(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
狭帯域レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光の中心波長に基づいて検出する波長検出装置において、
レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化して出力させる光共振器と、
前記光共振器内に設けられ、前記レーザチャンバで放電励起された自然発光線の一部を前記光共振器内の光路とは別の光路に基準光として分岐させて取り出すとともに前記自然発光線を狭帯域化する素子としてのプリズムとが設けられた
ことを特徴とする波長検出装置。
【請求項２】
狭帯域レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光の中心波長に基づいて検出する波長検出装置において、
レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化して出力させる光共振器と、
前記光共振器内に設けられ、前記レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化するエタロンと、
前記エタロンを、前記自然発光線を狭帯域化できる設置角度から狭帯域化できない設置角度に変化させる設置角度変化手段とが設けられ、
前記設置角度変化手段で前記エタロンを前記自然発光線を狭帯域化できない設置角度に変化させ、該設置角度の時に前記光共振器内の光路の前記自然発光線を基準光として取り出すようにした
ことを特徴とする波長検出装置。
【請求項３】
狭帯域レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光の中心波長に基づいて検出する波長検出装置において、
レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化して出力させる光共振器と、
前記光共振器を構成する光学素子としてのフロントミラーおよびリアミラーと、
前記フロントミラーおよび前記リアミラーを、前記光共振器としての機能を果たす設置角度から前記光共振器としての機能を果たせない設置角度に変化させる設置角度変化手段とが設けられ、
前記設置角度変化手段で前記フロントミラーおよび前記リアミラーを前記光共振器としての機能を果たせない設置角度に変化させ、該設置角度の時に前記光共振器内の光路の前記自然発光線を基準光として取り出すようにした
ことを特徴とする波長検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、狭帯域化されたレーザ光のスペクトルの波長を検出するのに好適な波長検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光をステッパ（縮小投影露光装置）の光源として用いる場合には、エタロン、グレーティングなどの狭帯域化素子によってレーザ光のスペクトルを狭帯域化する必要がある。
【０００３】
さらにこの狭帯域化された狭帯域発振線のスペクトルの中心波長が露光中にずれないように高精度に安定化制御する必要がある。
【０００４】
図１８は一般的なレーザの波長安定化制御装置である。
【０００５】
狭帯域化および波長選択は、狭帯域化素子であるエタロン３を波長コントローラ１１によってドライバ１０を介して駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、リアミラー８を波長コントローラ１１によってドライバー９ａを介して駆動（リアミラー８の設置角度を調整）することよって行われる。
【０００６】
露光中は狭帯域発振線Ｌ0の中心波長が変動しないように波長の制御がなされる。
【０００７】
すなわち露光中は、常時基準光Ｌxに対する狭帯域発振線Ｌ0の相対波長が検出されることにより狭帯域発振線Ｌ0の絶対波長が検出される。
【０００８】
つまり、基準光源３２から出力されるレーザ光を基準光Ｌxとして分光器１２に入射させる。同時に波長を検出したい狭帯域発振線Ｌ0を被検出光Ｌ0としてビームスプリッタ１３、１４を介して同分光器１２に入射させる。そして分光器１２では、基準光Ｌxと被検出光Ｌ0が分光され、分光した光の像がラインセンサ２０上に結像される。ラインセンサ２０上の検出位置は、検出波長に対応する。
【０００９】
そして分散値を用いてラインセンサ２０上の検出位置の差から、基準光Ｌxに対する被検出光Ｌ0の相対波長を求め、この求めた相対波長と既知の基準光Ｌxの波長に基づき被検出光Ｌ0の絶対波長を演算している。
【００１０】
次にこの演算結果が波長コントローラ１１にフィードバックされることにより、エタロン３がドライバ９ｅを介して駆動される。
【００１１】
そしてレーザチャンバ１、エタロン３を介してリアミラー８とフロントミラー４との間で発振される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長が目標とする波長に固定される。
【００１２】
こうして、狭帯域発振線Ｌ0の中心波長が露光中にずれないように高精度に安定化制御される。
【００１３】
しかしながら、従来のレーザの波長安定化制御装置では、上述したように基準光Ｌxを出力させるための基準光源３２を必要とするため構成が複雑になるという問題が招来する。また、狭帯域発振線Ｌ0の波長の検出を高精度に行う場合、基準光源として用いるランプから出力されるレーザ光の光強度が低いという問題も招来する。
【００１４】
そこで、例えば特開平５−９５１５４公報には、狭帯域発振線Ｌ0がフッ素分子Ｆ2レーザ光の場合、基準光源から出力されるレーザ光を基準光として用いる代わりに、可視域の波長を有するフッ素原子レーザ光を用いるという発明が記載されている。
【００１５】
この公報記載の発明によれば、波長安定化制御装置内に基準光源を設けないようにすることができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように上記公報記載の発明では、基準光Ｌxとして用いるフッ素原子レーザ発振光の波長は可視領域内にある。つまり、フッ素原子レーザ光の波長は、フッ素分子レーザ光の波長がある真空紫外領域から離れた領域にある。
【００１７】
このため、狭帯域発振線Ｌ0がフッ素分子レーザ光の場合、狭帯域発振線Ｌ0の波長をフッ素原子レーザ光の波長に基づいて検出すると狭帯域発振線Ｌ0の波長の検出精度が低下する。
【００１８】
つまり上記公報記載の発明では、狭帯域発振線Ｌ0のスペクトルの中心波長を高精度に安定化制御することが困難になるという問題が招来する。
【００１９】
また上記公報記載の発明では、フッ素原子レーザ光を発振させるための共振器をフッ素分子レーザ光を発振させるための共振器内に設けたり、フッ素原子レーザ光とフッ素分子レーザ光とを同時に発振させるために誘電体多層膜鏡を用いている。
【００２０】
このような鏡は、層載が多くなり、波長１５７ｎｍの光の吸収が大きい膜材料を使用する必要があるため、フッ素分子レーザ光の発振効率が悪くなり、フッ素分子レーザ光の狭帯域発振線Ｌ0の出力が低下するという問題が招来する。
【００２１】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることを解決課題とするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段、作用および効果】
そこで、本発明の第１発明では、上記解決課題を達成するために、
狭帯域レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光の中心波長に基づいて検出する波長検出装置において、レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化して出力させる光共振器と、前記光共振器内に設けられ、前記レーザチャンバで放電励起された自然発光線の一部を前記光共振器内の光路とは別の光路に基準光として分岐させて取り出すとともに前記自然発光線を狭帯域化する素子としてのプリズムとが設けられたことを特徴とする。
