JP2001298234A - 紫外線レーザ装置及びその波長安定化方法 - Google Patents
紫外線レーザ装置及びその波長安定化方法Info
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- JP2001298234A JP2001298234A JP2000112607A JP2000112607A JP2001298234A JP 2001298234 A JP2001298234 A JP 2001298234A JP 2000112607 A JP2000112607 A JP 2000112607A JP 2000112607 A JP2000112607 A JP 2000112607A JP 2001298234 A JP2001298234 A JP 2001298234A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 環境の変化にかかわらず安定で正確な中心波
長を発振させることの可能なエキシマレーザ装置を提供
する。 【解決手段】 波長が既知で安定な基準光(39)及びレー
ザ光(11)をエタロン(33C)に照射して、生成される干渉
縞の明縞(34C,35C)の位置に基づいてレーザ光(11)の中
心波長(λex)を測定し、中心波長(λex)を制御する波長
制御方法において、レーザ光(11)の上限中心波長(λex
2)及び下限中心波長(λex1)が生成する明縞の結像位置
(34C)の間に、基準光(39)の1次又は高次の明縞(35C)が
1本だけ結像するようにエタロン(33C)を選定し、この
基準光(39)の1次又は高次の明縞(35C)の結像位置にレ
ーザ光(11)の明縞(34C)の結像位置が一致するようにレ
ーザ光(11)の中心波長(λex)を制御する。
長を発振させることの可能なエキシマレーザ装置を提供
する。 【解決手段】 波長が既知で安定な基準光(39)及びレー
ザ光(11)をエタロン(33C)に照射して、生成される干渉
縞の明縞(34C,35C)の位置に基づいてレーザ光(11)の中
心波長(λex)を測定し、中心波長(λex)を制御する波長
制御方法において、レーザ光(11)の上限中心波長(λex
2)及び下限中心波長(λex1)が生成する明縞の結像位置
(34C)の間に、基準光(39)の1次又は高次の明縞(35C)が
1本だけ結像するようにエタロン(33C)を選定し、この
基準光(39)の1次又は高次の明縞(35C)の結像位置にレ
ーザ光(11)の明縞(34C)の結像位置が一致するようにレ
ーザ光(11)の中心波長(λex)を制御する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、正確で安定な中心
波長のレーザ光を発振可能な、紫外線レーザ装置及びそ
の波長の安定化方法に関する。
波長のレーザ光を発振可能な、紫外線レーザ装置及びそ
の波長の安定化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、レーザから発振するレーザ光
の中心波長を、レーザ光をエタロンに通した際に生じる
明縞の位置に基づいて測定する技術が知られており、例
えば特開平6−188502号公報に示されている。図
1に、このようなエキシマレーザ装置の一例を示す。図
1においてエキシマレーザ装置1は、レーザ光11の中
心波長を制御する狭帯域化ユニット20と、発振したレ
ーザ光11の中心波長λexを測定する波長測定装置30
とを備えている。
の中心波長を、レーザ光をエタロンに通した際に生じる
明縞の位置に基づいて測定する技術が知られており、例
えば特開平6−188502号公報に示されている。図
1に、このようなエキシマレーザ装置の一例を示す。図
1においてエキシマレーザ装置1は、レーザ光11の中
心波長を制御する狭帯域化ユニット20と、発振したレ
ーザ光11の中心波長λexを測定する波長測定装置30
とを備えている。
【0003】レーザチャンバ2内で発振したレーザ光1
1は、狭帯域化ユニット20に入射し、内部のグレーテ
ィング23によって波長のスペクトル幅を狭帯域化さ
れ、中心波長λexを制御される。このとき、狭帯域化ユ
ニット20内部の回折ミラー24を回転させることによ
り、中心波長λexを変更可能である。狭帯域化されたレ
ーザ光11は、波長測定装置30に入射する。波長測定
装置30の内部には、コースエタロン33C及びファイ
ンエタロン33Fが設置され、入射したレーザ光11の
中心波長λexに応じたレーザ干渉縞を生成する。これら
のレーザ干渉縞は、それぞれ集光レンズ36C,36F
によって、コースレーザ明縞34C及びファインレーザ
明縞34Fとして中心波長λexに応じた位置に結像され
る。
1は、狭帯域化ユニット20に入射し、内部のグレーテ
ィング23によって波長のスペクトル幅を狭帯域化さ
れ、中心波長λexを制御される。このとき、狭帯域化ユ
ニット20内部の回折ミラー24を回転させることによ
り、中心波長λexを変更可能である。狭帯域化されたレ
ーザ光11は、波長測定装置30に入射する。波長測定
装置30の内部には、コースエタロン33C及びファイ
ンエタロン33Fが設置され、入射したレーザ光11の
中心波長λexに応じたレーザ干渉縞を生成する。これら
のレーザ干渉縞は、それぞれ集光レンズ36C,36F
によって、コースレーザ明縞34C及びファインレーザ
明縞34Fとして中心波長λexに応じた位置に結像され
る。
【0004】また、波長測定装置30は、既知の基準波
長λhgの基準光39を発生する基準光源38を備えてい
る。コースエタロン33C及びファインエタロン33F
は、これらの基準光39から基準干渉縞を生成する。こ
れらの干渉縞は、それぞれ集光レンズ36C,36Fに
よって、コース基準明縞35C及びファイン基準明縞3
5Fとして基準波長λhgに応じた位置に結像される。波
長検出器32C,32Fは、例えば1次元のラインセン
サであり、波長コントローラ25に電気的に接続され
て、レーザ明縞34C,34F及び基準明縞35C,3
5Fの位置を測定する。
長λhgの基準光39を発生する基準光源38を備えてい
る。コースエタロン33C及びファインエタロン33F
は、これらの基準光39から基準干渉縞を生成する。こ
れらの干渉縞は、それぞれ集光レンズ36C,36Fに
よって、コース基準明縞35C及びファイン基準明縞3
5Fとして基準波長λhgに応じた位置に結像される。波
長検出器32C,32Fは、例えば1次元のラインセン
サであり、波長コントローラ25に電気的に接続され
て、レーザ明縞34C,34F及び基準明縞35C,3
5Fの位置を測定する。
【0005】レーザ光11の中心波長λexを測定する際
には、まずエタロン33C,33Fに基準光39のみを
入射させて基準明縞35C,35Fの位置を測定し、こ
れに基づいてエタロン33C,33Fにおける基準明縞
35C,35Fの位置と基準波長λhgとの関係を較正す
る。そして、レーザ光11を入射させ、このときのレー
ザ明縞34C,34Fの位置からレーザ光11の中心波
長λexを求め、上記較正に基づいて中心波長λexを正確
に検出する。
には、まずエタロン33C,33Fに基準光39のみを
入射させて基準明縞35C,35Fの位置を測定し、こ
れに基づいてエタロン33C,33Fにおける基準明縞
35C,35Fの位置と基準波長λhgとの関係を較正す
る。そして、レーザ光11を入射させ、このときのレー
ザ明縞34C,34Fの位置からレーザ光11の中心波
長λexを求め、上記較正に基づいて中心波長λexを正確
に検出する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題がある。即ち、エタ
ロン33C,33Fのギャップの間隔やその屈折率は、
エタロン33C,33Fの周囲の温度や圧力等の環境変
動によって変化する。そのため、これらの変動によっ
て、光の波長は変化していないにも拘らず明縞の位置が
移動する。しかも、このような明縞の移動の影響の度合
いが、レーザ光11によって生じたレーザ明縞34C,
34Fと基準光39によって生じた基準明縞35C,3
5Fとでは異なるため、波長測定に誤差が生じることが
ある。エキシマレーザ装置1は、このような波長測定に
