波長検出装置
【課題】
分光器に個体差があったり測定環境が変動したりして分光器の特性が変化したとしても、被検出光源から出力される被検出光の波長を誤差なく精度よく検出できるようにする。
【解決手段】
基準光源で発光される基準光の波長に基づいて、被検出光源から出力される被検出光の波長を検出する波長検出装置において、前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線を前記基準光として用いるようにする。
分光器に個体差があったり測定環境が変動したりして分光器の特性が変化したとしても、被検出光源から出力される被検出光の波長を誤差なく精度よく検出できるようにする。
【解決手段】
基準光源で発光される基準光の波長に基づいて、被検出光源から出力される被検出光の波長を検出する波長検出装置において、前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線を前記基準光として用いるようにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ等の光の波長を検出する波長検出装置に関し、特にアルゴンフッ素（ＡrＦ）エキシマレーザ、クリプトンフッ素（ＫrＦ）エキシマレーザの発振レーザ光の波長を検出するに好適な波長検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エキシマレーザをステッパ（縮小投影露光装置）の光源として用いる場合には、エキシマレーザの発振レーザ光を狭帯域化する必要がある。さらにこの狭帯域化された発振レーザ光のスペクトルの中心波長が露光中にずれないように高精度に安定化制御する必要がある。
【０００３】
図１９は一般的なレーザの波長安定化制御装置である。
【０００４】
狭帯域化は、狭帯域化モジュール２６内に配設されたエタロン、グレーティングなどの狭帯域化素子を、コントローラ２０によってドライバ２８を介して駆動（たとえばエタロン又はグレーティングの設置角度を調整）することによって行われる。露光中はスペクトルの中心波長が変動しないように波長の制御がなされる。
【０００５】
すなわち露光中はモニタモジュール２２内において、常時基準光に対する発振レーザ光Ｌ0の相対波長が検出されることにより発振レーザ光Ｌ0の絶対波長が検出される。
【０００６】
次にこの検出結果が、コントローラ２０にフィードバックされることにより狭帯域化素子がドライバ２８を介して駆動される。
【０００７】
そしてレーザチャンバ２７を介して発光されるレーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長が目標とする波長に固定される。
【０００８】
特許文献１では、アルゴンフッ素エキシマレーザ（波長約１９３．３ｎｍ）の発振レーザ光の絶対波長を検出するための基準光として波長１９３．６９６ｎｍの砒素（Ａs）の発光線を使用している。
【０００９】
すなわち、砒素封入放電ランプから発光される発光線を基準光として分光器に入射させる。同時に波長を検出したいアルゴンフッ素エキシマレーザの発振レーザ光を被検出光として同分光器に入射させる。そして分光器では、基準光と被検出光が分光され、分光した光の像がラインセンサ上に結像される。ラインセンサ上の検出位置は、検出波長に対応する。
【００１０】
そして分散値を用いてラインセンサ上の検出位置の差から、基準光に対する被検出光の相対波長を求め、この求めた相対波長と既知の基準光の波長に基づき被検出光の絶対波長を演算している。
【００１１】
ここで分散値について説明する。図１２はラインセンサのセンサチャンネル番号（ラインセンサ上の位置）とセンサ信号強度の関係を示す。ラインセンサは複数の受光チャンネルを備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてラインセンサ上の光検出位置が定まる。ラインセンサでは、波長に応じてラインセンサへの入射位置が異なるので、ラインセンサの光検出位置から光の波長を検出することができる。よって光を検出したチャンネル番号から光の波長が定まる。
【００１２】
分散値は、ラインセンサのチャンネル間隔（単位μｍ）に相当する波長（単位ｎｍ）のことである。分散値（ラインセンサのチャンネル間隔に相当する波長）を定めることができれば、この分散値を用いて基準光Ｌaを検出したチャンネル番号Ｓaと被検出光Ｌ0を検出したチャンネル番号Ｓ0との差から、基準光Ｌaに対する被検出光Ｌ0の相対波長を求めることができる。
【００１３】
チャンネル間隔がどの程度の波長に相当するか（分散値）は、センサ上に光を導く分光器の特性によって定まる。分光器の特性は、グレーティングの溝の数、凹面鏡の焦点距離、空気中における光の屈折率など分光器を構成する各種光学要素部品の特性値によって定まる。
【００１４】
ここで従来は、分光器の特性は既知であるとして、つまり分散値は既知の値として被検出光の波長λ0を演算していた。
【００１５】
具体的には、分光器内部の凹面鏡の焦点距離などの設計値に基づいて分光器毎に理論的（分光器設計上の）分散値Ｄt（センサ１チャンネル当たりの波長）を求める。
【００１６】
そしてこの求めた理論的分散値Ｄtを固定して、基準光Ｌaの検出チャンネル番号Ｓaと被検出光Ｌ0の検出チャンネル番号Ｓ0との差から基準光Ｌaに対する被検出光Ｌ0の相対波長を求め、この求めた相対波長と基準光Ｌaの既知の波長λa（１９３．６９６ｎｍ）から被検出光Ｌ0の波長λ0を演算するようにしていた。
【特許文献１】特開平４−１６３９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし設計上の分光器の特性値と、実際に製造された個々の分光器の特性値とは若干異なる。つまり分光器の個体差により理論的分散値Ｄtには誤差が含まれている。
【００１８】
また分光器の特性は温度の変化、圧力の変化等測定環境の変化に応じて変化する。たとえば温度が変化することによってグレーティングの溝の間隔が変化する。また圧力が変化すると空気中における光の屈折率が変化する。このため温度、圧力の変化によってセンサの検出位置と波長との関係が変動してくる。
【００１９】
以上のように設計上の分光器の特性と実際に製造された個々の分光器の特性との違い、測定環境の変動による分光器の特性の変動などに起因して、分光器の実際の分散値Ｄは理論的分散値Ｄtとは異なる値を示す。したがって分光器の特性が既知であるとして、つまり理論的分散値Ｄtが既知であるとして、基準光Ｌaの検出チャンネル番号Ｓaと被検出光Ｌ0の検出チャンネル番号Ｓ0との差から基準光Ｌaに対する被検出光Ｌ0の相対波長を求め、この求めた相対波長と基準光Ｌaの既知の波長λa（１９３．６９６ｎｍ）から被検出光Ｌ0の波長λ0を演算した場合には、この求めた波長λ0には検出誤差が含まれることになる。波長λ0には０．０００１ｎｍオーダーの検出精度が求められているが、この要請に応えることはできない。
【００２０】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、分光器に個体差があったり測定環境が変動したりして分光器の特性が変化したとしても、被検出光源から出力される被検出光の波長を誤差なく精度よく検出できるようにすることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで、本発明の第１発明では、上記解決課題を達成するために、
基準光源で発光される基準光の波長に基づいて、被検出光源から出力される被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線を前記基準光として用いるようにしている。
【００２２】
上記第１発明を図１３に対応させて説明する。
【００２３】
すなわち第１発明によれば基準光源の基準光として、アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線が用いられる。
【００２４】
ここで例えば図１３に示すようにアルゴンフッ素エキシマレーザの被検出光Ｌ0の波長λ0に最も近似した波長をもつ白金Ｐtの３つの発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3が基準光として用いられた場合、センサ１０上における基準光ＬP1、ＬP2、ＬP3の波長λP1、λP2、λP3に基づいて、被検出光Ｌ0の波長λ0が検出される。
【００２５】
このように第１発明によれば、アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線基準光として用いているので、被検出光Ｌ0の波長λ0を検出することができる。
【００２６】
これにより分光器７に個体差があったり測定環境が変動などしたりして分光器７の特性が変化したとしても、被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【００２７】
また、第２発明では、上記解決課題を達成するために、
被検出光源から出力される被検出光の光強度を極小にする吸収線に基づいて前記被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長と近似した波長を有する白金Ｐt、砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線のうち、一つ以上の吸収線を前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線に対する吸収線として用いるようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下図面を参照して本発明に係る波長検出装置について説明する。
【００２９】
本実施形態ではアルゴンフッ素（ＡrＦ）エキシマレーザの波長を検出する場合を想定している。しかしクリプトンフッ素（ＫrＦ）エキシマレーザの波長を検出する場合にも適用することができる。クリプトンフッ素エキシマレーザの波長は約２４８．４ｎｍである。アルゴンフッ素エキシマレーザの波長は約１９３．３ｎｍである。またレーザ光以外の光の波長の検出にも適用することができる。
【００３０】
図１は実施形態の波長検出装置の構成を示す。
【００３１】
被検出光源１は、波長を検出したい被検出光Ｌ0が射出される光源であり、本実施形態ではアルゴンフッ素エキシマレーザ装置である。アルゴンフッ素エキシマレーザ装置のレーザチャンバで放電励起されることによって発振されたレーザ光は、フロントミラー２１と狭帯域化モジュール２６が構成する共振器内を往復移動することによって増幅されレーザ取り出し窓から所定パワーの発振レーザ光Ｌ0として射出される。
【００３２】
一方基準光源２は、ネオンＮeがバッファガスとして封入されている砒素（Ａs）ランプである。なおバッファガスはランプのフィラメントが燃えないようにランプ内に封入されている。砒素ランプはホローカソードランプが使用される。よって基準光源２からは、波長が異なる２つの基準光Ｌn、Ｌaとして、波長１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌnと、波長１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌaが発光される。したがって本実施形態によれば１つの基準光源２から２つの基準光Ｌn（ネオン）、Ｌa（砒素）を発光できるという利点が得られる。２つの基準光源を別々に用意する必要はない。
【００３３】
被検出光Ｌ0はレンズ３を介してビームスプリッタ５に入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５で反射されシャッタ６に導かれる。基準光Ｌn、Ｌaはレンズ４を介してビームスプリッタ５に入射される。基準光Ｌn、Ｌaの一部はビームスプリッタ５を透過しシャッタ６に導かれる。
【００３４】
こうして被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaはシャッタ６を通過して分光器７内に入射される。
【００３５】
分光器７に被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaが入射されると、まず凹面鏡Ｍ1に入射され、反射光が回折格子であるグレーティング８に入射される。入射される光の波長に応じてグレーティング８の回折角度が変化する。グレーティング８で回折された被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaは凹面鏡Ｍ2に入射され、反射光が反射鏡９を介してセンサ１０に導かれる。
【００３６】
センサ１０はラインセンサが使用される。具体的には一次元または二次元のイメージセンサまたはダイオードアレイを用いて構成することができる。
【００３７】
分光器７に入射される光の波長が異なればグレーティング８での回折角度が異なりセンサ１０への入射位置が異なる。この結果センサ１０へは波長の異なる被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaが分光されて入射され、センサ１０上の検出位置に応じて分光器７に入射された被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaの各波長λ0、λnおよびλaを検出することができる。すなわち光の波長によってラインセンサ上でのスペクトルプロファイルが変化する。なおグレーティングの代わりにエタロンを使用した場合には、ラインセンサ上でのフリンジパターンが変化する。
【００３８】
基準光源２で発光された基準光Ｌn、Ｌaと、被検出光源１で発光された被検出光Ｌ0を同時に分光器７に入射させてもよく、基準光と被検出光とを時間的にずらして分光器７に入射させてもよい。
【００３９】
本実施形態では、被検出光源１のエキシマレーザ装置をステッパ（縮小投影露光装置）の光源として用いる場合を想定している。この場合エキシマレーザの発振レーザ光Ｌ0を狭帯域化する必要がある。さらにこの狭帯域化された発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長が露光中にずれないように高精度に安定化制御する必要がある。
【００４０】
狭帯域化は、レーザチャンバの共振器内に配設されたエタロン、グレーティングなどの狭帯域化素子を駆動（たとえばエタロン又はグレーティングの設置角度を調整）することによって行われる。露光中はスペクトルの中心波長が変動しないように波長の制御がなされる。
【００４１】
このために、図１に示す波長検出装置によって、露光中は常時基準光Ｌn、Ｌaに対する発振レーザ光Ｌ0の相対波長が検出されることにより発振レーザ光Ｌ0の絶対波長λ0が検出される。そしてこの検出結果がフィードバックされることにより狭帯域化素子が駆動され、発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長が目標とする波長に固定される。
【００４２】
コントローラ２０は後述する図３に示す波長検出処理を行い、得られた波長検出結果に基づき上述する波長の固定制御を実行する。
