(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのエタロンを用いて、レーザ共振器から出力される紫外線レーザ光の波長を検出する波長検出装置において、
前記エタロンを収容する内部空間が密封された第１筐体と、
前記第１筐体に形成された第１開口に取り付けられ、前記第１筐体内に前記紫外線レーザ光を採り入れる入力ウインドウと、
前記入力ウインドウの端縁部と前記第１開口の内周部との間の隙間をシールする第１シール部材と、
前記入力ウインドウの端縁部と前記第１シール部材との間に配置され、前記入力ウインドウから前記第１シール部材に向かう前記紫外線レーザ光を遮光する遮光膜と、
前記第１筐体の外側に配置され、前記入力ウインドウの前段において、前記紫外線レーザ光を拡散させる拡散素子と、
を備え、
前記第１筐体はアルミニウム製であり、前記第１筐体の内壁面及び外壁面の少なくとも一部にはニッケルメッキが施されており、かつ、
前記第１筐体の前記内壁面において前記ニッケルメッキが施された部分を覆うカバー部材であって、アルミニウム又はステンレスで形成され、表面に前記ニッケルメッキが施されていないカバー部材が設けられている波長検出装置。
【請求項２】
少なくとも１つのエタロンを用いて、レーザ共振器から出力される紫外線レーザ光の波長を検出する波長検出装置において、
前記エタロンを収容する内部空間が密封された第１筐体と、
前記第１筐体に形成された第１開口に取り付けられ、前記第１筐体内に前記紫外線レーザ光を採り入れる入力ウインドウと、
前記入力ウインドウの端縁部と前記第１開口の内周部との間の隙間をシールする第１シール部材と、
前記入力ウインドウの端縁部と前記第１シール部材との間に配置され、前記入力ウインドウから前記第１シール部材に向かう前記紫外線レーザ光を遮光する遮光膜と、
前記レーザ共振器から出力された紫外線レーザ光の一部を反射して他の一部を透過する第１ビームスプリッタと、
前記第１ビームスプリッタが反射する前記紫外線レーザ光の少なくとも一部を集光する集光レンズと、
前記集光レンズを収容する第２筐体と、
前記第２筐体に設けられ、前記入力ウインドウの前段において、前記集光レンズが集光した前記紫外線レーザ光を拡散させる拡散素子と、
を備え、
前記第１筐体は、前記入力ウインドウが配置される第１面を含み、前記第２筐体は、前記第１面と対向する第２面を含み、
前記第１面と前記第２面の間には、前記入力ウインドウに対応する位置に開口が形成された断熱材が介挿されており、
前記開口の内周に沿って配置され、前記拡散素子から出射して前記断熱材に向かう拡散光を遮光する遮光リングを備えている波長検出装置。
【請求項３】
前記遮光膜の材料はアルミニウムであり、前記遮光膜には、前記第１シール部材と当接する面に保護膜が設けられている請求項１又は請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項４】
前記拡散素子は、前記紫外線レーザ光を透過する平行平板の少なくとも一面が粗面化された拡散板である請求項１又は請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項５】
前記入力ウインドウの材料は、合成石英である請求項１又は請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項６】
前記遮光膜は、紫外線に対する吸収率よりも反射率が高い反射膜である請求項１又は請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項７】
前記第１シール部材は、弾性を有する樹脂で形成されたＯリングである請求項１又は請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項８】
前記第１筐体の外周面に配置され、前記内部空間の温度を調節するヒータと、
前記内部空間の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサで測定された温度に基づいて、前記ヒータの駆動を制御する温度制御部とを、備えている請求項１又は請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項９】
前記エタロンとして、第１エタロンと、前記第１エタロンよりも分解能が高い第２エタロンの２つのエタロンを備えている請求項１又は請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項１０】
前記第１筐体の外部に配置され、前記第１エタロンを透過した前記紫外線レーザ光の第１透過光を撮像する第１イメージセンサと、
前記第１筐体の外部に配置され、前記第２エタロンを透過した前記紫外線レーザ光の第２透過光を撮像する第２イメージセンサと、
前記第１筐体に形成された第２開口に取り付けられ、前記第１透過光を前記第１筐体の外部に出力するウインドウであって、前記第１透過光を前記第１イメージセンサに集光する集光レンズとして機能する第１出力ウインドウと、
前記第１筐体に形成された第３開口に取り付けられ、前記第２透過光を前記第１筐体の外部に出力するウインドウであって、前記第２透過光を前記第２イメージセンサに集光する集光レンズとして機能する第２出力ウインドウと、
前記第１出力ウインドウの端縁部と前記第２開口の内周部との間の隙間をシールする第２シール部材と、
前記第２出力ウインドウの端縁部と前記第３開口の内周部との間の隙間をシールする第３シール部材と、
を備える請求項９に記載の波長検出装置。
【請求項１１】
前記拡散素子は、前記集光レンズの後段において、前記集光レンズの焦点位置から外れた位置に配置される請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項１２】
前記拡散素子は、前記第２面に配置された請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項１３】
さらに、前記第２筐体内において、前記第１ビームスプリッタの後段に配置され、前記第１ビームスプリッタで反射した前記紫外線レーザ光の一部を反射して他の一部を透過する第２ビームスプリッタを備えており、
前記第１ビームスプリッタと前記第２ビームスプリッタは、前記紫外線レーザ光のそれぞれの入射角が一致し、かつ、それぞれの入射面が直交するように配置されている請求項２に記載の波長検出装置。
【請求項１４】
前記第１ビームスプリッタと前記第２ビームスプリッタへの前記紫外線レーザ光のそれぞれの入射角は４５°である請求項１３に記載の波長検出装置。
【請求項１５】
前記第２ビームスプリッタを透過した透過光を吸収するビームダンパを備えている請求項１３に記載の波長検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、紫外線レーザ光の中心波長を検出する波長検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、中心波長２４８．４ｎｍの紫外線レーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３．４ｎｍの紫外線レーザ光を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。【０００３】
現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけ上の波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。【０００４】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影される紫外線レーザ光の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力される紫外線レーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には、狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module）が設けられている。この狭帯域化モジュールによりスペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。狭帯域化素子は、エタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル線幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。【０００５】
こうしたレーザ装置に用いられ、レーザ共振器が出力する紫外線レーザ光の中心波長を検出する波長検出装置が知られている。波長検出装置は、レーザ共振器が出力する紫外線レーザ光の一部をサンプル光として採光して、レーザ共振器が目標とする中心波長の紫外線レーザ光を出力しているか否かをモニタする。波長制御部は、波長検出装置が検出した中心波長に基づいて、紫外線レーザ光の中心波長が目標とする中心波長となるようにレーザ共振器を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１４９５８号公報
【特許文献２】実開平１−２９１６０号公報
【特許文献３】特開平１−１８３８７１号公報
【概要】
【０００７】
本開示の１つの観点に係る波長検出装置は、少なくとも１つのエタロンを用いて、レーザ共振器から出力される紫外線レーザ光の波長を検出する波長検出装置において、第１筐体と、入力ウインドウと、第１シール部材と、遮光膜と、拡散素子と、を備えている。第１筐体は、エタロンを収容する内部空間が密封された筐体である。入力ウインドウは、前記第１筐体に形成された第１開口に取り付けられ、前記第１筐体内に前記紫外線レーザ光を採り入れる。第１シール部材は、前記入力ウインドウの端縁部と前記第１開口の内周部との間の隙間をシールする。遮光膜は、前記入力ウインドウの端縁部と前記第１シール部材との間に配置され、前記入力ウインドウから前記シール部材に向かう前記紫外線レーザ光を遮光する。拡散素子は、前記第１筐体の外側に配置され、前記入力ウインドウの前段において、前記紫外線レーザ光を拡散させる。前記第１筐体はアルミニウム製であり、前記第１筐体の内壁面及び外壁面の少なくとも一部にはニッケルメッキが施されており、かつ、前記第１筐体の前記内壁面において前記ニッケルメッキが施された部分を覆うカバー部材であって、アルミニウム又はステンレスで形成され、表面に前記ニッケルメッキが施されていないカバー部材が設けられている。
