JP5270363B2 - 高繰返し率ガス放電レーザ用の改良されたスペクトル測定 - Google Patents

Description

本発明は、２００５年６月２７日に出願された、米国特許出願第１１／１６９，２０２号に基づく優先権を主張するものであり、例えば、半導体マイクロリソグラフィ用途の、例えば高繰返し率ガス放電レーザに用いられる、オンボードのスペクトル幅測定機構に関する。

（関連出願）
本出願は、代理人番号第２００３−０１０７−０１号の、２００４年２月２７日に出願された「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ」という名称の米国特許出願第１０／７８９３２８号に関連し、これは、代理人番号第２００３−０００４−０１号の、発明者Ｒａｆａｃによる、「ＯＰＴＩＣＡＬ ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ ＭＥＴＥＲ ＦＯＲ ＬＡＳＥＲ ＬＩＧＨＴ」という名称の、２００３年７月７日に出願された出願番号第１０／６１５，３２１号の部分継続出願であり、本出願は、更に、同じく発明者としてＲａｆａｃによる、代理人番号第２００３−００５６−０１号の、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＭＥＡＳＵＩＮＧ ＢＡＮＤ ＷＩＤＴＨ ＯＦ ＡＮ ＯＰＴＩＣＡＬ ＯＵＴＰＵＴ ＯＦ Ａ ＬＡＳＥＲ」という名称の、２００３年６月２６日に出願された出願番号第１０／１０９，２２３号に関連し、更に、代理人番号第２００３−０００２−０１号の、２００３年９月３０日に出願された「ＧＡＳ ＤＩＳＣＨＡＲＧＥ ＭＯＰＡ ＬＡＳＥＲ ＳＰＥＣＴＲＡＬ ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＭＯＤＵＬＥ」という名称の、出願番号第１０／６７６，１７５号に関連し、全てが本出願の譲渡人に譲渡され、これらの各々の開示は、引用により本明細書に組み入れられる。

例えば半導体フォトリソグラフィのために用いられる、例えばエキシマ及び分子フッ素ガス放電レーザ・システムといった、ガス放電レーザ・システムに対する要件が、例えば、フォトレジストをもつウェーハ上にマスク・パターンを露光するときの所望の限界寸法等を得るためといった、次世代のリソグラフィ・ツールの使用のために、例えば０．１２ｐｍのＦＷＨＭ及び０．２５Ｅ９５％（Ｅ９５）に向かうように、更により厳しくなるにつれて、スペクトルの対称性の変化が、例えば経験的又は半経験的な帯域幅の推定モデルを用いたレーザ帯域幅測定装置（波長計）を「だまして」、例えば、位置及び縞の強度測定並びにスペクトル幅の強度測定のための線形フォトダイオード・アレイ（ＰＤＡ）に適用された、例えばエタロン分光計の縞の幅から正しくないＥ９５帯域幅を予測させる可能性があることが明らかとなった。
本出願人は、この問題に対処するための方法及び装置を開発した。

