JPH0436622A - レーザ光の波長検出方法及び装置 - 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〕 本発明はレーザ光の波長検出方法及び装置に係り、特に
エタロンを使用する形式の装置に関する。

〔従来の技術〕

近Ｊ　　ＬＳＩの高密度化に伴い、エキシマレーザを狭
帯域化して配線パターンを形成するリングラフィが注目
されている。しかしエキシマレーザはその構造二　波長
安定性に欠けるという問題があるため波長を安定化する
装置が必要である。この波長安定化装置としては発振光
の波長を計測しその計測結果に基づいてレーザ発振装置
にフィードバック制御をかける方法が一般的である。

ところで、レーザの波長は使用環境や機械的振動等の外
乱によって微妙に変動するためこの波長をいかに高精度
に計測するかが発振波長安定化の鍵となる。レーザ波長
を測定する方法としては種々ある力＼　比較的簡便で精
度が得られる方法としてエタロンを用いたものがある。

この方法は、レーザ光をエタロンに入射させ、第５図に
示すようへ　透過光が描く干渉縞２０の半部の部分を一
次元フォトディテクタアレイｚｌ上に照射する。一次元
フォトディテクタアレイ２１はＣＣＤ等の受光素子を多
数配列したもので、干渉縞２０の濃淡を信号の強度とし
て出力する。そして、これら受光素子に与えられた番号
（アドレス）を基礎として各種の処理を施し波長を得る
。

なお、エタロンは気温や湿度の変化によって屈折率が変
動するため、基準の波長を有する基準レーザ発振光を用
いて誤差を補正する方法もある。

これ＋４　　基準レーザ発振光と被測定レーザ発振光と
をエタロン２１に導入し　前記基準レーザ発振光による
同心円状干渉縞と被測定レーザ発振光による同心円状干
渉縞との位置差を計測することにより被測定レーザ発振
光の波長を計測するものである。この場合、基準レーザ
発振光と被測定レーザ発振光とは同時または個別に入射
して測定する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところ力ｆ、前記した従来の方法では、いずれもエタロ
ンで作られた干渉縞と一次元フォトディテクタアレイの
相対的な位置関係が常に一定でなければ干渉縞の計測位
置がずれてしまう。しかしそのような相対位置関係を常
に一定に保つことは容易ではなく、実際上は位置ずれに
よる誤差が大きいという問題がある。

たとえＩ戴　　単純な位置調整ミスは勿龜　装置に熱膨
張や機械的振動が加わった場合において１戴干渉縞と一
次元フォトディテクタアレイとに位置的誤差が生へ　正
規の位置と異なった部分に干渉縞が照射されることとな
るから前記受光素子の番号（アドレス）に狂いが生じる
ある。

本発明は前記事項に鑑みてなされたもので、干渉縞と一
次元フォトディテクタアレイとの位置関係や光学系に若
干の誤差を生じても、波長を正確に測定することができ
るようにしたレーザ光の波長検出方法及び装置を提供す
ることを技術的課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記技術的課題を解決するために、以下のよう
な方法とした 即ち、被測定レーザ発振光をエタロンｌに導入する。こ
のエタロン１から導出された同心円状干渉縞を一次元フ
ォトディテクタアレイ２上に照射する。そして、この干
渉縞の直径を計測することにより波長を計測する。入射
光の波長と干渉縞の直径には１：　ｌの対応関係がある
ため、波長は干渉縞の直径から計算により求めることが
できる。

ここで、基準レーザ発振光をエタロンに導入しこのエタ
ロンから導出された各レーザ発振光による同心円状干渉
縞を一次元フォトディテクタアレイ上に照射し　基準レ
ーザ発振光による同心円状干渉縞の直径または弦の長さ
と、被測定レーザ発振光による同心円状干渉縞の直径ま
たは弦の長さを測定し　その基準レーザ発振光による同
心円状干渉縞の直径または弦の長さと、被測定レーザ発
振光による同心円状干渉縞の直径または弦の長さとの比
を基準レーザ発振光の波長に乗じて被測定レーザ発振光
の波長を計測するようにしてもよい。

前記基準レーザ発振光と被測定レーザ発振光とをエタロ
ンに導入する場合、これらを同時に入射して同時に直径
のデータを得てもよいし　個別に入射して個別に直径の
データを得てもよい。

