JPH057045A

JPH057045A - 波長制御装置

Info

Publication number: JPH057045A
Application number: JP3157924A
Authority: JP
Inventors: Osamu Wakabayashi; 理若林; Tomokazu Takahashi; 知和高橋; Kazu Mizoguchi; 計溝口
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度の波長制御を可能にする波長検出装置を
提供しようとするものである【構成】基準光源から発生される基準光とレーザ発振光
とをモニタエタロンを含む波長検出器に入射し、この波
長検出器の検出出力に基ずき発振光の絶対波長を検出し
この検出した絶対波長にしたがって発振光の波長を制御
する波長制御装置において、レーザ発振が行われていな
いとき前記波長検出器から基準光の検出出力を得、前記
発振光の絶対波長を演算するための基準光による補正値
を求める第１の補正演算手段と、前記レーザ発振が行わ
れているときに前記モニタエタロンのエアギャップ内の
屈折率およびエアギャップ間隔の変化を検出し、これら
の変化による前記絶対波長演算用の補正値を求める第２
の補正演算手段と、前記レーザ発振が行われていないと
きに前記波長検出器から発振光の検出出力を得、この検
出出力を前記第１及び第２の補正演算手段の各補正値に
よって補正することで発振光の絶対波長を検出しこの検
出した絶対波長にしたがって発振光の波長を制御する発
振光検出制御手段とを具えるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はエキシマレーザ等のレ
ーザ波長を検出する波長検出装置に関し、特に半導体装
置製造用の縮小投影露光装置の光源として狭帯域発振エ
キシマレーザを用いる場合の波長検出に採用して好適な
波長検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置製造用の縮小投影露光装置
（以下ステッパという）の光源としてエキシマレーザの
利用が注目されている。これはエキシマレーザの波長が
短い（ＫｒＦレーザの波長は約２４８．４nm）ことから
光露光の限界０．５μｍ以下に延ばせる可能性があるこ
と、同じ解像度なら従来用いていた水銀ランプのｇ線や
ｉ線に比較して焦点深度が深いこと、レンズの開口数
（ＮＡ）が小さくてすみ、露光領域を大きくできるこ
と、大きなパワーが得られること等の多くの優れた利点
が期待できるからである。

【０００３】ところで、エキシマレーザをステッパの光
源として用いる場合には、エキシマレーザの出力レーザ
光を狭帯域化する必要があり、この狭帯域化された出力
レーザ光の波長を高精度に安定化制御する必要がある。

【０００４】従来、狭帯域発振エキシマレーザ等の出力
光の波長線幅を計測したり、波長を検出したりするため
にモニタエタロンや回折格子を用いた分光器が用いられ
ている。モニタエタロンは部分反射ミラーを所定の空隙
をあけて対向配設したエアギャップエタロンを用いて構
成されるものでこのエアギャップエタロンの透過波長は
次のように表わされる。

【０００５】ｍλ＝２ｎｄ・cos θ ただし、ｍは整数、ｄはエタロンの部分反射ミラー間の
距離、ｎは部分反射ミラー間の屈折率、θはエタロンの
法線と入射光の光軸とのなす角度である。

【０００６】この式より、ｎ，ｄ，ｍが一定とすれば、
波長が変化するとθが変化することが解る。モニタエタ
ロンではこの性質を利用して被検出光（発振光）の波長
を検出している。ところで、上述したモニタエタロンに
おいて、エアギャップ内の圧力および周囲温度が変化し
てしまうと波長が一定でも上述した角θが変化してしま
う。そこでモニタエタロンを用いる場合、エアギャップ
内の圧力および周囲温度を一定に制御して波長検出を行
なっていた。

【０００７】しかし、エアギャップ内の圧力および周囲
温度を高精度に制御することは困難であり、このため充
分な高精度で絶対波長を検出することはできなかった。

【０００８】そこで、発振光とともに予め波長がわかっ
ている基準光を波長検出装置に入力し、この基準光に対
する発振光の相対波長を検出することにより発振光の絶
対波長を検出する装置が提案されており、図１８にその
構成を示す。