【００４３】
ここで本実施形態に適用される原理について説明する。
【００４４】
図２はセンサ１０のチャンネル番号Ｓ（ラインセンサ上の位置）とセンサ信号強度の関係を示す。センサ１０は複数の受光チャンネルを備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてラインセンサ上の光検出位置が定まる。ラインセンサでは、波長に応じてラインセンサへの入射位置が異なるので、ラインセンサの光検出位置から光の波長を検出することができる。よって光を検出したチャンネル番号から光の波長が定まる。
【００４５】
ここで分光器７の分散値Ｄ（ラインセンサ１０のチャンネル間隔に相当する波長）を定めることができれば、この分散値Ｄを用いて基準光ＬnまたはＬaを検出したチャンネル番号ＳnまたはＳaと、被検出光Ｌ0を検出したチャンネル番号Ｓ0との差を、基準光ＬnまたはＬaに対する被検出光Ｌ0の相対波長に変換することができる。そしてこの求めた相対波長と基準光ＬnまたはＬaの既知の波長λn（＝１９３．００３４５ｎｍ）またはλa（＝１９３．７５９０ｎｍ）から被検出光Ｌ0の波長λ0を演算することができる。
【００４６】
本実施形態では、上記分光器７の分散値Ｄが測定環境の変動等に応じて変動することを考慮して、実際の分散値Ｄを求め、この求めた実際の分散値Ｄに基づき被検出光Ｌ0の波長λ0を演算している点を特徴とする。以下図３に示すフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００４７】
同図３に示すように、まずコントローラ２０は、図１に示す波長検出装置のシャッタ６をオープンさせて、被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaを分光器７に入射させる（ステップ１０１）。
【００４８】
つぎのステップ１０２ではセンサ１０の出力が読み出される。
【００４９】
図２に示すようにセンサ１０からはセンサ信号強度の３つのピークに対応するセンサチャンネル番号Ｓn、Ｓ0、Ｓaが出力される。ここでネオンＮeの発光線の波長λnは、λn＝１９３．００３４５ｎｍ（真空中）であり、砒素Ａsの発光線の波長λaは、λa＝１９３．７５９０ｎｍ（真空中）であり、被検出光Ｌ0の発光線のλ0は、λnより大きく、λaよりも小さい（λ0＝１９３．３ｎｍ）。
【００５０】
よってネオンＮeの発光線を検出したチャンネル番号Ｓnよりも大きく、砒素Ａsの発光線を検出したチャンネル番号Ｓaよりも小さいＳ0が発振レーザ光Ｌ0を検出したチャンネル番号とされる（ステップ１０２）。
【００５１】
つぎに、分散値Ｄ（センサ１０の１チャンネル当たりの波長）が、下記（１）式に示すようにして、２つの基準光Ｌn、Ｌaを検出したチャンネル番号Ｓn、Ｓaと、２つの基準光Ｌn。Ｌaの既知の波長λn（＝１９３．００３４５ｎｍ）、λa（＝１９３．７５９０ｎｍ）を用いて演算される。
【００５２】
Ｄ＝（λa−λn）/（Ｓa−Ｓn） …（１）
つぎに、上記分散値Ｄを用いて被検出光Ｌ0の波長λ0が下記（２）式に示すようにして、求められる。
【００５３】
λ0＝λn＋（Ｓ0−Ｓn）・Ｄ …（２）
すなわち分散値Ｄに、被検出光Ｓ0を検出したチャンネル番号Ｓ0と基準光Ｌnを検出したチャンネル番号Ｓnとの差を乗算することによって基準光Ｌnに対する被検出光Ｌ0の相対波長（Ｓ0−Ｓn）・Ｄが求められ、この相対波長（Ｓ0−Ｓn）・Ｄに基準光Ｌnの既知の波長λnを加算することによって被検出光Ｌ0の波長λ0が演算される。なお上記（２）式ではネオンＮeの波長λn、チャンネル番号Ｓnを用いているが、この代わりに砒素Ａsの波長λa、チャンネル番号Ｓaを使用してもよい（ステップ１０４）。
【００５４】
以上のように本実施形態によれば、分光器７の実際の分散値Ｄを求め、この実際の分散値Ｄに基づき被検出光Ｌ0の波長λ0を演算しているので、分光器７に個体差があったり測定環境が変動したりして分光器７の特性が変化したとしても、被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【００５５】
上記実施形態では、上記（１）式に示すように、センサ１０のチャンネル位置Ｓと波長λの関係がほぼ線形な関係にある場合を想定している。
【００５６】
つぎにセンサ１０のチャンネル位置Ｓと波長λの関係が線形な関係にない場合に好適な実施形態について説明する。たとえばセンサ１０の１チャンネル当たりの幅が一様でない場合に使用して好適である。
【００５７】
図４は、図１において分光器７の代わりにCzerny-Turner型のグレーティング分光器７′を使用した場合の分光器内部の光学系の配置を示している。
【００５８】
同図４に示すように、分光器７′に被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaが入射されると、まず凹面鏡Ｍ1に入射され、反射光がグレーティング８に入射される。グレーティング８への入射角をαとする。入射される光の波長に応じてグレーティング８の出射角が変化する。波長λnの基準光Ｌnの出射角をβnとし、波長λaの基準光Ｌaの出射角をβaとし、波長λ0の被検出光Ｌ0の出射角をβ0とする。グレーティング８で回折された被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaは凹面鏡Ｍ2に入射され、反射光が反射鏡９を介してセンサ１０に導かれる。凹面鏡Ｍ2の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする。
【００５９】
コントローラ２０ではステップ１０１、１０２と同様の処理が実行される。
【００６０】
ただし本実施形態では被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaを同時に分光器７に入射させてセンサ１０上の３つの検出位置を同時に計測するようにしている。そしてセンサ信号強度がピークとなる３つのチャンネル位置を補間することによりピーク中心波長に相当するチャンネル番号Ｓnが求められる。同様な補間によってチャンネル番号Ｓa、Ｓ0が求められる。
【００６１】
そしてステップ１０３、１０４の代わりに以下の処理が実行される。
【００６２】
以下グレーティング８の溝本数密度をＮ（ｇｒ/ｍｍ）とし、グレーティング８の回折次数をｍとする。またセンサ１０の受光チャンネルの１ｃｈ（チャンネル）当たりの幅をＭＣＤ（ｍｍ/ｃｈ）とする。
【００６３】
するとグレーティング８の入射角と出射角との関係から下記（３）、（４）、（５）、（６）、（７）式が成立する。
【００６４】
Ｎ・ｍ・λn＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβn …（３）
Ｎ・ｍ・λa＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβa …（４）
Ｎ・ｍ・λ0＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβ0 …（５）
βa＝βn＋δβna＝βn＋ｄna/ｆ …（６）
β0＝βn＋δβn0＝βn＋ｄn0/ｆ …（７）
ただし、ｄna＝（Ｓn−Ｓa）・ＭＣＤｄn0＝（Ｓn−Ｓ0）・ＭＣＤである。
【００６５】
よって（３）式−（４）式より、
Ｎ・ｍ（λn−λa）＝ｓｉｎβn−ｓｉｎβaが得られ、
Ｎ・ｍ（λn−λa）＝ｓｉｎβn−ｓｉｎβa＝ｋとおく。
【００６６】
これに（６）式を代入すると、
ｓｉｎβn−ｓｉｎ（βn＋ｄna/ｆ）＝ｋ
２ｓｉｎ（−ｄna/２ｆ）・ｃｏｓ（βn＋ｄna/２ｆ）＝ｋ
が得られる。これより、
βn＝ａｃｏｓ（ｋ/２ｓｉｎ（−ｄna/２ｆ））−ｄna/２ｆ …（８）
が得られる。
【００６７】
（３）式、（８）式から、
ｓｉｎα＝Ｎ・ｍ・λn−ｓｉｎβn …（９）
が算出される。
【００６８】
また（７）式、（８）式から、
ｓｉｎβ0＝ｓｉｎ［ａｃｏｓ｛ｋ/２・ｓｉｎ（−ｄna/２ｆ）−ｄna/２ｆ｝＋ｄn0/ｆ］ …（１０）
が算出される。
【００６９】
よって（５）、（９）、（１０）式から、
λ0＝（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ0）/（Ｎ・ｍ） …（１１）
と波長λ0が算出される。
【００７０】
以上のように本実施形態においても分光器７′の実際の特性値を考慮して被検出光Ｌ0の波長λ0を精度よく検出することができる。
【００７１】
以上説明した実施形態では、図２に示すように、波長λ0＝１９３．３ｎｍの被検出光Ｌ0よりも波長の小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌnと、同被検出光Ｌ0よりも波長の大きい波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌaを基準光として使用しているが、被検出光Ｌ0に波長が近接している基準光であれば基準光の種類（元素の種類）、被検出光Ｌ0に対する波長の大小、基準光の数は問わない。
【００７２】
図５に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長がそれぞれ小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌn（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓn）と、波長λc＝１９３．０９０５ｎｍの炭素Ｃの発光線Ｌc（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓc（＞Ｓn））を基準光として使用してもよい。
【００７３】
また図６に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長が小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌn（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓn）と、被検出光Ｌ0よりも波長が大きい波長λg＝１９３．４０４８ｎｍのゲルマニウムＧeの発光線Ｌg（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓg）を基準光として使用してもよい。
【００７４】
また図７に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長がそれぞれ大きい波長λg＝１９３．４０４８ｎｍのゲルマニウムＧeの発光線Ｌg（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓg）と、波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌa（センサ１０のチャンネル番号Ｓa（＞Ｓg））を基準光として使用してもよい。
【００７５】
また図８に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長が小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌn（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓn）と、被検出光Ｌ0よりも波長がそれぞれ大きい波長λg＝１９３．４０４８ｎｍのゲルマニウムＧeの発光線Ｌg（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓg）と、波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌa（センサ１０のチャンネル番号Ｓa）との３つの基準光を使用してもよい。
【００７６】
またこれら砒素Ａs、ネオンＮe、ゲルマニウムＧe、炭素Ｃを適宜組み合わて基準光として使用することもできる。
【００７７】
炭素Ｃを基準光として発光させる炭素ランプがあればこれを使用することができる。たとえば図５に示すネオンＮeと炭素Ｃの組み合わせの場合、ネオンＮeをバッファガスとする炭素（Ｃ）ランプを基準光源２として使用することができる。
【００７８】
また図６に示すネオンＮeとゲルマニウムＧeの組み合わせの場合、ネオンＮeをバッファガスとするゲルマニウム（Ｇe）ランプを基準光源２として使用することができる。
【００７９】
また図７に示す砒素ＡsとゲルマニウムＧeの組み合わせの場合、砒素ＡsとゲルマニウムＧeを混合させたホローカソードランプを基準光源２として使用することができる。
【００８０】
また図８に示すようにネオンＮeとゲルマニウムＧeと砒素Ａsの組み合わせの場合、これら１９３ｎｍ付近で発光する各元素を含んだランプを基準光源として使用することができる。
【００８１】
図８に示すように３つの元素を基準光を使用した場合には、２つの元素を順次選択して前述した（１）式から分光器７の分散値Ｄを求めるとすると、３つの分散値Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3が得られる。この場合には、これら３つの分散値Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3の平均値を、最終的な分光器７の分散値Ｄと決定すればよい。
【００８２】
図２に示すように被検出光Ｌ0の波長λ0が２つの基準光Ｌn、Ｌaの波長λn、λaの間に存在する場合には補間により被検出光Ｌ0の波長λ0を精度よく求めることができるという利点が得られる。これはラインセンサ１０の各センサ位置と波長との関係が完全に線形ではないからである。なお図５に示すように被検出光Ｌ0の波長λ0が２つの基準光Ｌn、Ｌcの波長λn、λc間の外に存在する場合には外挿になるので被検出光Ｌ0の波長λ0の検出精度がやや劣ることになる。
【００８３】
また上述した実施形態では、バッファガスとしてネオンガスが封入された砒素ランプを基準光源２として使用するなどして、１つの基準光源２から２種類の基準光を発光出力させるようにしているが、基準光を別々の基準光源から発光出力させる実施も可能である。
【００８４】
図９は２個の基準光源１１、１２を使用した構成例を示している。
【００８５】
同図９に示すように、基準光源１１、１２として、波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌaを発光出力する砒素ランプ１１と、波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌnを発光出力するネオンランプ１２が用意され、各基準光源１１、１２から発光出力された光が積分球１３に入射される。同様に、波長λ0＝１９３．３ｎｍの被検出光Ｌ0が被検出光源１から発光出力され、レンズ３を介して積分球１３に入射される。これら被検出光Ｌ0、基準光Ｌa、Ｌnの積分球１３への入射は同時に行われる。
【００８６】
