JPH03144323A - レーザ波長測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ装置において、レーザ波長ずれの較正
用に用いられるレーザ波長測定装置に適用して有効な技
術に関する。

〔従来技術〕

レーザ光はそれ自体でコヒーレントな高い波長純度、高
出力などの特徴を持ち強い光照射の出来る光源として有
望とされてきた　最近このようなレーザ光を利用した光
源装置が開発されるようになってきへ　その代表的なも
のに半導体装置製造工程における超縮小投影露光工程に
用いられるリングラフィ用光源として検討されている狭
帯域化エキシマレーザがある。

この種の用途で用いられるレーザ装置において、レーザ
発振波長を安定させるためには、放射されるレーザ光の
波長ずれを常にモニタしてレーザ発振装置をフィードバ
ック制御してやる必要があった このようなモニタシステムにおける測定装置の構成とし
ては、放射されたレーザ光をエタロン等の分光器でスペ
クトル化した分散光とし、これをフォトディテクタアレ
イ等の受光素子を用いて受光するものが一般的であっμ
　ここで、前記エタロンとは一対の反射膜間に起こる光
の多重反射と干渉現象を応用した波長選択素子であり、
入射光を干渉縞状に受光素子上に照射する機能を有して
いる。また前記フォトディテクタアレイとは、フォトダ
イオード等の受光素子を一次元方向に多数配列したもの
で、個々の受光素子における光励起状態によって生じる
電流をモニタすることによって光の強度分布を検出する
ものである。

ところで、前記エタロンは使用環境の温度・気圧等の変
化によりその特性が大きく変化する。従来はこの様な用
途に用いられるエタロンを、温度・気圧を一定に保った
気密容器中に収納し使用することが一般的であり九　加
えて前記特性変化に備えて被測定光であるレーザ装置か
らのレーザ光とともに波長基準となる光（基準光）を同
時に受光して両者の波長を比較して波長のずれを検出し
、このデータを基にフィードバック制御を行ってい４ 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし前記のように、被測定光と基準光とを同一の光路
より受光した場合、前記フォトディテクタアレイを用い
た測定では、最大強度の位置を検出することは比較的容
易であるものの、被測定光と基準光とを同時に測定する
には信号処理が非常に複雑になるばかりでなく処理速度
が低下し制御性が悪化する懸念があった　すなわち、被
測定光と基準光とが同時に照射された場合、フォトディ
テクタアレイからの信号に基づいて被測定光と基準光と
を弁別しなくてはならず、両者の中心波長位置の差異を
比較するためには多くのステップの演算処理が必要とな
っていたのである。

本発明は前記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
レーザ装置における発振波長の較正を簡略化し信頼性の
向上、制御応答速度の向上を図ることのできる技術を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記の点に鑑みて、入射されたレーザ光を分光
器によってスペクトル化して測定素子に照光し波長を測
定するレーザ波長測定装置について、下記のような構成
としへ すなわち、基準光と被測定光との各々に対応していずれ
か一方のみを選択的に受光するための波長選択手段を備
えたものとした そして、前記波長選択手段について、例えば基準光のみ
を通過させるフィルタと被測定光のみを通過させるフィ
ルタとを用意し、これを光路上で選択的に切り換えられ
るようにした また、前記波長選択手段について、例えば測定素子とし
て基準光と被測定光との各々の波長帯域に感度を有する
ものを用意し、各党の波長測定を別個の測定素子で行う
こととした 〔作用〕 前記した手段によれば、　１単位あたりの測定に際して
フォトディテクタアレイ上の最大強度位置を一つ検出す
ればよいため、信号処理系も簡略化され即応性の高いフ
ィードバック制御が可能となる。

また、波長選択手段として光路上に配置されたフィルタ
を切り換える構造とすることにより、基準光あるいは被
測定光のいずれかの波長検出を行う際には、他方の光は
フィルタにより遮断されているため、他の光の干渉を受
けることなく波長検出が可能となり、検出精度を高める
こともできる。

また、波長選択手段として、基準光および被測定光の各
々の波長帯域に感度を有する２つの測定素子をそれぞれ
用意することによって、各党について同時かつ簡易に波
長検出が可能となる。

〔実施例〕 以下図面を用いて本発明の実施例を示す。

〈実施例１〉 第１図（ａ）および（ｂ）は本発明の実施例にかかるレ
ーザ波長測定装置の概略構成ならびに検出波長の特性を
示している。

すなわち、同図において被測定光と基準光とが同一の光
路で入射光１１として入射されてくると、フィルタ１２
または１３を通過して光フアイバケーブル１５を通じて
エタロン１６に達し、ここで分光されてレンズ１７を経
て測定素子であるフオトディテクタアレイ１８上に照射
される。

ここでフィルタ１２は基準光の波長域に透過性をもち被
測定光の波長域には透過性を持たない光学特性を有して
おり、フィルタ１３は被測定光の波長域に透過性をもち
基準光の波長域には透過性を持たない光学特性を有して
いる。両フィルタ１２、１３は一連に接続されており、
リニアアクチュエータ１４によって光路を横切る方向に
直線移動可能とされており、光路上にはいずれか一方の
フィルタ１２もしくは１３のみが選択的に配置されるよ
うになっている。

