JPH11298084A - エキシマレ―ザに関する波長システム - Google Patents
エキシマレ―ザに関する波長システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エキシマレーザに関する波長システムを提供
する。 【解決手段】 本発明は、狭バンドレーザの波長を測定
し、制御するための波長システムを提供する。該システ
ムは、波長の増分変化を測定するためのウェーブメータ
と、ウェーブメータを較正するための原子波長リファレ
ンスとを含む。原子波長リファレンスは、所望の作動波
長付近に少なくとも１つの吸収線を有する蒸気を提供す
るための気層セルを含む。該システムは、ウェーブメー
タを較正するための吸収線の波長で作動するために、レ
ーザを調整するのに十分なチューニング範囲を備える波
長チューニングデバイスを包含する。好ましい実施形態
では、レーザはＡｒＦレーザであり、蒸気は白金であ
り、吸収線は193,224.3pmか193,436.9pmのいずれかであ
る。従来技術のデバイスを超える改良は、エラストマを
使用せずにエタロンに関する低圧力３点支持を提供する
ための支持フランジを有する改良されたエタロンを含
む。
する。 【解決手段】 本発明は、狭バンドレーザの波長を測定
し、制御するための波長システムを提供する。該システ
ムは、波長の増分変化を測定するためのウェーブメータ
と、ウェーブメータを較正するための原子波長リファレ
ンスとを含む。原子波長リファレンスは、所望の作動波
長付近に少なくとも１つの吸収線を有する蒸気を提供す
るための気層セルを含む。該システムは、ウェーブメー
タを較正するための吸収線の波長で作動するために、レ
ーザを調整するのに十分なチューニング範囲を備える波
長チューニングデバイスを包含する。好ましい実施形態
では、レーザはＡｒＦレーザであり、蒸気は白金であ
り、吸収線は193,224.3pmか193,436.9pmのいずれかであ
る。従来技術のデバイスを超える改良は、エラストマを
使用せずにエタロンに関する低圧力３点支持を提供する
ための支持フランジを有する改良されたエタロンを含
む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザに関し、特
に、エキシマレーザの出力波長チューニングを精密に較
正するための技術に関する。この出願は、１９９８年３
月１１日に米国に出願されたシリアル番号09/041,474号
の一部継続出願である。
に、エキシマレーザの出力波長チューニングを精密に較
正するための技術に関する。この出願は、１９９８年３
月１１日に米国に出願されたシリアル番号09/041,474号
の一部継続出願である。
【０００２】
【従来の技術】レーザの波長をチューニングするための
種々の方法が周知である。典型的には、チューニング
は、線狭帯域化パッケージ又は線狭帯域化モジュールと
呼ばれるデバイスで行われる。エキシマレーザの線狭帯
域化及びチューニングのために使用される典型的な技術
は、レーザビームの一部が線狭帯域化パッケージ内を通
過する放電キャビティの後ろにウィンドウを設けるもの
である。そこで、ビームの一部は、それが増幅される放
電チャンバ内に戻るようにレーザのより広いスペクトル
の狭い選択された部分を反射するグレーティングに拡大
され且つ差し向けされる。レーザは、典型的には、ビー
ムがグレーティングを照射する角度を変化させることに
よって調整される。このことは、グレーティングの位置
を調整すること又はビームパスのミラー調整を提供する
ことによってなされうる。グレーティング位置又はミラ
ー位置の調整は、我々が波長調整機構と呼ぶ機構によっ
てなされうる。多くのアプリケーションに関して、レー
ザが精密に調整可能であるだけでなく、例えば、１９
３．３５００ｎｍ±０．０００１ｎｍのような非常に小
さな偏差を伴うビームの波長が正確な絶対値に設定され
ることも重要である。このことは、波長調整機構の非常
に精密な較正を要求する。
種々の方法が周知である。典型的には、チューニング
は、線狭帯域化パッケージ又は線狭帯域化モジュールと
呼ばれるデバイスで行われる。エキシマレーザの線狭帯
域化及びチューニングのために使用される典型的な技術
は、レーザビームの一部が線狭帯域化パッケージ内を通
過する放電キャビティの後ろにウィンドウを設けるもの
である。そこで、ビームの一部は、それが増幅される放
電チャンバ内に戻るようにレーザのより広いスペクトル
の狭い選択された部分を反射するグレーティングに拡大
され且つ差し向けされる。レーザは、典型的には、ビー
ムがグレーティングを照射する角度を変化させることに
よって調整される。このことは、グレーティングの位置
を調整すること又はビームパスのミラー調整を提供する
ことによってなされうる。グレーティング位置又はミラ
ー位置の調整は、我々が波長調整機構と呼ぶ機構によっ
てなされうる。多くのアプリケーションに関して、レー
ザが精密に調整可能であるだけでなく、例えば、１９
３．３５００ｎｍ±０．０００１ｎｍのような非常に小
さな偏差を伴うビームの波長が正確な絶対値に設定され
ることも重要である。このことは、波長調整機構の非常
に精密な較正を要求する。
【０００３】波長測定は、典型的には、波長の関数であ
る空間強度分布を作り出すようにレーザビームをスペク
トル状に散乱させるグレーティング及び／又はエタロン
を使用して行う。典型的には、これらのデバイスは、波
長を変化させるだけで測定することができ；それゆえ、
これらのデバイスに関して絶対波長を測定するのに使用
するために、それらは知られたリファレンス波長を使用
して較正されるべきである。
る空間強度分布を作り出すようにレーザビームをスペク
トル状に散乱させるグレーティング及び／又はエタロン
を使用して行う。典型的には、これらのデバイスは、波
長を変化させるだけで測定することができ；それゆえ、
これらのデバイスに関して絶対波長を測定するのに使用
するために、それらは知られたリファレンス波長を使用
して較正されるべきである。
【０００４】特許譲受人に譲受され、ここにリファレン
スとして組み入れられる、Igor Fomenkovによる「Metho
d and Apparatus for Calibrating a Laser Wavelength
Control Mechanism」と名付けられた米国特許第5,450,
207号には、ＫｒＦエキシマレーザに関する波長調整機
構を較正するための方法が記載されている。'207特許で
は、レーザによって放射された光の小さな部分が、吸収
ガスとして使用されるＦｅＮｅ蒸気を包含するセルを通
過する。次いで、この気層から出る光は、フォトディテ
クタによって検出され、次いで、検出された光の強度が
解析される。ＦｅＮｅ蒸気は、２４８．３２７１ｎｍの
波長でレーザ光の一部を吸収する。レーザは、２４７．
９ｎｍ乃至２４８．７ｎｍの間の調整可能な範囲を有す
る。ビームの波長は、チューニングミラーを枢着するこ
とによって範囲内のどこにでも調整されることができ
る。ミラーが角度の範囲を通して回転されるとき蒸気を
通過するレーザ光の強度の１又はそれ以上のディップが
検出され、レーザ波長を測定するシステム（以下、ここ
ではウェーブメータという。）を較正するのに使用され
る。いったん較正されたウェーブメータは、次いで、他
の波長でレーザ光の絶対波長を正確に測定しうる。かか
るウェーブメータは、特許譲受人に譲受され、ここにリ
ファレンスとして組み入れられる米国特許第5,025,445
号に記載されている。
スとして組み入れられる、Igor Fomenkovによる「Metho
d and Apparatus for Calibrating a Laser Wavelength
Control Mechanism」と名付けられた米国特許第5,450,
207号には、ＫｒＦエキシマレーザに関する波長調整機
構を較正するための方法が記載されている。'207特許で
は、レーザによって放射された光の小さな部分が、吸収
ガスとして使用されるＦｅＮｅ蒸気を包含するセルを通
過する。次いで、この気層から出る光は、フォトディテ
クタによって検出され、次いで、検出された光の強度が
解析される。ＦｅＮｅ蒸気は、２４８．３２７１ｎｍの
波長でレーザ光の一部を吸収する。レーザは、２４７．
９ｎｍ乃至２４８．７ｎｍの間の調整可能な範囲を有す
る。ビームの波長は、チューニングミラーを枢着するこ