【００２４】
上記第１発明を図１、図２に対応させて説明する。
【００２５】
すなわち第１発明によれば、光共振器内のレーザチャンバで放電励起された発光線Ｌを狭帯域化する素子のプリズムで発光線Ｌを狭帯域化する光路とは別の光路に発光線Ｌの一部を分岐させ、分岐させた発光線Ｌの一部を発光線Ｌが狭帯域化された狭帯域発振線Ｌ０の波長を検出するための基準光として用いられる。
【００２６】
以上のように第１発明では、狭帯域化されていない発光線Ｌを検出し、検出した発光線Ｌを狭帯域発振線Ｌ０の波長を検出するための基準光として用いるようにしているので、狭帯域発振レーザの出力を低下させることなく、狭帯域発振線Ｌ０の波長の検出精度を向上させることができる。
【００３１】
また、第２発明では、上記解決課題を達成するために、
狭帯域レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光の中心波長に基づいて検出する波長検出装置において、レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化して出力させる光共振器と、前記光共振器内に設けられ、前記レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化するエタロンと、前記エタロンを、前記自然発光線を狭帯域化できる設置角度から狭帯域化できない設置角度に変化させる設置角度変化手段とが設けられ、前記設置角度変化手段で前記エタロンを前記自然発光線を狭帯域化できない設置角度に変化させ、該設置角度の時に前記光共振器内の光路の前記自然発光線を基準光として取り出すようにしたことを特徴とする。
また、第３発明では、上記解決課題を達成するために、
狭帯域レーザ装置から出力される狭帯域発振線の波長を基準光の中心波長に基づいて検出する波長検出装置において、レーザチャンバで放電励起された自然発光線を狭帯域化して出力させる光共振器と、前記光共振器を構成する光学素子としてのフロントミラーおよびリアミラーと、前記フロントミラーおよび前記リアミラーを、前記光共振器としての機能を果たす設置角度から前記光共振器としての機能を果たせない設置角度に変化させる設置角度変化手段とが設けられ、前記設置角度変化手段で前記フロントミラーおよび前記リアミラーを前記光共振器としての機能を果たせない設置角度に変化させ、該設置角度の時に前記光共振器内の光路の前記自然発光線を基準光として取り出すようにしたことを特徴とする。
【００３２】
上記第２発明および第３発明を図２、図１４、図１６に対応させて説明する。
【００３３】
すなわち第２発明によれば、光共振器内のレーザチャンバで放電励起された発光線Ｌを狭帯域化するエタロンの設置角度を、発光線Ｌが狭帯域化できる設置角度から狭帯域化できない設置角度に変化させる設置角度変化手段で変化させ、エタロンが狭帯域化できない設置角度に変化したときに、光共振器内の光路のレーザ光が狭帯域発振線Ｌ０の波長を検出するための基準光として取り出されて用いられる。
また、第３発明によれば、光共振器内のレーザチャンバで放電励起された発光線Ｌを狭帯域化して出力させる光共振器を構成する光学素子としてのフロントミラーおよびリアミラーを、光共振器としての機能を果たす設置角度から光共振器としての機能を果たせない設置角度に変化させる設置角度変化手段で変化させ、フロントミラーおよびリアミラーが光共振器としての機能を果たせない設置角度に変化したときに、光共振器内の光路のレーザ光が狭帯域発振線Ｌ０の波長を検出するための基準光として取り出されて用いられる。
【００３４】
このように第２発明および第３発明では、狭帯域化素子のエタロンまたはフロントミラーおよびリアミラーの設置角度を、フッ素分子レーザ発光線Ｌが狭帯域化される設置角度からフッ素分子レーザ発光線Ｌが狭帯域化されない設置角度に変化させた際に、レーザチャンバ１から出力されたフッ素分子レーザ発光線Ｌを狭帯域発振線Ｌ０の波長を検出するための基準光として用いるようにしているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線Ｌ０の出力を低下させることなく、狭帯域発振線Ｌ０の波長の検出精度を向上させることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る波長検出装置の実施形態について説明する。
【００３６】
本実施形態ではフッ素分子レーザの狭帯域発振線の波長を検出する場合を想定している。
しかし、アルゴンイオンレーザの狭帯域発振線の波長を検出する場合にも適用することができる。
【００３７】
すなわち、これらフッ素分子レーザ、およびアルゴンイオンレーザの自然発振線の幅は各々約２ｐｍ、約３ｐｍと狭い。
【００３８】
つまり、これらフッ素分子レーザ、およびアルゴンイオンレーザの自然発振線のように、幅が３ｐｍ以下と狭く、かつ光強度のピークが明らかであれば、この自然発振線の中心波長を大凡特定することができるので、狭帯域発振線を検出する際の基準光として用いることできる。
【００３９】
一方、エキシマレーザの自然発振線の幅は４５０ｐｍと広く、このような自然発振線の場合、中心波長を特定することが困難になるので、本実施形態をエキシマレーザの狭帯域発振線の波長を検出する場合に適用することは望ましくない。
【００４０】
図１は本発明に係る波長検出装置の実施形態の構成を示す図である。なお、図１において、前述の図１８と同一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明については適宜省略する。
【００４１】
本実施形態では、プリズム２で反射された光を反射させてビームスプリッタ１４へ導くように設置されたミラー５、６、７を備えている。
【００４２】
本実施形態によれば、レーザチャンバ１で放電励起されることによって発光した自然発光線は、フロントミラー４とリアミラー８で構成される共振器内をプリズム２およびエタロン３により波長選択され、往復移動することによって増幅されレーザ発振される。
【００４３】
図２はラインセンサ２０上のフッ素分子レーザの二つの発光線を示す図である。
【００４４】
図２に示すようにフッ素分子レーザは二つの自然発光線Ｌ1、Ｌ2を有しており、光強度Ｉが強い自然発光線Ｌ1の波長λ1は１５７．６２９９ｎｍであり、光強度Ｉが弱い自然発光線Ｌ2の波長λ2は１５７．５２３３ｎｍである。
【００４５】
このフッ素分子レーザの二つの自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、プリズム２およびエタロン３によって波長選択されて一つにされる。
【００４６】
また点線で示される狭帯域発振線Ｌ0は、フッ素分子レーザの自然発光線の線幅をプリズム２およびエタロン３によって狭帯域化したものである。
【００４７】
こうしてプリズム２およびエタロン３によって波長選択、狭帯域化された自然発光線はフロントミラー４から所定パワーの狭帯域発振線Ｌ0として射出される。
【００４８】
レーザチャンバ１からプリズム２に向けて出射された自然発光線の一部がプリズム２で反射される。この結果、自然発光線の一部がミラー５へ向けて出射される。そして、ミラー５で反射された自然発光線の一部は基準光Ｌとして、ミラー６、７を介してビームスプリッタ１４へ導かれる。基準光Ｌの一部はビームスプリッタ１４で反射され分光器１２内に導かれる。
【００４９】
一方、フロントミラー４から出射された狭帯域発振線Ｌ0はビームスプリッタ１３に入射される。そして狭帯域発振線Ｌ0の一部はビームスプリッタ１３で反射されビームスプリッタ１４に入射される。狭帯域発振線Ｌ0の一部はビームスプリッタ１４を透過して分光器１２内に導かれる。
