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WO1991001579A1 - Narrow-band oscillation excimer laser and wavelength detector - Google Patents

Narrow-band oscillation excimer laser and wavelength detector Download PDF

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WO1991001579A1
WO1991001579A1 PCT/JP1990/000900 JP9000900W WO9101579A1 WO 1991001579 A1 WO1991001579 A1 WO 1991001579A1 JP 9000900 W JP9000900 W JP 9000900W WO 9101579 A1 WO9101579 A1 WO 9101579A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
narrow
wavelength
laser
excimer laser
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PCT/JP1990/000900
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French (fr)
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Wakabayashi
Masahiko Kowaka
Yukio Kobayashi
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Priority claimed from JP1208762A external-priority patent/JP2614768B2/en
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    • H01S3/08004Construction or shape of optical resonators or components thereof incorporating a dispersive element, e.g. a prism for wavelength selection

Definitions

  • the present invention relates to a narrow-band oscillation excimer laser and a wavelength detector, and is particularly suitable for use as a light source for a reduction projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices. . Background technology
  • excimer lasers as light sources for reduction projection exposure apparatuses (hereinafter referred to as steppers) for manufacturing semiconductor devices. Because the wavelength of the excimer laser is short (KrF wavelength is about 248.4 nm), it is possible to extend the limit of light exposure to 0.5 m or less. If the resolution is the same as that of the mercury lamp, the depth of focus and the number of apertures (NA) of the lens will be deeper than the conventional mercury lamp g-line and i-line. It is possible to expect many excellent advantages, such as a small exposure area, a large exposure area, and a large power. .
  • an excimer laser used as a light source for a stepper is required to have a narrow band with a line width of 3 pm or less, and a large force is required. Output power is required.
  • the technique of excimer laser narrowing is the power that has been conventionally called the locking lock method.
  • a wavelength selection element etalon, diffraction grating, prism, etc.
  • the space mode is restricted by the hall, and this laser
  • the output light of this type of base has a coherence property of ⁇ ⁇ , and the base that uses it as a light source for reduced exposure generates a super-saturated light. It is thought that the generation of the stickiness pattern depends on the number of spatial modes included in the laser light. In other words, it is easy to generate a speckle pattern in which the number of spatial transverse modes covered by the laser light is small, and conversely, the spatial mode is reduced.
  • gap-gap etalon Another promising technique for narrowing the bandwidth of an excimer is to use a gap-gap etalon, which is a wavelength selective element.
  • Conventional technology using a gap etalon is a technology developed by AT & T Bell Laboratories.
  • An air gap etalon is placed between the front mirror and the laser chamber of the laser to reduce the bandwidth of the laser.
  • a grating with comparatively excellent durability is adopted as a wavelength selection element, and the wavelength of the laser light is narrowed.
  • excimer lasers that use this grating as a wavelength-selective element for which a Shima laser has been proposed, Position the pinhole in the resonator to reduce the angle of the beam in the resonator, or launch the beam into the grating.
  • the laser light is expanded by a beam expander.
  • the power of this beam extruder is that of using a prism beam extruder constructed using prism. " is there .
  • the narrow-band oscillation excimer laser used for the stebber narrows the line width to 3 pm or less, as described above, and increases the bandwidth. Output is required.
  • the enlargement ratio of the prism beam expander is reduced to reduce the line width. Need to be identified.
  • the narrow laser excimer laser when used as the light source of the stebber, it is necessary to narrow the output laser light of the excimer laser. Therefore, it is necessary to stably control the wavelength of the narrowed output laser light with high accuracy.
  • a monaural etalon power has been used to measure the wavelength line width of output light from a narrow-band oscillation excimer laser or to detect the wavelength.
  • the monitor etalon is constructed using an air gap with a partial reflection mirror arranged opposite to it with a predetermined gap.
  • the transmission wavelength of the air gap is expressed as follows.
  • n the refractive index between the partial reflection mirrors
  • S the normal to the eta-ron and the incident light. It is the angle formed by the optical axis.
  • n, d, and m are constant, the wavelength changes. It can be understood that when it changes, it changes.
  • the monitor etalon uses this property to detect the wavelength of the light to be detected, and in the above-mentioned monitor etalon, If the pressure in the gap and the ambient temperature change, the angle 0 described above will change even if the wave length is constant. Therefore, when using a monitor etalon, wavelength detection is performed by controlling the pressure and the ambient temperature in the air gap to a constant value.
  • a reference light whose wavelength is known in advance is input to the monitor etalon together with the light to be detected, and the relative value of the detected light with respect to this reference light is input.
  • a device for detecting the absolute wavelength of the detected light by detecting the wavelength There has been proposed a device for detecting the absolute wavelength of the detected light by detecting the wavelength.
  • the transmitted light from the monitor etalon should be directly incident on the detection surface of a photodetector such as a CCD image sensor. ing .
  • this device Since this device is designed so that the output of the monitor etalon is directly incident on the photodetector, the detected light and the reference light can be sufficiently separated. A large amount of light cannot enter the photodetector, causing inconveniences such as no interference fringes on the photodetector.
  • the purpose of the present invention is to provide an excimer laser using a brilliance beam extruder and a grating as a narrowing element.
  • -A narrow-band oscillation excimer laser that does not increase loss even if the enlargement rate of the prism beam expander is increased. It must be provided.
  • Another object of the present invention is to allow the reference light and the light to be detected to enter the photodetector with sufficient amounts of light, respectively.
  • An object of the present invention is to provide a narrow-band oscillation excimer laser wavelength detector capable of detecting each interference fringe with high accuracy. Opening of the light
  • the drawing direction of the grating and the bliss beam are provided.
  • the beam expansion direction of the spreader is almost the same as that of the prism beam, the linearly polarized wave almost parallel to the beam expansion direction of the prism beam expander.
  • selective oscillation means for selectively oscillating is provided.
  • the selective oscillating means can be constituted by a light emitting element arranged in the optical resonator.
  • the selective oscillating means is substantially in the direction of the beam expansion direction of the prism pad and in the plane of the laser optical axis with respect to the laser optical axis. It can be configured to include the front or rear window of the laser chamber arranged so as to form a star angle.
  • the selective oscillating means is the prism beam exciter. Of the polarization component almost parallel to the beam expansion direction of the The prism beam exciton, which selectively prevents reflection of light. It can be constructed by including an anti-reflection film coated on one side of the prism that constitutes the solder
  • prism beam exno By selectively oscillating a linearly polarized wave that is almost parallel to the beam expansion direction of the beam, the angle of incidence on the prism increases and the prism increases. The loss can be reduced even if the number of increases. This is because a linearly polarized wave parallel to the beam expansion direction of the beam expander has a large transmittance even if the prism incident angle is large. It is. In addition, a large output can be obtained even with a narrower spectral line width.
  • the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention, the reference light generated from the reference light source and the light to be detected are incident on the etalon.
  • light detecting means for detecting interference fringes of the light condensed.
  • drawings 1 (a) and 1 (b) are a plan view and a side view showing one embodiment of a narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention.
  • 2 (a) and 2 (b) are a plan view and a side view showing another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention.
  • 3 (a) and 3 (b) are a plan view and a side view showing still another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a wavelength detecting device of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detecting device of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention using a converging mirror.
  • FIG. 6 is a merging type optical fiber.
  • FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detection device of the gobo region oscillation excimer laser of the present invention using the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention using a lamp as the reference light.
  • FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention using a lamp and an optical fiber.
  • FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention in which the shutter and the fin are introduced.
  • FIG. 10 is a flow chart showing the main routine of wavelength detection j in the configuration of FIG.
  • Fig. 11 shows an example of a reference light detection subroutine.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of a detected light detection subroutine.
  • FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention
  • FIG. 1 (a) is a plan view thereof
  • FIG. Figure (b) shows the side view.
  • the narrow-band oscillation excimer laser of this embodiment has a front mirror 11 and a grating 6 having the functions of a rear mirror and a wavelength selection element. Between the laser chamber 3, the polarizing element 4 and the beam expander (prism beam expander). The rhythms 5a, 5b are arranged. In this case, an optical resonator is configured between the front mirror 1 and the grating 6.
  • the laser channel ⁇ 3 is not shown because the laser gas containing KrF etc. is filled in such a way that it can be circulated, and the laser gas is excited. Discharge electrodes are placed. Further, windows 2a and 2b are arranged at both ends of the laser chamber 3 at predetermined angles.
  • the grating 6 selects light of a specific wavelength by using light diffraction, and has a large number of grooves arranged in a certain direction. In this specification, this number of grooves and The direction at right angles is called the drawing direction.
  • the grating 6 is to select light of a specific wavelength by changing the angle of the grating 6 with respect to the incident light in the plane including this drawing direction. can do . That is, the grating 6 transmits only a specific diffracted light corresponding to the angle of the grating with respect to the incident light in a predetermined direction (in this case, the incident light). In this direction), thereby performing a selection operation for light of a specific wavelength.
  • the grating 6 is illuminated by the laser beam expanded by the prism beam expander.
  • the polarizing element 4 selectively selects only the polarized waves that are almost parallel to the prism 5a, 5b force, and the beam expansion direction of the resulting prism beam expander. Through.
  • the polarizing element 4 includes, for example, a polarizing prism, a blue light dispersion prism, and a glass prism using a birefringent material (crystal, calcite, etc.). scan board co Do Let 's you transmitting a predetermined polarization component in the blanking re-menu was or whether you place at is te angle glass la scan the substrate (quartz, C a F 2 or M g F 2 was) -It can be composed of things with tents.
  • the apparatus shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) is a prism beam exhaust comprising prisms 5a and 5b.
  • Linear deviation almost parallel to the beam expansion direction of the spanner It is selectively oscillated by light waves.
  • a linearly polarized wave parallel to the beam expansion direction of the prism beam expander has a large transmittance even if the angle of incidence on the prism is large. Therefore, even if the enlargement rate of the beam expander is increased to reduce the line width of the spectrum, the loss does not increase so much. . In other words, it is possible to construct a narrow loss oscillation laser with low loss.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (b) show another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 (b) is a plan view thereof
  • FIG. 2 (b) is a side view thereof. It is.
  • a specific linearly polarized wave is selected by the rear window 2b of the laser chamber 3.
  • the rear side window 2b of the laser channel 3 has a prism 5a, 5b force, and a prism beam.
  • the laser light axis should be almost zero at the laser beam optical axis.
  • Both the window 2b and the front window ⁇ 2a may be arranged at a predetermined price at the evening angle, or the front window may be provided. Only window 2a may be placed at the blue evening angle.
  • FIGS. 3 (a) and 3 (b) show another embodiment in addition to the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a plan view
  • FIG. 3 (b) is a side view of the side view.
  • the prisms 5a and 5b that make up the prism beam expander have polarization components parallel to the expansion direction of the prism beam expander. It is constituted by coating an antireflection film for selectively preventing reflection of only light.
  • portions 5c and 5b indicated by dotted lines indicate the coating portion.
  • the coating should be performed on at least one light-transmitting surface of at least one prism. In this case, even if the angle of incidence on the prism becomes large, it is possible to maintain a transmittance of 99% or more.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a gouge band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus according to the present invention.
  • the output light La of the narrow-band oscillation excimer laser 1 ⁇ is used as the detection light
  • the He-Ne laser is used as the reference light source 20.
  • Lasers such as lasers or Ar lasers are used.
  • the wavelength of the reference laser and the wavelength of the excimer laser light generated from the reference light source 2 ° are different.
  • a part of the laser light La output from the narrow-band oscillation excimer laser 10 is sampled by the beam splitter 30. This sampling light is applied to the beam splitter 40.
  • the reference light Lb output from the reference light source 20 is applied to the other surface of the beam splitter 40.
  • the beam splitter 40 transmits a part of the sampling light La output from the beam splitter 30 and outputs the beam splitter. Further, a part of the reference light Lb output from the reference light source 20 is reflected, and thereby, the sampling light and the reference light are formed.
  • the trapping light of the sampling light and the reference light synthesized by the beam splitter 40 forms the beam by the concave lens 50. After being spread, it is irradiated onto etalon 60.
  • the etalon 60 is composed of two transparent plates 60 a and 60 b, the inner surfaces of which are partially reflected mirrors, and which is provided for the etalon 60.
  • the transmitted wave length is different depending on the angle of the incident light. That is, the etalon 60 is provided with a two-wavelength reflective film to reflect both the reference light La and the excimer laser light La having different wavelengths.
  • This condenser lens 70 is, for example, an achromatic lens with chromatic aberration correction, and passes through the achromatic condenser lens 70. The chromatic aberration is corrected.
  • the light detector 80 is disposed at the focal point of the converging lens 70, so that the light passing through the converging lens 70 is converted to an optical position detector.
  • the first interference fringe corresponding to the wavelength of the reference light and the second interference fringe corresponding to the wavelength of the test light are formed on the detection surface of the light detector 8 ⁇ . Form interference fringes.
  • the photodetector 80 detects the first and second interference fringes, and based on the detection, determines the relative wavelength of the detected light with respect to the wavelength of the reference light. Detects the wavelength and detects the wavelength of the known reference light. Detects the absolute wavelength of the detected light based on the calculated relative wavelength
  • the photodetector 8 °. is configured using a one-dimensional or two-dimensional image sensor, a diode array, or a PSD (POSIT ION SENSITIVE DETECTOR) as the photodetector 8 °. can do .
  • the beam is incident on the etalon 60 and the transmitted light of the etalon 60 is condensed.
  • the image is formed on the photodetector 80 by the lens 70, so that a sufficient amount of light is incident on the photodetector 80 ⁇ and both light Are formed satisfactorily.
  • FIG. 5 shows another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus according to the present invention.
  • parts having the same functions are denoted by the same reference numerals for convenience of explanation.o
  • a condensing mirror 90 such as a concave mirror or an off-axis parabolic mirror is used.
  • the reference beam Lb and the excimer laser beam La are transmitted through the concave lens 50 to expand the beam, and are incident on the etalon 60.
  • the transmitted light from the lamp 60 is reflected by the condensing mirror 90, and the reflected light is reflected on the detection surface of the photodetector 80 arranged at the focal position of the condensing mirror 90. Make it incident.
  • the optical mirror 90 is a reflecting surface, there is no chromatic aberration at all, and this causes both interference fringes of the excimer laser light La and the reference laser light Lb to be reduced. It is possible to form an image on the photodetector 80 located at the same position, that is, at the focal position of the mirror 90 o
  • the concave lens 50 and the condensing mirror 90 allow the interference fringes with a sufficient light amount as in the previous embodiment. Can be detected with high accuracy.
  • FIG. 6 shows another embodiment in addition to the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detector of the present invention.
  • the excimer laser light La and the reference laser light Lb are synthesized by the merged optical fiber 4a.
  • the excimer laser sampled at the beam splitter 30 is a condensing lens 11 and an optical fiber.
  • the optical multiplexer:! 4 and the reference laser beam Lb generated from the reference light source 20 is a condensing lens 15, an optical fiber sleeve 16, and an optical fiber.
  • the light is incident on the optical trap 14 through the bar 17.
  • the optical multiplexer 14 multiplexes the two lights La and Lb, and the multiplexed light is incident on the optical fiber 18.
  • the light power spread through the sleeve 19 is incident on the monitor etalon 60.
  • the light transmitted through the monitor etalon 60 is formed on an optical detector 80 through an achromatic condensing lens 70.
  • the position of the interference fringe is It does not depend on the position of the converging type optical fiber 10 and is determined only by the positional relationship between the etalon 60, the focusing lens 70, and the light detector 80.
  • the adjustment work of the optical system is made easier by taking advantage of the advantages of the previous embodiment.
  • chromatic aberration correction is performed by using the achromatic condensing lens 70, but this lens 70 is replaced.
  • the concave mirror shown in Fig. 5 or the parabolic mirror 90 can be used instead.
  • Fig. 7 shows another example of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detector of the present invention in which the lamp 20a, which is a surface light source, is used as the reference light source.
  • the lamp 20a is, for example, a mercury lamp that generates reference light having a wavelength of 253.7 nm. That is, the excimer laser light La sampled by the beam splitter 30 is formed by the concave lens 21. After the beam is spread, it is incident on the beam splitter 40, and the beam splitter 40 emits the reference light L from the mercury lamp 20 at the beam splitter 40. After being formed with c, the etalon 60 is irradiated. The light transmitted through the etalon 60 is imaged on the photodetector 80 via the achromatic condensing lens 70.
  • the chromatic aberration correction is performed by using the achromatic condensing lens 70, but this lens 70 Instead of using the concave mirror or the outer parabolic mirror 90 shown in Fig. 5 above, It is also good.
  • FIG. 8 also shows another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus of the present invention in which a mercury lamp 2a is used as a reference light source.
  • the excimer laser light La is guided to the beam splitter 40 by using the optical fiber 23. are doing .
  • the excimer laser light sampled by the beam splitter 3 ⁇ is shifted by the focusing lens 11 to the slave 2.
  • the light is incident on the optical fiber 2, passes through the optical fiber 23, and is emitted through the sleeve 24.
  • the light expanded by passing through the sleeve 24 is incident on the beam splitter 4 ° where the mercury lamp 2 ° is output.
  • the etalon 60 is irradiated.
  • the light transmitted through the aperture 60 is imaged on the photodetector 80 via the achromatic condensing lens 70.
  • the concave mirror or the off-axis parabolic shown in FIG. 5 is used instead of the achromatic condensing lens 70.
  • FIG. 9 shows another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus according to the present invention.
  • the achromatic condensing lens 70 is replaced with a condensing mirror 90 such as a concave mirror, an off-axis parabolic mirror, etc. It is designed to add notes 41 and shots 42 and 43.
  • a filter 41 for selecting and outputting only a predetermined wavelength is provided between the shutter 42 and the beam splitter 40, and the filter 41 is provided for the filter 41.
  • the reference light having a predetermined wavelength is incident on the beam splitter 4 °.
  • the shutters 42 and 43 are provided to separately detect the reference light and the test light (excimer laser light). When detecting the reference light, open shutter 42 and close shutter 43. On the other hand, when detecting the light to be detected, the shutter 43 is opened and the shutter 42 is closed.
  • the file 41 is arranged between the beam split 40 and the beam 42.
  • the fins 41 may be inserted between the lamps 20a and 42.
  • the filter 41 is used for beam scanning. It may be arranged at an appropriate position in the optical path from the splitter 40 to the optical detector 80.
  • Fig. 1 shows the main routine for wavelength detection.
  • the reference light detection subroutine is executed.
  • Step 100 In this reference light detection subroutine, as shown in FIG. 11, the shutter 43 on the detected light side is closed and the shutter on the reference light side is closed. By opening the window 42, only the reference light Lc is incident on the photodetector 80 via the etalon 60 (step 20). 0, 210). Then, the radius Rs of the interference fringe of the reference light formed on the photodetector 80 is detected, and the radius Rs is stored (step 220).
  • the timer value T of the timer is cleared to zero (step 110), and then the timer value T is reset.
  • the radius Re obtained by the routine and the reference light subroutine are used.
  • the absolute wavelength of the light to be detected is detected by comparing the obtained and stored radius R s (step 150). Thereafter, the processing of steps 140 and 150 is repeated until T> K.
  • step 120 when ⁇ > ⁇ , the reference light detection subroutine shown in FIG. 11 was executed again, and the value obtained by the routine was obtained.
  • the stored data R s is updated with the radius R s of the interference fringe of the reference light. Thereafter, the timer value T is cleared to zero, and then the detected light detection subroutine is executed again.
  • the wavelengths of the reference light and the light to be detected are close to each other, it is difficult to detect both interference fringes simultaneously.
  • the two are detected separately by the shutters 42 and 43, and the reference light is relatively stable, so the preset comparison is made.
  • the interference fringes are detected at a predetermined long period K, and the light to be detected is always detected when the reference light is not detected. That is, in this case, the detection cycle of the reference light is set to be sufficiently longer than the detection cycle of the light to be detected.
  • the radius of the interference fringe is detected, but the diameter or position of the interference fringe is detected to obtain the absolute wavelength of the light to be detected. You can do it.
  • the amount of light to be detected may be increased by making parallel light incident on the etalon.
  • the beam splitter 4 ⁇ receives the detection light on the transmission side and the reference light on the reflection side. Although they are arranged so that they are implemented, these relationships may be reversed. Also, this beam splitter 4 ⁇ uses a partial reflection mirror when the wavelengths of the reference light and the detection light are close to each other, and uses a dichroic mirror when the wavelength difference is large. It is recommended that you use each of the Ic mirrors.
  • the configuration is made by using the air outlet, but instead of the air outlet, the solid ethanol is used instead of the air outlet.
  • the same configuration can be achieved by using a component.
  • the chromatic aberration of the focusing lens 70 is corrected, or the reference light and the light are covered by using the focusing mirror 90.
  • the focusing lens 70 or the photodetector 80 is configured to be movable in the optical axis direction. Accordingly, the difference in the imaging position may be absorbed.
  • the lens may be inserted between etalon 60 and photodetector 80.
  • the laser beam La is expanded by the concave lens 50 or 21 to form the The force that makes it incident on 0; ', a convex lens is used in place of this concave lens, and after the light is condensed by the convex lens, the spread is increased.
  • a diffusing plate for example, slip glass
  • Industrial applications may be used in place of the concave lens 50.
  • the drawing direction of the grating and the bristle beam extruder And the beam expansion direction of the beam is almost the same, and a linearly polarized wave that is almost parallel to the beam expansion direction of the prism beam expander is selectively emitted.
  • the selective oscillation means for oscillating the loss in the prism beam expander can be almost eliminated. This makes it possible to narrow the spectral line width and obtain a large output.
  • a simple condensing means can be provided behind the etalon.
  • the configuration allows a sufficient amount of light to be incident on the photodetector, thereby ensuring that interference fringes are formed on the photodetector.
  • the absolute wavelength of the detected light can be detected with high accuracy.
  • an achromatic lens or a focusing mirror is used as a focusing means. This makes it possible to detect the absolute wavelength with high accuracy without making the optical system movable even if the reference light and the detection light have different wavelengths. .
  • the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser and the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention is used as a light source of a reduction projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices. It is suitable for adoption.