基づいてレーザ光11の中心波長λexを制御しているた
め、測定誤差によって中心波長λexを所定の値に安定さ
せることが困難となる。そして、レーザ光11を加工用
の光源として使用するような場合には、加工の精度が低
下するという問題がある。
来技術には、次に述べるような問題がある。即ち、エタ
ロン33C,33Fのギャップの間隔やその屈折率は、
エタロン33C,33Fの周囲の温度や圧力等の環境変
動によって変化する。そのため、これらの変動によっ
て、光の波長は変化していないにも拘らず明縞の位置が
移動する。しかも、このような明縞の移動の影響の度合
いが、レーザ光11によって生じたレーザ明縞34C,
34Fと基準光39によって生じた基準明縞35C,3
5Fとでは異なるため、波長測定に誤差が生じることが
ある。エキシマレーザ装置1は、このような波長測定に
基づいてレーザ光11の中心波長λexを制御しているた
め、測定誤差によって中心波長λexを所定の値に安定さ
せることが困難となる。そして、レーザ光11を加工用
の光源として使用するような場合には、加工の精度が低
下するという問題がある。
【0007】本発明は、上記の問題に着目してなされた
ものであり、環境の変化にかかわらず安定で正確な中心
波長を発振させることの可能なエキシマレーザ装置を提
供することを目的としている。
ものであり、環境の変化にかかわらず安定で正確な中心
波長を発振させることの可能なエキシマレーザ装置を提
供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、本発明は、レーザ光の上限中心波
長及び下限中心波長が生成する明縞の結像位置の間に、
基準光の1次又は高次の明縞が1本だけ結像するように
エタロンを選定し、このエタロンの明縞にレーザ光の明
縞が一致するようにレーザ光の中心波長を制御してい
る。また、このような制御方法が可能な波長制御装置を
備えている。
的を達成するために、本発明は、レーザ光の上限中心波
長及び下限中心波長が生成する明縞の結像位置の間に、
基準光の1次又は高次の明縞が1本だけ結像するように
エタロンを選定し、このエタロンの明縞にレーザ光の明
縞が一致するようにレーザ光の中心波長を制御してい
る。また、このような制御方法が可能な波長制御装置を
備えている。
【0009】即ち本発明によれば、基準明縞とレーザ明
縞との結像位置が同じになるので、エタロンのギャップ
間隔やギャップの屈折率がエタロンの周囲の温度や圧力
等の環境変動によって変化しても、明縞の位置に対する
環境変動の影響を等しくすることができる。従って、環
境変動による波長測定の誤差が小さくなり、波長測定が
正確に行なえる。また、このように正確な波長測定に基
づいて中心波長を安定化するならば、安定で正確な中心
波長のレーザ光を発振させることが可能である。
縞との結像位置が同じになるので、エタロンのギャップ
間隔やギャップの屈折率がエタロンの周囲の温度や圧力
等の環境変動によって変化しても、明縞の位置に対する
環境変動の影響を等しくすることができる。従って、環
境変動による波長測定の誤差が小さくなり、波長測定が
正確に行なえる。また、このように正確な波長測定に基
づいて中心波長を安定化するならば、安定で正確な中心
波長のレーザ光を発振させることが可能である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
に係る実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態におい
て、前記従来技術の説明に使用した図と同一の要素には
同一符号を付し、重複説明は省略する。また、以下の説
明では、例えば波長λの2乗を表す際にλ^2と表記する
ものとする。
に係る実施形態を詳細に説明する。尚、実施形態におい
て、前記従来技術の説明に使用した図と同一の要素には
同一符号を付し、重複説明は省略する。また、以下の説
明では、例えば波長λの2乗を表す際にλ^2と表記する
ものとする。
【0011】まず、第1実施形態を説明する。図1は、
本実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成図である。
図1においてエキシマレーザ装置1は、内部で放電によ
って励起されるレーザガスを封入したレーザチャンバ2
と、このレーザチャンバ2から発振されるレーザ光11
の中心波長λexを制御する狭帯域化ユニット20と、発
振したレーザ光11の中心波長λexを検出する波長測定
装置30と、波長測定装置30の検出に基づいて狭帯域
化ユニット20に指令を出力し、レーザ光11の中心波
長λexを制御する波長コントローラ25とを備えてい
る。
本実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成図である。
図1においてエキシマレーザ装置1は、内部で放電によ
って励起されるレーザガスを封入したレーザチャンバ2
と、このレーザチャンバ2から発振されるレーザ光11
の中心波長λexを制御する狭帯域化ユニット20と、発
振したレーザ光11の中心波長λexを検出する波長測定
装置30と、波長測定装置30の検出に基づいて狭帯域
化ユニット20に指令を出力し、レーザ光11の中心波
長λexを制御する波長コントローラ25とを備えてい
る。
【0012】レーザチャンバ2内で発振したレーザ光1
1は、リアウィンドウ9から後方(図中左方)に出射
し、レーザチャンバ2の外部後方に設けられた狭帯域化
ユニット20に入射する。レーザ光11は、その内部で
プリズム22,22によってビーム幅を広げられ、回折
ミラー24に反射されてグレーティング23によって波
長のスペクトル幅を狭帯域化され、中心波長λexが制御
される。このとき、回折ミラー24は、波長を制御する
波長コントローラ25と電気的に接続され、その指示に
基づいて回転自在の回転ステージ44上に搭載されてい
る。この回転ステージ44を回転させることにより、グ
レーティング23へのレーザ光11の入射角度を変え
て、中心波長λexを変更することが可能である。狭帯域
化されたレーザ光11は、レーザチャンバ2に再入射し
てフロントウィンドウ7及びフロントミラー8を通過し
て出射し、波長測定装置30に入射する。波長測定装置
30の内部には、レーザ光11の光軸上にビームスプリ
ッタ12Aが配置され、レーザ光11の一部は図中下方
に反射して波長測定のために取り出される。
1は、リアウィンドウ9から後方(図中左方)に出射
し、レーザチャンバ2の外部後方に設けられた狭帯域化
ユニット20に入射する。レーザ光11は、その内部で
プリズム22,22によってビーム幅を広げられ、回折
ミラー24に反射されてグレーティング23によって波
長のスペクトル幅を狭帯域化され、中心波長λexが制御
される。このとき、回折ミラー24は、波長を制御する
波長コントローラ25と電気的に接続され、その指示に
基づいて回転自在の回転ステージ44上に搭載されてい
る。この回転ステージ44を回転させることにより、グ
レーティング23へのレーザ光11の入射角度を変え
て、中心波長λexを変更することが可能である。狭帯域
化されたレーザ光11は、レーザチャンバ2に再入射し
てフロントウィンドウ7及びフロントミラー8を通過し
て出射し、波長測定装置30に入射する。波長測定装置
30の内部には、レーザ光11の光軸上にビームスプリ
ッタ12Aが配置され、レーザ光11の一部は図中下方
に反射して波長測定のために取り出される。
【0013】レーザ光11は、ビームスプリッタ12B
及びミラー16により第1レーザ光11C及び第2レー
ザ光11Fに分割され、それぞれビームスプリッタ12
C,12Dを通過する。コースエタロン33C及びファ
インエタロン33Fは、拡散板37C,37Fを通って
入射してきた第1レーザ光11C及び第2レーザ光11
Fから干渉縞を生成する。これらのレーザ干渉縞は、そ
れぞれ集光レンズ36C,36Fによって、コースレー
ザ明縞34C及びファインレーザ明縞34Fとして中心
波長λexに応じた位置に結像される。
及びミラー16により第1レーザ光11C及び第2レー
ザ光11Fに分割され、それぞれビームスプリッタ12
C,12Dを通過する。コースエタロン33C及びファ
インエタロン33Fは、拡散板37C,37Fを通って
