JP2000216471A - Power measurement device of f2 laser - Google Patents

Power measurement device of f2 laser

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JP2000216471A
JP2000216471A JP1444899A JP1444899A JP2000216471A JP 2000216471 A JP2000216471 A JP 2000216471A JP 1444899 A JP1444899 A JP 1444899A JP 1444899 A JP1444899 A JP 1444899A JP 2000216471 A JP2000216471 A JP 2000216471A
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JP
Japan
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laser
power
red light
light
laser beam
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JP1444899A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Wakabayashi
理 若林
Tatsuo Enami
龍雄 榎波
Shinji Nagai
伸治 永井
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an F2 laser power measurement device which enables power of laser beam to be measured always accurately. SOLUTION: A power measurement device 3 of an F2 laser 1 for measuring power of laser beam 11 oscillated from the F2 laser 1 has a red light detector 17 which measures intensity of red light 14 projected to the F2 laser 1 following oscillation of the laser beam 11 and an operation device 18 for operating power of the laser beam 11 based on intensity of the measured red light 14. Since power of the laser beam 11 can be thereby measured without projecting the laser beam 11 directly to the power measurement device 3, the power measurement device 3 is hardly broken and power of the laser beam 11 can be measured always accurately.

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、F2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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power measuring device for measuring the power of laser light oscillated from an F2 laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、波長約157nmのレーザ光を
発振するF2レーザが知られており、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制御しなければならず、そ
のためには、F2レーザから出射するレーザ光のパワー
を正確に測定することが必要である。
2. Description of the Related Art Conventionally, an F2 laser which oscillates a laser beam having a wavelength of about 157 nm has been known, and is mainly used for precision processing such as laser lithography. In order to perform such precision machining satisfactorily, the power of the laser beam applied to the workpiece must be controlled to a predetermined value. To that end, the power of the laser beam emitted from the F2 laser must be controlled. It is necessary to measure accurately.

【0003】図7に、従来技術に係るパワー測定装置を
備えたF2レーザの構成図を示す。同図においてF2レー
ザ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. 7 shows a configuration diagram of an F2 laser provided with a power measuring device according to the prior art. In FIG. 1, an F2 laser 1 includes a laser chamber 2 in which a laser gas is sealed, a discharge is generated therein, and a laser beam 11 is oscillated, and a power measuring device 3 for measuring the power of the laser beam 11 emitted from the laser chamber 2. And a laser controller 4 that is electrically connected to the power measuring device 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おり、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が設置されている。そし
て、レーザチャンバ2外部の高圧電源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。
In the laser chamber 2, for example, fluorine (F 2) and helium (He) are sealed as a laser gas at a predetermined pressure ratio, and a set of discharge electrodes 5 is provided at a predetermined position in the laser chamber 2. 5 are installed. The laser beam 11 is oscillated by applying a high voltage between the discharge electrodes 5 and 5 from a high-voltage power supply 6 outside the laser chamber 2 via a current introducing means (not shown).
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の光路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レーザ光
11Aとなり、例えばフォトダイオード等のパワー検出
器13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 path of the laser beam 11. The laser beam 11 is transmitted to the beam splitter 1
At 2, a part thereof is reflected downward in the drawing to become a sample laser beam 11 </ b> A, which is incident on a power measuring device 3 having a power detector 13 such as a photodiode, for example, to measure its power.

【0006】そして、パワー測定装置3は、このサンプ
ルレーザ光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のパワーの測定
値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 laser 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 measured value of 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、F2レーザのレーザ光11はその波
長が約157nmと短いので、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
プルレーザ光11Aがパワー検出器13に入射すると、
パワー検出器13がフォトンのエネルギーによって長期
間の使用により損傷が進み、そのパワーを正確に測定で
きないという問題がある。
That is, since the wavelength of the laser beam 11 of the F2 laser is as short as about 157 nm, the energy of photons (photons) that is inversely proportional to the wavelength is very large. Therefore, when the sample laser beam 11A enters the power detector 13,
There is a problem that the power detector 13 is damaged due to photon energy due to long-term use, and its power cannot be measured accurately.

【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、F2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 an F2 laser power measuring device capable of always accurately measuring the power of laser light. .

