JPH06186086A - Wavelength detecting device - Google Patents

Wavelength detecting device

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Publication number
JPH06186086A
JPH06186086A JP4355013A JP35501392A JPH06186086A JP H06186086 A JPH06186086 A JP H06186086A JP 4355013 A JP4355013 A JP 4355013A JP 35501392 A JP35501392 A JP 35501392A JP H06186086 A JPH06186086 A JP H06186086A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
light
etalon
interference fringes
transmitted
Prior art date
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Pending
Application number
JP4355013A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Wakabayashi
理 若林
Yukio Kobayashi
諭樹夫 小林
Masahiko Kowaka
雅彦 小若
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP4355013A priority Critical patent/JPH06186086A/en
Publication of JPH06186086A publication Critical patent/JPH06186086A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the time for calculation so as to enable high-speed control by detecting change in the fine wavelength of light for detection from the radius of one interference fringe detected, and detecting change in the coarse wavelength of the light for detection from the center position of the interference fringe. CONSTITUTION:A front mirror is provided at the front of an excimer laser chamber 21 and a narrowing unit 30 is provided at the back of the chamber to narrow laser beams for output. A beam splitter for detecting laser beam wavelengths is disposed on the side of the laser beams outputted. A driver 50 driven by a command from a wavelength controller 40 for controlling wavelengths is connected to the wavelength selecting element 31 of the unit 30 to vary the wavelengths of the laser beams for output. The controller 40 is connected to the driver 50 and to a wavelength detector 10 connected to the beam splitter 23. Also, the controller 40 calculates the wavelength of a sample beam and outputs a signal to the driver 50 to drive the wavelength selecting element 31 so as to vary the wavelengths of the laser beams for output.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は波長検出装置に係わり、
特に、半導体露光装置の光源として使用される狭帯域エ
キシマレーザ装置の波長の安定化させる波長検出装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength detecting device,
In particular, the present invention relates to a wavelength detection device for stabilizing the wavelength of a narrow band excimer laser device used as a light source of a semiconductor exposure device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、狭帯域エキシマレーザの波長検出
器として、図8に示すようにレーザ出力光を再度ビーム
スプリッタ101でサンプルし、サンプルしたサンプル
光(L)を拡散板103で散乱させてからコースエタロ
ン105a、105bと集光レンズ107を透過させ、
コースエタロン105a、105bにより発生する干渉
縞(A)をラインセンサ109で検出し、その干渉縞
(A)から大きな波長間隔を検出していた。また、同様
に全反射ミラー111でサンプル光を反射し、拡散板1
13で散乱させてからファインエタロン115a、11
5bと集光レンズ117を透過させ、ファインエタロン
115a、115bにより発生する干渉縞(A)をライ
ンセンサ109で検出し、その干渉縞(B)から細かい
波長間隔を検出していた。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a wavelength detector of a narrow band excimer laser, laser output light is sampled again by a beam splitter 101 as shown in FIG. 8, and the sampled light (L) is scattered by a diffuser 103. Through the coarse etalons 105a and 105b and the condenser lens 107,
The interference fringes (A) generated by the coarse etalons 105a and 105b are detected by the line sensor 109, and a large wavelength interval is detected from the interference fringes (A). Similarly, the total reflection mirror 111 reflects the sample light, and the diffusion plate 1
Fine etalon 115a, 11 after scattering at 13
The line sensor 109 detects the interference fringes (A) generated by the fine etalons 115a and 115b through the 5b and the condenser lens 117, and detects the fine wavelength interval from the interference fringes (B).