積分球１３では、入射された光が乱反射され、一様に散乱される。よって２つの基準光Ｌa、Ｌnと被検出光Ｌ0は積分球１３内で一様に混合し１つの光源からレンズ１４を介して分光器７に入射される。分光器７内に光に入射された後の処理については前述した実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００８７】
上述した２つの基準光Ｌa、Ｌnと被検出光Ｌ0は同時に入射させることが望ましい。環境に応じて変動する分光器７の特性をリアルタイムで測定できるからである。
【００８８】
つぎにファプリーペロエタロン分光器を使用した波長検出装置について図１０、図１１を参照して説明する。
【００８９】
図１０に示すように、この波長検出装置では、被検出光源１から出力された被検出光である発振レーザ光Ｌ0が、レンズ３を介して、ビームスプリッタ５にて一部反射され拡散板１５に照射される。拡散板１５からは被検出光Ｌ0が散乱されて出射されエタロン１６に照射される。一方基準光源２から出力された基準光Ｌn（ネオンＮeの発光線）、Ｌa（砒素Ａsの発光線）はレンズ４を介して、ビームスプリッタ５で一部透過され、拡散板１５で拡散された後エタロン１６に照射される。ここにエタロン１６は内側の面が部分反射ミラーとされた２枚の透明板から構成されている。エタロン１６は波長の異なる基準光Ｌn、Ｌa、被検出光Ｌ0を透過させる。
【００９０】
エタロン１６を透過した光は集光レンズ１７に入射される。この集光レンズ１７はたとえば色収差補正が施された色消しレンズであり、色消し集光レンズ１７を経ることにより色収差が補正される。
【００９１】
ラインセンサ１８は集光レンズ１７の焦点上に配設されている。これにより集光レンズ１７を経た光は、ラインセンサ１８上に結像され、このラインセンサ１８上の検出面上に、基準光Ｌa（砒素Ａs）の波長λaに対応した干渉縞１９ａ、基準光Ｌn（ネオンＮe）の波長λnに対応した干渉縞１９ｂおよび被検出光Ｌ0の波長λ0に対応した干渉縞１９ｃを形成する。これら干渉縞は、ラインセンサ１８上で同心円状に形成される。
【００９２】
砒素Ａsに対応する干渉縞１９ａのラインセンサ１８の中心位置からの半径はＲaであり、ネオンＮeに対応する干渉縞１９ｂの同半径はＲnであり、被検出光Ｌ0に対応する干渉縞１０ｃの同半径はＲ0である。
【００９３】
ラインセンサ１８では、ラインセンサ中心から各干渉縞結像位置までの半径Ｒa、ＲnおよびＲ0が検出される。
【００９４】
ここで図１１に示すように、ラインセンサ中心から干渉縞結像位置までの半径Ｒの２乗Ｒ２と、ラインセンサ１８に結像された光の波長λの関係は、理論的に線形な関係に近似される。
【００９５】
すなわち基準光Ｌn、Ｌaの干渉縞１９ｂ、１９ａの半径の２乗Ｒn2、Ｒa2と波長λn、λaとの関係は線形な関数で表されその係数を求めることができる。具体的には直線Ｑの傾きが定まる。
【００９６】
よって、いま被検出光Ｌ0の干渉縞１９ｃの結像位置、つまり干渉縞１９ｃの半径Ｒ0がラインセンサ１８で検出されているので、これにより半径の２乗Ｒ02を求めることができ、図１１に示す直線Ｑから、半径の２乗Ｒ02 に対応する波長λ0を被検出光Ｌ0の波長として求めることができる。
【００９７】
なお上述した説明では、アルゴンフッ素（ＡrＦ）エキシマレーザの発振レーザ光を被検出光とする場合について説明したが、クリプトンフッ素（ＫrＦ）エキシマレーザの発振レーザ光を被検出光Ｌ0とする場合には、波長λ0＝２４８．４ｎｍに近接した波長の発光線を出力する基準光源を使用して同様に被検出光Ｌ0の波長λ0を検出することができる。たとえば基準光源２として鉄（Ｆe）の異なる準位の発光線を出力する鉄（Ｆe）ランプを使用することができる。鉄（Ｆe）ランプからは、波長２４８．２３７１ｎｍ、２４８．４１８８ｎｍの２つの発光線が出力される。
【００９８】
なお図１に示す回折格子型の分光器７の代わりに、図１２に示す回折格子型の分光器７′′を用いてもよい。
【００９９】
ところで、上述した実施形態では、ネオンＮe、砒素Ａs、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの発光線を基準光として用いるようにしているが、白金Ｐtの発光線を基準光として用いるようにしてもよい。
【０１００】
なお、白金Ｐtの発光線を出力する光源としてはホローカソードランプを使用することができる。
【０１０１】
図１３に示すように、白金Ｐtは波長が異なる三つの発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3を有している。
【０１０２】
白金ランプから出力される三つの各発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3の波長はλP1＝１９３．４３６９ｎｍ（センサ１０のチャンネル番号ＳP1）、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ（センサ１０のチャンネル番号ＳP2）、λP3＝１９３．７２４５ｎｍ（センサ１０のチャンネル番号ＳP3）であり、アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長λ0＝１９３．３ｎｍに近似している。
【０１０３】
このため、三つの各発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3のうち一つの発光線のみでも基準光として使用することが可能である。
【０１０４】
但し、三つの各発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3のうち二つ以上の発光線を基準光として使用すれば、前述した実施形態と同様にして分光器７の分散値Ｄを求めることができ、なお一層被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【０１０５】
さて、以上説明した実施形態では、アルゴンフッ素エキシマレーザの波長を検出するための基準光として発光線を用いるようにしているが、吸収線を用いてアルゴンフッ素エキシマレーザの波長を検出してもよい。
【０１０６】
図１４、１５は、吸収線を用いてアルゴンフッ素エキシマレーザの波長を検出する波長検出装置の実施形態を示す図である。但し、図１５は吸収線のスペクトル線幅がアルゴンフッ素エキシマレーザのスペクトル線幅よりも狭い場合の実施形態を示す図である。
【０１０７】
アルゴンフッ素エキシマレーザ装置である被検出光源１からはフロントミラー２１を介して所定パワーの発振レーザ光Ｌ0が被検出光Ｌ0として射出される。
【０１０８】
一方吸収セル２３には、アルゴンフッ素エキシマレーザの発光線に対する吸収線として、波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3を有する白金Ｐtの蒸気ガスが封入されている。
【０１０９】
ここで、白金Ｐtガスの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1、λP2、λP3は図１３に図１３に示される発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3の波長の値と同一であり、アルゴンフッ素エキシマレーザの発光線Ｌ0の波長λ0＝１９３．３ｎｍに近似している。
【０１１０】
このため狭帯域化された発振レーザ光Ｌ0の波長λ0を、上記吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1、λP2、λP3のうち一つ以上の吸収線の波長に調整することにより、発振レーザ光Ｌ0の絶対波長を検出することができる。
【０１１１】
なお、白金Ｐtの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3以外にも、ネオンＮe、砒素Ａs、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線の波長もアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線Ｌ0の波長λ0＝１９３．３ｎｍに近似している。
【０１１２】
これらネオンＮe、砒素Ａs、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線の波長は図２、図５、図６、図７R>７、図８に示される上述した発光線の波長の値と同一である。
【０１１３】
このため狭帯域化された発振レーザ光Ｌ0の波長λ0を、上記砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線Ｂa、Ｂn、Ｂc、Ｂgの波長λa、λn、λc、λgのうち、一つ以上の吸収線の波長に調整することにより、発振レーザ光Ｌ0の絶対波長を検出することもできる。
【０１１４】
被検出光Ｌ0はモニタモジュール２２内のビームスプリッタ５ａに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ａで反射されビームスプリッタ５ｂに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ｂを透過して吸収セル２３に入射される。また、ビームスプリッタ５ｂで反射された残りの被検出光Ｌ0は拡散板１５ｂに照射された後、散乱され、その光強度がフォトダイオード２４で検出される。そして、吸収セル２３を通過した被検出光Ｌ0は、拡散板１５ａに照射される。拡散板１５ａからは被検出光Ｌ0が散乱されて出射され分光器７内に入射される。そして、前述したようにセンサ１０上において、複数の受光チャンネルにより最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてラインセンサ上の被検出光Ｌ0の検出位置が定まり、被検出光Ｌ0を検出したチャンネル番号から被検出光Ｌ0の波長λ0が定まる。
【０１１５】
図１５は自然発光のアルゴンフッ素エキシマレーザの被検出光Ｌ0を吸収セル２３（白金Ｐtガスを封入）に透過させたことにより、被検出光Ｌ0の発光線の光強度が、発光線Ｌ0のスペクトル線幅よりも狭いスペクトル線幅の吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされる様子を示したものである。
【０１１６】
なお、白金Ｐtガスを封入する場合には、スルータイプのホローカソードランプを使用しても良い。
【０１１７】
センサ１０は複数の受光チャンネルを備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてセンサ１０上の光検出位置が定まる。センサ１０では、波長に応じてセンサ１０への入射位置が異なるので、センサ１０の光検出位置から光の波長を検出することができる。よって光を検出したチャンネル番号から光の波長が定まる。
【０１１８】
いま吸収セル２３に白金Ｐtガスが封入されているものとする。この場合、被検出光Ｌ0は白金Ｐtガスを通過した後、拡散板１５ａを介して分光器７に入射され、そのスペクトルの光強度がセンサ１０上のチャンネル番号ＳPで検出される。
【０１１９】
この場合被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも狭いスペクトル線幅Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3の吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3が被検出光Ｌ0の発光線幅W0内に含まれる。すなわち波長λ0＝１９３．３ｎｍを有する被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0内に、白金Ｐtの波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍが各々含まれる。従って、被検出光Ｌ0の発光線内の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍに相当する部分の光強度が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされる。
【０１２０】
また、例えば吸収セル２３に砒素ＡsまたはネオンＮeまたは炭素ＣまたはゲルマニウムＧeなどのガスが封入されているものとする。
【０１２１】
この場合被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも狭いスペクトル線幅の吸収線Ｂa、Ｂn、Ｂc、Ｂgも被検出光Ｌ0の発光線幅W0内に含まれる。すなわち波長λ0＝１９３．３ｎｍを有する被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0内に、砒素Ａsの波長λa＝１９３．７５９０ｎｍ、ネオンＮeの波長λn＝１９３．００３４５ｎｍ、炭素Ｃの波長λc＝１９３．０９０５ｎｍ、ゲルマニウムＧeの波長λg＝１９３．４０４８ｎｍが各々含まれる。従って、被検出光Ｌ0の発光線内の波長λa＝１９３．７５９０ｎｍ、λn＝１９３．００３４５ｎｍ、λc＝１９３．０９０５ｎｍ、λg＝１９３．４０４８ｎｍに相当する部分の光強度が吸収線Ｂa、Ｂn、Ｂc、Ｂgによって極小にされる。
【０１２２】
図１６は吸収線のスペクトル線幅がアルゴンフッ素エキシマレーザのスペクトル線幅よりも広い場合の実施形態を示す図である。
【０１２３】
この場合もアルゴンフッ素エキシマレーザ装置である被検出光源１からはフロントミラー２１を介して所定パワーの発振レーザ光Ｌ0が被検出光Ｌ0として射出される。
【０１２４】
そして被検出光Ｌ0はモニタモジュール２２内のビームスプリッタ５ａに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ａで反射されビームスプリッタ５ｂに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ｂを透過してビームスプリッタ５ｃに入射される。また、ビームスプリッタ５ｂで反射された残りの被検出光Ｌ0は拡散板１５ｂに照射された後、散乱され、その光強度がフォトダイオード２４で検出される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ｃで反射され吸収セル２３に入射される。そして、被検出光Ｌ0は吸収セル２３を透過し、その光強度が光強度検出器２５にて検出される。
【０１２５】
一方、ビームスプリッタ５ｃを透過した一部の被検出光Ｌ0は、拡散板１５ａに照射される。拡散板１５ａからは被検出光Ｌ0が散乱されて出射され分光器７内に入射される。そして、前述したようにセンサ１０上において、被検出光Ｌ0の光強度を検出したチャンネル番号から被検出光Ｌ0の波長λ0が定まる。
【０１２６】
図１７はアルゴンフッ素エキシマレーザの被検出光Ｌ0を吸収セル２３（白金Ｐtガスを封入）に透過させたことにより、被検出光Ｌ0の発光線の光強度が、発光線Ｌ0のスペクトル線幅よりも広いスペクトル線幅の吸収線ＢP1またはＢP2またはＢP3によって極小にされる様子を示したものである。
【０１２７】
光強度検出器２５は光強度を検出するものであればよい。例えばフォトダイオード、フォトマルチプライヤ等である。