本開示の他の１つの観点に係る波長検出装置は、少なくとも１つのエタロンを用いて、レーザ共振器から出力される紫外線レーザ光の波長を検出する波長検出装置において、第１筐体と、入力ウインドウと、第１シール部材と、遮光膜と、第１ビームスプリッタと、集光レンズと、第２筐体と、拡散素子と、を備えている。第１筐体は、エタロンを収容する内部空間が密封された筐体である。入力ウインドウは、前記第１筐体に形成された第１開口に取り付けられ、前記第１筐体内に前記紫外線レーザ光を採り入れる。第１シール部材は、前記入力ウインドウの端縁部と前記第１開口の内周部との間の隙間をシールする。遮光膜は、前記入力ウインドウの端縁部と前記第１シール部材との間に配置され、前記入力ウインドウから前記シール部材に向かう前記紫外線レーザ光を遮光する。第１ビームスプリッタは、前記レーザ共振器から出力された紫外線レーザ光の一部を反射して他の一部を透過する。集光レンズは、前記第１ビームスプリッタが反射する前記紫外線レーザ光の少なくとも一部を集光する。第２筐体は、前記集光レンズを収容する。拡散素子は、前記第２筐体に設けられ、前記入力ウインドウの前段において、前記集光レンズが集光した前記紫外線レーザ光を拡散させる。前記第１筐体は、前記入力ウインドウが配置される第１面を含み、前記第２筐体は、前記第１面と対向する第２面を含む。前記第１面と前記第２面の間には、前記入力ウインドウに対応する位置に開口が形成された断熱材が介挿されている。前記開口の内周に沿って配置され、前記拡散素子から出射して前記断熱材に向かう拡散光を遮光する遮光リングを備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
【図１】図１は、比較例に係る波長検出装置を用いた狭帯域レーザ装置の構成を概略的に示す。
【図２】図２は、比較例の課題を説明する説明図である。
【図３】図３は、第１実施形態の波長検出装置を用いた狭帯域レーザ装置の構成を概略的に示す。
【図４】図４は、第１実施形態の波長検出装置の要部を示す。
【図５】図５は、入力ウインドウの遮光膜と保護膜の説明図である。
【図６】図６は、第２実施形態の波長検出装置の要部を示す。
【図７】図７は、第３実施形態の波長検出装置の構成を概略的に示す。
【図８】図８は、第３実施形態の第１ユニットの外観斜視図である。
【図９】図９は、第３実施形態の波長検出装置の要部を示す。
【図１０】図１０は、第４実施形態の波長検出装置の構成を概略的に示す。
【図１１】図１１は、第４実施形態の１組のビームスプリッタの姿勢を示す説明図である。
【図１２】図１１とは異なる方向から見た１組のビームスプリッタの姿勢を示す説明図である。
【図１３】図１３は、ｐ偏光とｓ偏光の入射角度に対する反射率の関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、第４実施形態のビームスプリッタの作用を説明する概念図である。
【図１５】図１５は、参考形態の波長検出装置の要部を示す。
【実施形態】
【０００９】
＜内容＞
１．比較例に係る波長検出装置を用いる狭帯域化レーザ装置
１．１  レーザチャンバ
１．２  モニタモジュール
１．２．１  第２ユニット
１．２．２  第１ユニット
１．２．２．１  拡散板
１．２．２．２  第１エタロン分光器及び第２エタロン分光器
１．２．２．３  第１筐体
１．３  露光装置
１．４  レーザ制御部
１．５  波長制御部
１．６  動作
２．  課題
３．第１実施形態に係る波長検出装置を用いる狭帯域化レーザ装置
３．１  構成
３．２  動作
３．３  効果
４．第２実施形態に係る波長検出装置
４．１  構成
４．２  効果
４．３  変形例
５．第３実施形態に係る波長検出装置
５．１  構成
５．２  効果
６．第４実施形態に係る波長検出装置
６．１  構成
６．２  効果
７．参考形態に係る波長検出装置
８．その他
【００１０】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１１】
１．比較例に係る狭帯域化レーザ装置の全体説明
図１は、比較例に係る狭帯域化レーザ装置２の構成を模式的に示す。本例において、狭帯域化レーザ装置２は、露光装置４とともに用いられる形態を示す。狭帯域化レーザ装置２は、レーザチャンバ１０と、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂと、電源１２と、狭帯域化モジュール１４と、出力結合ミラー１５とで構成されるレーザ共振器を含んでいる。レーザ共振器は、紫外線レーザ光であるパルスレーザ光を出力する。本例において、出力結合ミラー１５から出力されるパルスレーザ光の進行方向は、Ｚ方向である。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電方向は、Ｖ方向又は−Ｖ方向である。これらの両方に垂直な方向はＨ方向である。
【００１２】
また、狭帯域化レーザ装置２は、モニタモジュール１６と、レーザ制御部２０と、波長制御部２１と、ドライバ２３とを含んでいる。モニタモジュール１６は、第１ユニット１７と第２ユニット１８とを含んでいる。第１ユニット１７は、第１エタロン分光器２６と、第２エタロン分光器２７とを含んでいる。
【００１３】
１．１  レーザ共振器
レーザチャンバ１０は、例えば、レアガスとしてアルゴンガスやクリプトンガス、ハロゲンガスとしてフッ素ガスや塩素ガス、バッファガスとしてネオンガスやヘリュームガスを含むレーザガスが封入されるチャンバである。レーザチャンバ１０の両端にはウインドウ１０ａ及び１０ｂが設けられている。
【００１４】
一対の放電電極１１ａ及び１１ｂは、レーザ媒質を放電により励起するための電極として、レーザチャンバ１０内に配置されている。一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間には、電源１２からパルス状の高電圧が印加される。電源１２は、図示しない充電器と、図示しないパルスパワーモジュールと、を含んでいる。パルスパワーモジュールは、スイッチ１２ａを含んでいる。電源１２は、レーザ制御部２０からスイッチ１２ａに発振トリガ信号が入力されると、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に印加される上述のパルス状の高電圧を生成する。
【００１５】
一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に高電圧が印加されると、一対の放電電極１１ａ及び１１ｂ間に放電が起こる。この放電のエネルギにより、レーザチャンバ１０内のレーザ媒質が励起されて高エネルギ準位に移行する。励起されたレーザ媒質が、その後低エネルギ準位に移行するとき、そのエネルギ準位差に応じた光を放出する。
【００１６】
ウインドウ１０ａ及び１０ｂは、これらのウインドウに対する光の入射面とＨＺ平面とが略一致し、かつ、この光の入射角度が略ブリュースター角となるように配置されている。レーザチャンバ１０内で発生した光は、ウインドウ１０ａ及び１０ｂを介して、パルスレーザ光としてレーザチャンバ１０の外部に出射する。パルスレーザ光には、複数のパルスが含まれる。１つのパルスは、１つの発振トリガ信号に応じてレーザチャンバ１０により生成されるレーザ光である。
【００１７】
狭帯域化モジュール（LNM：Line Narrowing Module）１４は、複数個、例えば２個のプリズム１４ａ及び１４ｂと、グレーティング１４ｃと、回転ステージ１４ｄと、を含んでいる。プリズム１４ａ及び１４ｂは、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ａから出射された光のＨ方向のビーム幅を拡大させて、その光をグレーティング１４ｃに入射させる。また、プリズム１４ａ及び１４ｂは、グレーティング１４ｃからの反射光のＨ方向のビーム幅を縮小させるとともに、その光を、ウインドウ１０ａを介して、レーザチャンバ１０内の放電空間に戻す。
【００１８】
グレーティング１４ｃは、表面の物質が高反射率の材料によって構成され、表面に多数の溝が所定間隔で形成されている。グレーティング１４ｃは、分散光学素子である。各溝は、例えば、断面形状が直角三角形の溝である。プリズム１４ａ及び１４ｂからグレーティング１４ｃに入射した光は、これらの溝によって反射されるとともに、光の波長に応じた方向に回折させられる。グレーティング１４ｃは、プリズム１４ａ及び１４ｂからグレーティング１４ｃに入射する光の入射角と、所望波長の回折光の回折角とが一致するようにリトロー配置されている。これにより、所望の波長付近の光がプリズム１４ａ及び１４ｂを介してレーザチャンバ１０に戻される。
【００１９】
回転ステージ１４ｄは、プリズム１４ｂを支持しており、Ｖ軸と平行な軸周りにプリズム１４ｂを回転させる。プリズム１４ｂを回転させることにより、グレーティング１４ｃに対する光の入射角度が変更される。従って、プリズム１４ｂを回転させることにより、グレーティング１４ｃからプリズム１４ａ及び１４ｂを介してレーザチャンバ１０に戻る光の波長を選択することができる。
【００２０】
出力結合ミラー１５は、表面に部分反射膜がコーティングされており、レーザチャンバ１０のウインドウ１０ｂから出力されたレーザ光の一部を反射し、一部を透過させる。狭帯域化モジュール１４と出力結合ミラー１５とが、光共振器を構成する。レーザチャンバ１０から出射した光は、狭帯域化モジュール１４と出力結合ミラー１５との間で往復し、放電電極１１ａ及び１１ｂの間の放電空間を通過するたびに増幅されレーザ発振する。さらに、上述したウインドウ１０ａ及び１０ｂの配置によって、Ｈ方向の偏光成分が選択される。こうして増幅された光の一部が、パルスレーザ光として、出力結合ミラー１５から露光装置４に向けて出力される。
