JPH06188505A - Laser output controller - Google Patents

Laser output controller

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JPH06188505A
JPH06188505A JP35501292A JP35501292A JPH06188505A JP H06188505 A JPH06188505 A JP H06188505A JP 35501292 A JP35501292 A JP 35501292A JP 35501292 A JP35501292 A JP 35501292A JP H06188505 A JPH06188505 A JP H06188505A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
laser
output
lens
intensity detector
Prior art date
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Pending
Application number
JP35501292A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osamu Wakabayashi
理 若林
Yukio Kobayashi
諭樹夫 小林
Masahiko Kowaka
雅彦 小若
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Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP35501292A priority Critical patent/JPH06188505A/en
Publication of JPH06188505A publication Critical patent/JPH06188505A/en
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Abstract

PURPOSE:To allow long term stabilized output control of excimer laser by transmitting the light, which transmitted through a diffuser, through a lens and controlling the output of a laser based on an output from a light intensity detector located substantially at the focal point of the lens. CONSTITUTION:A part of laser light is sampled through a beam splitter 6 and introduced to an output detecting section 10 where the laser light is diffused through a diffuser 11, transmits through a condenser lens 12, and impinges on the light receiving part 15b of a light intensity detector 15 located at the focal point of the condenser lens 12. At the focal point of the lens 12, lights transmitted through the diffuser 11 are superposed and made uniform. Consequently, intensity of light to be detected does not fluctuate even upon variation of the profile of sampled output laser light. The light intensity detector 1 delivers a detection signal to an output controller 20 which controls a power supply 30 for laser to sustain a constant laser output. This constitution allows long term stabilization of laser output.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はレーザの出力制御装置に
係わり、特に、紫外レーザ光であるエキシマレーザのレ
ーザ光の出力制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser output control device, and more particularly to a laser light output control device for an excimer laser which is an ultraviolet laser light.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、エキシマレーザのレーザ光の出力
制御装置に関するものとして、特開平2−229258
号、特開平2−93331号、および、クエステックカ
タログ等が知られている。例えば、その一つであるクエ
ステックカタログに記載されている従来の公知例は、図
3に示す構造をとっている。この例では、レーザチャン
バ51からの出力光(L)をビームスプリッタ53でサ
ンプルし、ビームデュフューザ55で拡散させ、コレク
ティングコーン57により光を集めて光強度検出器59
によりパルスエネルギを検出している。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for controlling the output of a laser beam of an excimer laser, Japanese Patent Laid-Open No. 2-229258 has been disclosed.
No. 2, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 2-93331, and Questec Catalog are known. For example, a conventional publicly known example described in the Questec Catalog, which is one of them, has a structure shown in FIG. In this example, the output light (L) from the laser chamber 51 is sampled by the beam splitter 53, diffused by the beam diffuser 55, and collected by the collecting cone 57 to collect the light intensity detector 59.
The pulse energy is detected by.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、紫外線レー
ザの場合にはフォトンエネルギが大きいためにレーザ光
の照射によりコレクティングコーン部の表面状態が変化
し、反射率が除除に経時変化していた。そのため、光強
度検出器に到達する光の量が変化し、この光強度検出器
に基づいてレーザの出力を制御すると実際のレーザ出力
値とレーザ内部でフィードバック制御しているレーザ出
力値が異なり、長期的に高精度な出力制御を行うことが
困難であった。
However, in the case of the ultraviolet laser, since the photon energy is large, the surface state of the collecting cone portion is changed by the irradiation of the laser beam, and the reflectance is changed with the lapse of time. . Therefore, the amount of light reaching the light intensity detector changes, and when the laser output is controlled based on this light intensity detector, the actual laser output value and the laser output value that is feedback-controlled inside the laser are different, It has been difficult to perform highly accurate output control for a long period of time.

【0004】さらに、KrF、ArFエキシマレーザの
ような非常に短波長(248nm、193nm)の場
合、種々の角度に対して全反射する金属は存在しない。
したがって、出力レーザ光のビーム形状が変化するとコ
レクティングコーンでの反射回数が変化するため、同一
光強度が出力していても、光強度検出器に到達する光強
度が異なるという問題がある。
Furthermore, in the case of very short wavelengths (248 nm, 193 nm) such as KrF and ArF excimer lasers, there is no metal that totally reflects at various angles.
Therefore, when the beam shape of the output laser light changes, the number of reflections at the collecting cone changes, so that even if the same light intensity is output, the light intensity reaching the light intensity detector is different.