とによって範囲内のどこにでも調整されることができ
る。ミラーが角度の範囲を通して回転されるとき蒸気を
通過するレーザ光の強度の１又はそれ以上のディップが
検出され、レーザ波長を測定するシステム（以下、ここ
ではウェーブメータという。）を較正するのに使用され
る。いったん較正されたウェーブメータは、次いで、他
の波長でレーザ光の絶対波長を正確に測定しうる。かか
るウェーブメータは、特許譲受人に譲受され、ここにリ
ファレンスとして組み入れられる米国特許第5,025,445
号に記載されている。
【０００５】193,224.33pm及び193,436.9pmでの白金の
輝線がNational Institute of Standards and Technolo
gyによって出版されている。
輝線がNational Institute of Standards and Technolo
gyによって出版されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】レーザが、ウェハ製造
システムにおけるステッパで使用されるならば、ステッ
パ光学装置及び製造プロセスは特定のレーザ波長に関し
て最適化される。従って、レーザエネルギの最大量が所
望の波長で生じるように、レーザ波長が正確に調整され
ることが重要である。ＡｒＦエキシマレーザの波長を測
定し、制御するためのよりよいデバイスが必要である。
システムにおけるステッパで使用されるならば、ステッ
パ光学装置及び製造プロセスは特定のレーザ波長に関し
て最適化される。従って、レーザエネルギの最大量が所
望の波長で生じるように、レーザ波長が正確に調整され
ることが重要である。ＡｒＦエキシマレーザの波長を測
定し、制御するためのよりよいデバイスが必要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、狭バンドレー
ザの波長を測定し、制御するための波長システムを提供
する。該システムは、波長の増分変化を測定するための
ウェーブメータと、ウェーブメータを較正するための原
子波長リファレンスとを含む。原子波長リファレンス
は、所望の作動波長付近に少なくとも１つの吸収線を有
する蒸気を提供するための気層セルを含む。該システム
は、ウェーブメータを較正するための吸収線の波長で作
動するために、レーザを調整するのに十分なチューニン
グ範囲を備える波長チューニングデバイスを包含する。
ザの波長を測定し、制御するための波長システムを提供
する。該システムは、波長の増分変化を測定するための
ウェーブメータと、ウェーブメータを較正するための原
子波長リファレンスとを含む。原子波長リファレンス
は、所望の作動波長付近に少なくとも１つの吸収線を有
する蒸気を提供するための気層セルを含む。該システム
は、ウェーブメータを較正するための吸収線の波長で作
動するために、レーザを調整するのに十分なチューニン
グ範囲を備える波長チューニングデバイスを包含する。
【０００８】好ましい実施形態では、レーザはＡｒＦレ
ーザであり、蒸気は白金であり、吸収線は193,224.3pm
か193,436.9pmのいずれかである。従来技術のデバイス
を超える改良は、エラストマを使用せずにエタロンに関
する低圧力３点支持を提供するための支持フランジを有
する改良されたエタロンを含む。好ましい実施形態は、
概略波長測定ベースのグレーティングと、精密測定ベー
スのエタロンとを含み、両者は、単一のフォトダイオー
ドアレイに光学信号を示す波長を作り出す。本発明は、
概略及び精密測定と、白金リファレンスとを利用して狭
バンドＡｒＦエキシマレーザの絶対波長を測定し、制御
するための技術を提供する。
ーザであり、蒸気は白金であり、吸収線は193,224.3pm
か193,436.9pmのいずれかである。従来技術のデバイス
を超える改良は、エラストマを使用せずにエタロンに関
する低圧力３点支持を提供するための支持フランジを有
する改良されたエタロンを含む。好ましい実施形態は、
概略波長測定ベースのグレーティングと、精密測定ベー
スのエタロンとを含み、両者は、単一のフォトダイオー
ドアレイに光学信号を示す波長を作り出す。本発明は、
概略及び精密測定と、白金リファレンスとを利用して狭
バンドＡｒＦエキシマレーザの絶対波長を測定し、制御
するための技術を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】ＡｒＦ自然スペクトル 図１は、高パルスレートＡｒＦエキシマレーザのおおよ
その自然広帯域バンドスペクトルを示す。図１に示され
ているように、ＦＷＨＭバンド幅は約４７２ｐｍであ
る。この特定のレーザは、１０００Ｈｚまでのレートで
作動し、典型的なパルスエネルギは約２５ｍＪ／パルス
である。この広帯域スペクトルは、典型的には１．０ｐ
ｍより小さいバンド幅が要求される集積回路リソグラフ
ィには有用ではない。
その自然広帯域バンドスペクトルを示す。図１に示され
ているように、ＦＷＨＭバンド幅は約４７２ｐｍであ
る。この特定のレーザは、１０００Ｈｚまでのレートで
作動し、典型的なパルスエネルギは約２５ｍＪ／パルス
である。この広帯域スペクトルは、典型的には１．０ｐ
ｍより小さいバンド幅が要求される集積回路リソグラフ
ィには有用ではない。
【００１０】ＡｒＦ狭帯域スペクトル レーザは、周知の従来技術を使用して狭帯域バンドとす
ることが出来る。狭帯域化は、図２に示すような出力ス
ペクトルを作り出す。この場合、ＦＷＨＭバンド幅は、
約０．６ｐｍまで（おおよそ８００分の１にすることに
よって）劇的に減少し、パルスエネルギは約５ｍＪまで
（約５分の１にすることによって）減少する。その結
果、所望の狭帯域バンドでのパルスの強度は、図２に示
したように劇的に増加する。
ることが出来る。狭帯域化は、図２に示すような出力ス
ペクトルを作り出す。この場合、ＦＷＨＭバンド幅は、
約０．６ｐｍまで（おおよそ８００分の１にすることに
よって）劇的に減少し、パルスエネルギは約５ｍＪまで
（約５分の１にすることによって）減少する。その結
果、所望の狭帯域バンドでのパルスの強度は、図２に示
したように劇的に増加する。
【００１１】図４に示したように、レーザ３０は、線狭
帯域化モジュール３１においてチューニングミラー３６
を使用してＡｒＦ広帯域スペクトル内のいかなる波長を
も機能するように調整しうる。好ましい実施形態では、
レーザは、（プリズム３７Ａ，３７Ｂ及び３７Ｃによっ
て拡大された）レーザビームがグレーティング３８に入
射する角度を僅かに変化させるように、ステッパミラー
３９を備える枢動ミラー３６によって調整される。ステ
ッパミラー３９のステップによって測定される、波長と
ミラーの間の関係の位置を図３に示し、ここで、ステッ
パモータのある十分なステップは、公称狭帯域出力中心
波長において約０．１５ｐｍの変化を作り出す。２，３
ｍｍのステッパモニタスキャンは、約１９３，１００ｐ
ｍから約１９３，６００ｐｍのチューニング範囲５００
ｐｍを介してレーザ３０の出力波長を走査するのに十分
である。ミラー位置と波長との間の関係が正確には線形
ではないが、このレーザの狭いチューニング範囲におい
ては線形関係が仮定でき、この好ましい実施形態では線
形性は要求されないことに注意すべきである。
帯域化モジュール３１においてチューニングミラー３６
を使用してＡｒＦ広帯域スペクトル内のいかなる波長を
も機能するように調整しうる。好ましい実施形態では、
レーザは、（プリズム３７Ａ，３７Ｂ及び３７Ｃによっ
て拡大された）レーザビームがグレーティング３８に入
射する角度を僅かに変化させるように、ステッパミラー
３９を備える枢動ミラー３６によって調整される。ステ
ッパミラー３９のステップによって測定される、波長と
ミラーの間の関係の位置を図３に示し、ここで、ステッ
パモータのある十分なステップは、公称狭帯域出力中心
波長において約０．１５ｐｍの変化を作り出す。２，３
ｍｍのステッパモニタスキャンは、約１９３，１００ｐ
ｍから約１９３，６００ｐｍのチューニング範囲５００
ｐｍを介してレーザ３０の出力波長を走査するのに十分
である。ミラー位置と波長との間の関係が正確には線形
ではないが、このレーザの狭いチューニング範囲におい
ては線形関係が仮定でき、この好ましい実施形態では線
形性は要求されないことに注意すべきである。
【００１２】測定ビームパラメータ 図１０は、好ましいウェーブメータユニット１２０と、
絶対波長リファレンス較正ユニット１９０と、ウェーブ
