分における重なり合うフレネル反射を生成するような一次ビームスプリッタと、出力レーザビームの第１の小部分におけるフレネル反射の重なった部分によって生成されるフルエンスに耐えるほど十分に高い損傷閾値を有する材料から作られた二次ビームスプリッタであって、出力レーザビームの第１の小部分の圧倒的大部分を反射し、かつ出力レーザビームの第２の小部分を通過させるような二次ビームスプリッタと、出力レーザビームの縮小された第２の小部分を受け取る第１段拡散器上に出力ビームの第２の小部分を縮小するように作動する、出力ビームの第２の小部分の経路内のテレスコープ光学機器であって、この縮小化が、出力レーザビームの第２の小部分における重なり合うフレネル反射内のフルエンスを第１段拡散器の損傷閾値よりも低く保つように選択されているようなテレスコープ光学機器とを含むことができる。テレスコープ光学機器は、出力レーザビームの第２の小部分の長軸を出力レーザビームの第２の小部分の短軸よりも多く縮小することができ、レーザ出力ビームの第２の小部分のフルエンスを第１段拡散器にわたって再分配して第１段拡散器のどの部分も第１段拡散器が作られる材料の損傷閾値を超えないように維持する。レーザ出力ビームの第１の小部分の圧倒的大部分は、反射してパワー検出モジュール内に入ることができる。第２段拡散器は、ビームが干渉計に入る前にレーザ出力ビームの集束した第２の小部分の幅の狭い円錐を生成することができる。

本出願は、４０００Ｈｚを超える周波数で、かつ３０ｍＪまで及びこれを超えるパルスエネルギでレーザ出力パルスを生成し、パルス毎に波長及び帯域幅も制御するＭＯＰＡ２チャンバ式レーザのためのスペクトル解析モジュール（ＳＡＭ）測定サブシステムに対する要件を満たすことに関する。当業者は、そのようなＭＯＰＡレーザの性能要件を満たすために必要なサブモジュール及びそれらの機能性の多くを含む、このようなＭＯＰＡレーザサブシステム及びその機能に課せられた極度の要求を認めるであろう。本発明は、公称波長１９３．３５０ｎｍで作動するＡｒＦのＭＯＰＡレーザに関して単に例示目的で説明するが、例えば、ＫｒＦ又はＦ₂のＭＯＰＡガス放電レーザシステムに対しても全く同様に適用することができる。

本出願において使用する以下の頭字語は、以下の意味を有するものとする。
用語／頭字語：定義
ＡＢＦ：重フッ化アンモニウム
ＡＤＣ：アナログ／デジタル変換器
Ａｍｐ：電流のアンペア
ＡＯＩ：入射角
ＡｒＦ：フッ化アルゴン
ＡＲ：反射防止（光学面からのフレネル反射を低減するコーティング）
ＡＷＲ：絶対波長基準
ＢＡＲＯ：モジュールのアラインメント、較正、及び試験のための気圧ステーション
Ｂｌｕｒ：「帯域幅鋸歯」効果を補正するために用いられる補正係数
ＢＷ：帯域幅
ＣａＦ₂：フッ化カルシウム
ＤＤ：回折拡散器
ＤＦＭ：製造用設計
ＥＷＣＭ：拡張波長制御モジュール
Ｆ₂：フッ素
ＦＣＰ：発射制御プロセッサ
ＦＤ：焦点距離
ｆｍ：フェントメータ（femtometer）
ＦＲＵ：フィールド交換ユニット
ＦＳ：溶融シリカ
ＦＳＲ：自由スペクトル範囲
ＦＷＨＭ：半値全幅。レーザ帯域幅に対する一般的測定基準。
ＧＧＤ：研磨ガラス拡散器
ＫｒＦ：フッ化クリプトン
ＬＡＭ：ライン中心解析モジュール
ＬＮＭ／ＬＮＰ：ライン・ナローイング・モジュール／ライン・ナローイング・パッケージ
ＭｇＦ₂：フッ化マグネシウム
ＭＯＰＡ：主発振器電力増幅器
ＮＩＳＴ：米国標準技術局
ＰＤＡ：フォトダイオードアレイ
ＰＤＭ：光検出器モジュール
ｐｍ：ピコメートル
ＳＡＭ：スペクトル解析モジュール
ＷＥＢ：波面エンジニアリングボックス

上述のようなＳＡＭを含むＭＯＰＡレーザシステムの測定サブシステムは、例えば、ＭＯＰＡからの光出力の波長、帯域幅、及びパルスエネルギの測定という重要な機能を実行することができる。全体的なＭＯＰＡシステム２０は、図１に見ることができる。レーザシステム２０が有するこれらの性能特性は、多くの場合に、このようなレーザ光システム２０により生成されるレーザ光に対する最終用途である例えばリソグラフィ処理の制御において重要になる可能性がある。例えば、パルスの波長、帯域幅、パルスエネルギ、パルス毎バースト等のパルス毎の制御及び更に細かく制御された変更によるリソグラフィ処理に対する要件は、このようなレーザシステム２０のためのあらゆる制御システムに対して著しい要求を発生させ、同様に制御システムの測定部分は、この分野において僅か１又は２年前にさえ見られなかった性能の有効性及び効率性に対する要求に曝されており、これらの要求は、更に高まっている。

図１に見られるようなＭＯＰＡ構成は、例えばＫｒＦ及びＡｒＦレーザの例えば「サイマー７０ＸＸＸ」シリーズという本出願人の譲受人の前世代レーザ製品よりも遥かに小さい帯域幅を容易にしている。この結果、一例として、現在要求されている帯域幅は、例えば７０００Ａ波長計の追跡能力を超えており、そのアーキテクチャは、この機能が別々のモジュール、ＳＡＭへと分離されることを要求している。図１に見られるようなＭＯＰＡレーザシステム２０では、主発振器（ＭＯ）である第１のレーザチャンバ２２は、出力カプラ２６を通じて、公称波長１９３．３５０ｎｍ又はほぼ同値の波長付近に中心が置かれた超狭帯域幅を有するシードレーザビーム６２のＭＯチャンバにおけるある程度の共振の後に出力を生成する例えば回折格子（図示しない）の例えば回折光学機器を含むライン・ナローイング・パッケージ（ＬＮＰ）２４を利用して非常に細かく同調される。本出願人の譲受人に譲渡された現在特許出願中の上述の出願において説明されているように、ＭＯ出力ビーム６２は、次にＭＯ波面エンジニアリングボックス（ＷＥＢ）４０を通じて伝送される。ビームは、次に電力増幅器ＷＥＢ４２へ、更にここからＳＡＭ４６へと渡され、ここでは、とりわけ、ＭＯビームの大部分が、ＭＯＰＡレーザシステム２０の電力増幅器（ＰＡ）部分５０の中へと導かれる。ＰＡ部分５０では、望ましい波長及び帯域幅か又はそれに非常に近い値のシードＭＯビームは、ビーム反射鏡ＢＲ５４の補助を得てＰＡ５０を形成する利得媒質を通る少なくとも２つの通過によってＰＡ５０内で増幅される。

次に、システム２０のＰＡ部分５０の出力ビーム６４は、ＳＡＭ４６及びＰＡのＷＥＢ４２を通過して戻り、パルス伸張器６０の中へと達し、ここで、ビーム６４の出力パルスの各々は、例えばＴ_ISを改良するための例えば光学遅延ユニットにおいて伸張される。これは、例えばウェーハ上のフォトレジストのリソグラフィ露光中のウェーハに見られる照射量、及び例えば上述の露光の実行におけるステッパ／スキャナ・リソグラフィツールの性能のある一定の他の特性のようなものに影響を与える。

図２に見られるように、ＳＡＭ４６は、例えば帯域幅（ＢＷ）メータの機能を実行するための光学機械的部分７２、及び例えば論理アセンブリ部分を含む電子機器部分７４に細分化することができる。ＳＡＭの基本的な光学的態様は、例えば本出願人の譲受人の「７０ＸＸ」製品、すなわちＬＡＭにおいて過去に使用された波長計と類似し、部分的に本発明の実施形態を形成するいくつかの重要な変形を有する。帯域幅メータの光学的レイアウトは、とりわけ、下述でより詳しく説明するように、例えばエタロン光学回路の第１行程におけるビーム均一化を要求するより長い焦点距離の結像レンズを有するより短いＦＳＲエタロンの使用を伴っている。例えば「７０ｘｘ ＬＡＭ」における波長計のように、光検出器モジュール（ＰＤＭ）１４４は、パルスエネルギをモニタし、診断及びタイミングの目的で高速フォトダイオード信号を提供する。

ＳＡＭ４６は、複数の蝶ネジ７８によって光学装着床面（図４に示す）に取付けられたＳＡＭ筐体７６内に収められている。図２に示すＳＡＭ筐体７６の図は、図２に示すＳＡＭ筐体７６の側部にあるＰＡ５０からビーム６４を受け取る一次ビームスプリッタ８０を示しており、ビーム６４は、一次ビームスプリッタ８０を通過し、一次ビームスプリッタ８０を部分的に通過した後に、図２に見られるようなＳＡＭ筐体７６の後部から出射し、図１に示すようにＰＡのＷＥＢ４２の中に戻る。

図３ａ〜図３ｃに示すように、一次ビームスプリッタ８０は、ビームスプリッタのパージセル基部９０を含むことができ、これは、その内部にステアリングミラー装着棚９２と一次ビームスプリッタミラー装着プラットフォーム９４とを形成するために、例えばアルミニウムの中実部分から機械加工することができる。プラットフォーム９４とセル基部９０の底部とは、そこにビーム通路開口部９６を形成することができる。基部９０にはまた、その１つの側壁にサンプルビーム出射開口部９８を形成することができる。図３ｂから見ることができるように、サンプルビーム開口部９８は、サンプルビーム出射窓１１２によって覆うことができ、ここを通じてサンプルビーム１１４は、一次ビームスプリッタ８０を出射し、ＳＡＭ４６の残りの光学及び電子要素の中へ入る。基部９０の内部にあるサンプルビーム通路９８の反対端もまた、窓１１０によって覆うことができ、ここを通じてビーム６４の一部分は、ステアリングミラー棚９２に装着されたステアリングミラー１０２から反射し、サンプルビーム通路９８中へと入る。

