JPH0194687A - レーザ装置 - Google Patents

レーザ装置

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JPH0194687A
JPH0194687A JP62253353A JP25335387A JPH0194687A JP H0194687 A JPH0194687 A JP H0194687A JP 62253353 A JP62253353 A JP 62253353A JP 25335387 A JP25335387 A JP 25335387A JP H0194687 A JPH0194687 A JP H0194687A
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JP
Japan
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circuit
output
voltage
signal
optical output
Prior art date
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Pending
Application number
JP62253353A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuo Eto
江藤 伸夫
Michiaki Sano
道明 佐野
Masayuki Miyamoto
宮本 雅行
Hajime Nakatani
元 中谷
Masaru Yasuda
賢 安田
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH0194687A publication Critical patent/JPH0194687A/ja
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/13Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
    • H01S3/131Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/134Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lasers (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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〕 この発明は、光出力を補正するレーザ装置に関するもの
である。 〔従来の技術〕 第5図は例えば特開昭62−69577号公報に示され
た従来のレーザ装置のブロック図であυ、第6図は、そ
の回路の動作を示すタイムチャートである。第5図にお
いて、〔1)はパルス発生器、(2)はレーザ発振fi
、(3)はレーザ光を一部反射するハーフミラ−1(4
)はハーフミラ−(3)によシ一部反射された光を透過
させる拡散板、(5)は拡散板(4)を透過してくるレ
ーザ光を受光し電気信号に変換する光電変換素子、(6
)は光電変[L素子(5)によシ変換された電気信号を
サンプルホールドするサンプルホールド回路、(7)は
サンプルホールド回路(6)の出力を積分する積分回路
、(8)ilt積分回路(7)の出力と後述の基準[a
E%生器(9)の出力を比較するコンパレータ、(9)
は光膜定出力に対応する電圧を発生する基準電圧発生器
、αOはナントゲート、卸は発振器指令を後述のt源(
2)に与えるトリガ回路、a2はレーザ発振器(2)に
電気エネルギーを与える電源、(taV′iサンプルホ
ールド回路(6)をリセットする遅延回路であるO 例えば放電励起型エキシマレーザを用いて半導体プロセ
スにおける光リソグラフィを実行するステッパーを考え
た場合、従来ではステップとリピートサイクル毎に光出
力総計が一定となるような方式をとっていた。 その従来例のブロック図と動作のタイムチャートが第5
図と第6図に示されている。以下、動作について説明す
る。まず、電源面よシミ気エネルギーがレーザ発振器・
(2)に供給されレーザ発振器(2)の発振を引き起こ
し、レーザ光が出力される。このレーザ光出力がハーフ
ミラ−(3)により一部反射さね、拡散板(4)を介し
て光電変換素子(5) K入力される。入力後の光は光
電変換素子(5)で電気信号に変換され、この電気信号
はサンプル、ホールド回路(6)で一定期間保持される
。サンプル、ホールド回路(6)の出力信号E1は時間
間隔が一定のパルスで、その波高値はレーザ出力のピー
ク値P1に対応してパルス毎に異なった値となる(第6
図(b) 、 (c)参照)0サンプル、ホールド回路
(6)の出力信号は、積分器(7)に入力され、その出
力E8は、レーザ出力エネルギーの総和に比例したもの
である。この積分器(7)の出力を、基準電圧余生器(
9)にあらかじめ設定した基準レベルとコンパレータ(
8)で比較する。 積分器(7)の出力T!、8が基準レベルと一致したと
き、コンパレータの出力は0となシ、ナンドケートαO
が開かれてトリガ回路0])、電源(2)の発振停止動
作によυ余振は停止される(第6図(e) 、 (f)