メータプロセッサ１９７とのレイアウトを示す。これら
のユニットの光学装置は、パルスエネルギ、波長及びバ
ンド幅を測定する。これらの測定は、所望の範囲内にパ
ルスエネルギと波長とを維持するためにフィードバック
回路と一緒に使用される。該装置は、レーザシステム制
御プロセッサからのコマンドで原子リファレンスソース
を参照することによってそれ自身を較正する。
絶対波長リファレンス較正ユニット１９０と、ウェーブ
メータプロセッサ１９７とのレイアウトを示す。これら
のユニットの光学装置は、パルスエネルギ、波長及びバ
ンド幅を測定する。これらの測定は、所望の範囲内にパ
ルスエネルギと波長とを維持するためにフィードバック
回路と一緒に使用される。該装置は、レーザシステム制
御プロセッサからのコマンドで原子リファレンスソース
を参照することによってそれ自身を較正する。
【００１３】図１０に示したように、（図４に示した）
出力カプラ３２からの出力ビームは、出力ビーム３３と
してビームエネルギの約９５．５％を通し、パルスエネ
ルギ、波長及びバンド幅測定のためにて約４．５％を反
射する部分反射ミラー１７０を横切る。
出力カプラ３２からの出力ビームは、出力ビーム３３と
してビームエネルギの約９５．５％を通し、パルスエネ
ルギ、波長及びバンド幅測定のためにて約４．５％を反
射する部分反射ミラー１７０を横切る。
【００１４】パルスエネルギ 反射されたビームの約４％が、１０００／秒のレートで
生じる個々のパルスのエネルギを測定することが出来る
超高速フォトダイオード６９を包含するエネルギ検出器
１７２に対して、ミラー１７１によって反射される。パ
ルスエネルギは約５ｍＪであり、検出器６９の出力は、
個々のパルスのエネルギの変化とパルスのバーストの集
積されたエネルギを制限するために、ストアされたパル
スエネルギデータに基づいて未来のパルスのパルスエネ
ルギを正確に制御するためにレーザ充電電圧を調節する
ための特定のアルゴリズムを使用するコンピュータコン
トローラに供給される。
生じる個々のパルスのエネルギを測定することが出来る
超高速フォトダイオード６９を包含するエネルギ検出器
１７２に対して、ミラー１７１によって反射される。パ
ルスエネルギは約５ｍＪであり、検出器６９の出力は、
個々のパルスのエネルギの変化とパルスのバーストの集
積されたエネルギを制限するために、ストアされたパル
スエネルギデータに基づいて未来のパルスのパルスエネ
ルギを正確に制御するためにレーザ充電電圧を調節する
ための特定のアルゴリズムを使用するコンピュータコン
トローラに供給される。
【００１５】概略波長測定 ミラー１７１を通過するビームの約４％は、スリット１
７７を介してミラー１７４及びミラー１７５へ、ミラー
１７４に戻るように、そして、エシェルグレーティング
１７６に向かって、ミラー１７３によって反射される。
ビームは、４５８．４ｍｍの焦点距離を有するレンズ１
７８によって平行にされる。レンズ１７８を介して戻さ
れてグレーティング１７６から反射された光は、ミラー
１７４,１７５及び１７４から再び反射され、次いで、
ミラー１７９から反射され、１０２４ピクセル線形フォ
トダイオードアレイ１８０の左側に焦合される。フォト
ダイオードアレイでのビームの特定の場所は、出力ビー
ムの相対的な公称波長の概略測定である。
７７を介してミラー１７４及びミラー１７５へ、ミラー
１７４に戻るように、そして、エシェルグレーティング
１７６に向かって、ミラー１７３によって反射される。
ビームは、４５８．４ｍｍの焦点距離を有するレンズ１
７８によって平行にされる。レンズ１７８を介して戻さ
れてグレーティング１７６から反射された光は、ミラー
１７４,１７５及び１７４から再び反射され、次いで、
ミラー１７９から反射され、１０２４ピクセル線形フォ
トダイオードアレイ１８０の左側に焦合される。フォト
ダイオードアレイでのビームの特定の場所は、出力ビー
ムの相対的な公称波長の概略測定である。
【００１６】線形フォトダイオードアレイ 線形フォトダイオードアレイ１８０を図５により詳細に
示す。アレイは、１０２４の個々のフォトダイオード集
積回路と、関連するサンプルとを有し、読み出し回路を
保持する集積回路チップである。フォトダイオードは、
２５．６ｍｍ（約１インチ）の全長に関して２５μｍピ
ッチである。各フォトダイオードは、５００μｍ長であ
る。このようなフォトダイオードアレイは、種々の出所
から入手可能である。好ましいサプライヤーは浜松であ
る。我々の好ましい実施形態では、完全な１０２４ピク
セル走査が２０００Ｈｚ又はそれ以上のレートで読むこ
とができ、ＦＩＦＯに基づいて２×１０６ピクセル／秒
のレートで読むことが出来るＭｏｄｅｌ Ｓ３９０３−
１０２４を使用する。
示す。アレイは、１０２４の個々のフォトダイオード集
積回路と、関連するサンプルとを有し、読み出し回路を
保持する集積回路チップである。フォトダイオードは、
２５．６ｍｍ（約１インチ）の全長に関して２５μｍピ
ッチである。各フォトダイオードは、５００μｍ長であ
る。このようなフォトダイオードアレイは、種々の出所
から入手可能である。好ましいサプライヤーは浜松であ
る。我々の好ましい実施形態では、完全な１０２４ピク
セル走査が２０００Ｈｚ又はそれ以上のレートで読むこ
とができ、ＦＩＦＯに基づいて２×１０６ピクセル／秒
のレートで読むことが出来るＭｏｄｅｌ Ｓ３９０３−
１０２４を使用する。
【００１７】概略波長の計算 ウェーブメータモジュール１２０の概略波長光学素子
は、フォトダイオードアレイ１８０の左側に約０．２５
ｍｍ×３ｍｍの長方形のイメージを作り出す。１０又は
１１の照射されたフォトダイオードは受光強度に比例し
て信号を生成し、信号は読まれ、ウェーブメータコント
ローラ１９７のプロセッサによってデジタル化される。
この情報及び補間アルゴリズムコントローラ１９７を使
用することにより、像の中心位置を計算する。
は、フォトダイオードアレイ１８０の左側に約０．２５
ｍｍ×３ｍｍの長方形のイメージを作り出す。１０又は
１１の照射されたフォトダイオードは受光強度に比例し
て信号を生成し、信号は読まれ、ウェーブメータコント
ローラ１９７のプロセッサによってデジタル化される。
この情報及び補間アルゴリズムコントローラ１９７を使
用することにより、像の中心位置を計算する。
【００１８】（ピクセルで測定された）この位置は、２
つの較正係数を使用して、位置と波長との間の関係を線
形に想定して、概略波長値に変換される。これらの較正
係数は、以下に記載したように自動は長リファレンスソ
ースと参照することによって決定される。例えば、イメ
ージ位置と波長との間の関係は以下のアルゴリズムによ
る： λ＝（２．３ｐｍ／ピクセル）Ｐ＋１９１，６２５ｐｍ ここで、Ｐ＝概略イメージ中心位置である。
つの較正係数を使用して、位置と波長との間の関係を線
形に想定して、概略波長値に変換される。これらの較正
係数は、以下に記載したように自動は長リファレンスソ
ースと参照することによって決定される。例えば、イメ
ージ位置と波長との間の関係は以下のアルゴリズムによ
る： λ＝（２．３ｐｍ／ピクセル）Ｐ＋１９１，６２５ｐｍ ここで、Ｐ＝概略イメージ中心位置である。
【００１９】精密波長測定 図１０に示したようなミラー１７３を通過したビームの
約９５％は、エタロンアセンブリ１８４に対する入力で
ディフューザの上に、レンズ１８３を介して１８２から
反射する。ビーム出口エタロン１８４は、エタロンアセ
ンブリの４５８．４ｍｍ焦点距離レンズによって焦合さ
れ、図１０に示したような２つのミラーから反射された
後、線形フォトダイオードアレイ１８０の中央及び右側
に干渉縞を作り出す。
約９５％は、エタロンアセンブリ１８４に対する入力で
ディフューザの上に、レンズ１８３を介して１８２から
反射する。ビーム出口エタロン１８４は、エタロンアセ
ンブリの４５８．４ｍｍ焦点距離レンズによって焦合さ
れ、図１０に示したような２つのミラーから反射された
後、線形フォトダイオードアレイ１８０の中央及び右側
に干渉縞を作り出す。
【００２０】スペクトロメータは、実質的な実時間では
著及びバンド幅を測定しなければならない。レーザ繰り
返し数が１０００Ｈｚ又はそれ以上となりうるので、正
確であるが、経済性及びコンパクト製造エレクトロニク
スを備えた所望の性能を達成するために計算的に強いア
ルゴリズムを使用する必要がある。それゆえ、計算的ア
ルゴリズムは、好ましくは浮動小数点数学ではなく整数