レーザから射出された光の帯域幅を示す第１のパラメータを表す第１の出力と、レーザから射出された光の帯域幅を示す第２のパラメータを表す第２の出力とを提供する光帯域幅モニタと、光帯域幅モニタに固有の所定の較正変数を用いる多変数方程式の一部として第１の出力及び第２の出力を用いて実帯域幅パラメータを計算する実帯域幅計算装置と、を含むことができ、多変数方程式はレーザから射出された光のスペクトルの対称性に敏感な項を含む、レーザから射出され、帯域幅計測器に入力される光のスペクトルの帯域幅を測定するための帯域幅計測器の装置及び方法が開示される。実帯域幅パラメータは、レーザから射出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率におけるスペクトル全幅（「ＦＷＸＭ」）又はレーザから射出された光のスペクトルの全スペクトルのエネルギーのある百分率を含むスペクトルのコンテンツを定めるスペクトル上の２点間の幅（「ＥＸ」）を含むことができる。帯域幅モニタは、エタロン分光計を含み、第１の出力は、ＦＷＸＭにおけるエタロンの光出力の縞の幅、又はレーザから射出された光の全スペクトルのエネルギーのある百分率を含むスペクトル上の２点間の幅（「ＥＸ’」）のうちの少なくとも一方を表し、第２の出力は、Ｘ≠Ｘ’’及びＸ’≠Ｘ’’’であるときに、第２のＦＷＸ’’Ｍ又はＥＸ’’’のうちの少なくとも一方を表す。測定されたパラメータと出力パラメータとの間の関係の関数形及びこの関数の一部である予め計算された較正変数は、信頼できる基準を用いて、較正スペクトルに対する第１及び第２の出力の発生と相関のある、実帯域幅パラメータの値の測定から導出することができる。実帯域幅パラメータの値は、例えば、次式から計算することができ、
推定実ＢＷパラメータ＝Ａ^*ｗ₁＋Ｌ^*ｗ₂＋Ｍ
から計算され、ここで、ｗ₁＝ＦＷＸＭ又はＥＸ’を表す第１の測定出力、及びｗ₂は、ＦＷＸ’’Ｍ又はＥＸ’’’を表す第２の測定出力であり、Ａ、Ｂ及びＣは、較正中に見出される調節可能なパラメータであり、Ｍは、デバイスによってインターロゲートされるスペクトルの対称性に敏感な項である。対称性に敏感な項は、レーザから射出された光のスペクトルの非対称性における変化に起因する実帯域幅パラメータの誤差に対する修正を含むことができ、ピーク強度の異なる端数又はしきい値において取られた、エタロン分光計の縞にわたる２つの間隔の、波長空間における中点の位置間の差を含むことができる。２つのしきい値は、第１のパラメータ及び第２のパラメータを測定するために用いられる縞パターンにおける小さな非対称性に十分敏感であるのに十分なだけ遠く離れるように選択することができる。装置及び方法は、レーザ光源のエネルギーの波長分布に従ってレーザ光源の出力を含むエネルギーを空間的又は時間的領域内に分散させる光学的分散機器と、分散させられたエネルギーの空間的又は時間的変動をそれぞれ記録し、記録された空間的又は時間的変動に基づいて出力信号を提供する検出器と、それぞれ検出器によって記録された分散させられたエネルギー空間的又は時間的変動に基づいて、それぞれ空間又は時間領域において、エネルギーの波長分布の幅を計算し、分散機器の光学的特性に従って空間的又は時間的分布を波長領域にそれぞれ変換する第１の計算装置と、光源、分散機器、検出器、及び引数とみなされる少なくとも１つの幅に固有の所定の較正変数を有する多変数方程式の引数として少なくとも１つの幅を適用することによって、第１の計算装置により計算された、波長領域におけるエネルギーの波長分布の少なくとも１つの幅を用いる第２の計算装置と、を含むことができ、多変数方程式は、対称項を含む。第１の計算装置及び第２の計算装置は、同じ計算装置を含むことができる。Ｘ≠Ｘ’及びＸ’’≠Ｘ’’’であるときに、少なくとも１つの幅は、光源から射出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率におけるスペクトル全幅（「ＦＷＸＭ」）及び（「ＦＷＸ’Ｍ」）と、光源から射出された光のスペクトルの全スペクトルのエネルギーのある百分率を含むスペクトルのコンテンツを定めるスペクトル上の２点間の幅（「ＥＸ’’」）及び（「ＥＸ’’’」）とを含む群から選択される少なくとも２つの幅を含むことができる。多変数方程式の値を評価して、群ＦＷＸ^*Ｍ、ＥＸ^**から選択された光源によるエネルギー出力のスペクトル分布を記述する実帯域幅パラメータを計算することができる。Ｘ^*がＸ又はＸ’のいずれかに等しいとすることができ、Ｘ^**がＸ’’又はＸ’’’のいずれかに等しいとすることができるときに、多変数方程式の値を評価して、群ＦＷＸ^*Ｍ、ＥＸ^**から選択された光源によるエネルギー出力のスペクトル分布を記述する実帯域幅パラメータを計算することができる。多変数方程式は、Ｅ９５〜＝Ａ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｘ％＋Ｂ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｙ％＋Ｃ（Ａ，Ｂ，Ｃ；ｘ，ｙ）^*（中点（ｘ％）−中点（ｙ％））＋Ｄを含むことができる。