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Abstract

A narrow-band oscillation excimer laser that can be suitably used as a source of light of a reduced projection exposing device for producing semiconductor devices, and a wavelength detector. In this laser, the direction along the lines of the grating is brought nearly into agreement with the direction of beam expansion by a prism expander, and a polarizer element is disposed in an optical resonator to selectively generate linearly polarized waves nearly in parallel with the direction of beam expansion. Further, a rear-side or a front-side window in a laser chamber is so arranged that a Brewster's angle is nearly obtained with respect to an ooptical axis of the laser within a plane defined by the direction of beam expansion and the optical axis. Moreover, on one surface of the prism constituting the prism beam expander is formed a reflection-preventing film that selectively prevents the reflection of only the polarized component which is nearly in parallel with the direction of beam expansion. The device for detecting the wavelength of the narrow-band oscillation excimer laser permits reference light emitted from a reference source and light to be detected to fall on an etalon, introduces light through an etalon to an optical system for converging the light to form an image on the detecting surface of a light detector, and determines the wavelength of the laser beam from the interference fringe detected by the light detector.

Description

明 細 書 狭蒂域発振 エ キ シ マ レ ー ザ及 び波長検 出 装置 技 術 分 野  Excise Laser and Wavelength Detector Technology

こ の 発明 は 狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ及 び波長 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 て採用 し て好適 な も の で あ る 。 背 景 技 術  The present invention relates to a narrow-band oscillation excimer laser and a wavelength detector, and is particularly suitable for use as a light source for a reduction projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices. . Background technology

半導体装置 製造用 の 縮小投影露光装置 (以下、 ス テ ッ パ一 と い う ) の 光源 と し て エ キ シ マ レ ー ザ の 禾リ用 が 注 目 さ れて い る 。 こ れ は エ キ シ マ レ ー ザの 波長が短 い ( K r F の 波長 は約 2 4 8 . 4 n m ) こ と か ら 光露光 の 限界を 0 . 5 m 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 ( N A ) が小 さ く て 済 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 。  Attention has been paid to excimer lasers as light sources for reduction projection exposure apparatuses (hereinafter referred to as steppers) for manufacturing semiconductor devices. Because the wavelength of the excimer laser is short (KrF wavelength is about 248.4 nm), it is possible to extend the limit of light exposure to 0.5 m or less. If the resolution is the same as that of the mercury lamp, the depth of focus and the number of apertures (NA) of the lens will be deeper than the conventional mercury lamp g-line and i-line. It is possible to expect many excellent advantages, such as a small exposure area, a large exposure area, and a large power. .

と こ ろ で 、 ス テ ッ パー の 光源 と し て利用 さ れ る ェ キ シ マ レ ー ザ と し て は線幅 3 p m 以下 の 狭帯 化が要求 さ れ、 し 力、 も 大 き な 出 力 パ ワ ーが要求 さ れ る 。  At this point, an excimer laser used as a light source for a stepper is required to have a narrow band with a line width of 3 pm or less, and a large force is required. Output power is required.

エ キ シ マ レ ー ザの 狭蒂域 化 の 技術 と し て は 従来 ィ ン ジ ェ ン ク シ ョ ン ロ ッ ク 方式 と 呼 ばれ る も の 力《 あ る 。 こ の ィ ン ェ ク シ ヨ ン Π ッ ク 方式は 、 ォ シ レ 一 夕 段の キ ャ ピ テ ィ 内 に 波長選択素子 ( エ タ ロ ン , 回折格子, プ リ ズム 等 ) を配置 し 、 ピ ン ホ ー ル に よ つ て空間 モ 一 ド を制限 し て単 ~ ' 、 こ の レ ー ザ The technique of excimer laser narrowing is the power that has been conventionally called the locking lock method. This According to the above-mentioned absorption-pick-up method, a wavelength selection element (etalon, diffraction grating, prism, etc.) is arranged in a capaci- ty at the stage of an oscillation, and the pixel is picked up. The space mode is restricted by the hall, and this laser

選が術レ モ ー ド発振 さ せ 光を增 幅段 よ つ て注入同期す る o の 方式 に よ る と 比較的 大 き な 出力 パ ヮ 一が得 ら れ る が、 ミ ス シ 3 ッ 卜 があ つ た り 口 ッ キ ン グ効率を 1 0 0 % と す る こ と が困難で あ つ た ¾ ヽ ス ぺ ク ト ル純度が悪 く な る と い う 欠点が あ る o ま た 、 の 方式の 場 台 そ の 出 力光 は コ ヒ ー レ ン ス 性が问 < 、 れを縮小露光 の光源 に 用 い た 場 台 は ス ベ 'ソ ク ル パ 夕 一 ン が発生す る o ― に ス ぺ ッ ク ノレ ♦ パ タ ― ン の 発生 は レ ー ザ光 に 含 ま れ る 空間撗モ ー ド の数 に依存す る と 考 え ら れて い る 。 す な わ ち 、 レ 一ザ 光に ま れ る 空間横 モ ー ド の数が少 な い と い う ス ぺ ッ ク ル パ 夕 ン が発生 し 易 く な り 、 逆 に空間モ ー ド の According to the method of selecting the operation mode to oscillate the light and to inject the light by a wide width step, a relatively large output power can be obtained, but a relatively large output pulse can be obtained. However, it was difficult to achieve 100% of the mouth sucking efficiency due to the presence of a bottle. ¾ The disadvantage was that the purity of the skull deteriorated. However, the output light of this type of base has a coherence property of 问 <, and the base that uses it as a light source for reduced exposure generates a super-saturated light. It is thought that the generation of the stickiness pattern depends on the number of spatial modes included in the laser light. In other words, it is easy to generate a speckle pattern in which the number of spatial transverse modes covered by the laser light is small, and conversely, the spatial mode is reduced.