を使用すべきであり、数学的演算は好ましくは、（平方
根、正弦、対数などを使用しない）コンピュータ計算結
果であるべきである。
著及びバンド幅を測定しなければならない。レーザ繰り
返し数が１０００Ｈｚ又はそれ以上となりうるので、正
確であるが、経済性及びコンパクト製造エレクトロニク
スを備えた所望の性能を達成するために計算的に強いア
ルゴリズムを使用する必要がある。それゆえ、計算的ア
ルゴリズムは、好ましくは浮動小数点数学ではなく整数
を使用すべきであり、数学的演算は好ましくは、（平方
根、正弦、対数などを使用しない）コンピュータ計算結
果であるべきである。
【００２１】この好ましい実施形態で使用した好ましい
アルゴリズムの詳細を次に記載する。図９Ｂは、線形フ
ォトダイオードアレイ１８０によって測定された典型的
なエタロン・フリンジ信号を示す、５つのピークによる
カーブである。中央のピークは、他のものよりも高さが
低く示されている。エタロンに入る光の波長が異なるの
で、中央のピークは大きくなったり小さくなったり、時
にはゼロになり得る。この態様は、中央のピークが波長
測定に関して適していると言うことを示す。他のピーク
は、波長の変化に応じて、中央のピークに向かって移動
したり、中央のピークから離れるように移動し、それら
の幅がレーザのバンド幅を測定するとき、これらのピー
クの位置が波長を決定するのに使用することが出来る。
各々データウィンドウと名付けられた２つの領域が図９
Ｂに示されている。データウィンドウは、中央のピーク
に最も近いフリンジが通常は解析のために使用されるよ
うに、位置決めされる。しかしながら、波長が、フリン
ジを中央のピークに対して（歪み及びそれによるエラー
を生じさせるほど）近過ぎるくらい移動するように変化
するとき、第１のピークはウィンドウの外側にあるが第
２の最近接のピークがウィンドウの内側にあり、ソフト
ウェアにより制御モジュール１９７のプロセッサを第２
のピークに使用することが出来る。反対に、波長が、中
央のピークから離れるようにデータウィンドウの外側に
現在のピークを移動させるようにシフトするとき、ソフ
トウェアはデータウィンドウ内の内側フリンジにジャン
プするであろう。データウィンドウをまた図６にも示
す。
アルゴリズムの詳細を次に記載する。図９Ｂは、線形フ
ォトダイオードアレイ１８０によって測定された典型的
なエタロン・フリンジ信号を示す、５つのピークによる
カーブである。中央のピークは、他のものよりも高さが
低く示されている。エタロンに入る光の波長が異なるの
で、中央のピークは大きくなったり小さくなったり、時
にはゼロになり得る。この態様は、中央のピークが波長
測定に関して適していると言うことを示す。他のピーク
は、波長の変化に応じて、中央のピークに向かって移動
したり、中央のピークから離れるように移動し、それら
の幅がレーザのバンド幅を測定するとき、これらのピー
クの位置が波長を決定するのに使用することが出来る。
各々データウィンドウと名付けられた２つの領域が図９
Ｂに示されている。データウィンドウは、中央のピーク
に最も近いフリンジが通常は解析のために使用されるよ
うに、位置決めされる。しかしながら、波長が、フリン
ジを中央のピークに対して（歪み及びそれによるエラー
を生じさせるほど）近過ぎるくらい移動するように変化
するとき、第１のピークはウィンドウの外側にあるが第
２の最近接のピークがウィンドウの内側にあり、ソフト
ウェアにより制御モジュール１９７のプロセッサを第２
のピークに使用することが出来る。反対に、波長が、中
央のピークから離れるようにデータウィンドウの外側に
現在のピークを移動させるようにシフトするとき、ソフ
トウェアはデータウィンドウ内の内側フリンジにジャン
プするであろう。データウィンドウをまた図６にも示
す。
【００２２】該ステップは以下のことを含む： １．レーザショット後、フォトダイオードアレイ出力
は、電子的に読み出され、デジタル化される。データポ
イントは、フォトダイオードアレイエレメントのスペー
スによって物理的に決められた間隔によって分けられ、
この場合２５μｍピッチである。 ２．ディジタルデータはデータウィンドウ内のピーク強
度値を見つけるためにサーチされる。前のピーク位置が
出発点として使用される。小さな領域が、出発点の左及
び右でサーチされる。サーチ領域は、ピークが見つかる
まで、左及び右の小さな間隔によって拡張される。ピー
クがデータウィンドウの外側であるならば、サーチは他
のピークが見つかるまで自動的に続けられる。 ３．ピークの強度に基づいて、図９Ａに示したように５
０％レベルが計算される。０％レベルは、パルスの間で
周期的に測定される。計算された５０％レベルに基づい
て、５０％レベルに接するデータポイントが見つかるま
で、ポイントはピークの右及び左に調査される。線形補
間により、図９ＡのＡおよびＢと名付けられた左及び右
の半値点を見つけるために５０％レベルに接する点の対
の間が計算される。これらの位置は、整数データフォー
マットを使用して、１／１６のようなピクセルの一部分
に対して計算される。 ４．ステップ２及び３は、合計４つの補間された５０％
位置を与える、２つのデータウィンドウに関して複製さ
れる。図９Ｂに示したように、２つの径が計算される。
Ｄ１は内側フリンジ径であり、Ｄ２は外側フリンジ径で
ある。 ５．波長の近似が、前述の「概略波長測定」項目で記載
したように概略波長回路によって決定される。
は、電子的に読み出され、デジタル化される。データポ
イントは、フォトダイオードアレイエレメントのスペー
スによって物理的に決められた間隔によって分けられ、
この場合２５μｍピッチである。 ２．ディジタルデータはデータウィンドウ内のピーク強
度値を見つけるためにサーチされる。前のピーク位置が
出発点として使用される。小さな領域が、出発点の左及
び右でサーチされる。サーチ領域は、ピークが見つかる
まで、左及び右の小さな間隔によって拡張される。ピー
クがデータウィンドウの外側であるならば、サーチは他
のピークが見つかるまで自動的に続けられる。 ３．ピークの強度に基づいて、図９Ａに示したように５
０％レベルが計算される。０％レベルは、パルスの間で
周期的に測定される。計算された５０％レベルに基づい
て、５０％レベルに接するデータポイントが見つかるま
で、ポイントはピークの右及び左に調査される。線形補
間により、図９ＡのＡおよびＢと名付けられた左及び右
の半値点を見つけるために５０％レベルに接する点の対
の間が計算される。これらの位置は、整数データフォー
マットを使用して、１／１６のようなピクセルの一部分
に対して計算される。 ４．ステップ２及び３は、合計４つの補間された５０％
位置を与える、２つのデータウィンドウに関して複製さ
れる。図９Ｂに示したように、２つの径が計算される。
Ｄ１は内側フリンジ径であり、Ｄ２は外側フリンジ径で
ある。 ５．波長の近似が、前述の「概略波長測定」項目で記載
したように概略波長回路によって決定される。
【００２３】精密波長計算 （ピクセルの単位における）内側及び外側フリンジ径Ｄ
１及びＤ２が、以下の式によって波長に各々変換され
る： λ＝λ0＋Ｃｄ（Ｄ2−Ｄ0 2）＋Ｎ・ＦＳＲ ここで、λ＝径Ｄに対応する波長 λ0＝較正波長 Ｄ0＝波長λ0に対応する径 Ｃｄ＝光学系設計に依存した較正定数 ＦＳＲ＝エタロンの自由スペクトル範囲 Ｎ＝整数＝０，±１，±２，±３，・・・・ λ0、Ｋ1、ＦＳＲ及びＤ0は、較正の時間で決定され且
つストアされる。Ｎに関する値は以下のように選択され
る： ｜λ−λc｜≦1/2ＦＳＲ ここで、λcは概略的に決定された波長である。
１及びＤ２が、以下の式によって波長に各々変換され
る： λ＝λ0＋Ｃｄ（Ｄ2−Ｄ0 2）＋Ｎ・ＦＳＲ ここで、λ＝径Ｄに対応する波長 λ0＝較正波長 Ｄ0＝波長λ0に対応する径 Ｃｄ＝光学系設計に依存した較正定数 ＦＳＲ＝エタロンの自由スペクトル範囲 Ｎ＝整数＝０，±１，±２，±３，・・・・ λ0、Ｋ1、ＦＳＲ及びＤ0は、較正の時間で決定され且
つストアされる。Ｎに関する値は以下のように選択され
る： ｜λ−λc｜≦1/2ＦＳＲ ここで、λcは概略的に決定された波長である。
【００２４】例えば、好ましい実施形態において、我々
は（白金ホローカソードランプの吸収線に対応する）λ
0＝１９３，４３６．９ｐｍのリファレンス波長を選択
する。この波長では、フリンジ径Ｄ0は、３００ピクセ
ルであると見いだされうる。Ｃｄは、直接測定されるか
