JPH03276782A - パルス光源 - Google Patents
パルス光源Info
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- JPH03276782A JPH03276782A JP2077853A JP7785390A JPH03276782A JP H03276782 A JPH03276782 A JP H03276782A JP 2077853 A JP2077853 A JP 2077853A JP 7785390 A JP7785390 A JP 7785390A JP H03276782 A JPH03276782 A JP H03276782A
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- JP
- Japan
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- circuit
- signal
- energy
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/134—Stabilisation 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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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
- B23K26/702—Auxiliary equipment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
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- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Lasers (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。
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
本発明は産業用エキシマレーザの出力安定化に関するも
のである。
のである。
従来の技術
近年、産業用のパルス光源として紫外域で発振するレー
ザ装置が注目されている。中でもエキシマレーザは、レ
ーザ媒質であるクリプトン、キセノン、アルゴン等の希
ガスとふっ素、塩素等のハロゲンガスを組み合わせるこ
とにより、353nmから193nmの間のい(つかの
波長で発振線を得ることができる。特にぶつ化クリプト
ンエキシマレーザは波長248nmで発振し、水銀のg
線(436n m )あるいはi線(365n m )
の場合と比べて、倍以上集積度の高い、いわゆる、超L
SI製造への道をひらくものとして期待されている。
ザ装置が注目されている。中でもエキシマレーザは、レ
ーザ媒質であるクリプトン、キセノン、アルゴン等の希
ガスとふっ素、塩素等のハロゲンガスを組み合わせるこ
とにより、353nmから193nmの間のい(つかの
波長で発振線を得ることができる。特にぶつ化クリプト
ンエキシマレーザは波長248nmで発振し、水銀のg
線(436n m )あるいはi線(365n m )
の場合と比べて、倍以上集積度の高い、いわゆる、超L
SI製造への道をひらくものとして期待されている。
これらエキシマレーザは、コンデンサなとに蓄積した電
荷を短時間に放出することにより、レーザ媒質であるガ
スを放電励起して、レーザ光を得るパルスレーザの一種
である。レーザ光の持続時間は、一般に数10ミリ秒で
あり、数ミリ秒から数10ミリ秒の周期で繰り返し発振
させるのが普通である。
荷を短時間に放出することにより、レーザ媒質であるガ
スを放電励起して、レーザ光を得るパルスレーザの一種
である。レーザ光の持続時間は、一般に数10ミリ秒で
あり、数ミリ秒から数10ミリ秒の周期で繰り返し発振
させるのが普通である。
このようなパルス光源であるエキシマレーザを微細加工
に用いる場合、■パルス当たりのエネルギーはあまり大
きな値にせず、数10パルスから数100パルスを連続
的に照射して、加工の目的を達することが多い。これは
、照射するパルス数を制御して全照射エネルギーを微細
に制御するためである。たとえば、100パルス前後の
レーザのレーザ光の照射によって加工する場合、パルス
数を変えることによって、全照射エネルギーを±1%の
精度で変化させることができる。特に超LSI素子のパ
ターンなど、光源の波長に匹敵する0、5μm以下の線