.

数が く な る と ス ベ ッ ク ノレ タ ー ン は発生 し に く く な る と が知 ら れ て い る 。 上述 し た イ ン ジ ェ ク ン 3 ノ 口 ッ ク 方式 は本質的 に は空間撗モ ー ド の数を著 し く 減 ら す と に よ つ て狭帯域化を行 う 技術で あ り 、 ス ぺ ッ ク ル パ 夕 ン の 発生が大 き な 問題 と な る た め縮小投 影露光 は採用 で き な い o It is known that as the number increases, it becomes more difficult to generate a sticky note return. The above-mentioned Ingen 3 no-mouth method is essentially a technique for narrowing the bandwidth by significantly reducing the number of spatial modes, and Reduced projection exposure cannot be used because the generation of a speckle pattern is a major problem.o

ェ キ シ マ 一 ザ の狭帯域化の技術 と し て他 に 有望 な も の は波長 択素子で あ る ェ ァ 一 ギ ャ ッ プ エ タ ロ ン を 用 い た も の あ る o こ の ェ ァ 一ギ ャ ッ プ エ タ ロ ン を用 い た 従来技 と し て は A T & T ベ ル研究所 に よ る ェ キ シ マ レ 一 ザ の フ ロ ン ト ミ ラ ー と レ 一 ザ チ ヤ ンバ と の 間 に エ ア ー ギ ャ ッ プ エ タ ロ ン を配置 し 、 エ キ シ マ レ 一 ザ の 狭帯域 化 を 図 ろ う と す る 技術が提案 さ れ て い る 。 し 力、 し 、 こ の 方式 は ス ペ ク ト ル線幅 を あ ま り 狭 く せず、 かつ 、 エ ア 一 ギ ャ ッ プエ タ ロ ン 揷入 に よ る パ ワ ー ロ ス が大 き い と い う 問題力《 あ り 、 さ ら に 空 間横 モ ー ド の 数 も あ ま り 多 く す る こ と がで き な い と い う 欠点力く あ る 。 ま た エ ア ー ギ ヤ ッ プエ タ 口 ン は耐久性 に 問題力 あ る 。 Another promising technique for narrowing the bandwidth of an excimer is to use a gap-gap etalon, which is a wavelength selective element. Conventional technology using a gap etalon is a technology developed by AT & T Bell Laboratories. An air gap etalon is placed between the front mirror and the laser chamber of the laser to reduce the bandwidth of the laser. Some technologies have been proposed to achieve this. This method does not make the spectrum line width much narrower, and has a large power loss due to air gap etalon insertion. The problem is that it is difficult to increase the number of horizontal space modes. Also, the air gap outlet has a problem in durability.

そ こ で 、 比較 的耐 久性 に 優れ た グ レ ー テ ィ ン グを波 長選択素子 と し て採用 し 、 レ ー ザ光 の 波長 を 狭帯域化 す る よ う に 構成 し た ェ キ シ マ レ ー ザが提案 さ れて い る こ の グ レ ー テ ィ ン グ を 波長選択素 子 と し て 採用 し た エ キ シ マ レ ー ザ に お い て は ダ レ 一 テ ィ ン グ に お け る ビ 一 ム 広カ《 り 角 を 小 さ く す る た め に 共振器 内 に ピ ン ホ ー ルを 位置す る か 、 ま た は グ レ ー テ ィ ン グ に 入射す る レ — ザ光 を ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ に よ り 拡大す る 構成 を と つ て い る 。 そ し て こ の ビ ー ム エ キ ス ハ° ン ダ と し て は プ リ ズ ム を用 い て構成 し た プ リ ズ ム ビ 一 厶 エ キ ス パ ン ダ を用 い た も の 力《 あ る 。  Therefore, a grating with comparatively excellent durability is adopted as a wavelength selection element, and the wavelength of the laser light is narrowed. For excimer lasers that use this grating as a wavelength-selective element, for which a Shima laser has been proposed, Position the pinhole in the resonator to reduce the angle of the beam in the resonator, or launch the beam into the grating. The laser light is expanded by a beam expander. The power of this beam extruder is that of using a prism beam extruder constructed using prism. " is there .

と こ ろ で 、 ス テ ツ バ に 使用 さ れ る よ う な 狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ は前述 し た よ う に 線幅 3 p m 以下 に 狭 帯域化 し 、 し か も 大 き な 出力 を必要 と す る 。  At this point, the narrow-band oscillation excimer laser used for the stebber narrows the line width to 3 pm or less, as described above, and increases the bandwidth. Output is required.

し か し な 力 ら 共振器 内 に ピ ン ホ ー ル を 配置 し た 構成 を と る と 出 力 が非常 に 小 さ く な る ば力、 り で な く 、 ス ぺ ッ ク ルパ 夕 一 ン の 発生 を防止す る た め に 必要 な 空 間横 モ ー ド の 数 も 減少す る の で採用 で き な い 。 However, if a pinhole is arranged inside the resonator with a large amount of force, the output will be very small. Space required to prevent the occurrence of The number of modes is also reduced and cannot be adopted.

ま た 、 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダを用 い る 場 合 は 線幅を狭 く す る た め に プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダの 拡大率大 き く す る 必要が あ る 。  Also, when using the prism beam expander, the enlargement ratio of the prism beam expander is reduced to reduce the line width. Need to be identified.

し 力、 し な 力《 ら 、 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス ノ、' ン ダの 拡大 率を大 き く す る と 、 プ リ ズ ム ビー ム エ キ ス パ ン ダを構 成す る プ リ ズ ム への レ ー ザ光の 入射角 が大 き く な っ た り 、 プ リ ズ ム の数を多 く し た り す る 必要が あ り 、 こ れ に よ り 損失が大 き く な つ て、 大 き な 出 力 が得 ら れな い と い う 問題力 あ る 。  If you increase the enlargement rate of the prism beam exon, you can configure the prism beam extruder. The angle of incidence of the laser beam on the prism must be increased, and the number of prisms needs to be increased, resulting in a large loss. However, there is a problem that a large output cannot be obtained.

ま た 、 狭蒂域エ キ シ マ レ ー ザを ス テ ツ バ 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 カ レ 一 ザ光の 波長 を高精度 に 安定化制御す る 必要が あ る 。  In addition, when the narrow laser excimer laser is used as the light source of the stebber, it is necessary to narrow the output laser light of the excimer laser. Therefore, it is necessary to stably control the wavelength of the narrowed output laser light with high accuracy.

従来、 狭蒂域発振エ 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 夕 エ タ ロ ン 力 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 プェ 夕 口 ン を用 い て構成 さ れ る も の で こ の エ ア ギ ャ ッ ブ ェ 夕 口 ン の 透過波長 は次 の よ う に 表わ さ れ る 。  Conventionally, a monaural etalon power has been used to measure the wavelength line width of output light from a narrow-band oscillation excimer laser or to detect the wavelength. Yes. The monitor etalon is constructed using an air gap with a partial reflection mirror arranged opposite to it with a predetermined gap. The transmission wavelength of the air gap is expressed as follows.

m λ = 2 n d ♦ c o s Θ  m λ = 2 nd ♦ 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 一 間 の屈 折率、 S は エ タ 口 ン の 法線 と 入射光の 光軸 と の な す角 度で あ る 。 Where m is an integer, d is the distance between the partial reflection mirrors of the etalon, n is the refractive index between the partial reflection mirrors, and S is the normal to the eta-ron and the incident light. It is the angle formed by the optical axis.

こ の 式 よ り 、 n , d , m が一定 と すれば、 波長が変 化す る と 力 変 化す る こ と 力く解 る 。 モ ニ タ エ タ ロ ン で は こ の 性質 を 利用 し て 被検 出 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 0 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 る 。 According to this equation, if n, d, and m are constant, the wavelength changes. It can be understood that when it changes, it changes. The monitor etalon uses this property to detect the wavelength of the light to be detected, and in the above-mentioned monitor etalon, If the pressure in the gap and the ambient temperature change, the angle 0 described above will change even if the wave length is constant. Therefore, when using a monitor etalon, wavelength detection is performed by controlling the pressure and the ambient temperature in the air gap to a constant value.

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 い 。  However, it is difficult to control the pressure and ambient temperature in the air gap with high accuracy, and therefore, the absolute wavelength is detected with sufficient accuracy. I can't do that.

そ こ で、 被検 出 光 と と も に 予 め波長が わ か っ て い る 基準光 を モ ニ タ エ タ ロ ン に 入力 し 、 こ の 基準光 に 対す る 被検 出 光 の 相 対波長 を 検 出 す る こ と に よ り 被検 出 光 の 絶対波長 を検 出 す る 装置 が提案 さ れ て い る 。  Then, a reference light whose wavelength is known in advance is input to the monitor etalon together with the light to be detected, and the relative value of the detected light with respect to this reference light is input. There has been proposed a device for detecting the absolute wavelength of the detected light by detecting the wavelength.

か 力、 る 装置 に お い て は 、 モ ニ タ エ タ ロ ン の 透過光 を 直接 C C D イ メ ー ジ セ ン サ 等 の 光検 出 器 の 検 出 面上 に 入射す る よ う に し て い る 。  In such devices, the transmitted light from the monitor etalon should be directly incident on the detection surface of a photodetector such as a CCD image sensor. ing .

し 力、 し 、 こ の 装置 は 、 モ ニ タ エ タ ロ ン の 出 力 を 直接 光検 出 器 に 入射す る よ う に し て い た の で 、 被検 出 光 と 基準光 と を充分 な 光量で光検 出器 に 入射す る こ と がで き ず、 光検 出器上 に 干渉縞が発生 し な い 等 の 不都 合が 生 じ る 。  Since this device is designed so that the output of the monitor etalon is directly incident on the photodetector, the detected light and the reference light can be sufficiently separated. A large amount of light cannot enter the photodetector, causing inconveniences such as no interference fringes on the photodetector.

こ の 発明 の 目 的 は 狭帯域 化素子 と し て ブ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス ン ダ と グ レ ー テ ィ ン グを 用 い た エ キ シ マ レ ― ザ に お い て 、 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダの 拡大率 を大 き く し て も 損失が大 き く な ら な い狭帯域発振ェキ シ マ レ ー ザを提供す る こ と に あ る 。 The purpose of the present invention is to provide an excimer laser using a brilliance beam extruder and a grating as a narrowing element. -A narrow-band oscillation excimer laser that does not increase loss even if the enlargement rate of the prism beam expander is increased. It must be provided.

こ の発明 の他の 目 的 は、 基準光 と 被検出光 と をそ れ ぞれ充分な光量を も つ て光検出器 に入射す る こ と がで き る と と も に 、 両光の 各干渉縞を高精度に検出す る こ と がで き る 狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザの波長検出装置 を提供す る こ と に あ る 。 明 の 開 不  Another object of the present invention is to allow the reference light and the light to be detected to enter the photodetector with sufficient amounts of light, respectively, An object of the present invention is to provide a narrow-band oscillation excimer laser wavelength detector capable of detecting each interference fringe with high accuracy. Opening of the light

上記 目 的を達成す る た め、 こ の 発明 の 狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザ に お い て は、 グ レ 一 テ ィ ン グの線引 き 方 向 と ブ リ ズム ビ 一 ム ェ キ ス パ ン ダの ビ ー ム拡大方向 と を ほぼ一致 さ せ る と と ち に 、 プ リ ズム ビ 一 ム エ キ ス パ ン ダの ビ 一 ム拡大方向 に ほ ぼ平行な 直線偏光波を選択 的 に発振 さ せ る 選択発振手段を設けて構成 さ れ る 。 選択発振手段は、 光共振器 内 に配置 さ れた ί禱光素子に よ っ て構成す る こ と がで さ る 。  In order to achieve the above object, in the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention, the drawing direction of the grating and the bliss beam are provided. When the beam expansion direction of the spreader is almost the same as that of the prism beam, the linearly polarized wave almost parallel to the beam expansion direction of the prism beam expander. And selective oscillation means for selectively oscillating is provided. The selective oscillating means can be constituted by a light emitting element arranged in the optical resonator.