【００２１】
１．２  モニタモジュール
モニタモジュール１６は、レーザ共振器が出力するパルスレーザ光の一部をサンプルし、サンプルしたパルスレーザ光に基づいて、パルスエネルギを検出し、さらに、中心波長を検出する。
【００２２】
１．２．１  第２ユニット
第２ユニット１８は、レーザ共振器が出力するパルスレーザ光の一部をサンプルする機能と、パルスエネルギを検出する機能とを担う。第２ユニット１８は、第１ビームスプリッタ３１と、第２ビームスプリッタ３２と、エネルギセンサ３３と、集光レンズ３４とを含んでいる。
【００２３】
第１ビームスプリッタ３１は、出力結合ミラー１５と露光装置４との間のパルスレーザ光の光路に配置されている。第１ビームスプリッタ３１は、出力結合ミラー１５から出力されたパルスレーザ光を高い透過率で透過させ、出力結合ミラー１５から出力されたパルスレーザ光の他の一部を反射する。第１ビームスプリッタ３１によって反射されたパルスレーザ光の光路に、第２ビームスプリッタ３２が配置されている。第２ビームスプリッタ３２は、第１ビームスプリッタ３１によって反射されたパルスレーザ光の一部を透過して、他の一部を反射する。
【００２４】
エネルギセンサ３３は、第２ビームスプリッタ３２によって反射されたパルスレーザ光の光路に配置されている。エネルギセンサ３３は、第２ビームスプリッタ３２によって反射されたパルスレーザ光の各パルスのパルスエネルギを計測する。エネルギセンサ３３は、計測したパルスエネルギのデータを、レーザ制御部２０に出力する。また、エネルギセンサ３３は、パルスエネルギを検出した場合に、１つのパルスを検出したことを表す検出信号を、波長制御部２１に出力する。エネルギセンサ３３は、例えば、フォトダイオード、光電管、あるいは焦電素子（パイロ素子）である。
【００２５】
集光レンズ３４は、第２ビームスプリッタ３２を透過したパルスレーザ光を集光する。集光レンズ３４の後段には、第１ユニット１７が配置されている。集光レンズ３４が集光したパルスレーザ光は、第１ユニット１７に出力される。
【００２６】
１．２．２  第１ユニット
第１ユニット１７は、パルスレーザ光の中心波長を検出する波長検出機能を担い、波長検出装置に相当する。第１ユニット１７は、第１エタロン分光器２６と第２エタロン分光器２７に加えて、拡散板３５と、第３ビームスプリッタ３６と、第１筐体３７と、センサ収容部３８及び３９とを含んでいる。第１筐体３７は第１筐体に相当し、拡散板３５は拡散素子に相当する。
【００２７】
１．２．２．１  拡散板
拡散板３５は、例えば、パルスレーザ光に対して光透過性を有する平行平板で形成されている。拡散板３５は、光入射側の面に拡散面３５ａが形成されている。拡散面３５ａは、粗面化処理を施すことにより形成したものであり、多数の凹凸を有する。粗面化処理は、例えば、サンドブラスト加工により行われる。拡散板３５は、入射したパルスレーザ光を拡散面３５ａで散乱させることにより拡散させ、拡散光として出射する。拡散板３５から出射された拡散光としてのパルスレーザ光は、第３ビームスプリッタ３６に入射する。
【００２８】
１．２．２．２  第１エタロン分光器及び第２エタロン分光器
第３ビームスプリッタ３６は、拡散板３５から出射された拡散光の光路に配置される。第３ビームスプリッタ３６は、拡散板３５から出射された拡散光の一部を透過し、拡散板３５から出射された拡散光の他の一部を反射する。
【００２９】
第３ビームスプリッタ３６を反射する拡散光の光路には、第１エタロン分光器２６が配置されている。一方、第３ビームスプリッタ３６を透過する拡散光の光路には、第２エタロン分光器２７が配置されている。第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７は、ともに、それぞれに入射する拡散光に基づいて生成される干渉縞（フリンジ波形）を検出して、パルスレーザ光の中心波長を計測する。第２エタロン分光器２７は、第１エタロン分光器２６と比較して、検出する干渉縞の分解能が相対的に高い。
【００３０】
第１エタロン分光器２６は、第１エタロン２６ａと、集光レンズ２６ｂと、ラインセンサ２６ｃと、を含んでいる。第１エタロン２６ａは、周知のとおり、二つの対向する部分反射面を有する光学素子であり、部分反射面間の多重干渉の作用により特定の波長が強められて透過するという波長フィルタの効果を有する。第１エタロン２６ａを透過する光は干渉縞を形成する。
【００３１】
第１エタロン２６ａとしては、例えば、部分反射面間がエアギャップであるエアギャップエタロンが用いられる。エアギャップエタロンは、周知のとおり、一面に部分反射膜をコートとして部分反射面を形成したミラーを２枚用い、スペーサを介挿して２枚のミラーを光学的に結合し、各ミラーの部分反射面間にエアギャップを形成したものである。
【００３２】
一般にエタロンの干渉縞は以下の式（１）で表される。
ｍλ＝２ｎｄ・ｃｏｓθ  ・・・・・・式（１）
ここで、λはレーザ光の波長、ｎはエアギャップの屈折率、ｄは部分反射面の間隔、ｍは整数である。
【００３３】
第１エタロン２６ａに入射した光の入射角θに応じて、２枚の部分反射面の間で往復せずに第１エタロン２６ａを透過する光と、２枚の部分反射面の間で往復した後で第１エタロン２６ａを透過する光との光路差が異なる。第１エタロン２６ａに入射した光は、上記の光路差が波長λの整数ｍ倍である場合に高い透過率で第１エタロン２６ａを透過する。
【００３４】
第１エタロン２６ａに入射した波長λの光は、式（１）を満たす入射角θにおいて、高い透過率でエタロンを透過する。従って、第１エタロン２６ａに入射する光の波長λに応じて、第１エタロン２６ａを高い透過率で透過する光の入射角θが異なる。
【００３５】
集光レンズ２６ｂは、第１エタロン２６ａを透過した光の光路上に配置され、第１エタロン２６ａを透過した光を集光する。ラインセンサ２６ｃは、例えば、光電変換により光強度に応じた検出信号を出力する受光素子として複数個のフォトダイオードを用い、複数個のフォトダイオードが一次元に配列されて構成されたフォトダイオードアレイである。ラインセンサ２６ｃは、検出面が集光レンズ２６ｂの焦点位置に配置されている。集光レンズ２６ｂを透過した光は、ラインセンサ２６ｃの検出面に入射し、検出面において干渉縞として結像する。ラインセンサ２６ｃは、検出面に結像する干渉縞の光強度分布を検出する。ラインセンサ２６ｃが検出する干渉縞の半径の二乗は、パルスレーザ光の波長λに比例する。
【００３６】
ラインセンサ２６ｃは、波長制御部２１から出力トリガを受信する。ラインセンサ２６ｃは、出力トリガを受信した場合に、干渉縞の光強度分布に応じた検出信号を、波長制御部２１に出力する。なお、ラインセンサ２６ｃの代わりに、図示しない受光素子が２次元状に配列された、図示しないエリアセンサが用いられてもよい。
【００３７】
第２エタロン分光器２７も、第１エタロン分光器２６と基本的な構成は同様であり、第２エタロン２７ａと、集光レンズ２７ｂと、ラインセンサ２７ｃと、を含んでいる。第２エタロン２７ａとしては、第１エタロン２６ａと同様に、例えばエアギャップエタロンが用いられる。
【００３８】
集光レンズ２７ｂは、第２エタロン２７ａを透過した透過光の光路上に配置され、透過光を集光する。ラインセンサ２７ｃは、例えば一次元のフォトダイオードアレイであり、検出面が集光レンズ２７ｂの焦点位置に配置されている。集光レンズ２７ｂを透過した光は、ラインセンサ２７ｃの検出面に入射し、検出面において干渉縞として結像する。ラインセンサ２７ｃは、検出面に結像する干渉縞の光強度分布を検出する。
【００３９】
分解能が相対的に低い第１エタロン分光器２６はコースエタロン、分解能が相対的に高い第２エタロン分光器２７はファインエタロンと呼ばれる。第１エタロン分光器２６の集光レンズ２６ｂの焦点距離は、第２エタロン分光器２７の集光レンズ２７ｂの焦点距離よりも短い。
【００４０】
また、エタロンの干渉縞の間隔に対応するフリースペクトルレンジ（ＦＳＲ）は、以下の式（２）で表される。
ＦＳＲ＝λ2／（２ｎｄ）  ・・・・・・式（２）
【００４１】
また、第１エタロン分光器（コースエタロン）２６のＦＳＲをＦＳＲｃ、第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７のＦＳＲをＦＳＲｆとすると、ＦＳＲｃとＦＳＲｆの関係は、以下の式（３）で表される条件を満たす。
ＦＳＲｆ＜ＦＳＲｃ  ・・・・・・・・式（３）
【００４２】
一般に、エタロンの分解能Ｒは、以下の式（４）で表される。
Ｒ＝ＦＳＲ／Ｆ  ・・・・・・・・・・式（４）
ここで、Ｆはフィネスである。
【００４３】
フィネスＦが同じ場合は、ＦＳＲが小さいほど分解能Ｒが高くなる。つまり、式（３）の関係から、第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７のＦＳＲｆは、第１エタロン分光器（コースエタロン）２６のＦＳＲｃよりも高いので、第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７の方が、分解能Ｒが高い。そのため、第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７の方が、中心波長の詳細な変化を計測することができる。
【００４４】
一般に、エタロンにおいて、波長変化がＦＳＲの倍数と一致した場合、検出される干渉縞は略同じとなるため、波長変化が生じたか否かの区別がつかない。そのため、第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７だけを用いると、検出できる波長変化の範囲が狭いので、検出できる波長変化の範囲が広い第１エタロン分光器（コースエタロン）２６と組み合わせることで、比較的広い範囲の波長変化を、高精度に計測できる。
【００４５】
本例では、第１エタロン分光器（コースエタロン）２６のＦＳＲｃ、及び第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７のＦＳＲｆを、それぞれ、ＦＳＲｃ＝４００ｐｍ、ＦＳＲｆ＝１０ｐｍとしている。これにより、例えば、エキシマレーザで約４００ｐｍ程度波長を変化させる場合に、約４００ｐｍの比較的広い範囲の波長変化を第１エタロン分光器２６で計測し、約１０ｐｍの範囲の詳細な波長変化を第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７で高精度に計測することができる。