【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、F2レーザか
ら発振するレーザ光のパワーを測定する、F2レーザの
パワー測定装置において、レーザ光の発振に伴ってF2
レーザから出射する赤色光の強度を測定する赤色光検出
器と、測定された赤色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。
Means for Solving the Problems, Functions and Effects In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an apparatus for measuring the power of a laser beam oscillated from an F2 laser. With the oscillation of the laser light, F2
A red light detector for measuring the intensity of the red light emitted from the laser, and a calculation device for calculating the power of the laser light based on the measured intensity of the red light are provided.

【0012】請求項1に記載の発明によれば、レーザ光
の発振に伴ってF2レーザから出射する赤色光の強度を
赤色光検出器によって測定し、この測定された赤色光の
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。F2レーザから出射する赤色光の強度
と、レーザ光のパワーとは互いに相関を有しており、こ
の強度を測定することによってレーザ光のパワーを検出
するので、レーザ光をパワー測定装置に直接入射させず
にそのパワーを検出可能である。赤色光はレーザ光より
も波長が長く、フォトンのエネルギーが小さいため、レ
ーザ光をパワー検出器に入射させた場合のように赤色光
検出器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、F2レーザの稼働率が向上す
る。また、F2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F2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, the intensity of the red light emitted from the F2 laser along with the oscillation of the laser light is measured by the red light detector, and based on the measured intensity of the red light. The power of the laser beam is calculated by the calculation device. The intensity of the red light emitted from the F2 laser and the power of the laser light have a correlation with each other, and the power of the laser light is detected by measuring the intensity, so that the laser light is directly incident on the power measuring device. It is possible to detect the power without making it. Since the red light has a longer wavelength than the laser light and the energy of the photons is smaller, the red light detector is not damaged unlike the case where the laser light is incident on the power detector. Thereby, the failure of the power measuring device is reduced, and the operation rate of the F2 laser is improved. In addition, since the power of the laser beam of the F2 laser can always be measured accurately, precise power control can be performed based on the measured value. Accordingly, even when an F2 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】まず、図1〜図3に基づいて、本発明の第
1実施形態を説明する。図1は、本実施形態に係るパワ
ー測定装置を備えたF2レーザの構成図を示している。
同図において、F2レーザ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、レーザ光1
1のパワーの測定値に基づいて、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。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration diagram of an F2 laser provided with a power measuring device according to the present embodiment.
In the figure, an F2 laser 1 encloses a laser gas,
A laser chamber 2 for generating a laser beam 11 by causing a discharge therein, a power measuring device 3 for measuring the power of the laser beam 11 emitted from the laser chamber 2,
The laser light 1 is electrically connected to the power measuring device 3 and
And a laser controller 4 for controlling the power of the laser beam 11 to a predetermined value based on the measured value of the power.

【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、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が設置されている。そし
て、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1に印加される高電圧はパルス
状に加えられ、F2レーザ1のレーザ光11はパルス発
振する。
A laser gas, for example, fluorine (F 2) and helium (He) are sealed in the laser chamber 2 at a predetermined pressure ratio, and a set of discharge electrodes 5 is provided at a predetermined position in the laser chamber 2. , 5 are installed. Then, based on an instruction from the laser controller 4, a high voltage is applied between the discharge electrodes 5 and 5 from the high-voltage power supply 6 via a current introducing means (not shown) to oscillate the laser beam 11 having a wavelength of about 157 nm. Let me. Generally, such a high voltage applied to the F2 laser 1 is applied in a pulsed manner, and the laser beam 11 of the F2 laser 1 oscillates in a pulsed manner.

【0016】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は、フロントミラー8を部分透過
して、その一部が外部に出射する。尚、このF2レーザ
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、グ
レーティング、或いはプリズム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 laser beam 11 passes through a rear window 9 provided at a rear end (left end in the figure) of the laser chamber 2 and is provided outside a rear mirror (left side in the figure) of the laser chamber 2. The laser beam is totally reflected by the laser beam 2, passes through the laser chamber 2, and passes through the front window 7 provided at the front end of the laser chamber 2. The laser beam 11 transmitted through the front window 7 partially transmits through the front mirror 8 and a part of the laser beam 11 is emitted to the outside. When the F2 laser 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, a grating, or a prism is provided instead of the rear mirror 10. Sometimes. 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】このとき、前記放電によって、レーザチャ
ンバ2から約700nm程度の波長を有する赤色光14が
発生していることが知られている。同図に示すように、
この赤色光14はレーザ光11と同軸上に、その周囲を
取り巻くようにレーザチャンバ2から出射し、放射状に
広がっている。そして、この赤色光14の強度とレーザ
光11のパワーとは互いに相関を有しており、この赤色
光14の強度を測定することにより、レーザ光11のパ
ワーを検出することが可能である。
At this time, it is known that the discharge generates red light 14 having a wavelength of about 700 nm from the laser chamber 2. As shown in the figure,
The red light 14 is emitted from the laser chamber 2 coaxially with the laser light 11 so as to surround the red light 14 and is radially spread. The intensity of the red light 14 and the power of the laser light 11 have a correlation with each other, and the power of the laser light 11 can be detected by measuring the intensity of the red light 14.

