JP2000213983A - Power measuring device of vacuum ultraviolet laser - Google Patents

Power measuring device of vacuum ultraviolet laser

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JP2000213983A
JP2000213983A JP11013528A JP1352899A JP2000213983A JP 2000213983 A JP2000213983 A JP 2000213983A JP 11013528 A JP11013528 A JP 11013528A JP 1352899 A JP1352899 A JP 1352899A JP 2000213983 A JP2000213983 A JP 2000213983A
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Japan
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laser
power
light
vacuum ultraviolet
measuring device
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Japanese (ja)
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Osamu Wakabayashi
理 若林
Tatsuo Enami
龍雄 榎波
Shinji Nagai
伸治 永井
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power measuring device of a vacuum ultraviolet laser capable of always and exactly measuring a power of a laser light at a vacuum ultraviolet area. SOLUTION: The power measuring device 3 of a vacuum ultraviolet laser 1 for measuring a power of a laser light 11 at a vacuum ultraviolet area emitted from the vacuum ultraviolet laser 1 is provided with a fluorescent plate 15 for generating a fluorescence 14 having a strength corresponding to a power of laser lights 11, 11A incident; a fluorescence detector 17 for measuring a strength of the fluorescence 14 generated from the fluorescent plate 15; and an operation device 18 for operating the power of the laser light 11 based on the strength of the fluorescence 14 measured. Thus, the power of the laser light 11 can be measured by measuring the strength of the fluorescence 14 without directly introducing the laser light 11 to the power measuring device 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、真空紫外レーザか
ら発振したレーザ光のパワーを計測するパワー測定装置
に関する。
The present invention relates to a power measuring device for measuring the power of laser light oscillated from a vacuum ultraviolet laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、真空紫外領域と呼ばれる約2
0nm〜200nm程度の波長を有するレーザ光を発振させ
る真空紫外レーザが知られており、このような真空紫外
レーザには、例えばArFレーザ(193nm)やF2レ
ーザ(157nm)等がある。真空紫外レーザは、主とし
てレーザリソグラフィ等の精密加工に使用される。この
ような精密加工を良好に行なうためには、被加工物に照
射されるレーザ光のパワーを所定の値にしなければなら
ず、発振したレーザ光のパワーを制御するために、これ
を正確に測定することが必要である。
2. Description of the Related Art Conventionally, a vacuum ultraviolet region of about 2 mm.
A vacuum ultraviolet laser that oscillates a laser beam having a wavelength of about 0 nm to 200 nm is known, and examples of such a vacuum ultraviolet laser include an ArF laser (193 nm) and an F2 laser (157 nm). The vacuum ultraviolet laser is mainly used for precision processing such as laser lithography. In order to perform such precision machining satisfactorily, the power of the laser light applied to the workpiece must be set to a predetermined value. In order to control the power of the oscillated laser light, It is necessary to measure.

【0003】図5に、従来技術に係る、真空紫外レーザ
のパワーを測定するパワー測定装置を備えたF2レーザ
装置の構成図を示す。同図においてF2レーザ装置1
は、レーザガスを封入し、その内部で放電を起こしてレ
ーザ光11を発振させるレーザチャンバ2と、このレー
ザチャンバ2から出射したレーザ光11のパワーを測定
するパワー測定装置3と、このパワー測定装置3と電気
的に接続されて、レーザ光11のパワーをコントロール
するレーザコントローラ4とを備えている。
FIG. 5 shows a configuration diagram of an F2 laser device having a power measuring device for measuring the power of a vacuum ultraviolet laser according to the prior art. In the same figure, F2 laser device 1
A laser chamber 2 in which a laser gas is sealed and a discharge is generated therein to oscillate a laser beam 11, a power measuring device 3 for measuring the power of the laser beam 11 emitted from the laser chamber 2, and a power measuring device A laser controller 4 that is electrically connected to the laser beam 3 and controls the power of the laser beam 11.

【0004】レーザチャンバ2内には、レーザガスとし
て例えばフッ素(F2)とヘリウム(He)とが所定の
圧力比で封入されている。レーザチャンバ2内の所定位
置には1組の放電電極5,5が設置されており、高圧電
源6から図示しない電流導入手段を介してこの放電電極
5,5間に高電圧を印加することにより、レーザ光11
を発振させている。発振したレーザ光11は、レーザチ
ャンバ2の外部前方(図中右方)に設けられたフロント
ミラー8を一部透過して外部に出射する。
[0004] In the laser chamber 2, for example, fluorine (F2) and helium (He) are sealed as laser gases at a predetermined pressure ratio. A set of discharge electrodes 5, 5 is provided at a predetermined position in the laser chamber 2, and a high voltage is applied between the discharge electrodes 5, 5 from a high-voltage power supply 6 via a current introducing means (not shown). , Laser light 11
Is oscillating. The oscillated laser light 11 partially passes through a front mirror 8 provided on the front outside (right side in the figure) of the laser chamber 2 and is emitted to the outside.