【００５０】
ここで、分光器１２が回折格子型の場合の狭帯域発振線Ｌ0の波長検出について説明する。
【００５１】
図３は回折格子型の分光器１２′を示す図である。
【００５２】
分光器１２′に狭帯域発振線Ｌ0および基準光Ｌが入射されると、まず凹面鏡Ｍ1に入射され、反射光が回折格子である回折格子２１に入射される。入射される光の波長に応じて回折格子２１の回折角度が変化する。回折格子２１で回折された狭帯域発振線Ｌ0および基準光Ｌは凹面鏡Ｍ2に入射され、反射光がラインセンサ２０に導かれる。
【００５３】
ラインセンサ２０としては、一次元または二次元のイメージセンサまたはダイオードアレイを用いて構成することができる。
【００５４】
分光器７に入射される光の波長が異なれば回折格子２１での回折角度が異なりラインセンサ２０への入射位置が異なる。この結果ラインセンサ２０へは波長の異なる狭帯域発振線Ｌ0および基準光Ｌが分光されて入射され、ラインセンサ２０上の検出位置に応じて狭帯域発振線Ｌ0および基準光Ｌの各回折像Ｋ、Ｋ′が得られ、これにより分光器１２′に入射された狭帯域発振線Ｌ0および基準光Ｌの各波長λ0およびλを検出することができる。すなわち光の波長によってラインセンサ２０上での回折像Ｋの位置が変化する。なお回折格子２１の代わりにエタロンを使用した場合には、ラインセンサ２０上でのフリンジパターンの位置が変化する。
【００５５】
ここで本実施形態に適用される原理について説明する。
【００５６】
図２に示すように自然発光線Ｌ1、Ｌ2は波長が各々異なるので、ラインセンサ２０のチャンネル番号もＳ1、Ｓ2（ラインセンサ上の位置）と各々異なる。
【００５７】
ラインセンサ２０は複数の受光チャンネルを備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてラインセンサ２０上の光検出位置が定まる。ラインセンサ２０では、波長に応じてラインセンサ２０への入射位置が異なるので、ラインセンサ２０の光検出位置から光の波長を検出することができる。よって光を検出したチャンネル番号から光の波長が定まる。
【００５８】
ここで分光器１２′の分散値Ｄ（ラインセンサ２０のチャンネル間隔に相当する波長）を定めることができれば、この分散値Ｄを用いて基準光（自然発光線）Ｌ1またはＬ2を検出したチャンネル番号Ｓ1またはＳ2と、狭帯域発振線Ｌ0を検出したチャンネル番号Ｓ0との差を、基準光Ｌ1またはＬ2に対する狭帯域発振線Ｌ0の相対波長に変換することができる。そしてこの求めた相対波長と基準光Ｌ1またはＬ2の既知の波長λ1（＝１５７．６２９９ｎｍ）またはλ2（＝１５７．５2３３ｎｍ）から狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0を演算することができる。
【００５９】
そこで、波長コントローラ１１が行う狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0の演算処理について説明する。
【００６０】
図４は波長コントローラ１１が行う狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0の演算処理のフローチャートである。
【００６１】
まず、ラインセンサ２０の出力が読み出される（ステップ６０１）。
【００６２】
図２に示すようにラインセンサ２０からはセンサ信号強度の３つのピークに対応するセンサチャンネル番号Ｓ1、Ｓ0、Ｓ2が出力される。ここで基準光Ｌ1の波長λ1は、λ1＝１５７．６２９９ｎｍであり、基準光Ｌ2の波長λ2は、λ2＝１５７．５２３３ｎｍである。一方、狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0は、例えばλ1より小さく、λ2よりも大きいものとする。
【００６３】
よって基準光Ｌ1を検出したチャンネル番号Ｓ1よりも小さく、基準光Ｌ2を検出したチャンネル番号Ｓ2よりも大きいＳ0が狭帯域発振線Ｌ0を検出したチャンネル番号とされる（ステップ６０１）。
【００６４】
つぎに、分散値Ｄ（ラインセンサ２０の１チャンネル当たりの波長）が、下記（１）式に示すようにして、２つの基準光Ｌ1、Ｌ2を検出したチャンネル番号Ｓ1、Ｓ2と、２つの基準光Ｌ1、Ｌ2の既知の波長λ1（＝１５７．６２９９ｎｍ）、λ2（＝１５７．５２３３ｎｍ）を用いて演算される。
【００６５】
Ｄ＝（λ1−λ2）/（Ｓ1−Ｓ2）  …（１）
つぎに、上記分散値Ｄを用いて狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が下記（２）式に示すようにして、求められる。
【００６６】
λ0＝λ2＋（Ｓ0−Ｓ2）・Ｄ  …（２）
すなわち分散値Ｄに、狭帯域発振線Ｓ0を検出したチャンネル番号Ｓ0と基準光Ｌ2を検出したチャンネル番号Ｓ2との差を乗算することによって基準光Ｌ2に対する狭帯域発振線Ｌ0の相対波長（Ｓ0−Ｓ2）・Ｄが求められ、この相対波長（Ｓ0−Ｓ2）・Ｄに基準光Ｌ2の既知の波長λ2を加算することによって狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が演算される。なお上記（２）式では基準光Ｌ2の波長λ2、チャンネル番号Ｓ2を用いているが、この代わりに基準光Ｌ1の波長λ1、チャンネル番号Ｓ1を使用してもよい（ステップ６０３）。
【００６７】
なお、本実施形態では、光強度Ｉのピークに対応するチャンネルを用いて狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0を計算しているが、こうした計算方法に限定されることなく、精度を向上させるために近似曲線を求め、この求められた近似曲線のピークを計算して狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0を求めてもよい。
【００６８】
図５は、基準光Ｌであるフッ素分子レーザの自然発光線Ｌ1またはＬ2の線幅Ｗと狭帯域発振線Ｌ0の線幅Ｗ0との比較を示す図である。
【００６９】
同図５に示すように、フッ素分子レーザの自然発光線Ｌ1、Ｌ2の幅Ｗはおよそ２ｐｍであり、この自然発光線Ｌ1、Ｌ2の幅Ｗに対して狭帯域発振線Ｌ0の線幅Ｗ0は２ｐｍ以下に狭帯域化される。
【００７０】
ここで、同図５の点線に示すようにフッ素分子レーザの自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、幅Wがおよそ２ｐｍと狭く、光強度Ｉのピークが明らかである。
【００７１】
従って、本実施形態によれば、狭帯域発振線Ｌ0の中心波長がドリフトして安定しない場合でも、レーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく、狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることができる。
【００７２】
また、狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が、上述した例のように２つの基準光Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、λ2の間に存在する場合には補間により狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0を精度よく求めることができるという利点が得られる。
【００７３】
また、上述した２つの基準光Ｌ1、Ｌ2と狭帯域発振線Ｌ0は同時に入射させることが望ましい。環境に応じて変動する分光器１２の特性をリアルタイムで測定できるからである。
【００７４】
なお、上述した実施形態では分光器として回折格子型の分光器を用いているが、ファプリーペロエタロン分光器を使用してもよい。