又は光学的設計から計算されるかのいずれかである定数
である。我々の好ましい実施形態では、Ｃｄ＝−９．２
５×１０-5ｐｍ／ピクセル2である。従って、例えば、
異なる波長でのレーザ作動では、フリンジ径は４０５ピ
クセルと測定されうる。式（１）によって計算される可
能な波長は： λ＝193,436.9pm−9.25×10-5pm/ピクセル2[(405)2−(300)2]＋Ｎ・ＦＳＲ ＝193,443,7＋Ｎ・ＦＳＲ 自由数スペクトル範囲ＦＳＲ＝２０ｐｍならば、λに関
する可能な値は以下の値を含む： １９３，４０３．７ｐｍ Ｎ＝−２ １９３，４２３．７ｐｍ Ｎ＝−１ １９３，４４３．７ｐｍ Ｎ＝０ １９３，４６３．７ｐｍ Ｎ＝＋１ １９３，４８３．７ｐｍ Ｎ＝＋２ 概略波長が例えば、λc＝１９３，４０１．９と見積も
られたならば、プロセッサは、λcと最も近い一致の解
として値λ＝１９３，４０３．７ｐｍ（Ｎ＝−２）を選
択する。
は（白金ホローカソードランプの吸収線に対応する）λ
0＝１９３，４３６．９ｐｍのリファレンス波長を選択
する。この波長では、フリンジ径Ｄ0は、３００ピクセ
ルであると見いだされうる。Ｃｄは、直接測定されるか
又は光学的設計から計算されるかのいずれかである定数
である。我々の好ましい実施形態では、Ｃｄ＝−９．２
５×１０-5ｐｍ／ピクセル2である。従って、例えば、
異なる波長でのレーザ作動では、フリンジ径は４０５ピ
クセルと測定されうる。式（１）によって計算される可
能な波長は： λ＝193,436.9pm−9.25×10-5pm/ピクセル2[(405)2−(300)2]＋Ｎ・ＦＳＲ ＝193,443,7＋Ｎ・ＦＳＲ 自由数スペクトル範囲ＦＳＲ＝２０ｐｍならば、λに関
する可能な値は以下の値を含む： １９３，４０３．７ｐｍ Ｎ＝−２ １９３，４２３．７ｐｍ Ｎ＝−１ １９３，４４３．７ｐｍ Ｎ＝０ １９３，４６３．７ｐｍ Ｎ＝＋１ １９３，４８３．７ｐｍ Ｎ＝＋２ 概略波長が例えば、λc＝１９３，４０１．９と見積も
られたならば、プロセッサは、λcと最も近い一致の解
として値λ＝１９３，４０３．７ｐｍ（Ｎ＝−２）を選
択する。
【００２５】図９Ｂに示したような内側及び外側フリン
ジ径Ｄ1及びＤ2は、それぞれ波長λ 1及びλ2に各々変換
される。レーザ波長に関して報告される最終的な値は、
これら２つの計算の平均である： λ＝（λ1＋λ2）／２
ジ径Ｄ1及びＤ2は、それぞれ波長λ 1及びλ2に各々変換
される。レーザ波長に関して報告される最終的な値は、
これら２つの計算の平均である： λ＝（λ1＋λ2）／２
【００２６】バンド幅計算 レーザのバンド幅は、（λ2−λ1）／２として計算され
る。固定された補正因子が、真のレーザバンド幅を加え
たエタロンピークの固有幅とみなすために適用される。
数学的な解析アルゴリズムは、測定された幅からエタロ
ン固有幅を除去する形式であるが、これは計算的示強性
から遠すぎ、十分さ制度を与える固定された補正ΔλE
は除去される。従って、バンド幅は： Δλ＝（Ｄ2−Ｄ1）／２−ΔλE である。ΔλEは、エタロンの仕様及び真のレーザバン
ド幅の両方に依存する。それは典型的には、ここで記載
したアプリケーションに関して０．１乃至１ｐｍの範囲
に位置する。
る。固定された補正因子が、真のレーザバンド幅を加え
たエタロンピークの固有幅とみなすために適用される。
数学的な解析アルゴリズムは、測定された幅からエタロ
ン固有幅を除去する形式であるが、これは計算的示強性
から遠すぎ、十分さ制度を与える固定された補正ΔλE
は除去される。従って、バンド幅は： Δλ＝（Ｄ2−Ｄ1）／２−ΔλE である。ΔλEは、エタロンの仕様及び真のレーザバン
ド幅の両方に依存する。それは典型的には、ここで記載
したアプリケーションに関して０．１乃至１ｐｍの範囲
に位置する。
【００２７】自動リファレンスソースを備える較正 好ましい実施形態では、ウェーブメータ１２０は、図１
０に示されたように自動ウェーブ・リファレンス・ユニ
ット１９０に示された光学装置と較正される。
０に示されたように自動ウェーブ・リファレンス・ユニ
ット１９０に示された光学装置と較正される。
【００２８】ミラー１８２を通過するビームの一部であ
るおおよそ５％が、レンズ１８８を介してミラー１８６
から、自動波長リファレンスユニット１９０内に反射さ
れる。光は、ディフューザ１９１を通過し、ミラー１９
２から反射され、気層セル１９４の中心の焦点にレンズ
１９３によって焦合され、フォトダイオード１９６にレ
ンズ１９５によって再び焦合される。較正は（図４に示
したようなチューニングミラー３６を備える）レーザの
波長を走査することによって達成され、エネルギ検知値
６９によって監視され且つ制御されるとき、レーザ定数
の出力エネルギを維持する。この好ましい実施形態で
は、走査及び較正シーケンスは自動化され、且つレーザ
に関する制御エレクトロニクスにプログラムされる。ス
キャンの波長範囲は、白金気層セル１９４の吸収波長を
含むように選択される。例えば、この好ましい実施形態
では、１９３，４３６．９ｐｍでの強い吸収が使用さ
れ、レーザは約１９３，４３４ｐｍから１９３，４４０
ｐｍまでスキャンするようにプログラムされる。レーザ
波長が吸収波長と一致するとき、信号における実質的な
縮小（１０乃至５０％）は、フォトダイオード１９６に
よって見られる。スキャン中、データの２つの対応する
セットがとられ、それは、フォトダイオード１９６から
の信号と、ウェーブメータ１２０によって測定された波
長である。データの別のセットが図１２に示されてお
り、フォトダイオード１９６からの信号が、ウェーブメ
ータ１２０によって報告された波長に対してプロットさ
れている。プロセッサはフォトダイオードデータを解析
し、吸収ディップの中心に対応する明らかな波長λ1を
決定する。原子吸収リファレンスの真の波長がλ0であ
ると正確にわかっているので、較正エラー（λ1−λ0）
は計算できうる。このエラーは次いで、概略及び精密な
波長アルゴリズムの両方によって使用される較正定数を
自動的に補正するのに使用される。
るおおよそ５％が、レンズ１８８を介してミラー１８６
から、自動波長リファレンスユニット１９０内に反射さ
れる。光は、ディフューザ１９１を通過し、ミラー１９
２から反射され、気層セル１９４の中心の焦点にレンズ
１９３によって焦合され、フォトダイオード１９６にレ
ンズ１９５によって再び焦合される。較正は（図４に示
したようなチューニングミラー３６を備える）レーザの
波長を走査することによって達成され、エネルギ検知値
６９によって監視され且つ制御されるとき、レーザ定数
の出力エネルギを維持する。この好ましい実施形態で
は、走査及び較正シーケンスは自動化され、且つレーザ
に関する制御エレクトロニクスにプログラムされる。ス
キャンの波長範囲は、白金気層セル１９４の吸収波長を
含むように選択される。例えば、この好ましい実施形態
では、１９３，４３６．９ｐｍでの強い吸収が使用さ
れ、レーザは約１９３，４３４ｐｍから１９３，４４０
ｐｍまでスキャンするようにプログラムされる。レーザ
波長が吸収波長と一致するとき、信号における実質的な
縮小（１０乃至５０％）は、フォトダイオード１９６に
よって見られる。スキャン中、データの２つの対応する
セットがとられ、それは、フォトダイオード１９６から
の信号と、ウェーブメータ１２０によって測定された波
長である。データの別のセットが図１２に示されてお
り、フォトダイオード１９６からの信号が、ウェーブメ
ータ１２０によって報告された波長に対してプロットさ
れている。プロセッサはフォトダイオードデータを解析
し、吸収ディップの中心に対応する明らかな波長λ1を
決定する。原子吸収リファレンスの真の波長がλ0であ
ると正確にわかっているので、較正エラー（λ1−λ0）
は計算できうる。このエラーは次いで、概略及び精密な
波長アルゴリズムの両方によって使用される較正定数を
自動的に補正するのに使用される。
【００２９】改良されたエタロン 在来のエタロン取り付けスキームは典型的には、エレメ
ントの位置を強制するが、エレメントに加えられる力を
最小にするために、光学素子をまわりの構造に取り付け
るエラストマを採用する。このためにしようされる一般
的なコンパウンドは室温加硫シリコーン（room-tempera
ture vulcanizing silicone：ＲＴＶ）である。しかし
ながら、これらのエラストマから放出される種々の有機
気体は、光学系の表面に堆積し、その性能を低下させ