【0003】ここで、一方のファインエタロン115は
他方のコースエタロン105よりもミラー間の間隔を広
くして、フリースペクトラルレンジ〔FSR=λ2 /
(2nd)〕を小さくしている。この理由については、
エタロンのフィネス(F)がエタロンの面精度および平
行度によって決定されるために、所定以上のフィネスの
エタロンが製作できないためである。従って、波長の検
出精度を高くするためにはエタロンの分解能(R=FS
R/F)を良くする必要があり、フリースペクトラルレ
ンジを小さくしている。ところが、このフリースペクト
ラルレンジの小さなファインエタロン115では波長の
詳細な動きを検出できるが、被検出光の波長がフリース
ペクトラルレンジの倍数で変化すると全く同じ干渉縞と
なるために、大きな波長の変化を検出することができな
かった。そのため、もう一方のフリースペクトラルレン
ジの大きなコースエタロン105により被検出光の波長
の大きな動きを検出し、被検出光の波長を計算してい
た。
Here, the fine etalon 115 on one side has a larger interval between the mirrors than the fine etalon 105 on the other side, and the free spectral range [FSR = λ 2 /
(2nd)] is reduced. For this reason,
This is because the finesse (F) of the etalon is determined by the surface accuracy and the parallelism of the etalon, so that an etalon having a finesse of a predetermined value or more cannot be manufactured. Therefore, in order to increase the wavelength detection accuracy, the resolution of the etalon (R = FS
R / F) needs to be improved, and the free spectral range is reduced. However, although the fine etalon 115 with a small free spectral range can detect the detailed movement of the wavelength, when the wavelength of the light to be detected changes by a multiple of the free spectral range, the interference fringes are exactly the same, so a large change in wavelength is caused. It could not be detected. Therefore, a large movement of the wavelength of the detected light is detected by the other coarse etalon 105 having a large free spectral range, and the wavelength of the detected light is calculated.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、二つのモニ
タエタロンにより発生した二つの干渉縞を二つのライン
センサで検出する場合、次のような問題が発生してい
る。 (1)二つのラインセンサから、その両干渉縞のデータ
を解析して波長を計算するのは非常に時間を要し、高速
制御に対応出来ない。 (2)二つのエタロンとその光学系およびラインセンサ
が必要なために大きなものとなっている。 (3)波長検出装置のコストが高い。 という問題がある。
However, when two interference fringes generated by two monitor etalons are detected by two line sensors, the following problems occur. (1) It takes a very long time to calculate the wavelength by analyzing the data of the two interference fringes from the two line sensors, and it is not possible to support the high speed control. (2) It is large because it requires two etalons, their optical system, and a line sensor. (3) The cost of the wavelength detection device is high. There is a problem.

【0005】本発明は上記問題に鑑みたもので、波長検
出装置に係わり、干渉縞の検出および波長の計算に要す
る時間が短くなり、高速制御に対応できる狭帯域エキシ
マレーザ装置の波長検出装置の改良を目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and relates to a wavelength detection device, and a wavelength detection device of a narrow band excimer laser device capable of shortening the time required for detection of interference fringes and calculation of wavelength and supporting high-speed control. Intended for improvement.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そのために本発明の第1
発明では、被検出光を拡散板に入射透過させる手段と、
散乱光をエタロンに入射透過させる手段と、エタロンを
透過した光を角度分散素子を透過または反射させる手段
と、角度分散素子を透過または反射した光を集光レンズ
に入射透過させる手段と、集光レンズの焦点面に発生す
る干渉縞を検出する手段と、干渉縞に基づいて出力レー
ザ光の波長を計算する手段を備えている。
To this end, the first aspect of the present invention is provided.
In the invention, means for allowing the light to be detected to enter and transmit the diffuser plate,
Means for making the scattered light incident on and transmitted through the etalon, means for making the light passing through the etalon transmit or reflect at the angle dispersion element, means for making the light transmitted or reflected at the angle dispersion element incident on the condenser lens and transmitting It is provided with means for detecting interference fringes generated on the focal plane of the lens and means for calculating the wavelength of the output laser light based on the interference fringes.

【0007】第2の発明では、波長選択素子を備えた狭
帯域レーザにおいて、出力レーザ光の一部をサンプルす
る手段と、サンプル光を拡散板に入射透過させる手段と
散乱光をエタロンに入射透過させる手段と、エタロンを
透過した光を角度分散素子を透過または反射させる手段
と、角度分散素子を透過または反射した光を集光レンズ
に入射透過させる手段と、集光レンズの焦点面に発生す
る干渉縞を検出する手段と、干渉縞に基づいて出力レー
ザ光の波長を計算する手段と、出力レーザ光の波長と設
定波長の偏差を計算して、波長選択素子の選択波長を制
御する手段を備えている。
According to a second aspect of the invention, in a narrow band laser provided with a wavelength selection element, a means for sampling a part of the output laser light, a means for allowing the sample light to enter and transmit the diffuser plate, and a scattered light for entering and transmitting the etalon. Means, means for transmitting or reflecting the light transmitted through the etalon to or from the angle dispersive element, means for allowing the light transmitted or reflected by the angle dispersive element to enter the condenser lens, and generated on the focal plane of the condenser lens. Means for detecting the interference fringes, means for calculating the wavelength of the output laser light based on the interference fringes, means for calculating the deviation between the wavelength of the output laser light and the set wavelength, and controlling the selected wavelength of the wavelength selection element are provided. I have it.