入射してきた第1レーザ光11C及び第2レーザ光11
Fから干渉縞を生成する。これらのレーザ干渉縞は、そ
れぞれ集光レンズ36C,36Fによって、コースレー
ザ明縞34C及びファインレーザ明縞34Fとして中心
波長λexに応じた位置に結像される。
【0014】また、波長測定装置30は、既知でかつ安
定した基準波長λhgの基準光39を発する例えば水銀の
同位体ランプ等の基準光源38を備えている。図1に示
すように、基準光39はビームスプリッタ12C,12
Dによって第1基準光39C及び第2基準光39Fに分
割され、それぞれ拡散板37C,37Fを通って、コー
スエタロン33C及びファインエタロン33Fに入射す
る。コースエタロン33C及びファインエタロン33F
は、これらの第1、第2基準光39から基準干渉縞を生
成する。これらの基準干渉縞は、それぞれ集光レンズ3
6C,36Fによって、コース基準明縞35C及びファ
イン基準明縞35Fとして基準波長λhgに応じた位置に
結像される。
定した基準波長λhgの基準光39を発する例えば水銀の
同位体ランプ等の基準光源38を備えている。図1に示
すように、基準光39はビームスプリッタ12C,12
Dによって第1基準光39C及び第2基準光39Fに分
割され、それぞれ拡散板37C,37Fを通って、コー
スエタロン33C及びファインエタロン33Fに入射す
る。コースエタロン33C及びファインエタロン33F
は、これらの第1、第2基準光39から基準干渉縞を生
成する。これらの基準干渉縞は、それぞれ集光レンズ3
6C,36Fによって、コース基準明縞35C及びファ
イン基準明縞35Fとして基準波長λhgに応じた位置に
結像される。
【0015】波長検出器32C,32Fは、例えば1次
元のラインセンサであり、波長コントローラ25に電気
的に接続されて、レーザ明縞34C,34F及び基準明
縞35C,35Fの位置を測定する。また、波長測定装
置30は波長コントローラ25に電気的に接続された
(接続は図示せず)シャッタ17を備えており、このシ
ャッタ17の開閉を制御して、エタロン33C,33F
にレーザ光11又は基準光39のいずれか一方のみが入
射するようにしている。
元のラインセンサであり、波長コントローラ25に電気
的に接続されて、レーザ明縞34C,34F及び基準明
縞35C,35Fの位置を測定する。また、波長測定装
置30は波長コントローラ25に電気的に接続された
(接続は図示せず)シャッタ17を備えており、このシ
ャッタ17の開閉を制御して、エタロン33C,33F
にレーザ光11又は基準光39のいずれか一方のみが入
射するようにしている。
【0016】レーザ光11の中心波長λexを測定する際
には、まずエタロン33C,33Fに基準光39のみを
入射させ、既知の基準波長λhgによって生成される基準
明縞の位置を測定し、これに基づいてエタロン33C,
33Fにおける明縞の位置と波長との関係を較正する。
そして、エタロン33C,33Fにレーザ光11を入射
させ、このときのレーザ明縞の位置からレーザ光11の
中心波長λexを求め、上記較正に基づいて中心波長λex
を正確に検出する。このとき、例えばエキシマレーザの
発振波長である紫外線領域において、レーザ光11の中
心波長λexと一致し、充分な光量を有し、かつ安定で既
知の基準波長λhgを有する基準光39を見つけることは
困難である。しかも、レーザ光11の中心波長λexが短
くなればなるほど、これに近い基準波長λhgを有する基
準光39を見つけることが困難となり、中心波長λexよ
りも基準波長λhgの長い基準光39を使用しなければな
らなくなる。そのため、基準明縞35C,35Fのう
ち、より高次の基準明縞35C,35Fがレーザ明縞3
4C,34Fに近い位置に表れるのを利用し、紫外線レ
ーザにおいては、この高次の基準明縞35C,35Fの
位置に基づいてエタロン33C,33Fを較正してい
る。
には、まずエタロン33C,33Fに基準光39のみを
入射させ、既知の基準波長λhgによって生成される基準
明縞の位置を測定し、これに基づいてエタロン33C,
33Fにおける明縞の位置と波長との関係を較正する。
そして、エタロン33C,33Fにレーザ光11を入射
させ、このときのレーザ明縞の位置からレーザ光11の
中心波長λexを求め、上記較正に基づいて中心波長λex
を正確に検出する。このとき、例えばエキシマレーザの
発振波長である紫外線領域において、レーザ光11の中
心波長λexと一致し、充分な光量を有し、かつ安定で既
知の基準波長λhgを有する基準光39を見つけることは
困難である。しかも、レーザ光11の中心波長λexが短
くなればなるほど、これに近い基準波長λhgを有する基
準光39を見つけることが困難となり、中心波長λexよ
りも基準波長λhgの長い基準光39を使用しなければな
らなくなる。そのため、基準明縞35C,35Fのう
ち、より高次の基準明縞35C,35Fがレーザ明縞3
4C,34Fに近い位置に表れるのを利用し、紫外線レ
ーザにおいては、この高次の基準明縞35C,35Fの
位置に基づいてエタロン33C,33Fを較正してい
る。
【0017】このとき、コースエタロン33Cは、その
ギャップ間隔が狭く、(λ^2)/(2n・d)で表され
るフリースペクトラルレンジ(以下、FSRと呼ぶ)が
広い。FSRは、明縞34の間隔に正の相関を有するパ
ラメータであるので、コースエタロン33Cによって生
成される明縞34C,35Cは間隔が広く、その数は少
なくなる。エタロン46による波長測定は、その明縞3
4C,35Cの位置を波長検出器32Cで検出すること
によって行なわれるので、コースエタロン33Cは広い
範囲にわたって波長を測定可能であるが、測定精度は約
±約0.1pmと比較的粗い。これに対し、ファインエタ
ロン33Fは、ギャップ間隔が広く、FSRが狭い。即
ち、ある程度波長範囲がわかっている波長を、精度よく
測定することが可能である。従って、まずコースエタロ
ン33Cによって生じるコース明縞34C,35Cの位
置を測定し、波長の範囲についてある程度の見当をつけ
てから、ファイン明縞34の位置を測定し、精密測定を
行なうようにする。
ギャップ間隔が狭く、(λ^2)/(2n・d)で表され
るフリースペクトラルレンジ(以下、FSRと呼ぶ)が
広い。FSRは、明縞34の間隔に正の相関を有するパ
ラメータであるので、コースエタロン33Cによって生
成される明縞34C,35Cは間隔が広く、その数は少
なくなる。エタロン46による波長測定は、その明縞3
4C,35Cの位置を波長検出器32Cで検出すること
によって行なわれるので、コースエタロン33Cは広い
範囲にわたって波長を測定可能であるが、測定精度は約
±約0.1pmと比較的粗い。これに対し、ファインエタ
ロン33Fは、ギャップ間隔が広く、FSRが狭い。即
ち、ある程度波長範囲がわかっている波長を、精度よく
測定することが可能である。従って、まずコースエタロ
ン33Cによって生じるコース明縞34C,35Cの位
置を測定し、波長の範囲についてある程度の見当をつけ
てから、ファイン明縞34の位置を測定し、精密測定を
行なうようにする。
【0018】従来技術の項で説明したように、このよう
な波長測定装置30を使用してレーザ光11の中心波長
λexの波長測定を精密に行なう際には、エタロン46の
周囲の環境の変動が誤差の原因となる。特に、環境の変
動がレーザ光11によって生成されるレーザ明縞の位置
に与える影響と、基準光39によって生成される高次の
基準明縞の位置に与える影響とが異なるため、精密な波
長測定が困難となる。特に、このような誤差はコースエ
タロン33Cにおける測定において顕著である。従っ
て、波長測定の誤差を最小限に抑えるためには、コース
基準明縞35Cの位置とコースレーザ明縞34Cの位置
とを一致させればよい。これにより、コース基準明縞3
5Cの位置とコースレーザ明縞34Cの位置とが、環境
の変動に対してほぼ同様の影響を受けることになるの
で、測定誤差を小さくすることが可能となり、波長測定
が正確になる。
な波長測定装置30を使用してレーザ光11の中心波長
λexの波長測定を精密に行なう際には、エタロン46の
周囲の環境の変動が誤差の原因となる。特に、環境の変
動がレーザ光11によって生成されるレーザ明縞の位置
に与える影響と、基準光39によって生成される高次の