【０００９】この従来装置の共振器は、リアミラーおよ
び波長選択素子などで構成される狭帯域化ユニット１０
０とレーザチャンバ１０１とで構成され、リアミラーと
フロントミラ−１０２の間に波長選択素子およびレーザ
チャンバ１０１を配している。狭帯域化されたレーザ光
はフロントミラー１０２から出射しその一部がビームス
プリッタ１０３によって反射され、さらにこの反射光は
シャッタａ、ビームスプリッタ１０４を介して波長検出
装置１０５に入射される。一方、基準光源１０６から出
射された基準光はシャッタｂ、ビームスプリッタ１０４
を介して波長検出装置１０５に入射される。波長検出
装置１０５では基準光に対する発振光の相対波長を検出
することにより発振光の絶対波長を検出し、この検出波
長をＣＰＵ１０７に入力する。ＣＰＵ１０７ではこの検
出波長と設定波長との偏差を求め、この偏差分だけ波長
選択素子の選択波長を変化させるべく波長制御ドライバ
１０８を駆動制御する。このようにして波長選択素子の
選択波長が制御される。

【００１０】図１９はかかる従来装置の波長検出制御を
示すフローチャートであり、ＣＰＵ１０７は、まず発振
光側のシャッタａを閉とするとともに基準光側のシャッ
タｂを開とすることにより基準光のみを波長検出装置１
０５に入射させ、基準光の波長検出装置１０５上の入射
位置を検出する。

【００１１】次に、ＣＰＵ１０７は基準光側のシャッタ
ｂを閉とし、発振光側のシャッタａを開とすることによ
り、発振光のみを波長検出装置１０５に入射させ、発振
光の波長検出装置１０５上の入射位置を検出する。そし
て、ＣＰＵ１０７はこの発振光の入射位置と先に求めて
おいた基準光の入射位置から発振光の絶対波長を検出
し、この検出波長に基ずき波長制御を行う。このような
発振光の波長検出および波長制御を所定の設定時間Ｋが
経過するまで繰り返し実行する。そして計時値Ｔが設定
時間Ｋを超過すると、計時値Ｔを零にクリアする。

【００１２】〔発明が解決しようとする課題〕このよう
に従来装置においては、レーザ発振の有無に関係なく周
期的にシャッタａ、ｂを開閉することで、発振光を検出
するときは発振光のみを波長検出装置１０５に入射さ
せ、基準光を検出するときは基準光のみを波長検出装置
１０５に入射させて絶対波長を検出するようにしてい
た。

【００１３】しかし、このようにレーザの発振／停止に
関係なく基準光を検出すると、基準光を検出していると
きにレーザが発振しているときには、シャッタａが閉で
あるので波長検出装置１０５に発振光が入射されず、こ
の結果この時には波長制御を行うことができなくなって
しまう。特に、エキシマレーザ装置をステッパの光源と
して使用する場合には、エキシマレーザ装置の発振／停
止を繰り返すため、従来装置によれば、基準光を検出し
ているときに再発振したりすることが起こり、発振光の
波長が設定波長に対して大きくシフトするといった不都
合が発生していた。

【００１４】また、前述したモニタエタロンの温度や圧
力を一定に制御する方法では、温度及び圧力センサのド
リフトによって温度及び圧力を長時間高精度に制御する
ことは非常に困難であった。

【００１５】この発明はこの様な事情に鑑みてなされた
もので、高精度の波長制御を可能にする波長検出装置を
提供しようとするものである

【００１６】

【課題を解決するための手段及び作用】この発明では、
基準光源から発生される基準光とレーザ発振光とをモニ
タエタロンを含む波長検出器に入射し、この波長検出器
の検出出力に基ずき発振光の絶対波長を検出しこの検出
した絶対波長にしたがって発振光の波長を制御する波長
制御装置において、レーザ発振が行われていないとき前
記波長検出器から基準光の検出出力を得、前記発振光の
絶対波長を演算するための基準光による補正値を求める
第１の補正演算手段と、前記レーザ発振が行われている
ときに前記モニタエタロンのエアギャップ内の屈折率お
よびエアギャップ間隔の変化を検出し、これらの変化に
よる前記絶対波長演算用の補正値を求める第２の補正演
算手段と、前記レーザ発振が行われていないときに前記
波長検出器から発振光の検出出力を得、この検出出力を
前記第１及び第２の補正演算手段の各補正値によって補
正することで発振光の絶対波長を検出しこの検出した絶
対波長にしたがって発振光の波長を制御する発振光検出
制御手段とを具えるようにする。