ま た、 こ の選択発振手段は、 プ リ ズ ム ェ キ ス パ ン ダ の ビー ム拡大方向 と レ ー ザの光軸の面内で該 レ ー ザ光 軸 に対 し て ほぼブ リ ュ ー ス タ 角 と な る よ う に配置 さ れ た、 レ ー ザチ ャ ン バ の リ ァ側ま た は フ ロ ン ト 側 ウ ィ ン ド ウ を含んで構成す る こ と がで き る o  Further, the selective oscillating means is substantially in the direction of the beam expansion direction of the prism pad and in the plane of the laser optical axis with respect to the laser optical axis. It can be configured to include the front or rear window of the laser chamber arranged so as to form a star angle. O

ま た、 こ の選択発振手段 は、 前記プ リ ズム ビ ー ム ェ キ ス ハ。 ン ダの ビ 一 ム拡大方向 と ほぼ平行な 偏光成分の み を選択 的 に 反射防止す る 、 前記 プ リ ズ ム ビ ー ム ェ キ ス ノ、。 ン ダを 構成す る プ リ ズ ム の 一面 に コ ー テ ィ ン グ さ れ た 反射防止膜 を 含 む こ と に よ り 構成す る こ と がで き る The selective oscillating means is the prism beam exciter. Of the polarization component almost parallel to the beam expansion direction of the The prism beam exciton, which selectively prevents reflection of light. It can be constructed by including an anti-reflection film coated on one side of the prism that constitutes the solder

こ の よ う に 、 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス ノ、。 ン ダ の ビ ー ム 拡大方向 に ほ ぼ平行 な 直線偏光波 を選択 的 に 発振 さ せ る こ と に よ り 、 プ リ ズ ム へ の 入射角 が大 き く な つ た り プ リ ズ ム の 数が多 く な っ て も 損失 を 小 さ く す る こ と が で き る 。 こ れ は 、 ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ の ビ ー ム 拡大方 向 に 平行 な 直線偏光波 は 、 プ リ ズ ム の 入射 角 が大 き く て も 透過率が大 き い 力、 ら で あ る 。 ま た こ れ に よ り ス ぺ ク ト ル線幅 を細 く し た ま ま で も 大 き な 出 力 を 得 る こ と がで き る 。  Like this, prism beam exno. By selectively oscillating a linearly polarized wave that is almost parallel to the beam expansion direction of the beam, the angle of incidence on the prism increases and the prism increases. The loss can be reduced even if the number of increases. This is because a linearly polarized wave parallel to the beam expansion direction of the beam expander has a large transmittance even if the prism incident angle is large. It is. In addition, a large output can be obtained even with a narrower spectral line width.

ま た 、 こ の 発明 の 狭蒂域発振 エ キ シ マ レ 一 ザの 波長 検 出装置 は 、 基準光源か ら 発生 さ れ る 基準光 と 被検 出 光 と を エ タ ロ ン に 入射す る 照明 手段 と 、 エ タ ロ ン と 、 前記エ タ ロ ン の透過光 を集光す る 集光手段 と 、 該集光 手段 の 後側焦点面 に 配設 さ れ、 前記集光手段 に よ っ て 集光 さ れ た 光 の 干渉縞を 検 出 す る 光検 出 手段 と を具 え て構成 さ れ る 。  Also, the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention, the reference light generated from the reference light source and the light to be detected are incident on the etalon. An illuminating means, an etalon, a light condensing means for condensing light transmitted through the etalon, and a light condensing means disposed on a rear focal plane of the light condensing means. And light detecting means for detecting interference fringes of the light condensed.

エ タ 口 ン を透過 し た 基準光 ま た は被検 出 光 は 集光手 段 に よ っ て集光 さ れ た 後 、 該集光手段 の 焦点面上 に 配 設 さ れ た 光検 出 手段 の 検 出 面上 に 結像 さ れ る 。 図面 の 簡単 な 説 明 第 1 図 ( a ) ( b )は こ の発明 の狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザの一実施例を示す平面図お よ び側面図、 The reference light or the detection light transmitted through the aperture is collected by the light collecting means, and then the light detection light is disposed on the focal plane of the light collecting means. It is imaged on the detection surface of the means. Brief explanation of drawings 1 (a) and 1 (b) are a plan view and a side view showing one embodiment of a narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention.

第 2 図 ( a ) ( b )は こ の発明 の狭蒂域発振エキ シ マ レ ー ザの他の実施例を示す平面図お よ び側面図、  2 (a) and 2 (b) are a plan view and a side view showing another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention.

第 3 図 ( a ) ( b )は こ の発明 の狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザの更に他の実施例を示す平面図お よ び側面図、  3 (a) and 3 (b) are a plan view and a side view showing still another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention.

第 4 図 は こ の発明 の狭帯域発振ェキ シ マ レ 一 ザの波 長検出装置 の一実施例を示す図、  FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a wavelength detecting device of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention.

第 5 図 は集光 ミ ラ ー を用 い た こ の発明の狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ の波長検出装置の他の実施例を示す図 第 6 図 は合流型光フ ァ ィ バを用 い た こ の発明 の抉蒂 域発振ェ キ シ マ レ ー ザの波長検出装置 の他の実施例を 示す図、  FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detecting device of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention using a converging mirror. FIG. 6 is a merging type optical fiber. FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detection device of the gobo region oscillation excimer laser of the present invention using the present invention;

第 7 図 は基準光 と し て ラ ン プを用 い た こ の発明 の狭 帯域発振ェキ シ マ レ ー ザ の波長検出装置の他の実施例 を示す図  FIG. 7 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention using a lamp as the reference light.

第 8 図 は ラ ン プお よ び光 フ ァ ィ パ'を用 い た こ の発明 の狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザの波長検出装置の他の実 施例を示す図、  FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention using a lamp and an optical fiber.

第 9 図 は シ ャ ッ 夕 お よ び フ ィ ノレ 夕 を揷入 し た こ の発 明の狭帯域発振ェキ シ マ レ ー ザ の波長検出装置の他の 実施例を示す図、  FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention in which the shutter and the fin are introduced.

第 1 0 図 は第 9 図の構成に おい て波長検出 の メ ィ ン ル ー チ ン の 一伊 jを示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト 、  FIG. 10 is a flow chart showing the main routine of wavelength detection j in the configuration of FIG.

第 1 1 図 は基準光検出サ ブ ル ー チ ン の一例 を示すフ ロ ー チ ヤ — ト 、 Fig. 11 shows an example of a reference light detection subroutine. Roach

第 1 2 図 は被検出光検出 サ ブ ル ー チ ン の 例を示す フ ロ ー チ ヤ 一 ト で あ る 。 発明 を実施す る た め の最良の 形態  FIG. 12 is a flowchart showing an example of a detected light detection subroutine. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下、 こ の発明 の実施例を添付図面を参照 し て詳細 に説明す る 。  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

第 1 図 (a ) ( b )は こ の発明 の 狭帯域発振エ キ シ マ レ 一 ザの一実施例を示 し た も の で 、 第 1 図 (a ) は そ の 平面 図、 第 1 図 (b ) は そ の側面図 を示す。 こ の 実施例の 狭 帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ は 、 フ ロ ン ト ミ ラ 一 1 と 、 リ ァ ミ ラ ー と 波長選択素子の機能を有す る グ レ ー テ ィ ン グ 6 と の 間 に 、 レ ー ザ チ ャ ン バ 3 、 偏光素子 4 、 ビ 一 ム エ キ ス パ ン ダ ( プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ) を構 成す る 2 つ の プ リ ズム 5 a , 5 b 力《配設 さ れ る 。 こ こ で フ ロ ン ト ミ ラ ー 1 と グ レ ー テ ィ ン グ 6 と の 間 に 光共 振器が構成 さ れて い る 。  FIGS. 1 (a) and 1 (b) show an embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention, and FIG. 1 (a) is a plan view thereof, and FIG. Figure (b) shows the side view. The narrow-band oscillation excimer laser of this embodiment has a front mirror 11 and a grating 6 having the functions of a rear mirror and a wavelength selection element. Between the laser chamber 3, the polarizing element 4 and the beam expander (prism beam expander). The rhythms 5a, 5b are arranged. In this case, an optical resonator is configured between the front mirror 1 and the grating 6.

レ ー ザチ ヤ ン ノ < 3 は そ の 内 に K r F 等を 含む レ ー ザ ガ ス が循環可能に充填 さ れ、 ま た レ ー ザガ ス を励起 さ せ る た め の 図示 し な い放電電極が配置 さ れて い る 。 更 に レ ー ザチ ヤ ンバ 3 の両端 に は所定の 角 で配置 さ れた ウ ィ ン ド ウ 2 a , 2 b 力《設 け ら れて い る 。  The laser channel <3 is not shown because the laser gas containing KrF etc. is filled in such a way that it can be circulated, and the laser gas is excited. Discharge electrodes are placed. Further, windows 2a and 2b are arranged at both ends of the laser chamber 3 at predetermined angles.

グ レ ー テ ィ ン グ 6 は、 光の 回折を利用 し て特定波長 の光を選択す る も の で 、 一定方向 に 配列 さ れた 多数の 溝が形成 さ れて い る 。 こ の 明細書で は こ の 多数 の溝 と 直角 の 方向 を線引 方向 と 称 し て い る 。 グ レ ー テ ィ ン グThe grating 6 selects light of a specific wavelength by using light diffraction, and has a large number of grooves arranged in a certain direction. In this specification, this number of grooves and The direction at right angles is called the drawing direction. Grating

6 は、 こ の 線引 方向 を 含 む平面 内で、 入射光 に 対す る グ レ ー テ ィ ン グ 6 の 角 度を可変 さ せ る こ と に よ り 、 特 定の 波長 の光 を選択す る こ と がで き る 。 す な わ ち 、 グ レ ー テ ィ ン グ 6 は 入射光 に 対す る グ レ ー テ ィ ン グ の 角 度 に 対応す る 特定の 回折光の み を所定の 方向 ( こ の 場 合入射光の 方向 ) に反射 さ せ、 こ れに よ つ て特定の 波 長の 光 に 対す る 選択動作 を行 な う 。 6 is to select light of a specific wavelength by changing the angle of the grating 6 with respect to the incident light in the plane including this drawing direction. can do . That is, the grating 6 transmits only a specific diffracted light corresponding to the angle of the grating with respect to the incident light in a predetermined direction (in this case, the incident light). In this direction), thereby performing a selection operation for light of a specific wavelength.

プ リ ズ ム 5 a , 5 b 力、 ら な る プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス ノ、 ン ダ は 、 そ の ビ ー ム 拡大方向力 グ レ ー テ ィ ン グ 6 の 線引 方向 と ほ ぼ一致す る よ う に配置 さ れて い る 。 こ の プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ に よ っ て拡大 さ れ た レ ー ザ光 に よ っ て グ レ ー テ ィ ン グ 6 は照射 さ れ る 。  The prism 5a, 5b force, the resulting prism beam, the beam, the beam expansion direction force and the drawing direction of the grating 6 It is arranged so that it almost matches. The grating 6 is illuminated by the laser beam expanded by the prism beam expander.

偏光素子 4 は、 プ リ ズ ム 5 a , 5 b 力、 ら な る ブ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ の ビ ー ム 拡大方向 に ほ ぼ平行 な 偏光波 の み を選択 的 に 透過 さ せ る 。 こ の 偏光素子 4 と し て は 、 例 え ば複屈 折材料 (水晶 、 カ ルサ イ ト 等) を 用 い た 偏光 プ リ ズ ム 、 ブ リ ュ ー ス 夕 分散 プ リ ズ ム 、 ガ ラ ス 基板 (石英、 C a F 2 ま た は M g F 2 ) を ブ リ ュ ー ス タ 角 で配置す る か ま た は ガ ラ ス 基板 に所定の 偏光 成分を透過す る よ う な コ ー テ ィ ン グを し た も の 等か ら 構成す る こ と がで き る 。 The polarizing element 4 selectively selects only the polarized waves that are almost parallel to the prism 5a, 5b force, and the beam expansion direction of the resulting prism beam expander. Through. The polarizing element 4 includes, for example, a polarizing prism, a blue light dispersion prism, and a glass prism using a birefringent material (crystal, calcite, etc.). scan board co Do Let 's you transmitting a predetermined polarization component in the blanking re-menu was or whether you place at is te angle glass la scan the substrate (quartz, C a F 2 or M g F 2 was) -It can be composed of things with tents.

こ の よ う な 構成 に よ る と 第 1 図 (a ) ( b )に 示 し た 装置 は 、 プ リ ズ ム 5 a , 5 b 力、 ら 構成 さ れ る プ リ ズ ム ビー ム エ キ ス パ ン ダの ビ ー ム 拡大方向 に ほ ぼ平行 な 直線偏 光波 に よ っ て選択 的 に 発振 さ れ る 。 こ こ で プ リ ズ ム ビ — ム エ キ ス パ ン ダ の ビー ム 拡大方 向 に 平行 な 直線偏光 波 は 、 プ リ ズ ム へ の 入射角 が大 き く て も 透過率 は大 き い の で ス ぺ ク ト ル線幅 を細 く す る た め に ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ の 拡大率 を大 き く し て も 、 損失 は そ れ ほ ど大 き く な ら な い 。 す な わ ち 、 損失 の 小 さ い 狭蒂域発振 ェ キ シ マ レ ー ザを構成す る こ と がで き る 。 According to such a configuration, the apparatus shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) is a prism beam exhaust comprising prisms 5a and 5b. Linear deviation almost parallel to the beam expansion direction of the spanner It is selectively oscillated by light waves. Here, a linearly polarized wave parallel to the beam expansion direction of the prism beam expander has a large transmittance even if the angle of incidence on the prism is large. Therefore, even if the enlargement rate of the beam expander is increased to reduce the line width of the spectrum, the loss does not increase so much. . In other words, it is possible to construct a narrow loss oscillation laser with low loss.