【0005】このレーザ光11のパワーを測定するため
に、レーザ光11の光軸上にはビームスプリッタ12が
設けられている。レーザ光11は、ビームスプリッタ1
2でその一部を図中下方に反射されてサンプル光11A
となり、例えばフォトダイオード13等を有するパワー
測定装置3に入射してそのパワーを測定される。
In order to measure the power of the laser beam 11, a beam splitter 12 is provided on the optical axis of the laser beam 11. The laser beam 11 is transmitted to the beam splitter 1
The sample light 11A is partially reflected downward in FIG.
Then, for example, the light enters the power measuring device 3 having the photodiode 13 and the like, and the power is measured.

【0006】そして、パワー測定装置3は、このサンプ
ル光11Aのパワーから、レーザ光11のパワーを演算
し、これをレーザコントローラ4に送信する。レーザコ
ントローラ4は、このレーザ光11のパワーに基づいて
高圧電源6に指令信号を出力し、レーザ光11のパワー
が所定の値になるように印加する高電圧をコントロール
している。
Then, the power measuring device 3 calculates the power of the laser beam 11 from the power of the sample beam 11A, and transmits this to the laser controller 4. The laser controller 4 outputs a command signal to the high voltage power supply 6 based on the power of the laser light 11, and controls a high voltage applied so that the power of the laser light 11 becomes a predetermined value.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、次に述べるような問題点がある。
However, the above prior art has the following problems.

【0008】即ち、真空紫外領域のレーザ光11はその
波長が短いので、波長に反比例する光子(フォトン)の
エネルギーが非常に大きい。そのため、サンプル光11
Aがパワー測定装置3に入射すると、フォトダイオード
13がフォトンのエネルギーによって次第に劣化して寿
命が短くなり、長期にわたってそのパワーを正確に測定
することができないという問題がある。
That is, since the wavelength of the laser beam 11 in the vacuum ultraviolet region is short, the energy of photons (photons) that is inversely proportional to the wavelength is very large. Therefore, the sample light 11
When A is incident on the power measuring device 3, the photodiode 13 is gradually degraded by the energy of the photons, the life is shortened, and the power cannot be measured accurately over a long period of time.

【0009】また、これによりレーザ光11のパワーの
測定値が不正確となるため、この測定値に基づいてレー
ザコントローラ4がコントロールしているレーザ光11
のパワーが変動する。これにより、被加工物に照射され
るレーザ光11のパワーが変動し、精密加工が不良とな
るという問題がある。
In addition, the measured value of the power of the laser beam 11 becomes inaccurate, so that the laser beam 11 controlled by the laser controller 4 is controlled based on the measured value.
Power fluctuates. As a result, there is a problem that the power of the laser beam 11 applied to the workpiece fluctuates and precision processing becomes defective.

【0010】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たものであり、常に正確にレーザ光のパワーを測定する
ことが可能な、真空紫外レーザのパワー測定装置を提供
することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a vacuum ultraviolet laser power measuring apparatus capable of always accurately measuring the power of a laser beam. I have.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、請求項1の発明は、真空紫外レー
ザから発振する真空紫外領域のレーザ光のパワーを測定
する、真空紫外レーザのパワー測定装置において、入射
したレーザ光のパワーに応じた強度の蛍光を発生する蛍
光板と、この蛍光板から発生した蛍光の強度を測定する
蛍光検出器と、測定された蛍光の強度に基づいてレーザ
光のパワーを演算する演算装置とを備えている。
In order to achieve the above object, a first object of the present invention is to provide a vacuum ultraviolet laser which measures the power of laser light in a vacuum ultraviolet region oscillated from a vacuum ultraviolet laser. In the power measuring device, a fluorescent plate that generates fluorescence having an intensity corresponding to the power of the incident laser light, a fluorescence detector that measures the intensity of the fluorescence generated from the fluorescent plate, and a laser based on the measured intensity of the fluorescence A computing device for computing the power of light.