【0005】本発明は上記問題に鑑みたもので、特に、
出力レーザ光のビームプロフィルが変化しても高精度に
レーザの出力を検出でき、出力制御が行えるとともに、
長期的に安定したエキシマレーザのレーザ出力を制御す
ることができるレーザの出力制御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 in particular,
Even if the beam profile of the output laser light changes, the output of the laser can be detected with high accuracy and output control can be performed.
An object of the present invention is to provide a laser output control device capable of controlling the laser output of an excimer laser that is stable for a long period of time.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】そのために本発明の第1
発明では、出力レーザ光をサンプルした光を拡散板に導
く手段と、拡散板を透過した光をレンズに透過させレン
ズの略焦点位置に光強度検出器の受光部を配置する手段
と、光強度検出器の検出値に基づきレーザの出力を制御
する手段を備えている。
To this end, the first aspect of the present invention is provided.
In the invention, means for guiding the light sampled from the output laser light to the diffusion plate, means for transmitting the light transmitted through the diffusion plate to the lens and disposing the light receiving portion of the light intensity detector at the substantially focal position of the lens, and the light intensity Means for controlling the laser output based on the detection value of the detector is provided.

【0007】さらに、第2の発明では、出力レーザ光を
サンプルした光を第一の拡散板に導く手段と、拡散板を
透過した光をレンズに透過させレンズの略焦点面に第2
の拡散板を配置し、第2の拡散板を透過した光を光強度
検出器で検出する手段と、光強度検出器の検出値に基づ
きレーザの出力を制御する手段を備えている。
Further, in the second invention, means for guiding the light sampled from the output laser light to the first diffusing plate, and the light transmitted through the diffusing plate are passed through the lens to form a second focal point on the lens.
And a means for detecting the light transmitted through the second diffuser plate with a light intensity detector, and a means for controlling the laser output based on the detection value of the light intensity detector.

【0008】[0008]

【作用】上記の構成によれば、拡散板を透過した光をレ
ンズで集光すると、そのレンズの焦点の位置では光が重
ね合わされ、均一化されるこの位置に光強度検出器の受
光部を配置することにより高精度にレーザのパルスエネ
ルギを検出できる。また、この位置に第2の拡散板を配
置し、その透過光を光強度検出器で検出しても高精度に
レーザのパルスエネルギを検出できる。これにより、出
力レーザ光のビームプロフィルが変化しても高精度にレ
ーザの出力(パルスエネルギ)を検出でき、精度の良い
出力制御が行える。また、光学的に検出するため長期的
に経時変化することもなくなる。
According to the above construction, when the light transmitted through the diffusion plate is condensed by the lens, the light is superposed at the focal point of the lens and the light receiving section of the light intensity detector is placed at this position where the light is made uniform. By arranging them, the pulse energy of the laser can be detected with high accuracy. Further, the pulse energy of the laser can be detected with high accuracy by disposing the second diffusion plate at this position and detecting the transmitted light with the light intensity detector. As a result, even if the beam profile of the output laser light changes, the laser output (pulse energy) can be detected with high accuracy, and accurate output control can be performed. Further, since it is detected optically, it does not change over time in the long term.

【0009】[0009]

【実施例】以下に、本発明に係わるレーザの出力制御装
置の実施例につき、図面を参照して詳細に説明する。図
1は本発明に係わるレーザの出力制御装置の第1実施例
を示す概略図であり、図2は第2実施例の一部拡大図で
ある。図1において、レーザチャンバ1には図示しない
レーザ媒質とこのレーザ媒質の励起手段とにより発振し
たレーザ光を出力するウインドウ2、3が、また、レー
ザチャンバ1の前側(図示の左側)にはフロントミラー
4が、後側には、リアミラー5が設けられ、出力するレ
ーザ光を強力化している。また、フロントミラー4の前
側(図示の左側)にはビームスプリッタ6が配設され、
レーザ光の一部をビームスプリッタ6によりサンプル
し、サンプルした光を出力検出部10で検出している。
検出した値はコントローラ等の出力制御装置20にフイ
ードバックしている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a laser output control device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a laser output control apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view of the second embodiment. In FIG. 1, windows 2 and 3 for outputting laser light oscillated by a laser medium (not shown) and excitation means of the laser medium are provided in the laser chamber 1, and a front side (left side in the figure) of the laser chamber 1 has a front side. A mirror 4 and a rear mirror 5 on the rear side are provided to intensify the output laser light. Further, a beam splitter 6 is disposed on the front side (left side in the drawing) of the front mirror 4,
Part of the laser light is sampled by the beam splitter 6, and the sampled light is detected by the output detector 10.
The detected value is fed back to the output control device 20 such as a controller.