【００７５】
図６はファプリーペロエタロン分光器を使用した波長検出装置の構成例を示す図であり、図７は干渉縞の半径の２乗と波長との関係を示す図である。
【００７６】
ビームスプリッタ１４へ導かれた基準光Ｌ1、Ｌ2の一部は、ビームスプリッタ１４で反射され拡散板１５に照射される。照射された基準光Ｌ1、Ｌ2の一部は、拡散板１５で拡散された後エタロン１６に照射される。一方、ビームスプリッタ１４に入射された狭帯域発振線Ｌ0の一部は、ビームスプリッタ１４を透過して拡散板１５に照射される。拡散板１５からは狭帯域発振線Ｌ0が散乱されて出射されエタロン１６に照射される。
【００７７】
ここにエタロン１６は内側の面が部分反射ミラーとされた２枚の透明板から構成されている。エタロン１６は波長の異なる基準光Ｌ1、Ｌ2、狭帯域発振線Ｌ0を透過させる。
【００７８】
エタロン１６を透過した光は集光レンズ１７に入射される。この集光レンズ１７は、基準光Ｌ1、Ｌ2と狭帯域発振線Ｌ0との波長差が色収差補正を必要とする場合、たとえば色収差補正が施された色消しレンズであり、色消し集光レンズ１７を経ることにより色収差が補正される。
【００７９】
ラインセンサ１８は集光レンズ１７の焦点上に配設されている。これにより集光レンズ１７を経た光は、ラインセンサ１８上に結像され、このラインセンサ１８上の検出面上に、基準光Ｌ1の波長λ1に対応した干渉縞１９ａ、基準光Ｌ2の波長λ2に対応した干渉縞１９ｂおよび狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0に対応した干渉縞１９ｃを形成する。これら干渉縞は、ラインセンサ１８上で同心円状に形成される。
【００８０】
基準光Ｌ1に対応する干渉縞１９ａのラインセンサ１８の中心位置からの半径はＲ1であり、基準光Ｌ2に対応する干渉縞１９ｂの同半径はＲ2であり、狭帯域発振線Ｌ0に対応する干渉縞１９ｃの同半径はＲ0である。
【００８１】
ラインセンサ１８では、ラインセンサ中心から各干渉縞結像位置までの半径Ｒ1、Ｒ2およびＲ0が検出される。
【００８２】
ここで図７に示すように、ラインセンサ中心から干渉縞結像位置までの半径Ｒの２乗Ｒ２と、ラインセンサ１８に結像された光の波長λの関係は、理論的に線形な関係にある。
【００８３】
すなわち基準光Ｌ1、Ｌ2の干渉縞１９ｂ、１９ａの半径の２乗Ｒ1２、Ｒ2２と波長λ1、λ2との関係は線形な関数で表されその係数を求めることができる。具体的には直線Ｑの傾きが定まる。
【００８４】
よって、いま狭帯域発振線Ｌ0の干渉縞１９ｃの結像位置、つまり干渉縞１９ｃの半径Ｒ0がラインセンサ１８で検出されているので、これにより半径の２乗Ｒ0２を求めることができ、図７に示す直線Ｑから、半径の２乗Ｒ0２に対応する波長λ0を被検出光Ｌ0の波長として求めることができる。
【００８５】
なお、上述した実施形態では二つの基準光Ｌ1、Ｌ2を用いているが、基準光Ｌ1、Ｌ2のうち、どちらか一つを用いるようにしてもよい。
【００８６】
但しこの場合、分散値Ｄを求めることができないので狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0の検出精度がやや劣ることになる。
【００８７】
また、上述したようにフッ素分子レーザの狭帯域発振線の波長を検出する場合、二つの基準光Ｌ1、Ｌ2のうち、二つかあるいは一つを用いるようにしているが、アルゴンイオンレーザの狭帯域発振線の波長を検出する場合、アルゴンイオンレーザの自然発光線は二つ以上あるので、アルゴンイオンレーザの自然発光線のうち、アルゴンイオンレーザの狭帯域発振線に波長が近似し、かつ光強度が一定以上の自然発光線を基準光として用いる。
【００８８】
さて、上述した実施形態では、プリズム２で反射された自然発光線をビームスプリッタ１４へ導くようにしているが、レーザチャンバ１から自然発光線を直接取り出してビームスプリッタ１４へ導くようにしてもよい。
【００８９】
図８は、レーザチャンバ１から自然発光線を直接取り出してビームスプリッタ１４へ導くようにした実施形態を示す図である。なお、図８において、上述の図１、図１８と同一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明については適宜省略する。
【００９０】
この実施形態では、レーザチャンバ１のレーザ光軸と放電方向とを含む面に対して垂直な面内で、レーザチャンバ１の壁のうち前記レーザ光軸から外れた方向に沿った軸と交わる部分に設置され、レーザチャンバ１内で放電励起された自然発光線Ｌ1、Ｌ2をサイドライト光Ｌsとして取り出すサイドウィンドウＳＷと、サイドライト光Ｌsを反射させてビームスプリッタ１４に導くミラー２３と、ビームスプリッタ１４に向かう狭帯域発振線Ｌ0の遮断または通過を行うシャッタ２２と、波長コントローラ１１からの出力に応じてシャッタ２２の開閉動作を行うソレノイド２７とを備えている。
【００９１】
次に、この実施形態で行われる狭帯域発振線Ｌ0の波長検出について図３、図８、図９を参照して説明する。
【００９２】
図９は波長コントローラ１１が行う狭帯域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートである。
【００９３】
まず、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド２７が駆動され、これによりシャッタ２２が閉じられる。これは狭帯域発振線Ｌ0と比較してサイドライト光Ｌsの光強度が弱いので、サイドライト光Ｌsのみを検出するためにシャッタ２２で狭帯域発振線Ｌ0を遮る必要があるからである（ステップ１０１）。
【００９４】
ここで、波長検出処理の経過時間を示す経過時間Ｔが図示せぬタイマーによって０秒に設定され、以後経過時間Ｔが波長検出処理の経過とともにカウントされていく（ステップ１０２）。
【００９５】
レーザチャンバ１内で放電励起された自然発光線がサイドライト光ＬsとしてサイドウィンドウＳＷから取り出される。そして、取り出されたサイドライト光Ｌsがミラー２３へ向けて出射される。ミラー２３で反射されたサイドライト光Ｌsは基準光Ｌ1、Ｌ2として、ビームスプリッタ１４へ導かれる。基準光Ｌ1、Ｌ2の一部はビームスプリッタ１４で反射され分光器１２内に入射される。分光器１２内に入射された基準光Ｌ1、Ｌ2はラインセンサ２０に導かれる。これにより基準光Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、λ2が検出される（ステップ１０３）。
【００９６】
ラインセンサ２０で検出された基準光Ｌ1、Ｌ2の波長は既知のλ1＝１５７．６２９９ｎｍ、λ2＝１５７．５2３３ｎｍなので、ラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長λ0は基準光Ｌ1、Ｌ2の波長λ1＝１５７．６２９９ｎｍ、λ2＝１５７．５2３３ｎｍで較正される。これによりラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、Ｓ2が判明する。なお、この実施形態では波長の較正を定期的に行っているが、露光をしていない時に行ってもよい。また、レーザチャンバ１内のレーザガスを交換する際に行ってもよい（ステップ１０４）。
【００９７】
レーザチャンバ１内で放電励起された自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、フロントミラー４とリアミラー８で構成される共振器内をプリズム２およびエタロン３を介してレーザ発振する。そしてプリズム２によって波長選択され、さらにエタロン３によって狭帯域化発振された光はフロントミラー４から所定パワーの狭帯域発振線Ｌ0として射出される。フロントミラー４から出射された狭帯域発振線Ｌ0はビームスプリッタ１３に入射される（ステップ１０５）。
【００９８】