【0012】請求項1に記載の発明によれば、入射した
レーザ光のパワーに応じた蛍光を蛍光板によって発生さ
せ、この蛍光板から発生した蛍光の強度を蛍光検出器に
よって測定し、この測定された蛍光の強度に基づいて演
算装置によってレーザ光のパワーを演算している。この
ように、蛍光の強度を測定することにより、レーザ光を
パワー測定装置に直接入射させることなくレーザ光のパ
ワーを測定することができる。蛍光は真空紫外領域のレ
ーザ光よりも波長が長く、例えば可視光であり、フォト
ンのエネルギーが小さいので、レーザ光を入射させた場
合のようにパワー測定装置のフォトダイオード等が損傷
することがない。これにより、パワー測定装置の故障が
少なくなり、真空紫外レーザの稼働率が向上する。ま
た、真空紫外レーザのレーザ光のパワーを常に正確に測
定することが可能となるので、この測定値に基づいて精
密なパワーの制御が可能となる。これにより、レーザリ
ソグラフィ等の精密な加工用の光源として真空紫外レー
ザを使用する場合にも、被加工物に正確に所定のパワー
のレーザ光を照射できるので、良好な加工が可能とな
る。
According to the first aspect of the present invention, fluorescent light corresponding to the power of the incident laser light is generated by the fluorescent plate, and the intensity of the fluorescent light generated from the fluorescent plate is measured by the fluorescent light detector. The power of the laser beam is calculated by the calculation device based on the intensity of the fluorescence. As described above, by measuring the intensity of the fluorescent light, the power of the laser light can be measured without causing the laser light to directly enter the power measuring device. Fluorescent light has a longer wavelength than laser light in the vacuum ultraviolet region, for example, visible light, and has low photon energy, so that a photodiode or the like of a power measuring device is not damaged as in the case where laser light is incident. . Thereby, the failure of the power measuring device is reduced, and the operation rate of the vacuum ultraviolet laser is improved. In addition, since the power of the laser beam of the vacuum ultraviolet laser can always be measured accurately, precise power control can be performed based on the measured value. Accordingly, even when a vacuum ultraviolet laser is used as a light source for precision processing such as laser lithography, a workpiece can be accurately irradiated with laser light having a predetermined power, and good processing can be performed.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、図を参照しながら、本発明
に係る実施形態を詳細に説明する。尚、各実施形態にお
いて、前記従来技術の説明に使用した図、及びその実施
形態よりも前出の実施形態の説明に使用した図と同一の
要素には同一符号を付し、重複説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each embodiment, the same reference numerals are given to the same elements as those used in the description of the related art and the drawings used in the description of the embodiment earlier than the embodiment, and the overlapping description will be omitted. I do.

【0014】図1〜図4に基づいて、本発明の実施形態
を説明する。本実施形態では、真空紫外レーザとしてF
2レーザ装置を例にとって説明する。図1は、本実施形
態に係るパワー測定装置を備えたF2レーザ装置の構成
図を示している。同図において、F2レーザ装置1は、
レーザガスを封入し、その内部で放電を起こしてレーザ
光11を発振させるレーザチャンバ2と、このレーザチ
ャンバ2から出射したレーザ光11のパワーを測定する
パワー測定装置3と、このパワー測定装置3と電気的に
接続され、測定されたレーザ光11のパワーに基づいて
レーザ光11のパワーを所定の値にコントロールするレ
ーザコントローラ4とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the vacuum ultraviolet laser is F
A description will be given taking a two-laser device as an example. FIG. 1 shows a configuration diagram of an F2 laser device provided with a power measuring device according to the present embodiment. In the figure, the F2 laser device 1
A laser chamber 2 in which a laser gas is sealed, a discharge is generated therein, and a laser beam 11 is oscillated, a power measuring device 3 for measuring the power of the laser beam 11 emitted from the laser chamber 2, and a power measuring device 3 A laser controller 4 that is electrically connected and controls the power of the laser beam 11 to a predetermined value based on the measured power of the laser beam 11.

【0015】レーザチャンバ2内には、レーザガスとし
て、例えばフッ素(F2)とヘリウム(He)とが所定
の圧力比で封入されており、またその所定位置には、1
組の放電電極5,5が設置されている。レーザコントロ
ーラ4からの指示に基づき、高圧電源6から図示しない
電流導入手段を介してこの放電電極5,5間に高電圧を
印加することにより、約157nmの波長を有するレーザ
光11を発振させている。尚、一般にこのようなF2レ
ーザ装置1に印加される高電圧はパルス状に加えられ、
F2レーザ装置1のレーザ光11はパルス発振する。
In the laser chamber 2, for example, fluorine (F 2) and helium (He) are sealed at a predetermined pressure ratio as a laser gas.
A set of discharge electrodes 5, 5 is provided. A high voltage is applied between the discharge electrodes 5 and 5 from a high voltage power supply 6 via a current introducing means (not shown) based on an instruction from the laser controller 4 to oscillate the laser beam 11 having a wavelength of about 157 nm. I have. Generally, a high voltage applied to such an F2 laser device 1 is applied in a pulse form,
The laser beam 11 of the F2 laser device 1 oscillates in pulses.