【００４６】
なお、本例において、ラインセンサ２６ｃとラインセンサ２７ｃの解像度は同じであるが、ラインセンサ２６ｃの解像度よりも、ラインセンサ２７ｃの解像度を上げてもよい。これにより、第２エタロン分光器（ファインエタロン）２７の干渉縞の検出精度をより向上することが可能となる。
【００４７】
１．２．２．３  第１筐体
第１筐体３７は、第３ビームスプリッタ３６と、第１エタロン２６ａと、第２エタロン２７ａとを収容する。第１筐体３７の壁面には、拡散板３５、集光レンズ２６ｂ、集光レンズ２７ｂのそれぞれの光学素子に対応した開口が形成されており、各光学素子は各開口に取り付けられている。
【００４８】
第１筐体３７の内部空間は、空気を乾燥窒素ガス（Ｎ2ガス）で置換して密封される。各開口と、拡散板３５、集光レンズ２６ｂ及び２７ｂの各光学素子の隙間は、例えば、Ｏリング４１、４３、４４などのシール部材によってシールされる。これにより、第１筐体３７の内部空間は密封チャンバとなる。
【００４９】
ガス漏れにより、第１筐体３７の内部空間のガス密度やガス組成が変化すると、内部空間に配置される各エタロン２６ａ及び２７ａのエアギャップの気体の屈折率ｎが変化する。上記式（１）で示したとおり、屈折率ｎが変化すると、エタロン２６ａ及び２７ａに入射する光の波長に変化が無い場合でも、検出面における干渉縞の位置がドリフトして、計測される波長λが変化してしまう。このような波長計測の誤差を抑制するため、第１筐体３７はシール部材によって内部空間を密閉する密閉構造が採用される。
【００５０】
具体的には、図２に示すように、第１筐体３７の壁面には、開口４０が形成されており、開口４０には拡散板３５が取り付けられている。拡散板３５は、例えば平面形状が円形であり、開口４０の平面形状も拡散板３５の形状に合わせて円形である。開口４０の内周部３７ａと拡散板３５の端縁部３５ｂとの隙間は、Ｏリング４１によってシールされている。
【００５１】
開口４０の内周部３７ａは、例えば、開口４０の中心に向かって突出したフランジ部を有している。拡散板３５は、端縁部３５ｂの出射側の面（拡散面３５ａとは反対側の面）と、フランジ部の一面とが対面して当接する姿勢で配置される。内周部３７ａのフランジ部には、Ｏリング４１を収容する溝３７ｂが形成されている。拡散板３５を開口４０に嵌め込むと、拡散板３５の端縁部３５ｂとＯリング４１が接触する。
【００５２】
拡散板３５が開口４０に嵌め込められた状態で、拡散板３５は固定部材４２によって第１筐体３７に固定される。固定部材４２は、円形のリングであり、拡散面３５ａ側から端縁部３５ｂに被せられる。固定部材４２は、ボルト４２ａによって第１筐体３７に締結される。第１筐体３７には、ボルト４２ａを取り付けるためのネジ穴３７ｃが形成されている。ボルト４２ａの締結によって固定部材４２は、拡散面３５ａ側から拡散板３５をフランジ部に押しつける。この押圧によりＯリング４１が弾性変形して、拡散板３５の端縁部３５ｂと開口４０の内周部３７ａとの隙間がシールされる。
【００５３】
Ｏリング４１は、例えばフッ素系のゴムなどの弾性を有する樹脂で形成される。第１筐体３７は、例えばアルミニウムなどの金属で形成される。
【００５４】
集光レンズ２６ｂ及び２７ｂのＯリング４３、４４（図１参照）及びその取り付け構造についても、拡散板３５のＯリング４１と同様であるので、詳細な説明を省略する。
【００５５】
また、図２において、符号３４ａは集光レンズ３４を保持するホルダであり、同様に、符号３６ａは第３ビームスプリッタ３６を保持するホルダである。符号Ａ１は、集光レンズ３４、拡散板３５及び第３ビームスプリッタ３６に入射する光の光軸を示し、符号Ａ２は第３ビームスプリッタ３６で反射して第１エタロン２６ａに入射する光の光軸を示し、符号Ａ３は第３ビームスプリッタ３６を透過して第２エタロン２７ａに入射する光の光軸を示す。
【００５６】
また、図１に示すように、センサ収容部３８は、ラインセンサ２６ｃを収容する。センサ収容部３８は、ラインセンサ２６ｃの検出面と集光レンズ２６ｂと対向する姿勢で、かつ、ラインセンサ２６ｃの検出面が集光レンズ２６ｂの焦点位置に位置するように、ラインセンサ２６ｃを保持する。センサ収容部３８は、集光レンズ２６ｂと対向する面が開口した有底の円筒部材であり、第１筐体３７に固定される。センサ収容部３９も同様の構成であり、ラインセンサ２７ｃを保持し、第１筐体３７に固定される。
【００５７】
１．３  露光装置
露光装置４は、露光装置制御部４ａを含んでいる。露光装置制御部４ａは、図示しないウエハステージの移動などの制御を行う。露光装置制御部４ａは、レーザ制御部２０に対し、目標中心波長λTのデータと、目標パルスエネルギＥTのデータと、発振トリガ信号とを出力する。目標中心波長λTのデータは、発振トリガ信号と同期して、１パルス毎にレーザ制御部２０に入力される。
【００５８】
１．４  レーザ制御部
レーザ制御部２０は、露光装置制御部４ａから受信した目標中心波長λTのデータを、波長制御部２１に送信する。レーザ制御部２０は、露光装置制御部４ａから受信した目標パルスエネルギＥTのデータと、エネルギセンサ３３から受信したパルスエネルギのデータとを参照して、電源１２における充電電圧の設定値を制御する。レーザ制御部２０が電源１２における充電電圧の設定値を制御することにより、パルスレーザ光の各パルスのパルスエネルギが制御される。
【００５９】
レーザ制御部２０は、露光装置制御部４ａから受信した発振トリガ信号に基づいて、電源１２に含まれるスイッチ１２ａに発振トリガ信号を出力する。
【００６０】
１．５  波長制御部
波長制御部２１は、エネルギセンサ３３から検出信号を受信した場合に、第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７のそれぞれのラインセンサ２６ｃ及び２７ｃに対して出力トリガを出力する。ラインセンサ２６ｃ及び２７ｃは、出力トリガを受信すると、干渉縞の光強度分布を表す検出信号を波長制御部２１に出力する。波長制御部２１は、ラインセンサ２６ｃ及び２７ｃからそれぞれ検出信号を取得し、パルスレーザ光のパルス毎の中心波長λを算出する。
【００６１】
ラインセンサ２６ｃ及び２７ｃが検出する干渉縞の半径の二乗は、パルスレーザ光の中心波長λに比例する。波長制御部２１は、ラインセンサ２６ｃが検出する干渉縞に基づいて、第１エタロン分光器２６により発生した干渉縞の半径を算出し、かつ、ラインセンサ２７ｃが検出する干渉縞に基づいて、第２エタロン分光器２７により発生した干渉縞の半径を算出する。これらの半径の二乗と上記比例関係に基づいて、パルスレーザ光の中心波長λを算出する。波長制御部２１は、算出した中心波長λと、レーザ制御部２０から受信した目標中心波長λTとの差Δλを算出する。波長制御部２１は、差Δλに基づいて、算出した中心波長λが目標中心波長λTに近づくように、回転ステージ１４ｄを制御してプリズム１４ｂを回転させる。回転ステージ１４ｄの制御は、波長制御部２１がドライバ２３に制御信号を送信することによって行われる。
【００６２】
１．６  動作
レーザ制御部２０は、露光装置４から目標パルスエネルギＥＴと目標中心波長λＴのデータを受信する。レーザ制御部２０は、目標パルスエネルギＥＴとなるように、電源１２の充電電圧の設定値を制御する。レーザ制御部２０は、目標中心波長λＴのデータを波長制御部２１に送信する。
【００６３】
レーザ制御部２０は、露光装置４から送信された発振トリガ信号に基づいて、電源１２のスイッチ１２ａをオンさせる。スイッチ１２ａがオンされると、一対の電極１１ａ、１１ｂ間に高電圧が印加されて放電が生じ、放電によりレーザ媒質が励起される。レーザ媒質が励起されると、狭帯域化モジュール１４と出力結合ミラー１５の光が往復して、放電空間を通過することにより増幅されてレーザ発振する。レーザ発振により出力結合ミラー１５から狭帯域化されたパルスレーザ光が出力される。
【００６４】
第１ビームスプリッタ３１にパルスレーザ光が入射すると、第１ビームスプリッタ３１は入射したパルスレーザ光を透過して、透過したパルスレーザ光が露光装置４に出力される。第１ビームスプリッタ３１はパルスレーザ光の一部を反射して、パルスレーザ光をサンプルする。
【００６５】
第１ビームスプリッタ３１によってサンプルされたパルスレーザ光は、第２ビームスプリッタ３２に入射する。入射したパルスレーザ光は、第２ビームスプリッタ３２において一部が反射して、反射光はエネルギセンサ３３に入射する。レーザ制御部２０は、エネルギセンサ３３から受信したパルスエネルギのデータに基づいて、目標パルスエネルギＥTとなるようにパルスレーザ光のパルスエネルギを制御する。
【００６６】
一方、第２ビームスプリッタ３２を透過した透過光は集光レンズ３４に入射する。集光レンズ３４は、入射した光を集光する。集光レンズ３４で集光された光は、拡散板３５に入射する。拡散板３５に入射した光は散乱されて拡散光となり、第３ビームスプリッタ３６を介して、第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７のそれぞれに入射する。第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７において、入射した光の波長λに応じた半径を持つ干渉縞を検出する。
【００６７】
波長制御部２１は、第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７のそれぞれのラインセンサ２６ｃ及び２７ｃから、パルスレーザ光のパルス毎に検出される干渉縞の検出信号を受信する。波長制御部２１は、検出信号に基づいて、パルスレーザ光のパルス毎の中心波長λを算出する。波長制御部２１は、算出した中心波長λが算出した中心波長λが目標中心波長λTに近づくように、プリズム１４ｂを回転させる。
【００６８】