図３ｂはまた、一次ビームスプリッタのミラーマウント１００上に装着された一次ビームスプリッタのミラー１０４を例示している。作動においては、ＰＡ５０を出射するビーム６４は、通常は水平面にあるＰＡ５０からのビーム６４の伝播軸でもある図３ｂに示す垂直軸に沿って上方から一次ビームスプリッタ８０に入射することになることが理解されるであろう。ビーム６４は、一次ビームスプリッタ１０４によって部分的に反射され、約５％のビーム６４が反射されてステアリングミラー１０２上に達する一方、残りの部分は、一次ビームスプリッタのミラー１０４を通過し、図１に示すようにＰＡのＷＥＢ４２上に達する。

一次ビームスプリッタのミラー１０４から反射されるビームの約５％は、約２５°の入射角でステアリングミラー１０２から反射され、サンプルビーム１１４と同様に窓１１２を通じて一次ビームスプリッタ８０を出射し、下述でより詳細に説明するように、ＳＡＭ４６の残りの部分の中へ入射する。ＭＯ２２からのビーム６２は、ＭＯビーム６２によるＰＡ５０の利得媒質のシードの一部としてＰＡのＷＥＢ４２から同じ一次ビームスプリッタのミラー１０４を通じて反対方向に、すなわちＰＡ５０に向けてＰＡ５０の中に入射することも理解されるであろう。

図３ｃは、例えば上述の現在特許出願中の出願において更に詳しく説明されているように、ＰＡ５０のパージシステムの送風器への接続のためのフランジ１１８を含むビームスプリッタカバー１１６を備えた一次ビームスプリッタ８０を示している。
ＳＡＭ光学機器サブシステム７２の平面図である図４に示すように、一次ビームスプリッタのミラー１０４によって主ビーム６４から取り上げられ、ステアリングミラー１０２から反射された光は、サンプリングされたビーム１１４として一次ビームスプリッタ８０を出射する。サンプリングされたビーム１１４は、ＳＡＭ４６の帯域幅メータ８８の２つの別々の内部機能に供給するためにＳＡＭ４６の帯域幅メータ８８内に分配された二次ビームスプリッタ１４０の非コーティング光学機器の前面及び後面からのフレネル反射を有する。二次ビームスプリッタのミラー１４０に入射するビーム１１４の一部は、パルスエネルギ測定のためのビーム１４２として光検出器モジュール（ＰＤＭ）１４４上へ反射され、高速フォトダイオード信号として電子機器パッケージ７４に出力される。下述でより詳細に説明する帯域幅回路は、二次ビームスプリッタとしての役割を果たすミラー１４０を通過してステアリングミラーからビーム１１４の主要部分を受け取る。選択された一次ビームスプリッタのミラー１０４の薄さのために、フレネル反射は重複し、ＳＡＭ内のある一定の光学機器上のフルエンスを許容範囲内、すなわち光学機器の材料に対する損傷閾値よりも下に保つという問題を複雑化する。このビーム１１４は、下述でより詳細に説明するように、フォトダイオードアレイＰＤＡ１８２を用いてモニタされるフリンジパターンを生成するエタロン１６２の照明に関わっている。本発明の実施形態によると、フリンジパターンから、ＦＷＨＭ帯域幅は、４０００Ｈｚ及びそれよりも高いパルス毎の計算をより一層考慮するために、ＰＤＡ１８２の出力の処理速度を増大させる単純化された数学的計算を用いて０．０１ｐｍよりも細かい精度で計算することができる。
ＳＡＭ４６は、ＰＤＡ１８２の出力とＰＤＭ１４４の出力でのパルスエネルギとによって帯域幅を測定することができる。ＳＡＭ４６及びＬＡＭ２８は、レーザ制御システムとインタフェース（図示しない）で接続することができ、これは、次に、とりわけこれらの測定モジュールからのフィードバックに基づいて能動的制御を提供する。

図４に示すように、二次ビームスプリッタ１４０を出射するビーム１１４は、調節可能Ｍ１ミラー１４６に入射し、レンズマウント１５０内に収容された前部円柱テレスコーピングレンズ２０４の中へと導かれ、次に、図７に関連してより詳細に説明するように、後部テレスコーピングレンズ２２０、第１段拡散器２２２、及び集束レンズ２２４を順に含む光学機器組合せユニット１５２の中に達する。ビーム１１４は、次に、調節可能Ｍ２ミラー１５６から反射された後に第２段拡散器１６０を通過する。ビームは、次にエタロン１６２を通過する。ビームにエタロン１６２を通過させることにより生み出されるフリンジパターンは、調節可能Ｍ３ミラー１６４から反射され、細長いＭ４固定４５°トレーニングミラー１６６のほぼ中心上に達し、調節可能Ｍ５直角入射ミラー１６８の面上に達する。次に、フリンジパターンは、ミラー１６６の右手部分から反射されて戻り、別の調節可能Ｍ６直角入射ミラー１８０から反射されてミラー１６６の左手部分上に戻り、最終的にＰＤＡ１８２上に入射する。Ｍ１（１４６）を除いて、ミラーは、例えば設置中はある意味で調節可能であるが、調節のためのフィールドアクセスが不可能であり、一方、Ｍ１（１４６）は、フィールド調節可能である。

本発明の実施形態によるＳＡＭ４６の機能は、ＰＡ５０でのレーザ出力ビーム６４の例えば帯域幅、例えばＦＷＨＭ帯域幅の高分解能測定を提供することである。ＰＡ５０の出力へのＳＡＭ４６の位置決めの結果、ＳＡＭ４６内の光学要素から見えるエネルギ密度レベルは、例えばＬＡＭ２８において及び／又は本出願人の譲受人の「７０ＸＸ」製品等の従来レーザにおいて、対応する要素等よりも非常に著しく高くなる可能性がある。これによって、例えばＳＡＭ４６内にある一次ビームスプリッタ８０及び他のいくつかの光学構成要素に対する寿命危険性が著しく増大する可能性がある。例えば一次ビームスプリッタ８０へのフルエンスによって促進される損傷を緩和するために、ＳＡＭモジュール４６は、本発明の実施形態に従って一次スプリッタ１０４がＭＯ２２からのビーム６２及びＰＡ５０からのビーム６４に対して例えば７０度に向けられた状態で設計されている。これは、それによって例えば４５度に向けられたビームスプリッタと比較して２倍にフルエンスレベル（ｃｍ²毎の）を低減するように選択されたものである。また、例えば本発明の実施形態によるＳＡＭ４６内のビーム均一化手法においては、選択された光学機器に対する選択光学材料としてフッ化カルシウムが選択されている。

本発明の実施形態によるＳＡＭに要求される作動パラメータは、波長範囲のいずれの端からもＳＡＭモジュール４６が機能するような１９３．２ｎｍ〜１９３．５ｎｍの間の波長作動範囲、モジュール４６がパルス毎の（発射毎の）ベースで帯域幅を測定することができる状態での１Ｈｚ〜４０００Ｈｚのレーザパルス繰返し率、及びＰＡ５０を出射する１０ｍＪ〜３０ｍＪのパルスエネルギを含み、モジュールは、パルスエネルギのその範囲にわたって帯域幅の測定値を提供する。更に、帯域幅（Δλ）分解能には、帯域幅計算に求められる０．００１ｐｍ精度が要求され、０．０４ｐｍの帯域幅（Δλ）精度が、ＳＡＭモジュールを較正するために用いられる分光計（ＬＴＢ等）に対して測定されることが要求され、帯域幅測定範囲は、０．１ｐｍ≦Δλ≦０．３ｐｍであることが要求され、ＦＷＨＭ測定は、ＳＡＭモジュール４６が０．１ｐｍ≦Δλ≦０．３ｐｍにわたって帯域幅を追跡可能であることを要求し、ｂｌｕｒ補正の精度は、最内側と最外側のフリンジ位置間のＢＷ差（２つの平均値の比較：フリンジのジャンプ域の両側の０．０３ｐｍ以内で０．０２ｐｍ離れている３点のＢＷの読み）が≦０．０２ｐｍになることを要求され、「フリンジ位置」対「帯域幅精度」は、基準（ＬＴＢ等）分光計から≦±０．０２ｐｍデルタであることが要求され、並びに逆畳込みされた分光計の値に対してＢＷを比較するために、中心波長に始まる０．０２ｐｍの増分で全ＦＳＲ（３ｐｍ）を通じて走査する機能が要求される。

１０ｍＪ〜２０ｍＪ（公称１５ｍＪ）の特定のパルスエネルギ範囲に対するパワー及びパルスエネルギ測定に関して、システムには、全ての光学仕様を満たすことが要求され、エネルギモニタ１４４の較正精度は、０．０５ワットの分解能を有するＮＩＳＴ追跡可能な市販の電力計に基づいて＜±３％（公称１５ｍＪ、１０００Ｈｚでの連続作動において）であることが要求され、エネルギモニタの較正ドリフトは、レーザガス試験の公称発射にわたる市販の電力計による０．０５ワットの分解能での測定時に１億パルスにわたって＜±２％のピーク毎の変動でなければならず、１０００Ｈｚ連続でのパワー線形性は、水冷電力計ヘッドを用いた測定時に１０ｍＪが１０ワット、１５ｍＪが１５ワット、及び２０ｍＪが２０ワットになる全てにおいて１ワット以内である必要がある。一定エネルギと可変繰返し率とに対する暗黙の線形性仕様は適用する必要がない。

エタロン開始生映像レベル（左及び右の両方のピーク）は、本発明の実施形態によってＰＡ５０の出力において１５ｍＪで作動し、ＢＷ仕様を満たすレーザフレームにおける測定時に最大値が１．０ボルト、最小値が０．６ボルトであることが要求される。電圧レベルは、生ピーク値からフロア値を引いたものとして定められる。フリンジ対称性は、１１５≦フリンジ対称性≦８５であることが要求され、フリンジ対称性＝１００×（左ピーク／右ピーク）である。寿命最期のエタロン１６２の生映像レベル（左及び右の両方のピーク）は、本発明の実施形態によってＰＡ５０の出力において１５ｍＪで作動し、ＢＷ仕様を満たすレーザフレームにおける測定時に、Ａ）最大値が２．５ボルト、Ｂ）最小値が０．３ボルトという要件を満たさねばならない。エネルギモニタ１４４の１５ｍＪパルスエネルギにおける信号レベルは、１５ＫのＡＤＣ最大値及び５ＫのＡＤＣ最小値でなければならない。