【0016】発振したレーザ光11は、レーザチャンバ
2の後端部(図中左端部)に設けられたリアウィンドウ
9を透過してレーザチャンバ2の外部後方(図中左方)
に設けられたリアミラー10で全反射され、レーザチャ
ンバ2を通過して、レーザチャンバ2の前端部に設けら
れたフロントウィンドウ7を透過する。フロントウィン
ドウ7を透過したレーザ光11の一部は、レーザチャン
バ2の外部前方に設けられたフロントミラー8で部分反
射されてレーザチャンバ2内に戻るが、残りのレーザ光
11はフロントミラー8を部分透過して外部に出射す
る。尚、このF2レーザ装置1を前記レーザリソグラフ
ィ等の精密加工用の光源に使用する場合には、リアミラ
ー10に代えてエタロンやグレーティング等の波長選択
素子を備えた狭帯域化ユニットを配置することもある。
これにより、レーザ光11の波長を安定させ、かつ波長
のスペクトル幅を狭くして、精密加工をより好適に行な
うことが可能である。
The oscillated laser beam 11 passes through a rear window 9 provided at the rear end (left end in the figure) of the laser chamber 2 and is rearward outside the laser chamber 2 (left side in the figure).
, Is totally reflected by a rear mirror 10 provided in the laser chamber 2, passes through the laser chamber 2, and passes through a front window 7 provided at a front end of the laser chamber 2. A part of the laser beam 11 transmitted through the front window 7 is partially reflected by a front mirror 8 provided in front of the laser chamber 2 and returns to the inside of the laser chamber 2, but the remaining laser beam 11 passes through the front mirror 8. Partially transmitted and emitted to the outside. When the F2 laser device 1 is used as a light source for precision processing such as the laser lithography, a band-narrowing unit having a wavelength selection element such as an etalon or a grating may be provided instead of the rear mirror 10. is there.
This makes it possible to stabilize the wavelength of the laser beam 11 and narrow the spectral width of the wavelength, thereby more suitably performing precision processing.

【0017】そして、レーザ光11の光軸上にはレーザ
光11の一部をサンプリングするためのビームスプリッ
タ12が設けられている。レーザ光11は、このビーム
スプリッタ12によって一部を図中下方に反射され、サ
ンプル光11Aとなってパワー測定装置3に入射する。
パワー測定装置3は、サンプル光11Aのパワーを測定
し、そのパワーに基づいてレーザ光11のパワーを検出
する。そして、このレーザ光11のパワーに応じた電気
信号を、電気的に接続されたレーザコントローラ4に出
力する。レーザコントローラ4は、パワー測定装置3に
よって検出されたレーザ光11のパワーに基づき、高圧
電源6に指令信号を出力して、レーザ光11のパワーが
所定の値になるようにコントロールしている。
On the optical axis of the laser beam 11, a beam splitter 12 for sampling a part of the laser beam 11 is provided. The laser beam 11 is partially reflected by the beam splitter 12 downward in the drawing, and enters the power measuring device 3 as sample light 11A.
The power measuring device 3 measures the power of the sample light 11A, and detects the power of the laser light 11 based on the power. Then, an electric signal corresponding to the power of the laser light 11 is output to the laser controller 4 which is electrically connected. The laser controller 4 outputs a command signal to the high-voltage power supply 6 based on the power of the laser light 11 detected by the power measuring device 3 to control the power of the laser light 11 to a predetermined value.

【0018】以下、パワー測定装置3について詳細に説
明する。パワー測定装置3内部には、入射したサンプル
光11Aの光軸上に、蛍光体16をその表面にコーティ
ングした、或いはその内部に含有した蛍光板15が配置
されている。このような蛍光板15は、入射したサンプ
ル光11Aのパワーに応じた強度で、かつサンプル光1
1Aの波長よりも長い波長(一般的に可視光)の蛍光1
4を、蛍光板15を透過する方向(図中下向き)に発生
させる。発生した蛍光14は蛍光板15を透過し、蛍光
14の強度を検出する蛍光検出器17に入射する。蛍光
検出器17は、例えばフォトダイオード13等の光学素
子を備えており、蛍光板15から発せられた蛍光14の
強度に対応する電気信号を電気的に接続された演算装置
18に送信する。演算装置18は、受信した電気信号に
基づいて演算を行ない、レーザ光11のパワーを検出し
て、その値をレーザコントローラ4に送信する。
Hereinafter, the power measuring device 3 will be described in detail. Inside the power measuring device 3, a phosphor plate 15 having a surface coated with a phosphor 16 or contained therein is disposed on the optical axis of the incident sample light 11A. Such a fluorescent plate 15 has an intensity corresponding to the power of the incident sample light 11A and the sample light 1A.
Fluorescence 1 of wavelength longer than 1A (generally visible light)
4 is generated in a direction (downward in the figure) transmitting through the fluorescent plate 15. The generated fluorescent light 14 passes through the fluorescent plate 15 and enters a fluorescent light detector 17 that detects the intensity of the fluorescent light 14. The fluorescence detector 17 includes, for example, an optical element such as a photodiode 13 and transmits an electric signal corresponding to the intensity of the fluorescent light 14 emitted from the fluorescent plate 15 to an arithmetic unit 18 that is electrically connected. The arithmetic unit 18 performs an arithmetic operation based on the received electric signal, detects the power of the laser light 11, and transmits the value to the laser controller 4.