以上のように、レーザ共振器が出力するパルスレーザ光のパルスエネルギと波長が、露光装置４が要求する目標パルスエネルギＥT及び目標中心波長λTとなるように制御される。ここで、第１筐体３７の内部空間は密封チャンバとなっているため、内部空間のガス密度やガス組成が安定する。これにより、第１エタロン２６ａ及び第２エタロン２７ａのエアギャップの屈折率ｎの変化が抑制されるため、干渉縞のドリフトによる波長計測の誤差は低減される。
【００６９】
２．  課題
図２に示すように、拡散板３５に入射するパルスレーザ光は拡散面３５ａで散乱され、拡散光として出射される。拡散光は、第３ビームスプリッタ３６に向かう光ばかりでなく、その一部は、拡散板３５の端縁部３５ｂに向かい、端縁部３５ｂと対面するＯリング４１に照射される。Ｏリング４１に照射される光の経路としては、拡散面３５ａから直接的に端縁部３５ｂと対面するＯリング４１に向かう経路の他に、拡散板３５の内部で全反射を繰り返して端縁部３５ｂと対面するＯリング４１に向かう経路がある。
【００７０】
Ｏリング４１は、ゴムなどの弾性を有する樹脂で形成されているため、紫外線であるパルスレーザ光が照射されると、劣化する。また、Ｏリング４１にフッ素系のゴムを使用しても、パルスレーザ光が照射されると、２重結合が切れて硬化してしまうこともある。Ｏリング４１が劣化して、ひび割れが発生したり、弾性が消失すると、第１筐体３７の密封が破られてしまう。第１筐体３７の密封が破られると、ガスが漏れてガス密度の変化の原因となったり、外気の流入によりガス組成の温度変化の原因にもなる。ガス漏れによるガス密度の変化やガス組成の変化は、第１エタロン２６ａ及び第２エタロン２７ａのエアギャップの屈折率ｎの変化を引き起こす。上述のとおり、エアギャップの屈折率ｎの変化は、第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７のそれぞれに入射するパルスレーザ光の波長λに変化が無くても、各エタロン分光器２６及び２７のそれぞれにおいて干渉縞の位置のドリフトを生じさせ、計測精度を悪化させる。
【００７１】
また、第１筐体３７の密封が破られて、第１筐体３７内に不純物を含む外気が流入すると、流入した不純物等がパルスレーザ光によって分解される可能性がある。その分解生成物は、第１エタロン２６ａ及び第２エタロン２７ａ、第３ビームスプリッタ３６などの光学素子に付着して曇りの原因となり、透過率の変化を引き起こす。
【００７２】
このため、Ｏリング４１の劣化に起因するガス漏れを予防するため、Ｏリング４１を定期的に交換する必要がある。Ｏリング４１の交換に際しては、第１筐体３７の密封が破られて内部空間が解放される。しかし、いったん密封が破られた第１筐体３７を、再び密封する作業は非常に時間が掛かる。
【００７３】
というのも、第１筐体３７を密封する場合、単に、第１筐体３７の内部空間の空気を乾燥窒素ガスでガス置換が行われるだけでなく、その後に行われる後処理や、第１筐体３７内の内部空間のガス密度を安定させるために非常に時間が掛かる。例えば、ガス置換が行われても、第１筐体３７内の内壁やエタロンの部分反射膜には水分等が吸着している場合があり、この吸着した水分がガス化して、密封後しばらくの間、アウトガスとして乾燥窒素ガス内に放出される。ところが、放出された水分の量が多いと、エタロンの部分反射膜が水分を再度吸収するという現象が起こる。エタロンの部分反射膜に水分が吸収されるとパルスレーザ光の波長に対する反射率が変化し、エタロンの分解能が変化することがある。
【００７４】
また、第１筐体３７の内壁などがメッキされていると、メッキから水分以外の有機物等によってアウトガスが生じ、乾燥窒素ガス内に放出される。そのため、ガス置換後、しばらくの間は、第１筐体３７内のアウトガスの変動によりガス密度やガス組成が安定しない。ガス密度が安定しないと、エアギャップの屈折率ｎが変動し、パルスレーザ光の波長の計測精度が低下する。そのため、ガス密度やガス組成が安定するまでの間は、狭帯域化レーザ装置２を稼働させることができない。
【００７５】
もちろん、Ｏリング４１は、パルスレーザ光が照射されない場合でも、経時的に劣化が進む消耗部品であるため、定期的なＯリング４１の交換は必要になる。しかしながら、上述のとおり、Ｏリング４１の交換作業には第１筐体３７を開閉するための作業が伴うため、手間と時間が掛かるばかりか、狭帯域化レーザ装置２の稼働率の低下を招くという問題がある。
【００７６】
また、拡散板３５の前段に配置される集光レンズ３４には、レーザ共振器から出力された直後の非常に光強度の高いパルスレーザ光がサンプルされて入射する。集光レンズ３４に入射したパルスレーザ光は集光されて拡散板３５に入射する。そのため、拡散板３５に入射するパルスレーザ光は非常に光強度が高く、拡散板３５の劣化は他の消耗部品と比較して早い。拡散板３５の交換もＯリング４１と同様に第１筐体３７を開閉するための作業が伴うため、Ｏリング４１の交換と同様の問題が生じる。
【００７７】
そのため、消耗部品であるＯリング４１や拡散板３５を使用しつつも、第１筐体３７の密封を維持した状態で使用可能な期間を延長する手だてが模索されていた。
【００７８】
以下に説明される実施形態においては、この課題を解決するために、波長検出装置は、第１筐体に形成された第１開口に取り付けられ、筐体内に紫外線レーザ光を採り入れる入力ウインドウと、入力ウインドウの端縁部と第１開口の内周部との間の隙間をシールする第１シール部材と、入力ウインドウの端縁部とシール部材との間に配置され、入力ウインドウからシール部材に向かう紫外線レーザ光を遮光する遮光膜と、第１筐体の外側に配置され、入力ウインドウの前段において、紫外線レーザ光を拡散させる拡散素子とを備える。
【００７９】
３．第１の実施形態に係る波長検出装置を用いる狭帯域化レーザ装置
３．１  構成
図３は、第１実施形態に係る波長検出装置を用いる狭帯域化レーザ装置２Ａの構成を概略的に示す。狭帯域化レーザ装置２Ａは、図１を参照しながら説明した狭帯域化レーザ装置２のモニタモジュール１６に代えて、モニタモジュール１６Ａを備えている点で異なる。狭帯域化モジュール１４、レーザ共振器、レーザ制御部２０、及び波長制御部２１の構成は、狭帯域化レーザ装置２の構成と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００８０】
図３において、モニタモジュール１６Ａは、第１ユニット１７Ａと第２ユニット１８Ａとを備えている。第１ユニット１７Ａは、拡散板３５の代わりに、第１筐体３７にパルスレーザ光を採り入れる入力ウインドウ５１が設けられている点で、図１に示す第１ユニット１７と異なる。第１ユニット１７Ａにおいて、第１筐体３７、第３ビームスプリッタ３６、第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７、Ｏリング４１など、入力ウインドウ５１以外の構成については、図１に示す第１ユニット１７と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００８１】
第２ユニット１８Ａは、拡散板５２を備えている点で、図１に示す第２ユニット１８と異なる。第１ビームスプリッタ３１、第２ビームスプリッタ３２、エネルギセンサ３３、及び集光レンズ３４など、拡散板５２以外の構成については、図１に示す第２ユニット１８と同様であるので、同一符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図４に示すように、入力ウインドウ５１は、パルスレーザ光を透過する材料で形成された平行平板であり、図１に示す拡散板３５と異なり、パルスレーザ光が入射する側の表面及びパルスレーザ光が出射する側の表面のいずれもが研磨された平滑面である。入力ウインドウ５１は、開口４０の形状に対応して、平面形状が円形をしており、開口４０に取り付けられる。開口４０は第１開口に相当する。入力ウインドウ５１の端縁部５１ｂの出射面側は、開口４０の内周部３７ａと対面する。
【００８３】
端縁部５１ｂと内周部３７ａとの隙間は、第１シール部材に相当するＯリング４１によってシールされる。Ｏリング４１は、上述したとおり、弾性を有する樹脂で形成され、例えばフッ素系のゴムが使用される。
【００８４】
入力ウインドウ５１の材料は、例えば合成石英である。なお、入力ウインドウ５１の材料としてＣａＦ２（フッ化カルシウム）を使用してもよい。しかし、ＣａＦ２は結晶構造を有するため、Ｏリング４１や内周部３７ａと当接して強い押圧力を受けた場合に、合成石英と比較して損傷しやすい。そのため、押圧力に対する耐性が高い合成石英を用いることが好ましい。
【００８５】
また、入力ウインドウ５１の端縁部５１ｂには遮光膜５３が設けられている。遮光膜５３は、端縁部５１ｂにコーティングされており、端縁部５１ｂとＯリング４１との間に配置される。遮光膜５３は、入力ウインドウ５１からＯリング４１に向かうパルスレーザ光を遮光する。入力ウインドウ５１は、拡散面が形成されていないため、図１に示す拡散板３５と比較して、入力ウインドウ５１の中央付近に入射する入射光のうち、散乱によって直接的に端縁部５１ｂに向かう光は少ない。一方、入力ウインドウ５１の内部で全反射して端縁部５１ｂに向かう光は少なからず存在する。遮光膜５３は、Ｏリング４１を覆って、端縁部５１ｂに向かう光によってＯリング４１が照射されるのを抑制する。
【００８６】
遮光膜５３の材料は、例えば、紫外線を反射する反射膜として機能するアルミニウムである。遮光膜５３としては、紫外線を吸収して遮光する吸収膜でもよい。しかし、吸収膜は熱を発生し、第１筐体３７内の内部空間の温度変動の原因となるため、波長計測精度の安定性の点で好ましくない。そのため、遮光膜５３の材料としては、アルミニウムなどの反射膜であることが好ましい。ここで、反射膜とは、反射率がほぼ１００％である膜に限られず、少なくとも紫外線に対する吸収率よりも反射率が高い膜が含まれる。
【００８７】
しかし、アルミニウムは比較的柔らかい金属であるため、表面が摩耗に弱く、内周部３７ａやＯリング４１との当接により、削り屑が発生する場合がある。削り屑は、Ｏリング４１の表面に付着してシールの不良を発生させるリスクがある。
【００８８】