【００１７】すなわちかかる構成によれば、レーザ発振
を行っていないときには基準光による補正を行い、レー
ザ発振が行われているときには前記モニタエタロンのエ
アギャップ内の屈折率およびエアギャップ間隔の変化を
検出し、これらの変化による補正を行うことで、高精度
に絶対波長を検出し、出力レーザ光の波長を制御する。

【００１８】またこの発明では、基準光源から発生され
る基準光とレーザ発振光とをモニタエタロンを含む波長
検出器に入射し、この波長検出器の検出出力に基ずき発
振光の絶対波長を検出しこの検出した絶対波長にしたが
って発振光の波長を制御する波長制御装置において、レ
ーザ発振が行われていないとき前記波長検出器から基準
光の検出出力を得、前記発振光の絶対波長を演算するた
めの基準光による補正値を求める基準光補正演算手段
と、前記モニタエタロンのエアギャップ内の屈折率およ
びエアギャップ間隔が一定になるように制御するモニタ
エタロン制御手段と、前記レーザ発振が行われていない
ときに前記波長検出器から発振光の検出出力を得、この
検出出力を前記基準光補正演算手段の補正値によって補
正することで発振光の絶対波長を検出しこの検出した絶
対波長にしたがって発振光の波長を制御する発振光検出
制御手段とを具えるようにしている。

【００１９】かかる構成によれば、レーザ発振を行って
いないときには基準光による補正を行うとともに、常時
前記モニタエタロンのエアギャップ内の屈折率およびエ
アギャップ間隔が一定になるように制御することで、高
精度に絶対波長を検出し、出力レーザ光の波長を制御す
る。

【００２０】更にこの発明では、モニタエタロンにより
出力レーザ光の波長を検出し、この検出波長に従って出
力レーザ光の波長を制御する波長制御装置において、前
記モニタエタロンを密封容器内に封入するようにしたこ
とを特徴とする。

【００２１】かかる構成では、モニタエタロンを密封容
器に封入することによりモニタエタロンのエアギャップ
内のガス組成や密度の変化を抑え、エアギャップ内の屈
折率を一定に保つようにする。

【００２２】

【実施例】以下、この発明を添付図面に示す実施例に従
って詳細に説明する。

【００２３】図１はこの発明に係わる波長検出装置の一
実施例を示したものである。この実施例では発振光とし
て狭帯域発振エキシマレーザ１の出力光Ｌａが用いら
れ、基準光源７としてはＨｅ−ＮｅレーザあるいはＡｒ
レーザ等のレーザ、または低圧水銀ランプあるいは鉄ラ
ンプなどの発振線が用いられている。

【００２４】この実施例装置の共振器は、リアミラーお
よび波長選択素子などで構成される狭帯域化ユニット１
とレーザチャンバ２とで構成されている。３はフロント
ミラーである。

【００２５】狭帯域化されたレーザ光Ｌa はフロントミ
ラー３から出射しその一部がビームスプリッタ４によっ
て反射され、さらにこの反射光Ｌa はビームスプリッタ
５を介して波長検出器６に入射される。一方、基準光源
７から出射された基準光Ｌbはビームスプリッタ５によ
って反射されて波長検出装置６に入射される。

【００２６】波長検出装置６は例えばモニタエタロンと
光検出器（イメージセンサなど）などで構成され、発振
光Ｌa および基準光Ｌb を入射したときの光検出器の出
力（発振光Ｌa の干渉縞の信号および基準光Ｌbの干渉
縞の信号）を波長コントローラ８に入力する。

【００２７】また、波長検出器６内のモニタエタロンの
エアギャップ内の屈折率とエアギャップの間隔を検出す
るために、圧力及び温度センサ１０が設けられ、この圧
力及び温度センサ１０によって検出されたモニタエタロ
ンのエアギャップ内の圧力及び温度が波長コントローラ
８に入力されている。