【0019】図2、図3は、蛍光板15に入射したサン
プル光11Aのパワーと、蛍光板15から発生した蛍光
14の強度との関係の一例を示すグラフであり、縦軸は
蛍光14の強度、横軸はサンプル光11Aのパワーであ
る。このような関係は、蛍光体16の材質によって、さ
まざまである。図2に示すように、サンプル光11Aの
パワーと蛍光14の強度とがほぼ比例する場合には、所
定の係数を乗ずることによって蛍光14の強度からサン
プル光11Aのパワーを算出すればよい。また、図3に
示すように、サンプル光11Aの強度と蛍光14の強度
とが曲線を描くような場合には、例えば両者の関係を演
算テーブルとして演算装置18内部に記憶しておき、こ
の演算テーブルに基づいてサンプル光11Aのパワーを
求めるようにすればよい。或いは、同図に示す曲線を高
次曲線に近似し、演算によってサンプル光11Aのパワ
ーを求めてもよい。
FIGS. 2 and 3 are graphs showing an example of the relationship between the power of the sample light 11A incident on the fluorescent plate 15 and the intensity of the fluorescent light 14 generated from the fluorescent plate 15, wherein the vertical axis represents the intensity of the fluorescent light 14, and FIG. The horizontal axis is the power of the sample light 11A. Such a relationship varies depending on the material of the phosphor 16. As shown in FIG. 2, when the power of the sample light 11A is approximately proportional to the intensity of the fluorescent light 14, the power of the sample light 11A may be calculated from the intensity of the fluorescent light 14 by multiplying by a predetermined coefficient. Further, as shown in FIG. 3, when the intensity of the sample light 11A and the intensity of the fluorescence 14 draw a curve, for example, the relationship between the two is stored in the arithmetic unit 18 as an arithmetic table, and this arithmetic operation is performed. The power of the sample light 11A may be obtained based on the table. Alternatively, the power of the sample light 11A may be calculated by approximating the curve shown in FIG.

【0020】尚、蛍光板15の材質としては、真空紫外
領域の光をほとんど透過せず、かつ蛍光14の波長に近
い波長の光の大部分を透過するようなものが好ましく、
例えば光学ガラスのBK7等が好適である。これによ
り、サンプル光11Aが蛍光検出器17に到達すること
が少なくなり、蛍光検出器17の損傷が起こりにくくな
る。或いは、内部に蛍光体16を含有した、例えば蛍光
ガラス((株)住田光学ガラス社製の商品名ルミラス)
等を使用してもよい。また、蛍光体16の材質として
は、りん酸塩蛍光体(通称フォスファー)や希土類イオ
ン等が好適である。また、蛍光板15の表面等で乱反射
したサンプル光11Aが蛍光検出器17に到達しないよ
うに、真空紫外領域の光を透過せず、かつ蛍光14の波
長に近い波長の光を透過するような紫外線フィルタ20
を蛍光検出器17の前面に備えるのが好適である。
The material of the fluorescent plate 15 is preferably such that it hardly transmits light in the vacuum ultraviolet region and transmits most of light having a wavelength close to the wavelength of the fluorescent light 14.
For example, BK7 or the like of optical glass is suitable. Thereby, the sample light 11A rarely reaches the fluorescence detector 17, and the fluorescence detector 17 is hardly damaged. Alternatively, for example, a fluorescent glass (Lumiras, trade name, manufactured by Sumita Optical Glass Co., Ltd.) containing a phosphor 16 therein
Etc. may be used. Further, as a material of the phosphor 16, a phosphate phosphor (commonly called phosphor), a rare earth ion, or the like is preferable. In order to prevent the sample light 11A irregularly reflected on the surface of the fluorescent plate 15 or the like from reaching the fluorescence detector 17, an ultraviolet ray which does not transmit light in the vacuum ultraviolet region and transmits light having a wavelength close to the wavelength of the fluorescence 14 is used. Filter 20
Is preferably provided on the front surface of the fluorescence detector 17.