 、 (g)参照)。 次に、外部リセット端子α(イ)に信号が与えられると
積分器(7)の出力はOとなろう以下、同様にして、総
照射エネ゛ルギー制御が一定のサイクルで繰シ返し実行
される(第6図(h) 、 (e)参照)。遅延回路a
3はサンプル、ホールド回路(6)をリセットするため
のものである(第6図(d) 、 (c)参照)。 以上のように光−出力のフィードバック址が設定された
基準レベルに到達した時点で、レーザ発振を停止するよ
うに構成していた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のレーザ装置は以上のようT/cWI!成されてい
るので、1回発振毎のレーザ光出力の再現性がとぼしく
、発振縁シ返し数の大小や発振効率の変動によシ数パー
セントから状況により10パーセント以上の光出力の変
動がある。この変動値によシ加工される材料に悪影響を
およぼす恐れがあることや、光出力の大きさの大小によ
シ一定の発振〈シ返し数で、必要な総照射エネルギーが
得られず加工プロセス時間の設定が難しくなるなどの問
題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、1回発振毎のレーザ光出力の再現性をよくす
るとともに、一定の発振〈シ返し数で必要な総照射エネ
ルギーが得られるレーザ装置を得ることを目的とする9 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係るレーザ装置は光出力の閉ループ制御を主
とし発振器の印加電圧制御を有し、単発の光出力設定に
合わせた漸増信号を発振毎に加算して光出力設定信号を
発生する光出力設定回路と、その設定回路と光出力フィ
ードバック信号の偏差を補正する演算回路と、光出力設
定から発振器の印加電圧を決める電圧設定回路と、上記
演算回路の出力と電圧設定回路の出力を加算回路で加え
合せ印加電圧設定としたものである。 〔作用〕 この発明におけるレーザ装置は、光出力設定回路出力信
号と光出力フィードバック信号の偏差を補正演算した出
力と光出力設定から発振器の印加電圧を決める電圧設定
回路の出力を夫々加えたものを印加電圧設定とし、発振
効率の変動による光出力変動をじん速に抑える。 〔発明の゛実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図におめで、■1)は単発の光出力設定に合わせたステ
ップ状の漸増信号を発振毎に加算して光出力設定信号を
一定化する光出力設定回路、@は光出力設定から適当な
発振器印加電圧を゛設定する電圧設定回路、勾は光出力
設定回路の出力と光検出回路翰の出力の偏差から電圧設
定回路−の出力を補正演算する演算回路、(財)はフィ
ードバック制御等を用いて発振器の印加電圧を制御する
電圧制御回路、(至)ilt発振器の印加電圧の範囲を
限定するリミッタ回路、(イ)はリミッタ回路(1)の
出力に相当する発振器の印加電圧を発生する電圧発生回
路、@けレーザ発振器、@は電源、翰はレーザ発振器(
支)からの光出力を検出し適当な信号に変換する光検出
回路、■は光出力設定回路(財)、電圧制御回路(ハ)
、光検出回路−を適当なタイミングで制御するタイミン
グ制御回路、@は加算回路であるつ次に本発明の動作に
ついて説明する。まず、第2図をもとに本発明の考え方
を示す。第2図から単発の光出力と発振器の印加電圧の
間には、はぼ比例した特性(電気学会研究会資料:放電
研究会。 ED−86−53〜65.1986年7月24日1社団
法人骨電気学会、  r ArF 、 KrF 、 X
eclエキシマレーザの出力特性と放電パラメータ」第
107頁〜第116頁)がある。この図から次のことが
分かるワ
【1)電圧が’VQ以下では光出力が得られな
いことo(2)単発の光出力は発振器の印加電圧を制御
することによシ制御できること0また、発振器の印加電
圧が高くなると発振器内の放電が乱れ、また低くなシす
ぎると放電予備電離方式では、充分電離できず放電が乱
れて発振器にダメージを与えたシすることが一般に知ら
れてbる。以上から、発振器にダメージを与えなりため
に発振器の印加電圧の範囲を限定しまた単発の光出力設
定に対応して初期発振器の印加電圧設定を決めることに
よシ光出力の変動を抑える回路構成を用いている。 以上をもとに実施例の第1図についての動作を第3図の
タイムチャートをもとに説明する。実施例では発振〈シ
返し周期を一定で光出力を発生する回路(適゛用してめ
る。実施例では、7回の発振で総照射エネルギーを得る
時を示して−る。単発の光出力設定を第2図PQとする
。第3図の30時点よシ最初の発振指令が外部からタイ
ミング制御回路へ与えられ、タイミング制御回路(1)
からの信号によシミ源(ハ)から発振器へ電圧が供給さ
れる。このとき、印加電圧の電圧設定信号(104)は
、電圧設定回路(イ)の出力(102)が第2図のvr
発生する信号に相当する値Vre f +光出力設定回
路(2)の出力(101)が0.演算回路−の出力(1
03)が0となり、結局Vre fとなる。t】時点で
レーザ発振器(社)に電圧供給が終わるQ t2時点で
タイミング制御回路(7)からレーザ発振H@VC発振
信号が与えられてレーザ発振器(財)が発振する。発振
後、光検出回路−は、従来例の検出回路と同様に動作す
る。一方、光出力設定回路■Dの出力(101) d、
