JPH02254403A - 干渉露光装置および干渉露光法 - 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】 し産業上の利用分野コ 本発明は干渉露光装置および干渉露光法に関する。

［従来の技術］ 従来の干渉露光装置を第３図の概略構成図によ−り説明
する。レーザ光源４０から出射したレーザ光Ｌ２０はビ
ームスプリッタ４１に入射され、２つのレーザ光Ｌ２１
およびＬ２２に分割される。レーザ光Ｌ２１（Ｌ２２）
はミラー４２　（４３）により反射されて進行方向を変
え、レンズ系４４　（４５）により平行光Ｌ２３（Ｌ２
４）となる。平行光Ｌ２３およびＬ２４は感光材料が載
置された露光面４６に入射し干渉稿を形成する。

ここで、露光面４６への入射角をθ、レーザ光の波長を
λとすると、作製されるホログラフィックグレーティン
グの格子の周期ｄは次式 で表される。レーザ光源としてはガスレーザ（Ａｒレー
ザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ、Ｈｅ　−Ｎｅレーザなど）、パ
ルスレーザ（ルビーレーザ）、半導体レーザ［オプテイ
クス・レターズ（０ｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）　、
第１１巻、第４号、第１９６頁（１９８６年）参照］な
どが用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の干ｆ）露光装置によれば、上記周期ｄを厳密に制
御する場合には、例えばミラー４２．４３にステッピン
グモーターを取り付けて、入射角θを制御しなければな
らない。また、周期ｄを大きく変える場合には、異なる
波長帯の光を発振するレーザ光源に取り換えたうえ、光
学系を組み直す必要がある。

本発明の１つの目的は、作製する格子ピッチの厳密な制
御が可能となり、また格子ピッチを容易に変えることが
できる干渉露光装置を提供することにある。本発明の他
の１つの目的は、作製する格子ピッチの厳密な制御が可
能となり、また格子ピッチを容易に変えることができる
干渉露光法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記の１つの目的は、レーザ光源、レ
ーザ光源を駆動するレーザ駆動装置、光波長検出器およ
び光波長検出器からの情報によりレーザ光の波長を制御
する手段を備えるレーザ光源装置と、レーザ光源装置が
出射するレーザ光を分割する手段と、分割したレーザ光
を干渉させ、干渉稿を形成する手段とを備える干渉光学
系とからなり、上記光波長検出器が、レーザ光が入射す
る回折格子と、回折格子によって回折された光を収束す
るレンズと、回折光の収束面上に配置され、レンズによ
り得られた収束光の位置を検出する半導体装置検出素子
（Ｐｏ５ｉｔｉｏｎ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　Ｄｅｖｉｃｅ　
；以下これをＰＳＤと略称する）と、ＰＳＤによる出力
信号によって上記レーザ光の波長に対応する検出値を得
る信号処理回路とを備えていることを特徴とする干渉露
光装置を提供することによって達成される。

上記レーザ光の波長を制御する手段は、上記光波長検出
器が出力する検出信号と、予め設定された居孕波長に対
応して波長設定器が出力する設定信号とを比較器に入力
し、比較器が検出信号と設定信号との比較結果をレーザ
駆動装置に出力し、レーザ駆動装置が比較結果に応答し
て、レーザ光源に出力するレーザ駆動電流を調節するこ
とであればよい。

また、上記干渉露光装置は、上記レーザ光源の温度を所
定温度に制御する温度制御器を備えていてもよい。

また本発明によれば、上記の他の１つの目的は、レーザ
光を用いて干渉露光するにあたり、レーザ光を回折格子
に入射し、回折格子によって回折された光をレンズで収
束さ仕、回折光の収束面上に配置したＰＳＤにより回折
光の収束位置を検出することによって、上記レーザ光の
波長に対応した検出値を得、検出値の情報を用いて、レ
ーザ光の波長を制御することを特徴とする干渉露光法を
堤供することによって達成される。レーザ駆動装置から
レーザ光源に入力される電流を調節することによって、
レーザ光の波長を制御することかできる。また、レーザ
光源の温度を所定温度に制御することができる。