本発明の実施形態によると、ある一定の信頼性仕様が満たされることが要求され、これらは、例えば≧１２Ｂパルスの目標平均故障間隔、ＳＡＭの論理アセンブリのフィールド交換が１５分である例えば≦２時間の目標平均交換時間、エネルギモニタの再較正を含む損傷した一次スプリッタのフィールド交換の６０分、起こりうる低映像又はフリンジ非対称性を補正するためのエタロンのフリンジパターンの点検の１０分、及び≧９５％の機器依存の作動可能時間を含む。

保守要件は、例えばレーザフレーム内にある間にユニット７４へのアクセスを要求する論理アセンブリ７４の交換、及びフランジ１１８に接続した取外し可能な締結アセンブリ（図示しない）による主スプリッタ８０へのアクセスを伴う一次ビームスプリッタ８０の交換を含む。保守は、レーザフレームからのモジュールの取外し、及びレーザ作動中に２つの別々のモジュールのカバーの穴を通じて５／６４インチの６角ヘッド調節ネジ１７０（図７に示す）にアクセスすることによるエタロン１６２のフリンジ対称性及び高さの調節を要求する。この保守がフィールドで行われる時には、ガスパネルが必要である。

更に、本発明の実施形態によると、設計は、ＳＡＭモジュール４６に対して、モジュール４６の取替え及びＰＤＭ１４４によるエネルギ測定のエネルギの較正が例えば１２０億パルスの周波数において例えば２時間内に完了可能であり、ＰＤＭ１４４がこれも２時間かけて年に１回較正されることを要求する。
ＳＡＭ４６の設計は、システム２０からのモジュール４６の迅速な取外しを容易にするために迅速なアクセスを可能にすることが要求される。これは、上部構造における不適正な装着及び設置の排除を含む。取扱を容易にし、装置への損傷又は作業者への傷害を防ぐために、誘導具、軌動、又は停止装置を備えることができる。

本発明の実施形態によると、ＳＡＭ４６は、４０００Ｈｚを超えて８０００Ｈｚにまでも達するところで例えば少なくとも１０フェムトメートルの精度に達するパルス毎に例えば帯域幅の測定が要求されることになる。例えばＰＤＡ１８２において水平０．０２５ｍｍ×垂直０．５ｍｍのピクセルサイズ、及び１０２４個のフォトダイオード（ピクセル）アレイを有するＰＤＡ１８２と共に、図７に示す結像レンズの焦点距離、及びエタロン１６２の３ｐｍの自由スペクトル範囲（ＦＳＲ）を用いて、エタロンのフリンジの強度分布を取扱う基本的な干渉計方程式、すなわち、λ＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）^*Ｃｏｓ（θ）を使用することができ、ここで、λは波長であって公称１９３．３５０ｎｍ、ｎは、エタロンの内部屈折率、ｄは、エタロンのミラー間隔、ｍは次数であってフリンジのピークにおける波長の整数値、θは、エタロン内の干渉計軸に対する光路の入射角である。上式は、λ＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）^*Ｃｏｓ（Ｒ／ｆ）と書き換えることができ、ここで、Ｒはフリンジ半径であって例えば２５０〜４５０個のＰＤＡピクセルであり、各ピクセルは約２５ｐｍであり、ｆは、レンズからＰＤＡの入射平面までの焦点距離であって例えば６１２８０ピクセル幅であり、すなわち、公称１．５ｍの焦点距離のレンズである集束レンズ２２４の焦点距離において１．５３２ｍ／２５μｍである。

エタロン１６２内の干渉の導入に続くビーム指向における機械的ドリフトに対処するためには、フリンジの半径よりも直径Ｄを取扱う方が好ましい。従って、λ＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）Ｃｏｓ（Ｄ／２ｆ）になる。フリンジ幅はエタロン１６２を通過する光源の帯域幅の測定値であるから、中心の波長は既知のものであると仮定すると、内側及び外側の直径に対して計算された波長の差は、生の帯域幅の値を与えることになる。同じ環内にある２つのピークがＰＤＡ１８２から環の軸に沿った２つの別々のピークとしてのみ見えると仮定すると、λ_ID（内径）＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）^*Ｃｏｓ（Ｄ_ID／２ｆ）、及びλ_OD（外径）＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）^*Ｃｏｓ（Ｄ_OD／２ｆ）になる。Δλ＝λ_ID−λ_ODであるから、Δλ＝λ₀［Ｃｏｓ（Ｄ_ID／２ｆ）−Ｃｏｓ（Ｄ_OD／２ｆ）］／Ｃｏｓ（Ｄ₀／２ｆ）になり、ここで、Ｄ₀＝（Ｄ_ID＋Ｄ_OD）／２、λ₀は、λ＝（２^*ｎ^*ｄ／ｍ）^*Ｃｏｓ（Ｄ₀／２ｆ）によるＤ₀に関するライン中心の帯域幅である。本発明の実施形態では、これらの方程式において、実際のλ₀が見当値の０．５ｎｍ内にある（仮定）限り、λ₀における見当値で十分であり、この結果、ＬＡＭ２８からの入力又はλ₀の進路測定のためのＰＤＡ１８２におけるピクセルの一部分の利用はどちらも必要ではない。しかし、所定の帯域幅を較正値として利用することもできる。

従って、重要なプロセッサ時間を失わないために、上述の方程式は、微小角度近似を用いて方程式Δλ＝λ₀［Ｄ_OD ²−Ｄ_ID ²］／［８ｆ²−Ｄ₀ ²］という結果をもたらす。従来技術の手法に代えて検出器の範囲にわたってこの方程式を使用すると、結果として生じる誤差は無視することができ、すなわち、＜１０^-5ｆｍである。微小角度の誤差は、約２００〜８００ピクセルにわたって本質的に０であり、これらの点から検出器の端まで約０．０００５ｆｍまでほぼ線形に増大する。

λ₀を例えば１９３．３５０ｎｍの一定値として扱うことで、約１９３．２００〜１９３．５００の範囲、すなわち約０．３ｎｍに関する帯域幅計算において、帯域幅における誤差は、０．１ｆｍよりも小さい範囲に留まることになる。Ｄ_ODは、例えば３２５ピクセルに等しくなり、Ｄ_IDは、例えば３００ピクセルに等しくなり、Ｄ₀は、３１２．５ピクセルに等しくなり、上述で説明した通り、ｆ＝６１２８０ピクセル幅になる。

一般的に誤差解析に用いられる誤差伝播を利用し、独立変数及び共変項は省くと仮定し、ＰＤＡ１８２のピクセル間の様々な利得／量子効率／応答からの誤差への寄与を無視すると、レーザの同調可能な範囲にわたって定数のλ₀を仮定することからもたらされる誤差σ_λ0／λ₀は、＜８×１０^-4になる。焦点距離からの帯域幅誤差への同程度又はより低い寄与に対して、σ_fは、２４ピクセル（すなわち、約０．５ｍｍ）よりも小さくなる必要があるであろう。同様に、フリンジ直径測定からの帯域幅における誤差への同程度又はより低い寄与に対して、σ_Dは、１ピクセルの１／７３よりも良好になる必要があるであろう。これは、帯域幅の計算を最適化するための、すなわちλ₀を既知の定数であると仮定することによる焦点距離誤差及びフリンジ直径測定に基づく本出願人の寄与の選択を実証するものである。

本発明の実施形態によると、第１段拡散器２２２におけるフルエンスレベルは、球面レンズを用いるのとは反対に、例えば第１段拡散器２２２を通過するビーム１１４の長軸に沿って縮小して平行にする円柱レンズテレスコープを用いることにより更に閉じ込められる。結果として生まれるエネルギ密度の減少は、恐らく一次ビームスプリッタのミラー１０４を除いては、ＳＡＭ４６内の全ての光学機器への損傷の可能性を劇的に低減するものであるが、一次ビームスプリッタのミラー１０４では、例えばＰＡチャンバ５０からの出力が４０ｍＪで作動している時に、フルエンスレベルは、ほぼ２５ｍＪ／ｃｍ²に達する可能性があると考えられる。一次スプリッタのミラー１０４におけるエネルギ密度レベルは、いくつかのシステムパラメータと密接に結び付けられており、純粋にＳＡＭモジュール４６の設計による問題軽減能力は限られている。

０．２ｐｍ及びそれよりも小さい値に至るまでの帯域幅の測定を可能にするためには、本出願人の譲受人の「７０００Ａ」レーザ製品などの現在使用されている波長計の帯域幅追跡能力では不適切である。標準の波長計において用いられている２０ｐｍＦＳＲのエタロンのスリット機能は、適度に安定した手法で帯域幅変化を追跡することを困難にしている。フィネスの改良による「より良い」２０ｐｍのエタロンの製作が不能であることは、既存の構成をもって必要な帯域幅測定を達成する機能を厳しく制限するものである。この結果、本出願人は、より短いＦＳＲ（エタロンのスリット機能を絞るため）を有するエタロン１６２に改良し、より長い焦点距離の結像レンズを用いた（ＰＤＡ１１８２を含むエタロン分光計１６２回路の線形分散を改良するために）。相対的に非常に幅の狭いスリット機能のエタロン１６２、例えば組み合わされた３ｐｍＦＳＲのエタロンが例えば１．５ｍ結像レンズと共に選択され、これは、合わせて例えば０．１５〜０．３ｐｍのＦＷＨＭの範囲にわたる望ましい帯域幅追跡能力をもたらすと判断された。

エタロン１６２のスリット機能及び線形分散における改良は、いわゆる「勾配補正」という手段に訴える必要なしに帯域幅を追跡する機能の大幅な改良をもたらすものである。それにも関わらず、内側フリンジ対外側フリンジからの測定値間の見掛け帯域幅の差は、例えば０．０２５ｐｍ程にも大きくなる可能性があるために、「ｂｌｕｒ補正」実行の必要性が存在する。これは、本発明の実施形態によるＳＡＭモジュールに要求される帯域幅測定の精度に対するほぼ全ての誤差集積量と同程度に大きくなる可能性があり、この結果、例えば「ｂｌｕｒ補正」が帯域幅計算に組み込まれる。