基準明縞の位置に与える影響とが異なるため、精密な波
長測定が困難となる。特に、このような誤差はコースエ
タロン33Cにおける測定において顕著である。従っ
て、波長測定の誤差を最小限に抑えるためには、コース
基準明縞35Cの位置とコースレーザ明縞34Cの位置
とを一致させればよい。これにより、コース基準明縞3
5Cの位置とコースレーザ明縞34Cの位置とが、環境
の変動に対してほぼ同様の影響を受けることになるの
で、測定誤差を小さくすることが可能となり、波長測定
が正確になる。
【0019】以下、数式を使って詳細に説明する。図2
に、エタロン46に入射光18が入射した場合の、明縞
45の生成を表す説明図を示す。エタロン46は、石英
ガラス等の2枚の光学ガラス26を、図示しないスペー
サを介して、互いに平行に配置している。この2枚の光
学ガラス26の間の空間をギャップ27とよび、光学ガ
ラス26の間隔をギャップ間隔dと呼ぶ。光学ガラス2
6の対向する面には、それぞれ部分反射コーティングが
施されており、入射光18はギャップ27の内部で部分
反射を繰り返しながら、平行な出射光T1,T2,T3
……となってエタロン46から出射する。このとき、出
射光T1及び出射光T2がエタロン46から出射するま
での光路差ΔLが、ギャップ27間の入射光18の波長
λの整数倍になるとき、出射光T1及びT2は互いに強
め合う。光路差ΔLは、次の数式1で表される。 ΔL=(d/cosθ)+(dcos2θ/cosθ)=2dcosθ …………(1) このときθは入射角である。
に、エタロン46に入射光18が入射した場合の、明縞
45の生成を表す説明図を示す。エタロン46は、石英
ガラス等の2枚の光学ガラス26を、図示しないスペー
サを介して、互いに平行に配置している。この2枚の光
学ガラス26の間の空間をギャップ27とよび、光学ガ
ラス26の間隔をギャップ間隔dと呼ぶ。光学ガラス2
6の対向する面には、それぞれ部分反射コーティングが
施されており、入射光18はギャップ27の内部で部分
反射を繰り返しながら、平行な出射光T1,T2,T3
……となってエタロン46から出射する。このとき、出
射光T1及び出射光T2がエタロン46から出射するま
での光路差ΔLが、ギャップ27間の入射光18の波長
λの整数倍になるとき、出射光T1及びT2は互いに強
め合う。光路差ΔLは、次の数式1で表される。 ΔL=(d/cosθ)+(dcos2θ/cosθ)=2dcosθ …………(1) このときθは入射角である。
【0020】エタロン46のギャップ27内部には、例
えば1気圧、15゜CでCO2ガス0.03%を含む標準空気
や、窒素(N2)等の不活性ガスが媒体として介在して
いる。或いは、エタロン46を真空雰囲気中に設置する
場合もあり、この場合にはギャップ27内部の真空とな
るが、このような場合も含めて媒体と総称する。この媒
体の屈折率を屈折率nとすると、このギャップ27内部
で反射している入射光18の波長λは、波長(λ/n)
となる。従って、数式1で求められた光路差ΔLが、波
長(λ/n)の整数倍である場合に、出射光T1,T
2,T3……が互いに強め合う。即ち、次の数式2を満
たす入射角θの入射光18のみが強められて、エタロン
46から出射する。 m・λ=2n・dcosθ …………(2) ここで、mは次数(正の整数)、λは平行光18の波
長、nはギャップ27内部の屈折率、dはエタロン46
のギャップ間隔dである。
えば1気圧、15゜CでCO2ガス0.03%を含む標準空気
や、窒素(N2)等の不活性ガスが媒体として介在して
いる。或いは、エタロン46を真空雰囲気中に設置する
場合もあり、この場合にはギャップ27内部の真空とな
るが、このような場合も含めて媒体と総称する。この媒
体の屈折率を屈折率nとすると、このギャップ27内部
で反射している入射光18の波長λは、波長(λ/n)
となる。従って、数式1で求められた光路差ΔLが、波
長(λ/n)の整数倍である場合に、出射光T1,T
2,T3……が互いに強め合う。即ち、次の数式2を満
たす入射角θの入射光18のみが強められて、エタロン
46から出射する。 m・λ=2n・dcosθ …………(2) ここで、mは次数(正の整数)、λは平行光18の波
長、nはギャップ27内部の屈折率、dはエタロン46
のギャップ間隔dである。
【0021】数式2より、次数がmの場合及びm−1の
場合には、それぞれ次の数式3,4が成り立つ。 m・λ=2n・d・cosθ1 …………(3) (m−1)・λ=2n・d・cosθ2 …………(4) ここで、cosθ1はm次の明縞45、cosθ2はm−1次の
明縞45の、それぞれ結像位置を示す角度である。
場合には、それぞれ次の数式3,4が成り立つ。 m・λ=2n・d・cosθ1 …………(3) (m−1)・λ=2n・d・cosθ2 …………(4) ここで、cosθ1はm次の明縞45、cosθ2はm−1次の
明縞45の、それぞれ結像位置を示す角度である。
【0022】数式3,4より、以下の数式5,6が導か
れ、次数m、及び屈折率とギャップ27との積(n・
d)が算出される。 m=cosθ1/(cosθ1−cosθ2) …………(5) n・d=λ/2(cosθ1−cosθ2) …………(6) また、数式3より、波長λは次の数式7で算出される。 λ=2n・d・cosθ1/m …………(7)
れ、次数m、及び屈折率とギャップ27との積(n・
d)が算出される。 m=cosθ1/(cosθ1−cosθ2) …………(5) n・d=λ/2(cosθ1−cosθ2) …………(6) また、数式3より、波長λは次の数式7で算出される。 λ=2n・d・cosθ1/m …………(7)
【0023】ここで、あるエタロン46において基準波
長λhgの基準光39と、中心波長λexの入射光18とを
測定すると、それぞれ数式7より以下の数式8,9が成
立する。尚、hgは基準光39の、exはレーザ光11をそ
れぞれ表す添字である。 λhg=2nhg・d・cosθhg/mhg …………(8) λex=2nex・d・cosθex/mex …………(9) 即ち、入射光18の中心波長λexは、数式8,9より導
かれた数式10を用いて算出できる。 λex={(nex・d)/(nhg・d)}・(cosθex/cosθhg)・(mhg/mex )・λhg……(10)
長λhgの基準光39と、中心波長λexの入射光18とを
測定すると、それぞれ数式7より以下の数式8,9が成
立する。尚、hgは基準光39の、exはレーザ光11をそ
れぞれ表す添字である。 λhg=2nhg・d・cosθhg/mhg …………(8) λex=2nex・d・cosθex/mex …………(9) 即ち、入射光18の中心波長λexは、数式8,9より導
かれた数式10を用いて算出できる。 λex={(nex・d)/(nhg・d)}・(cosθex/cosθhg)・(mhg/mex )・λhg……(10)
【0024】上式において、レーザ光11に対するギャ
ップ27の屈折率nexと、基準光39に対するギャップ
27の屈折率nhgとの比はほぼ一定であるから、次の数
式11が成り立つ。 (nex・d)/(nhg・d)≒const …………(11) ここでconstは、一定値である。
ップ27の屈折率nexと、基準光39に対するギャップ
27の屈折率nhgとの比はほぼ一定であるから、次の数
式11が成り立つ。 (nex・d)/(nhg・d)≒const …………(11) ここでconstは、一定値である。
【0025】このとき、屈折率nexはレーザ光11の中
心波長λexに対する屈折率であり、中心波長λexが、例
えば248.150〜248.500nm程度まで幅があるために、波長
によって異なる値を示す。しかしながら、中心波長λex
が、248.150nmである場合と248.500nmである場合とで
は、屈折率nexの差は非常に小さいので、n248.150≒
n248.500として扱うものとする。また、屈折率は媒体
の温度、圧力、或いは不純物ガスの発生等の種々の要因
によって変動するため、屈折率nhgは正確には不明であ
る。しかしながら、たとえ媒体が変わっても、波長毎の
屈折率n同士の比はほぼ一定である。従って、前記標準
空気における基準波長λhgに対する屈折率nhgと、標準
空気における中心波長λexの代表値(例えば、上記248.