次に、本発明の装置憾　被測定レーザ発振光を導入スべ
きエタロンと、このエタロンのレーザ発振光導出側に配
置された一次元フォトディテクタアレイと、この一次元
フォトディテクタアレイ上に照射された同心円状干渉縞
の位置を測定する位置測定手段とを備え、前記一次元フ
ォトディテクタアレイはエタロンから導出された同心円
状干渉縞の直径部分を包含する位置に配置されているこ
とを特徴とするレーザ光の波長検出装置である。

また、基準レーザ発振光を前記エタロンに導、入する基
準レーザ装置と、この基準レーザ装置からの基準レーザ
発振光及び被測定レーザ発振光を導入スべきエタロンと
、このエタロンのレーザ発振光導出側に配置された一次
元フォトディテクタアレイと、この一次元フォトディテ
クタアレイ上に照射された各同心円状干渉縞の位置を測
定する位置測定手段とを備え、前記一次元フォトディテ
クタアレイは、エタロンから導出された同心円状干渉縞
の直径部分を包含する位置に配置さ枳　前記測定手段６
戴　前記一次元フォトディテクタアレイ上に照射された
基準レーザ発振光による同心円状干渉縞の位置を測定す
るととともに、その測定位置を結ぶ線上に位置した被測
定レーザ発振光による同心円状干渉縞の位置を測定する
よう構成されていることを特徴とするレーザ光の波長検
出装置である。

本発明で檄　得られた直径、あるいは直径の志弦の長さ
の比から、前記のように計算で波長を求めるカー　この
計算はマニュアルで行ってもよいし演算手段で自動的に
行うようにしてもよい。

前記一次元フォトディテクタアレイはスタティック型ま
たはダイナミック型のいずれも使用することができる。

また、これらの方法及び装置屯　エキシマレーザは勿論
のことあらゆるレーザ装置に適用することができる。

〔作用〕

一次元フォトディテクタアレイで同心円状干渉縞の直径
を測定するので、同心円状干渉縞と一次元フォトディテ
クタアレイとの相対位置がずれたとしても、同心円状干
渉縞の直径そのものが変動することはないので、一次元
フォトディテクタアレイ上に照射される同心円状干渉縞
の直径を正確に検出することができる。

また、基準レーザ発振光を使用する場合哄　さらに精度
を向上させることができる。

即ち、エタロンからは基準レーザ発振光と被測定レーザ
発振光とによる２組の同心円状干渉縞が得ら瓢　光学系
のズレと使用環境の状態変化のいずれに対しても各干渉
縞が相互に同傾向の変位を生ずる。光学系にズレが生じ
た場合に昧　一次元フォトディテクタアレイで測定され
るのは各干渉縞の弦になる。各干渉縞は円形であるから
直径と弦の長さは比例する。したがって基準レーザ発振
光と被測定レーザ発振光とによる２組の同心円状干渉縞
の寸法比を波長データとして使用すれば光学系の位置ズ
レに関係なく正確な測定ができる。

一方、使用環境の変化による屈折率の変化に対しても２
組の同心円状干渉縞は同一の比率で影響を受けるため、
両者間の誤差は相殺さ担　容易に補正される。

〔実施例〕

本発明の実施例を第１図ないし第４図に基づいて説明す
る。

く第１実施例〉 第１実施例を第１図及び第２図により説明する。

被測定レーザ発振光１０は拡散光学系１１を介して拡散
さね　エタロン１に入射される。このエタロン１から導
出された導出光は同心円状干渉縞Ｃをなしており、この
同心円状干渉縞Ｃはその最大直径に略等しい長さの一次
元フォトディテクタアレイ２に照射される。一次元フォ
トディテクタアレイ２は可能な限り同心円状干渉縞Ｃの
直径位置に配置する。この一次元フォトディテクタアレ
イ２には測定手段３を接続されている。この測定手段３
は一次元フォトディテクタアレイ２の照度情報を入力と
し、その情報をコンピュータで処理するものである。具
体的には第２図に示すように、一次元フォトディテクタ
アレイ２の２点に現れる最大照度点を計測しそのアドレ
スを減算することにより同心円状干渉ＭＣの直径を検出
することができる。