【０１２８】
いま吸収セル２３に白金Ｐtガスが封入されているものとする。そして被検出光Ｌ0の光強度は白金Ｐtガスを通過した後、その光強度が光強度検出器２５上の受光チャンネルで検出される。
【０１２９】
この時被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも広いスペクトル線幅Ｗ1またはＷ2またはＷ3の吸収線によって被検出光Ｌ0の発光線が光強度Ｈ1から極小の光強度Ｈ2にされる。
【０１３０】
また、例えば吸収セル２３に砒素ＡsまたはネオンＮeまたは炭素ＣまたはゲルマニウムＧeなどのガスが封入されているものとする。この時被検出光Ｌ0の光強度は砒素ＡsガスまたはネオンＮeガスまたは炭素ＣガスまたはゲルマニウムＧeガスを通過した後、その光強度が光強度検出器２５上の受光チャンネルで検出される。そして被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも広いスペクトル線幅の砒素ＡsまたはネオンＮeまたは炭素ＣまたはゲルマニウムＧeなどの吸収線によって被検出光Ｌ0の発光線が光強度Ｈ1から極小の光強度Ｈ2にされる。
【０１３１】
次に、吸収セル２３内に白金Ｐtガスが封入された場合を例として、アルゴンフッ素エキシマレーザの発光線幅よりも狭いスペクトル線幅の白金Ｐtの三つの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3を用いた発振レーザ光Ｌ0の波長検出の処理について図１４、図１８、図１９を参照して説明する。
【０１３２】
図１８（ａ）は、吸収線を用いた発振レーザ光Ｌ0の波長制御のフローチャートであり、同図（ｂ）は、発振波長λ0と光強度との関係を示す図である。
【０１３３】
図１８（ａ）のフローチャートにおいて、まず図２１に示すコントローラ２０が、外部からの指令信号に基づき発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長λ0を目標とする波長に固定する波長較正サブルーチンを実行する（ステップ２００）。
【０１３４】
波長較正サブルーチンが実行されると、発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が所定の初期波長で発光される（ステップ２０１）。
【０１３５】
次に図１４に示すモニタモジュール２２内において、白金Ｐtガスが封入されている吸収セル２３を透過し、拡散板１５ａ及び分光器７を通過した発振レーザ光Ｌ0の光強度が、センサ１０上で求められる。この時最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてセンサ１０上の光検出位置が定まる。但し発振レーザ光のスペクトルの光強度を検出するセンサ１０上のチャンネル番号は、発振波長λ0の変化に応じて変化する（ステップ２０２）。
【０１３６】
次にコントローラ２０によって発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が、初期波長から所定の量だけ変化される。これにより発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が極小になる極小点Ｚ2、Ｚ1、Ｚ3を順次探していく（ステップ２０３）。
【０１３７】
そして発振波長λ0が較正終了波長になったか否かが判定される（ステップ２０４）。
【０１３８】
発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が較正終了波長ではないと判定された場合には（ステップ２０４の判断Ｎ０）、再びステップ２０２、ステップ２０３に移行され、発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が、さらに所定の量だけ変化される。一方発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が較正終了波長になった場合には（ステップ２０４の判断ＹＥＳ）、図１８（ｂ）に示すように発振波長λ0と光強度との関係のデータｄがプロットされる（ステップ２０５）。
【０１３９】
そして、図１８（ｂ）のデータｄの点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3に示すようにセンサ１０上で検出された発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされる。極小点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3の波長は吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍなので、極小点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3の位置に対応するセンサ１０上の受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3に入射される発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長λ0は吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍで較正される。これにより極小点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3の位置に対応するセンサ１０上の受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3が判明する。またセンサ１０上の受光チャンネル間の波長差は、分光器７とセンサ１０との距離およびレンズの特性によって決まり、定数δで表すことができる。従って、センサ１０上で光強度が検出される未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0は、吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍと、受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3と未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0が検出される受光チャンネルＳPとの間のチャンネル数Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3と、定数δとを用いて、下記（１２）、（１３）、（１４）式、
λ01＝１９３．４３６９±Ｘ1×δ … （１２）
λ02＝１９３．２２４３±Ｘ2×δ … （１３）
λ03＝１９３．７２４５±Ｘ3×δ … （１４）
のいずれかによって求めることができる。また、上記各式から各々求めた三つの波長λ01、λ02、λ02の平均値を、最終的な未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0として求めることができる。更に、二つ以上の吸収線を用いているので、前述した二つ以上の基準光を用いた実施形態と同様に分光器７の分散値Ｄを求めることができる（ステップ２０６）。
【０１４０】
次にアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線幅よりも広いスペクトル線幅の白金Ｐtの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3を用いた発振レーザ光Ｌ0の波長検出の処理について図１６、図１８、図１９を参照して説明する。
【０１４１】
まず上述した図１８（ａ）に示すステップ２００〜２０１までの処理が行われる。
【０１４２】
次に図１６に示すモニタモジュール２２内において、白金Ｐtガスが封入されている吸収セル２３を透過した発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が光強度検出器２５上で検出される（ステップ２０２）。
【０１４３】
次に図１９に示すコントローラ２０によって発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が、初期波長から所定の量だけ変化される。これにより光強度検出器２５上で検出される発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が極小になる極小点を探していく（ステップ２０３）。
【０１４４】
次に上述した図１８（ａ）に示すステップ２０４〜２０５までの処理が行われる。
【０１４５】
この結果、ステップ２０３で光強度検出器２５上で検出される発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされたときの、センサ１０上の受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3に入射される発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1、λP2、λP3となる。従って、センサ１０上で光強度が検出される未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0は、吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍと 受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3と未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0が検出される受光チャンネルＳPとの間のチャンネル数Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3と、上記定数δとを用い、上記（１２）、（１３）、（１４）式から同様にして最終的な未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0として求めることができる（ステップ２０６）。
【０１４６】
なお、未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0を求める際には、白金Ｐtの三つの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3のうち一つの吸収線か、あるいは二つの吸収線を用いてもよい。
【０１４７】
但し、上述した実施形態のように三つの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3のうちの二つ以上の吸収線を使用すれば分光器７の分散値Ｄを求めることができ、なお一層被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【０１４８】
以上説明したように、アルゴンフッ素エキシマレーザにおいて、発振レーザ光Ｌ0の波長λ0＝１９３．３ｎｍを検出したい場合には、吸収線として白金Ｐt、砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線のうち、一つ以上の吸収線を前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線に対する吸収線として用いる。
【０１４９】
これにより分光器７に個体差があったり測定環境が変動などしたりして分光器７の特性が変化したとしても、被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】図１は本発明に係る波長検出装置の実施形態の構成を示す図である。
【図２】図２はネオンと砒素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図３】図３は被検出光の波長を演算する処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は分光器における光学系の配置構成を示す図である。
【図５】図５はネオンと炭素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図６】図６はネオンとゲルマニウムの発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図７】図７はゲルマニウムと砒素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図８】図８はネオンとゲルマニウムと砒素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図９】図９は２個の基準ランプを使用した波長検出装置の構成例を示す図である。
【図１０】図１０はファプリーペロエタロン分光器を使用した波長検出装置の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は干渉縞の半径の２乗と波長との関係を示す図である。
【図１２】図１２は本発明に係る回折格子型分光器の変形例を示す図である。
【図１３】図１３は白金の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図１４】図１４は本発明に係る波長検出装置の実施形態の構成を示す図である。
【図１５】図１５はアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線の光強度が、発光線のスペクトル線幅よりも狭いスペクトル線幅の複数の吸収線によって極小にされる様子を示した図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す波長検出装置の実施形態の変形例を示す図である。
【図１７】図１７はアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線の光強度が、発光線のスペクトル線幅よりも広いスペクトル線幅の吸収線によって極小にされる様子を示した図である。
【図１８】図１８（ａ）は吸収線を用いた発振レーザ光の波長制御のフローチャートを示す図であり、図１８（ｂ）は発振波長と光強度との関係を示す図である。
【図１９】図１９は一般的なレーザの波長安定化制御装置を示す図である。
【図２０】図２０は従来技術を説明する図であり、センサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１ 被検出光源
２ 基準光源
７、７′ 分光器
１０、１８ センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ等の光の波長を検出する波長検出装置に関し、特にアルゴンフッ素（ＡrＦ）エキシマレーザ、クリプトンフッ素（ＫrＦ）エキシマレーザの発振レーザ光の波長を検出するに好適な波長検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エキシマレーザをステッパ（縮小投影露光装置）の光源として用いる場合には、エキシマレーザの発振レーザ光を狭帯域化する必要がある。さらにこの狭帯域化された発振レーザ光のスペクトルの中心波長が露光中にずれないように高精度に安定化制御する必要がある。