分光計は、縞の検出のための線形フォトダイオード・アレイを用いた、高精度でパルス間の波長を測定するためのオンボードの高繰返し率ガス放電レーザ・システムに用いることができ、縞パターンを線形フォトダイオード・アレイに提供するエタロンと、測定される縞次数をフォトダイオード・アレイ上のより好ましい位置に移動させる縞次数位置決め機構を含むことができる。縞次数位置決め機構は、線形アレイ上の局所的なピクセル分散（ｄλ／ｄＲ）が十分に小さい、より浅い角度に縞次数を位置決めすることができる。帯域幅測定コンピュータからの信号は、好ましくない縞次数の局所的なピクセル分散を検出したときに生成されることができる。

半導体フォトリソグラフィ用の光源におけるプロセス測定のためによく使用される平面エタロン分光計は、規則的に離間されたピクセルの線形アレイ又はグリッドからなる検出器上に干渉パターンを画像形成することによって入力光の空間的分散を利用する。θが、光が波長λにおけるｍ番目の次数についてのエタロンから出ていく傾斜角であり、ｄが、平面エタロンの反射面間の光路長であるときに、このような分光計による入力光の角分散を管理する式は、θ＝ｃｏｓ^-1（ｍλ／２ｄ）である。この式を用いて、検出器の単一ピクセルにわたる波長の変化を求めることができ、すなわち、ｆがデバイスの画像形成焦点距離であり、Ｒがθ＝０位置に対する検出器上の位置である場合には、Ｒ／ｆ＜＜１について、ｄλ＝λ／ｆｔａｎ（Ｒ／ｆ）ｄＲ≒（λＲ／ｆ）ｄＲである。したがって、（例えば、間隔ｄＲを有する）ピクセルの均一なアレイによる波長内のサンプリング分解能は、画像が検出器に当たる位置Ｒの関数として概ね線形に減少する。検出器の選択によって固定される所与のピクセル間隔について利用可能なサンプリング分解能を最大化するために、Ｒをできるだけ小さくするようにθを変更することができる。このことは、異なる次数ｍを選択すること、入力波長λを異なる値に同調させること、又は光路長ｄを調整することによって行うことができる。

本発明の実施形態の態様によれば、測定を行うためにｄλ／ｄＲが最小にされるようにｍを選択することができる。本発明は、縞次数及び動作波長λの特定の選択のためにｄλ／ｄＲが最小にされるように光路長ｄを調整することを更に含むことができる。

例えば２段階の縞幅のＥ９５帯域幅推定モデルについての堅牢性を向上させるために、例えば先に引用された同時係属中の特許出願の１つ又はそれ以上のものにおいて開示された波長計を有する、出願人の譲渡人のレーザ・システムによって以前使用された波長計からのスペクトル出力の対称性が完全には十分に制約されていないことが、出願人の目に留まった。

代理人番号第２００３−０１０７−０１号の、２００４年２月２７日に出願された「ＩＭＰＲＯＶＥＤ ＢＡＮＤＷＩＤＴＨ ＥＳＴＩＭＡＴＩＯＮ」という名称の、先に引用された出願番号第１０／７８９３２８号において開示された、以前提案された２段階の半経験的なＥ９５推定モデルを修正することによって、出願人は、ある改善点を提案する。引用された出願番号第１０／７８９３２８号において提案された波長計は、縞上の２つの異なる高さにおいて測定されたエタロン分光計の縞の全幅（ＦＷ）（Ｘは、例えば２５％とすることができ、Ｙは、例えば７５％とすることができる場合に、強度分率、例えば、最大「ＦＷＸＭ」のｘ％における全幅及び最大「ＦＷＹＭ」のｙ％における全幅）を入力とすることができる。この場合、波長計は、デバイスを照射するスペクトルの、例えばＥ９５帯域幅（この場合、スペクトル・エネルギーの９５％といった、ある百分率のｘ％、すなわちＥＸのＥＸ％が存在するスペクトルのピークのいずれかの側のスペクトルの部分）を推定するための平面モデルにおいて、例えば先に引用された出願において説明され、より詳細に後述される、例えばＰＤＡ４０といった、フォトダイオード・アレイ（ＰＤＡ）における、例えばピクセルの強度レベルから計算されるこれらの値を使用することができる。エタロンは、オンボードの高繰返し率の波長及び帯域幅検出について当該技術分野において公知のこれらのような波長計に便利に使用されている（実際は、例えばエタロンのような縞パターン発生器における測定行為からの推定は、後述のコンピュータ６０のような、スペクトル分析コンピュータによって、推定帯域幅を計算する際に減少させられるか又は補償され得るが、特に本発明が用いられることになる形式のレーザ・システムについての費用対効果の高く、高速のオンボードの波長計においては、事実上完全には解消され得ない帯域幅の実際の検出における誤差を誘起させる）。