【0018】以下、本実施形態に係るパワー測定装置3
によって、レーザ光11Aのパワーを測定する際の作用
について、詳細に説明する。レーザチャンバ2から出射
したレーザ光11及び赤色光14の光路上には、レーザ
光11及び赤色光14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
及び赤色光14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、サンプルレーザ光11A及
びサンプル赤色光14A(サンプル光19と総称する)
となってパワー測定装置3に入射する。
Hereinafter, the power measuring device 3 according to the present embodiment will be described.
The operation when measuring the power of the laser beam 11A will now be described in detail. A beam splitter 12 for sampling a part of the laser light 11 and the red light 14 is provided on an optical path of the laser light 11 and the red light 14 emitted from the laser chamber 2. Laser light 11
A part of the red light 14 is reflected by the beam splitter 12 downward in the figure, and the sample laser light 11A and the sample red light 14A (collectively referred to as sample light 19).
And enters the power measuring device 3.

【0019】パワー測定装置3に入射したサンプル光1
9は、レーザ光11の波長(約157nm)に近い波長の
光を透過せず、かつ赤色光14の波長(約700nm)に
近い波長の光を透過するような紫外線フィルタ20に入
射する。この紫外線フィルタ20としては、例えば光学
ガラスのBK7等が好適である。また、レーザ光11の
波長に近い光を吸収する気体や液体を密封容器に封入し
たものでもよい。
Sample light 1 incident on the power measuring device 3
Reference numeral 9 denotes an ultraviolet filter 20 which does not transmit light having a wavelength close to the wavelength of the laser light 11 (about 157 nm) and transmits light having a wavelength close to the wavelength of the red light 14 (about 700 nm). As the ultraviolet filter 20, for example, BK7 made of optical glass is suitable. Further, a gas or liquid absorbing light close to the wavelength of the laser light 11 may be sealed in a sealed container.

【0020】このような紫外線フィルタ20を通過する
ことによって、サンプル光19からサンプルレーザ光1
1Aが除かれ、サンプル赤色光14Aのみがレンズ23
で集光され、フォトダイオード等の光学素子を備えた赤
色光検出器17に入射する。赤色光検出器17は、入射
したサンプル赤色光14A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のパワーを算出して、その値をレーザ
コントローラ4に送信する。そして、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。
By passing through such an ultraviolet filter 20, the sample laser beam 1
1A is removed, and only the sample red light 14A is
And enters the red light detector 17 provided with an optical element such as a photodiode. The red light detector 17 transmits an electric signal corresponding to the intensity of the incident sample red light 14A to the arithmetic unit 18 that is electrically connected. The arithmetic device 18 performs an arithmetic operation based on the received electric signal, calculates the power of the laser light 11, and transmits the value 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 detected by the power measuring device 3 and controls the power of the laser light 11 to be a predetermined value. I have.

【0021】図2、図3は、発振したレーザ光11のパ
ワーと、発生する赤色光14の強度との関係の一例を示
すグラフであり、縦軸は赤色光14の強度、横軸はレー
ザ光11のパワーである。このような両者の関係は、レ
ーザチャンバ2内部のレーザガスの組成等によってさま
ざまに変化する。図2に示すように、レーザ光11のパ
ワーと赤色光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赤色光14の強度からレ
ーザ光11のパワーを算出すればよい。また、図3に示
すように、レーザ光11の強度と赤色光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レーザ光11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、演算によってレーザ光11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 oscillated laser light 11 and the intensity of the generated red light 14, wherein the vertical axis represents the intensity of the red light 14 and the horizontal axis represents the laser. This is the power of light 11. Such a relationship between the two changes variously depending on the composition of the laser gas inside the laser chamber 2 and the like. As shown in FIG. 2, when the power of the laser light 11 and the intensity of the red light 14 are substantially proportional, the power of the laser light 11 may be calculated from the intensity of the red light 14 by multiplying by a predetermined coefficient. . As shown in FIG. 3, when the intensity of the laser light 11 and the intensity of the red light 14 draw a curve, for example, the relationship between the two is stored in the arithmetic unit 18 as an arithmetic table. The power of the laser beam 11 may be determined based on the calculation table. Alternatively, the curve shown in the figure may be approximated to a higher-order curve, and the power of the laser beam 11 may be obtained by calculation.