フォトデイタフタアレイ１８は、駆動機構と信号入出力
部を兼ねた駆動制御部１９に接続されており、この駆動
制御部１９は、フォトディテクタアレイ１８からの信号
処理を行い中心波長位置を検出する機能を有している。

かかる装置構成で、まず基準光の波長検出を行う場合、
アクチュエータ１４を駆動し、フィルタ１２が光路上に
配置されるようにする。このように光路上にフィルタ１
２を配置することによって、基準光のみがフォトディテ
クタアレイ１８上に照射される。このときの最強の中心
波長位置を駆動制御部１９内における図示しない記憶部
に記憶させておく。

次に、アクチュエータ１４を駆動し、今度はフィルタ１
３が光路上に配置されるようにする。この状態では被測
定光のみがフィルタ１３を経てフォトディテクタアレイ
１８上に照射される。このようにして被測定光の照射か
ら得られた最強の中心波長位置を前記駆動制御部１９内
に記憶し、引き続いて先の基準光による中心波長位置と
、今回得られた被測定光による中心波長位置とを比較す
る。

この結果、両光の最強となる中心波長位置にずれを生じ
ている場合は、その差分を算出して、この差分データに
基づいて図示しないレーザ発振部を制御する。このよう
なレーザ発振波長ずれの較正は具体的にはレーザ発振部
に内蔵された図示しないエタロンをレーザ光路上で傾角
変化させる等の手段により行う。

このように、本実施例ではフォトディテクタアレイ１８
による基準光の受光時には被測定光はフィルタ１２によ
り遮断されているため、他の波長帯域の光の受光による
影響を受けることなく、すなわち波長信号の弁別を行う
ことなく基準光の最強中心波長のデータを容易に得るこ
とができる。

また同様に、被測定光の受光時にはフィルタ１３により
被測定光の最強中心波長のデータを高精度かつ容易に得
ることができる。

〈実施例２〉 次に、本発明の他の実施例を第２図に基づいて説明する
。

本実施例ではフィルタ１２および１３は、レンズ１７と
フォトディテクタアレイ１８ａ　　１８ｂの間に固定的
に配置されており、かつフィルタ１２および１３はそれ
ぞれレンズ１７の垂直軸を基準として対称位置に配置さ
れている。

ここで、フィルタ１２および１３は前記実施例１で説明
したように、基準光のみの透過性および被測定光のみの
透過性をそれぞれ有しているため、フィトディテクタア
レイ１８ａでは基準光の波長特性が、フォトディテクタ
アレイ１８ｂでは被測定光の波長特性がそれぞれ検出さ
れる。これらをグラフ図にしたものが第２図（ｂ）であ
り、両フォトディテクタアレイ１８ａ、１８ｂはそれぞ
れレンズ１７の中心軸に対称位置に配置されているため
、その波長特性も略対称となっている。

駆動制御部１９では両フォトディテクタアレイ１８ａ、
１８ｂからの信号を基準クロックタイミングで同期させ
て同時に比較することにより、中心波長位置にずれを生
じている場合には、その差分を算出して、その差分デー
タに基づいて図示しないレーザ発振部を制御する。この
ようなレーザ発振波長ずれの較正は、具体的には実施例
１で説明したのと同様に、レーザ発振部に内蔵された図
示しないエタロンをレーザ光路上で傾角変化させる等の
手段により行う。

このように、本実施例２では基準光と被測定光とを同時
に受光してその比較を行うことができるため、さらに即
応性の高い波長ｌｌ１ｌｌ　御が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、レーザ装置より放
射されるレーザ光の波長ずれを迅速に検出して、制御応
答速度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の実施例であり、第１図（
ａ）は実施例１のレーザ波長測定装置の概略構成図、同
図（ｂ）はその波長特性を示すグラフ図、第２図（ａ）
は実施例２のレーザ波長測定装置の概略椙成ｌ　同図（
ｂ）はその波長特性を示すグラフ図である。 １１・・入射光（被測定光と基準光）、　１２Ｉ３・・
・フィルタ、　１４・・・リニアアクチュエータ、　１
５・・・光フアイバケーブル、　１６・・・エタロン、
　１７・　・・レンズ、１８、１８　ａ。 １８ｂ・・・フォトディテクタアレイ、１９・・・駆動
制御戦 第１ 涜長

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射されたレーザ光を分光器によってスペクトル
   化して測定素子に照光し波長を測定するレーザ波長測定
   装置であって、基準光と被測定光とのいずれか一方のみ
   を選択的に受光するための波長選択手段を備えたレーザ
   波長測定装置。
2. （２）前記波長選択手段は、光路上に配置され基準光ま
   たは被測定光のみをそれぞれ通過させるフィルタであり
   、このフィルタは光路上で選択的に配置される切換手段
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のレーザ波
   長測定装置。
3. （３）前記波長選択手段は、分光器を通過した基準光と
   被測定光との各々の波長帯域にそれぞれ感度を有する２
   つの測定素子からなることを特徴とする請求項１記載の
   レーザ波長測定装置。