第 2 図 (a ) ( b )は こ の 発 明 の 他 の 実施例 を 示 し た も の で 、 第 2 図 (b ) は そ の 平面図、 第 2 図 ( b ) は そ の 側面 図で あ る 。 こ の 実施例 に お い て は 、 レ ー ザ チ ャ ン バ 3 の リ ア 側 ウ イ ン ド ウ 2 b に よ っ て特定 の 直線 偏光波 を 選択す る よ う な 構成 さ れて い る 。 こ の 実施例 に お い て レ ー ザ チ ヤ ン ノく 3 の リ ア 側 ゥ イ ン ド ウ 2 b は 、 プ リ ズ ム 5 a , 5 b 力、 ら な る プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ の ビ ー ム 拡大方 向 と レ ー ザの 光軸 の 面 内 で レ 一 ザ光軸 に 対 し て ほ ぼ ブ リ ユ ー ス 夕 角 0 と な る よ う に 配置 さ れ る な お 、 第 2 図 の 構成 に お い て は リ ア 側 の ゥ イ ン ド ウ 2 b の み を プ リ ュ 一 ス タ 角 に 設定 し た が 、 リ ァ 側の ゥ ィ ン ド ウ 2 b と フ ロ ン ト 側 の ウ イ ン ド ゥ 2 a の 両者 を 所定の プ リ ユ ー ス 夕 角 に 配置 し て も よ い し 、 ま た フ ロ ン ト 側の ウ イ ン ド ウ 2 a の み を ブ リ ュ ー ス 夕 角 に 配置 し て も よ い 。  FIGS. 2 (a) and 2 (b) show another embodiment of the present invention. FIG. 2 (b) is a plan view thereof, and FIG. 2 (b) is a side view thereof. It is. In this embodiment, a specific linearly polarized wave is selected by the rear window 2b of the laser chamber 3. . In this embodiment, the rear side window 2b of the laser channel 3 has a prism 5a, 5b force, and a prism beam. In the direction of the beam expansion direction of the mu-expander and in the plane of the laser optical axis, the laser light axis should be almost zero at the laser beam optical axis. In the configuration shown in Fig. 2, only the window 2b on the rear side is set to the plunger angle in the configuration shown in Fig. 2. Both the window 2b and the front window ゥ 2a may be arranged at a predetermined price at the evening angle, or the front window may be provided. Only window 2a may be placed at the blue evening angle.

第 3 図 ( a ) ( b )は 、 こ の 発 明 の 更 に 他 の 実施例 を 示 し た も の で あ る 。 こ こ で、 第 3 図 (a ) は そ の 平面図 、 第 3 図 (b ) は そ の 側面図 を側面 図 を 示 す こ の 実施例 は プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダを構成す る プ リ ズ ム 5 a , 5 b に プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダの 拡大方 向 と 平行 な 偏光成分 の み を選択的 に 反射防止す る 反射防止膜 を コ 一 テ ィ ン グす る こ と に よ り 構成 さ る 。 第 3 図 (b ) に お い て点線で示 し た 部分 5 c , 5 b 力《 こ の コ ー テ ィ ン グ部 を示 し て い る 。 FIGS. 3 (a) and 3 (b) show another embodiment in addition to the present invention. Here, FIG. 3 (a) is a plan view, and FIG. 3 (b) is a side view of the side view. The prisms 5a and 5b that make up the prism beam expander have polarization components parallel to the expansion direction of the prism beam expander. It is constituted by coating an antireflection film for selectively preventing reflection of only light. In FIG. 3 (b), portions 5c and 5b indicated by dotted lines indicate the coating portion.

な お 、 こ の 場合、 コ ー テ ィ ン グ は少 な く と も 1 つ の プ リ ズ ム の 、 光を透過す る 一面 に 対 し て行 な え ば よ い。 こ の 場合、 プ リ ズ ム に 対す る 入射角 が大 き く な つ て も 、 9 9 % 以上 の 透過率 を維持す る こ と がで き る 。  In this case, the coating should be performed on at least one light-transmitting surface of at least one prism. In this case, even if the angle of incidence on the prism becomes large, it is possible to maintain a transmittance of 99% or more.

第 4 図 は こ の 発明 に 係わ る 抉帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ波長検 出装置 の 一実施例 を示 し た も の で あ る 。 こ の 実施例で は被検 出光 と し て狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ 1 〇 の 出 力光 L a が用 い ら れ、 基準光源 2 0 と し て は H e - N e レ ー ザ あ る い は A r レ ー ザ等 の レ ー ザが用 い ら れて い る 。 該基準光源 2 ◦ か ら 発生 さ れた 基準 レ 一 ザ と エ キ シ マ レ ー ザ光の 波長 は異 な る 。  FIG. 4 shows an embodiment of a gouge band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus according to the present invention. In this embodiment, the output light La of the narrow-band oscillation excimer laser 1 用 is used as the detection light, and the He-Ne laser is used as the reference light source 20. Lasers such as lasers or Ar lasers are used. The wavelength of the reference laser and the wavelength of the excimer laser light generated from the reference light source 2 ° are different.

狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ 1 0 力、 ら 出力 さ れた レ ー ザ光 L a の 一部 は ビ ー ム ス プ リ ッ 夕 3 0 に よ っ てサ ン プ リ ン グ さ れ、 こ の サ ン プ リ ン グ光 は ビー ム ス プ リ ッ 夕 4 0 に 照射 さ れ る 。 ま た 基準光源 2 0 か ら 出 力 さ れ た 基準光 L b は ビ 一 ム ス プ リ ッ 夕 4 0 の 他の 面 に 照射 さ れ る 。  A part of the laser light La output from the narrow-band oscillation excimer laser 10 is sampled by the beam splitter 30. This sampling light is applied to the beam splitter 40. The reference light Lb output from the reference light source 20 is applied to the other surface of the beam splitter 40.

ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 0 は ビー ム ス プ リ ツ 夕 3 0 力、 ら 出 力 さ れ た サ ン プ リ ン グ光 L a の一部 を透過 さ せ 、 ま た 基準光源 2 0 か ら 出 力 さ れ た 基準光 L b の 一部 を反 射 さ せ、 こ れ に よ り 、 サ ン プ リ ン グ光 と 基準光 と を 台 成す る 。 こ の ビ一 ム ス プ リ ッ タ 4 0 に よ っ て 合成 さ れ た サ ン プ リ ン グ光 と 基準光 と の 台成光 は 凹 レ ン ズ 5 0 に よ っ て ビ ー ム を拡 げ ら れ た 後 、 エ タ ロ ン 6 0 に 照射 さ れ る 。 The beam splitter 40 transmits a part of the sampling light La output from the beam splitter 30 and outputs the beam splitter. Further, a part of the reference light Lb output from the reference light source 20 is reflected, and thereby, the sampling light and the reference light are formed. The trapping light of the sampling light and the reference light synthesized by the beam splitter 40 forms the beam by the concave lens 50. After being spread, it is irradiated onto etalon 60.

エ タ ロ ン 6 0 は 内 側 の 面が部分反射 ミ ラ ー と さ れ た 2 枚 の 透 明 板 6 0 a , 6 0 b 力、 ら 構成 さ れ、 エ タ ロ ン 6 0 に 対す る 入射光 の 角 度 に 対応 し て そ れぞれ透過波 長力《異 な る も の で あ る 。 す な わ ち 、 エ タ ロ ン 6 0 は 、 波長 の 異 な る 基準光 L a お よ び エ キ シ マ レ 一 ザ光 L a を 双方透過 さ せ る た め に 反射膜 を 2 波長 コ ー 卜 と し て い る o  The etalon 60 is composed of two transparent plates 60 a and 60 b, the inner surfaces of which are partially reflected mirrors, and which is provided for the etalon 60. The transmitted wave length is different depending on the angle of the incident light. That is, the etalon 60 is provided with a two-wavelength reflective film to reflect both the reference light La and the excimer laser light La having different wavelengths. O

こ の エ タ ロ ン 6 ◦ を透過 し た 光 は 集光 レ ン ズ 7 0 に 入射 さ れ る 。 こ の 集光 レ ン ズ 7 0 は 例 え ば、 色収差補 正が施 さ れ た 色消 し レ ン ズで あ り 、 か か る 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 を経 る こ と に よ り 色収差が捕正 さ れ る 。  The light transmitted through the etalon 6 ◦ is incident on the focusing lens 70. This condenser lens 70 is, for example, an achromatic lens with chromatic aberration correction, and passes through the achromatic condenser lens 70. The chromatic aberration is corrected.

光検 出 器 8 0 は集光 レ ン ズ 7 0 の 焦点上 に 配設 さ れ て お り 、 こ れ に よ り 集光 レ ン ズ 7 0 を経 た 光 は 、 光位 置検 出器 8 0 に 結像 さ れ、 こ の 光検 出 器 8 ◦ の 検 出 面 上 に 基準光 の 波長 に 対応 し た 第 1 の 干渉縞 お よ び被検 出光 の 波長 に 対応 し た 第 2 の 干渉縞 を形成す る 。 光検 出器 8 0 で は こ の 第 1 お よ び第 2 の 干渉縞 を検 出 し 、 こ の 検 出 に も と づ き 基準光 の 波長 に 対す る 被検 出 光の 波長 の 相 対波長を検 出 し 、 既知 の 基準光 の 波長 と 検 出 し た相対波長 に も と づ き 被検出光の絶対波長を検出す る The light detector 80 is disposed at the focal point of the converging lens 70, so that the light passing through the converging lens 70 is converted to an optical position detector. The first interference fringe corresponding to the wavelength of the reference light and the second interference fringe corresponding to the wavelength of the test light are formed on the detection surface of the light detector 8◦. Form interference fringes. The photodetector 80 detects the first and second interference fringes, and based on the detection, determines the relative wavelength of the detected light with respect to the wavelength of the reference light. Detects the wavelength and detects the wavelength of the known reference light. Detects the absolute wavelength of the detected light based on the calculated relative wavelength

な お、 光検出器 8 ◦ と し て一次元ま た は二次元の ィ メ ー ジ セ ン サ、 ダ イ オ ー ドア レ イ ま た は P S D (POSIT ION SENSITIVE DETECTOR) 等を用 い て構成す る こ と が で き る 。  In addition, it is configured using a one-dimensional or two-dimensional image sensor, a diode array, or a PSD (POSIT ION SENSITIVE DETECTOR) as the photodetector 8 °. can do .

こ の よ う に 、 凹 レ ン ズ 5 ◦ で ビ ー ム を拡げた後、 該 ビ ー ム をエ タ ロ ン 6 0 に 入射 し 、 エ タ ロ ン 6 0 の透過 光を集光 レ ン ズ 7 0 に よ っ て光検出器 8 0 上 に結像す る よ う に し てい る ので、 充分な光量の光が光検出器 8 〇 上に入射 さ れ る と と も に 、 両光の各千渉縞が良好 に 形成 さ れ る 。  In this way, after expanding the beam with the concave lens 5 °, the beam is incident on the etalon 60 and the transmitted light of the etalon 60 is condensed. The image is formed on the photodetector 80 by the lens 70, so that a sufficient amount of light is incident on the photodetector 80 、 and both light Are formed satisfactorily.

第 5 図 は こ の発明 の狭帯域発振ェキ シ マ レ 一ザ波長 検出装置の他の実施例を示 し た も のであ る 。 以下、 こ の第 5 図を含む他の 図面 に お い て互い に共通す る 機能 を果す部分 につ い て は説明の便宜上同一の符号は付す る o  FIG. 5 shows another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus according to the present invention. In the following, in the other drawings including this FIG. 5, parts having the same functions are denoted by the same reference numerals for convenience of explanation.o

こ の第 5 図に示す実施例では、 前記色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 の代わ り に 凹面 ミ ラ ー ま た は軸外放物面 ミ ラ 一 等の集光 ミ ラ 一 9 0 を用 い る よ う に し てい る 。 すな わ ち 、 基準光 L b お よ びエ キ シ マ レ ー ザ光 L a を凹 レ ン ズ 5 0 を介 し て ビー ム を拡げてエ タ ロ ン 6 0 に入射 し、 エ タ ロ ン 6 0 の透過光を集光 ミ ラ 一 9 0 で反射 し 、 該 反射光を該集光 ミ ラ 一 9 0 の焦点位置 に配置 し て あ る 光検出器 8 0 の検出面上 に入射 さ せ る よ う にす る 。 集 光 ミ ラ ー 9 0 は 反射面で あ る た め 色収差 は 全 く な く 、 こ れ に よ り エ キ シ マ レ ー ザ光 L a と 基準 レ ー ザ光 L b と の 両干渉縞 を 同 じ 位置 す な わ ち ミ ラ 一 9 0 の 焦点位 置 に 配置 し て あ る 光検 出 器 8 0 上 に 結像 す る こ と がで き る o In the embodiment shown in FIG. 5, instead of the achromatic condensing lens 70, a condensing mirror 90 such as a concave mirror or an off-axis parabolic mirror is used. To use. In other words, the reference beam Lb and the excimer laser beam La are transmitted through the concave lens 50 to expand the beam, and are incident on the etalon 60. The transmitted light from the lamp 60 is reflected by the condensing mirror 90, and the reflected light is reflected on the detection surface of the photodetector 80 arranged at the focal position of the condensing mirror 90. Make it incident. Collection Since the optical mirror 90 is a reflecting surface, there is no chromatic aberration at all, and this causes both interference fringes of the excimer laser light La and the reference laser light Lb to be reduced. It is possible to form an image on the photodetector 80 located at the same position, that is, at the focal position of the mirror 90 o

こ の第 5 図 に 示 す実施例 に お い て も 、 凹 レ ン ズ 5 0 お よ び集光 ミ ラ ー 9 0 に よ っ て 、 先 の 実施例 同様、 充 分 な 光量で干渉縞 を 高精度 に 検出 す る こ と がで き る 。  Also in the embodiment shown in FIG. 5, the concave lens 50 and the condensing mirror 90 allow the interference fringes with a sufficient light amount as in the previous embodiment. Can be detected with high accuracy.