【０００３】
図１９は一般的なレーザの波長安定化制御装置である。
【０００４】
狭帯域化は、狭帯域化モジュール２６内に配設されたエタロン、グレーティングなどの狭帯域化素子を、コントローラ２０によってドライバ２８を介して駆動（たとえばエタロン又はグレーティングの設置角度を調整）することによって行われる。露光中はスペクトルの中心波長が変動しないように波長の制御がなされる。
【０００５】
すなわち露光中はモニタモジュール２２内において、常時基準光に対する発振レーザ光Ｌ0の相対波長が検出されることにより発振レーザ光Ｌ0の絶対波長が検出される。
【０００６】
次にこの検出結果が、コントローラ２０にフィードバックされることにより狭帯域化素子がドライバ２８を介して駆動される。
【０００７】
そしてレーザチャンバ２７を介して発光されるレーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長が目標とする波長に固定される。
【０００８】
特許文献１では、アルゴンフッ素エキシマレーザ（波長約１９３．３ｎｍ）の発振レーザ光の絶対波長を検出するための基準光として波長１９３．６９６ｎｍの砒素（Ａs）の発光線を使用している。
【０００９】
すなわち、砒素封入放電ランプから発光される発光線を基準光として分光器に入射させる。同時に波長を検出したいアルゴンフッ素エキシマレーザの発振レーザ光を被検出光として同分光器に入射させる。そして分光器では、基準光と被検出光が分光され、分光した光の像がラインセンサ上に結像される。ラインセンサ上の検出位置は、検出波長に対応する。
【００１０】
そして分散値を用いてラインセンサ上の検出位置の差から、基準光に対する被検出光の相対波長を求め、この求めた相対波長と既知の基準光の波長に基づき被検出光の絶対波長を演算している。
【００１１】
ここで分散値について説明する。図１２はラインセンサのセンサチャンネル番号（ラインセンサ上の位置）とセンサ信号強度の関係を示す。ラインセンサは複数の受光チャンネルを備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてラインセンサ上の光検出位置が定まる。ラインセンサでは、波長に応じてラインセンサへの入射位置が異なるので、ラインセンサの光検出位置から光の波長を検出することができる。よって光を検出したチャンネル番号から光の波長が定まる。
【００１２】
分散値は、ラインセンサのチャンネル間隔（単位μｍ）に相当する波長（単位ｎｍ）のことである。分散値（ラインセンサのチャンネル間隔に相当する波長）を定めることができれば、この分散値を用いて基準光Ｌaを検出したチャンネル番号Ｓaと被検出光Ｌ0を検出したチャンネル番号Ｓ0との差から、基準光Ｌaに対する被検出光Ｌ0の相対波長を求めることができる。
【００１３】
チャンネル間隔がどの程度の波長に相当するか（分散値）は、センサ上に光を導く分光器の特性によって定まる。分光器の特性は、グレーティングの溝の数、凹面鏡の焦点距離、空気中における光の屈折率など分光器を構成する各種光学要素部品の特性値によって定まる。
【００１４】
ここで従来は、分光器の特性は既知であるとして、つまり分散値は既知の値として被検出光の波長λ0を演算していた。
【００１５】
具体的には、分光器内部の凹面鏡の焦点距離などの設計値に基づいて分光器毎に理論的（分光器設計上の）分散値Ｄt（センサ１チャンネル当たりの波長）を求める。
【００１６】
そしてこの求めた理論的分散値Ｄtを固定して、基準光Ｌaの検出チャンネル番号Ｓaと被検出光Ｌ0の検出チャンネル番号Ｓ0との差から基準光Ｌaに対する被検出光Ｌ0の相対波長を求め、この求めた相対波長と基準光Ｌaの既知の波長λa（１９３．６９６ｎｍ）から被検出光Ｌ0の波長λ0を演算するようにしていた。
【特許文献１】特開平４−１６３９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかし設計上の分光器の特性値と、実際に製造された個々の分光器の特性値とは若干異なる。つまり分光器の個体差により理論的分散値Ｄtには誤差が含まれている。
【００１８】
また分光器の特性は温度の変化、圧力の変化等測定環境の変化に応じて変化する。たとえば温度が変化することによってグレーティングの溝の間隔が変化する。また圧力が変化すると空気中における光の屈折率が変化する。このため温度、圧力の変化によってセンサの検出位置と波長との関係が変動してくる。
【００１９】
以上のように設計上の分光器の特性と実際に製造された個々の分光器の特性との違い、測定環境の変動による分光器の特性の変動などに起因して、分光器の実際の分散値Ｄは理論的分散値Ｄtとは異なる値を示す。したがって分光器の特性が既知であるとして、つまり理論的分散値Ｄtが既知であるとして、基準光Ｌaの検出チャンネル番号Ｓaと被検出光Ｌ0の検出チャンネル番号Ｓ0との差から基準光Ｌaに対する被検出光Ｌ0の相対波長を求め、この求めた相対波長と基準光Ｌaの既知の波長λa（１９３．６９６ｎｍ）から被検出光Ｌ0の波長λ0を演算した場合には、この求めた波長λ0には検出誤差が含まれることになる。波長λ0には０．０００１ｎｍオーダーの検出精度が求められているが、この要請に応えることはできない。
【００２０】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、分光器に個体差があったり測定環境が変動したりして分光器の特性が変化したとしても、被検出光源から出力される被検出光の波長を誤差なく精度よく検出できるようにすることを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
そこで、本発明の第１発明では、上記解決課題を達成するために、
基準光源で発光される基準光の波長に基づいて、被検出光源から出力される被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線を前記基準光として用いるようにしている。
【００２２】
上記第１発明を図１３に対応させて説明する。
【００２３】
すなわち第１発明によれば基準光源の基準光として、アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線が用いられる。
【００２４】
ここで例えば図１３に示すようにアルゴンフッ素エキシマレーザの被検出光Ｌ0の波長λ0に最も近似した波長をもつ白金Ｐtの３つの発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3が基準光として用いられた場合、センサ１０上における基準光ＬP1、ＬP2、ＬP3の波長λP1、λP2、λP3に基づいて、被検出光Ｌ0の波長λ0が検出される。
【００２５】
このように第１発明によれば、アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線基準光として用いているので、被検出光Ｌ0の波長λ0を検出することができる。
【００２６】
これにより分光器７に個体差があったり測定環境が変動などしたりして分光器７の特性が変化したとしても、被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【００２７】
また、第２発明では、上記解決課題を達成するために、
被検出光源から出力される被検出光の光強度を極小にする吸収線に基づいて前記被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長と近似した波長を有する白金Ｐt、砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線のうち、一つ以上の吸収線を前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線に対する吸収線として用いるようにしている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下図面を参照して本発明に係る波長検出装置について説明する。
【００２９】
本実施形態ではアルゴンフッ素（ＡrＦ）エキシマレーザの波長を検出する場合を想定している。しかしクリプトンフッ素（ＫrＦ）エキシマレーザの波長を検出する場合にも適用することができる。クリプトンフッ素エキシマレーザの波長は約２４８．４ｎｍである。アルゴンフッ素エキシマレーザの波長は約１９３．３ｎｍである。またレーザ光以外の光の波長の検出にも適用することができる。
【００３０】
図１は実施形態の波長検出装置の構成を示す。
【００３１】
被検出光源１は、波長を検出したい被検出光Ｌ0が射出される光源であり、本実施形態ではアルゴンフッ素エキシマレーザ装置である。アルゴンフッ素エキシマレーザ装置のレーザチャンバで放電励起されることによって発振されたレーザ光は、フロントミラー２１と狭帯域化モジュール２６が構成する共振器内を往復移動することによって増幅されレーザ取り出し窓から所定パワーの発振レーザ光Ｌ0として射出される。
【００３２】
一方基準光源２は、ネオンＮeがバッファガスとして封入されている砒素（Ａs）ランプである。なおバッファガスはランプのフィラメントが燃えないようにランプ内に封入されている。砒素ランプはホローカソードランプが使用される。よって基準光源２からは、波長が異なる２つの基準光Ｌn、Ｌaとして、波長１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌnと、波長１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌaが発光される。したがって本実施形態によれば１つの基準光源２から２つの基準光Ｌn（ネオン）、Ｌa（砒素）を発光できるという利点が得られる。２つの基準光源を別々に用意する必要はない。
【００３３】
被検出光Ｌ0はレンズ３を介してビームスプリッタ５に入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５で反射されシャッタ６に導かれる。基準光Ｌn、Ｌaはレンズ４を介してビームスプリッタ５に入射される。基準光Ｌn、Ｌaの一部はビームスプリッタ５を透過しシャッタ６に導かれる。
【００３４】
こうして被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaはシャッタ６を通過して分光器７内に入射される。
【００３５】
分光器７に被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaが入射されると、まず凹面鏡Ｍ1に入射され、反射光が回折格子であるグレーティング８に入射される。入射される光の波長に応じてグレーティング８の回折角度が変化する。グレーティング８で回折された被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaは凹面鏡Ｍ2に入射され、反射光が反射鏡９を介してセンサ１０に導かれる。
【００３６】
センサ１０はラインセンサが使用される。具体的には一次元または二次元のイメージセンサまたはダイオードアレイを用いて構成することができる。
【００３７】
分光器７に入射される光の波長が異なればグレーティング８での回折角度が異なりセンサ１０への入射位置が異なる。この結果センサ１０へは波長の異なる被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaが分光されて入射され、センサ１０上の検出位置に応じて分光器７に入射された被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaの各波長λ0、λnおよびλaを検出することができる。すなわち光の波長によってラインセンサ上でのスペクトルプロファイルが変化する。なおグレーティングの代わりにエタロンを使用した場合には、ラインセンサ上でのフリンジパターンが変化する。
【００３８】
基準光源２で発光された基準光Ｌn、Ｌaと、被検出光源１で発光された被検出光Ｌ0を同時に分光器７に入射させてもよく、基準光と被検出光とを時間的にずらして分光器７に入射させてもよい。
【００３９】
本実施形態では、被検出光源１のエキシマレーザ装置をステッパ（縮小投影露光装置）の光源として用いる場合を想定している。この場合エキシマレーザの発振レーザ光Ｌ0を狭帯域化する必要がある。さらにこの狭帯域化された発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長が露光中にずれないように高精度に安定化制御する必要がある。
【００４０】
狭帯域化は、レーザチャンバの共振器内に配設されたエタロン、グレーティングなどの狭帯域化素子を駆動（たとえばエタロン又はグレーティングの設置角度を調整）することによって行われる。露光中はスペクトルの中心波長が変動しないように波長の制御がなされる。
【００４１】
このために、図１に示す波長検出装置によって、露光中は常時基準光Ｌn、Ｌaに対する発振レーザ光Ｌ0の相対波長が検出されることにより発振レーザ光Ｌ0の絶対波長λ0が検出される。そしてこの検出結果がフィードバックされることにより狭帯域化素子が駆動され、発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長が目標とする波長に固定される。
【００４２】
コントローラ２０は後述する図３に示す波長検出処理を行い、得られた波長検出結果に基づき上述する波長の固定制御を実行する。
【００４３】
ここで本実施形態に適用される原理について説明する。
【００４４】
図２はセンサ１０のチャンネル番号Ｓ（ラインセンサ上の位置）とセンサ信号強度の関係を示す。センサ１０は複数の受光チャンネルを備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてラインセンサ上の光検出位置が定まる。ラインセンサでは、波長に応じてラインセンサへの入射位置が異なるので、ラインセンサの光検出位置から光の波長を検出することができる。よって光を検出したチャンネル番号から光の波長が定まる。
【００４５】
ここで分光器７の分散値Ｄ（ラインセンサ１０のチャンネル間隔に相当する波長）を定めることができれば、この分散値Ｄを用いて基準光ＬnまたはＬaを検出したチャンネル番号ＳnまたはＳaと、被検出光Ｌ0を検出したチャンネル番号Ｓ0との差を、基準光ＬnまたはＬaに対する被検出光Ｌ0の相対波長に変換することができる。そしてこの求めた相対波長と基準光ＬnまたはＬaの既知の波長λn（＝１９３．００３４５ｎｍ）またはλa（＝１９３．７５９０ｎｍ）から被検出光Ｌ0の波長λ0を演算することができる。
【００４６】
本実施形態では、上記分光器７の分散値Ｄが測定環境の変動等に応じて変動することを考慮して、実際の分散値Ｄを求め、この求めた実際の分散値Ｄに基づき被検出光Ｌ0の波長λ0を演算している点を特徴とする。以下図３に示すフローチャートを参照して具体的に説明する。