幅をリソグラフィーの手法で加工するような場合、上述
のような全照射エネルギーの制御が不可欠となる。
に用いる場合、■パルス当たりのエネルギーはあまり大
きな値にせず、数10パルスから数100パルスを連続
的に照射して、加工の目的を達することが多い。これは
、照射するパルス数を制御して全照射エネルギーを微細
に制御するためである。たとえば、100パルス前後の
レーザのレーザ光の照射によって加工する場合、パルス
数を変えることによって、全照射エネルギーを±1%の
精度で変化させることができる。特に超LSI素子のパ
ターンなど、光源の波長に匹敵する0、5μm以下の線
幅をリソグラフィーの手法で加工するような場合、上述
のような全照射エネルギーの制御が不可欠となる。
このように照射エネルギーを精密に制御しようとする場
合、レーザの出力エネルギーを長期にわたって安定に保
つ必要がある。ところが、エキシマレーザはレーザ媒質
であるガスの劣化やそのほかの原因によって効率が比較
的短期間に低下するという特性があるので、設定したパ
ルス強度を一定に維持する機構が必要になる。
合、レーザの出力エネルギーを長期にわたって安定に保
つ必要がある。ところが、エキシマレーザはレーザ媒質
であるガスの劣化やそのほかの原因によって効率が比較
的短期間に低下するという特性があるので、設定したパ
ルス強度を一定に維持する機構が必要になる。
第4図は、従来のパルス光源の出カ一定化機構の構成を
説明するための概要図である。第4図において、発光部
1は電源部2から電気エネルギーの供給を受は間欠的に
発光する。発光部1の出力光の一部は半透過鏡3によっ
て取り出され、受光素子4に導入される。受光素子4は
入射した光のエネルギーに比例した電気信号を比較回路
5へ送る。比較回路5は、受光素子4から送られた信号
強度を基準値Vrと比較し、その差に比例した偏差信号
ΔVを加算回路6に送る。加算回路6は電圧制御信号V
を電源部2へ供給し、電源部2は電圧制御信号Vに比例
した出力電圧を発生する。
説明するための概要図である。第4図において、発光部
1は電源部2から電気エネルギーの供給を受は間欠的に
発光する。発光部1の出力光の一部は半透過鏡3によっ
て取り出され、受光素子4に導入される。受光素子4は
入射した光のエネルギーに比例した電気信号を比較回路
5へ送る。比較回路5は、受光素子4から送られた信号
強度を基準値Vrと比較し、その差に比例した偏差信号
ΔVを加算回路6に送る。加算回路6は電圧制御信号V
を電源部2へ供給し、電源部2は電圧制御信号Vに比例
した出力電圧を発生する。
次に、第5図に従って従来のパルス光源の動作を説明す
る。最初、発光部1は第5図(a)に示すように、一定
の周期で発光している。時刻t1から発光部1の効率低
下が顕著になり、発光のパルスエネルギーPが低下し始
めたとする。このとき、受光素子4の出力が低下するの
で、比較回路5は、第5図(b)に示すような偏差信号
ΔVを出力する。比較回路5につながれた加算回路6は
、電圧制御信号Vに偏差信号ΔVを加算して、次回の発
光のための新しい電圧制御信号V+ΔVを電源部2に供
給するので、第5図(C)に示す電源電圧Eは上昇し、
パルスエネルギーPは平均的に一定に保たれる。
る。最初、発光部1は第5図(a)に示すように、一定
の周期で発光している。時刻t1から発光部1の効率低
下が顕著になり、発光のパルスエネルギーPが低下し始
めたとする。このとき、受光素子4の出力が低下するの
で、比較回路5は、第5図(b)に示すような偏差信号
ΔVを出力する。比較回路5につながれた加算回路6は
、電圧制御信号Vに偏差信号ΔVを加算して、次回の発
光のための新しい電圧制御信号V+ΔVを電源部2に供
給するので、第5図(C)に示す電源電圧Eは上昇し、
パルスエネルギーPは平均的に一定に保たれる。
発明が解決しようとする課題
しかし、この様な従来のパルス光源では、パルスエネル
ギーの基準値からのばらつき量を一定に保つ機構がない
ので、長時間動作時の経時変化、ガス交換等のダイナミ
ックなレーザ状態の変化によってパルスエネルギーの基
準値からのばらつき量が変化する。そのため、出力エネ
ルギーの安定性を長時間同一の状態にしておくことが困
難であるという課題があった。
ギーの基準値からのばらつき量を一定に保つ機構がない
ので、長時間動作時の経時変化、ガス交換等のダイナミ
ックなレーザ状態の変化によってパルスエネルギーの基
準値からのばらつき量が変化する。そのため、出力エネ
ルギーの安定性を長時間同一の状態にしておくことが困
難であるという課題があった。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされた
もので、長時間動作時の経時変化、ガス交換等のダイナ
ミックなレーザ状態の変化においても極めて安定したエ
ネルギーを供給できるパルス光源を提供するものである
。
もので、長時間動作時の経時変化、ガス交換等のダイナ
ミックなレーザ状態の変化においても極めて安定したエ
ネルギーを供給できるパルス光源を提供するものである
。
課題を解決するための手段
この課題を解決するため本発明は、パルス的に発光する
光源部と、任意の信号によって出力電圧を制御できる電
源部と、前記の信号を記憶し、発光のエネルギー値と基
準値との差と前記信号と加算する手段と、発光のエネル
ギー値と基準値との差の比例定数を外部信号によって制
御する手段と、発光のエネルギー値と基準値との差とパ
ルスエネルギーのばらつき量の基準値を比較する手段と
を具備したものである。
光源部と、任意の信号によって出力電圧を制御できる電
源部と、前記の信号を記憶し、発光のエネルギー値と基
準値との差と前記信号と加算する手段と、発光のエネル
ギー値と基準値との差の比例定数を外部信号によって制
御する手段と、発光のエネルギー値と基準値との差とパ
ルスエネルギーのばらつき量の基準値を比較する手段と
を具備したものである。
作用
この構成により、長期間動作時の経時変化、ガス交換等
のダイナミックなレーザ状態の変化においても極めて安
定したエネルギーが得られることとなる。
のダイナミックなレーザ状態の変化においても極めて安
定したエネルギーが得られることとなる。
実施例
第1図は本発明の一実施例であるパルス光源の構成概要
図である。第1図において、発光部1は電源部2からエ
ネルギーを供給され、外部トリガ信号により間欠的に発
光する。出力光の一部は半透過鏡3によってサンプルさ
れ、受光素子4に導入される。受光素子4は入射した光
のエネルギーに比例した電気信号を比較回路5へ送る。
図である。第1図において、発光部1は電源部2からエ
ネルギーを供給され、外部トリガ信号により間欠的に発
光する。出力光の一部は半透過鏡3によってサンプルさ
れ、受光素子4に導入される。受光素子4は入射した光
のエネルギーに比例した電気信号を比較回路5へ送る。
比較回路5は受光素子4から送られた信号強度を基準値
Vrと比較し、増幅回路9を通して、その差に比例した
偏差信号ΔVを加算回路6に送る。加算回路は偏差信号
ΔVと前回の電圧制御信号Vと足し合わし、電源部へ送
る。従って発光毎にその内容がVからV+ΔVになるの
で、続く発光時には前回の発光エネルギーの偏差に応じ
て出力電圧Eが調整されていることになる。そして比較
回路7によって偏差信号ΔVと基準偏差信号ΔVrと比
較し、その差に比例した信号ΔvOを積分回路8の送る
。積分回路8ではΔvOを積算して増幅回路9に送り、
増幅回路のゲインを変える。レーザ自身のパルスエネル
ギーのばらつきが大きいときは、増幅回路9のゲインは
小さくなり、ばらつきが小さいときは増幅回路9のゲイ
ンは大きくなる。従ってレーザの状態によりパルスエネ
ルギーのばらつき量が左右されない安定したパルスエネ
ルギーが得られる。
Vrと比較し、増幅回路9を通して、その差に比例した
偏差信号ΔVを加算回路6に送る。加算回路は偏差信号
ΔVと前回の電圧制御信号Vと足し合わし、電源部へ送
る。従って発光毎にその内容がVからV+ΔVになるの
で、続く発光時には前回の発光エネルギーの偏差に応じ
て出力電圧Eが調整されていることになる。そして比較
回路7によって偏差信号ΔVと基準偏差信号ΔVrと比
較し、その差に比例した信号ΔvOを積分回路8の送る
。積分回路8ではΔvOを積算して増幅回路9に送り、
増幅回路のゲインを変える。レーザ自身のパルスエネル
ギーのばらつきが大きいときは、増幅回路9のゲインは
小さくなり、ばらつきが小さいときは増幅回路9のゲイ
ンは大きくなる。従ってレーザの状態によりパルスエネ
ルギーのばらつき量が左右されない安定したパルスエネ
ルギーが得られる。
つぎに、第2図の波形図において本パルス光源の動作を
説明する。第2図(a)に出力パルスエネルギーを示す
。図中の波線は基準偏差信号ΔVrの下限と上限を示し
、その間が安定領域とする。また、ここでは偏差信号Δ
Vの絶対値を検出しているとする。前記の安定領域から
はずれると、比較回路の出力は第2図(b)のようにな
る。第2図(C)は、比較回路の出力を積分した信号を
示す。第2図(d)は増幅回路のゲインを表している。
説明する。第2図(a)に出力パルスエネルギーを示す
。図中の波線は基準偏差信号ΔVrの下限と上限を示し
、その間が安定領域とする。また、ここでは偏差信号Δ
Vの絶対値を検出しているとする。前記の安定領域から
はずれると、比較回路の出力は第2図(b)のようにな