次に、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド２７が駆動され、シャッタ２２が開かれる。これによりビームスプリッタ１３で反射された狭帯域発振線Ｌ0の一部がビームスプリッタ１４に入射される。入射された狭帯域発振線Ｌ0の一部はビームスプリッタ１４を透過して分光器１２内に導かれる。
【００９９】
ここで、サイドライト光Ｌsによる基準光Ｌ1、Ｌ2の光強度が狭帯域発振線Ｌ0に比べて強い場合は、このサイドライト光Ｌsを遮断するためのシャッタを新たに設けて、サイドライト光Ｌsを遮断する必要がある。そして、サイドライト光Ｌsを検出する場合には、このシャッタを開にする動作を行えばよい。
【０１００】
分光器１２内に入射された狭帯域発振線Ｌ0はラインセンサ２０に導かれる。これにより狭帯域発振線Ｌ0が検出される（ステップ１０６）。
【０１０１】
ラインセンサ２０上の受光チャンネル間の波長差は、分光器１２とラインセンサ２０上との距離およびレンズの特性によって決まり、定数δで表すことができる。従って、ラインセンサ２０上で光強度が検出される未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0は、基準光Ｌ1、Ｌ2の波長λ1＝１５７．６２９９ｎｍ、λ2＝１５７．５2３３ｎｍと、受光チャンネルＳ1、Ｓ2と未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が検出される受光チャンネルＳ0との間のチャンネル数Ｘ1、Ｘ2と、定数δとを用いて、下記（３）、（４）式、
λ01＝１５７．６２９９±Ｘ1×δ  …  （３）
λ02＝１５７．５2３３±Ｘ2×δ  …  （４）
のいずれかによって求められる。また、狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0は上記各式から各々求めた二つの波長λ01、λ02の平均値として求めてもよい。さらに、二つ以上の基準光を用いているので、上述したように分光器１２の分散値Ｄを用いて狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0を求めてもよい（ステップ１０７）。
【０１０２】
次に、ステップ１０７で求められた狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λAとの波長差Δλが求められる（ステップ１０８）。
【０１０３】
波長コントローラ１１はステップ１０８で求められた波長差Δλに基づいてドライバ１０を駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射する光の波長を選択する（ステップ１０９）。
【０１０４】
そして、所定時間Ｋ（例えば５分）と経過時間Ｔとが比較される（ステップ１１０）。経過時間Ｔが所定時間Ｋを過ぎた場合には（ステップ１１０の判断ＹＥＳ）、上述したステップ１０１の処理に移行され、以後再び上述したステップ１０１〜１０９までの処理が行われる。一方、経過時間Ｔが所定時間Ｋ内の場合には（ステップ１１０の判断ＮＯ）、上述したステップ１０５の処理に移行され、以後再び上述したステップ１０５〜１０９までの処理が行われる。これは、波長検出の処理時間が所定時間を過ぎた場合には、分光器１２での波長較正を再び行う必要があるが、波長検出の処理時間が所定時間内の場合には、分光器１２での波長較正を再び行う必要がないからである。
【０１０５】
以上のようにレーザチャンバ１から自然発光線を直接取り出してビームスプリッタ１４へ導くようにした実施形態においても、レーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることができる。
【０１０６】
さて、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を検出する場合には、狭帯域化発振する前に所定の時間だけ自然発振させてから検出するようにしてもよい。
【０１０７】
図１０は、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を検出する場合、狭帯域化発振する前に所定の時間だけ自然発振させてから検出するようにした実施形態を示す図である。なお、図１０において、上述の図１、図８、図１８と同一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明については適宜省略する。
【０１０８】
この実施形態では、波長コントローラ１１の出力に応じてエタロン３、およびリアミラー８を駆動（設置角度を調整）するドライバ９ｂと、レーザチャンバ１から出射された光を再びレーザチャンバ１に向けて反射させる、リアミラーとしての機能を果たすミラー２５と、レーザチャンバ１とエタロン３との間に設けられ、ミラー２５を備えたＸステージ２４と、波長コントローラ１１の出力に応じて、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を再びレーザチャンバ１に向けて反射させる位置か、あるいはエタロン３に導く位置にミラー２５を駆動するドライバ２６とを備えている。
【０１０９】
次に、この実施形態で行われる狭帯域発振線Ｌ0の波長検出について図２、図１０、図１１を参照して説明する。
【０１１０】
図１１は波長コントローラ１１が行う狭帯域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートである。
【０１１１】
まず、波長コントローラ１１からの出力に応じてドライバ２６が駆動され、これによりＸステージ２４に備えられたミラー２５が、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2を再びレーザチャンバ１に向けて反射させる位置（自然発振位置）Ａに移動される（ステップ２０１）。
【０１１２】
ステップ２０１でミラー２５が位置Ａに移動されたことにより、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、レーザチャンバ１に向けて反射され、ミラー２５とフロントミラー２５で構成される共振器内を発振する。これにより自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化せずに自然発振させることができる（ステップ２０２）。
【０１１３】
自然発光線Ｌ1、Ｌ2はフロントミラー４から所定パワーの基準光Ｌ1、Ｌ2として射出される。フロントミラー４から出射された基準光Ｌ1、Ｌ2は、ビームスプリッタ１３に入射される。入射された基準光Ｌ1、Ｌ2の一部はビームスプリッタ１３で反射され、ビームスプリッタ１４へ導かれる。基準光Ｌ1、Ｌ2の一部はビームスプリッタ１４で反射され分光器１２内に入射される。分光器１２内に入射された基準光Ｌ1、Ｌ2はラインセンサ２０に導かれる。これにより基準光Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、λ2が検出される（ステップ２０３）。
【０１１４】
次に、上述したステップ１０４の処理と同様に、ラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長λ0が較正される。なお、この実施形態では波長の較正を定期的に行っているが、露光をしていない時、例えば露光の対象となる半導体ウェハや、レチクルの交換時、あるいは露光前に行ってもよい（ステップ２０４）。
【０１１５】
波長の較正が終了すると、次に波長コントローラ１１からの出力に応じてドライバ２６が駆動され、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2をエタロン３に導く位置（狭帯域化位置）Ｂにミラー２５が移動される。これにより、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はエタロン３に入射される（ステップ２０５）。