【００２８】波長コントローラ８では、基準光の干渉縞
の信号により補正値Δλsを計算するとともに、圧力及
び温度センサ１０の検出信号から補正値Δλptを計算
し、更に入力された発振光の干渉縞の信号から検出した
波長λeを先の補正値Δλs、Δλptによって補正し、発
振光Ｌaの絶対波長λを検出し、設定波長λ0とこの検出
絶対波長λとの偏差を計算し、この偏差分だけ波長選択
素子の選択波長を変化させるべく波長制御ドライバ９を
駆動制御する。

【００２９】ただし、この実施例においては、縮小投影
露光装置１１からレーザ発振を停止させたときに発振停
止信号が波長コントローラ８に入力されるようになって
おり、波長コントローラ８はこの発振停止信号が入力さ
れると、基準光点灯信号を基準光源７に入力して基準光
を点灯させるようになっている。

【００３０】なお、この場合には波長コントローラ８に
よって基準光の点灯制御を行うようにしたが、基準光を
常時点灯させておき、基準光源７とビームスプリッタ５
の間に設けたシャッタを開閉することで基準光の波長検
出器６への入力／遮断を制御するようにしてもよい。

【００３１】図２は、波長コントローラ８で行われるメ
インの作用を示すフローチャートであり、図３は基準光
検出サブルーチンを示すもので、図４はエタロンの温度
圧力検出サブルーチンを示すもので、図５は出力レーザ
光（発振光）検出サブルーチンを示すもので、図６は出
力レーザ光の絶対波長の計算サブルーチンを示すもので
あり、以下これらのフローチャートに従って波長コント
ローラ８の動作を説明する。

【００３２】波長コントローラ８は縮小投影露光装置１
１からの発振停止信号が入力されているとき（レーザ発
振が行われていないとき）は、基準光源７に基準光点灯
信号を入力して基準光Ｌbを点灯させるとともに、波長
検出器６から基準光Ｌb の検出出力を定期的に取り込
み、基準光Ｌb を常時検出する基準光検出サブルーチン
を実行する（ステップＳ１，Ｓ２）。

【００３３】基準光検出サブルーチンにおいては、図３
に示すように、先ず、基準光点灯信号によって基準光を
点灯させるとともに（ステップＳ１１）、基準光が安定
してから（ステップＳ１２）、波長検出器６のイメージ
センサの出力から基準光の干渉縞を検出し（ステップＳ
１３）、基準光の干渉縞の半径を計算し、この計算値か
ら基準光による補正値Δλsを計算する（ステップＳ１
４）。

【００３４】しかし、縮小投影露光装置１１からの発振
停止信号が入力されていないとき（レーザ発振が行われ
ているとき）には、波長コントローラ８は基準光の点灯
動作を停止させるとともに、以下のエタロンの温度圧力
検出サブルーチン（図２ステップＳ３）、出力レーザ光
（発振光）検出サブルーチン（ステップＳ４）、出力レ
ーザ光の絶対波長の計算サブルーチン（ステップＳ５）
を実行する。

【００３５】エタロンの温度圧力検出サブルーチンにお
いては、図４に示すように、圧力及び温度センサ１０の
検出出力からエアギャップ内の圧力及びエタロンの温度
を検出し（ステップＳ２１，Ｓ２２）、これら検出値か
ら補正値Δλptを演算する（ステップＳ２３）。

【００３６】以下、上記補正値Δλptの演算原理につい
て説明する。

【００３７】エタロンの透過波長λは次式で表される。

【００３８】ｍλ＝２ｎｄ …（１）ｍ；次数 λ；波長ｎ；エアギャップの屈折率ｄ；
ミラーのギャップ上記（１）式からギャップの変化Δｄと屈折率の変化Δ
ｎによる波長の変化Δλptは次式で表される。

【００３９】ｍΔλpt＝２（ｎrΔｄ＋Δｎｄr） …（２）ｎr；標準の屈折率ｄr；標準のエアギャップギャップの変化Δｄはエタロンのスペーサの熱膨張率を
αとすると、次式で表される。

【００４０】Δｄ＝α（ＴーＴr）ｄr …（３）Ｔ；スペーサの温度Ｔｒ；標準のスペーサの温度また、気体の屈折率ｎはボイルシャルルの法則により次
式で表される。

【００４１】ｎ−１＝（ｎrー１）ＴrＰ／ＴＰr …（４）Ｐr；エアギャップ内の標準圧力Ｔr；エアギャップ内の気体の標準温度（Ｋ）Ｐ；エアギャップ内の圧力Ｔ；エアギャップ内の気体の温度（Ｋ）エアギャップ内の気体とスペーサの温度が同じだとする
と、（２）式（３）式及び（４）式を代入して整理する
と、求める波長変化Δλptは次式で表される。