そのため、図５に示すように、耐摩耗性を向上するため、遮光膜５３のＯリング４１と当接する面には保護膜５３ａが設けられていることが好ましい。保護膜５３ａの材料は、例えば、ＳｉＯ2（酸化シリコン）やＭｇＦ2（フッ化マグネシウム）などの緻密な膜であって、紫外線の吸収率が低い膜であることが好ましい。遮光膜５３や保護膜５３ａは、例えば、入力ウインドウ５１の端縁部５１ｂに対して蒸着することにより形成される。
【００８９】
また、第１筐体３７の内部空間は、図１に示す第１筐体３７と同様に、不活性ガスである乾燥窒素ガスが充填される。内部空間の圧力は、第１筐体３７の外部の大気圧よりも高い圧力、例えば、１．２〜１．４気圧に設定される。これは、仮にＯリング４１の劣化によりガス漏れが生じた場合でも、外部から第１筐体３７内へ外気が進入するのを抑制するためである。不純物を含む外気の進入を抑制することにより、第１筐体３７内において不純物がパルスレーザ光によって分解して、光学素子の表面に分解生成物が付着するのを抑制することができる。
【００９０】
図４において、第２ユニット１８Ａに設けられる拡散板５２は、図１に示す拡散板３５と同様に、パルスレーザ光を透過する材料で形成された平行平板であり、少なくとも一面にフロスト加工などにより粗面化された拡散面５２ａが形成される。符号５２ｂは拡散板５２のホルダである。拡散板５２は、集光レンズ３４の後段に配置される。拡散板５２は、入力ウインドウ５１の前段において、集光レンズ３４が集光したパルスレーザ光を拡散する拡散素子に相当する。拡散板５２が出射する拡散光が入力ウインドウ５１に入射する。
【００９１】
拡散板５２は、集光レンズ３４の焦点位置から外れた位置に配置される。集光レンズ３４の焦点位置に配置すると、非常に光強度が高いパルスレーザ光が拡散板５２に入射することになるため、拡散板５２が劣化しやすくなる。そのため、拡散板５２を、集光レンズ３４の焦点位置から外れた位置に配置して、拡散板５２の劣化を抑制している。拡散板５２の位置は、例えば、集光レンズ３４の焦点位置の手前であって、集光レンズ３４を透過したパルスレーザ光の拡散板５２に対する照明領域が、拡散板５２の有効領域に収まる位置に配置される。
【００９２】
拡散板５２と入力ウインドウ５１の間隔は、例えば約１０ｍｍである。拡散板５２と入力ウインドウ５１の間隔が広いと、拡散板５２が出射する拡散光が拡散する範囲が入力ウインドウ５１の有効径を超えて広がるため、好ましくない。そのため、拡散板５２と入力ウインドウ５１の間隔は、拡散光の拡散する範囲が入力ウインドウ５１の有効径に収まるように設定されている。
【００９３】
上述したとおり、第１筐体３７には、第１エタロン２６ａの透過光を集光する集光レンズ２６ｂと、第２エタロン２７ａの透過光を集光する集光レンズ２７ｂとが設けられている。集光レンズ２６ｂ及び２７ｂは、第１筐体３７の内部から外部に光を出力する出力ウインドウとして機能する。
【００９４】
図３に示すように、ラインセンサ２６ｃは、第１筐体３７の外部に配置され、第１エタロン２６ａを透過したパルスレーザ光の第１透過光を撮像する第１イメージセンサに相当する。集光レンズ２６ｂは、第１筐体３７に形成された第２開口に相当する開口３７ｄに取り付けられ、第１透過光をラインセンサ２６ｃに集光する第１出力ウインドウに相当する。ラインセンサ２７ｃは、第１筐体３７の外部に配置され、第２エタロン２７ａを透過したパルスレーザ光の第２透過光を撮像する第２イメージセンサに相当する。集光レンズ２７ｂは、第１筐体３７に形成された第３開口に相当する開口３７ｅに取り付けられ、第２透過光をラインセンサ２７ｃに集光する第２出力ウインドウに相当する。
【００９５】
入力ウインドウ５１、開口４０及びＯリング４１の構成と同様に、集光レンズ２６ｂの端縁部と開口３７ｄの内周部との間の隙間は、Ｏリング４３がシールする。Ｏリング４３は第２シール部材に相当する。同様に、集光レンズ２７ｂの端縁部と開口３７ｅの内周部との間の隙間は、Ｏリング４４がシールする。Ｏリング４４は第３シール部材に相当する。
【００９６】
集光レンズ２６ｂ及び２７ｂの端縁部には、入力ウインドウ５１の端縁部５１ｂのように、遮光膜５３は設けられていない。これは、集光レンズ２６ｂ及び２７ｂに入射する光は、第１エタロン２６ａ及び第２エタロン２７ａを透過した透過光であり、入力ウインドウ５１に入射する光と比較して、光強度が低い。そのため、集光レンズ２６ｂ及び２７ｂのそれぞれに入射する入射光が、集光レンズ２６ｂ及び２７ｂのそれぞれの端縁部に向かい、Ｏリング４３及び４４を照射しても、劣化の影響が少ないためである。
【００９７】
３．２  動作
出力結合ミラー１５から出力されたパルスレーザ光は、第１ビームスプリッタ３１を高透過して、透過したパルスレーザ光が露光装置４に出力される。第１ビームスプリッタ３１は、入射したパルスレーザ光の一部を反射してサンプルする。
【００９８】
第１ビームスプリッタ３１によってサンプルされたパルスレーザ光の一部は、第２ビームスプリッタ３２を透過して、集光レンズ３４に入射する。集光レンズ３４が集光した光は、拡散板５２に入射する。拡散板５２に入射した光は散乱されて拡散光となり、拡散光が入力ウインドウ５１に入射して、第１筐体３７内に進入する。入力ウインドウ５１を透過した散乱光は、第３ビームスプリッタ３６を介して、第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７のそれぞれに入射する。第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７において、入射した光の波長λに応じた半径を持つ干渉縞を検出する。波長制御部２１は、第１エタロン分光器２６及び第２エタロン分光器２７から出力される検出信号に基づいて中心波長λを制御する。
【００９９】
３．３  効果
第１筐体３７において、入力ウインドウ５１の端縁部５１ｂには遮光膜５３が設けられている。入力ウインドウ５１に入射した光の一部が端縁部５１ｂに向かっても、ほとんどの光は遮光膜５３によって反射される。そのため、紫外線であるパルスレーザ光がＯリング４１に照射されるのが抑制され、その結果、Ｏリング４１の劣化が抑制される。Ｏリング４１の劣化が抑制されるため、Ｏリング４１の耐用期間が延びるため、遮光膜５３が無い比較例よりも、第１筐体３７の密封を維持した状態で使用可能な期間を延長することができる。
【０１００】
また、遮光膜５３の作用によりＯリング４１の劣化が抑制されるため、ガス漏れも抑制され、第１エタロン２６ａ及び第２エタロン２７ａのエアギャップの屈折率ｎの変動も抑制される。これにより、長期間に渡って波長計測精度が安定する。
【０１０１】
また、第１実施形態においては、第１筐体３７に取り付けられる入力ウインドウ５１から独立した拡散板５２が、第１筐体３７の外側に配置されている。そのため、拡散板５２が劣化しても、第１筐体３７の密封を破ることなく拡散板５２を交換することができる。その結果、拡散板３５の交換の都度第１筐体３７の密封を破る必要があった比較例よりも、第１筐体３７の密封を維持した状態で使用可能な期間を延長することができる。
【０１０２】
また、拡散板５２は、入力ウインドウ５１の前段において、パルスレーザ光を拡散させる。そのため、光強度が低下した拡散光が入力ウインドウ５１に入射することになるため、入力ウインドウ５１の劣化が抑制される。そのため、入力ウインドウ５１の耐用期間も延びるため、入力ウインドウ５１の交換頻度が減る。これにより、第１筐体３７の密封を維持した状態で使用可能な期間を延長することができる。
【０１０３】
４．第２実施形態に係る波長検出装置
４．１  構成
図６に示す第２実施形態に係る波長検出装置は、図４に示す第１実施形態と基本的な構成と同じであり、相違点は以下の部分である。すなわち、第２実施形態においては、アルミニウム製の第１筐体３７の内壁面及び外壁面にはニッケルメッキ５６が施されており、かつ、第１筐体３７の内壁面においてニッケルメッキ５６が施された部分を覆うカバー部材５７が設けられている点である。ニッケルメッキ５６は、例えば無電解ニッケルメッキ処理によって形成される。無電解ニッケルメッキ処理により、膜厚を均一化することができる上、複雑な形状にも対応できる。また、カバー部材５７は、アルミニウム又はステンレスで形成され、表面にニッケルメッキ等の表面処理が施されていないカバー部材である。
【０１０４】
４．２  効果
アルミニウム製の第１筐体３７の表面は、比較的柔らかいため、ネジ穴３７ｃやＯリング４１を収容する溝３７ｂなどの部分は、ニッケルメッキによって表面処理が施されるのが好ましい。ニッケルメッキにより耐摩耗性が向上して、摩耗による削り屑の発生が抑制され、また、溝３７ｂの摩耗によるシール不良の発生が抑制されるためである。上述のとおり、削り屑が生じると、削り屑がＯリング４１に付着して、シール不良を発生させる場合があるので、溝３７ｂなど、第１筐体３７内において削り屑が発生することは好ましくない。また、シール不良はガス漏れを生じさせるため、波長計測精度を不安定にする。ニッケルメッキを施すことにより、こうした不都合を解消することができる。
【０１０５】
しかし、ニッケルメッキ５６は上述の効果がある一方で、紫外線であるパルスレーザ光が照射されると、ニッケルメッキ５６に含まれる有機物等の不純物が蒸発してアウトガスが発生し、光学素子が曇るという課題が発生する場合がある。第３ビームスプリッタ３６、第１エタロン２６ａ及び第２エタロン２７ａなどの第１筐体３７内の光学素子が曇ると、清掃や交換など必要になり、メインテナンス間隔を早める結果にもなる。
【０１０６】
第１筐体３７の密封状態を長期間維持するという観点からは、こうしたアウトガスの発生が抑制されることが好ましい。第１筐体３７の内壁面においては、ニッケルメッキ５６を覆うカバー部材５７が設けられているため、ニッケルメッキ５６に対してパルスレーザ光が照射されるのが防止される。これにより、ニッケルメッキ５６を施すことによるメリットを享受しつつ、ニッケルメッキ５６に含まれる有機物等の不純物に起因したアウトガスの発生を抑制し、第１筐体３７の密封状態を長期間維持することが可能となる。
【０１０７】
４．３  変形例
なお、同様の目的から、第１筐体３７内に配置される、第３ビームスプリッタ３６、第１エタロン２６ａ及び第２エタロン２７ａのそれぞれのホルダ３６ａ等についても、ニッケルメッキなしのアルミニウム又はステンレスで形成されることが好ましい。
