JPH0477631A - レーザ発振出力検出装置 - Google Patents
レーザ発振出力検出装置Info
- Publication number
- JPH0477631A JPH0477631A JP19215790A JP19215790A JPH0477631A JP H0477631 A JPH0477631 A JP H0477631A JP 19215790 A JP19215790 A JP 19215790A JP 19215790 A JP19215790 A JP 19215790A JP H0477631 A JPH0477631 A JP H0477631A
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- JP
- Japan
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- light
- laser
- photodetector
- intensity
- signal
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- Pending
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Lasers (AREA)
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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。
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１４ レーザ装置において、レーザ発振出力検
出の測定信頼性向上に適用して有効な技術に関する。
出の測定信頼性向上に適用して有効な技術に関する。
最近 レーザ装置が高輝度・波長純度の高い光源装置と
して注目されている。特に従来の加工・切断・溶接など
の分野から、半導体製造プロセスにおけるフォトリング
ラフィ用光源として用いることも検討されている。
して注目されている。特に従来の加工・切断・溶接など
の分野から、半導体製造プロセスにおけるフォトリング
ラフィ用光源として用いることも検討されている。
ところで、前記フォトリングラフィ光源として用いるよ
うな場合には、いわゆるウェハの歩留りを一定に維持す
るために、露光条件を均一化する必要があり、そのため
にはレーザ出力の光エネルギーが常に安定していること
が要求される。
うな場合には、いわゆるウェハの歩留りを一定に維持す
るために、露光条件を均一化する必要があり、そのため
にはレーザ出力の光エネルギーが常に安定していること
が要求される。
そのため、この種の用途に用いられるレーザ装置で（戴
射出されるレーザ光を常にモニタして、このモニタ結
果に基づいてレーザ装置をフィードバック制御するため
の測定・制御機構を備えているものが一般的である。
射出されるレーザ光を常にモニタして、このモニタ結
果に基づいてレーザ装置をフィードバック制御するため
の測定・制御機構を備えているものが一般的である。
従来のレーザ光出力検出装置には受光素子として高速応
答型の半導体光検出器であるＰＩＮフォトダイオード等
の光電変換素子が使用されてい九そして、一般にこの種
のレーザ装置はマイクロコンピュータ等で構成された制
御部によって作動制御されており、前記光検出器からの
信号はアナログ−デジタル変換されて前記制御部に取り
込まれる。その後、制御部では前記発振出力の変化に従
いレーザ供給電圧などを変化させてレーザ発振出力を安
定化制御していた 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、パルス発振するレーザ光の中には発光時間が
非常に短いものがあり、数十ｎ５（ｎｓは１０−１１秒
）程度の時間内にレーザ発光が終了してしまうものもあ
る。これに対して、前記アナログ−デジタル変換には数
十μｓ （μＳは１０−６秒）程度の処理時間を必要と
しており、レーザ光の発光時間に比べて信号処理が遅延
するおそれがあつムそのために、光検出器であるＰＩＮ
フォトダイオードの後段にコンデンサと抵抗器とからな
る回路を追加し高速パルス信号の立ち上がり時間および
減衰時間を長くしてアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換
部の応答速度に適合するような構成としていた ところが、前記コンデンサおよび抵抗器を追加して、Ａ
