JPS63229888A - レーザの波長制御装置および方法 - Google Patents

レーザの波長制御装置および方法

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JPS63229888A
JPS63229888A JP62064923A JP6492387A JPS63229888A JP S63229888 A JPS63229888 A JP S63229888A JP 62064923 A JP62064923 A JP 62064923A JP 6492387 A JP6492387 A JP 6492387A JP S63229888 A JPS63229888 A JP S63229888A
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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〕 本発明はエキシマレーザ等のレーザ光の波長を制御する
波長制御＠置に関するものである。
〔従来の技術〕
集積回路等の回路パターンを半導体ウェハ上に露光する
露光装置では、その露光用光源としてエキシマレーザ光
が多用されるが、露光光学系の色収差の補正を簡単に行
うために、エキシマレーザ光はその波長域を狭く変更し
て露光用光源として使用される。
そこで、エキシマレーザ光を発生するレーザ管の発振回
路中に少くとも２つの波長選択素子（エタロン）を設け
、このエタロンの角度を変えることによって波長を調整
できるように構成したうえ、発振波長の検出手段として
モニタ用のエタロンを２１！ｌ設け、これら２個のモニ
タ用エタロンによって中心波成分とその側帯波成分とを
分離し、その分離された成分をダイオードアレイ等に入
射してそれぞれの成分の波長を検出し、その検出結果に
基づいてレーザ管内のエタロンの角度をフィードバック
制御し、所定の波長域に狭められたレーザ光を得るよう
にした波長制ｔＩ１１装置が用いられている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、モニタ用のエタロンはそれ自体の波長選択特
性が安定していないため、レーザ光の発振波長を高分解
能で検出できないという問題があった。特に、発振波長
の中の側帯波成分は中心波成分に比べて強度が低いため
、この側帯波成分を高分解能で検出することができず、
結果的に発振波長を高精度で制御できないという問題が
あった。
本発明の目的は、レーザ光の発振波長を高Ｖｉ度で制御
することができるレーザの波長制御ｌｌ装置を提供する
ことにある。
〔問題点を解決するための手段］ 本発明は、発生されたレーザ光を中心波成分と側帯波成
分に分離する分光器と、分離された中心波成分と側帯波
成分を受光し、その受光位置によって中心波成分と側帯
波成分の波長を検出する一次元受光素子と、この一次元
受光素子の検出信号によって前記波長選択素子の波長選
択特性を変えるコントローラとを備えることにより、上
記目的を達成するしのである。
［作用］ レーザ光は分光器によって分光され、中心波成分と側帯
波成分に分離される。そして、一次元受光素子に入射さ
れる。一次元受光素子としては例えば０．６μｍの位置
分解能を有するものが使用される。従って、中心波成分
と側帯波成分の波長に検体すると、５．５ｘ　１Ｏ−５
ｎｎ＋の高分解能で検出することができ、この結果、発
振波長を高精度に制御することができる。
〔実施例〕
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、レ
ーザ装置１の発振回路中にはりアミラー２とフロントミ
ラー３が配置されると共に、これらのミラーΩ間には波
長選択素子としての２個の第１のエタロン４（＃１）と
第２のエタロン５（＃２）が配置され、発振されたレー
ザ光はハーフミラ−６を介して外部に出力されるように
なっている。また、ハーフミラ−６で反射されたレーザ
光はレンズ７を介して光ファイバ８に入力され、その他
端のレンズ９を介して分光器１０に入力されている。
分光器１０は公知のツエルターナ型の構成となっており
、ハーフミラ−１００２球而鏡１面１゜回折格子１０２
２球面鏡１０３．ハーフミラ−１０４の順で入射光を伝
達することにより、ハーフミラ−１０４の出力から中心
波成分と側帯波成分を分離して取出し、ハーフミラ−１
０４の出力側に設けた波長検出部１０５に入射するよう
に構成されている。
この波長検出部１０５の出力信号はコントローラ１１に
入力される。コントローラ１１は波長検出部１０５で検
出した中心波成分と側帯波成分の波長に基づいて２個の
エタロン４．５の角度を制御する。
ここで、波長検出部１０５は第２図（ａ）に示すように
、１つの１次元受光素子１２に対する中心波成分（図中
、一点ｔ！ｉ線で示す）と側帯波成分（図中、破線で示
す）の入射位置によってその波長を検出するように構成
されている。この場合の１次元受光素子１２として、前
述のように０．６μｍの位置分解能を有するものを使用
した場合には、波長に換痺して５．５ｘ　１Ｏ−５ｎｎ