【0008】第1の発明または第2の発明を主体とする
第3発明では、角度分散素子としてプリズムまたは透過
型または反射型グレーティングを使用している。
In the third invention mainly based on the first invention or the second invention, a prism or a transmission type or reflection type grating is used as the angle dispersion element.

【0009】第1の発明または第2の発明または第3の
発明を主体とする第4発明では、出力レーザ光の波長を
計算する手段として干渉縞の半径および中心位置に基づ
いて出力レーザ光の波長を計算する手段を備えている。
In the fourth invention, which is mainly based on the first invention, the second invention or the third invention, the output laser light is calculated based on the radius and center position of the interference fringes as means for calculating the wavelength of the output laser light. A means for calculating the wavelength is provided.

【0010】[0010]

【作用】上記の構成によれば、被検出光を拡散板に入射
透過させる手段と散乱光をエタロンに入射透過させ、エ
タロンを透過した光を角度分散素子に透過または反射さ
せ、角度分散素子を透過または反射した光を集光レンズ
に入射透過させ、その集光レンズの焦点面に発生する干
渉縞を検出し、干渉縞に基づいて出力レーザ光の波長を
計算している。
According to the above structure, the means for allowing the light to be detected to enter the diffuser plate and the diffused light to be incident on the etalon, and the light transmitted through the etalon to be transmitted or reflected by the angle dispersive element. The transmitted or reflected light is made incident and transmitted to the condenser lens, the interference fringes generated on the focal plane of the condenser lens are detected, and the wavelength of the output laser light is calculated based on the interference fringe.

【0011】この本発明の原理を図1に示す。被検出光
は拡散板1を透過し散乱される。この散乱した光はエタ
ロン2a、2bに入射して、被検出光の波長に対応する
角度の光を透過して、角度分散素子3に入射する。それ
らの光は角度分散素子3により、被検出光に対応する波
長の角度分散素子3を透過する。そして、これらの光は
集光レンズ4を透過して、集光レンズ4の焦点面に干渉
縞が発生する。この干渉縞をラインセンサ5で検出す
る。
The principle of this invention is shown in FIG. The detected light passes through the diffuser plate 1 and is scattered. The scattered light enters the etalons 2a and 2b, transmits the light having an angle corresponding to the wavelength of the light to be detected, and enters the angle dispersion element 3. The light is transmitted by the angle dispersion element 3 through the angle dispersion element 3 having a wavelength corresponding to the detected light. Then, these lights pass through the condenser lens 4, and interference fringes are generated on the focal plane of the condenser lens 4. This interference fringe is detected by the line sensor 5.

【0012】次に、図9はファブリペロ干渉計(モニタ
エタロン)の原理を示すものであり、本発明を理解し易
くするために説明する。なお、以下では、式において、
XのN乗(XN)を表すとき、XNと表示する。図9
(a)に示すように光Lがミラー間隔dのエタロン2に
入射角度θを持って入射され、エタロン2、集光レンズ
4を透過すると集光レンズ4から焦点距離fだけ離間し
た検出面上に光Lの干渉縞(C)が形成される。エタロ
ンの基本式は、
Next, FIG. 9 shows the principle of a Fabry-Perot interferometer (monitor etalon), which will be described in order to facilitate understanding of the present invention. In the following, in the formula,
When representing the Nth power of X (X N ), it is expressed as X N. Figure 9
As shown in (a), when the light L is incident on the etalon 2 having the mirror spacing d with an incident angle θ and is transmitted through the etalon 2 and the condenser lens 4, on the detection surface separated from the condenser lens 4 by the focal length f. The interference fringes (C) of the light L are formed at. The basic formula of the etalon is

【数1】2nd・cosθ=mλ である。ここで、エタロンの基本式(1)で、角度θ=
0の時のmをmO、波長をλ、とすると、
## EQU1 ## 2nd.cos θ = mλ. Here, in the basic equation (1) of the etalon, the angle θ =
When m is 0 and the wavelength is λ when 0,

【数2】2nd=mO・λ となる。[Equation 2] 2nd = mO · λ.

【0013】ここで、(2)式−(1)式を行い、これ
に半角公式〔cosθ=1−2sin^2(θ/2)〕
を適用すると、
Here, the formula (2) -the formula (1) is performed, and the half-angle formula [cos θ = 1-2 sin ^ 2 (θ / 2)] is added to this.
And apply

【数3】 2sin^2(θ/2)=(λ/2nd)(mO−m) が得られる。角度θが比較的小さな角度の場合は、si
n(θ/2)=θ/2と近似でき、これを(3)式に代
入して整理すると、
## EQU00003 ## 2sin ^ 2 (.theta. / 2) = (. Lambda./2nd)(mO-m) is obtained. If the angle θ is a relatively small angle, si
It can be approximated as n (θ / 2) = θ / 2, and by substituting this into equation (3) and rearranging,

【数4】θ^2=(λ/nd)(mO−m) となる。## EQU4 ## θ ^ 2 = (λ / nd) (mO-m).