単発の光出力PQに相当する信号が出てくる。t3−t
4時点で次の電源供給となる。このとき、t2時点の発
振による光出力(105)が光出力設定値POよシ小さ
かったため、演算回路−の出力(103)が+δ1信号
を出力している。故にt3−t4時点での電圧設定信号
(104) Vi、(Vref+δ1)となシレーザ発
振iaaの印加電圧を上昇するように働き、光出力を補
正するよう働<OtS時点で2回目の発振がおこるOこ
のとき光検出回路圀の出力(106)はPfとなる。光
出力設定回路e℃の出力(1o1)ハ、単発の光出力設
定FQを加え、  2PQの値となる。Pfの方が2P
Qよシ大きかったの〒、演算回路−の出力(103)V
i−δ2信号となっている。故にt6−t7時点での電
圧設定信号(xoa)は、(Vref−δ2)となシレ
ーザ発振器(財)の印加電圧を抑制するように働き、光
出力を補正するよう働く。以後、同様に動作してゆく。 第2図では七8時点から誤差なく光出力が得られた状態
を示している。19時点において、外部よシ発振指令が
解除され、タイミング制御回路(7)によシ光検出回路
翰および光出力設定回路3℃の出力がリセットされ、次
の光出力制御にそなえる構成となっている。尚、印加電
圧範囲をリミッタ回路(ハ)によシ第3図のv1〜v2
としておシ、急激な光出力変動があっても発振器にダメ
ージや異常な印加電圧とならない構成としているっまた
、単発の光出力設定が光出力制御途中で変更になっても
その分光出力設定に加算する方式となっておシ問題な一
〇発振くり返し周期が光出力制御途中で変更になっても
発振毎に光出力設定−値を加算するので問題ない。 以上よシ、発振効率の変動による光出力変動を迅速に抑
え、発振器に印加電圧によるダメージを与えない。 なお、上記実施例では、光出力回路として単発の光出力
設定に合わせたステップ信号を発振毎に加算して光出力
信号としていた。しかし発振くシ返し周期(ΔT)が一
定で光出力設定値(ΔP)が光出力制御中変わらな一場
合は、第4図のように光出力設定をランプ関数発生回路
0υに入力し、光検出回路−の出力に合わせ外部からの
タイミング信号によシ傾きがΔP/ΔTであるランプ出
力を出す光出力設定回路としても上記と同様の効果が得
られる。 また、光出力総計(P)をランプ関数発生回路に入力し
て光出力制御期間(T)がわかっておれば、傾きP/T
であるランプ出力を出す光出力設定回路としてもより0 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば、演算回路の出力と電
圧設定回路の出力とを加算して印加電圧設定値を決定す
るので、光出力の再現性がよくなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す構成図、第2図は発
振器の特性を示す説明図、第3図は第1図の動作を示す
タイムチャート、第4図はこの発明の他の実施例を示す
構成図(、)及び説明図(b)である。第5図は従来の
レーザ装置を示すW底口、第6図は第5図の動作を示す
タイムチャートである0図において、39け光出力設定
回路、翰は電圧設定回路、@は演算回路、(ハ)は電圧
制御回路、@はレーザ発振器、@は電源、翰は光検出回
路、c(TJは加算回路である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザ発振器の光出力を閉ループ制御して上記レ
    ーザ発振器の印加電圧を制御するようにしたものにおい
    て、単発の光出力設定値に合わせた漸増信号を発振毎に
    加算して光出力設定信号を発生する光出力設定回路と、
    上記光出力のフィードバック信号と上記光出力設定信号
    との偏差を補正する演算回路と、上記光出力設定値から
    上記レーザ発振器の印加電圧を決定する電圧設定回路と
    、この電圧設定回路の出力と上記演算回路の出力とを加
    算して印加電圧設定値を決定する加算回路とを備えたレ
    ーザ装置。
  2. (2)漸増信号はステップ状であることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載のレーザ装置。
  3. (3)漸増信号はランプ関数状であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載のレーザ装置。
JP62253353A 1987-10-06 1987-10-06 レーザ装置 Pending JPH0194687A (ja)

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JP (1) JPH0194687A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0541624A (ja) * 1991-08-06 1993-02-19 Mitsubishi Electric Corp フアイバ形光増幅器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0541624A (ja) * 1991-08-06 1993-02-19 Mitsubishi Electric Corp フアイバ形光増幅器

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