【0022】また、F2レーザ1から発振するレーザ光
11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の光路を密封カ
バー22で覆い、この密封カバー22に設けられた開口
部24に紫外線フィルタ20を設置している。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している。こ
のように構成することにより、レーザ光11の減衰は防
止されるとともに、サンプルレーザ光11Aの一部が紫
外線フィルタ20を通過しても空気中で大きく減衰し、
乱反射等によって赤色光検出器17に入射することが少
なくなる。
Since the laser beam 11 oscillated from the F2 laser 1 is very well absorbed by oxygen in the air, the power of the laser beam 11 is greatly attenuated by passing through the air. In order to prevent this attenuation, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the optical path of the laser light 11 is covered with a sealing cover 22, and an ultraviolet filter 20 is installed in an opening 24 provided in the sealing cover 22. . And
The internal space covered by the sealing cover 22 is evacuated by a vacuum pump (not shown) or purged with a gas containing no oxygen by a purge means (not shown). With this configuration, the laser beam 11 is prevented from being attenuated, and even if a part of the sample laser beam 11A passes through the ultraviolet filter 20, it is greatly attenuated in the air.
Light incident on the red light detector 17 due to irregular reflection or the like is reduced.

【0023】尚、上記実施形態では、ビームスプリッタ
12によってレーザ光11及び赤色光14の一部をサン
プル光19として取り出し、サンプル光19に含まれる
サンプル赤色光14Aの強度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12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及び赤色光14、又
はこのレーザ光11及び赤色光14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、赤色光14の強
度に基づいてレーザ光11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の光路上
に配置してもよい。
In the above embodiment, a part of the laser light 11 and the red light 14 is extracted as the sample light 19 by the beam splitter 12 and the intensity of the sample red light 14A contained in the sample light 19 is measured. Eleven powers are always measured. 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 total reflection mirror is disposed at substantially the same position as the beam splitter 12 only when measuring the power of laser light. Then, the laser light 11 and the red light 14 totally reflected by the total reflection mirror, or light obtained by reducing the laser light 11 and the red light 14 with a filter or the like is made incident on the power measuring device 3, and the intensity of the red light 14 is May be used to detect the power of the laser beam 11. Alternatively, the power measuring device 3 may be arranged on the optical path of the laser light 11 without providing the beam splitter 12 and the total reflection mirror.

【0024】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、レーザ光11の発振に伴ってレーザチャンバ2から
出射する赤色光14の強度を赤色光検出器17で測定
し、この測定値を演算装置18で演算することによっ
て、レーザ光11のパワーを検出している。従って、レ
ーザ光11を赤色光検出器17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。赤
色光14は、F2レーザ1から発振するレーザ光11よ
りも波長が長く、フォトンのエネルギーが小さいので、
レーザ光11を入射させた場合のように赤色光検出器1
7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できるので、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、良好な加工が可能
となる。
As described above, according to the present embodiment, the intensity of the red light 14 emitted from the laser chamber 2 with the oscillation of the laser light 11 is measured by the red light detector 17, and the measured value is calculated. The power of the laser beam 11 is detected by calculation by the device 18. Therefore, the power of the laser light 11 can be measured without directly inputting the laser light 11 to the red light detector 17. Since the red light 14 has a longer wavelength and a smaller photon energy than the laser light 11 oscillated from the F2 laser 1,
Red light detector 1 as in the case where laser light 11 is incident
7 is not damaged. Thereby, the failure of the power measuring device 3 is reduced, and the operation rate of the F2 laser 1 is improved. Further, since the power of the laser beam 11 can be accurately measured over a long period of time, precise power control based on the measured value can be stably performed for a long period of time. Thus, even when an F2 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.