る。第2図(C)は、比較回路の出力を積分した信号を
示す。第2図(d)は増幅回路のゲインを表している。
この様に、パルスのばらつきを安定させるように増幅回
路のゲインは調整され、長時間動作のガス等の経時変化
に左右されない。
路のゲインは調整され、長時間動作のガス等の経時変化
に左右されない。
第3図に本発明の第2の実施例を示す。第3図において
は第1図における積分回路が主にデジタル信号処理に用
いる計数回路10に変わっている。これは比較したパル
スの強度よりもその頻度を重視した場合、または出力安
定機構をデジタル数値制御で行う場合等に用いる。また
、増幅回路は省略して比較回路にその機能を盛り込んで
いる。第3図においてパルスを一定にするための基本動
作は第1図の例と変わることはない。
は第1図における積分回路が主にデジタル信号処理に用
いる計数回路10に変わっている。これは比較したパル
スの強度よりもその頻度を重視した場合、または出力安
定機構をデジタル数値制御で行う場合等に用いる。また
、増幅回路は省略して比較回路にその機能を盛り込んで
いる。第3図においてパルスを一定にするための基本動
作は第1図の例と変わることはない。
なお、加算回路は加算した結果を記憶する手段を有し、
その記憶した信号と入力信号との加算を行う。また、そ
の処理方法はアナログ信号処理。
その記憶した信号と入力信号との加算を行う。また、そ
の処理方法はアナログ信号処理。
デジタル信号処理、またはアナログ−デジタル信号のい
ずれであってもよい。
ずれであってもよい。
以上のような構成を有することにより、本発明実施例の
パルス光源は長時間動作時の経時変化。
パルス光源は長時間動作時の経時変化。
ガス交換等のダイナミックなレーザ状態の変化において
も極めて安定したエネルギーを供給できるパルス光源と
なる。
も極めて安定したエネルギーを供給できるパルス光源と
なる。
発明の詳細
な説明したように、本発明によれば、パルスエネルギー
のばらつき量をフィードバック制御することにより、パ
ルスエネルギーの安定性を飛躍的に高め、特に露光用光
源として用いた場合、露光量を精密に制御できるという
優れた効果を有するパルス光源が実現できる。
のばらつき量をフィードバック制御することにより、パ
ルスエネルギーの安定性を飛躍的に高め、特に露光用光
源として用いた場合、露光量を精密に制御できるという
優れた効果を有するパルス光源が実現できる。
第1図は本発明の一実施例であるパルス光源をの構成概
要図、第2図は本発明のパルス光源の動作を説明するた
めの波形図、第3図は本発明の第2の実施例の構成概要
図、第4図は従来のパルス光源の構成概要図、第5図は
その動作を示す波形図である。 1・・・・・・発光部、2・・・・・・電源部、3・・
・・・・半透過鏡、4・・・・・・受光素子、5・・・
・・・比較回路、6・・・・・・加算回路、7・・・・
・・比較回路、8・・・・・・積分回路、9・・・・・
・増幅回路、10・・・・・・計数回路。
要図、第2図は本発明のパルス光源の動作を説明するた
めの波形図、第3図は本発明の第2の実施例の構成概要
図、第4図は従来のパルス光源の構成概要図、第5図は
その動作を示す波形図である。 1・・・・・・発光部、2・・・・・・電源部、3・・
・・・・半透過鏡、4・・・・・・受光素子、5・・・
・・・比較回路、6・・・・・・加算回路、7・・・・
・・比較回路、8・・・・・・積分回路、9・・・・・
・増幅回路、10・・・・・・計数回路。
Claims (1)
- パルス的に発光する光源部と、任意の信号によって出力
電圧を制御できる電源部と、前記の信号を記憶し、発光
のエネルギー値と基準値との差と前記信号と加算する手
段と、発光のエネルギー値と基準値との差の比例定数を
外部信号によって制御する手段と、発光のエネルギー値
と基準値との差とパルスエネルギーのばらつき量の基準
値を比較する手段とを具備したことを特徴とするパルス
光源。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077853A JPH03276782A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | パルス光源 |
| EP90117953A EP0448776B1 (en) | 1990-03-27 | 1990-09-18 | Control of output energy of pulsed light source |
| CA002025579A CA2025579C (en) | 1990-03-27 | 1990-09-18 | Control of output energy of pulsed light source |