【0014】ここで、図9(b)に示すように干渉縞
(C)の中心からの距離をrとすれば、集光レンズ4の
焦点距離はfであるから、
Here, if the distance from the center of the interference fringe (C) is r, as shown in FIG. 9B, the focal length of the condenser lens 4 is f,

【数5】 r=fθ=f(λ/nd)^1/2×(mO−m)^1/2 となり、c=f^2・λ/(nd)として(5)式の両
辺を2乗すると、
## EQU00005 ## r = f.theta. = F (.lamda. / Nd) ^ 1 / 2.times. (MO-m) ^ 1/2, and c = f ^ 2.lamda ./ (nd), and both sides of the equation (5) are 2 When you get on

【数6】r^2=c(mO−m) となる。(図9(b)を参照)## EQU6 ## r ^ 2 = c (mO-m). (See FIG. 9 (b))

【0015】ここで、p番目とp+1番目のピークを考
えると、(6)より、
Here, considering the p-th and p + 1-th peaks, from (6),

【数7】 c=c(mp+1 −mp )=rp^2−rp+1^2 となる。また、(2)式において整数mを波長λで微分
すると、
## EQU7 ## c = c (mp + 1-mp) = rp ^ 2-rp + 1 ^ 2. Further, when the integer m in the formula (2) is differentiated by the wavelength λ,

【数8】 Δλ=(λ^2/2nd)・Δm=FSR・Δm となる。ただし、FSR=(λ^2/2nd)は、エタ
ロン6のフリースペクトルレンジである。
[Expression 8] Δλ = (λ ^ 2 / 2nd) · Δm = FSR · Δm. However, FSR = (λ ^ 2 / 2nd) is the free spectrum range of the etalon 6.

【0016】ここで、(8)式に(6)式を代入する
と、
Substituting equation (6) into equation (8),

【数9】Δλ=FSR・r^2/c となる。ここで、m=mOの時の波長をλoとすると、
求める波長λは(9)から、
## EQU9 ## Δλ = FSR · r ^ 2 / c. Here, when the wavelength when m = mO is λo,
The required wavelength λ is (9),

【数10】λ=λo−FSR・r^2/c として得られる。It is obtained as λ = λo-FSR · r ^ 2 / c.

【0017】ここで、(10)式は、波長λが干渉縞
(C)の半径r^2に比例していることを示している。
従って、干渉縞の半径の2乗を正しく求めることが出来
れば、被検出光の波長を正確に求め得る。
Equation (10) shows that the wavelength λ is proportional to the radius r ^ 2 of the interference fringe (C).
Therefore, if the square of the radius of the interference fringes can be correctly obtained, the wavelength of the detected light can be accurately obtained.

【0018】次に、本発明について説明する。図2に
は、ラインセンサ5で測定される干渉縞の波形を示し、
横軸には干渉縞の位置を、縦軸には光強度を示す。干渉
縞のピーク位置をそれぞれX1およびX2とすると干渉
縞の半径rは、
Next, the present invention will be described. FIG. 2 shows the waveform of the interference fringes measured by the line sensor 5,
The horizontal axis shows the position of the interference fringes, and the vertical axis shows the light intensity. When the peak positions of the interference fringes are X1 and X2, respectively, the radius r of the interference fringes is

【数11】r=(X2−X1)/2 となる。## EQU11 ## r = (X2-X1) / 2.

【0019】また、上記のファブリペロ干渉計(モニタ
エタロン)の原理に示すごとく、エタロンにより発生し
た干渉縞の半径rから計算される波長λfは次のように
表される。
Further, as shown in the principle of the above Fabry-Perot interferometer (monitor etalon), the wavelength λf calculated from the radius r of the interference fringes generated by the etalon is expressed as follows.

【数12】λf=λo−FSR・r^2/c 従って、式(12)より干渉縞の半径rから被検出光の
細かな波長の変化を計算できる。一方、角度分散素子に
よって干渉縞の中心位置Sも波長によって変化する。干
渉縞の中心位置Sは、
[Mathematical formula-see original document] Therefore, it is possible to calculate a fine change in the wavelength of the detected light from the radius r of the interference fringes according to the equation (12). On the other hand, the center position S of the interference fringes also changes depending on the wavelength due to the angle dispersive element. The center position S of the interference fringe is

【数13】S=(X2+X1)/2 となる。## EQU13 ## S = (X2 + X1) / 2.