る。エタロンの性能寿命を延長させるために、どんなエ
ラストマ・コンパウンドをも包含しない密封された包囲
内にエタロンを取り付けるのが望ましい。
ントの位置を強制するが、エレメントに加えられる力を
最小にするために、光学素子をまわりの構造に取り付け
るエラストマを採用する。このためにしようされる一般
的なコンパウンドは室温加硫シリコーン（room-tempera
ture vulcanizing silicone：ＲＴＶ）である。しかし
ながら、これらのエラストマから放出される種々の有機
気体は、光学系の表面に堆積し、その性能を低下させ
る。エタロンの性能寿命を延長させるために、どんなエ
ラストマ・コンパウンドをも包含しない密封された包囲
内にエタロンを取り付けるのが望ましい。
【００３０】好ましい実施形態は、図１０の１８４に示
した改良されたエタロンアセンブリを包含する。このエ
タロンアセンブリは、図７Ａ及び７Ｂに詳細に示し、石
英ガラスエタロン７９それ自身が、フランジ８１及び下
側プレート８２を有する上部プレート８０からなり、両
プレートはプレミアムグレード石英ガラスからなる。エ
タロンは、１．０００３の屈折率と２５以上のフィネス
とを有するガスによって取り囲まれるとき、１９３．３
５ｍｍで２０．００ｐｍの自由スペクトル範囲を有する
フリンジを作り出すように設計される。熱膨張が非常に
小さい３つの石英ガラススペーサ８３はプレートを分離
し、９３４μｍ±１μｍ厚である。これらの保持された
エタロンは、光学系の製造技術において周知の技術を使
用して光学的に互いに接触される。エタロンの内側表面
の反射率は各々約８８％であり、外側表面は非反射コー
トされている。エタロンの透過は約５０％である。エタ
ロン７９は、重力及び３つのパッドに対してフランジを
押している３つの弱いスプリング８６だけによってアル
ミニウムハウジング８４内の適所に保持されており、前
記３つのパッドは示されていないが、リーダー８５によ
って示された放射状の位置でフランジ８１の底端の中央
の下に１２０度で位置決めされている。８７でフランジ
８１の上端に沿った約0.1mm（０．００４インチ）だけ
の間隙によって、エタロンがその適切な位置におおよそ
残っていることを保証する。この近い許容差適合がま
た、ショック又は衝撃がマウンティングを介してエタロ
ンシステムに移動するならば、光学コンポーネントとハ
ウジング接触点との間の相対速度が最小に維持されうる
ことを保証する。エタロンアセンブリ１８４の他の光学
コンポーネントは、ディフューザ８８、ウィンドウ８
９、及び、４５８．４ｍｍの焦点距離を有する焦点レン
ズ９０とを含む。
した改良されたエタロンアセンブリを包含する。このエ
タロンアセンブリは、図７Ａ及び７Ｂに詳細に示し、石
英ガラスエタロン７９それ自身が、フランジ８１及び下
側プレート８２を有する上部プレート８０からなり、両
プレートはプレミアムグレード石英ガラスからなる。エ
タロンは、１．０００３の屈折率と２５以上のフィネス
とを有するガスによって取り囲まれるとき、１９３．３
５ｍｍで２０．００ｐｍの自由スペクトル範囲を有する
フリンジを作り出すように設計される。熱膨張が非常に
小さい３つの石英ガラススペーサ８３はプレートを分離
し、９３４μｍ±１μｍ厚である。これらの保持された
エタロンは、光学系の製造技術において周知の技術を使
用して光学的に互いに接触される。エタロンの内側表面
の反射率は各々約８８％であり、外側表面は非反射コー
トされている。エタロンの透過は約５０％である。エタ
ロン７９は、重力及び３つのパッドに対してフランジを
押している３つの弱いスプリング８６だけによってアル
ミニウムハウジング８４内の適所に保持されており、前
記３つのパッドは示されていないが、リーダー８５によ
って示された放射状の位置でフランジ８１の底端の中央
の下に１２０度で位置決めされている。８７でフランジ
８１の上端に沿った約0.1mm（０．００４インチ）だけ
の間隙によって、エタロンがその適切な位置におおよそ
残っていることを保証する。この近い許容差適合がま
た、ショック又は衝撃がマウンティングを介してエタロ
ンシステムに移動するならば、光学コンポーネントとハ
ウジング接触点との間の相対速度が最小に維持されうる
ことを保証する。エタロンアセンブリ１８４の他の光学
コンポーネントは、ディフューザ８８、ウィンドウ８
９、及び、４５８．４ｍｍの焦点距離を有する焦点レン
ズ９０とを含む。
【００３１】ディフューザ８８は、エタロンの適切な作
動に関して必要な入射角の大きな変化を作り出すため
に、エタロンの上流で一般的に使用される標準的な従来
技術のディフューザであってよい。従来技術のディフュ
ーザが有する問題は、ディフューザを通過する光の約９
０％が有効な角度ではなく、その結果、フォトダイオー
ドアレイに焦合されないことである。しかしながら、こ
の浪費された光は、光学系の加熱となり、光学系の表面
の低下に寄与する。別の実施形態では、回折レンズアレ
イはディフューザ８８として使用される。この場合で
は、光を完全に散乱するが、約５度の角度内である回折
レンズアレイに、パターンが作り出される。その結果、
エタロンに入る光の約９０％が有用な角度での入射であ
り、エタロンへの入射の光のかなり多くの部分がフォト
ダイオードアレイによって最終的に検出されることにな
る。その結果、エタロンへの入射光が著しく減少し、光
学コンポーネントの寿命を著しく増加させる。出願人
は、入射光が、フォトダイオードアレイへの等しい光を
用いて、従来技術の値の１０％以下に減少すると見積も
っている。
動に関して必要な入射角の大きな変化を作り出すため
に、エタロンの上流で一般的に使用される標準的な従来
技術のディフューザであってよい。従来技術のディフュ
ーザが有する問題は、ディフューザを通過する光の約９
０％が有効な角度ではなく、その結果、フォトダイオー
ドアレイに焦合されないことである。しかしながら、こ
の浪費された光は、光学系の加熱となり、光学系の表面
の低下に寄与する。別の実施形態では、回折レンズアレ
イはディフューザ８８として使用される。この場合で
は、光を完全に散乱するが、約５度の角度内である回折
レンズアレイに、パターンが作り出される。その結果、
エタロンに入る光の約９０％が有用な角度での入射であ
り、エタロンへの入射の光のかなり多くの部分がフォト
ダイオードアレイによって最終的に検出されることにな
る。その結果、エタロンへの入射光が著しく減少し、光
学コンポーネントの寿命を著しく増加させる。出願人
は、入射光が、フォトダイオードアレイへの等しい光を
用いて、従来技術の値の１０％以下に減少すると見積も
っている。
【００３２】白金気層セル 白金気層セル１９４の詳細を図１１に参照する。このセ
ルは、米国特許第５，４５０，２０２号に記載されたも
のと類似する改良されたシリーズＬ２７８３ホローカソ
ードランプチューブである。ＵＶ透過ウィンドウ３１４
及び３１６を備えるガラスエンベロープは中性ガスであ
るネオンを包含する。大きな違いは、この好ましい実施
形態におけるセルのホローカソードが、アノード３１８
に面するカソード３２０の表面とホローカソード３２０
の内側表面とを覆う非常に薄い白金「ホローＴ」型スリ
ーブを有することである。約１５０ボルトのＤＣ電源
が、図１１に示したような気層材料としてホローカソー
ド内に全体的に包含される白金イオンを有するプラズマ
を作り出すセルを励起する。
ルは、米国特許第５，４５０，２０２号に記載されたも
のと類似する改良されたシリーズＬ２７８３ホローカソ
ードランプチューブである。ＵＶ透過ウィンドウ３１４
及び３１６を備えるガラスエンベロープは中性ガスであ
るネオンを包含する。大きな違いは、この好ましい実施
形態におけるセルのホローカソードが、アノード３１８
に面するカソード３２０の表面とホローカソード３２０
の内側表面とを覆う非常に薄い白金「ホローＴ」型スリ
ーブを有することである。約１５０ボルトのＤＣ電源
が、図１１に示したような気層材料としてホローカソー
ド内に全体的に包含される白金イオンを有するプラズマ
を作り出すセルを励起する。
【００３３】他の好ましい実施形態 本システムにおける別の好ましい実施形態では、図４の
レーザは、フッ素ガス（Ｆ2）を包含し、１５７．６３
９ｎｍを含む波長の範囲を介して調整可能であり、吸収
セル１９４が、臭素原子を含む気層を包含する。セル１
９４は、上述のように臭素を含むカソードを備えるが、