本発明の干７１）露光装置に用いられる回折格子は、透
過型であってら反射型であってらよい。回折格子のピッ
チは０．４〜５μ−であることが好ましい。また、回折
格子の凹部と凸部との段差は０．０５〜２μｍであるこ
とが好ましい。ブレーズ状の断面形状を有する回折格子
は、回折光の回折効率が高い点で、特に好ましい。

［実施例コ 実施例１ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

本発明の干渉露光装置の一例の概略構成図を第１図に示
す。該干渉露光装置に用いる光波長検出器の概略構成図
を第２図に示す。本発明の干渉露光装置を第１図および
第２図を用いて説明する。

レーザ光源装置に備えられたレーザ光源として半導体レ
ーザを使用する。半導体レーザｌより出射した光Ｌｌは
ビームスプリッタ−２により反射され、一部の光Ｌ２は
光波長検出器３へ、残りの光Ｌ３はレーザ光源装置から
出射され、ビームスプリッタ、ミラーおよびレンズ系か
らなる干渉光学系ｔｉに入射される。光波長検出器で、
光Ｌ２の波長を検出する。その検出結果を検出信号４と
して比較器５に入力する。一方、波長設定器６により予
め設定された基準波長を設定信号７として比較器５に入
力する。

比較器５により、検出信号４と設定信号７との差信号８
を求め、この信号をレーザ駆動装置９に入力する。差信
号８に応答して、レーザ駆動装置９は半導体レーザ光の
波長を安定させるように該半導体レーザへの注入電流ｌ
Ｏを調節する。干渉光学系１１へ入射された光Ｌ３は、
ビームスプリッタ１２により反射されて２分割され、２
分割された光はミラー１３（１４）により反射された後
、レンズ系１５　（１６）により平行光Ｌ４　（Ｌ５）
になり、露光面１７に干渉稿を形成する。

上記の光Ｌ２は、スリット２１を通って光波長検出器に
入射される。スリット２１を通った光ＬＩＯはレンズ２
２により平行光Ｌｌｌとなり、回折格子２３によって波
長毎に分光される。分光された先ＬＬ２はレンズ２４に
より収束され、収束光Ｌ１３となる。収束先し１３はＰ
ＳＤ２５上に収束される。ＰＳＤ２５の両端の電極から
出力される光電流２６　（２７）は増幅回路２８　（２
９）によって増幅され増幅信号３０　（３１）となる。

増幅信号３０　（３１）を加算回路３２および減算回路
３３によりそれぞれ加算処理または減算処理し、加算信
号３４、減算信号３５に交換する。ここで、ＰＳＤの両
端の電極と受光部の中心との間の距離をし、収束光ル１
３のＰＳＤへの入射位置から受光部の中心までの距離を
χとし、ＰＳＤから発生する光電算を１０とし、増幅回
路の増幅倍率をαとすると、上記加算信号３４はαＩ０
、上記減算信号３５はαＩ０・χ／Ｌで表される。加算
信号および減算信号を割算回路３６に入力し、割算回路
により得られた検出信号４はχ／して表される。検出信
号４によってＰＳＤへの入射位置を検出することができ
る。

回折格子により回折した光の回折角度は光の波長によっ
て決まることから、ＰＳＤ２５への収束光Ｌ１３の入射
位置を検出することによって、光Ｌ２の波長を求めるこ
とができる。

この干／７）露光装置によれば、波長設定器６により所
望の波長を設定することによって、半導体レーザ光の波
長を所望の波長に制御することができる。また、波長帯
の異なるレーザ光に変える場合は、レーザ光源を取り換
えたうえで、波長設定器の設定波長を変更すればよい。

レーザ光源としては、半導体レーザ以外にガスレーザ、
パルスレーザを用いることができる。

レーザ光源に温度制御器２０を取り付けて、上記差信号
８を温度制御器に入力し、差信号に応答して、レーザ光
の波長を安定させるようにレーザ光源の温度を制御して
もよい。また温度制御器によって、レーザ光源の、温度
を所定温度に制御してらよい。

実施例２ 下記のスリット２１、レンズ２２　（２４）および回折
格子２３を用いた実施例１の干渉露光装置によって、ホ
ログラフィックグレーティングを作製した。

スリット２１：高さ３■、幅２００μ論、レ　ン　ズ２
２：凸レンズ（焦点距離２０■）、回折格子２３：ピッ
チ’ＩＱＯｎ１１゜レ　ン　ズ２４：凸レンズ（焦点用
１１１２０ｍｓ）。