【0020】角度分散素子の角度分散をαとすると、こ
れにより求められる波長λcは次のように表される。
Assuming that the angular dispersion of the angular dispersion element is α, the wavelength λc obtained by this is expressed as follows.

【数14】λc=λco+(So−S)f/α ただし、λcoはS=Soの時の波長 そして、式(14)により干渉縞の中心位置Sから被検
出光の荒い波長の変化を検出することができる。これ
ら、λfとλcを比較検討して、被検出光の波長を計算
してもとめている。(図7)
## EQU14 ## λc = λco + (So−S) f / α where λco is the wavelength when S = So Then, the rough wavelength change of the detected light is detected from the center position S of the interference fringes by the equation (14). can do. The wavelengths of the detected light are calculated by comparing and comparing λf and λc. (Figure 7)

【0021】[0021]

【実施例】以下に、本発明に係わる波長検出装置の実施
例につき、図面を参照して詳細に説明する。図3は本発
明に係わる波長検出装置の第1実施例を示す構成図であ
る。図1と同一部品には同一符号を付して説明は省略す
る。
Embodiments of the wavelength detecting device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing a first embodiment of the wavelength detector according to the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0022】図3では図1に比較すると、エタロン2と
集光レンズ4との間の角度分散素子としてプリズム11
を配置した場合の実施例である。被検出光は拡散板1を
透過して散乱される。この散乱した光はエタロン2a、
2bに入射して、被検出光の波長に対応する角度の光が
透過して、プリズム7に入射する。それらの光はプリズ
ム7で屈折されて、被検出光に対応する波長の角度でプ
リズム7を透過する。そして、これらの光は集光レンズ
4を透過して、焦点面に干渉縞(C)を発生する。この
干渉縞(C)に基づいて被検出光の波長を計算してい
る。
In FIG. 3, as compared with FIG. 1, a prism 11 is used as an angle dispersion element between the etalon 2 and the condenser lens 4.
It is an example in the case of arranging. The light to be detected passes through the diffusion plate 1 and is scattered. This scattered light is the etalon 2a,
The light having an angle corresponding to the wavelength of the light to be detected is incident on the prism 2 b and is incident on the prism 7. Those lights are refracted by the prism 7 and pass through the prism 7 at an angle of the wavelength corresponding to the detected light. Then, these lights pass through the condenser lens 4 and generate interference fringes (C) on the focal plane. The wavelength of the detected light is calculated based on this interference fringe (C).

【0023】図4は本発明に係わる波長検出装置の第2
実施例を示す構成図である。図1と同一部品には同一符
号を付して説明は省略する。図4ではエタロン2と集光
レンズ4の間に透過型のグレーディング8を配置した場
合の実施例を示す。透過型グレーディング8は波長によ
って回折角が異なるため波長に対する角度分散素子とな
る。
FIG. 4 shows a second wavelength detecting device according to the present invention.
It is a block diagram which shows an Example. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. FIG. 4 shows an embodiment in which a transmissive grading 8 is arranged between the etalon 2 and the condenser lens 4. Since the transmission type grading 8 has a different diffraction angle depending on the wavelength, it serves as an angle dispersion element for the wavelength.

【0024】図5は本発明の波長検出装置を使って狭帯
域レーザの波長制御した例を示す。図5において、レー
ザチャンバ21には図示しないレーザ媒質とこのレーザ
媒質の励起手段とにより発振したレーザ光を出力するウ
インドウが、また、レーザチャンバ21の前側(図示の
上側)にはフロントミラーが、後側には狭帯域化ユニッ
ト30が設けられ、出力するレーザ光を狭帯域化して出
力している。出力するレーザ光側には、レーザ光の波長
を検出するビームスプリッタ23が配設されている。
FIG. 5 shows an example of controlling the wavelength of a narrow band laser using the wavelength detector of the present invention. In FIG. 5, a laser chamber 21 has a window for outputting laser light oscillated by a laser medium (not shown) and a pumping means for this laser medium, and a front mirror on the front side (upper side in the figure) of the laser chamber 21. A narrow band unit 30 is provided on the rear side, and narrows the band of the laser light to be output and outputs it. A beam splitter 23 that detects the wavelength of the laser light is provided on the side of the laser light that is output.