【００４７】
同図３に示すように、まずコントローラ２０は、図１に示す波長検出装置のシャッタ６をオープンさせて、被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaを分光器７に入射させる（ステップ１０１）。
【００４８】
つぎのステップ１０２ではセンサ１０の出力が読み出される。
【００４９】
図２に示すようにセンサ１０からはセンサ信号強度の３つのピークに対応するセンサチャンネル番号Ｓn、Ｓ0、Ｓaが出力される。ここでネオンＮeの発光線の波長λnは、λn＝１９３．００３４５ｎｍ（真空中）であり、砒素Ａsの発光線の波長λaは、λa＝１９３．７５９０ｎｍ（真空中）であり、被検出光Ｌ0の発光線のλ0は、λnより大きく、λaよりも小さい（λ0＝１９３．３ｎｍ）。
【００５０】
よってネオンＮeの発光線を検出したチャンネル番号Ｓnよりも大きく、砒素Ａsの発光線を検出したチャンネル番号Ｓaよりも小さいＳ0が発振レーザ光Ｌ0を検出したチャンネル番号とされる（ステップ１０２）。
【００５１】
つぎに、分散値Ｄ（センサ１０の１チャンネル当たりの波長）が、下記（１）式に示すようにして、２つの基準光Ｌn、Ｌaを検出したチャンネル番号Ｓn、Ｓaと、２つの基準光Ｌn。Ｌaの既知の波長λn（＝１９３．００３４５ｎｍ）、λa（＝１９３．７５９０ｎｍ）を用いて演算される。
【００５２】
Ｄ＝（λa−λn）/（Ｓa−Ｓn） …（１）
つぎに、上記分散値Ｄを用いて被検出光Ｌ0の波長λ0が下記（２）式に示すようにして、求められる。
【００５３】
λ0＝λn＋（Ｓ0−Ｓn）・Ｄ …（２）
すなわち分散値Ｄに、被検出光Ｓ0を検出したチャンネル番号Ｓ0と基準光Ｌnを検出したチャンネル番号Ｓnとの差を乗算することによって基準光Ｌnに対する被検出光Ｌ0の相対波長（Ｓ0−Ｓn）・Ｄが求められ、この相対波長（Ｓ0−Ｓn）・Ｄに基準光Ｌnの既知の波長λnを加算することによって被検出光Ｌ0の波長λ0が演算される。なお上記（２）式ではネオンＮeの波長λn、チャンネル番号Ｓnを用いているが、この代わりに砒素Ａsの波長λa、チャンネル番号Ｓaを使用してもよい（ステップ１０４）。
【００５４】
以上のように本実施形態によれば、分光器７の実際の分散値Ｄを求め、この実際の分散値Ｄに基づき被検出光Ｌ0の波長λ0を演算しているので、分光器７に個体差があったり測定環境が変動したりして分光器７の特性が変化したとしても、被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【００５５】
上記実施形態では、上記（１）式に示すように、センサ１０のチャンネル位置Ｓと波長λの関係がほぼ線形な関係にある場合を想定している。
【００５６】
つぎにセンサ１０のチャンネル位置Ｓと波長λの関係が線形な関係にない場合に好適な実施形態について説明する。たとえばセンサ１０の１チャンネル当たりの幅が一様でない場合に使用して好適である。
【００５７】
図４は、図１において分光器７の代わりにCzerny-Turner型のグレーティング分光器７′を使用した場合の分光器内部の光学系の配置を示している。
【００５８】
同図４に示すように、分光器７′に被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaが入射されると、まず凹面鏡Ｍ1に入射され、反射光がグレーティング８に入射される。グレーティング８への入射角をαとする。入射される光の波長に応じてグレーティング８の出射角が変化する。波長λnの基準光Ｌnの出射角をβnとし、波長λaの基準光Ｌaの出射角をβaとし、波長λ0の被検出光Ｌ0の出射角をβ0とする。グレーティング８で回折された被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaは凹面鏡Ｍ2に入射され、反射光が反射鏡９を介してセンサ１０に導かれる。凹面鏡Ｍ2の焦点距離をｆ（ｍｍ）とする。
【００５９】
コントローラ２０ではステップ１０１、１０２と同様の処理が実行される。
【００６０】
ただし本実施形態では被検出光Ｌ0および基準光Ｌn、Ｌaを同時に分光器７に入射させてセンサ１０上の３つの検出位置を同時に計測するようにしている。そしてセンサ信号強度がピークとなる３つのチャンネル位置を補間することによりピーク中心波長に相当するチャンネル番号Ｓnが求められる。同様な補間によってチャンネル番号Ｓa、Ｓ0が求められる。
【００６１】
そしてステップ１０３、１０４の代わりに以下の処理が実行される。
【００６２】
以下グレーティング８の溝本数密度をＮ（ｇｒ/ｍｍ）とし、グレーティング８の回折次数をｍとする。またセンサ１０の受光チャンネルの１ｃｈ（チャンネル）当たりの幅をＭＣＤ（ｍｍ/ｃｈ）とする。
【００６３】
するとグレーティング８の入射角と出射角との関係から下記（３）、（４）、（５）、（６）、（７）式が成立する。
【００６４】
Ｎ・ｍ・λn＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβn …（３）
Ｎ・ｍ・λa＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβa …（４）
Ｎ・ｍ・λ0＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβ0 …（５）
βa＝βn＋δβna＝βn＋ｄna/ｆ …（６）
β0＝βn＋δβn0＝βn＋ｄn0/ｆ …（７）
ただし、ｄna＝（Ｓn−Ｓa）・ＭＣＤｄn0＝（Ｓn−Ｓ0）・ＭＣＤである。
【００６５】
よって（３）式−（４）式より、
Ｎ・ｍ（λn−λa）＝ｓｉｎβn−ｓｉｎβaが得られ、
Ｎ・ｍ（λn−λa）＝ｓｉｎβn−ｓｉｎβa＝ｋとおく。
【００６６】
これに（６）式を代入すると、
ｓｉｎβn−ｓｉｎ（βn＋ｄna/ｆ）＝ｋ
２ｓｉｎ（−ｄna/２ｆ）・ｃｏｓ（βn＋ｄna/２ｆ）＝ｋ
が得られる。これより、
βn＝ａｃｏｓ（ｋ/２ｓｉｎ（−ｄna/２ｆ））−ｄna/２ｆ …（８）
が得られる。
【００６７】
（３）式、（８）式から、
ｓｉｎα＝Ｎ・ｍ・λn−ｓｉｎβn …（９）
が算出される。
【００６８】
また（７）式、（８）式から、
ｓｉｎβ0＝ｓｉｎ［ａｃｏｓ｛ｋ/２・ｓｉｎ（−ｄna/２ｆ）−ｄna/２ｆ｝＋ｄn0/ｆ］ …（１０）
が算出される。
【００６９】
よって（５）、（９）、（１０）式から、
λ0＝（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ0）/（Ｎ・ｍ） …（１１）
と波長λ0が算出される。
【００７０】
以上のように本実施形態においても分光器７′の実際の特性値を考慮して被検出光Ｌ0の波長λ0を精度よく検出することができる。
【００７１】
以上説明した実施形態では、図２に示すように、波長λ0＝１９３．３ｎｍの被検出光Ｌ0よりも波長の小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌnと、同被検出光Ｌ0よりも波長の大きい波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌaを基準光として使用しているが、被検出光Ｌ0に波長が近接している基準光であれば基準光の種類（元素の種類）、被検出光Ｌ0に対する波長の大小、基準光の数は問わない。
【００７２】
図５に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長がそれぞれ小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌn（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓn）と、波長λc＝１９３．０９０５ｎｍの炭素Ｃの発光線Ｌc（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓc（＞Ｓn））を基準光として使用してもよい。
【００７３】
また図６に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長が小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌn（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓn）と、被検出光Ｌ0よりも波長が大きい波長λg＝１９３．４０４８ｎｍのゲルマニウムＧeの発光線Ｌg（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓg）を基準光として使用してもよい。
【００７４】
また図７に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長がそれぞれ大きい波長λg＝１９３．４０４８ｎｍのゲルマニウムＧeの発光線Ｌg（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓg）と、波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌa（センサ１０のチャンネル番号Ｓa（＞Ｓg））を基準光として使用してもよい。
【００７５】
また図８に示すように、被検出光Ｌ0よりも波長が小さい波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌn（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓn）と、被検出光Ｌ0よりも波長がそれぞれ大きい波長λg＝１９３．４０４８ｎｍのゲルマニウムＧeの発光線Ｌg（センサ１０の検出チャンネル番号Ｓg）と、波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌa（センサ１０のチャンネル番号Ｓa）との３つの基準光を使用してもよい。
【００７６】
またこれら砒素Ａs、ネオンＮe、ゲルマニウムＧe、炭素Ｃを適宜組み合わて基準光として使用することもできる。
【００７７】
炭素Ｃを基準光として発光させる炭素ランプがあればこれを使用することができる。たとえば図５に示すネオンＮeと炭素Ｃの組み合わせの場合、ネオンＮeをバッファガスとする炭素（Ｃ）ランプを基準光源２として使用することができる。
【００７８】
また図６に示すネオンＮeとゲルマニウムＧeの組み合わせの場合、ネオンＮeをバッファガスとするゲルマニウム（Ｇe）ランプを基準光源２として使用することができる。
【００７９】
また図７に示す砒素ＡsとゲルマニウムＧeの組み合わせの場合、砒素ＡsとゲルマニウムＧeを混合させたホローカソードランプを基準光源２として使用することができる。
【００８０】
また図８に示すようにネオンＮeとゲルマニウムＧeと砒素Ａsの組み合わせの場合、これら１９３ｎｍ付近で発光する各元素を含んだランプを基準光源として使用することができる。
【００８１】
図８に示すように３つの元素を基準光を使用した場合には、２つの元素を順次選択して前述した（１）式から分光器７の分散値Ｄを求めるとすると、３つの分散値Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3が得られる。この場合には、これら３つの分散値Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3の平均値を、最終的な分光器７の分散値Ｄと決定すればよい。
【００８２】
図２に示すように被検出光Ｌ0の波長λ0が２つの基準光Ｌn、Ｌaの波長λn、λaの間に存在する場合には補間により被検出光Ｌ0の波長λ0を精度よく求めることができるという利点が得られる。これはラインセンサ１０の各センサ位置と波長との関係が完全に線形ではないからである。なお図５に示すように被検出光Ｌ0の波長λ0が２つの基準光Ｌn、Ｌcの波長λn、λc間の外に存在する場合には外挿になるので被検出光Ｌ0の波長λ0の検出精度がやや劣ることになる。
【００８３】
また上述した実施形態では、バッファガスとしてネオンガスが封入された砒素ランプを基準光源２として使用するなどして、１つの基準光源２から２種類の基準光を発光出力させるようにしているが、基準光を別々の基準光源から発光出力させる実施も可能である。
【００８４】
図９は２個の基準光源１１、１２を使用した構成例を示している。
【００８５】
同図９に示すように、基準光源１１、１２として、波長λa＝１９３．７５９０ｎｍの砒素Ａsの発光線Ｌaを発光出力する砒素ランプ１１と、波長λn＝１９３．００３４５ｎｍのネオンＮeの発光線Ｌnを発光出力するネオンランプ１２が用意され、各基準光源１１、１２から発光出力された光が積分球１３に入射される。同様に、波長λ0＝１９３．３ｎｍの被検出光Ｌ0が被検出光源１から発光出力され、レンズ３を介して積分球１３に入射される。これら被検出光Ｌ0、基準光Ｌa、Ｌnの積分球１３への入射は同時に行われる。
【００８６】
積分球１３では、入射された光が乱反射され、一様に散乱される。よって２つの基準光Ｌa、Ｌnと被検出光Ｌ0は積分球１３内で一様に混合し１つの光源からレンズ１４を介して分光器７に入射される。分光器７内に光に入射された後の処理については前述した実施形態と同様であるのでその説明は省略する。
【００８７】
上述した２つの基準光Ｌa、Ｌnと被検出光Ｌ0は同時に入射させることが望ましい。環境に応じて変動する分光器７の特性をリアルタイムで測定できるからである。
【００８８】
つぎにファプリーペロエタロン分光器を使用した波長検出装置について図１０、図１１を参照して説明する。
【００８９】
図１０に示すように、この波長検出装置では、被検出光源１から出力された被検出光である発振レーザ光Ｌ0が、レンズ３を介して、ビームスプリッタ５にて一部反射され拡散板１５に照射される。拡散板１５からは被検出光Ｌ0が散乱されて出射されエタロン１６に照射される。一方基準光源２から出力された基準光Ｌn（ネオンＮeの発光線）、Ｌa（砒素Ａsの発光線）はレンズ４を介して、ビームスプリッタ５で一部透過され、拡散板１５で拡散された後エタロン１６に照射される。ここにエタロン１６は内側の面が部分反射ミラーとされた２枚の透明板から構成されている。エタロン１６は波長の異なる基準光Ｌn、Ｌa、被検出光Ｌ0を透過させる。
【００９０】
エタロン１６を透過した光は集光レンズ１７に入射される。この集光レンズ１７はたとえば色収差補正が施された色消しレンズであり、色消し集光レンズ１７を経ることにより色収差が補正される。
【００９１】
ラインセンサ１８は集光レンズ１７の焦点上に配設されている。これにより集光レンズ１７を経た光は、ラインセンサ１８上に結像され、このラインセンサ１８上の検出面上に、基準光Ｌa（砒素Ａs）の波長λaに対応した干渉縞１９ａ、基準光Ｌn（ネオンＮe）の波長λnに対応した干渉縞１９ｂおよび被検出光Ｌ0の波長λ0に対応した干渉縞１９ｃを形成する。これら干渉縞は、ラインセンサ１８上で同心円状に形成される。
【００９２】