先に引用された同時係属中の先行特許出願において開示された元のモデルは、次式のとおりであった。
Ｅ９５〜＝Ａ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｘ％＋Ｂ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｙ％＋Ｃ
ここで、Ａ、Ｂ及びＣは、縞が測定される高さｘ、ｙに依存する定数である。Ａ、Ｂ及びＣは、予め開示されたように、測定によって実験的に求める（較正する）ことができる。

出願人は、このモデルが、例えば、照射スペクトルの対称性の変動の存在下では、常に良好に作動することができるとは限らないことを確認した。このことは、図１に示されるプロットにおいて示され、これは、例えばＣｙｍｅｒ ＸＬＡ１０５主発振器電力増幅器（ＭＯＰＡ）レーザ・システム上で測定された実際のレーザ・スペクトルに適用された上式を用い、ＰＤＡのピクセル上に画像形成されたエタロン縞の幅を表す、Ｅ９５モデリングのシミュレーションを示すものである。図１において、右側の点１２の集団がパリティ線１４付近により大きな分散を有することを確認することができ、すなわち、この線は、波長計の縞強度出力が計算された帯域幅の結果が、例えばＬＴＢグレーティング分光計といった、より高価でより大きいが、より高精度な分光計と同じスペクトル測定に正確に等しい線である。このより大きな逸脱は、より大きな誤差に相当する。これらの点は、対称性測定基準（色値）にマッピングされる。

これらのプロットにおける対称性測定基準（色値）は、スペクトル・エネルギーの中央からのスペクトル・ピーク逸脱に比例する。これらは、プロットの左側部分においてはプロットされた値について２−８あたりで変化し、２−４あたりの値が一般的にはパリティ線の下方にあり、７−８あたりの値が一般的にはパリティ線の上方に分布し、５−６あたりの値がパリティ線の両側に分布される。１１−１４あたりの値は、図１のプロットの右側部分においてパリティ線の上方に分布するように示され、より高い値は一般的にはパリティ線から遠くで群化され、４−６あたりはプロットの右側部分におけるパリティ線の下方に分布され、より低い値はパリティ線から遠くで群化され、７−１０あたりからの値はパリティ線の両側に分布される。
有害点１２がそれらの対称性に従って等しくなくパリティ線１４付近に分布することが認められ、出願人はそのように判断した。誤差の総計とスペクトルの非対称性パラメータのサイズとの間の確認された相関関係は、帯域幅検出器４０が較正された、例えばＥ９５といった測定された帯域幅パラメータにおいてより大きな誤差が存在することを示し、また対称的に関係する。

したがって、出願人は、例えば、このあいまい性を補償するために、上記のＥ９５モデルの式に対する対称性に敏感である付加的な項Ｓ（Ａ，Ｂ，Ｃ；ｘ，ｙ）を追加することを提案する。
この項Ｓは、例えば、スペクトル又は縞の左半分及び右半分の積分間の差といった、多くの形態をとることができるが、それらが例えばエタロン縞における小さな非対称性に敏感であるのに十分に遠く離れているという条件では、特に好都合な定式化は、ちょうど２つの幅のセグメントｘ、ｙの（波長空間における）中点の位置の差である。７０％のしきい値が縞を遮る点がａ（７０）及びｂ（７０）である場合には、ＦＷ７０＝（ｂ（７０）−ａ（７０）及びＭ（７０）＝（ａ（７０）＋ｂ（７０））／２である。同様に、ＦＷ２０＝（ｂ（２０）−ａ（２０））及びＭ（２０）＝（ａ（２０）＋ｂ（２０））／２である。非対称性測定基準は、この場合、例えば２つの中点の位置間の間隔、すなわちＭ（７０）−Ｍ（２０）である。
Ｅ９５〜＝Ａ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｘ％＋Ｂ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｙ％＋Ｃ＋Ｄ（Ａ，Ｂ，Ｃ；ｘ，ｙ）^*（中点（ｘ％）−中点（ｙ％））
ここで、先に引用された同時係属中の出願において既述され、以下に繰り返されるように、Ａ（ｘ，ｙ）及びＢ（ｘ，ｙ）は、較正プロセスにおいて予め計算され、較正プロセスにおいて使用されるスペクトル幅測定に関連する定数であり、Ｃは、Ａ、Ｂ並びにｘ及びｙの関数である同様に計算された較正定数であり、ｘ及びｙは、例えば最小２乗逸脱の最小化によるといった、モデルとスペクトルの実験的に測定された集団についての信頼できる基準との間の誤差の最小化による較正プロセスにおいて計算される。Ｄは、既に使用された式における定数Ｃに関して後述される、較正プロセスにおいて同様に計算される定数である。