【0025】狭帯域化ユニット30は図示しないエタロ
ンまたはグレーティング等の波長選択素子31から構成
されている。狭帯域化ユニット30の波長選択素子31
は、波長を制御する波長コントローラ40からの指令に
より駆動するドライバ50に連結され、出力するレーザ
光の波長を変えている。波長コントローラ40は、ドラ
イバ50と、ビームスプリッタ23に接続される波長検
出装置10に接続されている。波長コントローラ40は
サンプル光の波長を計算するとともに、ドライバ50に
は波長選択素子31を駆動し出力するレーザ光の波長を
変える信号を出力する。また、波長コントローラ40に
は、波長検出装置10からはサンプルし検出された波長
の信号が入力される。
The band narrowing unit 30 is composed of a wavelength selection element 31 such as an etalon or a grating (not shown). Wavelength selection element 31 of band narrowing unit 30
Is connected to a driver 50 that is driven by a command from a wavelength controller 40 that controls the wavelength, and changes the wavelength of laser light to be output. The wavelength controller 40 is connected to the driver 50 and the wavelength detection device 10 connected to the beam splitter 23. The wavelength controller 40 calculates the wavelength of the sample light and outputs to the driver 50 a signal that drives the wavelength selection element 31 and changes the wavelength of the laser light to be output. In addition, the wavelength controller 40 is input with a signal of a wavelength sampled and detected from the wavelength detector 10.

【0026】波長検出装置10は、第2実施例と同様に
角度分散素子として透過型のグレーディング8を配置し
た場合の実施例であり、エタロン2と集光レンズ4との
間にビームスプリッタ11を配設している。ビームスプ
リッタ11を透過したサンプル光はグレーディング8よ
り、再度ビームスプリッタ11を経て集光レンズ4を透
過して、焦点面のラインセンサ5に干渉縞(C)を発生
する。
The wavelength detector 10 is an embodiment in which a transmission type grading 8 is arranged as an angle dispersion element as in the second embodiment, and a beam splitter 11 is provided between the etalon 2 and the condenser lens 4. It is arranged. The sample light transmitted through the beam splitter 11 passes through the beam splitter 11, the beam splitter 11, and the condenser lens 4 again to generate interference fringes (C) in the line sensor 5 on the focal plane.

【0027】上記において、次に作動について説明す
る。波長選択素子31により狭帯域化されてエキシマレ
ーザのレーザ光は出力される。そしてこの出力レーザ光
をビームスプリッタ23によりサンプルされ、拡散板1
に入射透過し、散乱される。その散乱光はエタロン2
a、2bを透過し、さらにビームスプリッタ11も透過
して反射型のグレーディング8に入射し、入射角と略同
じ角度で回折する。再び、ビームスプリッタ11に入射
して今度は反射した光を集光レンズ4に入射透過させ
て、この集光レンズ4の焦点面に干渉縞をラインセンサ
5により検出する。そして、波長コントローラ40は干
渉縞に基づいてサンプル光の波長を計算し、設定波長と
なるように狭帯域ユニット30の中にある波長選択素子
31のドライバ50を制御し、選択波長となるようにし
ている。
In the above, the operation will be described below. The wavelength selection element 31 narrows the band and outputs the laser light of the excimer laser. Then, this output laser light is sampled by the beam splitter 23, and the diffusion plate 1
Is transmitted through and is scattered. The scattered light is etalon 2
After passing through a and 2b, and also through the beam splitter 11, it is incident on the reflective grading 8 and is diffracted at an angle substantially the same as the incident angle. Again, the light that has entered the beam splitter 11 and is reflected this time is made incident on and transmitted through the condenser lens 4, and the line sensor 5 detects interference fringes on the focal plane of the condenser lens 4. Then, the wavelength controller 40 calculates the wavelength of the sample light based on the interference fringes, controls the driver 50 of the wavelength selection element 31 in the narrow band unit 30 so as to have the set wavelength, and makes the selected wavelength. ing.

【0028】図6は波長コントローラが行うフローチャ
ート例を示す。まず、レーザが発振したか、否かを確認
して、レーザが発振したことを確認する(ステップ10
1)。次に、ラインセンサ5により干渉縞(C)を検出
する(ステップ102)。そして、干渉縞の半径rを式
(11)r=(X2−X1)/2により、干渉縞の中心
位置Sを式(13)S=(X2+X1)/2により計算
する(ステップ103)。干渉縞の中心位置Sから波長
λcを式(14)λc=λco+(So−S)f/αに
より計算する(ステップ104)。
FIG. 6 shows an example of a flowchart performed by the wavelength controller. First, it is confirmed whether or not the laser oscillates, and it is confirmed that the laser oscillates (step 10).
1). Next, the line sensor 5 detects the interference fringe (C) (step 102). Then, the radius r of the interference fringe is calculated by the equation (11) r = (X2-X1) / 2, and the center position S of the interference fringe is calculated by the equation (13) S = (X2 + X1) / 2 (step 103). The wavelength λc is calculated from the center position S of the interference fringe by the formula (14) λc = λco + (So−S) f / α (step 104).