砒素Ａsに対応する干渉縞１９ａのラインセンサ１８の中心位置からの半径はＲaであり、ネオンＮeに対応する干渉縞１９ｂの同半径はＲnであり、被検出光Ｌ0に対応する干渉縞１０ｃの同半径はＲ0である。
【００９３】
ラインセンサ１８では、ラインセンサ中心から各干渉縞結像位置までの半径Ｒa、ＲnおよびＲ0が検出される。
【００９４】
ここで図１１に示すように、ラインセンサ中心から干渉縞結像位置までの半径Ｒの２乗Ｒ２と、ラインセンサ１８に結像された光の波長λの関係は、理論的に線形な関係に近似される。
【００９５】
すなわち基準光Ｌn、Ｌaの干渉縞１９ｂ、１９ａの半径の２乗Ｒn2、Ｒa2と波長λn、λaとの関係は線形な関数で表されその係数を求めることができる。具体的には直線Ｑの傾きが定まる。
【００９６】
よって、いま被検出光Ｌ0の干渉縞１９ｃの結像位置、つまり干渉縞１９ｃの半径Ｒ0がラインセンサ１８で検出されているので、これにより半径の２乗Ｒ02を求めることができ、図１１に示す直線Ｑから、半径の２乗Ｒ02 に対応する波長λ0を被検出光Ｌ0の波長として求めることができる。
【００９７】
なお上述した説明では、アルゴンフッ素（ＡrＦ）エキシマレーザの発振レーザ光を被検出光とする場合について説明したが、クリプトンフッ素（ＫrＦ）エキシマレーザの発振レーザ光を被検出光Ｌ0とする場合には、波長λ0＝２４８．４ｎｍに近接した波長の発光線を出力する基準光源を使用して同様に被検出光Ｌ0の波長λ0を検出することができる。たとえば基準光源２として鉄（Ｆe）の異なる準位の発光線を出力する鉄（Ｆe）ランプを使用することができる。鉄（Ｆe）ランプからは、波長２４８．２３７１ｎｍ、２４８．４１８８ｎｍの２つの発光線が出力される。
【００９８】
なお図１に示す回折格子型の分光器７の代わりに、図１２に示す回折格子型の分光器７′′を用いてもよい。
【００９９】
ところで、上述した実施形態では、ネオンＮe、砒素Ａs、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの発光線を基準光として用いるようにしているが、白金Ｐtの発光線を基準光として用いるようにしてもよい。
【０１００】
なお、白金Ｐtの発光線を出力する光源としてはホローカソードランプを使用することができる。
【０１０１】
図１３に示すように、白金Ｐtは波長が異なる三つの発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3を有している。
【０１０２】
白金ランプから出力される三つの各発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3の波長はλP1＝１９３．４３６９ｎｍ（センサ１０のチャンネル番号ＳP1）、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ（センサ１０のチャンネル番号ＳP2）、λP3＝１９３．７２４５ｎｍ（センサ１０のチャンネル番号ＳP3）であり、アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長λ0＝１９３．３ｎｍに近似している。
【０１０３】
このため、三つの各発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3のうち一つの発光線のみでも基準光として使用することが可能である。
【０１０４】
但し、三つの各発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3のうち二つ以上の発光線を基準光として使用すれば、前述した実施形態と同様にして分光器７の分散値Ｄを求めることができ、なお一層被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【０１０５】
さて、以上説明した実施形態では、アルゴンフッ素エキシマレーザの波長を検出するための基準光として発光線を用いるようにしているが、吸収線を用いてアルゴンフッ素エキシマレーザの波長を検出してもよい。
【０１０６】
図１４、１５は、吸収線を用いてアルゴンフッ素エキシマレーザの波長を検出する波長検出装置の実施形態を示す図である。但し、図１５は吸収線のスペクトル線幅がアルゴンフッ素エキシマレーザのスペクトル線幅よりも狭い場合の実施形態を示す図である。
【０１０７】
アルゴンフッ素エキシマレーザ装置である被検出光源１からはフロントミラー２１を介して所定パワーの発振レーザ光Ｌ0が被検出光Ｌ0として射出される。
【０１０８】
一方吸収セル２３には、アルゴンフッ素エキシマレーザの発光線に対する吸収線として、波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3を有する白金Ｐtの蒸気ガスが封入されている。
【０１０９】
ここで、白金Ｐtガスの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1、λP2、λP3は図１３に図１３に示される発光線ＬP1、ＬP2、ＬP3の波長の値と同一であり、アルゴンフッ素エキシマレーザの発光線Ｌ0の波長λ0＝１９３．３ｎｍに近似している。
【０１１０】
このため狭帯域化された発振レーザ光Ｌ0の波長λ0を、上記吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1、λP2、λP3のうち一つ以上の吸収線の波長に調整することにより、発振レーザ光Ｌ0の絶対波長を検出することができる。
【０１１１】
なお、白金Ｐtの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3以外にも、ネオンＮe、砒素Ａs、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線の波長もアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線Ｌ0の波長λ0＝１９３．３ｎｍに近似している。
【０１１２】
これらネオンＮe、砒素Ａs、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線の波長は図２、図５、図６、図７R>７、図８に示される上述した発光線の波長の値と同一である。
【０１１３】
このため狭帯域化された発振レーザ光Ｌ0の波長λ0を、上記砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線Ｂa、Ｂn、Ｂc、Ｂgの波長λa、λn、λc、λgのうち、一つ以上の吸収線の波長に調整することにより、発振レーザ光Ｌ0の絶対波長を検出することもできる。
【０１１４】
被検出光Ｌ0はモニタモジュール２２内のビームスプリッタ５ａに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ａで反射されビームスプリッタ５ｂに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ｂを透過して吸収セル２３に入射される。また、ビームスプリッタ５ｂで反射された残りの被検出光Ｌ0は拡散板１５ｂに照射された後、散乱され、その光強度がフォトダイオード２４で検出される。そして、吸収セル２３を通過した被検出光Ｌ0は、拡散板１５ａに照射される。拡散板１５ａからは被検出光Ｌ0が散乱されて出射され分光器７内に入射される。そして、前述したようにセンサ１０上において、複数の受光チャンネルにより最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてラインセンサ上の被検出光Ｌ0の検出位置が定まり、被検出光Ｌ0を検出したチャンネル番号から被検出光Ｌ0の波長λ0が定まる。
【０１１５】
図１５は自然発光のアルゴンフッ素エキシマレーザの被検出光Ｌ0を吸収セル２３（白金Ｐtガスを封入）に透過させたことにより、被検出光Ｌ0の発光線の光強度が、発光線Ｌ0のスペクトル線幅よりも狭いスペクトル線幅の吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされる様子を示したものである。
【０１１６】
なお、白金Ｐtガスを封入する場合には、スルータイプのホローカソードランプを使用しても良い。
【０１１７】
センサ１０は複数の受光チャンネルを備えており、最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてセンサ１０上の光検出位置が定まる。センサ１０では、波長に応じてセンサ１０への入射位置が異なるので、センサ１０の光検出位置から光の波長を検出することができる。よって光を検出したチャンネル番号から光の波長が定まる。
【０１１８】
いま吸収セル２３に白金Ｐtガスが封入されているものとする。この場合、被検出光Ｌ0は白金Ｐtガスを通過した後、拡散板１５ａを介して分光器７に入射され、そのスペクトルの光強度がセンサ１０上のチャンネル番号ＳPで検出される。
【０１１９】
この場合被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも狭いスペクトル線幅Ｗ1、Ｗ2、Ｗ3の吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3が被検出光Ｌ0の発光線幅W0内に含まれる。すなわち波長λ0＝１９３．３ｎｍを有する被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0内に、白金Ｐtの波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍが各々含まれる。従って、被検出光Ｌ0の発光線内の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍに相当する部分の光強度が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされる。
【０１２０】
また、例えば吸収セル２３に砒素ＡsまたはネオンＮeまたは炭素ＣまたはゲルマニウムＧeなどのガスが封入されているものとする。
【０１２１】
この場合被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも狭いスペクトル線幅の吸収線Ｂa、Ｂn、Ｂc、Ｂgも被検出光Ｌ0の発光線幅W0内に含まれる。すなわち波長λ0＝１９３．３ｎｍを有する被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0内に、砒素Ａsの波長λa＝１９３．７５９０ｎｍ、ネオンＮeの波長λn＝１９３．００３４５ｎｍ、炭素Ｃの波長λc＝１９３．０９０５ｎｍ、ゲルマニウムＧeの波長λg＝１９３．４０４８ｎｍが各々含まれる。従って、被検出光Ｌ0の発光線内の波長λa＝１９３．７５９０ｎｍ、λn＝１９３．００３４５ｎｍ、λc＝１９３．０９０５ｎｍ、λg＝１９３．４０４８ｎｍに相当する部分の光強度が吸収線Ｂa、Ｂn、Ｂc、Ｂgによって極小にされる。
【０１２２】
図１６は吸収線のスペクトル線幅がアルゴンフッ素エキシマレーザのスペクトル線幅よりも広い場合の実施形態を示す図である。
【０１２３】
この場合もアルゴンフッ素エキシマレーザ装置である被検出光源１からはフロントミラー２１を介して所定パワーの発振レーザ光Ｌ0が被検出光Ｌ0として射出される。
【０１２４】
そして被検出光Ｌ0はモニタモジュール２２内のビームスプリッタ５ａに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ａで反射されビームスプリッタ５ｂに入射される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ｂを透過してビームスプリッタ５ｃに入射される。また、ビームスプリッタ５ｂで反射された残りの被検出光Ｌ0は拡散板１５ｂに照射された後、散乱され、その光強度がフォトダイオード２４で検出される。被検出光Ｌ0の一部はビームスプリッタ５ｃで反射され吸収セル２３に入射される。そして、被検出光Ｌ0は吸収セル２３を透過し、その光強度が光強度検出器２５にて検出される。
【０１２５】
一方、ビームスプリッタ５ｃを透過した一部の被検出光Ｌ0は、拡散板１５ａに照射される。拡散板１５ａからは被検出光Ｌ0が散乱されて出射され分光器７内に入射される。そして、前述したようにセンサ１０上において、被検出光Ｌ0の光強度を検出したチャンネル番号から被検出光Ｌ0の波長λ0が定まる。
【０１２６】
図１７はアルゴンフッ素エキシマレーザの被検出光Ｌ0を吸収セル２３（白金Ｐtガスを封入）に透過させたことにより、被検出光Ｌ0の発光線の光強度が、発光線Ｌ0のスペクトル線幅よりも広いスペクトル線幅の吸収線ＢP1またはＢP2またはＢP3によって極小にされる様子を示したものである。
【０１２７】
光強度検出器２５は光強度を検出するものであればよい。例えばフォトダイオード、フォトマルチプライヤ等である。
【０１２８】
いま吸収セル２３に白金Ｐtガスが封入されているものとする。そして被検出光Ｌ0の光強度は白金Ｐtガスを通過した後、その光強度が光強度検出器２５上の受光チャンネルで検出される。
【０１２９】
この時被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも広いスペクトル線幅Ｗ1またはＷ2またはＷ3の吸収線によって被検出光Ｌ0の発光線が光強度Ｈ1から極小の光強度Ｈ2にされる。
【０１３０】
また、例えば吸収セル２３に砒素ＡsまたはネオンＮeまたは炭素ＣまたはゲルマニウムＧeなどのガスが封入されているものとする。この時被検出光Ｌ0の光強度は砒素ＡsガスまたはネオンＮeガスまたは炭素ＣガスまたはゲルマニウムＧeガスを通過した後、その光強度が光強度検出器２５上の受光チャンネルで検出される。そして被検出光Ｌ0の発光線幅Ｗ0よりも広いスペクトル線幅の砒素ＡsまたはネオンＮeまたは炭素ＣまたはゲルマニウムＧeなどの吸収線によって被検出光Ｌ0の発光線が光強度Ｈ1から極小の光強度Ｈ2にされる。
【０１３１】
次に、吸収セル２３内に白金Ｐtガスが封入された場合を例として、アルゴンフッ素エキシマレーザの発光線幅よりも狭いスペクトル線幅の白金Ｐtの三つの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3を用いた発振レーザ光Ｌ0の波長検出の処理について図１４、図１８、図１９を参照して説明する。
【０１３２】
図１８（ａ）は、吸収線を用いた発振レーザ光Ｌ0の波長制御のフローチャートであり、同図（ｂ）は、発振波長λ0と光強度との関係を示す図である。
【０１３３】
図１８（ａ）のフローチャートにおいて、まず図２１に示すコントローラ２０が、外部からの指令信号に基づき発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長λ0を目標とする波長に固定する波長較正サブルーチンを実行する（ステップ２００）。
【０１３４】
波長較正サブルーチンが実行されると、発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が所定の初期波長で発光される（ステップ２０１）。
【０１３５】