【００４２】 Δλpt＝２ｄr／ｍ［ｎrα（Ｔ−Ｔr）＋（ｎrー１）｛ＴｒＰ／ＴＰrー１｝］ …（５）また、エタロンが気密室内に配置されている場合は、エ
アギャップ内の密度が変化しないため屈折率は変化しな
い。従って、波長の変化Δλtは次式で表される。

【００４３】 Δλt＝２（ｄr／ｍ）ｎrα（Ｔ−Ｔr） …（６）これにより、エタロンが気密室内に配置されている場合
は、波長の変化Δλptはエタロンの温度のみに依存す
る。

【００４４】次の出力レーザ光検出サブルーチンにおい
ては、図５に示すように、レーザの発光を検出すると
（ステップＳ３１）、波長検出器６のイメージセンサの
出力から出力レーザ光の干渉縞を検出し（ステップＳ３
２）、この検出信号から出力レーザ光の干渉縞の半径を
計算し、この計算値から出力レーザ光の検出波長λeを
計算する（ステップＳ３３）。

【００４５】出力レーザ光の絶対波長の計算サブルーチ
ンにおいては、図６に示すように、上記検出波長λe、
補正値Δλs、Δλptの和を計算することにより出力レ
ーザ光の絶対波長λを計算する（ステップＳ４１）。

【００４６】このようにして出力レーザ光の絶対波長λ
が求められると、この検出絶対波長λと設定波長λ0と
の偏差を計算し（図２ステップＳ６）、この偏差分だけ
波長選択素子の選択波長を変化させるべく波長制御ドラ
イバ９を駆動制御する（図２ステップＳ７）。

【００４７】図７は、波長コントローラ８のメインの作
用の他の実施例を示すものであり、この場合にはレーザ
チャンバ内のガス交換を行うときに基準光検出サブルー
チンを行うようにしている。

【００４８】図８は波長コントローラ８のメインの作用
の更に別の実施例を示すもので、時間管理により基準光
検出サブルーチンを実行しようとするものである。すな
わち、タイマーの時間Ｔが所定の周期Ｋに達する度に、
このタイマーを初期化するとともに、基準光検出サブル
ーチンを実行させる。

【００４９】図９は基準光検出サブルーチンの他の実施
例を示すもので、この場合には基準光源７とビームスプ
リッタ５の間に設けたシャッタ（図示せず）を開閉する
ことで基準光の波長検出器６への入力／遮断を制御する
ようにしている。

【００５０】図１０は、波長検出器６の具体例を示すも
ので、出力レーザ光Ｌａのサンプリング光は、スリガラ
ス１２で散乱され、ビームスプリッタ５を介して、モニ
タエタロン１３、集光レンズ１４及び光位置検出器１５
で構成される波長検出器６に入力される。

【００５１】一方、基準光源７より発生した基準光Ｌｂ
はバンドパスフィルタ１６を介して所定の波長の光のみ
が選択され、該選択した光がビームスプリッタ５を介し
てモニタエタロン１３に入力される。

【００５２】モニタエタロン１３は内側の面が部分反射
ミラーとされた２枚の透明板１３ａ，１３ｂから構成さ
れ、エタロン１３に対する入射光の角度に対応してそれ
ぞれ透過波長が異なるものである。

【００５３】エタロン１３を透過した光は集光レンズ１
４を介して光位置検出器１５に入射される。

【００５４】光位置検出器１５は集光レンズ１４の焦点
上に配設された例えば１次元または２次元のイメージセ
ンサであり、集光レンズ１４を経た光は光位置検出器１
５に結像され、この光位置検出器１５の検出面上に基準
光の波長に対応した第１の干渉縞１５ａおよび被検出光
の波長に対応した第２の干渉縞１５ｂを形成する。