本発明の実施形態によると、主ビーム６４の小さな割合をエネルギモニタ１４４に供給する非コーティングビームスプリッタミラー１０４及び１４０が偏光感度を有する可能性があるために、ＳＡＭ４６におけるエネルギモニタ１４４は、偏光感度を有する可能性がある。フレネルの方程式を用いて、入力ビームに対するエネルギモニタ１４４の偏光感度は、２．８５：１：：水平：垂直であると判断された。

高速フォトダイオードアレイ１８２をＳＡＭに追加することができ、この場合、装備可能な同期出力回路等において例えば消灯をトリガするために、例えば自動調節回路をリソグラフィ又は光源を使用する他のユーザにもたらすことができるであろう。これは、パルス長（ＤＩＭＰＬＥ）を測定するための例えばダイオード機器を伴うある一定の測定、及びいくつかのモジュールのいずれかが交換された時の調節の必要性を排除すると考えられる。

ＬＡＭ２８からの帯域幅数は、例えば「仕様内」及び「仕様外」条件を正確に判断するために、ＳＡＭ４６によって報告される値との組合せで使用することができるであろう。例えば、各々から見えるレーザスペクトルのＦＷＨＭ及びＥ９５に対するＬＡＭ２８及びＳＡＭ４６の異なる相対感度は、例えば異なるスペクトル形状の範囲にわたるスペクトルのＦＷＨＭ又はＥ９５を正確に判断するために、２つの記録された値の線形組合せの使用を可能にすることができる。

選択されたエタロン１６２は、例えば決められた間隔にある一対の空気分離型ミラー１７４（図７に示す）によって構成することができる。エタロン１６２の仕様は、とりわけ、この構成要素の寿命延長への要件を含む例えば上述の作動パラメータの下でのエタロン１６２の適正な機能への要件により絞り込まれる。選択されたパラメータは、例えば１９３．３６ｎｍにおける例えば３ｐｍの自由スペクトル範囲、例えば１０ｍｍの開口にわたる≧２５の有効フィネス、及び１９３．３５ｎｍの直角入射における≧５０％のピーク透過率（フリンジピーク光電気信号と入力ピーク信号との比率）を含むことができる。

ここで図７を参照すると、調節可能ミラーＭ１（１４６）とエタロン１６２の間にあるＳＡＭ４６の光学モジュール７２の光学要素がより詳細に示されている。この実施形態では、図４のテレスコープ前部レンズ１５０及び図４の組合せ光学要素１５２は、全てが単一の装着フレーム２００に収容されているように示されており、テレスコープ前部レンズ２０４は、装着ネジ２０６によって装着フレーム２００に取付けられたマウント１５０内に収容されており、装着ネジ２０６はまた、装着フレーム１５０内の定位置にレンズ２０４を保持するフィンガスプリングクリップを定位置に保持する役割を果たすものである。装着フレーム２００内には、図４に示す組み合わされた光学機器１５２の構成要素、すなわち、テレスコープの後部レンズ２２０、第１段拡散器２２２、及び球面レンズ２２４が収容されている。テレスコープ後部レンズ２２０は、装着ネジ２４６及び円形スプリングクリップ２４２によって装着フレーム２００上に定位置に保持することができる。球面集束レンズ２２４は、一対の装着ネジ２４０及び付随するフィンガスプリングクリップ２４８によって定位置に保持することができる。第２段拡散器２３０は、装着ネジ２３６及びフィンガスプリングクリップ２３８によって第２段拡散器の装着フレーム１６０に定位置に保持される。装着フレーム２００は、装着ネジ２１０によって光学機器モジュール７２のプレート１２２に取付けることができ、第２段拡散器の装着フレーム１６０は、装着ネジ２３２によってプレート１２２に取付けることができる。エタロン１６２は、装着ネジ１７０によってプレート１２２に取付けることができる。

前部テレスコープレンズは、ＣａＦ₂凸円柱レンズとすることができ、これは、同じくＣａＦ₂で作ることができる後部テレスコープレンズ２２０と連係して作用し、また、凹円柱レンズとすることもでき、ビーム１１４を縮小し、すなわち、その断面を小さくする。回折拡散器２２２も同様にＣａＦ₂から作ることができる。球面集束レンズ２２４も同様にＣａＦ₂から作ることができ、例えば１．５メートルの焦点距離を有することができる。エタロン１６２は、例えば１９３．３５０ｎｍにおいて約３ｐｍの自由スペクトル範囲、及び２３よりも大きいフィネスを有するファブリ−ペロー・エタロンとすることができる。エタロンパラメータ及び焦点距離は、本質的に２つの最内側干渉環からのフリンジのみをＰＤＡ１８２に供給するように選択され、フリンジは、本質的にアレイ内のフォトダイオード（ピクセル）の全てを覆うが、例えば±５ピクセルというある程度の許容範囲があり、２つのフリンジの最外側に対するＤ_ODの幅は、帯域幅及び／又は中心波長の変化時に確かに変化する。

ＡｒＦレーザ等級溶融シリカから作ることができる回折拡散器２２２は、ビームを均一化する役割を果たし、入力光ビームの均一な再分配という結果を生む。これによって縁部及び中心の光が均等な波長分解能及び輝度を有することになるように、例えばビーム内の空間情報の適正な混合化を確実にすることができる。このような２元回折拡散器２２２のおおよその仕様は、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍの回折拡散器２２２寸法、矩形の出力パターン形状、≦１％のゼロ次ブリードスルー、及び水平が１０°±０．１°、垂直が５°±０．１°の全角度発散を含む。選択された材料は、エキシマレーザ等級ＣａＦ₂とすることもできると考えられる。

論理アセンブリ７４（ＳＡＭ４６の電子機器）は、ＳＡＭ４６の光学機器モジュール７２の近くに位置しており、これは、２つのモジュール７２及び７４の密接した相互作用のためである。本発明の実施形態によるＰＤＭ１４４は、ＳＡＭ４６の光学機器モジュール７２内に設置することができる。ＳＡＭ４６及びＰＤＭ１４４は、これらの役割を実行するために光学機器及び電子機器を収容しており、論理アセンブリ７４は、その役割を実行するために電子機器のみを収容する。
ＳＡＭ４６は、光学テーブル（図示しない）に対して垂直に装着することができる。モジュール交換を簡単にするために、モジュール４６は、３つの拘束蝶ネジ７８を用いてモジュール内の隔壁１２２に装着することができる。境界面において、エラストマー性のないシーリングを備えることができる。

レーザ制御システム（図示しない）へのリンクは、例えばローカルネットワーク又はＳＡＭ４６上のイーサネットポートを通じて設けることができる。この接続は、例えば非タイムクリティカルな指令及び情報のためとすることができる。また、ＳＡＭ４６から発射制御プロセッサ（ＦＣＰ）への直接の接続を有することができ、これは、レーザシステム２０を制御するための制御アルゴリズムにおいて使用するための測定値の高速データストリームをもたらすことができる。

汚染及び酸素による吸収からの損失による損傷を避けるために、モジュール４６内のレーザビームの経路はパージすることができる。例えば窒素パージガスがＰＡのＷＥＢ４２から一次ビームスプリッタ８０の内部を通じて流れ、ＰＡ５０のチャンバ窓（図示しない）にあるパージ出口ライン、すなわち、一次ビームスプリッタのフランジ１１８が接続されている送風器（図示しない）内を通じて排気されるように、例えば一次ビームスプリッタ８０のためのパージインタフェースを設けることができる。

ＳＡＭ４６内（であるが、一次ビームスプリッタ８０のパージセルの外側）にある残りの光学機器は、例えば筐体７６を通じる管継ぎ手によってモジュール４６に供給することができる乾燥窒素中で気体浴に露出することができる。筐体７６は、例えば４リットル／分の筐体に対する窒素パージ速度、及び５ｐｐｍを超えない酸素濃度を有することができ、１００ｋＰａの過剰圧力下での一次ビームスプリッタのパージセルにおける漏れ速度は、例えば１×１０^-5ｓｃｃ／ｓである。
ＣａＦ₂一次ビームスプリッタ８０のミラー１０４へのいわゆる「ホワイトファズ」損傷（高ＵＶフルエンスの下での圧縮による）の可能性により、本出願人は、上述の７０°角のビーム入射を利用するに至った。それに応じてＳＡＭ４６の内部光学レイアウトは、従来技術の波長計バージョンから修正されている。

ＳＡＭ４６の試作品の構成では、一次ビームスプリッタ８０のミラー１０４におけるフルエンスレベルは、パルスエネルギが２０〜４０ｍＪ、ビームサイズが９ｍｍ×３ｍｍ、及び一次ビームスプリッタ８０のミラー１０４がビーム伝播方向に対して４５°に方向付けされていると仮定して５２〜１０５ｍＪ／ｃｍ²であると推定された。これは、５ｍＪ／パルスにおいてビームが１２．５ｍｍ×２．２ｍｍであると仮定した場合の本出願人の譲受人の「７０ＸＸ」製品に見られる１３ｍＪ／ｃｍ²に相当する。
一次ビームスプリッタのミラー１０４の４５°から７０°への再方向付けにより、一次スプリッタのミラー１０４において、約２５〜５１ｍＪ／ｃｍ²のフルエンスの低減がある。しかし、「ホワイトファズ」損傷は依然として残り、設計においてこれに対して依然として対処する必要がある。再設計されたマウントは、ＣａＦ₂又はＭｇＦ₂材料に適応することができると考えられる。

例えば図５に見られるように、右手座標系を利用してレーザシステム２０に関する座標系を定めると、ｚ軸は、例えばレーザビーム伝播方向、ｘ軸は、垂直に上向き方向、及びｙ軸は、使用者に向けて水平方向、すなわち図面用紙から飛び出す方向とすることができる。このような座標系においては、一次スプリッタ８０のミラーは、例えば２ｍｍ厚で、ｘ軸に関する角θ＝７０°、ｚ軸に関する角φ＝０°に方向付けされた円形の４０ｍｍ平面とすることができる。この結果、一次スプリッタのミラー１０４を通過後の距離ｄによるビーム中心の合計変位量がもたらされる。例えば、ＣａＦ₂材料（ｎ＝１．５０１８＠１９３ｎｍ）に対して、上述で定められた座標系に関するビーム変位量は、以下のようになる。
Δｘ＝＋０．０ｍｍ
Δｙ＝＋１．３３ｍｍ
ここでは、１ａｔｍにおけるＮ₂の屈折率＝１．０００３であると仮定されている。