150nmと248.500nmとの中間値)の屈折率nexとを物性表
から選定し、その比nex/nhgを数式11のconstとして
採用すればよい。
心波長λexに対する屈折率であり、中心波長λexが、例
えば248.150〜248.500nm程度まで幅があるために、波長
によって異なる値を示す。しかしながら、中心波長λex
が、248.150nmである場合と248.500nmである場合とで
は、屈折率nexの差は非常に小さいので、n248.150≒
n248.500として扱うものとする。また、屈折率は媒体
の温度、圧力、或いは不純物ガスの発生等の種々の要因
によって変動するため、屈折率nhgは正確には不明であ
る。しかしながら、たとえ媒体が変わっても、波長毎の
屈折率n同士の比はほぼ一定である。従って、前記標準
空気における基準波長λhgに対する屈折率nhgと、標準
空気における中心波長λexの代表値(例えば、上記248.
150nmと248.500nmとの中間値)の屈折率nexとを物性表
から選定し、その比nex/nhgを数式11のconstとして
採用すればよい。
【0026】従って、数式10は、次の数式12に変形
される。 λex=(const)・(cosθex/cosθhg)・(mhg/mex)・λhg……(12) 上記数式12中の項(mhg/mex)は数式5より求めら
れ、λhgは既知である。これに対し、項(cosθex/cos
θhg)は、エタロン46の周辺の温度や気圧などの環境
の変動によって変動する。
される。 λex=(const)・(cosθex/cosθhg)・(mhg/mex)・λhg……(12) 上記数式12中の項(mhg/mex)は数式5より求めら
れ、λhgは既知である。これに対し、項(cosθex/cos
θhg)は、エタロン46の周辺の温度や気圧などの環境
の変動によって変動する。
【0027】即ち、中心波長λexの測定精度を向上させ
るためには、前述したように基準光39によって生じる
基準明縞35と入射光18によって生じるレーザ明縞3
4とを一致させ、項(cosθex/cosθhg)=1とすれば
よい。これにより、次の数式13が成り立ち、エタロン
46の周囲の環境に影響されず、入射光18の波長を精
密に測定可能である。 λex=(const)・(mhg/mex)・λhg ……(13)
るためには、前述したように基準光39によって生じる
基準明縞35と入射光18によって生じるレーザ明縞3
4とを一致させ、項(cosθex/cosθhg)=1とすれば
よい。これにより、次の数式13が成り立ち、エタロン
46の周囲の環境に影響されず、入射光18の波長を精
密に測定可能である。 λex=(const)・(mhg/mex)・λhg ……(13)
【0028】このようにコースエタロン33Cにおい
て、レーザ光11によって生じたコースレーザ明縞34
Cと基準光39によって生じたコース基準明縞35Cと
で一致させることにより、明縞45の変動の影響を打ち
消し、中心波長λexを正確に測定することが可能とな
る。そのためには、狭帯域化ユニット20内の回転ステ
ージ44を制御して、中心波長λexを変更すればよい。
て、レーザ光11によって生じたコースレーザ明縞34
Cと基準光39によって生じたコース基準明縞35Cと
で一致させることにより、明縞45の変動の影響を打ち
消し、中心波長λexを正確に測定することが可能とな
る。そのためには、狭帯域化ユニット20内の回転ステ
ージ44を制御して、中心波長λexを変更すればよい。
【0029】ところが、レーザ光11の中心波長λexを
変更してレーザ明縞34Cと基準明縞35Cとを一致さ
せても、基準明縞35Cの次数mhgが不明では、中心波
長λexを知ることが困難である。即ち、複数本のコース
基準明縞35Cが現れると、次数と明縞との関連づけが
できず、コース基準明縞35Cの次数mhgを知ることが
難しい。従って、次数mhgを知るためには、ただ1つの
みの次数のコース基準明縞35Cが、結像されるように
する必要がある。
変更してレーザ明縞34Cと基準明縞35Cとを一致さ
せても、基準明縞35Cの次数mhgが不明では、中心波
長λexを知ることが困難である。即ち、複数本のコース
基準明縞35Cが現れると、次数と明縞との関連づけが
できず、コース基準明縞35Cの次数mhgを知ることが
難しい。従って、次数mhgを知るためには、ただ1つの
みの次数のコース基準明縞35Cが、結像されるように
する必要がある。
【0030】そのためには、コースエタロン33Cのギ
ャップ間隔dの範囲を、次に示す手段によって定める必
要がある。これにより、ただ1つの次数mhgのコース基
準明縞35Cのみが結像されるので、次数mhgを特定で
きる。そして、このコース基準明縞35Cに、レーザ光
11によって生じたコースレーザ明縞34Cを一致させ
ることにより、レーザ光11の中心波長λexを正確に測
定することが可能となる。以下に、KrFエキシマレー
ザについて、コースエタロン33Cのギャップ間隔dを
定めるための手段について説明する。図3に、基準波長
λhgと、狭帯域化されたKrFエキシマレーザ1におい
て充分なパワーで発振する上限中心波長λex2(≒248.5
nm)及び下限中心波長λex1(≒248.15nm)とを示す。
基準波長λhgは一例として、水銀同位体ランプの253.65
277nmとしている。
ャップ間隔dの範囲を、次に示す手段によって定める必
要がある。これにより、ただ1つの次数mhgのコース基
準明縞35Cのみが結像されるので、次数mhgを特定で
きる。そして、このコース基準明縞35Cに、レーザ光
11によって生じたコースレーザ明縞34Cを一致させ
ることにより、レーザ光11の中心波長λexを正確に測
定することが可能となる。以下に、KrFエキシマレー
ザについて、コースエタロン33Cのギャップ間隔dを
定めるための手段について説明する。図3に、基準波長
λhgと、狭帯域化されたKrFエキシマレーザ1におい
て充分なパワーで発振する上限中心波長λex2(≒248.5
nm)及び下限中心波長λex1(≒248.15nm)とを示す。
基準波長λhgは一例として、水銀同位体ランプの253.65
277nmとしている。
【0031】このとき、m次のコース基準明縞35Cに
対し、(m+1)次、(m+2)次……という高次のコ
ース基準明縞35Cがそれぞれ生成される。このとき、
これらのコース基準明縞35Cは、基準光39よりもそ
れぞれFSRずつ波長の短い光の、m次の明縞の位置に
結像される。即ち、(m+1)次の基準明縞35は、波
長λ=(λhg−FSR)なる光のm次の明縞と一致し、
(m+i)次の基準明縞35は、波長λ=(λhg−i・
FSR)なる光のm次の明縞と一致する。このとき、i
は正の整数である。このとき、FSR=(λ^2)/(2
n・d)であるから、コースエタロン33Cのギャップ
間隔dに依存する。即ち、波長(λhg−i・FSR)
が、上記上限中心波長λex2と下限中心波長λex1との間
に1つだけ存在するようにギャップ間隔dを定めれば、
波長検出器32上には(m+i)次のコース基準明縞3
5Cのみが現れるので、その次数(m+i)を正確に知
ることができる。そして、この波長(λhg−i・FS
R)にレーザ光11の中心波長λexを一致させることに
より、中心波長λexを正確に検出することが可能とな
る。
対し、(m+1)次、(m+2)次……という高次のコ
ース基準明縞35Cがそれぞれ生成される。このとき、
これらのコース基準明縞35Cは、基準光39よりもそ
れぞれFSRずつ波長の短い光の、m次の明縞の位置に
結像される。即ち、(m+1)次の基準明縞35は、波
長λ=(λhg−FSR)なる光のm次の明縞と一致し、
(m+i)次の基準明縞35は、波長λ=(λhg−i・
FSR)なる光のm次の明縞と一致する。このとき、i
は正の整数である。このとき、FSR=(λ^2)/(2
n・d)であるから、コースエタロン33Cのギャップ
間隔dに依存する。即ち、波長(λhg−i・FSR)
が、上記上限中心波長λex2と下限中心波長λex1との間
に1つだけ存在するようにギャップ間隔dを定めれば、
波長検出器32上には(m+i)次のコース基準明縞3
5Cのみが現れるので、その次数(m+i)を正確に知