| US07/583,940 US5134273A (en) | 1990-03-27 | 1990-09-18 | Control of output energy of a pulsed light source comprising a gas discharge laser |
| DE69016641T DE69016641T2 (de) | 1990-03-27 | 1990-09-18 | Regelungssystem für die Ausgangsenergie einer Pulslichtquelle. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2077853A JPH03276782A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | パルス光源 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03276782A true JPH03276782A (ja) | 1991-12-06 |
Family
ID=13645622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2077853A Pending JPH03276782A (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | パルス光源 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5134273A (ja) |
| EP (1) | EP0448776B1 (ja) |
| JP (1) | JPH03276782A (ja) |
| CA (1) | CA2025579C (ja) |
| DE (1) | DE69016641T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11214782A (ja) * | 1998-01-20 | 1999-08-06 | Komatsu Ltd | エキシマレーザ装置のエネルギー制御装置 |
| JP2008047897A (ja) * | 2006-08-10 | 2008-02-28 | Asml Netherlands Bv | リソグラフィ装置、放射源、放射源コントローラおよび制御方法 |
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| JPH07151701A (ja) * | 1993-11-29 | 1995-06-16 | Hajime Sangyo Kk | ストロボスコープの光量補正機能を有する検査装置 |
| US5523543A (en) * | 1994-09-09 | 1996-06-04 | Litel Instruments | Laser ablation control system and method |
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| US5834750A (en) * | 1995-02-28 | 1998-11-10 | Psc, Inc. | Bar code scanning system for automatically maintaining constant the amplitude of light reflected from a bar code |
| DE19537467C1 (de) * | 1995-10-07 | 1997-02-27 | Pkl Verpackungssysteme Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen wiederkehrender Muster in kontinuierlich bewegtem Flachmaterial durch Schneiden, Perforieren oder Beschriften mittels Laserbestrahlung |
| JPH10243171A (ja) * | 1997-02-25 | 1998-09-11 | Brother Ind Ltd | 画像読取装置 |
| JPH10263859A (ja) * | 1997-03-19 | 1998-10-06 | Miyachi Technos Corp | レーザモニタ装置及びレーザ装置 |
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