ＭｇＦ₂材料に対しては、伝播方向に沿った屈折率が最初に判断されるべきである。通常の光線に対する屈折率をｎ_o＝１．４３０５、異常光線の屈折率をｎ_e＝１．４４４とし、光学機器がｃ軸と垂直に交わる光学機器の平面表面によって切断されていると仮定すると、ｚ軸に沿った伝播方向の媒質内の屈折率は、ｎ＝１．４３６２へと低減する。この結果、ビーム変位量は、以下のようになる。
Δｘ＝＋０．０ｍｍ
Δｙ＝＋１．２９ｍｍ
これは、ＣａＦ₂での変位量とそれ程変わらない。

一次スプリッタのミラー１０４の２つのフレネル反射の中心間のビーム離間は、以下のようになると考えられる。
ｄ＝２^*ｔ^*（ｔａｎθ_i）^*（ｃｏｓθ_r）
θ_i＝７０°に対して上述で列挙した材料の性質を用いると、以下のようになる。
⇒ＣａＦ₂に対して、ｄ＝ｌ．ｌｍｍ
⇒ＭｇＦ₂に対して、ｄ＝１．２ｍｍ

完全にｙ軸に沿って偏光された光に対して、スプリッタの反射率は、以下のようになる。
Ｉ₁₁＝Ｉ_0y［｛Ｐ₇₀Ｃｏｓ²（０）｝＋｛Ｓ₇₀Ｓｉｎ²（０）｝］＝Ｉ_0yＰ₇₀
ここで、Ｐ₇₀は、７０°の入射角においてｐ偏光された光の反射率であり、Ｉ₁₁は、一次スプリッタのミラー１０４の前面から反射された光の強度であり、Ｉ_0yは、水平に偏光された入射光の強度である。
Ｉ₁₂＝（Ｉ_0y−Ｉ₁₁）Ｐ₇₀−（Ｉ_0y−Ｉ₁₁）（Ｐ₇₀）²
ここで、Ｉ₁₂は、一次スプリッタのミラー１０４の後面からの反射の後に一次スプリッタのミラー１０４の前面を出射する光の強度である。ビーム１１４のうちの測定モジュール４６の中に反射された合計強度は、以下のようになる。
Ｉ_R＝Ｉ₁₁＋Ｉ₁₂
⇒ＣａＦ₂に対して、＝０．０８１３３Ｉ_0y
⇒ＭｇＦ₂に対して、＝０．０８６３２ｌ_0y

次に、二次スプリッタ１４０は、ビーム１１４内のこの光の一部をエネルギモニタ１４４に反射する。その方向は、反射される光が以下のようになる方向である。
Ｉ₂₁＝Ｓ₄₅（Ｉ₁₁＋Ｉ₁₂）
Ｉ₂₂＝Ｓ₄₅（Ｉ₁₁＋Ｉ₁₂−Ｉ₂₁）−（Ｓ₄₅）²（Ｉ₁₁＋Ｉ₁₂−Ｉ₂₁）
ここで、Ｉ₂₁及びＩ₂₂は、二次スプリッタのミラー１４０の前面及び後面からエネルギモニタ１４４に反射された光の強度である。水平に偏光された光に関するエネルギモニタ１４４の中へ反射された入射光の強度の割合は、以下のようになる。
Ｉ_R＝Ｉ₂₁＋Ｉ₂₂
⇒ＣａＦ₂に対して、＝０．０１３７Ｉ_0y
⇒ＭｇＦ₂に対して、＝０．０１４５４ｌ_0y
垂直に偏光された光に関するエネルギモニタ１４４の中へ反射された入射光の強度の割合は、以下のようになる。
⇒ＣａＦ₂に対して、＝０．００７５６Ｉ_0x
⇒ＭｇＦ₂に対して、＝０．００７０２Ｉ_0y

この解析は、一次スプリッタのミラー１０４と二次スプリッタ１４０の間に損失がない（２者の間にいかなる窓又は追加の二次スプリッタも不在）と仮定するが、上述で開示した実施形態では、一次ビームスプリッタのミラー１０４と二次ビームスプリッタ１４０の間に２つの窓１１０及び１１２、及びステアリングミラー１０２があり、ビームの水平軸に対して垂直に偏光された光を仮定し、従来技術で公知のように偏光と共に大幅に変化すると、これらにより計算された強度が約１０％低減する。

７０度の入射角は、スプリッタのミラー１０４の表面上のビームフットプリントのサイズを劇的に増大する。図３及び図８に示すように、ＳＡＭ４６にある一次スプリッタのミラー１０４が二重の通過（ＭＯビーム６２の一方の道筋及びＰＡビーム６４の他方の道筋）に適応すべきであるという要件により、状況は更に複雑になっている。システムの光線トレースによって定められるビームサイズ、離間、及び角度は、図８に示すように以下のようになる。
ＭＯビーム：
水平プロフィール：２．０ｍｍ、垂直プロフィール：７．５ｍｍ
ＰＡビーム：
水平プロフィール：５．０ｍｍ、垂直プロフィール：１１．０ｍｍ
中心間離間：３．７２ｍｍ
ＭＯ及びＰＡビーム間の傾き：６．７ｍｒａｄ

図８は、一次スプリッタのミラー１０４のチャンバ面１０４’、及び一次スプリッタのミラー１０４のシャッター面１０４’’上のビームフットプリントを示している。ハッチングされた区域１０５は、光学機器１０４を装着するために用いられるおおよその「締め出し」区域である。３２ｍｍ直径の円は、２つのビームのための利用可能スペースのために何らかの余白を割当てる役割を果たすものである。一次スプリッタのミラー１０４のチャンバ面１０４’において、ＭＯビーム６２及びＰＡビーム６４は、２つのビーム６２及び６４にわたる線１０５の中点が光学機器１０４’の面心に一致するように配置される。

例えばＰＡのＷＥＢ４２にある出力シャッターに対面するシャッター面１０４’’においては、例えば１．３ｍｍのビーム移動が観測される。しかし、この移動は、２ｍｍ厚のスプリッタミラー１０４の７０度の投射による１．８８ｍｍの面移動により十分に補正されている。この結果、２つのビームにわたる線の中点は、光学機器１０４のシャッター面１０４’’の中心から０．５８ｍｍの位置になる。このような厳密なスペース制約条件の下では、アラインメント誤差を許容する範囲がほとんどない。

一般的な光学レイアウトの概略図が図５に示されている。図５は、一次スプリッタのミラー１０４の方向を概略的に示している。反射された光６６及び６６’は、ステアリングミラー１０２によって波長計の光学平面の中に導かれる。ＣａＦ₂の一次スプリッタのミラー１０４による７０度の入射角に対して、ステアリングミラー１０２の入射角は２５°である。９ｍｍ×３ｍｍビームにおいて３０ｍＪの公称パルスエネルギを有するビーム６４に対して、ビーム経路にわたり、すなわち、全てのビーム経路にわたってほぼ等しい強度分布のシルクハット形プロフィールを仮定すると、一次スプリッタのミラー１０４における最大フルエンスは、チャンバ側の一次表面１０４’における入射ビーム６６とシャッター側の二次表面１０４’’から反射されたビーム６６’とが重なるところにある（概略的で例示目的のための図５は、いかなるビームの重なりも示していない）。この最大フルエンスは、以下のように推定することができる。
入射ビームフルエンス＝Ｃｏｓ（７０）^*３０．０／（０．９^*０．３）＝３８ｍＪ／ｃｍ²
反射ビームフルエンス＝Ｃｏｓ（７０）^*（０．０３８９）^*３０．０／（０．９^*０．３）＝１．４８ｍＪ／ｃｍ²
⇒合計フルエンス＝３９．５ｍＪ／ｃｍ²
２０〜４０ｍＪ／パルスの範囲に対して、一次スプリッタのミラー１０４におけるフルエンス範囲は、２６．３〜５２．６ｍＪ／ｃｍ²である。

ステアリングミラー１０２では、最大フルエンスレベルは、以下のようになる。
前面反射によるフルエンス＝Ｃｏｓ（２５）^*（０．０４２４）^*３０．０／（０．９^*０．３）＝４．２７ｍＪ／ｃｍ²
後面反射によるフルエンス＝Ｃｏｓ（２５）^*（０．０３８９）^*３０．０／（０．９^*０．３）＝３．９２ｍＪ／ｃｍ²
⇒合計フルエンス＝８．２ｍＪ／ｃｍ²
２０〜４０ｍＪ／パルスの範囲に対して、ステアリングミラー（誘電体コーティング光学機器）におけるフルエンス範囲は、５．５〜１１．０ｍＪ／ｃｍ²である。

図４に戻ると、ＳＡＭ４６の光学部分７２内の全体的な光学レイアウトが示されている。上述のように、一次スプリッタのミラー１０４からの光は、ビーム１１４における波長計の光学平面の中に反射される。第２段拡散器１６０へと至るまでの様々な光学要素におけるおおよそのフルエンスは、上述で行った仮定を継続することにより推定することができる。以下に列挙するフルエンス範囲は、上述のように、２０〜４０ｍＪ／パルスのエネルギに対するものであり、円柱テレスコープの設定を用いてビーム１１４の長軸に沿った縮小率を２．２と仮定したものである。
Ｍ１調節可能ミラー１４６：４．１〜８．３ｍＪ／ｃｍ²
テレスコープ前部レンズ２０４：５．８〜１１．７ｍＪ／ｃｍ²
テレスコープ後部レンズ２２０：１１．８〜２３．７ｍＪ／ｃｍ²
回折拡散器２２２：１０．９〜２１．８ｍＪ／ｃｍ²
集束レンズ２２４：７．６〜１５．３ｍＪ／ｃｍ²
第２段拡散器２３０：７〜１４ｍＪ／ｃｍ²
一次スプリッタのミラー１０４からの２つのフレネル反射の重なりの結果、テレスコープ後部レンズ２２０及び回折拡散器２２２におけるフルエンスレベルはかなり高いと考えられ、損傷の可能性を伴っている。これを軽減するために、本出願人は、例えば円柱テレスコープを組込み、及び／又はＭｇＦ₂を利用した。