【０１１６】
エタロン３に入射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、プリズム２を通過し、さらにリアミラー８で反射される。これによりプリズム２で波長選択されるとともに、エタロン３によって狭帯域化される。そしてフロントミラー４とリアミラー８で構成される共振器内を発振する。狭帯域化された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はフロントミラー４から所定パワーの狭帯域発振線Ｌ0として出射される。フロントミラー４から出射された狭帯域発振線Ｌ0はビームスプリッタ１３に入射される。そしてビームスプリッタ１３で反射された狭帯域発振線Ｌ0の一部がビームスプリッタ１４に入射される。入射された狭帯域発振線Ｌ0の一部はビームスプリッタ１４を透過して分光器１２内に導かれる。分光器１２内に入射された狭帯域発振線Ｌ0はラインセンサ２０に導かれる。これにより狭帯域発振線Ｌ0が検出される（ステップ２０６）。
【０１１７】
次に、上述したステップ１０７の処理と同様にラインセンサ２０上で検出される未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が求められる（ステップ２０７）。
【０１１８】
次に、上述したステップ１０８の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λAとの波長差Δλが求められる（ステップ２０８）。
【０１１９】
次に、上述したステップ１０９の処理と同様に波長コントローラ１１はステップ２０８で求められた波長差Δλに基づいてドライバ９ｂを駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射する光の波長を選択する（ステップ２０９）。
【０１２０】
そして、例えば露光対象のレチクルを交換する場合には（ステップ２１０の判断ＹＥＳ）、上述したステップ２０１の処理に移行され、以後再び上述したステップ２０２〜２０９までの処理が行われる。一方、レチクルを交換しない場合には（ステップ２１０の判断ＮＯ）、上述したステップ２０６の処理に移行され、以後再び上述したステップ２０６〜２０９までの処理が行われる。
【０１２１】
以上のように自然発光線Ｌ1、Ｌ2を検出する場合、狭帯域化発振する前に所定の時間だけ自然発振させてから検出するようにした実施形態においても、レーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることができる。
【０１２２】
また、上述した実施形態では、ミラー２５の位置に応じて自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えているが、遮光板の開閉に応じて自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えてもよい。
【０１２３】
図１２は、遮光板の開閉に応じて自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替える実施形態を示す図である。なお、図１２において、上述の図１、図８、図１０、図１８と同一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明については適宜省略する。
【０１２４】
この実施形態では、エタロン３に向かう自然発光線Ｌ1、Ｌ2の遮断または通過を行う遮光板２８と、波長コントローラ１１からの出力に応じて遮光板２８の開閉動作を行うソレノイド２９と、露光面に向かう狭帯域発振線Ｌ0の遮断または通過を行うシャッタ３０と、波長コントローラ１１からの出力に応じてシャッタ３０の開閉動作を行うソレノイド３１と、波長コントローラ１１の出力に応じてエタロン３、およびリアミラー８を駆動（設置角度を調整）するとともに、ソレノイド２９、３１を駆動するドライバ９ｃとを備えている。
【０１２５】
次に、この実施形態で行われる狭帯域発振線Ｌ0の波長検出について図２、図１２、図１３を参照して説明する。
【０１２６】
図１３は波長コントローラ１１が行う狭帯域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートである。
【０１２７】
まず、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド３１が駆動され、これによりシャッタ３０が閉じられる（ステップ３０１）。
【０１２８】
ついで、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド２９が駆動され、これにより遮光板２８が閉じられる（ステップ３０２）。
【０１２９】
シャッタ３０、および遮光板２８が閉じられたことにより、１回だけレーザチャンバ１からフロントミラー４に向けて出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、フロントミラー４から所定パワーの基準光Ｌ1、Ｌ2として出射される。これにより自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化させないようにすることができる（ステップ３０３）。
【０１３０】
次に、上述したステップ２０３の処理と同様に、基準光としての自然発光線Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、λ2がラインセンサ２０上で検出される（ステップ３０４）。
【０１３１】
次に、上述したステップ１０４、２０４の処理と同様に、ラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長λ0が較正される。なお、この実施形態では波長の較正を定期的に行っているが、露光をしていない時、例えば露光の対象となる半導体ウェハや、レチクルの交換時、あるいは露光前に行ってもよい（ステップ３０５）。
【０１３２】
次に、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド２９が駆動され、遮光板２８が開かれる。これにより、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はエタロン３に入射される（ステップ３０６）。
【０１３３】
次に、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド３１が駆動され、シャッタ３０が開かれる。これにより、フロントミラー４から出射された所定パワーの狭帯域発振線Ｌ0の一部が、ビームスプリッタ１３を透過して露光面に出射される（ステップ３０７）。
【０１３４】
次に、上述したステップ２０６の処理と同様に、ラインセンサ２０上で狭帯域発振線Ｌ0が検出される（ステップ３０８）。
【０１３５】
次に、上述したステップ１０７、２０７の処理と同様にラインセンサ２０上で検出される未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が求められる（ステップ３０９）。
【０１３６】
次に、上述したステップ１０８、２０８の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λAとの波長差Δλが求められる（ステップ３１０）。
【０１３７】
次に、上述したステップ１０９、２０８の処理と同様に波長コントローラ１１はステップ３１０で求められた波長差Δλに基づいてドライバ９ｃを駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射する光の波長を選択する（ステップ３１１）。