第 6 図 は こ の 発 明 の 狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ波長 検 出 装置 の 更 に 他 の 実施例 を 示 し た も の で あ る 。  FIG. 6 shows another embodiment in addition to the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detector of the present invention.

こ の第 6 図 に 示す実施例 は 、 合流型光 フ ァ イ バ 4 ϋ a に よ っ て エ キ シ マ レ ー ザ光 L a と 基準 レ ー ザ光 L b と を 合成 さ せ る よ う に し た も の で あ る 。 す な わ ち 、 ビ — ム ス プ リ ッ 夕 3 0 で サ ン プ リ ン グ さ れ た エ キ シ マ レ — ザ光 L a は 集光 レ ン ズ 1 1 、 光 フ ァ イ バ ス リ ー ブ 1 2 、 光 フ ァ イ バ 1 3 を経 て光合波器 :! 4 に 入射 さ れ、 ま た 基準光源 2 0 か ら 発生 さ れ た 基準 レ ー ザ光 L b は 集光 レ ン ズ 1 5 、 光 フ ァ イ バ ス リ ー ブ 1 6 、 光 フ ア イ バ 1 7 を経 て光 台波器 1 4 に 入射 さ れ る 。 光 合波器 1 4 は 、 こ れ ら 両光 L a , L b と を 合波 し 、 こ の 合波 き れた 光 は光 フ ァ イ バ 1 8 に 入射す る 。 そ し て ス リ ー ブ 1 9 を介 し て拡 つ た 光力《 モ ニ タ エ タ ロ ン 6 0 に 入射 さ れ る 。 モ ニ タ エ タ ロ ン 6 0 を透過 し た 光 は 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 を経 て光検 出器 8 0 上 に 結像 さ れ る 。  In the embodiment shown in FIG. 6, the excimer laser light La and the reference laser light Lb are synthesized by the merged optical fiber 4a. This is what we did. That is, the excimer laser sampled at the beam splitter 30 is a condensing lens 11 and an optical fiber. After passing through the optical fiber 13 and the optical fiber 13, the optical multiplexer:! 4, and the reference laser beam Lb generated from the reference light source 20 is a condensing lens 15, an optical fiber sleeve 16, and an optical fiber. The light is incident on the optical trap 14 through the bar 17. The optical multiplexer 14 multiplexes the two lights La and Lb, and the multiplexed light is incident on the optical fiber 18. Then, the light power spread through the sleeve 19 is incident on the monitor etalon 60. The light transmitted through the monitor etalon 60 is formed on an optical detector 80 through an achromatic condensing lens 70.

か か る 第 6 図 に 示す実施例で は 、 干 渉縞 の 位置 は 、 合流型光 フ ァ イ バ 1 0 の 位置 に 左右 さ れず、 エ タ ロ ン 6 0 、 集光 レ ン ズ 7 0 お よ び光検 出 器 8 0 の 位置関係 だ け で決定 さ れ る の で、 先の 実施例 の 利点 に 力 αえ て光 学系 の調整作業が容易 に な る と い う 利点を持 っ て い る 。 In the embodiment shown in FIG. 6, the position of the interference fringe is It does not depend on the position of the converging type optical fiber 10 and is determined only by the positional relationship between the etalon 60, the focusing lens 70, and the light detector 80. Thus, there is an advantage that the adjustment work of the optical system is made easier by taking advantage of the advantages of the previous embodiment.

な お 、 こ の 第 6 図 に 示す実施例で は 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 を用 い て色収差補正を行 な う よ う に し たが、 こ の レ ン ズ 7 0 の 代わ り に 先の 第 5 図 に 示 し た 凹面 ミ ラ 一 ま た は牵由外放物面 ミ ラ ー 9 0 を用 い る よ う に し て も よ い ο  In the embodiment shown in FIG. 6, chromatic aberration correction is performed by using the achromatic condensing lens 70, but this lens 70 is replaced. The concave mirror shown in Fig. 5 or the parabolic mirror 90 can be used instead.

第 7 図 は基準光源 と し て面光源で あ る ラ ン ブ 2 0 a を用 い る よ う に し た こ の 発明 の 狭帯域発振エ キ シ マ レ 一ザ波長検 出装置 の 他の実施例 を示す も ので あ る 。 こ の ラ ン プ 2 0 a は 、 例 え ば波長 2 5 3 . 7 n mの 基準光 を発生す る 水銀 ラ ン プで あ る 。 す な わ ち 、 ビ ー ム ス プ リ ッ 夕 3 0 に よ っ て サ ン プ リ ン グ さ れた エ キ シ マ レ 一 ザ光 L a は 凹 レ ン ズ 2 1 に よ っ て ビ ー ム を拡 げ ら れた 後、 ビ ー ム ス ブ リ ツ タ 4 0 に 入射 さ れ、 こ の ビ ー ム ス プ リ ッ 夕 4 0 で水銀 ラ ン プ 2 0 か ら の 基準光 L c と 台 成 さ れ た 後 エ タ ロ ン 6 0 に照射 さ れ る 。 エ タ ロ ン 6 0 を透過 し た 光 は、 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 を経て光検出 器 8 0 上 に 結像 さ れ る 。  Fig. 7 shows another example of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detector of the present invention in which the lamp 20a, which is a surface light source, is used as the reference light source. An example is shown. The lamp 20a is, for example, a mercury lamp that generates reference light having a wavelength of 253.7 nm. That is, the excimer laser light La sampled by the beam splitter 30 is formed by the concave lens 21. After the beam is spread, it is incident on the beam splitter 40, and the beam splitter 40 emits the reference light L from the mercury lamp 20 at the beam splitter 40. After being formed with c, the etalon 60 is irradiated. The light transmitted through the etalon 60 is imaged on the photodetector 80 via the achromatic condensing lens 70.

こ の 第 7 図 に示す実施例 に お い て も 、 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 を用 い て色収差捕正 を行 な う よ う に し た が、 こ の レ ン ズ 7 0 の 代わ り に先の 第 5 図 に 示 し た 凹面 ミ ラ ー ま た は 铀外放物面 ミ ラ ー 9 0 を用 い る よ う に し て も よ い 。 Also in the embodiment shown in FIG. 7, the chromatic aberration correction is performed by using the achromatic condensing lens 70, but this lens 70 Instead of using the concave mirror or the outer parabolic mirror 90 shown in Fig. 5 above, It is also good.

第 8 図 も 基準光源 と し て 水銀 ラ ン プ 2 ϋ a を 用 い る よ う に し た こ の 発明 の 狭帯域発振 ェ キ シ マ レ ー ザ波長 検 出 装置 の 他の 実施例 を 示す も の で あ り 、 こ の 実施例 で は エ キ シ マ レ ー ザ光 L a を光 フ ァ イ バ 2 3 を用 い て ビ 一 ム ス プ リ ッ タ 4 0 に 導 く よ う に し て い る 。 す な わ ち 、 ビ 一 ム ス プ リ ッ タ 3 ◦ で サ ン プ リ ン グ さ れ た ェ キ シ マ レ ー ザ光 は集光 レ ン ズ 1 1 に よ っ て ス リ ー ブ 2 2 に 入射 さ れ、 そ の 後光 フ ァ イ バ 2 3 を経 て 、 ス リ ー ブ 2 4 を介 し て 出射 さ れ る 。 そ し て 、 該 ス リ ー ブ 2 4 を 経 る こ と に よ り 拡カ つ た 光 は 、 ビ ー ム ス プ リ ッ 夕 4 ◦ に 入射 さ れ、 こ こ で水銀 ラ ン プ 2 ◦ か ら の 基準光 L c と 合成 さ れた 後、 エ タ ロ ン 6 0 に 照射 さ れ る 。 エ タ 口 ン 6 0 を透過 し た 光 は 、 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 を経 て 光検 出 器 8 0 上 に 結像 さ れ る 。  FIG. 8 also shows another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus of the present invention in which a mercury lamp 2a is used as a reference light source. In this embodiment, the excimer laser light La is guided to the beam splitter 40 by using the optical fiber 23. are doing . In other words, the excimer laser light sampled by the beam splitter 3 ◦ is shifted by the focusing lens 11 to the slave 2. The light is incident on the optical fiber 2, passes through the optical fiber 23, and is emitted through the sleeve 24. The light expanded by passing through the sleeve 24 is incident on the beam splitter 4 ° where the mercury lamp 2 ° is output. After being synthesized with the reference light Lc from the above, the etalon 60 is irradiated. The light transmitted through the aperture 60 is imaged on the photodetector 80 via the achromatic condensing lens 70.

こ の 第 8 図 に 示す実施例 に お い て も 、 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 の 代 わ り に 先 の 第 5 図 に 示 し た 凹面 ミ ラ ー ま た は軸外放物面 ミ ラ ー 9 ◦ を用 い る よ う に し て も よ い 。  In the embodiment shown in FIG. 8, instead of the achromatic condensing lens 70, the concave mirror or the off-axis parabolic shown in FIG. 5 is used instead. You can use a surface mirror 9 ◦.

第 9 図 は 、 こ の 発明 の 狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ波 長検 出 装置 の さ ら に 別の 実施例 を示す も の で 、 こ の 実 施例で は先 の 第 8 図 の 実施例 に お い て 色消 し 集光 レ ン ズ 7 0 凹面 ミ ラ ー 、 軸外放物面 ミ ラ ー 等 の 集光 ミ ラ ー 9 0 に 代 え る と と も に 、 フ イ ノレ タ 4 1 、 シ ャ ツ 夕 4 2 , 4 3 を追カ卩す る よ う に し て い る 。  FIG. 9 shows another embodiment of the narrow-band oscillation excimer laser wavelength detecting apparatus according to the present invention. In this embodiment, FIG. In this embodiment, the achromatic condensing lens 70 is replaced with a condensing mirror 90 such as a concave mirror, an off-axis parabolic mirror, etc. It is designed to add notes 41 and shots 42 and 43.

す な わ ち 、 水銀 ラ ン プ 2 0 a 力、 ら の 基準光 L c の う ち 所定の 波長の み を 選択 出 力す る フ ィ ル 夕 4 1 を シ ャ ッ タ 4 2 と ビ 一 ム ス プ リ ッ タ 4 0 の 間 に 設 け 、 該 フ ィ ノレ 夕 4 1 に よ っ て所定の 波長の基準光の み を ビー ム ス プ リ ッ 夕 4 ◦ に 入射す る よ う に し て い る 。 例 え ば、 K r F 狭帯域エ キ シ マ レ ー ザ (波長 2 4 8 . 4 n m ) の 波 長検 出器 と し て使用 す る 場 合 は ラ ン プ 2 0 a と し て水 銀 ラ ン プを用 い 、 フ ィ ノレ タ 1 6 と し て エ キ シ マ レ ー ザ の 波長 に 近 い波長 2 5 3 . 7 n mの 干渉 フ ィ ル タ を も ち い る よ う に すれば よ い 。 ま た 、 シ ャ ツ 夕 4 2 , 4 3 は 基準光お よ び被検 出光 ( エ キ シ マ レ ー ザ光) を別 々 に 検 出す る た め に 設 け た も の で あ り 、 基準光を検出す る と き は シ ャ ツ 夕 4 2 を 開 け 、 シ ャ ツ 夕 4 3 を 閉 じ る 。 ま た 、 被検 出光を検出す る と き は、 こ れ と は逆 に 、 シ ャ ッ 夕 4 3 を開 け 、 シ ャ ツ 夕 4 2 を 閉 じ る 。 That is, the mercury lamp 20a power and the reference light Lc First, a filter 41 for selecting and outputting only a predetermined wavelength is provided between the shutter 42 and the beam splitter 40, and the filter 41 is provided for the filter 41. Thus, only the reference light having a predetermined wavelength is incident on the beam splitter 4 °. For example, when used as a wavelength detector for a KrF narrow-band excimer laser (wavelength: 248.4 nm), use water as the lamp 20a. Use a silver lamp and use an interference filter with a wavelength of 253.7 nm close to the wavelength of the excimer laser as the filter 16. do it . In addition, the shutters 42 and 43 are provided to separately detect the reference light and the test light (excimer laser light). When detecting the reference light, open shutter 42 and close shutter 43. On the other hand, when detecting the light to be detected, the shutter 43 is opened and the shutter 42 is closed.

な お 、 こ の 例で は 、 フ ィ ル 夕 4 1 を ビ ー ム ス プ リ ツ 夕 4 0 と シ ャ ッ 夕 4 2 と の 間 に 配設す る よ う に し て い る 力《、 該 フ ィ ノレ 夕 4 1 を ラ ン プ 2 0 a と シ ャ ツ 夕 4 2 と の 間 に 揷入す る よ う に し て も よ い 。 さ ら に 、 ま た基 準光 と 被検 出光 と の 波長が近 く 、 フ ィ ル タ 4 1 を被検 出光が透過す る 場合 に は 、 該 フ ィ ル タ 4 1 を ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 0 か ら 光検 出器 8 0 ま で の光路 中 の 適宜位 置 に配設す る よ う に し て も よ い。  In this example, it is assumed that the file 41 is arranged between the beam split 40 and the beam 42. However, the fins 41 may be inserted between the lamps 20a and 42. Further, when the wavelength of the reference light and the wavelength of the light to be detected are close to each other and the light to be detected passes through the filter 41, the filter 41 is used for beam scanning. It may be arranged at an appropriate position in the optical path from the splitter 40 to the optical detector 80.