ＰＳＤの測定波長範囲は６５０〜８５０ｎｍに設定した
。

該干渉露光装置に温度制御器２０を取り付け、設定温度
の±０．００５℃の範囲内になるように半導体レーザの
温度を制御した。半導体レーザ１への注入電流ＩＯを制
御することによって、半導体レーザ光の波長を制御した
。

発振波長が７８０ｎｍである半導体レーザを該干渉露光
装置に取りつけ、露光面１７への半導体レーザ光の入射
角θを４５°に設定した。露光面に載置した感光材料に
干渉露光を行い、ホログラフィックグレーティングを作
製した。半導体レーザ光の波長変動は１時間あたりＯ，
０Ｑ５ｎｓ以下であり、該ホログラフィックグレーティ
ングのピッチは目標値と同じ５５０．Ｏｎｍであった。

次に、レーザ光源を発振波長が８００ｒ＋ｍである半導
体レーザに取り換えて、ホログラフィックグレーティン
グを作製した。干渉光学系１１のミラー１３（１４）、
レンズ＋５　（１６）および露光面１７の配置は変えな
かった。半導体レーザ光の波長変動は同様に１時間あた
り０．００５ｎｍ以下であり、該ホログラフィックグレ
ーティングのピッチは目標値と同じ５６５．５ｎａ＋で
あった。

［発明の効果］ 本発明によれば、作製する格子ピッチの厳密な制御が可
能となり、また格子ピッチを容易に変えることができる
干渉露光装置および干渉露光法が提供される。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の干渉露光装置の概略構成図、第２図は
該干渉露光装置における光波長検出器の概略構成図、第
３図は従来の干渉露光装置の概略構成図である。 ｌ・・・半導体レーザ（レーザ光源）、光波長検出器、 レーザ駆動装置、 回折格子、 Ｐ　　Ｓ　　Ｄ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光源、レーザ光源を駆動するレーザ駆動装置
   、光波長検出器および光波長検出器からの情報によりレ
   ーザ光の波長を制御する手段を備えるレーザ光源装置と
   、レーザ光源装置が出射するレーザ光を分割する手段と
   、分割したレーザ光を干渉させ、干渉稿を形成する手段
   とを備える干渉光学系とからなり、上記光波長検出器が
   、レーザ光が入射する回折格子と、回折格子によつて回
   折された光を収束するレンズと、回折光の収束面上に配
   置され、レンズにより得られた収束光の位置を検出する
   半導体装置検出素子と、半導体装置検出素子による出力
   信号によつて上記レーザ光の波長に対応する検出値を得
   る信号処理回路とを備えていることを特徴とする干渉露
   光装置。 ２、上記レーザ光の波長を制御する手段は、上記光波長
   検出器が出力する検出信号と、予め設定された基準波長
   に対応して波長設定器が出力する設定信号とを比較器に
   入力し、比較器が検出信号と設定信号との比較結果をレ
   ーザ駆動装置に出力し、レーザ駆動装置が比較結果に応
   答して、レーザ光源に出力するレーザ駆動電流を調節す
   ることであることを特徴とする請求項１に記載の干渉露
   光装置。 ３、上記レーザ光源の温度を所定温度に制御する温度制
   御器を備えることを特徴とする請求項１または２に記載
   の干渉露光装置。 ４、レーザ光を用いて干渉露光するにあたり、レーザ光
   を回折格子に入射し、回折格子によつて回折された光を
   レンズで収束させ、回折光の収束面上に配置した半導体
   装置検出素子により回折光の収束位置を検出することに
   よつて、上記レーザ光の波長に対応した検出値を得、検
   出値の情報を用いて、レーザ光の波長を制御することを
   特徴とする干渉露光法。 ５、上記検出値の情報を用いて、レーザ駆動装置からレ
   ーザ光源に入力される電流を調節することによつて、レ
   ーザ光の波長を制御することを特徴とする請求項４に記
   載の干渉露光法。 ６、温度制御器によつて、上記レーザ光を出射するレー
   ザ光源の温度を所定温度に制御することを特徴とする請
   求項４または５に記載の干渉露光法。