ホローカソードランプからなる。更に、ビームを検出器
１９６に透過させるように配置されたウィンドウを備え
る他の密封されたコンテナを使用することが出来る。
レーザは、フッ素ガス（Ｆ2）を包含し、１５７．６３
９ｎｍを含む波長の範囲を介して調整可能であり、吸収
セル１９４が、臭素原子を含む気層を包含する。セル１
９４は、上述のように臭素を含むカソードを備えるが、
ホローカソードランプからなる。更に、ビームを検出器
１９６に透過させるように配置されたウィンドウを備え
る他の密封されたコンテナを使用することが出来る。
【００３４】本発明の別の好ましい実施形態では、焦合
エレメント１９３は、ビームの平行化された部分が、カ
ソード１９８を通過し、光学要素１９５を介し、検出器
１９６に届くように適切なアパーチャを備えて使用する
ことが出来る。この実施形態では、測定は、セル１９４
のウィンドウの平行表面からの反射のための光学的干渉
の影響を取り除くことができる。かかる測定は、セル１
９４の入り口ウィンドウ及び出口ウィンドウの両方で内
側及び外側ウィンドウ表面の間に小さなウェッジ角を提
供することを含みうる。
エレメント１９３は、ビームの平行化された部分が、カ
ソード１９８を通過し、光学要素１９５を介し、検出器
１９６に届くように適切なアパーチャを備えて使用する
ことが出来る。この実施形態では、測定は、セル１９４
のウィンドウの平行表面からの反射のための光学的干渉
の影響を取り除くことができる。かかる測定は、セル１
９４の入り口ウィンドウ及び出口ウィンドウの両方で内
側及び外側ウィンドウ表面の間に小さなウェッジ角を提
供することを含みうる。
【００３５】白金蒸気はＡｒＦレーザのチューニング範
囲内に２つの固有の吸収線を与えるので、較正を精密に
改善する必要があるならば、両方の線が利用可能であ
る。プロシージャは、各較正における両方の線を使用す
るのに確立され得る。しかし、好ましくは、臨時チェッ
クが、一つの線での較正が第２の線で精密にレーザを較
正することを示すならば、第２の線はたまにだけチェッ
クされても良い。
囲内に２つの固有の吸収線を与えるので、較正を精密に
改善する必要があるならば、両方の線が利用可能であ
る。プロシージャは、各較正における両方の線を使用す
るのに確立され得る。しかし、好ましくは、臨時チェッ
クが、一つの線での較正が第２の線で精密にレーザを較
正することを示すならば、第２の線はたまにだけチェッ
クされても良い。
【００３６】レーザをチューニングするための他の技術 図４のレーザ３０を所望の波長にチューニングすること
は、図４に示したようなレーザを光学的にチューニング
することが好ましいけれども、機械的、光学的又は（レ
ーザ３０内のガス構成要素を制御することによって）化
学的な種々の周知の方法によって実行でき得る。制御信
号に応答してレーザをチューニングするためのこれらの
いかなる知られた機構でも、波長調整機構を構成しう
る。特定の構造が白金吸収線を検出するために示されて
いるけれども、他の適当な実施形態を採用することもで
きる。この開示をレヴューした後、当業者によって理解
されるような、異なる光学的セットアップを使用して実
施することもできる。
は、図４に示したようなレーザを光学的にチューニング
することが好ましいけれども、機械的、光学的又は（レ
ーザ３０内のガス構成要素を制御することによって）化
学的な種々の周知の方法によって実行でき得る。制御信
号に応答してレーザをチューニングするためのこれらの
いかなる知られた機構でも、波長調整機構を構成しう
る。特定の構造が白金吸収線を検出するために示されて
いるけれども、他の適当な実施形態を採用することもで
きる。この開示をレヴューした後、当業者によって理解
されるような、異なる光学的セットアップを使用して実
施することもできる。
【００３７】本発明の特定の実施形態を示し、記載した
けれども、そのより広い態様において本発明から逸脱す
ることなく変更及び修正をすることは、当業者にとって
明らかであり、それゆえ、特許請求の範囲は本発明の真
の精神及び範囲が入るようにかかる全ての変更及び修正
をそれらの範囲内に包囲する。
けれども、そのより広い態様において本発明から逸脱す
ることなく変更及び修正をすることは、当業者にとって
明らかであり、それゆえ、特許請求の範囲は本発明の真
の精神及び範囲が入るようにかかる全ての変更及び修正
をそれらの範囲内に包囲する。
【図１】ＡｒＦエキシマレーザ広帯域スペクトルのグラ
フである。
フである。
【図２】ＡｒＦ狭帯域スペクトルである。
【図３】チューニングミラー位置とＡｒＦエキシマレー
ザに関する出力波長との間の関係を示す。
ザに関する出力波長との間の関係を示す。
【図４】エキシマレーザの波長を制御するための主要な
要素を示すブロック図である。
要素を示すブロック図である。
【図５】１０２４ピクセルフォトダイオードアレイを示
す。
す。
【図６】概略及び精密波長測定をするために使用される
図５のフォトダイオードアレイの光のパターンを示す。
図５のフォトダイオードアレイの光のパターンを示す。
【図７Ａ】エタロンを示す。
【図７Ｂ】エタロンを示す。
【図８】エタロンアセンブリの図である。
【図９Ａ】どうやってバンド幅及びフリンジ径が図５の
フォトダイオードの出力を使用して測定されるのかを説
明する。
フォトダイオードの出力を使用して測定されるのかを説
明する。
【図９Ｂ】どうやってバンド幅及びフリンジ径が図５の
フォトダイオードの出力を使用して測定されるのかを説
明する。
フォトダイオードの出力を使用して測定されるのかを説
明する。
【図１０】ＡｒＦレーザの波長を測定するための光学装
置の好ましいレイアウトを示す。
置の好ましいレイアウトを示す。
【図１１】気層セルの図である。
【図１２】気層セルの吸収を示すグラフである。
３０ レーザ ３１ 線狭帯域化モジュール ３６ チューニングミラー ３８ グレーティング ３９ ステッパミラー ６９ 検出器 １２０ ウェーブメータユニット １７２ エネルギ検出器 １９０ 絶対波長リファレンス較正ユニット １９７ ウェーブメータプロセッサ
Claims (2)
- 【請求項１】 狭帯域レーザによって作り出されたレー
ザビームの波長を測定し且つ制御するための波長システ
ムであって、 Ａ．波長の増分変化を測定するためのウェーブメータ
と、 Ｂ．前記ウェーブメータを較正するための原子波長リフ
ァレンスとを有し、 前記リファレンスは、 １）前記レーザに関する所望の作動波長付近の吸収線を
有する蒸気を包含するための気層セルと、 ２）前記気層セルを通過する光の強度を測定するための
較正光検出器と、 を備え、 Ｃ．前記吸収線を包含する波長の範囲に前記レーザを調
整するのに十分なチューニング範囲を有するチューニン
グデバイスと、 Ｄ．(i)前記ウェーブメータに、そして(ii)前記較正光
検出器に前記気層セルを介して、前記狭バンドレーザビ
ームの部分を同時に差し向けるように配置された光学縦
列と、 Ｅ．波長の前記範囲を超えて前記較正光検出器及び前記
ウェーブメータからのデータを補正し、解析し、かかる
解析に基づいて、前記ウェーブメータを較正するプロセ
ッサと、を有する、前記波長システム。 - 【請求項２】 レーザビームを出力するための調整可能
なエキシマレーザと、 ガスセルを通過して前記レーザビームの少なくとも一部
で、関係のある範囲を調整する際、複数の吸収線を有す
る１またはそれ以上のガスを包含するガスセルと、 前記レーザに接続される波長調整機構と、 前記レーザの波長を検出するための前記レーザビームの
少なくとも一部を受光するウェーブメータと、 前記ガスセルにおける前記１又はそれ以上のガスの吸収
線の波長を適合させる前記レーザビームの波長の波長又
は狭バンドを測定するために、前記ガスセルを通過する
前記レーザビームのエネルギのディップを検出し、前記
１又はそれ以上のガスの前記吸収線の少なくとも一つに
前記ウェーブメータを較正するためにプログラムされた
プロセッサと、を有する、レーザシステム。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/041,474 US5991324A (en) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | Reliable. modular, production quality narrow-band KRF excimer laser |