次 に 、 第 9 図 に 示 し た 実施例 に お け る 基準光お よ び 被検出光の 検 出動作 を第 1 ◦ 図 〜第 1 2 図 に 示す フ ロ 一 チ ヤ 一 ト を参照 し て説明 す る 。 第 1 ◦ 図 は波長検出 の メ ィ ン ル ー チ ン を示す も の で あ り 、 ま ず、 基準光検出 サ ブルー チ ン が実行 さ れ るNext, the detection operation of the reference light and the light to be detected in the embodiment shown in FIG. 9 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. 1 to 12. It is explained. Fig. 1 shows the main routine for wavelength detection. First, the reference light detection subroutine is executed.

( ス テ ッ プ 1 0 0 ) 。 こ の基準光検出 サ ブ ル ー チ ン で は、 第 1 1 図 に 示す よ う に 、 被検出光側の シ ャ ツ 夕 4 3 を閉 と す る と と も に基準光側の シ ャ ッ 夕 4 2 を開 と す る こ と に よ り 、 基準光 L c の み を エ タ ロ ン 6 0 を介 し て光検出器 8 0 上 に入射 さ せ る ( ス テ ッ プ 2 0 0 , 2 1 0 ) 。 そ し て、 光検出器 8 0 上 に 形成 さ れた基準 光の干渉縞の半径 R s を検出 し 、 該半径 R s を記憶 さ せ て お く ( ス テ ッ プ 2 2 0 ) 。 (Step 100). In this reference light detection subroutine, as shown in FIG. 11, the shutter 43 on the detected light side is closed and the shutter on the reference light side is closed. By opening the window 42, only the reference light Lc is incident on the photodetector 80 via the etalon 60 (step 20). 0, 210). Then, the radius Rs of the interference fringe of the reference light formed on the photodetector 80 is detected, and the radius Rs is stored (step 220).

こ の基準光検出 サ ブ ル ー チ ン が終了す る と 、 タ イ マ — の計時値 T を零 に ク リ ア し ( ス テ ッ プ 1 1 0 ) 、 次 に こ の計時値 T が所定の設定時間 K (例え ば数分) よ り 大 き い か否かを調べ る ( ス テ ッ プ 1 2 0 ) 。 そ し て、 T く K で あ る 場合 は、 被検出光検出 サ ブル ー チ ン が実 行 さ れ る ( ス テ ッ プ 1 4 0 ) 。 こ の被検出光検出 サ ブ ルー チ ン に お い て は、 第 1 2 図 に 示す よ う に 、 基準光 側の シ ャ ッ タ 4 2 を 閉 と し 、 被検出光側の シ ャ ッ 夕 4 3 を開 と す る こ と に よ り 、 被検出光 L a の み を エ タ 口 ン 6 0 を介 し て光検出器 8 0 上 に入射 さ せ る ( ス テ ツ プ 3 0 0 , 3 1 0 ) 。 そ し て、 光検出器 8 0 上 に形成 さ れた被検 出光の干渉縞の半径 R e を検出す る ( ス テ ッ プ 3 2 0 ) 。  When the reference light detection subroutine is completed, the timer value T of the timer is cleared to zero (step 110), and then the timer value T is reset. Check whether it is longer than a predetermined set time K (for example, several minutes) (Step 120). If it is T <K, the detected light detection subroutine is executed (step 140). In this detected light detection subroutine, as shown in FIG. 12, the shutter 42 on the reference light side is closed, and the shutter on the detected light side is closed. By opening the evening 43, only the detected light La is incident on the photodetector 80 via the aperture 60 (step 30). 0, 310). Then, the radius Re of the interference fringe of the detected light formed on the photodetector 80 is detected (step 320).

こ の被検 出光検出 サ ブルー チ ンが終了す る と 、 該ル 一 チ ン で求め た 半径 R e と 先の基準光 サ ブ ル ー チ ン で 求め て記憶 し てお い た半径 R s と を比較す る こ と に よ り 被検出光の絶対波長を検出す る ( ス テ ッ プ 1 5 0 ) 。 こ れ以降 T > K と な る ま で ス テ ッ プ 1 4 0 , 1 5 0 の 処理が繰 り 返 さ れ る 。 When this detected light detection subroutine is completed, the radius Re obtained by the routine and the reference light subroutine are used. The absolute wavelength of the light to be detected is detected by comparing the obtained and stored radius R s (step 150). Thereafter, the processing of steps 140 and 150 is repeated until T> K.

そ し て、 ス テ ッ プ 1 2 0 に おい て Τ 〉 Κ と な る と 、 再び第 1 1 図 に示 し た基準光検出 サ ブル ー チ ン を実行 し 、 該ルー チ ン で求め た基準光の干渉縞の半径 R s で 先の記憶デー タ R s を更新す る 。 こ の後、 タ イ マ の計 時値 T が零に ク リ ア さ れた後、 被検出光検出サ ブルー チ ン が再度実行 さ れ る 。  Then, in step 120, when 〉> Κ, the reference light detection subroutine shown in FIG. 11 was executed again, and the value obtained by the routine was obtained. The stored data R s is updated with the radius R s of the interference fringe of the reference light. Thereafter, the timer value T is cleared to zero, and then the detected light detection subroutine is executed again.

以上の処理が全て 自 動的 に実行 さ れ る 。  All of the above processing is performed automatically.

すな わ ち 、 かか る 波長検出処理に お い て は、 基準光 と 被検出光 と の波長が近い場合、 両者の 干渉縞を同時 に検出す る こ と は困難 と な る の で 、 シ ャ ツ 夕 4 2 , 4 3 に よ っ て両者を別々 に検出す る よ う にす る と と も に、 基準光は比較的 に安定 し てい る の で、 予 め設定 し た比 較的長い所定周期 K で そ の干渉縞を検出す る よ う に し 、 該基準光検出時以外の と き に被検出光を常時検出す る よ う に し てい る 。 すな わ ち 、 こ の場合、 基準光の検出 周期 は被検出光の検出周期 よ り 十分長 く 設定 さ れてあ る 。  In other words, in such wavelength detection processing, if the wavelengths of the reference light and the light to be detected are close to each other, it is difficult to detect both interference fringes simultaneously. The two are detected separately by the shutters 42 and 43, and the reference light is relatively stable, so the preset comparison is made. The interference fringes are detected at a predetermined long period K, and the light to be detected is always detected when the reference light is not detected. That is, in this case, the detection cycle of the reference light is set to be sufficiently longer than the detection cycle of the light to be detected.

な お、 こ の実施例で は、 干渉縞の半径を検出す る よ う に し て い る が、 干渉縞の 直径ま た は位置を検出 し て 被検出光の絶対波長を求め る よ う に し て も よ い。  In this embodiment, the radius of the interference fringe is detected, but the diameter or position of the interference fringe is detected to obtain the absolute wavelength of the light to be detected. You can do it.

と こ ろ で 、 前記第 4 図〜第 9 図 に示す実施例 に お い て 、 基準光 お よ び被検 出 光 の 光量が少 な く 千渉縞 の 検 出が困難 な 場 合 に は エ タ ロ ン 6 0 の 手前 に コ リ メ 一 夕 レ ン ズを配置 し 、 平行光 を エ タ ロ ン に 入射す る こ と で 光量を 多 く す る よ う に し て も よ い 。 At this point, in the embodiment shown in FIGS. 4 to 9 described above. If the reference light and the amount of light to be detected are small and it is difficult to detect the interference fringe, place a collimator lens in front of Etalon 60. Alternatively, the amount of light may be increased by making parallel light incident on the etalon.

さ ら に 、 前記第 4 図 〜 第 9 図 に 示す実施例 に お い て は 、 ビ ー ム ス プ リ ツ 夕 4 ◦ は透過側 に 被検 出 光 を 、 反 射側 に 基準光が入射 さ れ る よ う 配置 し て い る が、 こ れ ら の 関係 を逆 に す る よ う に し て も よ い 。 ま た こ の ビ ー ム ス プ リ ッ タ 4 ◦ は 基準光 と 検 出 光 の 波長が近 い 場 合 は 部分反射 ミ ラ ー を 、 波長 の 差が大 き い 場 台 は ダ イ ク ロ イ ッ ク ミ ラ ー を そ れ ぞれ用 い る よ う に すれ ば よ い 。  Further, in the embodiment shown in FIGS. 4 to 9, the beam splitter 4 ◦ receives the detection light on the transmission side and the reference light on the reflection side. Although they are arranged so that they are implemented, these relationships may be reversed. Also, this beam splitter 4 ◦ uses a partial reflection mirror when the wavelengths of the reference light and the detection light are close to each other, and uses a dichroic mirror when the wavelength difference is large. It is recommended that you use each of the Ic mirrors.

ま た 上記実施例で は エ ア ギ ヤ ッ ブェ 夕 口 ン を 用 い て 構成 し た が、 こ の エ ア ギ ヤ ッ プェ 夕 ロ ン の 代 わ り に ソ リ ッ ド エ タ ロ ン を用 い て も 同 様 に 構成す る こ と がで き る 。  Further, in the above-described embodiment, the configuration is made by using the air outlet, but instead of the air outlet, the solid ethanol is used instead of the air outlet. The same configuration can be achieved by using a component.

と こ ろ で、 上記実施例で は 集光 レ ン ズ 7 0 の 色収差 を補正 し た り 、 あ る い は 集光 ミ ラ 一 9 0 を 用 い る こ と に よ っ て 基準光 と 被検 出 光 の 結像位置 を一致 さ せ る よ う に し た 力《、 集光 レ ン ズ 7 0 ま た は光検 出 器 8 0 を光 軸方 向 に 移動可能 な 構成 と し 、 こ れ に よ つ て結像位置 の 違 い を吸収す る よ う に し て も よ い 。  However, in the above embodiment, the chromatic aberration of the focusing lens 70 is corrected, or the reference light and the light are covered by using the focusing mirror 90. The force to match the imaging position of the detection light <The focusing lens 70 or the photodetector 80 is configured to be movable in the optical axis direction. Accordingly, the difference in the imaging position may be absorbed.

ま た 、 第 4 図、 第 6 図 、 第 7 図 ま た は第 8 図 の 実施 例 に お い て 、 基準光 と 被検 出 光 の波長が近 い 場合 は 、 色収差補正 な し の 集光 レ ン ズ を エ タ ロ ン 6 0 と 光検 出 器 8 0 の 間 に 揷入す る よ う に し て も よ い 。 さ ら に 、 第 図 、 第 5 図 ま た は第 7 図 の 実施例で は、 凹 レ ン ズ 5 0 、 ま た は 2 1 で レ ー ザ光 L a を 拡 げ て ェ タ ロ ン 6 0 に 入射す る よ う に し て い る 力;'、 こ の 凹 レ ン ズの 代わ り に 凸 レ ン ズを用 い 、 該 凸 レ ン ズ に よ っ て集 光 し た後拡が っ た光を エ タ 口 ン 6 0 に 入射す る よ う に し て も よ い。 ま た 、 凹 レ ン ズ 5 0 の 代わ り に 拡散板 (例 え ば ス リ ガ ラ ス ) を 用 い て も よ い 。 産業上の 利用 分野 Further, in the embodiments shown in FIGS. 4, 6, 7, and 8, when the wavelengths of the reference light and the light to be detected are close to each other, the light without chromatic aberration correction is collected. The lens may be inserted between etalon 60 and photodetector 80. Further, in the embodiment shown in FIG. 5, FIG. 5, or FIG. 7, the laser beam La is expanded by the concave lens 50 or 21 to form the The force that makes it incident on 0; ', a convex lens is used in place of this concave lens, and after the light is condensed by the convex lens, the spread is increased. Such light may be incident on the aperture 60. In addition, a diffusing plate (for example, slip glass) may be used in place of the concave lens 50. Industrial applications

以上説明 し た よ う に こ の 発明 の 狭帯域発振 ェ キ シ マ レ 一ザ に よ れば、 グ レ ー テ ィ ン グの 線引 き 方向 と ブ リ ズム ビー ム エ キ ス パ ン ダ の ビー ム 拡大方向 と を ほ ぼ 一致 さ せ る と と も に 、 ブ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダの ビ ー ム 拡大方向 に ほ ぼ平行 な 直線偏光波を選択 的 に 発 振 さ せ る 選択発振手段を設 け た た め 、 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダで の ロ ス を ほ と ん ど な く す る こ と がで き る 。 こ の た め ス ぺ ク ト ル線幅狭 く し 、 かつ 、 大 き な 出 力 を得 る こ と が可能 に な る 。  As described above, according to the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention, the drawing direction of the grating and the bristle beam extruder And the beam expansion direction of the beam is almost the same, and a linearly polarized wave that is almost parallel to the beam expansion direction of the prism beam expander is selectively emitted. By providing the selective oscillation means for oscillating, the loss in the prism beam expander can be almost eliminated. This makes it possible to narrow the spectral line width and obtain a large output.

ま た 、 こ の 発明 の 狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザの波長 検 出装置 に よ れば、 エ タ ロ ン の後側 に 集光手段 を 介在 さ せ る だ け と い う 簡単 な 構成 に よ っ て 、 充分 な光量を 光検出器 に 入射 さ せ る こ と がで き 、 こ れ に よ つ て光検 出器上 に 干渉縞が確実 に 形成 さ れ る よ う に な り 、 被検 出光 の絶対波長 を高精度 に 検 出で き る よ う に な る 。 特 に 、 集光手段 と し て色消 し レ ン ズ ま た は集光 ミ ラ ー を 用 い る よ う にすれば、 基準光 と 検 出光の波長が異 な つ て も光学系を可動構成 と す る こ と な く 高精度 に絶対波 長を検出す る こ と がで き る 。 Further, according to the wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser of the present invention, a simple condensing means can be provided behind the etalon. The configuration allows a sufficient amount of light to be incident on the photodetector, thereby ensuring that interference fringes are formed on the photodetector. Thus, the absolute wavelength of the detected light can be detected with high accuracy. In particular, an achromatic lens or a focusing mirror is used as a focusing means. This makes it possible to detect the absolute wavelength with high accuracy without making the optical system movable even if the reference light and the detection light have different wavelengths. .