の分解能で検出することができる。これは、実用上の制
御目標である±０．００１ｒ＋ｎに対して充分な分解能
である。
一方、波長検出部１０５は第２図（ｂ）に示すように、
中心波成分のみを一次元受光素子１２で検出し、側帯波
成分はダイオードアレイ１３，１４によって検出するよ
うに構成することもできる。
この場合、受光素子１２とダイオードアレイ１３゜１４
との位置が近接している場合には、第２図（Ｃ）に示す
ように側帯波成分をビームスプリッタ（またはミラー）
１５．１６によって分岐してダイオードアレイ１３．１
４によって検出するように構成してもよい。同様に、第
２図（ｄ）に示すように１つのビームスプリッタ１７に
よって中心波成分と側帯波成分を分岐させ、中心波成分
は第１の一次元受光素子１２で検出し、側帯波成分は第
２の一次元受光素子１２′で検出するようにしてもよい
。
以上の構成において、第１のエタロン４は広帯域の波長
選択特性を有し、第２のエタロン５は狭帯域の波長選択
特性を有し、第１のエタロン４の角度を変えることによ
って中心波成分の波長は第７図（ａ）〜（Ｃ）に破線で
示すように変化する。
これに対して第２のエタロン５についてはその角度を変
化させると、第７図（ａ）〜（Ｃ）に実線で示すように
側帯波成分のピーク値が変化側る。
ここで、エタロン４の角度と中心波長の関係を説明する
と、第３図および第４図に示すような関係がある。すな
わち、エタロン４を第３図の破線Ａのように大きく傾斜
させると、中心波成分は第４図（ａ）のように低波長側
に移動し、Ｂで示すように傾斜させると第４図（ｂ）の
ようにエタロン５の角度調整によって得られる中心波成
分とほぼ一致した波長となる。さらに、Ｃで示すように
傾斜させると第４図（Ｃ）のように高波長側に移動する
。
そこで、コントローラ１１は、第５図（ａ）のフローチ
ャートで示すように波長検出部１０５で検出した中心波
成分の波長が許容範囲か否かを判定し、許容範囲からず
れている場合はエタロン５の角度を調整して許容範囲内
に入る用に制御する。
この後、第５図（ｂ）のフローチャートで示すように側
帯波成分のピーク値を検出し、そのピーク値が許容範囲
からずれている場合はエタロン４の角度を調整して許容
範囲内に入るように制御する。
このように本実施例においては、分光器と一次元受光素
子とによって中心波成分と側帯波成分の波長を検出し、
その検出結果によってレーザ装置内のエタロンの角度を
調整し、レーザ光の波長を制御しているため、高精度の
波長制御が可能になる。また、レーザ光の波長を狭帯域
化する場合に限らず、逆に波長を変化させて所望の波長
のレーザ光を発生させることもできる。
なお、レーザ光の波長を制御する場合、第６図の他の実
施例に示すように、アルゴンイオンレーザ光やその倍波
光、あるいは水銀ランプ光等の基準波長となる光を発生
する基準光発生器２３を設け、レーザ８置１から発生さ
れたレーザ光をハーフミラ−２１および２２を通じて分
光器２４に入力すると共に、基準光発生器２３からの基
準光をハーフミラ−２２を解して分光器２４に同時に入
力し、分光器２４で分光した基準光の波長を基準として
コントローラ２５によってエタロン２０の角度を調整す
ることにより、レーザ光の波長を安定的に所望の絶対波
長に制御することができる。
この場合、基準光は定期的に分光器２４に入力するよう
にしてもよい。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明においては分光器と一次元受
光素子によってレーザ光の波長を検出し、その検出結果
によって発振波長をフィードバック制御するようにした
ため、レーザ光の発振波長を高精度で制御することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
波長検出部の実施例を示す構成図、第３図および第４図
はレーザ管内の波長選択素子の角度と発振波長の関係を
説明するための説明図、第５図は発振波長制御手順を示
すフローチャート、第６図は本発明の他の実施例を示す
ブロック図、第７図はレーザ管内の波長選択素子の角度
変化に対応する発振波長の変化を示すスペクトル図であ
る。 １・・・レーザ装置、２・・・リアミラー、３・・・フ
ロントミラー、４，５・・・エタロン、１０・・・分光
器、１１・・・コントローラ、１２・・・一次元受光素
子、２３・・・基準光発生器。 （Ｑ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 レーザ光の共振回路中に少なくとも２個の波長選択素子
    を配置してレーザ光の波長を制御するレーザ装置におい
    て、 発生されたレーザ光を中心波成分と側帯波成分に分離す
    る分光器と、 分離された中心波成分と側帯波成分を受光し、その受光
    位置によつて中心波成分と側帯波成分の波長を検出する
    一次元受光素子と、 この一次元受光素子の検出信号によって前記波長選択素
    子の波長選択特性を変えるコントローラと、 を備えて成るレーザ波長制御装置。
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