【0010】レーザチャンバ1内には、図示しない電極
が配設され、この電極には電源30より電力が供給され
ている。また、この電源30からの電力量は、出力検出
部10での検出した値に応じてレーザ出力が一定値を保
つように、出力制御装置20により制御されている。出
力検出部10は、拡散板11と、集光レンズ12と、お
よび光強度検出器15とから構成されている。光強度検
出器15はウインドウ15aと受光部15bとから構成
され、受光部15bは集光レンズ12の焦点位置に配設
され、また、ウインドウ15aで保護されている。
An electrode (not shown) is arranged in the laser chamber 1, and power is supplied from a power source 30 to this electrode. Further, the power amount from the power supply 30 is controlled by the output control device 20 so that the laser output maintains a constant value according to the value detected by the output detection unit 10. The output detection unit 10 includes a diffusion plate 11, a condenser lens 12, and a light intensity detector 15. The light intensity detector 15 is composed of a window 15a and a light receiving portion 15b. The light receiving portion 15b is arranged at the focal position of the condenser lens 12 and is protected by the window 15a.

【0011】上記構成のうち、拡散板11の一例として
は、レーザ光が透過する石英のスリガラス等で良い。ま
た、光強度検出器15の一例としては、フォトダイオー
ド、フォトマルチプライア、パイロエレクトリック素子
等がある。このとき、拡散板11と集光レンズ12との
距離は不定である。
In the above-mentioned structure, as an example of the diffusion plate 11, frosted glass of quartz or the like through which laser light is transmitted may be used. Further, examples of the light intensity detector 15 include a photodiode, a photomultiplier, and a pyroelectric element. At this time, the distance between the diffusion plate 11 and the condenser lens 12 is indefinite.

【0012】上記構成において作動について説明する。
レーザチャンバ1内にはKr、Ar等のレアガスと、フ
ッ素等のハロゲンガスと、He、Neガス等のバッファ
ガスが封入されており、放電励起することにより、Kr
F、ArF等のエキサイマを生成し、再びレアガスと、
フッ素ガスの状態に戻るときに、紫外線の光を発光す
る。その紫外線の光をフロントミラー4とリアミラー5
により共振させフロントミラー4から紫外線のレーザ光
が出力される。そして、この出力されたレーザ光の一部
がビームスプリッタ6によりサンプルされ、このサンプ
ルされた光は出力検出部10に導かれる。出力検出部1
0に入射した光は、まず出力検出部10の拡散板11に
より散乱され、集光レンズ12を透過する。
The operation of the above structure will be described.
A rare gas such as Kr or Ar, a halogen gas such as fluorine, or a buffer gas such as He or Ne gas is enclosed in the laser chamber 1.
F, ArF, and other excimers are generated, and rare gas is generated again.
When it returns to the state of fluorine gas, it emits ultraviolet light. The ultraviolet light is used for the front mirror 4 and the rear mirror 5.
Then, the front mirror 4 outputs the ultraviolet laser light. Then, a part of the output laser light is sampled by the beam splitter 6, and the sampled light is guided to the output detector 10. Output detector 1
The light incident on 0 is first scattered by the diffusion plate 11 of the output detector 10 and then transmitted through the condenser lens 12.

【0013】そして、この集光レンズ12の焦点位置に
置かれた光強度検出器15の受光部15bに入射する。
このとき、レンズの焦点位置では拡散板11を透過した
光が重ね合わされ均一化される。この均一化された光を
受光することにより、サンプルされた出力レーザ光のプ
ロフィルが変化しても検出される光強度は変化しない。
この光強度検出器15により検出された検出信号は出力
制御装置20に送られる。出力制御装置20はレーザの
出力を計算し、出力値と指令値に基づいてレーザの電源
30を制御して、レーザ出力が一定値を保つようにフィ
ードバック制御を行っている。
Then, the light is incident on the light receiving portion 15b of the light intensity detector 15 placed at the focal position of the condenser lens 12.
At this time, at the focal position of the lens, the light transmitted through the diffusion plate 11 is superposed and made uniform. By receiving this homogenized light, the detected light intensity does not change even if the profile of the sampled output laser light changes.
The detection signal detected by the light intensity detector 15 is sent to the output control device 20. The output control device 20 calculates the laser output, controls the laser power supply 30 based on the output value and the command value, and performs feedback control so that the laser output maintains a constant value.