【0025】次に図4に基づいて、第2実施形態を説明
する。同図は、本実施形態に係るパワー測定装置3の構
成図である。上述したように、赤色光14はF2レーザ
1からレーザ光11と同軸に出射し、レーザ光11の周
囲に放射状に広がっている。本実施形態では、レーザ光
11の光軸の中心から垂直方向にレーザ光11のビーム
径よりも大きな所定距離だけ離れて、かつ赤色光14が
通過する所定位置に赤色光検出器17を配置している。
このような位置に赤色光検出器17を配置することによ
り、赤色光検出器17は、レーザ光11を受光せずに赤
色光14のみを受光することが可能である。この赤色光
検出器17により、赤色光14の強度を測定し、その測
定値に基づいて演算装置18によってレーザ光11のパ
ワーを算出している。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of a power measurement device 3 according to the present embodiment. As described above, the red light 14 is emitted from the F2 laser 1 coaxially with the laser light 11 and spreads radially around the laser light 11. In the present embodiment, the red light detector 17 is disposed at a predetermined distance from the center of the optical axis of the laser light 11 in the vertical direction at a predetermined distance larger than the beam diameter of the laser light 11 and at a position where the red light 14 passes. ing.
By arranging the red light detector 17 at such a position, the red light detector 17 can receive only the red light 14 without receiving the laser light 11. The intensity of the red light 14 is measured by the red light detector 17, and the power of the laser light 11 is calculated by the arithmetic unit 18 based on the measured value.

【0026】尚、このときレーザ光11が、図示しない
光学部品等に乱反射して赤色光検出器17に入射するの
を防ぐため、赤色光検出器17の前に前記紫外線フィル
タ(図示せず)を配置してもよい。また、赤色光検出器
17の測定精度を向上させるために、赤色光検出器17
の前にレンズ(図示せず)を配置して、赤色光14を赤
色光検出器17に集光するようにしてもよい。また、赤
色光検出器17と演算装置18との間に、赤色光検出器
17の信号出力を増幅する増幅器(図示せず)を接続し
てもよい。
At this time, in order to prevent the laser light 11 from being irregularly reflected on optical components (not shown) and incident on the red light detector 17, the ultraviolet filter (not shown) is provided in front of the red light detector 17. May be arranged. In order to improve the measurement accuracy of the red light detector 17, the red light detector 17 is used.
A red light 14 may be focused on the red light detector 17 by disposing a lens (not shown) in front of the lens. Further, an amplifier (not shown) for amplifying the signal output of the red light detector 17 may be connected between the red light detector 17 and the arithmetic unit 18.

【0027】以上説明したように本実施形態によれば、
紫外線フィルタ20やビームスプリッタ12を備えずと
も赤色光14の強度からレーザ光11のパワーを算出す
ることができるので、パワー測定装置3の構成が簡単と
なる。また、レーザ光11をサンプリングすることなく
パワー測定が可能であり、サンプリングによるレーザ光
11のパワー損失がないので、利用可能なレーザ光11
のパワーが増加する。
As described above, according to the present embodiment,
Since the power of the laser beam 11 can be calculated from the intensity of the red light 14 without providing the ultraviolet filter 20 and the beam splitter 12, the configuration of the power measuring device 3 is simplified. Further, the power measurement can be performed without sampling the laser beam 11 and there is no power loss of the laser beam 11 due to the sampling.
Power increases.