／Ｄ変換処理に対応する程度にまで立ち上がり時間・減
衰時間を延長した場合、もとの信号の波高値と延長後の
波高値とが必ずしも一致していなかった。
答型の半導体光検出器であるＰＩＮフォトダイオード等
の光電変換素子が使用されてい九そして、一般にこの種
のレーザ装置はマイクロコンピュータ等で構成された制
御部によって作動制御されており、前記光検出器からの
信号はアナログ−デジタル変換されて前記制御部に取り
込まれる。その後、制御部では前記発振出力の変化に従
いレーザ供給電圧などを変化させてレーザ発振出力を安
定化制御していた 〔発明が解決しようとする課題〕 ところで、パルス発振するレーザ光の中には発光時間が
非常に短いものがあり、数十ｎ５（ｎｓは１０−１１秒
）程度の時間内にレーザ発光が終了してしまうものもあ
る。これに対して、前記アナログ−デジタル変換には数
十μｓ （μＳは１０−６秒）程度の処理時間を必要と
しており、レーザ光の発光時間に比べて信号処理が遅延
するおそれがあつムそのために、光検出器であるＰＩＮ
フォトダイオードの後段にコンデンサと抵抗器とからな
る回路を追加し高速パルス信号の立ち上がり時間および
減衰時間を長くしてアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換
部の応答速度に適合するような構成としていた ところが、前記コンデンサおよび抵抗器を追加して、Ａ
／Ｄ変換処理に対応する程度にまで立ち上がり時間・減
衰時間を延長した場合、もとの信号の波高値と延長後の
波高値とが必ずしも一致していなかった。
そのため、受光素子からの出力信号のパルス幅は常に一
定であると仮定し、パルス波高値がレーザ光の強度と対
応するものとして測定を行っていた ところが、前記の如きＣＲ回路では、素子感度における
温度特性が良好とはいえず、長期間の使用においてドリ
フト等の出力変動を来す可能性があり、パルス波高値の
みからの情報では正確なレーザ光強度の測定は困難であ
っ九 本発明は前記に鑑みてなされたものであり、その目的は
信頼性の高いレーザ発光強度の測定を可能にする技術を
提供することにある。
定であると仮定し、パルス波高値がレーザ光の強度と対
応するものとして測定を行っていた ところが、前記の如きＣＲ回路では、素子感度における
温度特性が良好とはいえず、長期間の使用においてドリ
フト等の出力変動を来す可能性があり、パルス波高値の
みからの情報では正確なレーザ光強度の測定は困難であ
っ九 本発明は前記に鑑みてなされたものであり、その目的は
信頼性の高いレーザ発光強度の測定を可能にする技術を
提供することにある。
本発明は、レーザ光を受光する受光素子と、受光素子で
光電変換された検出電気信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの信号を分析してレ
ーザ発振出力を算出する演算手段とを備えており、前記
受光素子とＡ／Ｄ変換部との間に少なくとも多段の積分
器を備えた積分回路が介装されていることを要旨とする
。
光電変換された検出電気信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの信号を分析してレ
ーザ発振出力を算出する演算手段とを備えており、前記
受光素子とＡ／Ｄ変換部との間に少なくとも多段の積分
器を備えた積分回路が介装されていることを要旨とする
。
ここで、レーザ光としてはエキシマレーザ、炭酸ガスレ
ーザ、銅蒸気レーザ、色素レーザ、ＹＡＧレーザ、アレ
キサントレイトレーザ等のパルス発振レーザはもとより
、ヘリウム−ネオンレーザ、アルゴンイオンレーザ等の
連続発振レーザであってもよい。
ーザ、銅蒸気レーザ、色素レーザ、ＹＡＧレーザ、アレ
キサントレイトレーザ等のパルス発振レーザはもとより
、ヘリウム−ネオンレーザ、アルゴンイオンレーザ等の
連続発振レーザであってもよい。
また、受光素子として番礼 たとえばフォトダイオー
ド等の光電素子であり、受光光量に対応した電気信号を
発生するものであればよい。
ド等の光電素子であり、受光光量に対応した電気信号を
発生するものであればよい。
前記積分回路としては、積分器としてたとえばＯＦアン
プを多段に接続した回路構成で実現でき、少なくとも数
十ｎｓの発振波長を数十μＳ程度にまで延長できること
が好ましい。
プを多段に接続した回路構成で実現でき、少なくとも数
十ｎｓの発振波長を数十μＳ程度にまで延長できること
が好ましい。
前記した手段によれｊｌ、受光素子の出力波形が光強度