【0021】また、真空紫外領域の光は空気中の酸素に
非常に良く吸収されるため、レーザ光11は空気中を通
ることによってそのパワーが大きく減衰する。この減衰
を防ぐために、本実施形態においては図1に示すように
レーザ光11及びサンプル光11Aの光路とパワー測定
装置3とを密封カバー22で覆って略密封している。そ
して、この密封カバー22で覆われた内部の空間を、図
示しない真空ポンプで真空引きするか、又は図示しない
パージ手段によって酸素を含まないガスでパージするよ
うに構成するのが好適である。尚、このとき演算装置1
8は密封カバー22の外部にあってもよい。
Since the light in the vacuum ultraviolet region is very well absorbed by oxygen in the air, the power of the laser light 11 is greatly attenuated by passing through the air. In order to prevent this attenuation, in the present embodiment, the optical paths of the laser beam 11 and the sample beam 11A and the power measuring device 3 are covered with a sealing cover 22 to be substantially sealed as shown in FIG. Preferably, the internal space covered by the sealing cover 22 is evacuated with a vacuum pump (not shown) or purged with a gas containing no oxygen by a purge means (not shown). At this time, the arithmetic unit 1
8 may be outside sealing cover 22.

【0022】また、サンプル光11Aを蛍光板15に長
時間照射し続けると、サンプル光11Aのフォトンのエ
ネルギーによってサンプル光11Aが当たる部分の蛍光
体16が劣化し、入射したサンプル光11Aのパワーに
応じた強度の蛍光14が発せられなくなることがある。
このような蛍光体16の劣化を防ぐためには、蛍光板1
5をサンプル光11Aの光軸に対して垂直方向(図中
X,Y方向)に所定距離だけ移動させることが可能な移
動アクチュエータ21を備え、蛍光板15をその移動ア
クチュエータ21上に設置するのがよい。そして、パル
ス発振したレーザ光11のパルス数をカウントしてお
き、サンプル光11Aが所定パルス数だけ蛍光板15に
照射される毎に移動アクチュエータ21によって蛍光板
15を所定距離だけ移動させてサンプル光11Aの照射
位置を変更する。これにより、蛍光体16の劣化が少な
くなり、蛍光板15の寿命が長くなる。また、蛍光体1
6の劣化を防ぐには、サンプル光11Aのパワー密度を
低くするのも好適である。即ち、サンプル光11Aの光
軸上で、かつ蛍光板15よりも上流側に、レンズや拡散
板等のサンプル光11Aを拡散する光学部品(どちらも
図示せず)を配置し、拡散されてパワー密度が低くなっ
たサンプル光11Aが蛍光板15に入射するようにする
とよい。
When the sample light 11A is continuously irradiated on the fluorescent plate 15 for a long time, the phosphor 16 on the portion of the sample light 11A which is irradiated by the photon energy of the sample light 11A is degraded, and the phosphor 16 is irradiated with the power of the incident sample light 11A. In some cases, the fluorescent light 14 having the reduced intensity may not be emitted.
In order to prevent the phosphor 16 from deteriorating, the fluorescent plate 1
5 is provided with a movable actuator 21 capable of moving the sample 5 by a predetermined distance in a direction perpendicular to the optical axis of the sample light 11A (the X and Y directions in the figure). Good. Then, the number of pulses of the pulsed laser light 11 is counted, and each time the sample light 11A is irradiated to the fluorescent plate 15 by a predetermined number of pulses, the moving plate 21 moves the fluorescent plate 15 by a predetermined distance to thereby generate the sample light 11A. Change the irradiation position. As a result, the deterioration of the phosphor 16 is reduced, and the life of the phosphor plate 15 is extended. In addition, phosphor 1
In order to prevent the deterioration of Sample No. 6, it is preferable to lower the power density of the sample light 11A. That is, on the optical axis of the sample light 11A and on the upstream side of the fluorescent plate 15, an optical component (neither is shown) for diffusing the sample light 11A such as a lens or a diffusion plate is arranged, and the power density is diffused. It is preferable that the sample light 11 </ b> A having a reduced height be incident on the fluorescent screen 15.

【0023】図4に、本実施形態に係るパワー測定装置
3の他の構成例を示す。同図において蛍光板15の表面
には蛍光体16がコーティングされ、蛍光板15はサン
プル光11Aが所定の入射角θを有するように、サンプ
ル光11Aの光軸に対して斜めに配置されている。ま
た、この蛍光体16は、入射したサンプル光11Aのパ
ワーに応じた強度の蛍光14を、所定の反射角φで発生
する。この発生した蛍光14を蛍光14の光軸上に配置
された蛍光検出器17で受光し、その強度を測定するこ
とによって、サンプル光11Aのパワーを検出すること
が可能である。
FIG. 4 shows another configuration example of the power measuring device 3 according to the present embodiment. In the figure, a phosphor 16 is coated on the surface of the fluorescent plate 15, and the fluorescent plate 15 is arranged obliquely with respect to the optical axis of the sample light 11A so that the sample light 11A has a predetermined incident angle θ. The fluorescent substance 16 generates fluorescent light 14 having an intensity corresponding to the power of the incident sample light 11A at a predetermined reflection angle φ. The generated fluorescent light 14 is received by a fluorescent light detector 17 arranged on the optical axis of the fluorescent light 14 and its intensity is measured, whereby the power of the sample light 11A can be detected.