ここで図６を参照すると、異なるフルエンスレベル（２０ｍＪ／パルス、３０ｍＪ／パルス、及び４０ｍＪ／パルス）に対するＳＡＭ４６内のＰＤＡ１８２からの出力信号レベル及びこれらの１．５Ｖの信号出力線との交点が示されている。上述の各それぞれのフルエンスレベルに対する１．５Ｖ出力において、入射角は、それぞれ６５．９°、７０．８°、及び７３．２°である。これは、例えば１０度程度の円錐角拡散器２３０を仮定している。

ＳＡＭ４６の波長計部分の実験モジュールの寿命試験中に、本出願人は、本出願で説明する実施形態におけるよりも遙かに低いフルエンスを呈する可能性が高い設計において、約１０億回の発射累積後に第１段回折拡散器２２２への損傷の痕跡を発見した。ＳＡＭ４６にある第１段回折拡散器２２２は、高フルエンスレベルからのかなりの損傷危険性に直面し、例えば圧縮による１ｍＪ／ｃｍ²よりも大きいフルエンスレベルでは損傷危険性が非常に著しいために、溶融シリカの光学機器は恐らく使用することができないと考えられる。異なる可能なソリューションは、回折拡散器２２２への損傷の可能性に自らを露呈している。溶融シリカの代わりにＣａＦ₂から回折拡散器を製作することは、１つの選択肢である。別の選択肢は、ビーム１１４の回折拡散器２２２上の入射サイズを増大させ、これによってｃｍ²単位のフルエンスを低減するために、例えば前部テレスコープレンズ２０４とテレスコープ後部レンズ２２０との組合せの拡大率を低減することであろう。更に、これら２つの組合せ又は他の可能な溶融シリカ材料の選択さえもビームの縮小化と共に利用することができる。本出願人は、溶融シリカの光学要素への損傷に起因する他の寿命限界もまた、この努力の中で改良を成し得る可能性があると考えている。例えば、前部テレスコープレンズ２２０は、たとえ溶融シリカ材料であっても容認可能なフルエンスを有する程十分に大きくすることができる。第２段拡散器２３０のような研磨ガラス拡散器上の同程度のフルエンスレベルの入射は、要素への圧縮型損傷が拡散特性を劇的に変えるか又は影響を与えるとは予想されないために無視することができる。第２段階拡散器２３０は、拡散を誘発するために研磨された表面を有するガラスの平坦部分で形成することができ、これは、次に、とりわけ拡散均一性を高める例えば重フッ化アンモニウム（ＡＢＦ）浴内に表面を漬けることにより、例えばエッチングすることができる。

一実施形態では、本出願人は、前部テレスコープレンズ２０４、後部テレスコープレンズ２２０、第１段回折拡散器２２２、及び集束レンズ２２４の全てをＣａＦ₂から製作し、更に縮小化することを選択したが、この実施形態は、ＡｒＦ等級又はそれよりも上質の（圧縮という見地から）溶融シリカで製作された前部テレスコープレンズ及び集束レンズという他の変形を含むこともできるであろう。これらの選択は、例えば非撮像用途において使用されている溶融シリカレンズ上に入射する僅かなフルエンス（１〜３ｍＪ／ｃｍ²）での例えば２００億回までの発射による圧縮がフッ化カルシウム材料への変更を正当化する程に強烈なものであるか否かという問題によって少なくとも部分的に決まるものである。

回折拡散器２２２におけるフルエンスレベルを低減するために、主として例えばテレスコープの縮小率を例えば変更することによって照明手法を再設計することは、かなりの潜在的利益を発生させる。更に、本出願人は、円柱レンズを有するテレスコープを選択したために、レンズの方向は、ビーム１１４の長軸だけが縮小化されるようなものになる。その結果、フルエンスは、拡散器２２２の矩形形状の長軸がビーム１１４の長軸と一致する状態で矩形形状にわたってより良く広がることができるので、回折拡散器２２２におけるフルエンスは、同類の球面レンズから成るテレスコープに伴うフルエンスよりも低くなる。

別の可能な実施形態では、テレスコープシステム２０４及び２２０の全ての取外しを必要とすることが考えられる。回折拡散器２２２上に入射する拡張された光源を有することによる欠点は、ビーム１１４の研磨ガラス拡散器２３０上への入射角が急勾配になることであろう。ビーム内の角度情報を混乱させる研磨ガラス拡散器２３０は完全ではない。角度が急勾配になる時に、ビーム１１４における角度情報を均一に混ぜる機能は低下する。その結果、エタロンは、全体の光源ビーム１１４を均一にサンプリングすることができず、これによって測定において誤差が生じることになる。

球面レンズを利用する実施形態の実施は、代替的に、例えばプリズムを用いて短軸に沿ってビームを拡大することにより更に最適化することができる。例えば、３×のビーム拡大は、例えばテレスコープシステム２０４及び２２０上の９ｍｍ×９ｍｍビームの入射という結果を生むことができる。例えば１．８×の縮小率のテレスコープの通過後に、ビームは、例えば５ｍｍ×９ｍｍへと低減させることができ、フルエンスレベルは、回折拡散器２２２において更に低減する。しかし、このようなビームの拡大は、２つのフレネル像間で意に沿わない離間距離の増大という結果を生む可能性があり、回折拡散器２２２の過充填を引き起こす。例えば水平線に対して３０度角のビーム１１４の短軸は、ビーム１４４内の光がビーム拡大に従って歪んだ角度に沿って導かれるという結果を生む可能性があり、エタロン１６２内への入射に向けて底板１２２の上で必要な高さにビーム１１４を戻すために単純に追加のミラーを必要とする。しかし、これは可能であるが、恐らくはより複雑な任意選択肢である。

しかし、水平及び垂直の軸の各々に対する円柱レンズ対の使用により、例えば短軸に沿ってビームを拡大し、長軸に沿ってビームサイズを低減することにより、回折拡散器２２２においてビーム１１４のサイズを最適化することは特に有効である。長軸に沿って１．８７×の縮小率、短軸に沿って１．８７×の拡大率を有する対称な設定を仮定すると、ビームサイズは、例えば４．８ｍｍ×５．６ｍｍビームとすることができる。これによって理想的なシステムを製作することができる。しかし、短軸に沿った拡大は、回折拡散器２２２の開口上への入射時に、２つのフレネル反射像６６及び６６’の間の離間を増大する可能性もある。これは、例えばフレネル像６６及び６６’の一方を阻止することにより回避することができる。しかし、一次スプリッタ８０から出る２つのフレネル像６６及び６６’の間で中心間の離間が約５．３ｍｍである場合、フレネル反射６６及び６６’の一方を阻止するための開口の実装は、実施不能ではないが困難である可能性がある。例えば、設計の実施は、例えば互いに垂直に交わるように向けられた２つの円柱レンズの中間に球面レンズを有する対称な設定を含む例えば３つのレンズによって実行することができる。これによって一方の軸に沿った拡大化、及び他方の軸に沿った縮小化という結果を生むことが可能である。

ビーム均一化の効率及び有効性に関わる本発明の実施形態における他の光学機器に関連した改良には、フリンジ検出のために用いられるＰＤＡ１８２の低量子効率の改良が含まれる。検出器効率の改良には、ＳＡＭ４６内及び同様にＬＡＭ２８内の全体の一連の光学機器において比較的高いフルエンスを用いる必要性を低減することが考えられ、溶融シリカの光学構成要素を保持するのに特に有用である。しかし、同じＰＤＡ１８２に制約される場合には、上述の光学的改良が必要になるであろう。

本発明の実施形態に従ってフッ化カルシウムで作られた回折拡散器２２２を使用する可能性を要約すると、縮小比が２．０に変更された球面レンズの使用、縮小比２．０の円柱レンズの使用、テレスコープの取外し、又は長軸に沿った縮小率１．８７及び短軸に沿った拡大率１．８７の２つの円柱レンズ及び１つの球面レンズの使用である。ＣａＦ₂とＳＦの間の材料及び実施形態の様々な組合せも、特定のソリューソンの選択によって有用にすることができる。

ここで図９ａ及び図９ｂ、並びに図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、調節可能ミラーマウント２６０及びミラー、例えばミラーＭ２（１５６）の前部及び後部の斜視図並びに断面図が示されており、図１０ｂは、図１０ａの１０ｂ−１０ｂ線に沿うミラーマウント２６０の断面である（図１０ａにおける実施形態でミラー２６４が取外されていることを除けば）。ミラー１５６は、調節可能ミラー装着フレーム２６０を有し、これは、ほぼ垂直なミラー装着部分２６１から下位脚部２７２に沿って横方向に延び、垂直部分２６１のための基部を形成する上位脚部２７０を含むことができる。図１０ｂにより詳細に示すように、垂直部分２６１及びその上位脚部２７０は、薄く比較的幅の狭い屈曲部３００によって下位の脚部２７２に取付けられており、入射ビーム（図示しない）の垂直平面内にあるマウント２６０に装着されたミラー２６４のアラインメントのために、上位脚部２７０及び垂直ミラー装着部分２６１は、下位脚部２７２に対して曲がることができ、すなわち、屈曲部３００の水平軸を中心として回転することができるようになっている。更に、垂直部分２６２の前面２６３は、傾き調節中に一定のバネ力を持続するために屈曲部３００内に一定のバネ力を存在させるために、表面２６３を約２°〜３°偏らせるように機械加工される。