【０１０８】
５．第３実施形態に係る波長検出装置
５．１  構成
図７に示す第３実施形態に係る波長検出装置は、第１筐体３７内の内部温度を制御する温度制御システムが設けられている点が、図６に示す第２実施形態との主な相違点である。温度制御システムは、温度センサ６３、温度制御部６４、ヒータ電源６５及びヒータ６６で構成される。また、第２ユニット１８Ａは、第１ビームスプリッタ３１、第２ビームスプリッタ３２、エネルギセンサ３３、集光レンズ３４及び拡散板５２を収容する第２筐体６１を有している。
【０１０９】
第２筐体６１の内部空間には、レーザ装置の稼働中、不活性ガスが常時流れている。不活性ガスは例えば乾燥窒素ガスである。不活性ガスとしてヘリウムを使用してもよいが、コストの観点から乾燥窒素ガスが好ましい。第２筐体６１には、不活性ガスを外部から第２筐体６１内に吸入する吸入ポート６１aと、第２筐体６１内から不活性ガスを外部に排出する排出ポート６１ｂが設けられている。
【０１１０】
第２筐体６１には、出力結合ミラー１５が出力するパルスレーザ光が入力される入力ウインドウ６１ｃと、第１ビームスプリッタ３１を透過したパルスレーザ光を露光装置４に向けて出力する出力ウインドウ６１ｄが設けられている。符号３１ａ、３２ａ、３４ａは、第１ビームスプリッタ３１、第２ビームスプリッタ３２及び集光レンズ３４のホルダである。また、第１ユニット１７Ａにおいて、符号２６ｄは第１エタロン２６ａのホルダであり、符号２７ｄは第２エタロン２７ａのホルダである。
【０１１１】
なお、入力ウインドウ６１ｃと出力ウインドウ６１ｄは、例えば、次のような場合には、必ずしも必要ではない。すなわち、第２筐体６１において、第２筐体６１に対して入力されるパルスレーザ光の入力光路及び第２筐体６１から出力されるパルスレーザ光の出力光路がそれぞれ光路管で構成され、各光路管内がパージガスで満たされている場合である。
【０１１２】
第１ユニット１７Ａには、第１筐体３７に、第１筐体３７の内部空間の温度を測定する温度センサ６３が設けられている。温度センサ６３は、例えば第２エタロン２７ａの近傍に配置されている。これは、相対的に分解能が高い第２エタロン２７ａの方が、第１エタロン２６ａよりも温度変動の影響を受けやすいため、第２エタロン２７ａの近傍の温度に基づいて温度を制御するためである。
【０１１３】
温度センサ６３は測定した温度を温度制御部６４に出力する。温度制御部６４は、予め設定された目標温度を参照して、温度センサ６３が測定した温度に基づいて、第１筐体３７の内部空間の温度が目標温度になるように、ヒータ６６の駆動を制御する。目標温度は例えば約２８℃±０．１℃の範囲である。ヒータ６６の駆動はヒータ電源６５を介して行われる。
【０１１４】
図８に示すように、ヒータ６６は可撓性を有するラバーヒータであり、第１筐体３７の外周面、具体的には左右及の側面及び背面に配置される。このように第１筐体３７の側面の全域にラバーヒータを巻き付けることで、ラバーヒータが断熱材としても機能する。また、第１筐体３７の上面３７ｆには、断熱材６７が設けられる。さらに、センサ収容部３８及び３９のそれぞれと、第１筐体３７との接合部分にも断熱材６８が設けられている。
【０１１５】
断熱材６７は、第１筐体３７と第２筐体６１との間の熱伝達を抑制して、第１筐体３７の温度変動を抑制するために設けられる。断熱材６８は、ラインセンサ２６ｃ及び２７ｃが発熱するため、センサ収容部３８及び３９から第１筐体３７にラインセンサ２６ｃ及び２７ｃの熱が伝わり難いようにするために設けられる。断熱材６７及び６８の材料としては、熱伝導率が０．２３（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下の材料が好ましい。より具体的な材料としては、例えば、ＰＰＳ  ＧＦ４０％グレード（ポニフェニレンサルファイド  ガラス繊維の含有率が４０％）である。
【０１１６】
図９に示すように、第１筐体３７と第２筐体６１は、第１筐体３７の入力ウインドウ５１が配置される第１面に相当する上面３７ｆと、第２筐体６１の拡散板（拡散素子）５２が配置される第２面に相当する下面６１ｅが対向して配置される。上面３７ｆと下面６１ｅの間には、入力ウインドウ５１に対応する位置に開口６７ａが形成された断熱材６７が介挿される。断熱材６７の材料は、弾性を有する樹脂であるため、紫外線が照射されると、劣化する。
【０１１７】
そこで、開口６７ａの周囲の断熱材６７に拡散光が照射されるのを防止するために、遮光リング７０が設けられている。遮光リング７０は、開口６７ａの内周に沿って配置され、拡散板（拡散素子）５２から出射して断熱材６７に向かう散乱光を遮光する。遮光リング７０は、例えば固定部材４２に一体に設けられている。
【０１１８】
また、第２筐体６１の内部空間ばかりでなく、拡散板５２と入力ウインドウ５１の間にも、乾燥窒素ガスが流れるようになっている。
【０１１９】
５．２  効果
稼働中において、第２筐体６１内に不活性ガスを常時流すことにより、第２筐体６１の内部空間で発生するアウトガス（例えば、蒸発した有機物など）を排出することができる。これにより、第１ビームスプリッタ３１、第２ビームスプリッタ３２、集光レンズ３４及び拡散板５２等の光学素子の曇りが抑制される。また、不活性ガスを流すことにより、第２筐体６１内に水蒸気が進入した場合でも、これを排出することができる。これにより光学素子の結露が抑制される。さらに、狭帯域化レーザ装置２ＡがＡｒＦエキシマレーザである場合に出射される波長が１９３．４ｎｍの紫外線レーザ光は、酸素に吸収されて減衰する特性を有している。そのため、不活性ガスを流して第２筐体６１内から酸素を排出することにより、波長が１９３．４ｎｍの紫外線レーザ光の減衰を抑制することができる。
【０１２０】
また、温度制御システムによって第１筐体３７の内部空間の温度を目標温度になるように制御するため、波長計測精度が安定する。
【０１２１】
６．第４実施形態に係る波長検出装置
６．１  構成
図１０に示す第４実施形態に係る波長検出装置は、モニタモジュール１６Ｂが、第１ユニット１７Ａと第２ユニット１８Ｂとで構成される。第４実施形態は、第２ユニット１８Ｂ内の第１ビームスプリッタ７１及び第２ビームスプリッタ７２等の配置が、上記各実施形態との主要な相違点である。なお、図１０において図示されていないが、モニタモジュール１６Ｂは、上記各実施形態と同様に、図３に示す狭帯域化レーザ装置２Ａに組み込まれており、出力結合ミラー１５（図３等参照）が、露光装置４に向けて出力するパルスレーザ光の一部をサンプルする。第１ユニット１７Ａの構成については、第３実施形態と同様である。
【０１２２】
第２ユニット１８Ｂの第２筐体７４は、図７に示す第２筐体６１と同様に、吸入ポート７４ａと排出ポート７４ｂが設けられており、第２筐体７４の内部空間には、稼働中において不活性ガスが常時流れている。不活性ガスを流す目的は、第３実施形態と同様である。
【０１２３】
第２筐体７４内には、第１ビームスプリッタ７１、第２ビームスプリッタ７２、第３ビームスプリッタ７３、集光レンズ３４、拡散板５２及びエネルギセンサ３３が配置されている。符号７１ａは第１ビームスプリッタ７１のホルダを示しており、符号７２ａは第２ビームスプリッタ７２のホルダを示している。
【０１２４】
第１ビームスプリッタ７１は、上記各実施形態の第１ビームスプリッタ３１と同様の機能を有する。第１ビームスプリッタ７１は、出力結合ミラー１５と露光装置４との間のパルスレーザ光の光路に配置されており、パルスレーザ光の一部をサンプルする。出力結合ミラー１５から第１ビームスプリッタ７１に入射するパルスレーザ光の入射光軸は、出力結合ミラー１５からのＺ方向と平行である。第１ビームスプリッタ７１は、入射した光の一部をＶ方向に反射する。第１ビームスプリッタ７１を透過してＺ方向に直進するパルスレーザ光は露光装置４に入射する。
【０１２５】
第１ビームスプリッタ７１が反射する反射光の光路（Ｖ方向）において、第１ビームスプリッタ７１の後段には、第２ビームスプリッタ７２と、第３ビームスプリッタ７３とが配置されている。第３ビームスプリッタ７３は、第１ビームスプリッタ７１が反射した反射光の一部をエネルギセンサ３３に向けて反射し、一部を透過させる。
【０１２６】
第１ビームスプリッタ７１は、合成石英又はＣａＦ2（フッ化カルシウム）で形成された平行平板である。平行平板の両面は研磨されており、部分反射膜のコーティングは施されていない。そのため、第１ビームスプリッタ７１における反射は、平行平板の両面において生じるフレネル反射である。第２ビームスプリッタ７２及び第３ビームスプリッタ７３についても、第１ビームスプリッタ７１と同様である。
【０１２７】
エネルギセンサ３３は、センサ部３３ｃと、センサ部３３ｃに光を集光する集光レンズ３３ａとを備えている。センサ部３３ｃは、集光レンズ３３ａの焦点位置の近傍に配置されている。上述のとおり、エネルギセンサ３３は、パルスレーザ光のパルスエネルギを計測して、計測したデータをレーザ制御部２０に出力する。
【０１２８】
第３ビームスプリッタ７３を透過した透過光は、第２ビームスプリッタ７２に入射する。第２ビームスプリッタ７２は、入射した光の一部を反射して、一部を透過させる。第２ビームスプリッタ７２を透過する光の光路には、ビームダンパ７６が配置されている。
【０１２９】
ビームダンパ７６は、第２ビームスプリッタ７２を透過した光を減衰させることにより、透過した光が第２筐体７４内に散乱することを防止する。ビームダンパ７６は、例えば、２枚の平板の一辺同士が接合されて、全体の断面形状が略くさび形となるように形成されている。ビームダンパ７６は、くさび型の尖端部分が、光の進行方向に向く姿勢で配置される。ビームダンパ７６は、２枚の平板の対向する面で光を反射させながら減衰させる。ビームダンパ７６として、円錐形状の形態のものを使用してもよい。
【０１３０】
図１１及び図１２は、第１ビームスプリッタ７１と第２ビームスプリッタ７２の配置及び姿勢の関係を示す。第１ビームスプリッタ７１と第２ビームスプリッタ７２は、入射するパルスレーザ光の入射光軸ＬＡ１、ＬＡ２に対して、それぞれの入射角が４５°となるように、それぞれの反射面７１ｂ及び７２ｂが略４５°傾斜して配置されている。
【０１３１】