【0024】尚、本実施形態ではビームスプリッタ12
によってレーザ光11の一部をサンプル光11Aとして
取り出し、サンプル光11Aのパワーを測定することに
よってレーザ光11のパワーを常に測定するようにして
いる。しかしながら、本発明はこのような形態に限られ
るものではなく、所定の時間間隔をおいて定期的に(例
えば1日に1度)、レーザ光11のパワーを測定するよ
うな場合にも応用可能である。即ち、図1において、通
常の発振時にはビームスプリッタ12を配置せず、レー
ザ光のパワーを測定する時にのみ、ビームスプリッタ1
2と略同じ位置に全反射ミラーを配置する。そして、こ
の全反射ミラーで全反射されたレーザ光11又はこのレ
ーザ光11をフィルタ等で減光した光をパワー測定装置
3に入射させ、発生する蛍光14に基づいてレーザ光1
1のパワーを検出するようにしてもよい。或いは、ビー
ムスプリッタ12や全反射ミラーを設けず、パワー測定
装置3をレーザ光11の光軸上に配置して、レーザ光1
1のパワーを直接測定するようにしてもよい。
In this embodiment, the beam splitter 12
Thus, a part of the laser light 11 is extracted as a sample light 11A, and the power of the laser light 11 is constantly measured by measuring the power of the sample light 11A. However, the present invention is not limited to such a form, and is also applicable to a case where the power of the laser beam 11 is periodically measured at predetermined time intervals (for example, once a day). It is. That is, in FIG. 1, the beam splitter 12 is not disposed during normal oscillation, and the beam splitter 1 is used only when measuring the power of the laser beam.
A total reflection mirror is arranged at substantially the same position as 2. Then, the laser beam 11 totally reflected by the total reflection mirror or a beam of the laser beam 11 reduced by a filter or the like is made incident on the power measuring device 3, and the laser beam 1 is generated based on the generated fluorescence 14.
1 may be detected. Alternatively, the power measuring device 3 is disposed on the optical axis of the laser beam 11 without providing the beam splitter 12 and the total reflection mirror, and the laser beam 1
1 may be directly measured.

【0025】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、レーザ光11又はサンプル光11Aを蛍光体16を
含んだ蛍光板15に照射し、この蛍光板15から発せら
れる蛍光14の強度を測定して、レーザ光11のパワー
を検出している。即ち、レーザ光11をパワー測定装置
3に直接入射させることなくレーザ光11のパワーを測
定することができる。蛍光は真空紫外領域のレーザ光よ
りも波長が長く、フォトンのエネルギーが小さいので、
レーザを入射させた場合のようにパワー測定装置3が損
傷することがない。これにより、パワー測定装置3の故
障が少なくなり、F2レーザ装置1の稼働率が向上す
る。また、レーザ光11のパワーを長時間にわたって正
確に測定することが可能であるので、この測定値に基づ
いて精密なパワーの制御が長期間安定して可能となる。
これにより、レーザリソグラフィ等の精密な加工用の光
源としてF2レーザ装置を使用する場合にも、被加工物
に正確に所定のパワーのレーザ光を照射できるので、良
好な加工が可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the laser light 11 or the sample light 11A is applied to the fluorescent plate 15 including the fluorescent material 16, and the intensity of the fluorescent light 14 emitted from the fluorescent plate 15 is measured. , The power of the laser beam 11 is detected. That is, the power of the laser beam 11 can be measured without causing the laser beam 11 to directly enter the power measuring device 3. Fluorescent light has a longer wavelength than laser light in the vacuum ultraviolet region, and the energy of photons is small.
The power measuring device 3 is not damaged as in the case where a laser is incident. Thereby, the failure of the power measuring device 3 is reduced, and the operation rate of the F2 laser device 1 is improved. Further, since the power of the laser beam 11 can be accurately measured for a long time, precise power control based on the measured value can be stably performed for a long time.
Thus, even when an F2 laser device is used as a light source for precision processing such as laser lithography, a workpiece can be accurately irradiated with laser light having a predetermined power, and good processing can be performed.