【0028】次に、図5に基づいて第3実施形態を説明
する。同図は、本実施形態に係るパワー測定装置3の構
成図である。同図において、図示しないF2レーザ1か
ら出射したレーザ光11および赤色光14は、その光路
上に置かれたビームスプリッタ12に入射する。このビ
ームスプリッタ12には、赤色光14の波長近傍の光の
みを反射し、レーザ光11の波長近傍の光を透過するよ
うな、例えば誘電体多層膜からなる波長選択コーティン
グ12Aが施してある。この波長選択コーティング12
Aにより、レーザ光11はビームスプリッタ12を透過
する。これに対し、赤色光14はビームスプリッタ12
によって図中下向きに反射してパワー測定装置3に入射
する。従って、パワー測定装置3に紫外線フィルタ20
を備えておらずとも、赤色光検出器17は、レーザ光1
1を受光せずに赤色光14のみを受光することが可能で
ある。この赤色光検出器17により、赤色光14の強度
を測定し、その測定値に基づいて演算装置18によって
レーザ光11のパワーを算出している。或いはこのと
き、ビームスプリッタ12の波長選択コーティング12
Aを、レーザ光11の波長近傍の光のみを反射し、赤色
光14の波長近傍の光を透過するようなコーティングと
し、透過した赤色光14の強度を測定してレーザ光11
のパワーを算出してもよい。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of a power measurement device 3 according to the present embodiment. In the figure, a laser beam 11 and a red beam 14 emitted from an F2 laser 1 (not shown) enter a beam splitter 12 placed on the optical path. The beam splitter 12 is provided with a wavelength selection coating 12A made of, for example, a dielectric multilayer film so as to reflect only light near the wavelength of the red light 14 and transmit light near the wavelength of the laser light 11. This wavelength selective coating 12
A causes the laser beam 11 to pass through the beam splitter 12. On the other hand, the red light 14 is emitted from the beam splitter 12
The light is reflected downward in the figure to enter the power measuring device 3. Accordingly, the power measurement device 3 is provided with the ultraviolet filter 20.
Is not provided, the red light detector 17 outputs the laser light 1
It is possible to receive only the red light 14 without receiving 1. The intensity of the red light 14 is measured by the red light detector 17, and the power of the laser light 11 is calculated by the arithmetic unit 18 based on the measured value. Alternatively, at this time, the wavelength selection coating 12 of the beam splitter 12 is used.
A is a coating that reflects only light near the wavelength of the laser light 11 and transmits light near the wavelength of the red light 14, and measures the intensity of the transmitted red light 14 to measure the intensity of the transmitted red light 14.
May be calculated.

【0029】図6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、パワー測定装置
3は、中央部にレーザ光11が通過する径の中央開口部
26を設け、かつ赤色光14の波長近傍の光を全反射す
るようなミラー25を備えている。そして、図5に示し
た波長選択コーティング12Aを施したビームスプリッ
タ12の代わりに、このミラー25を配置している。こ
れにより、レーザ光11はミラー25の中央開口部26
を通過し、その周囲の赤色光14はミラー25で図中下
向きに反射されて、パワー測定装置3に入射する。これ
により、赤色光14の強度を測定し、その測定値に基づ
いて演算装置18によってレーザ光11のパワーを算出
している。
FIG. 6 shows another configuration example of the power measuring device 3 according to the present embodiment. In the figure, the power measuring device 3 is provided with a central opening 26 having a diameter through which the laser light 11 passes in the center, and a mirror 25 that totally reflects light near the wavelength of the red light 14. Then, instead of the beam splitter 12 having the wavelength selection coating 12A shown in FIG. 5, this mirror 25 is arranged. As a result, the laser beam 11 passes through the central opening 26 of the mirror 25.
, The surrounding red light 14 is reflected downward by a mirror 25 in the figure, and enters the power measurement device 3. Thus, the intensity of the red light 14 is measured, and the power of the laser light 11 is calculated by the arithmetic unit 18 based on the measured value.

【0030】以上説明したように本実施形態によれば、
レーザ光11をサンプリングすることなく赤色光14を
パワー測定装置3に入射し、レーザ光11のパワー測定
が可能である。即ち、サンプリングによるレーザ光11
のパワー損失がないので、利用可能なレーザ光11のパ
ワーが増加する。さらに、赤色光14の大部分をパワー
測定装置3に入射することができるので、その強度の測
定精度が向上し、レーザ光11のパワー測定をより正確
に行なうことが可能となる。
As described above, according to the present embodiment,
The red light 14 enters the power measuring device 3 without sampling the laser light 11, and the power of the laser light 11 can be measured. That is, the laser light 11 by sampling
Since there is no power loss, the available power of the laser beam 11 increases. Furthermore, since most of the red light 14 can be incident on the power measuring device 3, the measurement accuracy of the intensity is improved, and the power measurement of the laser light 11 can be performed more accurately.