第１ビームスプリッタ７１に入射するパルスレーザ光の入射光軸はＺ方向と平行である。図１２に示すように、第１ビームスプリッタ７１は、入射した光の一部をＶ方向に反射するように、反射面７１ｂが入射光軸ＬＡ１（Ｚ方向）に対して約４５°傾斜した姿勢で配置されている。
【０１３２】
第２ビームスプリッタ７２は第１ビームスプリッタ７１で反射した反射光の光路に配置されているため、第２ビームスプリッタ７２に入射するパルスレーザ光の入射光軸ＬＡ２はＶ方向と平行である。図１１に示すように、第２ビームスプリッタ７２は、入射した光の一部を入射角が４５°でＨ方向に反射するように、反射面７２ｂが入射光軸ＬＡ２（Ｖ方向）に対して約４５°傾斜した姿勢で配置されている。
【０１３３】
さらに、図１１および図１２に示すように、第１ビームスプリッタ７１と第２ビームスプリッタ７２は、それぞれの入射面に対するパルスレーザ光のｐ偏光及びｓ偏光の各偏光成分の関係が逆転するように、一方の入射面と他方の入射面が直交するように配置されている。
【０１３４】
第１ビームスプリッタ７１への入射光軸ＬＡ１はＺ方向と平行であり、反射方向はＶ方向であるため、第１ビームスプリッタ７１の入射面はＺ−Ｖ平面である。対して、第２ビームスプリッタ７２への入射光軸ＬＡ２はＶ方向と平行であり、反射方向はＨ方向であるため、第２ビームスプリッタ７２の入射面はＶ−Ｈ平面である。Ｚ−Ｖ平面とＶ−Ｈ平面は互いに直交する。
【０１３５】
図１３は、ｐ偏光及びｓ偏光の各偏光成分の入射角と反射率Ｒｐ及びＲｓの関係を示す。周知のとおり、ｐ偏光は、振動方向が入射面と平行な偏光成分であり、ｓ偏光は、振動方向が入射面と垂直な偏光成分である。図１３に示すように、フレネル反射において、ｐ偏光とｓ偏光のそれぞれの反射率Ｒｐ及びＲｓには差があり、その差は入射角に応じて変化する。例えば、ＣａＦ２の基板や合成石英の基板のＡｒＦエキシマレーザ光のフレネル反射は、入射角がβ＝４５°の場合には、ｐ偏光の反射率Ｒｐβが約１％で、ｓ偏光の反射率Ｒｓβが約７％となる。
【０１３６】
このようにフレネル反射においては、第１ビームスプリッタ７１に対して所定の入射角で光が入射する場合、第１ビームスプリッタ７１の反射率Ｒｐ及びＲｓの特性に応じて、第１ビームスプリッタ７１が反射する光量に含まれる各偏光成分の割合が決まる。ｐ偏光及びｓ偏光は、第１ビームスプリッタ７１の入射面の姿勢に応じて変化する。例えば、入射光軸に対して略４５°傾斜した第１ビームスプリッタ７１の入射面（Ｚ−Ｖ平面）を入射光軸回りに略９０°回転させて、第２ビームスプリッタ７２の入射面（Ｖ−Ｈ平面）のようにすると、第１ビームスプリッタ７１の入射面に対する、ｐ偏光及びｓ偏光の関係は逆転する。
【０１３７】
そのため、図１１及び図１２に示すように、第１ビームスプリッタ７１と第２のビームスプリッタ７２を配置すると、第１ビームスプリッタ７１にｐ偏光として入射した偏光成分は、第２ビームスプリッタ７２に対してはｓ偏光として入射することになる。すなわち、図１１及び図１２において、第１ビームスプリッタ７１の入射面（Ｚ−Ｖ平面）と第２ビームスプリッタ７２の入射面（Ｖ−Ｈ平面）とは直交しており、かつ、第１ビームスプリッタ７１と第２ビームスプリッタ７２は、それぞれに入射するパルスレーザ光の入射角は４５°で一致している。こうした配置により、第１ビームスプリッタ７１にｐ偏光として入射した偏光成分は、第２ビームスプリッタ７２に対してはｓ偏光として入射することになる。また、その逆も同様に、第１ビームスプリッタ７１にｓ偏光として入射した偏光成分は、第２ビームスプリッタ７２に対してはｐ偏光として入射することになる。
【０１３８】
６．２  効果
図１１及び図１２に示すように、第１ビームスプリッタ７１の入射面（Ｚ−Ｖ平面）と第２ビームスプリッタ７２の入射面（Ｖ−Ｈ平面）を直交させ、かつ、パルスレーザ光を、各ビームスプリッタ７１及び７２に対して同じ入射角で入射させる。その結果、第１ビームスプリッタ７１への入射光量に含まれるｓ偏光及びｐ偏光の割合が変化した場合であっても、第２ビームスプリッタ７２によって反射されるｓ偏光及びｐ偏光を含むトータルの出射光量を一定にすることができる。
【０１３９】
図１４は、第４実施形態の作用効果を概念的に説明する説明図である。図１４において、第１ビームスプリッタ７１に入射する入射光量をＬｉｎ、入射光量Ｌｉｎに含まれるｓ偏光の割合をα、ｐ偏光の割合をα−１、第１ビームスプリッタ７１と第２ビームスプリッタ７２の入射角がβ＝４５°におけるそれぞれの反射率を反射率Ｒｓβ、Ｒｐβとする。そうすると、第２ビームスプリッタ７２からの出射光量Ｌｏｕｔは以下の式（５）で表される。
Ｌｏｕｔ＝Ｌｉｎ（α・Ｒｓβ・Ｒｐβ＋（１−α）・Ｒｐβ・Ｒｓβ）
＝Ｌｉｎ・Ｒｓβ・Ｒｐβ  ・・・・・・・・・・・・・・・・・式（５）
【０１４０】
式（５）から明らかなように、出射光量Ｌｏｕｔにおいては、入射光量Ｌｉｎに含まれるｓ偏光とｐ偏光の割合を表すαはキャンセルされるため、当該割合がどのような値になっていても、出射光量Ｌｏｕｔは入射光量Ｌｉｎに対して一定となる。これは、第１ビームスプリッタ７１の入射面（Ｚ−Ｖ平面）と第２ビームスプリッタ７２の入射面（Ｖ−Ｈ平面）を直交させ、かつ、それぞれの入射角を一致させることで、それぞれに入射するｐ偏光とｓ偏光の関係を逆転させているためである。
【０１４１】
ここで、図１１、図１２及び図１３で説明したモデルは、第１ビームスプリッタ７１と第２ビームスプリッタ７２の間に、第３ビームスプリッタ７３が配置されていないモデルである。図１０においては、第１ビームスプリッタ７１と第２ビームスプリッタ７２との間に、第２ビームスプリッタ７２と同じ姿勢で、第３ビームスプリッタ７３が追加される。
【０１４２】
第３ビームスプリッタ７３が追加された構成においては、第１ビームスプリッタ７１に対する入射光量Ｌｉｎに対して、第２ビームスプリッタ７２の出射光量Ｌｏｕｔが完全に一定とはならない。しかし、第１ビームスプリッタ７１及び第２ビームスプリッタ７２について、図１１及び図１２に示す配置とする構成を採用することにより、そのような構成を採用しない構成と比較すれば、第１ビームスプリッタ７１への入射光量Ｌｉｎの変化に対する、第２ビームスプリッタ７２からの出射光量Ｌｏｕｔの変化を抑制する効果は得られる。
【０１４３】
というのも、第３ビームスプリッタ７３は、上述のとおり、第１ビームスプリッタ７１及び第２ビームスプリッタ７２と同様に、ＣａＦ2又は合成石英で形成された平行平板であり、部分反射膜のコーティングは施されていない。この場合、図１３に示したとおり、入射角がβ＝４５°の場合のｐ偏光の反射率Ｒｐβは約１％、ｓ偏光の反射率Ｒｓβは約７％と低い。そのため、第１ビームスプリッタ７１を透過したパルスレーザ光の大半（ｐ偏光については約９９％、ｓ偏光については約９３％）が第３ビームスプリッタ７３を透過して、第２ビームスプリッタ７２に入射することになる。つまり、第１ビームスプリッタ７１を透過して第２ビームスプリッタ７２に入射するパルスレーザ光のｐ偏光とｓ偏光の割合は、各ビームスプリッタ７１及び７２の間に配置される第３ビームスプリッタ７３の有無によって大きな変化はない。
【０１４４】
そのため、第３ビームスプリッタ７３が追加された場合でも、図１１及び図１２に示す構成を採用することにより、第１ビームスプリッタ７１への入射光量Ｌｉｎの変化に対して、第２ビームスプリッタ７２からの出射光量Ｌｏｕｔの変化を抑制する効果が得られる。
【０１４５】
また、図１０に示す構成においては、第１ビームスプリッタ７１に対する入射光量Ｌｉｎに対して、第３ビームスプリッタ７３の出射光量Ｌｏｕｔが一定となるという効果が得られる。この出射光量Ｌｏｕｔは、すなわち、第３ビームスプリッタ７３で反射した反射光は、エネルギセンサ３３により、パルスレーザ光のパルスエネルギの計測に使用される。図１０の構成では、エネルギセンサ３３に入射する光量が安定するため、パルスレーザ光のパルスエネルギを高精度に検出することができる。
【０１４６】
第１ビームスプリッタ７１は、請求の範囲に記載の第１ビームスプリッタに相当し、第２ビームスプリッタ７２又は第３ビームスプリッタ７３が、請求の範囲に記載の第２ビームスプリッタに相当する。
【０１４７】
また、第４実施形態において、第１ビームスプリッタ７１、第２ビームスプリッタ７２、第３ビームスプリッタ７３について、パルスレーザ光のそれぞれに対する入射角が４５°となるように配置する例で説明したが、それぞれの入射角が同じであれば、入射角は４５°以外でもよく、反射させる方向や光量に応じて適宜選択してもよい。なお、入射角を４５°にすることで、各ビームスプリッタ７１〜７３を透過するパルスレーザ光の透過光の光路と反射する反射光の光路が直交することになるため、各ビームスプリッタ７１〜７３をコンパクトに配置できるという効果がある。
【０１４８】
７．参考形態に係る波長検出装置
図１５に示す参考形態に係る波長検出装置は、図１に示す比較例に係る波長検出装置と基本的な構成は同様であり、拡散板３５の端縁部に図４に示す第１実施形態の遮光膜５３が設けられている点が異なる。このように比較例の拡散板５２に対して遮光膜５３を追加すれば、パルスレーザ光がＯリング４１に照射されるのを防止して、Ｏリング４１の劣化を抑制するという効果は期待できる。もちろん、参考形態では拡散板３５の交換時には。第１筐体３７の密封を破る必要があるため、上記各実施形態で示した拡散板５２のように、拡散板５２を第１筐体３７の外側に配置することが好ましい。
【０１４９】
８．その他
上記各実施形態において、第１筐体３７内に複数個のエタロン２６ａ、２７ａを配置した波長検出装置を例に説明したが、エタロンが複数個ある必要はなく、少なくとも１つのエタロンを用いた波長検出装置に本発明を適用してもよい。
【０１５０】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の各実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
【０１５１】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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