ミラー光学機器２６４は、垂直部分２６１の後部側にある窪みに装着され、作業表面に割出しされ、図１０ｃにより詳細に示すように円形スプリングクリップ３１０によって締結され、これは、次に、複数のスプリングクリップ装着ネジ３１２で定位置に保持される。割出しは、例えば、その１つが図１０ｂに示されている複数の球面型押しボール３１４を利用して実行することができ、これらは、光学機器上の保持力が釣合って光学機器の中に応力を誘発するという結果を生まないように、図１０ｂにおけるマウント、例えば２６１の垂直部分において機械加工された開口部に置くことができ、装着されたミラー又は他の光学機器、例えば図１０ｃに示すスプリングクリップ係合ボール、例えば３４０の反対側にある図１０ｂにおけるミラー２６４に係合するように整列している。このような応力は、例えば光学機器内に複屈折を引き起こす可能性がある。図９ａに示す実施形態は、複数のフィンガスプリングクリップ３２０を使用する。マウント２６０は、底脚部２７２にあるドエルピン開口部３０４の中に延びるドエルピン（図示しない）上に装着することができ、入射ビーム（図示しない）の水平平面内にミラー２６４を整列させるためにピボット回転させることができる。ドエルピン開口部３０４及びそれが受け取るプレート１２２上に装着されたドエルピン（図示しない）は、光学機器、例えばミラー２６４の光学平面の必要な位置に割出しされる。すなわち、ドエルピン（図示しない）がドエルピン開口部３０４に挿入される時に、マウント２６０に割出しされたミラーは、例えば指示する方向にも整列させられる時にその軸において調節可能である場合にそれがあるべき平面内に正確に置かれる。従って、ドエルピン及びその受け開口部３０４は、光学機器、例えばミラー２６４の光学平面を整列させるために、及び必要に応じて水平方向のピボット回転のためにも重要な役割を果たすものである。

上位脚部２７０にある回転調節固定ネジ開口部２９４及び下位脚部２７２にある同様の開口部２９２を通じてＳＡＭ４６のプレート１２２にある円弧状のスロット（図示しない）の中へと延び、キャップネジ（図示しない）で定位置に保持された回転調節固定ネジ２９０は、マウント２６０の水平アラインメントを固定する。上位脚部２７０にある貫通開口２８０を通じて延び、下位脚部２７２を係合するボール先端を有する垂直（傾き）調節ネジ２７８は、垂直部分２６１の傾きを設定するために利用することができ、この位置は、次に、上位脚部２７０にある傾き調節固定ネジ開口部２６８を通じて下位脚部にある貫通開口部２７４の中へと延びる傾き調節固定ネジ２６６によって固定することができる。

図１０ａの実施形態は、円形ミラーの形態のミラーが取外されて、図１０ｃにより詳細に示す円形スプリングクリップ３１０が装着された同様なマウント２６０を示している。円形スプリングクリップ３１０は、装着ネジ穴３２４が形成されている複数の装着ネジ延長部３２２を含む環部分３２０を有することができる。円形スプリングクリップ３１０はまた、スプリングクリップ接続部３３２によって環に取付けられ、かつ光学要素を損傷することなく例えば光学要素の係合を容易にする半球形状のスプリングクリップ係合突出部３４０を置くことができる終端延長部へとスプリングクリップアーム３３４を通じて延びる複数のスプリングクリップ３３０を有する。

図１１に示す実施形態は、図９及び図１０におけるものと同様であるが上位及び下位の脚部、並びに屈曲部のない二次ビームスプリッタのミラーマウント３５０、すなわち、例えば二次ビームスプリッタに対する固定されて調節不能なミラーマウントである。図１２ａ〜図１２ｂに示すものは、例えば図７に示す組合せ光学要素を装着するための装着フレーム、例えば装着フレーム１５２である。図１２ａは、一対の装着ネジ３６４によって組合せ光学マウント３６０に装着された保持クリップ３６３によって定位置に保持されているテレスコープ後部レンズ２２０を含む組合せ光学機器装着フレーム３６０を示している。図１２ｂは、複数の装着ネジ３７２によってマウントに取付けられている複数のフィンガスプリングクリップによってマウント３６０のＰｂ窪みに定位置に保持された球面集束レンズ２２４を有するマウント３６０の後端を示している。図１２ｂは、一対の保持クリップ装着ネジ３８２によってマウント３６０に取付けられている保持クリップによって窪み内に定位置に保持された第１段回折拡散器２２２を示すために集束レンズ２２４が取外されたマウントを示している。

図１３ａ及び図１３ｂは、例えば第２段拡散器、すなわち、図４に示す１６０を装着するためのスリットアセンブリを示している。スリットアセンブリ装着フレーム３９０は、一対のスロット４００によって装着フレーム３９０上に調節可能状態で配置されたスリットアセンブリ３９２、及びスリットアセンブリ３９２の前部垂直部分４０１にある調節ネジ４０４のそれぞれの対、並びに側部調節ネジ４０６と共にスリットアセンブリの側部部分において垂直に延びる側部スロット４０２を含むことができる。スリットアセンブリ３９０の前部側は、図４に示すようにエタロンに対面する。スリットアセンブリ３９０はまた、一対の装着ネジ３９６によってスリットアセンブリ３９２に取付けられているスリット３９４を前部垂直部分に含む。図１３ａは、第２段拡散器２３０とエタロン１６２の間で拡散器２３０のための開口として作用する下がった位置にあるスリットアセンブリ３９２を示している。図１３ｂは、拡散器２３０及びエタロン１６２間のアラインメントのために引っ込んだ位置にあるスリットアセンブリ３９２を示している。図１３ｃは、スリットアセンブリ３９２が下がった位置にある状態でマウント３９０上の垂直位置決めフランジ４１８、及び複数のフィンガスプリングクリップによって定位置に保持された第２段拡散器２３０を貫通する垂直位置決めネジ４１２を示している。図１３ｄは、引っ込んだ位置にあるスリットアセンブリ３９２を示している。

スリット開口部３９４は、水平調節ネジ４０６によって側面から側面の調節をすることができ、アセンブリ３９２の上部にあるスロット４１４は、ネジ４１２の側面から側面の運動に適合するものである。調節ネジ４０６及び４１２は、Ｍ４×０．５０という非常に細かいピッチを有し、スリットを光学的に整列させるためにスリットアセンブリ３９２の非常に細かい位置決めを可能にする。これらのネジ４０６及び４１２は、図示のように、例えば調節レンチによる回転を容易にするために六角ナット又はこの類の上部を有することができる。

作動において、フレネル反射の重なりをもたらす一次ビームスプリッタミラー１０４の選択された狭い幅は、本発明の実施形態で対処されたことが理解されるであろう。一次ビームスプリッタのミラー１０４を例えばＭｇＦ₂に対するフルエンスの損傷閾値を超えることによる損傷から十分に保護し、ビーム６２及び６４の入射領域が重ならずに各ビーム６２及び６４がミラー１０４を通過するための十分な余地を可能にし（ＰＡビームの通過した部分及び反射された部分の両方のフレネル反射は重なる可能性が高いが）、ＰＡビーム６４の経路の最小限の変位量をもたらすために、ＭＯ２２の出力レーザビーム６２及びＰＡ５０の出力レーザビーム６４の両方に対する入射角は、少なくとも７０°に選択された。同時に、ＰＤＭ１４４及びＰＤＡ１８２が機能する（パルス毎のベースで上述した仕様内で有用になる例えば十分なＳＮ比を伴う正確な出力信号を供給する）ことを可能にするために、ビーム６４の十分な量が、ＳＡＭ４６の波長計部分の中に反射される。更に、本発明の実施形態の７０°のＡＯＩは、たとえビーム１１４における重なったフレネル反射への露出があっても、例えば光学機器を通過する高いＵＶフルエンスレベルにより二次ビームスプリッタがその損傷閾値を超えることの回避を可能にする。また、例えばミラーの全体的なサイズ、ミラー１０４上の入射におけるそれぞれのビーム６２及び６４のフットプリント、及び望ましい許容範囲に依存する最大入射角がある場合がある。例えばＤＵＶ波長及びそれよりも小さい光における損傷に対して高閾値を有する材料が利用可能になり、及び／又はＳＡＭ４６の波長計部分で使用された場合、ミラー１０４に用いられる材料を異なるものにすると、現行のピッチ毎に更に多くのピクセルを有し、及び／又はピクセルの各々を形成するより高感度／正確な検出器を有するＰＤＡは、一次ビームスプリッタミラー１０４におけるＡＯＩを７０°よりも幾分小さく低減するという結果を生むことはできるが、一次ビームスプリッタのＡＯＩは、以前のレーザにおけるものよりも著しく大きいままになり、本発明の実施形態によるレーザの全体的な出力パワー要件、又は一次ビームスプリッタミラー１０４の利用可能な表面を共有するＭＯレーザチャンバ２２の出力６２のいずれも有することはない。

集束レンズ２２４の焦点距離と共にエタロン１６２のスリット機能は、エタロンによって生成された干渉パターンの本質的に最内側環のみをＰＤＡ１８２のフォトダイオードアレイに供給するように選択されたものであり、この最内側環もまた、他の光学干渉計、例えば同じくスリット機能を有する回折格子によって生成することができ、これによってＰＤＡは、ＢＷ測定及びレーザ波長同調の範囲にわたって、ＢＷ計算を可能にするためのそれぞれのフリンジのピクセル位置の判断に用いる２つの干渉環のうちの少なくとも一方を有することを確実にすることができる。帯域幅計算は、波長計マイクロプロセッサ内の処理を容易にするために単純化されている。

一次ビームスプリッタ１０４は、ＰＡ５０からの出力レーザビーム６４の圧倒的大部分、すなわち、その正確な量はＳＡＭ内のパワー要件及びフルエンス限界のようなものに基づいて幾分変化する可能性があるが約９５％を通過させ、かつビーム６４の残りである第１の小部分１１４をＳＡＭの波長計へと反射する。ＳＡＭ４６にあるビームスプリッタ１４０は、ビーム６４の第１の小部分１１４の圧倒的大部分、例えば約９５％をＰＤＭ１４４へと反射する。これもまた、ＰＤＭ１４４によって必要とされる光量及びＳＡＭ内のフルエンス限界のようなものによって幾分変化する場合があるが、ビーム６４の第１の小部分の約５％である残りは、ＳＡＭ４６の波長計にある残りの光学機器を通過する第２の小部分を形成する。