次に図１４に示すモニタモジュール２２内において、白金Ｐtガスが封入されている吸収セル２３を透過し、拡散板１５ａ及び分光器７を通過した発振レーザ光Ｌ0の光強度が、センサ１０上で求められる。この時最大強度の光を検出したチャンネル番号に応じてセンサ１０上の光検出位置が定まる。但し発振レーザ光のスペクトルの光強度を検出するセンサ１０上のチャンネル番号は、発振波長λ0の変化に応じて変化する（ステップ２０２）。
【０１３６】
次にコントローラ２０によって発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が、初期波長から所定の量だけ変化される。これにより発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が極小になる極小点Ｚ2、Ｚ1、Ｚ3を順次探していく（ステップ２０３）。
【０１３７】
そして発振波長λ0が較正終了波長になったか否かが判定される（ステップ２０４）。
【０１３８】
発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が較正終了波長ではないと判定された場合には（ステップ２０４の判断Ｎ０）、再びステップ２０２、ステップ２０３に移行され、発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が、さらに所定の量だけ変化される。一方発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が較正終了波長になった場合には（ステップ２０４の判断ＹＥＳ）、図１８（ｂ）に示すように発振波長λ0と光強度との関係のデータｄがプロットされる（ステップ２０５）。
【０１３９】
そして、図１８（ｂ）のデータｄの点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3に示すようにセンサ１０上で検出された発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされる。極小点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3の波長は吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍなので、極小点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3の位置に対応するセンサ１０上の受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3に入射される発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの中心波長λ0は吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍで較正される。これにより極小点Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3の位置に対応するセンサ１０上の受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3が判明する。またセンサ１０上の受光チャンネル間の波長差は、分光器７とセンサ１０との距離およびレンズの特性によって決まり、定数δで表すことができる。従って、センサ１０上で光強度が検出される未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0は、吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍと、受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3と未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0が検出される受光チャンネルＳPとの間のチャンネル数Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3と、定数δとを用いて、下記（１２）、（１３）、（１４）式、
λ01＝１９３．４３６９±Ｘ1×δ … （１２）
λ02＝１９３．２２４３±Ｘ2×δ … （１３）
λ03＝１９３．７２４５±Ｘ3×δ … （１４）
のいずれかによって求めることができる。また、上記各式から各々求めた三つの波長λ01、λ02、λ02の平均値を、最終的な未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0として求めることができる。更に、二つ以上の吸収線を用いているので、前述した二つ以上の基準光を用いた実施形態と同様に分光器７の分散値Ｄを求めることができる（ステップ２０６）。
【０１４０】
次にアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線幅よりも広いスペクトル線幅の白金Ｐtの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3を用いた発振レーザ光Ｌ0の波長検出の処理について図１６、図１８、図１９を参照して説明する。
【０１４１】
まず上述した図１８（ａ）に示すステップ２００〜２０１までの処理が行われる。
【０１４２】
次に図１６に示すモニタモジュール２２内において、白金Ｐtガスが封入されている吸収セル２３を透過した発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が光強度検出器２５上で検出される（ステップ２０２）。
【０１４３】
次に図１９に示すコントローラ２０によって発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が、初期波長から所定の量だけ変化される。これにより光強度検出器２５上で検出される発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が極小になる極小点を探していく（ステップ２０３）。
【０１４４】
次に上述した図１８（ａ）に示すステップ２０４〜２０５までの処理が行われる。
【０１４５】
この結果、ステップ２０３で光強度検出器２５上で検出される発振レーザ光Ｌ0のスペクトルの光強度が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3によって極小にされたときの、センサ１０上の受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3に入射される発振レーザ光Ｌ0の発振波長λ0が吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1、λP2、λP3となる。従って、センサ１０上で光強度が検出される未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0は、吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3の波長λP1＝１９３．４３６９ｎｍ、λP2＝１９３．２２４３ｎｍ、λP3＝１９３．７２４５ｎｍと 受光チャンネルＳz1、Ｓz2、Ｓz3と未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0が検出される受光チャンネルＳPとの間のチャンネル数Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3と、上記定数δとを用い、上記（１２）、（１３）、（１４）式から同様にして最終的な未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0として求めることができる（ステップ２０６）。
【０１４６】
なお、未知の発振レーザ光Ｌ0の波長λ0を求める際には、白金Ｐtの三つの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3のうち一つの吸収線か、あるいは二つの吸収線を用いてもよい。
【０１４７】
但し、上述した実施形態のように三つの吸収線ＢP1、ＢP2、ＢP3のうちの二つ以上の吸収線を使用すれば分光器７の分散値Ｄを求めることができ、なお一層被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【０１４８】
以上説明したように、アルゴンフッ素エキシマレーザにおいて、発振レーザ光Ｌ0の波長λ0＝１９３．３ｎｍを検出したい場合には、吸収線として白金Ｐt、砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線のうち、一つ以上の吸収線を前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線に対する吸収線として用いる。
【０１４９】
これにより分光器７に個体差があったり測定環境が変動などしたりして分光器７の特性が変化したとしても、被検出光源１から出力される被検出光Ｌ0の波長λ0を誤差なく精度よく検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】図１は本発明に係る波長検出装置の実施形態の構成を示す図である。
【図２】図２はネオンと砒素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図３】図３は被検出光の波長を演算する処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は分光器における光学系の配置構成を示す図である。
【図５】図５はネオンと炭素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図６】図６はネオンとゲルマニウムの発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図７】図７はゲルマニウムと砒素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図８】図８はネオンとゲルマニウムと砒素の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図９】図９は２個の基準ランプを使用した波長検出装置の構成例を示す図である。
【図１０】図１０はファプリーペロエタロン分光器を使用した波長検出装置の構成例を示す図である。
【図１１】図１１は干渉縞の半径の２乗と波長との関係を示す図である。
【図１２】図１２は本発明に係る回折格子型分光器の変形例を示す図である。
【図１３】図１３は白金の発光線を出力する基準光源を使用した場合のセンサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【図１４】図１４は本発明に係る波長検出装置の実施形態の構成を示す図である。
【図１５】図１５はアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線の光強度が、発光線のスペクトル線幅よりも狭いスペクトル線幅の複数の吸収線によって極小にされる様子を示した図である。
【図１６】図１６は、図１５に示す波長検出装置の実施形態の変形例を示す図である。
【図１７】図１７はアルゴンフッ素エキシマレーザの発光線の光強度が、発光線のスペクトル線幅よりも広いスペクトル線幅の吸収線によって極小にされる様子を示した図である。
【図１８】図１８（ａ）は吸収線を用いた発振レーザ光の波長制御のフローチャートを示す図であり、図１８（ｂ）は発振波長と光強度との関係を示す図である。
【図１９】図１９は一般的なレーザの波長安定化制御装置を示す図である。
【図２０】図２０は従来技術を説明する図であり、センサチャンネル番号とセンサ信号強度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５１】
１ 被検出光源
２ 基準光源
７、７′ 分光器
１０、１８ センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準光源で発光される基準光の波長に基づいて、被検出光源から出力される被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線を前記基準光として用いるようにした
波長検出装置。
【請求項２】
被検出光源から出力される被検出光の光強度を極小にする吸収線に基づいて前記被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長と近似した波長を有する白金Ｐt、砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線のうち、一つ以上の吸収線を前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線に対する吸収線として用いるようにした
波長検出装置。
【請求項１】
基準光源で発光される基準光の波長に基づいて、被検出光源から出力される被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長に最も近似した波長を有し、かつ光強度が一定以上の白金Ｐtの三つの発光線のうち、一つ以上の発光線を前記基準光として用いるようにした
波長検出装置。
【請求項２】
被検出光源から出力される被検出光の光強度を極小にする吸収線に基づいて前記被検出光の波長を検出する波長検出装置において、
前記被検出光がアルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の場合に、前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線の波長と近似した波長を有する白金Ｐt、砒素Ａs、ネオンＮe、炭素Ｃ、ゲルマニウムＧeの吸収線のうち、一つ以上の吸収線を前記アルゴンフッ素エキシマレーザ発光線に対する吸収線として用いるようにした
波長検出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００６−２４２９６７（Ｐ２００６−２４２９６７Ａ）
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５１６７９（Ｐ２００６−１５１６７９）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【分割の表示】特願平１１−５１６１１の分割
【原出願日】平成１１年２月２６日（１９９９．２．２６）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【分割の表示】特願平１１−５１６１１の分割
【原出願日】平成１１年２月２６日（１９９９．２．２６）
【出願人】（０００００１２３６）株式会社小松製作所 (1,686)
【Ｆターム（参考）】
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