の時間分布を表している点に着目して、この値を時間に
ついて積分することによって光量としての光強度を検出
しているため、より正確な光強度の検出が可能となる。
の時間分布を表している点に着目して、この値を時間に
ついて積分することによって光量としての光強度を検出
しているため、より正確な光強度の検出が可能となる。
第１図に示すように、レーザ媒質１の射出口２より射出
されたレーザ光３は、ビームスプリッタ４でその一部が
分光さ汰 この分岐光は受光素子５に入光される。受光
素子５で光電変換されたパルス検出信号は、積分回路６
で波長調整が行われた後、Ａ／Ｄ変換部７でデジタル信
号に変換されて制御部８に入力される。制御部８は、た
とえば演算手段 レジスタ等を備えたＣＰＵと、メモリ
等の外部記憶装置等で構成さ枳 パルス検出信号に基づ
いて所定の演算処理を行った後、レーザ媒質１に対する
制御信号を生成する。この制御信号は制御線１０を通じ
てレーザ媒質１あるいは図示しないレーザ制御機構に出
力されてレーザ媒質ｌから射出されるレーザ光の強度が
制御される。
されたレーザ光３は、ビームスプリッタ４でその一部が
分光さ汰 この分岐光は受光素子５に入光される。受光
素子５で光電変換されたパルス検出信号は、積分回路６
で波長調整が行われた後、Ａ／Ｄ変換部７でデジタル信
号に変換されて制御部８に入力される。制御部８は、た
とえば演算手段 レジスタ等を備えたＣＰＵと、メモリ
等の外部記憶装置等で構成さ枳 パルス検出信号に基づ
いて所定の演算処理を行った後、レーザ媒質１に対する
制御信号を生成する。この制御信号は制御線１０を通じ
てレーザ媒質１あるいは図示しないレーザ制御機構に出
力されてレーザ媒質ｌから射出されるレーザ光の強度が
制御される。
次に、本実施例の特徴的な点である、積分回路６の具体
的な構成について説明する。
的な構成について説明する。
積分回路６ ｊｌ 第３図に示すように４段のＯＦア
ンプｌｌａ、 ｌｌｂ、 ｌｌｃ、 Ｉｌｄを中
心に構成されており、このうちの第１段のＯＰアンプ１
１ａは増幅段として機能しており、 （−）入力とアー
ス間との抵抗値を選択することにより増幅度を可変とし
ている。
ンプｌｌａ、 ｌｌｂ、 ｌｌｃ、 Ｉｌｄを中
心に構成されており、このうちの第１段のＯＰアンプ１
１ａは増幅段として機能しており、 （−）入力とアー
ス間との抵抗値を選択することにより増幅度を可変とし
ている。
そして、第２段〜第４段のＯＰアンプｌｌｂ、１１、ｃ
ｌｌｄによってパルス検出信号の積分が行われる。
ｌｌｄによってパルス検出信号の積分が行われる。
ここで、なお、同図では第２段および第３段のＯＰアン
プ１１ｂ、１１ｃでは、入力端子がイマジナルショート
の状態で１５０ＰＦの各コンデンサは入力電圧に充電さ
れて各積分器に初期値が与えられて演算が行われるよう
になっている。
プ１１ｂ、１１ｃでは、入力端子がイマジナルショート
の状態で１５０ＰＦの各コンデンサは入力電圧に充電さ
れて各積分器に初期値が与えられて演算が行われるよう
になっている。
前記に説明したＯＰアンプとしては、たとえば帯域幅が
８．０ＭＨｚで、そのスルーレートが２５Ｖ／μｓ程度
の応答性を有するものを使用することができる。
８．０ＭＨｚで、そのスルーレートが２５Ｖ／μｓ程度
の応答性を有するものを使用することができる。
このように、多段の積分器を用いて積分回路６を構成す
ることによって、受光素子５からの第２図（ａ＞に示す
ような数十ｎｓ程度の検出パルス信号の立ち上がり一減
衰時間を数十μＳ程度にまで延長した第２図（ｂ）に示
す信号とすることができる。したがって、Ａ／Ｄ変換部
７の応答速度に対応したパルス検出信号を得ることがで
き、光強度の正確な検出が可能となる。
ることによって、受光素子５からの第２図（ａ＞に示す
ような数十ｎｓ程度の検出パルス信号の立ち上がり一減
衰時間を数十μＳ程度にまで延長した第２図（ｂ）に示
す信号とすることができる。したがって、Ａ／Ｄ変換部
７の応答速度に対応したパルス検出信号を得ることがで
き、光強度の正確な検出が可能となる。
また、本実施例によれば、ＯＰアンプを４段用いて積分
回路６を構成しているために、長期間の使用に際しても
積分回路６の温度特性を劣化させるさせることなく、パ
ルス検出信号の積分が可能となる。
回路６を構成しているために、長期間の使用に際しても
積分回路６の温度特性を劣化させるさせることなく、パ
ルス検出信号の積分が可能となる。
本発明によれｉｆ、 受光素子の出力波形が光強度の
時間分布を表している点に着目して、この値を時間につ