【0026】また、本実施形態においては、真空紫外レ
ーザとしてF2レーザ装置1を例にとって説明したが、
これに限られるものではなく、真空紫外領域の波長(約
20nm〜200nm)の光を発振するレーザであればよ
い。真空紫外レーザには、例えばArFレーザ、ArC
lレーザ、Xe2レーザ、Kr2レーザ、Ar2レーザ、
H2レーザ、H2ラマンレーザ、Xeオージェレーザ等が
含まれる。これらの真空紫外レーザのパワーを測定する
場合にも、本発明が適用可能である。
In this embodiment, the F2 laser device 1 has been described as an example of a vacuum ultraviolet laser.
The laser is not limited to this, and may be any laser that emits light having a wavelength in the vacuum ultraviolet region (about 20 nm to 200 nm). Examples of the vacuum ultraviolet laser include ArF laser and ArC laser.
l laser, Xe2 laser, Kr2 laser, Ar2 laser,
H2 laser, H2 Raman laser, Xe Auger laser and the like are included. The present invention is also applicable when measuring the power of these vacuum ultraviolet lasers.

【0027】さらには、本実施形態においては、レーザ
光11のパワーの測定値に基づき、レーザコントローラ
4はパワーを所定の値にするため、高圧電源に印加する
高電圧をコントロールするように説明したが、これに限
られるものではない。例えば、レーザチャンバ2にレー
ザガスを導入するガス導入手段(図示せず)をコントロ
ールし、レーザチャンバ2の内部のレーザガスの組成を
コントロールするようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the laser controller 4 controls the high voltage applied to the high-voltage power supply in order to set the power to a predetermined value based on the measured value of the power of the laser beam 11. However, it is not limited to this. For example, a gas introduction unit (not shown) for introducing a laser gas into the laser chamber 2 may be controlled to control the composition of the laser gas inside the laser chamber 2.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態に係るパワー測定装置を備え
たF2レーザ装置の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an F2 laser device including a power measurement device according to an embodiment of the present invention.

【図2】サンプル光のパワーと蛍光の強度との関係を示
すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the power of sample light and the intensity of fluorescence.

【図3】サンプル光のパワーと蛍光の強度との関係を示
すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the power of sample light and the intensity of fluorescence.

【図4】パワー測定装置の他の構成例を示す構成図。FIG. 4 is a configuration diagram showing another configuration example of the power measurement device.

【図5】従来技術に係るパワー測定装置を備えたF2レ
ーザ装置の構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram of an F2 laser device provided with a power measuring device according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:F2レーザ装置、2:レーザチャンバ、3:パワー
測定装置、4:レーザコントローラ、5:放電電極、
6:高圧電源、7:フロントウィンドウ、8:フロント
ミラー、9:リアウィンドウ、10:リアミラー、1
1:レーザ光、11A:サンプル光、12:ビームスプ
リッタ、13:フォトダイオード、14:蛍光、15:
蛍光板、16:蛍光体、17:蛍光検出器、18:演算
装置、20:紫外線フィルタ、21:移動アクチュエー
タ、22:密封カバー。
1: F2 laser device, 2: laser chamber, 3: power measuring device, 4: laser controller, 5: discharge electrode,
6: High voltage power supply, 7: Front window, 8: Front mirror, 9: Rear window, 10: Rear mirror, 1
1: laser light, 11A: sample light, 12: beam splitter, 13: photodiode, 14: fluorescence, 15:
Fluorescent plate, 16: phosphor, 17: fluorescence detector, 18: arithmetic unit, 20: ultraviolet filter, 21: moving actuator, 22: sealing cover.

フロントページの続き Fターム(参考) 2G065 AA04 AB05 AB09 AB11 AB16 BA09 BA29 BC13 BC21 CA23 DA05 4E068 CA02 CC01 5F072 AA07 JJ20 YY20 Continuation of the front page F term (reference) 2G065 AA04 AB05 AB09 AB11 AB16 BA09 BA29 BC13 BC21 CA23 DA05 4E068 CA02 CC01 5F072 AA07 JJ20 YY20

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 真空紫外レーザ(1)から発振する真空紫
外領域のレーザ光(11)のパワーを測定する、真空紫外レ
ーザ(1)のパワー測定装置(3)において、 入射したレーザ光(11,11A)のパワーに応じた強度の蛍光
(14)を発生する蛍光板(15)と、 この蛍光板(15)から発生した蛍光(14)の強度を測定する
蛍光検出器(17)と、 測定された蛍光(14)の強度に基づいてレーザ光(11)のパ
ワーを演算する演算装置(18)とを備えたことを特徴とす
るパワー測定装置(3)。
A power measuring apparatus (3) for a vacuum ultraviolet laser (1) for measuring the power of a laser light (11) in a vacuum ultraviolet region oscillated from a vacuum ultraviolet laser (1). , 11A)
A fluorescent plate (15) for generating (14), a fluorescent detector (17) for measuring the intensity of the fluorescent light (14) generated from the fluorescent plate (15), and a laser based on the measured intensity of the fluorescent light (14). A power measuring device (3), comprising: a calculating device (18) for calculating the power of the light (11).
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