| US09/041474 | 1998-03-11 | ||
| US09/165,593 US5978394A (en) | 1998-03-11 | 1998-10-02 | Wavelength system for an excimer laser |
| US09/165593 | 1998-10-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11298084A true JPH11298084A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3247659B2 JP3247659B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=26718175
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06495799A Expired - Lifetime JP3247659B2 (ja) | 1998-03-11 | 1999-03-11 | エキシマレーザに関する波長システム |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0992093B1 (ja) |
| JP (1) | JP3247659B2 (ja) |
| KR (1) | KR100674021B1 (ja) |
| AU (1) | AU2876199A (ja) |
| DE (1) | DE69907594T2 (ja) |
| ES (1) | ES2196784T3 (ja) |
| TW (1) | TW410494B (ja) |
| WO (1) | WO1999046836A1 (ja) |
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| JP2004526334A (ja) * | 2001-05-11 | 2004-08-26 | サイマー， インコーポレイテッド | ４ＫＨｚガス放電レーザシステム |
| JP2005530352A (ja) * | 2002-06-14 | 2005-10-06 | サイマー インコーポレイテッド | 向上した照明を有するガス放電紫外線波長計 |
| US7196796B2 (en) | 2002-01-21 | 2007-03-27 | Gigaphoton, Inc. | Wavelength detecting apparatus, laser apparatus, and wavelength detecting method |
| US7653095B2 (en) | 2005-06-30 | 2010-01-26 | Cymer, Inc. | Active bandwidth control for a laser |
| JP2013033932A (ja) * | 2011-07-06 | 2013-02-14 | Gigaphoton Inc | 波長検出器、波長較正システム |
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| US6671296B2 (en) | 2000-10-10 | 2003-12-30 | Spectrasensors, Inc. | Wavelength locker on optical bench and method of manufacture |
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| US6486949B2 (en) | 2000-12-11 | 2002-11-26 | Corning Incorporated | Method and apparatus for evaluating the quality of an optical crystal |
| WO2002093201A2 (en) | 2001-05-16 | 2002-11-21 | Corning Incorporated | Preferred crystal orientation optical elements from cubic materials |
| JP2002374033A (ja) * | 2001-06-14 | 2002-12-26 | Ando Electric Co Ltd | 可変波長光源装置 |
| KR20040035780A (ko) | 2001-09-14 | 2004-04-29 | 코닝 인코포레이티드 | 포토리소그라피 방법 및 최소 공간분산을 갖는 유브이투과용 플루오라이드 결정 |
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| EP2243011A4 (en) | 2008-02-13 | 2013-12-18 | Hewlett Packard Co | COLOR DETECTOR HAVING ZONE-SIZED PHOTODETECTORS |
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| KR101480101B1 (ko) | 2013-12-10 | 2015-01-13 | 한국광기술원 | 광섬유 브래그 격자 센서 시스템 |
| KR101616980B1 (ko) * | 2014-03-28 | 2016-04-29 | 한국광기술원 | 파장가변 광 생성장치 |
| US11108275B2 (en) | 2016-07-08 | 2021-08-31 | Lg Electronics Inc. | Wireless power transmission apparatus and method therefor |
| KR102541171B1 (ko) | 2016-07-08 | 2023-06-08 | 엘지전자 주식회사 | 무선전력 전송장치 및 그 방법 |
| US9983060B1 (en) | 2016-11-28 | 2018-05-29 | Cymer, Llc | Calibration of a spectral analysis module |
| WO2020183644A1 (ja) | 2019-03-13 | 2020-09-17 | ギガフォトン株式会社 | レーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 |
| CN113659417A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-11-16 | 北京科益虹源光电技术有限公司 | 高稳定性准分子激光器装置 |
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- 1999-02-23 KR KR1020067005165A patent/KR100674021B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-02-23 WO PCT/US1999/004032 patent/WO1999046836A1/en active IP Right Grant
- 1999-02-23 DE DE69907594T patent/DE69907594T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-23 AU AU28761/99A patent/AU2876199A/en not_active Abandoned
- 1999-02-23 ES ES99909589T patent/ES2196784T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-02-26 TW TW088102978A patent/TW410494B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-03-11 JP JP06495799A patent/JP3247659B2/ja not_active Expired - Lifetime
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