図２は、改善されたモデルを用いた同じシミュレーションを示す。
図２におけるプロットの右側及び左側にある両方の群における有害点は、改善されたモデルによってパリティ線付近により均一に分布し、よって、対称性の変化からの系統誤差が抑制されている。プロットの右部分のデータ点についての性能は、意味深いものであるが、多少劇的さが少ない。
本発明の実施形態の態様によれば、例えば、エタロン分光計４０は、十分敏感な対称性測定を行うのに必要な程度に十分な分解能を有することができ、例えば、ノイズの存在下におけるサンプリング分解能は、例えばＭ７０−Ｍ２０間の差が意味のある数であるということで、例えば、十分とすることができ、すなわち、当業者であれば理解するように、有用であるのに十分な精度で測定することができる。例えば、測定された値がほとんどノイズである場合には、モデルに追加される全ては、ほとんど「測定パラメータ」の形でモデル化される「実帯域幅パラメータ」を表すノイズである。

固定スペーサの画像形成形式のものである、図３に概略的に示されるエタロン分光計４０の使用に関しては、これらのデバイスは、たとえ波長がフレーム毎に同調させられても、少なくとも１つの自由なスペクトル範囲（２つの隣接する縞次数）を線形検出器アレイ、例えばＰＤＡ５０上に画像形成することができる限り、それらを用いて、光の中心波長に関係なくスペクトル情報を単一フレームの画像に取り込むことができるという利点を有する。しかしながら、それらは、大きな半径の次数が所与のフレームにおいて見えている唯一のものである場合には、検出器の局所的な波長分解能（ｄλ／ｄＲ）は、小さな半径において可能な最適条件より低いという欠点を有する。本発明の実施形態の態様によれば、出願人は、エタロン反射器間の光路長を調整する手段を提供して、より狭い角度における可視次数を提示するための装置を連続的に調整することによって可能になる検出器の線形分解能のより良好な使用を提案する。本発明の実施形態の別な態様によれば、出願人は、多数の次数が検出器上に画像形成される場合には、より狭い角度で既に見えている次数を測定するように選択することによって可能になる検出器の線形分解能のより良好な使用を提案する。

本発明の実施形態の態様によれば、出願人は、縞の検出のために線形フォトダイオード・アレイを用いた、高精度でパルス間の波長を測定するためのオンボードの高繰返し率ガス放電レーザ・システムに用いるための走査及び一定ギャップのエタロンの両方の分光計の形態を組み合わせることを提案し、ここでは、十分高い分解能のための十分なピクセル密度を有することが問題である。このデバイスは、依然としてずっと一定ギャップ方式で使用することができる。しかしながら、照射光の中心波長が変化させられると、次数が、ＰＤＡ検出器上で動くことになる。完全に見えている次数のみが十分に大きな角度で発生しているような波長の変化である場合には、１つの検出器要素にわたる局所的な線形分散ｄλ＝λ／ｆｔａｎ（Ｒ／ｆ）ｄＲもまた、かなり大きいものである。出願人は、１つの検出器のピクセルにわたる分散ｄλがそれに対応して小さくなる、θ＝Ｒ／ｆのより小さい値にこの次数を動的に戻すためのシステム及び方法を提案する。