【0029】次に、干渉縞の半径rから波長λfを式
(12)λf=λo−FSR・r^2/cにより計算す
る(ステップ105)。そして波長λcと波長λfから
発振波長λを計算するサブルーチンに入りλを計算する
(ステップ106)。次に設定波長λtとの差Δλを式
Δλ=λt−λより計算する(ステップ107)。そし
て、狭帯域化ユニットの中にある波長選択素子の選択波
長をΔλシフトさせる(ステップ108)。そしてスタ
ート時点に戻り、この作業を繰り返す。
Next, the wavelength λf is calculated from the radius r of the interference fringe by the formula (12) λf = λo-FSR · r ^ 2 / c (step 105). Then, a subroutine for calculating the oscillation wavelength λ from the wavelength λc and the wavelength λf is entered and λ is calculated (step 106). Next, the difference Δλ from the set wavelength λt is calculated from the equation Δλ = λt−λ (step 107). Then, the selected wavelength of the wavelength selection element in the band narrowing unit is shifted by Δλ (step 108). Then return to the starting point and repeat this work.

【0030】図7にλcとλfから発振波長λを計算す
るサブルーチンの例を示す。まず、λcとλfの差の絶
対値が使用したエタロンのフリースペクトラルレンジ
(FSR)の2分の1よりも小さいか、否かを判断する
(ステップ201)。YESの場合には、ステップ20
2に行き、λ=λfとして、ステップ203でステップ
107にリターンされる。一方、ステップ201でNO
の場合はλcとλfの大小が判断される(ステップ20
4)。
FIG. 7 shows an example of a subroutine for calculating the oscillation wavelength λ from λc and λf. First, it is determined whether or not the absolute value of the difference between λc and λf is smaller than one half of the free spectral range (FSR) of the etalon used (step 201). If yes, step 20
In step 203, the process returns to step 107 and returns to step 107. On the other hand, NO in step 201
In the case of, the magnitude of λc and λf is judged (step 20).
4).

【0031】ここで、λcがλfより小さい場合は、ス
テップ205に行き、λf=λf+FSRとして、ステ
ップ201に行きスタートに戻る。一方、λcがλfよ
り大きい場合は、ステップ206に行き、λf=λf−
FSRとしてステップ201に行きスタートに戻る。こ
のような計算を繰り返して発振波長λを計算する。
Here, when λc is smaller than λf, the routine proceeds to step 205, where λf = λf + FSR is set, and the routine proceeds to step 201 and returns to the start. On the other hand, when λc is larger than λf, the procedure goes to step 206, where λf = λf−
As FSR, go to step 201 and return to the start. The above calculation is repeated to calculate the oscillation wavelength λ.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検
出された一つの干渉縞の半径により被検出光の細かな波
長の変化を検出し、干渉縞の中心位置により被検出光の
粗い波長の変化を検出することにより、被検出光の波長
を計算しているため、干渉縞の検出および波長の計算に
要する時間が短くなり、高速制御に対応できる。さら
に、コンパクトで安価となる。 従って、本発明の波長
制御装置を搭載した狭帯域エキシマレーザ装置は縮小投
影露光装置用の光源として最適なものとなる。
As described above, according to the present invention, a small change in the wavelength of the detected light is detected by the radius of one detected interference fringe, and the detected light is rough depending on the center position of the interference fringe. Since the wavelength of the light to be detected is calculated by detecting the change in wavelength, the time required for detecting the interference fringes and calculating the wavelength is shortened, and high-speed control can be supported. Furthermore, it is compact and inexpensive. Therefore, the narrow band excimer laser device equipped with the wavelength control device of the present invention is optimal as a light source for a reduction projection exposure device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係わる波長検出装置の原理を説明する
図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of a wavelength detection device according to the present invention.

【図2】ラインセンサ5で測定される干渉縞の波形を示
し、横軸には干渉縞の位置を、縦軸には光強度を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a waveform of an interference fringe measured by a line sensor 5, a horizontal axis shows a position of the interference fringe, and a vertical axis shows a light intensity.