【０１３８】
そして、例えば露光対象の半導体ウェハを交換する場合には（ステップ３１２の判断ＹＥＳ）、上述したステップ３０１の処理に移行され、以後再び上述したステップ３０１〜３１１までの処理が行われる。一方、半導体ウェハを交換しない場合には（ステップ３１２の判断ＮＯ）、上述したステップ３０７の処理に移行され、以後再び上述したステップ３０７〜３１１までの処理が行われる。
【０１３９】
以上のように、遮光板の開閉に応じて自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替える実施形態においても、レーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることができる。
【０１４０】
なお、この実施形態では、遮光板２８をレーザチャンバ１とエタロン３との間の位置Ｃに設けるようにしているが、プリズム２とエタロン３との間の位置Ｄ、あるいはリアミラー８とプリズム２との間の位置Ｅの何れに設けるようにしてもよい。
【０１４１】
さて、上述した実施形態では、ミラー２５や遮光板２８を用いて、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えているが、エタロン３を設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えてもよい。
【０１４２】
図１４は、エタロン３を設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替える実施形態を示す図である。なお、図１４において、上述の図１、図８、図１０、図１２、図１８と同一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明については適宜省略する。
【０１４３】
この実施形態では、波長コントローラ１１の出力に応じてエタロン３、およびリアミラー８を駆動（設置角度を調整）するドライバ９ｂを備えている。
【０１４４】
次に、この実施形態で行われる狭帯域発振線Ｌ0の波長検出について図２、図１４、図１５を参照して説明する。
【０１４５】
図１５は波長コントローラ１１が行う狭帯域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートである。
【０１４６】
まず、波長コントローラ１１からの出力に応じてドライバ９ｂを介してエタロン３が駆動され、エタロン３の設置角度が自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化できない設置角度に変化される（ステップ４０１）。
【０１４７】
ステップ４０１でエタロン３の設置角度が自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化できない設置角度に変化されたことにより、エタロン３はリアミラーとしての機能を果たす。つまり、エタロン３の中心軸が自然発光線Ｌ1、Ｌ2の出射方向に沿った軸に対して垂直になると、エタロン３はリアミラーとしての機能を果たす。これによりエタロン３に入射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2は、レーザチャンバ１に向けて反射され、エタロン３とフロントミラー４とで構成される共振器内を発振する。これにより自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化せずに自然発振させることができる（ステップ４０２）。
【０１４８】
次に、上述したステップ２０３、３０４の処理と同様に、基準光としての自然発光線Ｌ1、Ｌ2の波長λ1、λ2がラインセンサ２０上で検出される（ステップ４０３）。
【０１４９】
次に、上述したステップ１０４、２０４、３０５の処理と同様に、ラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長λ0が較正される。なお、この実施形態では波長の較正を定期的に行っているが、露光をしていない時、例えば露光の対象となる半導体ウェハや、レチクルの交換時、あるいは露光前に行ってもよい（ステップ４０４）。
【０１５０】
波長の較正が終了すると、次に波長コントローラ１１からの出力に応じてドライバ９ｂを介してエタロン３が駆動され、エタロン３の設置角度が自然発光線Ｌ1、Ｌ2を狭帯域化する設置角度に変化される。これにより、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はエタロン３を通過する（ステップ４０５）。
【０１５１】
次に、上述したステップ１０６、２０６、３０８の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0が検出される（ステップ４０６）。
【０１５２】
次に、上述したステップ１０７、２０７、３０９の処理と同様にラインセンサ２０上で検出される未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が求められる（ステップ４０７）。
【０１５３】
次に、上述したステップ１０８、２０８、３１０の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λAとの波長差Δλが求められる（ステップ４０８）。
【０１５４】
次に、上述したステップ１０９、２０９、３１１の処理と同様に波長コントローラ１１はステップ４０８で求められた波長差Δλに基づいてドライバ９ｂを駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射する光の波長を選択する（ステップ４０９）。
【０１５５】
そして、例えば露光対象の半導体ウェハを交換する場合には（ステップ４１０の判断ＹＥＳ）、上述したステップ４０１の処理に移行され、以後再び上述したステップ４０１〜４０９までの処理が行われる。一方、半導体ウェハを交換しない場合には（ステップ４１０の判断ＮＯ）、上述したステップ４０６の処理に移行され、以後再び上述したステップ４０６〜４０９までの処理が行われる。
【０１５６】
以上のようにエタロン３の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替える実施形態においても、レーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることができる。
【０１５７】
さて、上述した実施形態では、エタロン３の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えているが、フロントミラー４およびリアミラー８の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えてもよい。
【０１５８】
図１６は、フロントミラー４およびリアミラー８の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替える実施形態を示す図である。なお、図１６において、上述の図１、図８、図１０、図１２、図１４、図１８と同一の構成要素には同一の符号を付しており、これらの構成要素の説明については適宜省略する。
【０１５９】
この実施形態では、露光面に向かう狭帯域発振線Ｌ0の遮断または通過を行うシャッタ３０と、波長コントローラ１１からの出力に応じてシャッタ３０の開閉動作を行うソレノイド３１と、波長コントローラ１１の出力に応じてフロントミラー４、およびリアミラー８を駆動（設置角度を調整）し、ソレノイド３１を駆動するドライバ９ｄと、波長コントローラ１１の出力に応じてフロントミラー４を駆動（設置角度を調整）するドライバ１０′とを備えている。
【０１６０】
次に、この実施形態で行われる狭帯域発振線Ｌ0の波長検出について図２、図１６、図１７を参照して説明する。