エタロン反射器間の光路長ｄが変化させられる場合には、次数は、異なる角度で現れることになる。遅いサーボ機構を用いて、検出器のフォトダイオード・アレイの空間的な分解能を最も効率的に使用することができる所望の角度にこの次数を「向ける」ことができる。例えば、１０ｐｍＦＳＲを有するエタロン分光計においては、ｄ（＝１．８７μｍ）におけるおよそ０．１μｍのシフトが、θ＝３ｍｒａｄにおける２つの次数の位置を交換するのに必要であることが見出された。このことは、１ｆｍより少ない分だけＦＳＲをシフトすることになり、よって、計器の機能に対する影響は無視できるものである。
本発明の実施形態の態様によれば、例えば、図３に概略的に示されるこの波長計４０を使用する目的では、更なる例として、画像形成システム及び検出器は、有効角度がθ＝３ｍｒａｄからθ＝１１ｍｒａｄまでの範囲に及ぶように選択することができる。θ＝３ｍｒａｄにおいては、当業者によって理解されるように、縞が、用途に応じて、所望のサンプリング分解能を得るのに十分なピクセル数により良好に特徴付けられるような線形分散である。シータ＝１１ｍｒａｄにおいては、θ＝３ｍｒａｄ位置についてカバーされたピクセル数の〜２７％のみにわたって位置する状態で、縞が極めて狭いような線形分散である。したがって、狭い角度で正確な測定を行うのに十分なサンプリング分解能を有するデバイスは、〜４ｘのオーバーヘッドが設計に組み込まれていない場合には、大きな角度では十分なサンプリング分解能をもたない。

出願人は、例えばプログラム化されたコンピュータ又は適切にプログラム化されたマイクロコントローラのマイクロコンピュータとすることができる、波長計計算コンピュータ６０内の検出器によって記録された縞の画像を分析すること等によって、この状況を認識するためのソフトウェア修正を提案する。このコンピュータにより、検出器の分解能が正確な測定を可能にするのに十分な位置（例えば、角度θにある）に縞があるかを決定することができ、多数の縞が画像内に存在する場合には、最大のサンプリング分解能が利用可能である検出器上のその位置にあるその縞を優先的に分析することを決定できることを、出願人は提案する。出願人は、より詳細に後述される、多数のエタロン４２コントローラの１つを設けて、例えば、光路長ｄを調整することによって、最適位置に又はその付近に縞をゆっくりと向けることを提案する。レーザ波長が頻繁には大きな度合い（＜数ｐｍ）で同調させられない場合には、この方法により、波長計４０が十分なピクセル分解能のオーバーヘッドを有する領域内で波長計４０を実行させ続けることができる。そのことが、上述の特定の技術及び他のものを実用化することになる。

当業者であれば、本発明の実施形態の態様によって、縞読取り区域にかかわらずスペクトルの非対称性測定／補償の有効な実施を可能にする、波長計の線形フォトダイオード・アレイ５０における不十分なピクセル・サンプリング分解能の問題は、検出器５０上の局所的なピクセル分散（ｄλ／ｄＲ）が少ない、より狭い角度に縞次数を移動させることによって単純かつ容易に解決される。それは、画像形成分光計４０の高速波長可変能力を保持するが、幾つかの測定ウィンドウ内では、縞を小さな半径の状況に戻すことができ、ＰＤＡ５０によって見られる縞の範囲にわたって照射されるピクセルにおいては、例えば約３倍の増加の可能性がある。＜１の自由スペクトル範囲だけ次数の位置を変化させるようにｄを調整しても、自由スペクトル範囲自体に対する影響は無視できるものであり、よって、波長計が較正される。例えば、機械的な作動装置によって押圧されたエタロンを収容する密閉されたハウジング上の金属ダイヤフラムによってといった、温度又は圧力によってこれを実行することができる。