【００５５】光位置検出器１５からは上記第１及び第２
の干渉縞１５ａ、１５ｂの位置に対応する信号が波長コ
ントローラ８に入力される。

【００５６】また、エタロン１３のエアギャップ内の気
圧が気圧センサ１６によって検出され、エタロン１３の
温度が温度センサ１７によって検出され、これらの検出
値が波長コントローラ８に入力されている。上記温度セ
ンサ１７としては、サーミスタ、熱電対、白金抵抗側温
体などがある。また、基準光と出力レーザ光の波長が異
なる場合は、上記集光レンズとして色消しレンズを用
い、色収差を補正するようにしてもよく、また、そのほ
かに凹面鏡を用いるようにしてもよい。

【００５７】図１１は、エタロン１３の温度とエアギャ
ップ内の圧力を一定にすべく、温度制御系と圧力制御系
を設けるようにした例である。温度制御系は温度センサ
１７、加熱冷却器２１及び温度センサ１７の出力をフィ
ードバック信号として加熱冷却器２１を駆動制御するこ
とによりエタロンの温度を所定温度に維持する制御を行
う温度コントローラ１９を有し、圧力コントローラ１８
は圧力センサ１６と、圧力調整器２０と、圧力センサ１
６の出力をフィードバック信号として圧力調整器２０を
駆動制御することによりエタロンのエアギャップ内の圧
力を所定圧力に維持する制御を行う圧力コントローラ１
８を有している。この図１１に示す構成によれば、エタ
ロン１３の温度とエアギャップ内の圧力を一定にするよ
うにしているので、波長コントローラ８では先の図２に
示したフローチャートにおいてエタロン温度及び圧力に
よる検出波長の補正を行う必要はなく、基準光による補
正のみを行うようにすればよい。なお、加熱冷却器２１
の例としては、例えば熱電素子があり、また圧力調整器
の例としては電空レギュレータがある。

【００５８】図１２はエタロン１３を密封容器であるエ
タロンチャンバ３０内に密封することによりエタロン１
３のエアギャップ内のガス組成や湿度を一定にし、エア
ギャップ内の屈折率を一定に保つようにしている。３
１、３２はウィンドウである。この場合には、上記密封
容器３０による構成によってエアギャップ内の屈折率が
一定に保たれているので、波長コントローラ８は先の図
２に示したフローチャートにおいてエタロンの圧力によ
る検出波長の補正は行う必要はなく、エタロンの温度に
よる補正のみを行うようにしている。このため、温度セ
ンサ１７によってエタロン１３の密封容器３０内または
エタロン１３の温度を検出し、この検出信号を波長コン
トローラ８へ入力している。すなわち、この場合の温度
変化により補正値は先の第（６）式に示したΔλtとな
り、この補正値Δλtと基準光による補正値Δλsとで検
出波長λeを補正して絶対波長λを計算するようにして
いる。この場合には、密封容器から３０から多少ガスが
洩れても基準光によって定期的に検出波長を補正してい
るので、高精度に絶対波長を検出することができる。

【００５９】図１３は、エタロン１３を密封容器３０内
に配置するとともに、温度センサ１７、加熱冷却器２１
及び温度コントローラ１９からなる温度制御系によって
密封容器３０内またはエタロン１３の温度を一定に維持
するようにしている。従って、この場合、波長コントロ
ーラ８では先の図２に示したフローチャートにおいてエ
タロン温度及び圧力による検出波長の補正を行う必要は
なく、基準光による補正のみを行うようにすればよい。

【００６０】図１４は、先の図１の示す構成の変形例で
あり、この場合には波長検出器６内のエタロン１３を密
封容器であるエタロンチャンバ３０内に配置することに
よりエタロン１３のエアギャップ内のガス組成や密度を
一定にし、エアギャップ内の屈折率を一定に保つように
している。密封容器３０の例としては、ウィンドウ３
１、３２のついたガラス管内にモニタエタロンを封入す
る方法、金属容器にウィンドウ３１、３２を直接溶着す
る方法、Ｏリングでシールした容器にウィンドウ３１、
３２を配置する方法などがある。この場合には、上記密
封容器３０による構成によってエアギャップ内の屈折率
が一定に保たれているので、圧力による検出波長の補正
は行う必要はなく、温度による補正のみを行うようにし
ている。このため、温度センサ１７によってエタロン１
３の密封容器３０内の温度を検出し、この検出信号を波
長コントローラ８へ入力している。