ることができる。そして、この波長(λhg−i・FS
R)にレーザ光11の中心波長λexを一致させることに
より、中心波長λexを正確に検出することが可能とな
る。
【0032】次に、波長(λhg−i・FSR)が、上記
上限中心波長λex2と下限中心波長λex1との間(以下、
この範囲をエキシマ波長域と言う)に1つだけ存在する
ように、コースエタロン33Cのギャップ間隔dを定め
る手順について、数値をあげて具体的に説明する。
上限中心波長λex2と下限中心波長λex1との間(以下、
この範囲をエキシマ波長域と言う)に1つだけ存在する
ように、コースエタロン33Cのギャップ間隔dを定め
る手順について、数値をあげて具体的に説明する。
【0033】上述したように、基準光39のFSRは、
次の数式14により算出される。 FSR=(λhg^2)/2nhg・d …………(14) そして、上記のエキシマ波長域λex1〜λex2の範囲に、
コース基準明縞35Cが少なくとも1本以上存在すると
いう条件は、次の数式15によって導かれる。 λex1≦λhg−FSR・i≦λex2 …………(15) 数式15に数式14を代入して変形すると、数式16と
なる。 2nhg・(λhg-λex2)/(λhg^2)≦i/d≦2nhg・(λhg-λex1)/(λ hg^2) ………(16)
次の数式14により算出される。 FSR=(λhg^2)/2nhg・d …………(14) そして、上記のエキシマ波長域λex1〜λex2の範囲に、
コース基準明縞35Cが少なくとも1本以上存在すると
いう条件は、次の数式15によって導かれる。 λex1≦λhg−FSR・i≦λex2 …………(15) 数式15に数式14を代入して変形すると、数式16と
なる。 2nhg・(λhg-λex2)/(λhg^2)≦i/d≦2nhg・(λhg-λex1)/(λ hg^2) ………(16)
【0034】KrFエキシマレーザにおいて、コースエ
タロン33Cが標準空気中にあるものとすると、基準波
長λhgに対する屈折率nhgは、1.0003004530である。こ
の値を数式16に代入すると、次の数式17が導かれ
る。 160.2≦i/d≦171.1 …………(17)
タロン33Cが標準空気中にあるものとすると、基準波
長λhgに対する屈折率nhgは、1.0003004530である。こ
の値を数式16に代入すると、次の数式17が導かれ
る。 160.2≦i/d≦171.1 …………(17)
【0035】また、コースエタロン33Cの明縞が、エ
キシマ波長域λex1〜λex2内に2本以上存在しないよう
にするためには、FSRの大きさが次の数式18を満た
す必要がある。 FSR>(λex2−λex1)×1000 …………(18) 数式14より、数式18を変形すると、数式19より数
式20が導かれる。 λhg^2/2nhg・d>(λex2−λex1)×1000 …………(19) d<λhg^2/{2nhg(λex2−λex1)×1000} …………(20) この数式20に、上記屈折率nhgと、上限中心波長λex
2に対する標準空気の屈折率nex1(=1.0003019700)及
び下限中心波長λex1に対する標準空気の屈折率nex2
(=1.0003018709)とを代入すると、次の数式21が導
かれる。 d<0.091886289 …………(21)
キシマ波長域λex1〜λex2内に2本以上存在しないよう
にするためには、FSRの大きさが次の数式18を満た
す必要がある。 FSR>(λex2−λex1)×1000 …………(18) 数式14より、数式18を変形すると、数式19より数
式20が導かれる。 λhg^2/2nhg・d>(λex2−λex1)×1000 …………(19) d<λhg^2/{2nhg(λex2−λex1)×1000} …………(20) この数式20に、上記屈折率nhgと、上限中心波長λex
2に対する標準空気の屈折率nex1(=1.0003019700)及
び下限中心波長λex1に対する標準空気の屈折率nex2
(=1.0003018709)とを代入すると、次の数式21が導
かれる。 d<0.091886289 …………(21)
【0036】従って、数式21による条件と、iが正の
整数であるという条件とから、下の表1中で、数式17
を満たすi/dを見出せばよい。尚、表1において、ギ
ャップ間隔dの単位はmmである。
整数であるという条件とから、下の表1中で、数式17
を満たすi/dを見出せばよい。尚、表1において、ギ
ャップ間隔dの単位はmmである。
【表1】
【0037】表1より、(i,d)=(15,0.09),(13,
0.08),(11,0.06)、及び(9,0.055)がこの条件を満たす
ことになるので、コースエタロンのギャップ間隔dの範
囲は、例えば約55μmから90μm程度が適切というこ
とになる。
0.08),(11,0.06)、及び(9,0.055)がこの条件を満たす
ことになるので、コースエタロンのギャップ間隔dの範
囲は、例えば約55μmから90μm程度が適切というこ
とになる。
【0038】次に、このようなコースエタロン33Cを
使用して、波長測定をする場合の手順について説明す
る。図4に、波長測定を行なうための手順の一例を、各
ステップ番号にSを付したフローチャートで示す。波長
コントローラ25は、まず上記条件を満足するようなギ
ャップ間隔dを有するコースエタロン33Cに、シャッ
タ17を開閉操作して基準光39のみを照射し、その基
準明縞の位置を記憶する(S1)。そして、基準明縞の
位置に基づき、数式5より基準明縞の次数mhgを求める
(S2)。次に、シャッタ17を開閉操作してレーザ光
11のみをコースエタロン33Cに照射し、そのコース
レーザ明縞34Cの位置がコース基準明縞35Cの位置
と一致するように、狭帯域化ユニット20を制御して中
心波長λexを変更する(S3)。
使用して、波長測定をする場合の手順について説明す
る。図4に、波長測定を行なうための手順の一例を、各
ステップ番号にSを付したフローチャートで示す。波長
コントローラ25は、まず上記条件を満足するようなギ
ャップ間隔dを有するコースエタロン33Cに、シャッ
タ17を開閉操作して基準光39のみを照射し、その基
準明縞の位置を記憶する(S1)。そして、基準明縞の
位置に基づき、数式5より基準明縞の次数mhgを求める
(S2)。次に、シャッタ17を開閉操作してレーザ光
11のみをコースエタロン33Cに照射し、そのコース
レーザ明縞34Cの位置がコース基準明縞35Cの位置
と一致するように、狭帯域化ユニット20を制御して中
心波長λexを変更する(S3)。
【0039】そして、コースレーザ明縞34Cの位置を
精密に計測し(S4)、数式5よりコースレーザ明縞3
4Cの次数mexを求める(S5)。次に波長コントロー
ラ25は、数式11から求めた(const)及び数式13
に基づき、中心波長λexを算出する(S6)。
精密に計測し(S4)、数式5よりコースレーザ明縞3
4Cの次数mexを求める(S5)。次に波長コントロー
ラ25は、数式11から求めた(const)及び数式13
に基づき、中心波長λexを算出する(S6)。
【0040】実際に計測を行なった実施例によれば、コ
ースエタロン33Cによるコース基準明縞の次数mhg
(C)=483、コースレーザ明縞の次数mex(C)=493であっ
た。これに基づいて計算を行なったところ、レーザ光1
1の中心波長λex=248.50434nmであった。そして、分
光器を用いてこの中心波長λexを測定したところ、λex
=248.50438nmであった。即ち、通常、コースエタロン
33Cの誤差範囲は±0.1pmであるが、誤差0.04pmとい
う精密測定が可能であった。
ースエタロン33Cによるコース基準明縞の次数mhg
(C)=483、コースレーザ明縞の次数mex(C)=493であっ
た。これに基づいて計算を行なったところ、レーザ光1
1の中心波長λex=248.50434nmであった。そして、分
光器を用いてこの中心波長λexを測定したところ、λex
=248.50438nmであった。即ち、通常、コースエタロン
33Cの誤差範囲は±0.1pmであるが、誤差0.04pmとい
う精密測定が可能であった。
【0041】次に、コースエタロン33Cだけでなく、
ファインエタロン33Fを使ってさらに厳密な波長測定
