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    公开号:WO1991001579A1
    申请号:PCT/JP1990/000900
    申请日:1990-07-12
    公开日:1991-02-07
    发明作者:Osamu Wakabayashi；Masahiko Kowaka；Yukio Kobayashi
    申请人:Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho；
    IPC主号:G03F7-00
    专利说明:
    [0001] 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
    [0002] 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
    [0003] 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 。
    [0004] 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 。
    [0005] 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
    [0006] 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
    [0007] 。
    [0008] 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
    [0009] 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 。
    [0010] 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 。
    [0011] 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 。
    [0012] 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 。
    [0013] 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 。
    [0014] 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 。
    [0015] 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 。
    [0016] 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 。
    [0017] m λ = 2 n d ♦ c o s Θ
    [0018] 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 。
    [0019] 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 。
    [0020] 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 。
    [0021] 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 。
    [0022] 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 。
    [0023] 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 。
    [0024] 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 。
    [0025] 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
    [0026] 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 。
    [0027] 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
    [0028] 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
    [0029] 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 。
    [0030] 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 。
    [0031] 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、
    [0032] 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、
    [0033] 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、
    [0034] 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、
    [0035] 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、
    [0036] 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
    [0037] 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、
    [0038] 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、
    [0039] 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 、
    [0040] 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 、
    [0041] 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
    [0042] 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 。
    [0043] 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 。
    [0044] 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 。
    [0045] 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
    [0046] 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 。
    [0047] 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 。
    [0048] 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 。
    [0049] 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 。
    [0050] 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 。
    [0051] 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 。
    [0052] 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 。
    [0053] 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 。
    [0054] 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 。
    [0055] 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 。
    [0056] 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
    [0057] 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 。
    [0058] 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
    [0059] 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 。
    [0060] 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 。
    [0061] 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
    [0062] 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
    [0063] 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 。
    [0064] 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 。
    [0065] 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 。
    [0066] 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 。
    [0067] 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
    [0068] 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 。
    [0069] 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 。
    [0070] 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 。
    [0071] 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 。
    [0072] 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 。
    [0073] 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 。
    [0074] 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。
    [0075] 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
    [0076] ( 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 ) 。
    [0077] 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 ) 。
    [0078] 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 。
    [0079] 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 。
    [0080] 以上の処理が全て 自 動的 に実行 さ れ る 。
    [0081] 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 。
    [0082] 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。
    [0083] 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 。
    [0084] 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 。
    [0085] 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 。
    [0086] 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 。
    [0087] 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
    [0088] 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 。
    [0089] 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 。
    [0090] 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 。
    权利要求:
    Claims求 の 範 囲
    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、
    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 、
    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。
    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。
    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。
    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。
    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 、
    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
    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。
    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。
    7 . 前記入射手段 は、
    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
    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。
    8 . 前記入射手段 は、
    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 、
    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。
    9 . 前記入射手段は、
    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。
    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。
    1 1 . 前記入射手段は、
    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。
    1 2 . 前記照明手段 は、
    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 、
    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 、
    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。
    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。
    1 4 . 前記入射手段 は、
    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 、
    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。
    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。
    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。
    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
    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 。
    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、
    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。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    DE102009045703B4|2019-11-14|Laservorrichtung und Extrem-Ultraviolett-Lichtquellenvorrichtung
    US8730476B2|2014-05-20|Tunable wavelength illumination system
    US6753961B1|2004-06-22|Spectroscopic ellipsometer without rotating components
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE4091247T1|1992-04-23|
    DE4091247T0||
    CA2063600A1|1991-01-15|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-02-07| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): CA DE US |
    1992-01-09| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 2063600 Country of ref document: CA |
    1992-04-23| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 4091247 Country of ref document: DE Date of ref document: 19920423 |
    1992-04-23| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 4091247 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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