【００６１】図１５はこの図１４に示す構成において、
波長コントローラ８が行う波長検出および波長制御を示
すものである。

【００６２】すなわち、この場合には、先ず温度センサ
１７の検出信号によってエタロン１３の温度を検出し、
温度変化による補正値Δλtを先の第（６）式に従って
演算する（ステップＳ５０，Ｓ５１）。次に、波長コン
トローラ８はレーザ光の発振を検出したら（ステップＳ
５２）、波長検出器６のイメージセンサの出力から出力
レーザ光の干渉縞を検出し（ステップＳ５３）、この検
出信号から出力レーザ光の干渉縞の半径を計算し、この
計算値から出力レーザ光の検出波長λeを計算する（ス
テップＳ５４）。

【００６３】次に、波長コントローラ８は、上記検出波
長λe、上記補正値Δλtの和を計算することにより出力
レーザ光の絶対波長λを計算する（ステップＳ５５）。

【００６４】このようにして出力レーザ光の絶対波長λ
が求められると、この検出絶対波長λと設定波長λ0と
の偏差を計算し（ステップＳ５６）、この偏差分だけ波
長選択素子の選択波長を変化させるべく波長制御ドライ
バ９を駆動制御する（ステップＳ５７）。

【００６５】図１６は、図１４に示した実施例の波長検
出器６の具体例を示すもので、スリガラス１２、モニタ
エタロン１３、集光レンズ１４及び光位置検出器１５、
温度センサ１７、密封容器３０、ウィンドウ３１、３２
などで構成されている。

【００６６】図１７は、図１４に示した実施例の波長検
出器６の具体例を示すもので、先の図１６の構成に対し
て加熱冷却器２１及び温度コントローラ１９を追加し、
かかる温度制御系の構成によってエタロン１３の温度を
一定に制御している。この場合には、エタロンの温度が
一定になるように制御してために、温度による補正を行
う必要がない。

【００６７】なお、図１〜図１３の各実施例では、縮小
投影露光装置から発振停止信号が波長コントローラ８に
入力されてから基準光を点灯させるようにしたが、レー
ザが発振していないことを他の手段によって検出し、こ
の検出に基づき基準光を点灯させるようにしてもよい。
また、上述の各実施例においても、必要な場合にはエア
ギャップ内のガス組成または湿度を測定するようにして
もよい。

【００６８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
レーザが発振していないときに基準光による補正を行
い、レーザ発振中などの基準光を検出できないときに
は、モニタエタロンのエアギャップ内の屈折率や間隔を
温度や圧力で代用して検出し、この検出値に基づく補正
を行うか、前記エアギャップ内の屈折率や間隔を一定に
なるべく制御しているので、高精度に絶対波長を検出す
ることができるとともに、全ての発振パルスに対してそ
の各時点の補正値による絶対波長検出をなしえ、高精度
の出力レーザ光の波長制御をなし得る。

【００６９】またこの発明では、モニタエタロンを密封
容器に封入するようにしたので、モニタエタロンの設置
場所の環境（気圧、気温、湿度、ガス組成）が変化して
も、簡単かつコンパクトな構成で、高精度に出力レーザ
光の波長を制御することができる。本発明を縮小投影露
光装置の光源に適用した場合は、発振／停止に左右され
ずに発振波長が設定波長に対して安定化し、これにより
ミスショットが少なくなり、製品のスループットが向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を狭帯域エキシマレーザの出力レーザ
光の波長検出に適用した一実施例を示す図、