を行なう場合について説明する。コースエタロン33C
によって検出された中心波長λex=248.50434nmに対
し、誤差範囲は約±0.1pmと推定される。従って、ファ
インエタロン33Fによってレーザ光11の中心波長λ
exを測定した際に、次の数式22を満足するような、基
準明縞の次数mhgとレーザ明縞の次数mex(F)との組み
合わせを求めればよい。 λex(C)-0.1pm≦λex(mhg,mex)≦λex(C)+0.1pm…………(22) 但し、λex(C)=248.50434nmである。
ファインエタロン33Fを使ってさらに厳密な波長測定
を行なう場合について説明する。コースエタロン33C
によって検出された中心波長λex=248.50434nmに対
し、誤差範囲は約±0.1pmと推定される。従って、ファ
インエタロン33Fによってレーザ光11の中心波長λ
exを測定した際に、次の数式22を満足するような、基
準明縞の次数mhgとレーザ明縞の次数mex(F)との組み
合わせを求めればよい。 λex(C)-0.1pm≦λex(mhg,mex)≦λex(C)+0.1pm…………(22) 但し、λex(C)=248.50434nmである。
【表2】
【0042】表2より、ファインエタロン33Fにおけ
るファイン基準明縞35Fの次数mhg(F)=24267、ファ
インレーザ明縞34Fの次数mex(F)=24770となり、中
心波長λex=248.504397nmとなった。このように、分光
器で測定した中心波長λex=248.50438nmに対し、誤差
0.17nmという非常に誤差の少ない測定が可能となった。
るファイン基準明縞35Fの次数mhg(F)=24267、ファ
インレーザ明縞34Fの次数mex(F)=24770となり、中
心波長λex=248.504397nmとなった。このように、分光
器で測定した中心波長λex=248.50438nmに対し、誤差
0.17nmという非常に誤差の少ない測定が可能となった。
【0043】次に、ArFエキシマレーザにおいて、コ
ースエタロン33Cのギャップ間隔dを定める手順につ
いて説明する。狭帯域化されたArFエキシマレーザ1
において、充分なパワーで発振する上限中心波長λex2
は約193.5nm)、下限中心波長λex1は193.2nmである。
基準波長λhgは一例として、水銀同位体ランプの253.72
84nm(真空中)を使用する。ArFエキシマレーザにお
いては発振波長が短いことから、レーザ光11が空気に
吸収されるのを防止するために、光路を真空にするか、
又は不活性ガスで満たすようにしている。ここでは、コ
ースエタロン33Cを真空中に配設した場合について説
明する。このとき、基準波長λhgに対する真空の屈折率
nhgは、1.0003004534である。この値を数式16に代入
すると、次の数式23が導かれる。 1871.7≦i/d≦1881.0 …………(23)
ースエタロン33Cのギャップ間隔dを定める手順につ
いて説明する。狭帯域化されたArFエキシマレーザ1
において、充分なパワーで発振する上限中心波長λex2
は約193.5nm)、下限中心波長λex1は193.2nmである。
基準波長λhgは一例として、水銀同位体ランプの253.72
84nm(真空中)を使用する。ArFエキシマレーザにお
いては発振波長が短いことから、レーザ光11が空気に
吸収されるのを防止するために、光路を真空にするか、
又は不活性ガスで満たすようにしている。ここでは、コ
ースエタロン33Cを真空中に配設した場合について説
明する。このとき、基準波長λhgに対する真空の屈折率
nhgは、1.0003004534である。この値を数式16に代入
すると、次の数式23が導かれる。 1871.7≦i/d≦1881.0 …………(23)
【0044】また、上記の数式18に、上限中心波長λ
ex2及び下限中心波長λex1に対する真空の屈折率nex1
(=1.0003297505)及びnex2(=1.0003294739)の値
を代入すると、次の数式24が導かれる。 d<0.107264607 …………(24) 従って、数式24による条件と、iが正の整数であると
いう条件とから、下の表3中で、数式23を満たすi/
dを見出せばよい。
ex2及び下限中心波長λex1に対する真空の屈折率nex1
(=1.0003297505)及びnex2(=1.0003294739)の値
を代入すると、次の数式24が導かれる。 d<0.107264607 …………(24) 従って、数式24による条件と、iが正の整数であると
いう条件とから、下の表3中で、数式23を満たすi/
dを見出せばよい。
【表3】
【0045】即ち、(i,d)=(201,0.107),(188,
0.1),(169,0.09)、及び(150,0.08)となり、ギャップ間
隔dの範囲は、一例として約80μmから107μm程度
が適切ということになる。
0.1),(169,0.09)、及び(150,0.08)となり、ギャップ間
隔dの範囲は、一例として約80μmから107μm程度
が適切ということになる。
【0046】以上説明したように本実施形態によれば、
狭帯域化されたエキシマレーザ1のレーザ光11の発振
波長の範囲内に、コース基準明縞35Cが1本だけ存在
するようにコースエタロン33Cのギャップ間隔dを定
めている。これにより、基準光39の次数mhgを正確に
求めることが可能となるので、基準波長λhgによってコ
ースエタロン33Cの較正を正確に行なうことができ、
このコースエタロン33Cを使用したレーザ光11の波
長測定が正確になる。
狭帯域化されたエキシマレーザ1のレーザ光11の発振
波長の範囲内に、コース基準明縞35Cが1本だけ存在
するようにコースエタロン33Cのギャップ間隔dを定
めている。これにより、基準光39の次数mhgを正確に
求めることが可能となるので、基準波長λhgによってコ
ースエタロン33Cの較正を正確に行なうことができ、
このコースエタロン33Cを使用したレーザ光11の波
長測定が正確になる。
【0047】そして、このコース基準明縞35Cの位置
に、レーザ光11のコースレーザ明縞34Cの位置が一
致するように、レーザ光11の中心波長λexを制御して
いる。これにより、コースエタロン33Cによる波長測
定において、コースエタロン33Cの周囲の温度や湿度
等の環境変動が起きても、レーザ光11と基準光39と
が同じ影響を受けるので、環境変動による測定誤差を最
小限に抑えることができる。そして、このコースエタロ
ン33Cによる波長測定に基づき、さらに精密にファイ
ンエタロン33Fによって波長測定を行なっているの
で、非常に正確な波長測定が可能である。そして、これ
らの測定値に基づき、レーザ光11の中心波長λexを制
御しているので、常に正確でしかも安定した中心波長λ
exのレーザ光11を得ることが可能である。
に、レーザ光11のコースレーザ明縞34Cの位置が一
致するように、レーザ光11の中心波長λexを制御して
いる。これにより、コースエタロン33Cによる波長測
定において、コースエタロン33Cの周囲の温度や湿度
等の環境変動が起きても、レーザ光11と基準光39と
が同じ影響を受けるので、環境変動による測定誤差を最
小限に抑えることができる。そして、このコースエタロ
ン33Cによる波長測定に基づき、さらに精密にファイ
ンエタロン33Fによって波長測定を行なっているの
で、非常に正確な波長測定が可能である。そして、これ
らの測定値に基づき、レーザ光11の中心波長λexを制
御しているので、常に正確でしかも安定した中心波長λ
exのレーザ光11を得ることが可能である。
【0048】尚、本実施形態ではコースエタロン33C
及びファインエタロン33Fの双方を使用して波長測定
を行なうように説明したが、これに限られるものではな
い。即ち、上記実施形態で示したように、コースエタロ
ンを1個だけ使用して波長測定を行なう場合でも波長測
定の精度が向上している。
及びファインエタロン33Fの双方を使用して波長測定
を行なうように説明したが、これに限られるものではな
い。即ち、上記実施形態で示したように、コースエタロ
ンを1個だけ使用して波長測定を行なう場合でも波長測
定の精度が向上している。
【図1】実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成図。