ここで、図３を参照すると、エタロン４２を収容し、当該技術分野において公知のビーム・スプリッタ２２によって波長計４０内に反射される出力レーザ・ビーム２０の一部３０を受け入れるこうした波長計４０の例が示されている。分割された部分３０は、エタロン４２に入ることができ、このエタロンが、フォトダイオード・アレイ５０上に画像形成される縞パターン４４を形成することができ、例えば線形アレイ状に配置された複数のフォトダイオードの各々で見られる強度を中心波長／帯域幅検出コンピュータ６０に提供することができる。例えばコンピュータの制御下でガス供給線６２を介したエタロン・ハウジング４３に圧力を印加すること、エタロン・ハウジング４３を加圧するために、ソレノイド６８を有するソレノイド弁６４を作動すること、又は例えばコンピュータ６０の制御下で再度機械的アクチュエータ（ステッピング・モーター、リニア・モーター等）（図示せず）によって、例えばハウジング上のダイヤフラムに圧力を印加すること等によって、上述のように、縞パターンは、適切なピクセル分解能のオーバーヘッドにおいて十分に分散されるアレイ５０上の適切な場所に向けることができる。代替的に、ヒーター・コントローラ７２の制御下のヒーター７０は、コンピュータ６０によって生成される制御信号に応答してエタロン・ハウジング４３内の温度を修正することができる。同様に、エタロンの入射角は、例えば、コンピュータ６０の制御下とすることもできる、アクチュエータ（図示せず）を有する回転する取付けプレート７６上にエタロン・ハウジングを取り付けることによって、わずかに修正することができる。

コンピュータは、例えば、当該技術分野において公知の、例えば線狭幅化ユニット内で、レーザ光の波面を修正するために、帯域幅コントローラ（図示せず）に中央帯域幅のフィードバック情報を提供することもでき、帯域幅の修正の別の方法は、当該技術分野において公知であるように、分子フッ素ガス放電レーザのパルス・エキシマを生成して、レージング媒体を生成するために用いられる、例えば、放電パルスをレーザ内の電極に供給する回路における、例えば、圧縮ヘッド内のインダクタンスを変化させることによるものとすることができる。更なる帯域幅の能動的な補正法は、例えば、マルチチャンバ・レーザ・システムにおいて、システムのＭＯ及びＰＡ部分におけるレージングのタイミングを調整するための、例えば、主発振器（シード・レーザ）電力増幅器（「ＭＯＰＡ」）の線狭幅化レーザ・システムとすることができる。このように、ＰＡセクションにおいて増幅されるようにＭＯセクションからの出力レーザ・パルスの一部を選択することができる。ＭＯセクションからの出力レーザ・パルスの異なる部分は、例えば、幾度となく線狭幅化ユニットを移動させたので、帯域幅においてより狭幅化されたため、異なる帯域幅を有することがある。ＭＯセクション及びＰＡセクションにおいてレージングの発生間のタイミングを調整することによって、ＰＡセクションにおいて増幅されるようにＭＯセクション出力の一部を選択的に選ぶことができるので、受け取られたフィードバックに従って帯域幅を上下に選択することができる。例えば、主発振器電力発振器（ＭＯＰＯ）の、マルチチャンバ・レーザ・システムの他の形態を用いることができ、ｄｔＭＯＰＡという用語は、所望の最大出力のレーザ・パルス帯域幅を選択する必要性に応じてシード・レーザ・パルスの一部を選択的に増幅するための、如何なるこうした２つのマルチチャンバ線狭幅化レーザ・システム間のレージングのそれぞれの発生の選択をも意味することを考慮し、そうするために用いられる。

当業者であれば、上述の本発明の実施形態の態様は、好ましい実施形態のみであることが意図され、多少なりとも、本発明の開示を限定することが意図されるものではなく、特に特定の好ましい実施形態だけに限定することが意図されるものではないことを理解するであろう。多くの変更及び修正を、当業者が理解し、認識するであろう開示された本発明の実施形態の開示された態様に加えることができる。添付された特許請求の範囲は、範囲及び意味において、本発明の実施形態の開示された態様ばかりではなく、こうした均等技術並びに当業者には明らかであろう他の修正及び変更に及ぶことが意図される。上述の本発明の実施形態の開示され、請求された態様への変更及び修正に加えて、他のものを実施することができる。

本発明の実施形態の態様による、対称補正なしのレーザ出力スペクトルの帯域幅を表すパラメータの模擬測定のプロットを示す。 本発明の実施形態の態様による、対称補正ありのレーザ出力スペクトルの帯域幅を表すパラメータの模擬測定のプロットを示す。 本発明の実施形態の態様による、帯域幅計測器の概略的なブロック図の例証である。

Claims (10)