本発明の上述の実施形態は、単に説明及び例示目的を意図したものであり、本発明が存在することができる唯一の実施形態ではない。当業者は、説明した実施形態に対する多くの修正及び変更を本発明の意図及び精神を変更することなく行うことができることを理解するであろう。例えば、本発明の実施形態は、フォトダイオードのアレイを使用する検出器を考えている。しかし、他の感光性素子を使用することができ、例えば、感光性集積回路、例えばＣＭＯＳ又はＣＣＤデバイスを使用することができると考えられ、フォトダイオードアレイ内の各フォトダイオードを有効に照明するという表現が使用された場合は、それは、感光性素子の他のこのような形態の有効な照明を考えている。更に、現在考えていることは、本発明の実施形態のフォトダイオードをそれらの垂直範囲全体、すなわち０．５ｍｍにわたって照明することであるが、より効率的なフォトダイオード又は例えばこれらの出力のＳＮ比の改良は、有効な照明を可能にすることができるであろう（これは、特定の感光性素子において光強度の振幅の測定を可能にすることになる感光性素子、例えばフォトダイオードのからの満足できる正確な電気出力信号を生成する照明を意味する）。本発明の範囲は、従って、特許請求の範囲及びその法的均等物のみに照らして考えるべきである。

本発明の実施形態を使用することができるＭＯＰＡ構成のガス放電レーザを示す図である。 本発明の実施形態によるスペクトル解析モジュールの斜視図である。 本発明の実施形態による一次ビームスプリッタの構成要素を示す図である。 本発明の実施形態による一次ビームスプリッタの構成要素を示す図である。 本発明の実施形態による一次ビームスプリッタの構成要素を示す図である。 本発明の実施形態によるスペクトル解析モジュールの平面図である。 本発明の実施形態によるスペクトル解析モジュールの一部分の概略図である。 本発明の実施形態によるモジュールの要素の性能のグラフである。 本発明の実施形態による図４に示す要素の平面図を更に詳細に示す図である。 本発明の実施形態によるビーム分割ミラーの前部上のフルエンスパターンを示す図である。 本発明の実施形態によるビーム分割ミラーの後部上のフルエンスパターンを示す図である。 本発明の実施形態による調節可能ミラーマウントの斜視図である。 本発明の実施形態による調節可能ミラーマウントの斜視図である。 図９ａ〜図９ｂに示す調節可能ミラーマウントの円形ミラーを有する付加的な実施形態を示す図である。 図９ａ〜図９ｂに示す調節可能ミラーマウントの円形ミラーを有する付加的な実施形態を示し、かつ図１０ａに示す断面線１０ｂ−１０ｂに沿った図９ａ又は図１０ａの断面図である。 図９ａ〜図９ｂに示す調節可能ミラーマウントの円形ミラーを有する付加的な実施形態のミラーを取り除いた図１０ａのマウントを示す図である。 本発明の実施形態による別の光学マウントを示す図である。 本発明の実施形態による別の光学マウントを示す図である。 本発明の実施形態による別の光学マウントを示す図である。 本発明の実施形態による別の光学マウントを示す図である。 本発明の実施形態によるスリットアセンブリを示す図である。 本発明の実施形態によるスリットアセンブリを示す図である。 本発明の実施形態によるスリットアセンブリを示す図である。 本発明の実施形態によるスリットアセンブリを示す図である。

符号の説明

２０４、２２０ テレスコープ光学機器
２２２ 第１の拡散器

Claims (16)

1. 出力が１５ｍＪ毎パルスに等しいか又はそれよりも大きく、かつ帯域幅の同調範囲がサブナノメートル単位であるパルス出力、を有するレーザビームを出力するガス放電レーザに対して、４０００Ｈｚ及びそれよりも高いパルス繰返し率を有するパルス毎に、フェムトメートル帯域幅精度で帯域幅を測定する、波長計を含むスペクトル解析モジュールであって、
   レーザ出力ビームの５０％超を通過させ、かつ該レーザ出力ビームの第１の部分を反射するように作動する、ガス放電レーザのレーザ出力ビームの経路内の一次ビームスプリッタであって、該一次ビームスプリッタ上のフルエンスを該一次ビームスプリッタの損傷閾値未満へと低減させる角度の向きに配置され、かつ、該一次ビームスプリッタの前面から反射された該第１の部分と、該一次ビームスプリッタの後面から反射された該第１の部分とが重なり合うよう、該一次ビームスプリッタの前面及び後面から該レーザ出力ビームの該第１の部分を反射するべく厚さが選択された、一次ビームスプリッタと、
   前記レーザ出力ビームの前記第１の部分の５０％超を反射し、かつ該レーザ出力ビームの第２の部分を通過させるような二次ビームスプリッタと、
   第１段拡散器と、
   前記レーザ出力ビームの縮小された第２の部分を受け取る前記第１段拡散器上に該レーザ出力ビームの該第２の部分を縮小するように作動する、該レーザ出力ビームの該第２の部分の経路内のテレスコープ光学機器であって、この縮小化が、該レーザ出力ビームの該第２の部分における前記重なり合う反射内のフルエンスを該第１段拡散器の損傷閾値よりも低く保つように選択されているようなテレスコープ光学機器と、
   を含むことを特徴とするスペクトル解析モジュール。
2. 前記テレスコープ光学機器は、前記レーザ出力ビームの前記第２の部分の長軸を該レーザ出力ビームの該第２の部分の短軸よりも多く縮小するような向きに配置された円柱形テレスコープ光学機器を含み、該レーザ出力ビームの該第２の部分のフルエンスを前記第１段拡散器にわたって再分配して該第１段拡散器のどの部分も該第１段拡散器が作られる材料に対する前記損傷閾値を超えないように維持している、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル解析モジュール。
3. 前記レーザ出力ビームの前記第１の部分の前記５０％超は、反射されてパワー検出モジュール内に入る、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスペクトル解析モジュール。
4. 前記レーザ出力ビームの前記第２の部分の経路内の集束レンズと、
   第２段拡散器と、
   光学干渉計と、
   を更に含み、
   前記集束レンズは、前記レーザ出力ビームの前記第２の部分を前記第２段拡散器上に集束させて、該レーザ出力ビームの集束した第２の部分を生成し、
   前記第２段拡散器は、前記レーザ出力ビームの前記集束した第２の部分の円錐を生成するべく、該レーザ出力ビームの該集束した第２の部分の経路内にあり、
   前記光学干渉計は、前記レーザ出力ビームの前記第２の部分の前記集束した第２の部分の前記円錐の経路内にある、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスペクトル解析モジュール。
5. 前記光学干渉計内への通路のために前記レーザ出力ビームの前記集束した第２の部分の前記円錐のスライスを選択する、該レーザ出力ビームの該集束した第２の部分の該円錐の経路内のスリット、
   を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のスペクトル解析モジュール。
6. 前記ガス放電レーザは、１９３．３５０ｎｍの公称レーザ出力ビーム波長を有するＡｒＦガス放電レーザであり、前記光学干渉計は、２０ｐｍよりも短い自由スペクトル領域を有する、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のスペクトル解析モジュール。
7. 前記一次ビームスプリッタは、前記レーザ出力ビームに対して少なくとも７０度の角度を成すよう向けられた部分反射ミラーである、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のスペクトル解析モジュール。
8. 前記一次ビームスプリッタの前記部分反射ミラーは、ＣａＦ₂で作られている、
   ことを特徴とする請求項７に記載のスペクトル解析モジュール。
9. 前記スリットの大きさは、前記光学干渉計に対するフルエンスを最小にし、同時に前記波長計内に収容されたフォトダイオードアレイ内の複数のフォトダイオードの各々において帯域幅計算を可能とするのに十分な照射をするように選択されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載のスペクトル解析モジュール。
10. 前記第２段拡散器は、前記集束レンズと前記スリットの間にあって該スリット内への円錐拡散角度をもたらすエッチングされた拡散器である、
    ことを特徴とする請求項９に記載のスペクトル解析モジュール。
11. 前記一次ビームスプリッタは、前記レーザ出力ビームの５％を反射して前記レーザ出力ビームの前記第１の部分を形成する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル解析モジュール。
12. 前記二次ビームスプリッタは、前記第１の部分の９５％を反射する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル解析モジュール。
13. 前記二次ビームスプリッタは前記第１の部分の５０％超を検出器へと反射する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のスペクトル解析モジュール。
14. 出力が１５ｍＪ毎パルスに等しいか又はそれよりも大きく、かつ帯域幅の同調範囲がサブナノメートル単位であるパルス出力、を有するレーザビームを出力するガス放電レーザに対して、４０００Ｈｚ及びそれよりも高いパルス繰返し率を有するパルス毎に、フェムトメートル帯域幅精度で帯域幅を測定する方法であって、
    第１の光学機器上のフルエンスを該第１の光学機器の損傷閾値未満へと低減するような角度の向きに配置され、かつ、該第１の光学機器の前面から反射された第１の部分と、該第１の光学機器の後面から反射された第１の部分とが重なり合うよう、該第１の光学機器の前面及び後面から該レーザ出力ビームの第１の部分を反射するべく厚さが選択された、該第１の光学機器を通じて、前記レーザ出力ビームの５０％超を通過させるとともに該レーザ出力ビームの該第１の部分を反射することにより、ガス放電レーザのレーザ出力ビームを分割する段階と、
    第２の光学機器内で前記レーザ出力ビームの前記第１の部分を分割し、該二次分割が、該レーザ出力ビームの該第１の部分の５０％超を反射して、該レーザ出力ビームの第２の部分を通過させる段階と、
    前記レーザ出力ビームの前記第２の部分を縮小するために該レーザ出力ビームの該第２の部分を縮小する段階と、
    拡散光学機器内で前記レーザ出力ビームの前記縮小した第２の部分を拡散する段階と、 を含み、
    前記縮小化が、前記レーザ出力ビームの前記縮小した第２の部分内の前記重なり合う反射の前記フルエンスを前記拡散光学機器の損傷閾値よりも低く維持するように選択される、
    ことを特徴とする方法。
15. 前記第１の光学機器を通じて前記ガス放電レーザの主発振器の出力ビームを通過させる段階を更に含む、
    ことを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第１の光学機器上で前記主発振器の出力ビームと前記ガス放電レーザからの前記レーザ出力ビームとの間の重なり合いを回避する段階を更に含む、
    ことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。

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