【図2】エタロンに入射光が入射した場合の、明縞の生
成を表す説明図。
成を表す説明図。
【図3】基準波長、上限中心波長及び下限中心波長の説
明図。
明図。
【図4】波長測定を行なうための手順を示すフローチャ
ート。
ート。
1:エキシマレーザ、2:レーザチャンバ、5:放電電
極、7:フロントウィンドウ、8:フロントミラー、
9:リアウィンドウ、11:レーザ光、12:ビームス
プリッタ、16:ミラー、17:シャッタ、18:入射
光、20:狭帯域化ユニット、22:プリズム、23:
グレーティング、24:回折ミラー、25:波長コント
ローラ、26:光学ガラス、27:ギャップ、30:波
長測定装置、32:波長検出器、33C:コースエタロ
ン、33F:ファインエタロン、34C:コースレーザ
明縞、34F:ファインレーザ明縞、35C:コース基
準明縞、35F:ファイン基準明縞、36:集光レン
ズ、37:拡散板、38:基準光源、39:基準光、4
4:回転ステージ、45:明縞、46:エタロン。
極、7:フロントウィンドウ、8:フロントミラー、
9:リアウィンドウ、11:レーザ光、12:ビームス
プリッタ、16:ミラー、17:シャッタ、18:入射
光、20:狭帯域化ユニット、22:プリズム、23:
グレーティング、24:回折ミラー、25:波長コント
ローラ、26:光学ガラス、27:ギャップ、30:波
長測定装置、32:波長検出器、33C:コースエタロ
ン、33F:ファインエタロン、34C:コースレーザ
明縞、34F:ファインレーザ明縞、35C:コース基
準明縞、35F:ファイン基準明縞、36:集光レン
ズ、37:拡散板、38:基準光源、39:基準光、4
4:回転ステージ、45:明縞、46:エタロン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H048 GA13 GA48 GA61 5F072 AA06 HH02 HH05 JJ05 KK06 KK07 KK08 KK15 KK18 PP05 RR05 YY06
Claims (2)
- 【請求項1】 波長が既知で安定な基準光(39)と、中心
波長(λex)が紫外線領域にあるレーザ光(11)とを入射し
てそれぞれの波長に応じた干渉縞を生成するエタロン(3
3C)と、これらの干渉縞の明縞(34C,35C)の位置を検出す
る波長検出器(32C)とを有し、レーザ光(11)の中心波長
(λex)を検出する波長測定装置(30)と、 中心波長(λex)を所望の値に制御する波長選択素子(23)
を有する狭帯域化ユニット(20)と、 波長測定装置(30)によって検出された中心波長(λex)の
検出値に基づいて、狭帯域化ユニット(20)に指令を出力
して中心波長(λex)を制御する波長コントローラ(25)と
を備えた紫外線レーザ装置において、 エタロン(33C)は、レーザ光(11)の上限中心波長(λex2)
及び下限中心波長(λex1)が生成する明縞の結像位置の
間に、基準光(39)の1次又は高次の明縞(35C)が1本だ
け結像するようにギャップ間隔(d)を定められ、 波長コントローラ(25)は、この基準光(39)の1次又は高
次の明縞(35C)の結像位置にレーザ光(11)の明縞(34C)の
結像位置が一致するように中心波長(λex)を制御するこ
とを特徴とする紫外線レーザ装置。 - 【請求項2】 波長が既知で安定な基準光(39)及びレー
ザ光(11)をエタロン(33C)に照射して、生成される干渉
縞の明縞(34C,35C)の位置に基づいてレーザ光(11)の中
心波長(λex)を測定し、 その測定した中心波長(λex)に基づいて紫外線レーザ装
置(1)の中心波長(λex)を安定化させる波長安定化方法
において、 レーザ光(11)の上限中心波長(λex2)及び下限中心波長
(λex1)が生成する明縞の結像位置(34C)の間に、基準光
(39)の1次又は高次の明縞(35C)が1本だけ結像するよ
うにエタロン(33C)を選定し、 この基準光(39)の1次又は高次の明縞(35C)の結像位置
にレーザ光(11)の明縞(34C)の結像位置が一致するよう
にレーザ光(11)の中心波長(λex)を制御することを特徴
とする波長安定化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000112607A JP2001298234A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 紫外線レーザ装置及びその波長安定化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000112607A JP2001298234A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 紫外線レーザ装置及びその波長安定化方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001298234A true JP2001298234A (ja) | 2001-10-26 |
Family
ID=18624738
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000112607A Pending JP2001298234A (ja) | 2000-04-13 | 2000-04-13 | 紫外線レーザ装置及びその波長安定化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001298234A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011233918A (ja) * | 2004-07-06 | 2011-11-17 | Komatsu Ltd | 高出力ガスレーザ装置 |
KR101208438B1 (ko) | 2005-02-14 | 2012-12-06 | 비악세스 | 멀티미디어 신호를 수신하기 위한 방법 및 시스템, 상기수신 방법 및 시스템을 위한 암호실체, 및 상기 암호실체를생성하기 위한 방법 및 블랙박스 |
WO2016084263A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化レーザ装置 |
-
2000
- 2000-04-13 JP JP2000112607A patent/JP2001298234A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011233918A (ja) * | 2004-07-06 | 2011-11-17 | Komatsu Ltd | 高出力ガスレーザ装置 |
KR101208438B1 (ko) | 2005-02-14 | 2012-12-06 | 비악세스 | 멀티미디어 신호를 수신하기 위한 방법 및 시스템, 상기수신 방법 및 시스템을 위한 암호실체, 및 상기 암호실체를생성하기 위한 방법 및 블랙박스 |
WO2016084263A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化レーザ装置 |
WO2016084755A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化レーザ装置 |
CN107112712A (zh) * | 2014-11-28 | 2017-08-29 | 极光先进雷射株式会社 | 窄带化激光装置 |
JPWO2016084755A1 (ja) * | 2014-11-28 | 2017-09-07 | ギガフォトン株式会社 | 狭帯域化レーザ装置 |
US9882343B2 (en) | 2014-11-28 | 2018-01-30 | Gigaphoton Inc. | Narrow band laser apparatus |
CN107112712B (zh) * | 2014-11-28 | 2019-08-16 | 极光先进雷射株式会社 | 窄带化激光装置 |
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