〈第２実施例〉 第２実施例を第３図及び第４図により説明するカー　前
記第１実施例でｍＦ！Ａした部分と同一部分には同一符
号を付してその説明を省略する。

拡散光学系１１の前段には基準レーザ発振光Ｒと被測定
レーザ発振光１０とを同軸で導入するためのプリズムＰ
が配置され各レーザ発振光はエタロン１に入射される。

すると、エタロン１からは第４図に示すように基準レー
ザ発振光Ｒと被測定レーザ発振光１０とによる夫々の同
心円状干渉縞Ｃ，ＲＣが得られる。そして、一次元フォ
トディテクタアレイ２のアドレスから、同心円状干渉縞
Ｃの最内周縞の直径はＤ２、Ｄ３（ピーク値）間、同心
円状干渉縞ＲＣの最内周縞の直径はＤｌ、Ｄ４　（ピー
ク値）を得る。

そして（Ｄ３−Ｄ２）／　（Ｄ４−ＤＩ）の演算を行う
ことによって波長値のデータが得られる。

基準レーザ発振光Ｒの波長は既知であるから、この波長
に前記比を乗することで、被測定レーザ発振光１０の波
長を求めることができる。この演算はマイクロコンピュ
ータにより自動的に行うのがよい。

このよう番ミ　　エタロンに基準レーザ発振光と被測定
レーザ発振光とを導入するように構成することによって
光学系の位置ズレや精度に影響を受けることなく極めて
高精度な波長測定ができる。なお、プリズムＰを用いず
各レーザ発振光を交互に入射するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれく　同心円状干渉縞の直径を測定するよう
にしたので、光学系の位置ズレに影響を受けることなく
正確に測定することができる。

また、エタロンに基準レーザ発振光と被測定レーザ発振
光とを導入することとすれば、光学系の位置ズレや精度
に影響を受けることなく極めて高精度な波長測定ができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例を示し、第１図は
第１実施例に示す装置の側面は　第２図はその動作原理
を示し、同心円状干渉縞と一次元フォトディテクタアレ
イの出力分布との関係を示す１　第３図は第２実施例に
示す装置の側面歇第４図はその動作原理をポル　同心円
状干渉縞と一次元フォトディテクタアレイの出力分布と
の関係を示す銖　第５図は従来のレーザ光の波長検出方
法の原理を示し　同心円状干渉縞と一次元フォトディテ
クタアレイの出力分布との関係を示す図である。 １・・エタロン、 ２・・一次元フォトディテクタアレイ、３・・測定手孔 第１図 距章 第２図 第３図 Ｓ巨駐 第４図 距離 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定レーザ発振光をエタロンに導入し、このエ
   タロンから導出された同心円状干渉縞を、一次元フォト
   ディテクタアレイ上に照射し、この干渉縞の直径を計測
   することにより波長を計測することを特徴とするレーザ
   光の波長検出方法。
2. （２）基準レーザ発振光と被測定レーザ発振光とをエタ
   ロンに導入し、このエタロンから導出された各レーザ発
   振光による同心円状干渉縞を一次元フォトディテクタア
   レイ上に照射し、基準レーザ発振光による同心円状干渉
   縞の直径または弦の長さと、被測定レーザ発振光による
   同心円状干渉縞の直径または弦の長さを測定し、その両
   者の比を基準レーザ発振光の波長に乗じて被測定レーザ
   発振光の波長を計測することを特徴とするレーザ光の波
   長検出方法。
3. （３）被測定レーザ発振光を導入すべきエタロンと、こ
   のエタロンのレーザ発振光導出側に配置された一次元フ
   ォトディテクタアレイと、この一次元フォトディテクタ
   アレイ上に照射された同心円状干渉縞の位置を測定する
   位置測定手段とを備え、前記一次元フォトディテクタア
   レイはエタロンから導出された同心円状干渉縞の直径部
   分を包含する位置に配置されていることを特徴とするレ
   ーザ光の波長検出装置。
4. （４）基準レーザ発振光を前記エタロンに導入する基準
   レーザ装置と、この基準レーザ装置からの基準レーザ発
   振光及び被測定レーザ発振光を導入すべきエタロンと、
   このエタロンのレーザ発振光導出側に配置された一次元
   フォトディテクタアレイと、この一次元フォトディテク
   タアレイ上に照射された各同心円状干渉縞の位置を測定
   する位置測定手段とを備え、前記一次元フォトディテク
   タアレイは、エタロンから導出された同心円状干渉縞の
   直径部分を包含する位置に配置され、前記測定手段は、
   前記一次元フォトディテクタアレイ上に照射された基準
   レーザ発振光による同心円状干渉縞の位置を測定すると
   とともに、その測定位置を結ぶ線上に位置した被測定レ
   ーザ発振光による同心円状干渉縞の位置を測定するよう
   構成されていることを特徴とするレーザ光の波長検出装
   置。