【図２】図１の実施例のメインの作用を示すフローチャ
ート。

【図３】基準光検出サブルーチンの一例を示すフローチ
ャート。

【図４】エタロン温度圧力検出サブルーチンの一例を示
すフローチャート。

【図５】出力レーザ光検出サブルーチンの一例を示すフ
ローチャート。

【図６】出力レーザ光の絶対波長計算サブルーチンの一
例を示すフローチャート。

【図７】他のメインルーチンの一例を示すフローチャー
ト。

【図８】他のメインルーチンの一例を示すフローチャー
ト。

【図９】他の基準光検出サブルーチンの一例を示すフロ
ーチャート。

【図１０】図１の実施例の波長検出器の具体構成例を示
す図。

【図１１】図１の実施例の波長検出器の他の具体構成例
を示す図。

【図１２】図１の実施例の波長検出器の他の具体構成例
を示す図。

【図１３】図１の実施例の波長検出器の他の具体構成例
を示す図。

【図１４】この発明の他の実施例を示す図。

【図１５】図１４の実施例のメインルーチンの一例を示
すフローチャート。

【図１６】図１４の実施例の波長検出器の具体構成例を
示す図。

【図１７】図１４の実施例の波長検出器の他の具体構成
例を示す図。

【図１８】従来装置を示す図。

【図１９】従来装置の作用を示すフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…狭帯域化ユニット２…レーザチャンバ３…フロントミラー４…ビームスプリッタ５…ビームスプリッタ６…波長検出器７…基準光源８…波長コントローラ９…波長制御ドライバ１０…温度センサ１１…縮小投影露光装置１２…スリガラス１３…モニタエタロン１４…集光レンズ１５…光位置検出器１６…圧力センサ１７…温度センサ１８…圧力コントローラ１９…温度コントローラ２０…圧力調整器２１…加熱冷却器３０…密封容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準光源から発生される基準光とレーザ発
振光とをモニタエタロンを含む波長検出器に入射し、こ
の波長検出器の検出出力に基ずき発振光の絶対波長を検
出しこの検出した絶対波長にしたがって発振光の波長を
制御する波長制御装置において、レーザ発振が行われて
いないとき前記波長検出器から基準光の検出出力を得、
前記発振光の絶対波長を演算するための基準光による補
正値を求める第１の補正演算手段と、前記レーザ発振が
行われているときに前記モニタエタロンのエアギャップ
内の屈折率およびエアギャップ間隔の変化を検出し、こ
れらの変化による前記絶対波長演算用の補正値を求める
第２の補正演算手段と、前記レーザ発振が行われていな
いときに前記波長検出器から発振光の検出出力を得、こ
の検出出力を前記第１及び第２の補正演算手段の各補正
値によって補正することで発振光の絶対波長を検出しこ
の検出した絶対波長にしたがって発振光の波長を制御す
る発振光検出制御手段と、を具えるようにしたことを特
徴とする波長制御装置。
【請求項２】前記第２の補正演算手段は、モニタエタロ
ンのエアギャップ内の屈折率及びエアギャップ間隔の変
化を検出する手段として、モニタエタロンの温度および
圧力を検出する手段を有する請求項１記載の波長検出装
置。
【請求項３】前記モニタエタロンを密封容器内に封入し
たことを特徴とする請求項１記載の波長検出装置。
【請求項４】基準光源から発生される基準光とレーザ発
振光とをモニタエタロンを含む波長検出器に入射し、こ
の波長検出器の検出出力に基ずき発振光の絶対波長を検
出しこの検出した絶対波長にしたがって発振光の波長を
制御する波長制御装置において、レーザ発振が行われて
いないとき前記波長検出器から基準光の検出出力を得、
前記発振光の絶対波長を演算するための基準光による補
正値を求める基準光補正演算手段と、前記モニタエタロ
ンのエアギャップ内の屈折率およびエアギャップ間隔が
一定になるように制御するモニタエタロン制御手段と、
前記レーザ発振が行われていないときに前記波長検出器
から発振光の検出出力を得、この検出出力を前記基準光
補正演算手段の補正値によって補正することで発振光の
絶対波長を検出しこの検出した絶対波長にしたがって発
振光の波長を制御する発振光検出制御手段と、を具える
ようにしたことを特徴とする波長制御装置。
【請求項５】前記モニタエタロン制御手段は、モニタエ
タロンの温度及び圧力を一定に制御する事を特徴とする
請求項４記載の波長制御装置。
【請求項６】モニタエタロンにより出力レーザ光の波長
を検出し、この検出波長に従って出力レーザ光の波長を
制御する波長制御装置において、前記モニタエタロンを
密封容器内に封入するようにしたことを特徴とする波長
制御装置。
【請求項７】前記モニタエタロンの温度を一定に制御す
る温度制御手段を更に具える請求項６記載の波長制御装
置。
【請求項８】前記モニタエタロンの温度を検出し、この
検出温度に従って前記検出した出力レーザ光の波長を補
正する補正手段を更に具える請求項６記載の波長制御装
置。