いて積分することによって光量としての光強度を検出す
るため、より正確な光強度の検出が可能となる。
時間分布を表している点に着目して、この値を時間につ
いて積分することによって光量としての光強度を検出す
るため、より正確な光強度の検出が可能となる。
第１図は本発明の一実施例であるレーザ発振出力検出装
置の構成を示すブロック図、第２図（ａ）および（ｂ）
は受光素子および積分回路での出力波形を示す説明図、
第３図は積分回路の具体的構成を示す回路図である。 １ ・レーザ媒質、 ３・ レーザ九 ５・・受光素子、 ７・・・Ａ、 ／ Ｄ変換服 １０・・・制御鳳 ２・・射出口、 ４・・・ビームスプリ ６・・・積分回路、 ８・・・制御脈 ツタ、
置の構成を示すブロック図、第２図（ａ）および（ｂ）
は受光素子および積分回路での出力波形を示す説明図、
第３図は積分回路の具体的構成を示す回路図である。 １ ・レーザ媒質、 ３・ レーザ九 ５・・受光素子、 ７・・・Ａ、 ／ Ｄ変換服 １０・・・制御鳳 ２・・射出口、 ４・・・ビームスプリ ６・・・積分回路、 ８・・・制御脈 ツタ、
Claims (1)
- （１）レーザ光を受光する受光素子と、受光素子で光電
変換された検出電気信号をデジタル信号に変換するＡ／
Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの信号を分析してレーザ
発振出力を算出する演算手段とを備えており、前記受光
素子とＡ／Ｄ変換部との間に少なくとも多段の積分器を
備えた積分回路が介装されていることを特徴とするレー
ザ発振出力検出装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19215790A JPH0477631A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | レーザ発振出力検出装置 |
| CA 2059134 CA2059134A1 (en) | 1990-04-16 | 1991-04-16 | Laser device |
| PCT/JP1991/000495 WO1991016745A1 (en) | 1990-04-16 | 1991-04-16 | Laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19215790A JPH0477631A (ja) | 1990-07-20 | 1990-07-20 | レーザ発振出力検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0477631A true JPH0477631A (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=16286645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19215790A Pending JPH0477631A (ja) | 1990-04-16 | 1990-07-20 | レーザ発振出力検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0477631A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06237028A (ja) * | 1993-02-09 | 1994-08-23 | Miyachi Technos Kk | レーザモニタ装置 |
| JP2012248614A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Omron Corp | 光増幅装置およびレーザ加工装置 |
-
1990
- 1990-07-20 JP JP19215790A patent/JPH0477631A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06237028A (ja) * | 1993-02-09 | 1994-08-23 | Miyachi Technos Kk | レーザモニタ装置 |
| JP2012248614A (ja) * | 2011-05-26 | 2012-12-13 | Omron Corp | 光増幅装置およびレーザ加工装置 |
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