【0031】以上説明したように、本発明によれば、レ
ーザ光11の発振に伴ってレーザチャンバ2から出射す
る赤色光14の強度を赤色光検出器17で測定し、この
測定値を演算装置18で演算することによって、レーザ
光11のパワーを検出している。従って、レーザ光11
を赤色光検出器17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。赤色光14
は、F2レーザ1から発振するレーザ光11よりも波長
が長く、フォトンのエネルギーが小さいので、レーザ光
11を入射させた場合のように赤色光検出器17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
定することができるので、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、良好な加工が可能とな
る。
As described above, according to the present invention, the intensity of the red light 14 emitted from the laser chamber 2 with the oscillation of the laser light 11 is measured by the red light detector 17, and the measured value is calculated by the arithmetic unit. By calculating at 18, the power of the laser beam 11 is detected. Therefore, the laser light 11
Can be measured without directly entering the red light detector 17. Red light 14
Since the wavelength is longer than the laser light 11 oscillated from the F2 laser 1 and the energy of the photons is small, the red light detector 17 is not damaged unlike the case where the laser light 11 is incident. Thereby, the failure of the power measuring device 3 is reduced, and the operation rate of the F2 laser 1 is improved. Further, since the power of the laser beam 11 can be accurately measured over a long period of time, precise power control based on the measured value can be stably performed for a long period of time. Thus, even when an F2 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.

【0032】尚、本発明においては、レーザコントロー
ラ4は、レーザ光11のパワーの測定値に基づいて、パ
ワーを所定の値にするために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。
In the present invention, it has been described that the laser controller 4 controls the high voltage applied to the high-voltage power supply 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】本発明の第1実施形態に係るパワー測定装置を
備えたF2レーザの構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an F2 laser including a power measurement device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】レーザ光のパワーと赤色光の強度との関係の一
例を示すグラフ。
FIG. 2 is a graph showing an example of the relationship between the power of laser light and the intensity of red light.

【図3】レーザ光のパワーと赤色光の強度との関係の一
例を示すグラフ。
FIG. 3 is a graph showing an example of the relationship between the power of laser light and the intensity of red light.

【図4】第2実施形態に係るパワー測定装置の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a power measurement device according to a second embodiment.

【図5】第3実施形態に係るパワー測定装置の構成図。FIG. 5 is a configuration diagram of a power measurement device according to a third embodiment.

【図6】第3実施形態に係るパワー測定装置の他の構成
例を示す構成図。
FIG. 6 is a configuration diagram showing another configuration example of the power measurement device according to the third embodiment.

【図7】従来技術に係るパワー測定装置を備えたF2レ
ーザの構成図。
FIG. 7 is a configuration diagram of an F2 laser provided with a power measurement device according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:F2レーザ、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、11:レ
ーザ光、11A:サンプルレーザ光、12:ビームスプ
リッタ、12A:波長選択コーティング、13:フォト
ダイオード、14:赤色光、14A:サンプル赤色光、
17:赤色光検出器、18:演算装置、19:サンプル
光、20:紫外線フィルタ、22:密封カバー、23:
レンズ、24:開口部、25:ミラー、26:中央開口
部。
1: F2 laser, 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, 11: laser light, 11A: sample laser light, 12: beam splitter, 12A: wavelength selective coating, 13: photodiode, 14: red light, 14A: sample red light,
17: red light detector, 18: arithmetic unit, 19: sample light, 20: ultraviolet filter, 22: sealed cover, 23:
Lens, 24: opening, 25: mirror, 26: central opening.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F071 AA07 DD08 EE01 GG05 HH02 HH06 HH07 JJ05 5F072 AA07 GG05 HH02 HH06 HH07 JJ05 JJ13 KK01 KK03 KK15 KK16 RR05 SS06 YY06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 F2レーザ(1)から発振するレーザ光(11)
のパワーを測定する、F2レーザ(1)のパワー測定装置
(3)において、 レーザ光(11)の発振に伴ってF2レーザ(1)から出射する
赤色光(14)の強度を測定する赤色光検出器(17)と、 測定された赤色光(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)。
1. A laser beam (11) oscillating from an F2 laser (1)
Power measurement system for F2 laser (1)
In (3), a red light detector (17) for measuring the intensity of red light (14) emitted from the F2 laser (1) with the oscillation of the laser light (11), and a measured red light (14) A power measurement device (3), comprising: a calculation device (18) for calculating the power of the laser beam (11) based on the intensity of the laser beam (11).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7099365B2 (en) 2001-11-01 2006-08-29 Komatsu, Ltd. Oscillation method and device of fluorine molecular laser

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7099365B2 (en) 2001-11-01 2006-08-29 Komatsu, Ltd. Oscillation method and device of fluorine molecular laser

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