【図3】本発明に係わる波長検出装置の第1実施例の構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a first embodiment of a wavelength detection device according to the present invention.

【図4】本発明に係わる波長検出装置の第2実施例の構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a second embodiment of a wavelength detection device according to the present invention.

【図5】本発明の波長検出装置を使った狭帯域レーザの
波長制御した実施例の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a wavelength-controlled embodiment of a narrow band laser using the wavelength detection device of the present invention.

【図6】本発明の波長コントローラの制御のフローチャ
ート図である。
FIG. 6 is a flowchart of control of the wavelength controller of the present invention.

【図7】本発明の制御のサブルーチンのフローチャート
図である。
FIG. 7 is a flowchart of a control subroutine of the present invention.

【図8】従来の波長検出装置の構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional wavelength detection device.

【図9】ファブリペロ干渉計(モニタエタロン)の原理
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the principle of a Fabry-Perot interferometer (monitor etalon).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 拡散板 2 エタロン 3 角度分散素子 4 集光レンズ 5 ラインセンサ 7 プリズム 8 グレーディング 10 波長検出装置 30 狭帯域化ユニット 40 波長コントローラ 50 ドライバ 1 Diffuser 2 Etalon 3 Angular Dispersion Element 4 Condenser Lens 5 Line Sensor 7 Prism 8 Grading 10 Wavelength Detector 30 Narrowing Bandwidth Unit 40 Wavelength Controller 50 Driver

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被検出光を拡散板に入射透過させる手段
と、散乱光をエタロンに入射透過させる手段と、エタロ
ンを透過した光を角度分散素子を透過または反射させる
手段と、角度分散素子を透過または反射した光を集光レ
ンズに入射透過させる手段と、集光レンズの焦点面に発
生する干渉縞を検出する手段と、干渉縞に基づいて出力
レーザ光の波長を計算する手段を備えたことを特徴とす
る波長検出装置。
1. A means for allowing incident light to be incident on and transmitted through a diffusion plate, a means for allowing scattered light to be incident on and transmitted to an etalon, a means for transmitting or reflecting light transmitted through the etalon to or from an angle dispersive element, and an angle dispersive element. A means for making the transmitted or reflected light incident and transmitted to the condenser lens, a means for detecting the interference fringes generated on the focal plane of the condenser lens, and a means for calculating the wavelength of the output laser light based on the interference fringes are provided. A wavelength detection device characterized by the above.
【請求項2】 波長選択素子を備えた狭帯域レーザにお
いて、出力レーザ光の一部をサンプルする手段と、サン
プル光を拡散板に入射透過させる手段と散乱光をエタロ
ンに入射透過させる手段と、エタロンを透過した光を角
度分散素子を透過または反射させる手段と、角度分散素
子を透過または反射した光を集光レンズに入射透過させ
る手段と、集光レンズの焦点面に発生する干渉縞を検出
する手段と、干渉縞に基づいて出力レーザ光の波長を計
算する手段と、出力レーザ光の波長と設定波長の偏差を
計算して、波長選択素子の選択波長を制御する手段を備
えたことを特徴とする波長検出装置。
2. In a narrow band laser having a wavelength selection element, means for sampling a part of the output laser light, means for allowing the sample light to enter and pass through the diffusion plate, and means for allowing the scattered light to enter and pass through the etalon. Means for transmitting or reflecting the light transmitted through the etalon to or from the angle dispersive element, means for making the light transmitted or reflected by the angle dispersive element incident on the condenser lens, and detecting the interference fringes generated on the focal plane of the condenser lens Means for calculating the wavelength of the output laser light based on the interference fringes, and means for calculating the deviation between the wavelength of the output laser light and the set wavelength to control the selected wavelength of the wavelength selection element. Characteristic wavelength detection device.
【請求項3】 角度分散素子としてプリズムまたは透過
型または反射型グレーティングを使用した請求項1また
は請求項2記載波長検出装置。
3. The wavelength detecting device according to claim 1, wherein a prism or a transmission type or reflection type grating is used as the angle dispersion element.
【請求項4】 出力レーザ光の波長を計算する手段とし
て干渉縞の半径および中心位置に基づいて出力レーザ光
の波長を計算する手段を備えた請求項1または請求項2
または請求項3記載波長検出装置。
4. A means for calculating the wavelength of the output laser light, comprising means for calculating the wavelength of the output laser light based on the radius and center position of the interference fringes.
Alternatively, the wavelength detection device according to claim 3.
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