【０１６１】
図１７は波長コントローラ１１が行う狭帯域発振線Ｌ0の波長検出の処理のフローチャートである。
【０１６２】
まず、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド３１が駆動され、これによりシャッタ３０が閉じられる（ステップ５０１）。
【０１６３】
ついで波長コントローラ１１からの出力に応じてドライバ１０′を介してフロントミラー４が駆動され、さらにドライバ９ｄを介してリアミラー８が駆動され、フロントミラー４およびリアミラー８の設置角度が共振器としての機能を果たせない設置角度に変えられる（ステップ５０２）。
【０１６４】
ステップ５０２でフロントミラー４およびリアミラー８の設置角度が共振器としての機能を果たせない設置角度に変えられたことにより、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を取り出すことができる（ステップ５０３）。
【０１６５】
次に、上述したステップ２０３、３０４、４０３の処理と同様に、基準光としての自然発光線Ｌ1、Ｌ2が波長λ1、λ2がラインセンサ２０上で検出される（ステップ５０４）。
【０１６６】
次に、上述したステップ１０４、２０４、３０５、４０４の処理と同様に、ラインセンサ２０上の受光チャンネルＳ1、Ｓ2に入射される狭帯域発振線Ｌ0の中心波長λ0が較正される。なお、この実施形態では波長の較正を定期的に行っているが、露光をしていない時、例えば露光の対象となる半導体ウェハや、レチクルの交換時、あるいは露光前に行ってもよい（ステップ５０５）。
【０１６７】
波長の較正が終了すると、次に波長コントローラ１１からの出力に応じてドライバ１０′を介してフロントミラー４が駆動され、さらにドライバ９ｂを介してリアミラー８が駆動され、フロントミラー４およびリアミラー８の設置角度が共振器としての機能を果たす設置角度に変えられる。これにより、レーザチャンバ１から出射された自然発光線Ｌ1、Ｌ2はエタロン３を通過して狭帯域化される（ステップ５０６）。
【０１６８】
次に、波長コントローラ１１からの出力に応じてソレノイド３１が駆動され、シャッタ３０が開かれる。これにより、フロントミラー４から出射された所定パワーの狭帯域発振線Ｌ0の一部が、ビームスプリッタ１３を透過して露光面に出射される（ステップ５０７）。
【０１６９】
次に、上述したステップ１０６、２０６、３０８、４０６の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0が検出される（ステップ５０８）。
【０１７０】
次に、上述したステップ１０７、２０７、３０９、４０７の処理と同様にラインセンサ２０上で検出される未知の狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0が求められる（ステップ５０９）。
【０１７１】
次に、上述したステップ１０８、２０８、３１０、４０８の処理と同様に狭帯域発振線Ｌ0の波長λ0と目標波長λAとの波長差Δλが求められる（ステップ５１０）。
【０１７２】
次に、上述したステップ１０９、２０９、３１１、４０９の処理と同様に波長コントローラ１１はステップ５１０で求められた波長差Δλに基づいてドライバ９ｂを駆動（エタロン３の設置角度を調整）し、エタロン３に入射する光の波長を選択する（ステップ５１１）。
【０１７３】
そして、例えば露光対象の半導体ウェハを交換する場合には（ステップ５１２の判断ＹＥＳ）、上述したステップ５０１の処理に移行され、以後再び上述したステップ５０１〜５１１までの処理が行われる。一方、半導体ウェハを交換しない場合には（ステップ５１２の判断ＮＯ）、上述したステップ５０７の処理に移行され、以後再び上述したステップ５０７〜５１１までの処理が行われる。
【０１７４】
以上のようにフロンミラー４およびリアミラー８の設置角度を変えることによって、自然発光線Ｌ1、Ｌ2を自然発振から、狭帯域化するように切り替えた実施形態においても、レーザの自然発光線を検出し、これを基準光Ｌとしているので、基準光源を用いることなく、かつ狭帯域発振線の出力を低下させることなく狭帯域発振線の波長の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る波長検出装置の実施形態の構成を示す図である。
【図２】図２はラインセンサ上のフッ素分子レーザの二つの発光線を示す図である。
【図３】図３は回折格子型の分光器を示す図である。
【図４】図４は狭帯域発振線の波長を演算する処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は基準光であるフッ素分子レーザの自然発光線の線幅と狭帯域発振線の線幅との比較を示す図である。
【図６】図６はファプリーペロエタロン分光器を使用した波長検出装置の構成例を示す図である。
【図７】図７は干渉縞の半径の２乗と波長との関係を示す図である。
【図８】図８は本発明に係る波長検出装置の実施形態の変形例を示す図である。
【図９】図９は、図８に示す波長検出装置による波長検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は本発明に係る波長検出装置の実施形態の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す波長検出装置による波長検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１２】図１２は本発明に係る波長検出装置の実施形態の変形例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す波長検出装置による波長検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は本発明に係る波長検出装置の実施形態の変形例を示す図である。
【図１５】図１５は、図１４に示す波長検出装置による波長検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１６】図１６は本発明に係る波長検出装置の実施形態の変形例を示す図である。
【図１７】図１７は、図１６に示す波長検出装置による波長検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図１８】図１８は一般的なレーザの波長安定化制御装置を示す図である。
【符号の説明】
１…レーザチャンバ
３…エタロン
５、６、７…ミラー
１４…ビームスプリッタ
１２…分光器
２０…ラインセンサ
【図１】
0004197816.tif 000002
【図２】
0004197816.tif 000003
【図３】
0004197816.tif 000004
【図４】
0004197816.tif 000005
【図５】
0004197816.tif 000006
【図６】
0004197816.tif 000007
【図７】
0004197816.tif 000008
【図８】
0004197816.tif 000009
【図９】
0004197816.tif 000010
【図１０】
0004197816.tif 000011
【図１１】
0004197816.tif 000012
【図１２】
0004197816.tif 000013
【図１３】
0004197816.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004197816.tif 000016
【図１６】
0004197816.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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