そ し て、 こ の発明 の狭蒂域発振エ キ シ マ レ —ザ及び は狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザの波長検 出装置 は半導体 装置製造用 の縮小投影露光装置 の光源 と し て採用 し て 好適な も の で あ る 。  The wavelength detector of the narrow-band oscillation excimer laser and the narrow-band oscillation excimer laser according to the present invention is used as a light source of a reduction projection exposure apparatus for manufacturing semiconductor devices. It is suitable for adoption.

Claims

求 の 範 囲 Range of request 1 . 狭帯域 化素子 と し て プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ と グ レ ー テ ィ ン グを用 い た 狭帯域発振 エ キ シ マ レ 一ザ で あ っ て、  1. A narrow-band oscillation excimer laser using a prism beam expander and a grating as a band-narrowing element. 前記 グ レ ー テ ィ ン グ の 線引 き 方 向 と 前記 プ リ ズ ム ビ — ム エ キ ス パ ン ダ青 の ビー ム 拡大方 向 と を ほ ぼ一致 さ せ る と と も に 、  The drawing direction of the grating and the beam expanding direction of the prism beam are substantially matched with each other. 前記 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダ の ビ ー ム 拡大方向 に ほ ぼ平行 な 直線偏光波 を選択的 に 発振 さ せ る 選択発 振手段を設 け た 狭帯域発振 エ キ シ マ レ ー ザ。  A narrow-band oscillation excimer provided with a selective oscillating means for selectively oscillating a linearly polarized wave almost parallel to the beam expanding direction of the prism beam extruder. Laser. 2 . 前記選択発振手段 は 、 光共振器 内 に 配置 さ れた 偏 光素子で あ る 請求 の範囲第 1 項記載の 狭蒂域発振ェ キ シ マ レ ー ザ。 2. The narrow oscillation oscillator according to claim 1, wherein said selective oscillating means is a polarizing element disposed in an optical resonator. 3 . 前記選択発振手段 は 、 前記 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダの ビ ー ム拡大方向 と レ ー ザの光軸 の 面内で該 レ 一 ザ光軸 に 対 し て ほ ぼ ブ リ ュ ー ス 夕 角 と な る よ う に 配 置 さ れた 、 レ ー ザ チ ャ ン バ の リ ア 側 ま た は フ ロ ン ト 側 の ウ イ ン ド ウ を 含む請求の範囲第 1 項記載の 狭帯域発 振エ キ シ マ レ ーザ。 3. The selective oscillating means is arranged so that the beam is not substantially shifted from the laser beam axis in the plane of the beam expansion direction of the prism beam expander and the laser beam axis. BLUES Claims that include the window on the rear or front side of the laser chamber, arranged at the evening angle 2. The narrow-band oscillation excimer laser according to item 1. 4 . 前記選択発振手段 は 、 前記 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス パ ン ダを 構成す る プ リ ズ ム の 少な く と も 一面 に コ ー テ ィ ン グ さ れ 、 前 記 プ リ ズ ム ビ ー ム エ キ ス 、。 ン ダ の ビ 一 ム 拡大方向 と ほ ぼ平行な 偏光成分の み を選択的 に 反射 防止す る た反射防止膜を 含む こ と を特徴 と す る 請求の 範囲第 1 項記載の狭帯域発振ェ キ シ マ レ ーザ。 4. The selective oscillating means is coated on at least one side of the prisms constituting the prism beam expander. Zum Beam Ex. Dutch 2. The narrow-band oscillation excimer laser according to claim 1, further comprising an anti-reflection film for selectively preventing only a polarization component substantially parallel to the expansion direction. The. 5 . 基準光源か ら 発生 さ れ る 基準光 と 狭帯域発振ェ キ シ マ レ一ザ力、 ら 出力 さ れ る 被検出 レ ー ザ光 と を エ タ 口 ン に入射す る 入射手段 と 、 5. Incident means for injecting the reference light generated from the reference light source and the laser light to be detected output from the narrow-band oscillation excimer laser power into the output port; 前記エ タ 口 ン の透過光を集光す る 集光手段 と 、 該集光手段の後側焦点面 に配設 さ れ、 前記集光手段 に よ っ て集光 さ れた光の 干渉縞を検出す る 光検出手段 と  A light condensing means for condensing the light transmitted through the aperture; and an interference fringe disposed on a rear focal plane of the light condensing means and condensed by the light condensing means. Light detection means for detecting を具え 、 前記光検出手段の検出 出力 に 基づ き 前記被 検出光の波長を検出す る よ う に し た 狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ の波長検出装置。  A wavelength detector for a narrow-band oscillation excimer laser, wherein the wavelength of the light to be detected is detected based on the detection output of the light detection means. 6 , 前記基準光源 は レ ー ザ光を発生す る 基準 レ ー ザ光 源で あ る 請求の範囲第 5 項記載の狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザ の波長検出装置。 6. The wavelength detector of a narrow-band oscillation excimer laser according to claim 5, wherein the reference light source is a reference laser light source that generates laser light. 7 . 前記入射手段 は、 7. The incident means is: 前記基準 レ ー ザ光源か ら 発生 さ れ る 基準 レ ー ザ光 と 前記被検出 レ ー ザ光 と を 合成す る ビ ー ム ス プ リ ッ タ と 、 該 ビー ム ス プ リ ツ 夕 と 前記エ タ ロ ン と の 間 に 介在 さ れ る 凹 レ ン ズ と  A beam splitter for synthesizing a reference laser beam generated from the reference laser light source and the laser beam to be detected, the beam splitter and the beam splitter; A concave lens interposed between the etalon and を具え る 請求の範囲第 6 項記載の狭帯域発振エ キ シ マ レーザの波長検出装置。 The narrow-band oscillation exciter according to claim 6 comprising: Ma Laser wavelength detector. 8 . 前記入射手段 は、 8. The incident means is: 前記基準 レ ー ザ光源か ら 発生 さ れる 基準 レ ー ザ光 と 前記被検出 レ ー ザ光 と を 合成す る ビー ム ス プ リ ッ 夕 と 、 該 ビー ム ス プ リ ッ 夕 と 前記エ タ ロ ン と の 間 に 介在 さ れ る 拡散板 と 、  A beam splitter for synthesizing the reference laser light generated from the reference laser light source and the laser light to be detected, the beam splitter and the emitter. A diffusion plate interposed between the lamp and を具え る 請求の範囲第 6 項記載の狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ の波長検出装置。  7. The wavelength detecting device for a narrow-band oscillation excimer laser according to claim 6, comprising: 9 . 前記入射手段は、 9. The incidence means is: そ の第 1 入力端か ら 前記被検出 レ ー ザ光を導入 し 、 第 2 入力端か ら 前記基準 レ ー ザ光を導人し 、 こ れ ら の 合波光を前記エ タ 口 ン に照射す る 合流型光 フ ァ ィ バー 手段を有す る 請求の範囲第 6 項記載の狭帯域発振ェキ シ マ レ ー ザ の波長検出装置。  The laser light to be detected is introduced from the first input end, the reference laser light is guided from the second input end, and these combined lights are radiated to the outlet. 7. The wavelength detecting device for a narrow-band oscillation excimer laser according to claim 6, further comprising a converging type optical fiber means. 1 0 . 前記基準光源 は ラ ン プ であ る 請求の範囲第 5 項 記載の波長検出装置。 10. The wavelength detecting device according to claim 5, wherein the reference light source is a lamp. 1 1 . 前記入射手段は、 1 1. The incidence means 前記被検出 レ ー ザ光が入射 さ れ る 凹 レ ン ズ と 、 該凹 レ ン ズの後段に配置 さ れ、 前記ラ ン プか ら発生 さ れ る 基準光 と 前記凹 レ ン ズ の 出力光 と を 台成す る ビ 一 ム ス プ リ ッ 夕 と を具え る 請求の範囲第 1 ◦ 項記載の 抉帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザ の波長検出装置。 A concave lens into which the laser light to be detected is incident; a reference light generated from the lamp, which is disposed after the concave lens; and an output of the concave lens. A beam split that creates light and The wavelength detecting device for a gouge band oscillation excimer laser according to claim 1, comprising: 1 2 . 前記照明手段 は、 1 2. The lighting means 前記被検出 レ ー ザ光を導入す る 光 フ ァ ィ バ ー と 、 該光フ ァ ィ バ ー の先端に設け ら れた光 フ ァ ィ バ ー ス リ ー ブ と 、  An optical fiber for introducing the laser light to be detected, an optical fiber sleeve provided at an end of the optical fiber, 該光 フ ァ ィ バー ス リ ー ブの 出力光 と 前記基準光 と を 合成 し 、 該合成光を前記エ タ ロ ン に 入射す る ビ一 ム ス プ リ ッ 夕 と 、  Beam splitter for combining the output light of the optical fiber sleeve with the reference light, and entering the combined light into the etalon; を具え る 請求の範囲第 1 0 項記載の 狭帯域発振ェ キ シ マ レ ー ザ の波長検 出装置。  10. The wavelength detection device for a narrow-band oscillation excimer laser according to claim 10, comprising: 1 3 . 前記 ラ ン プか ら 発生 さ れ る 光お よ び前記被検出 レ ー ザ光の う ち 所定の波長の光の み を選択 出力す る フ ィ ノレ タ を前記 ラ ン ブ と 前記光検出手段 と の 間 の光路の いずれか に 配設 し た請求の範囲第 1 0 項記載の狭帯域 発振エ キ シ マ レ ー ザ の波長検出装置。 13. A finolator for selectively outputting only light having a predetermined wavelength out of the light generated from the lamp and the laser light to be detected is connected to the lamp and the lamp. 12. The wavelength detecting device for a narrow-band oscillation excimer laser according to claim 10, wherein said wavelength detecting device is disposed in any one of the optical paths between the light detecting means and the light detecting means. 1 4 . 前記入射手段 は、 1 4. The incidence means 前記基準光源か ら 発生 さ れ る 基準光を遮断す る 第 1 の シ ャ ッ タ 手段 と 、  First shutter means for blocking reference light generated from the reference light source; 前記被検出光を遮断す る 第 2 の シ ャ ッ タ 手段 と を具え る 請求の範囲第 5 項記載の狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザ の波長検出装置。 6. The narrow-band oscillation excimer laser wavelength detector according to claim 5, further comprising second shutter means for blocking the light to be detected. 1 5 . 前記集光手段は色収差補正が施 さ れた色消 し レ ン ズであ る 請求の範囲第 5 項記載の狭帯域発振エキ シ マ レ ーザの波長検出装置。 15. The wavelength detecting device for a narrow-band oscillation excimer laser according to claim 5, wherein the condensing means is an achromatic lens on which chromatic aberration correction has been performed. 1 6 . 前記集光手段は前記エ タ ロ ン を透過 し た光を反 射 し 、 該反射光を前記光検出手段に入射す る 集光 ミ ラ 一 であ る 請求の範囲第 5 項記載の狭帯域発振エキ シ マ レ ー ザの波長検出装置。 16. The condensing mirror according to claim 5, wherein said condensing means is a condensing mirror for reflecting light transmitted through said etalon and for inputting said reflected light to said light detecting means. Detector for narrow-band oscillation excimer laser. 1 7 . 前記集光 ミ ラ ー は凹面 ミ ラ ー で あ る 請求の範囲 第 1 6 項記載の狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ の波長検出 17. The narrow band oscillation excimer laser according to claim 16, wherein said converging mirror is a concave mirror. 1 8 . 前記集光 ミ ラ ー は軸外放物面 ミ ラ ーであ る 請求 の範囲第 1 6 項記載の狭帯域発振エキ シ マ レ ーザの波 長検出 。 18. The wavelength detection of a narrow-band oscillation excimer laser according to claim 16, wherein the converging mirror is an off-axis parabolic mirror. 1 9 . 基準光源か ら 発生 さ れ る 基準光 と 被検出光 と を エ タ ロ ン に照射 し 、 該エ タ ロ ン を透過 し た光に よ っ て そ れぞれ形成 さ れ る 前記基準光に対応す る 第 1 の干渉 縞 と 被検出光 に対応す る 第 2 の干渉縞を光検出手段で 検出す る こ と に よ り 前記被検出光の波長を検出す る 波 長検出装置であ っ て、 19. The etalon is irradiated with the reference light and the light to be detected generated from the reference light source, and is formed by the light transmitted through the etalon. Wavelength detection for detecting the wavelength of the light to be detected by detecting the first interference fringe corresponding to the reference light and the second interference fringe corresponding to the light to be detected by the light detecting means. Device 前記第 1 の干渉縞 と 前記第 2 の干渉縞 と を それぞれ 別の時刻 に検出す る と と も に 、 前記第 ] の 干渉縞の検 出周期を第 2 の干渉縞の検出周期 よ り 長 く す る よ う に し た狭帯域発振エ キ シ マ レ ー ザ の波長制御装置。 The first interference pattern and the second interference pattern In addition to the detection at another time, the narrow-band oscillation excimer laser in which the detection period of the second interference fringe is made longer than the detection period of the second interference fringe -Wavelength control device.
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