1. レーザから射出されて入力される光のスペクトルの帯域幅を測定するための帯域幅計測器であって、
   前記レーザから放射された光の出力縞スペクトルを提供する光帯域幅モニタと、
   前記出力縞スペクトルを受け取るとともに、
   第１の高さで取られた、前記レーザから放射される光の帯域幅を表す出力縞スペクトルの縞の第１の幅を表す第１の出力、及び
   第１の高さと異なる第２の高さで取られた、前記レーザから放射される光の帯域幅を表す出力縞スペクトルの縞の第２の幅を表す第２の出力、
   を提供する検出器と、
   前記第１の出力及び前記第２の出力を用いて多変数方程式を解くことによって、及び、前記第１及び第２の高さに依存し光帯域幅モニタを用いた測定によって決定される予め決められた較正定数を用いることによって、実帯域幅パラメータを計算する実帯域幅計算装置と、
   を含み、
   前記多変数方程式は、
   前記第１の出力及び第１の較正定数を含む第１の項、
   前記第２の出力及び第２の較正定数を含む第２の項、
   第３の較正定数である第３の項、そして、
   前記レーザから放射された光の出力縞スペクトルにおける非対称性に起因する実帯域幅パラメータにおける誤差を近似する補正項、
   を含むことを特徴とする帯域幅計測器。
2. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから射出された光のスペクトルの全幅内の最大値のある百分率におけるスペクトル全幅を含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
3. 前記実帯域幅パラメータは、前記レーザから射出された光のスペクトルの全スペクトルのエネルギーのある百分率を含むスペクトルのコンテンツを定める前記スペクトル上の２点間の幅を含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
4. 前記光帯域幅モニタは、エタロンを含むことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
5. 第１の縞の幅は、縞の全幅内の最大値の第１の百分率におけるスペクトル幅か、あるいは、縞のエネルギーの第１の百分率を含む出力縞スペクトル上の２点間の幅のいずれかであり、
   第２の縞の幅は、縞の全幅内の最大値の第２の百分率におけるスペクトル幅か、あるいは、縞のエネルギーの第２の百分率を含む出力縞スペクトル上の２点間の幅のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
6. 前記予め決められた較正変数は、較正時の前記実帯域幅パラメータの値の測定から導出されることを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
7. 前記実帯域幅パラメータの値は、更に、次式、
   推定実ＢＷパラメータ＝Ａ^*ｗ₁＋Ｂ^*ｗ₂＋Ｃ＋Ｄ^*Ｓ
   から計算され、ここで、ｗ₁は第１の幅、及びｗ₂は第２の幅であり、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは予め決められた較正定数であり、Ｄ ^* Ｓは前記補正項であることを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。
8. 前記補正項は、前記第１の幅及び前記第２の幅の各々についての、波長空間における中点の位置間の差を含むことを特徴とする請求項７に記載の帯域幅計測器。
9. 前記第１の幅及び前記第２の幅は、該第１のパラメータ及び該第２のパラメータを測定するために用いられる縞パターンにおける小さな非対称性に十分敏感であるのにだけ遠く離れるように選択されることを特徴とする請求項８に記載の帯域幅計測器。
10. 前記出力スペクトルの縞の前記第１の幅が、最大値の第１の百分率（ＦＷｘ％）で取られ、
    前記出力スペクトルの縞の前記第２の幅が、最大値の第２の百分率（ＦＷｙ％）で取られ、
    前記実帯域幅パラメータは、
    Ａ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｘ％＋Ｂ（ｘ，ｙ）^*ＦＷｙ％＋Ｃ＋Ｄ（Ａ，Ｂ，Ｃ；ｘ，ｙ）^*（中点（ｘ％）−中点（ｙ％））
    に等しく、
    ここで、Ａは第１の予め決められた較正定数、Ｂは第２の予め決められた較正定数、Ｃは第３の較正定数、「Ｄ（Ａ，Ｂ，Ｃ；ｘ，ｙ）^*（中点（ｘ％）−中点（ｙ％））」は、補正項であり、「中点（ｘ％）」は第１の百分率で取られた縞の幅の波長空間における中点であり、「中点（ｙ％）」は、第２の百分率で取られた縞の幅の波長空間における中点である、ことを特徴とする請求項１に記載の帯域幅計測器。

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