【0014】図2は第2実施例の出力検出部の拡大図で
ある。レーザ光の一部をビームスプリッタ6によりサン
プルし、サンプルした光を出力検出部40で検出してい
る。検出した値はコントローラ等の出力制御装置20に
フイードバックしている。出力検出部40は、拡散板1
1と、集光レンズ12と、拡散板41と、および光強度
検出器15とから構成され、光強度検出器15はウイン
ド15aと受光部15bが配設されている。また、拡散
板11と、集光レンズ12と、拡散板41と、および光
強度検出器15は筺体43内に配設されている。
FIG. 2 is an enlarged view of the output detector of the second embodiment. A part of the laser light is sampled by the beam splitter 6, and the sampled light is detected by the output detector 40. The detected value is fed back to the output control device 20 such as a controller. The output detector 40 is the diffusion plate 1
1, a condenser lens 12, a diffusion plate 41, and a light intensity detector 15. The light intensity detector 15 is provided with a window 15a and a light receiving portion 15b. Further, the diffusion plate 11, the condenser lens 12, the diffusion plate 41, and the light intensity detector 15 are arranged in the housing 43.

【0015】上記構成において作動について説明する。
出力レーザのサンプル光(M)は拡散板11に照射さ
れ、拡散板11の透過面は面状の2次光源となる。この
2次光源から出た光は集光レンズ12を透過して、この
レンズの焦点面の位置で光が重ね合わされ均一化され
る。(この照明法はケーラー照明といわれている。)
The operation of the above structure will be described.
The sample light (M) of the output laser is applied to the diffusion plate 11, and the transmission surface of the diffusion plate 11 becomes a planar secondary light source. The light emitted from the secondary light source passes through the condenser lens 12, and the light is superposed and made uniform at the position of the focal plane of this lens. (This lighting method is called Koehler lighting.)

【0016】均一化された光は拡散板41で再び散乱
し、この散乱光を光強度検出器15で検出している。こ
のように、拡散板41を配置してその散乱光を光強度検
出器15で検出することにより、光強度検出器15の位
置決めの精度をゆるくしている。これにより、第1実施
例よりも高精度に検出することができる。
The homogenized light is scattered again by the diffusion plate 41, and the scattered light is detected by the light intensity detector 15. In this way, by disposing the diffuser plate 41 and detecting the scattered light by the light intensity detector 15, the positioning accuracy of the light intensity detector 15 is loosened. As a result, the detection can be performed with higher accuracy than in the first embodiment.

【0017】また、出力検出部40を筺体43で囲い、
その内面を紫外光を吸収し、アウトガスを発生せず、変
質しない材料を使用するか、あるいはコーティングをす
るか、している。この例として、パイレックス、BK7
等がある。また、散乱光が弱ければ、検出部の筺体40
の内面を白マイト、黒マイト、黒クロム、黒ニッケル、
酸化銅黒等をコーティングしても良い。
Further, the output detector 40 is surrounded by a housing 43,
The inner surface is made of a material that absorbs ultraviolet light, does not generate outgas, and does not deteriorate, or is coated. As an example of this, Pyrex, BK7
Etc. If the scattered light is weak, the housing 40 of the detection unit
The inner surface of white mite, black mite, black chrome, black nickel,
You may coat copper oxide black etc.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、拡
散板を透過した光をレンズで集光し、そのレンズの焦点
の位置で光を重ね合わせて均一化した光を光強度検出器
の受光部で受光することにより、高精度にレーザのパル
スエネルギを検出できる。また、光強度検出器の受光部
の位置に第2の拡散板を配置し、その透過光を光強度検
出器で検出することにより、高精度にレーザのパルスエ
ネルギを検出できる。このように、出力レーザ光のビー
ムプロフィルが変化しても高精度にレーザの出力を検出
でき、出力制御が行え、また、長期的に経時変化するこ
ともないという優れた効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the light transmitted through the diffusion plate is condensed by the lens, and the light is made uniform by superimposing the light at the focal point of the lens. The pulse energy of the laser can be detected with high accuracy by receiving the light with the light receiving section. Further, the pulse energy of the laser can be detected with high accuracy by disposing the second diffusion plate at the position of the light receiving portion of the light intensity detector and detecting the transmitted light by the light intensity detector. As described above, even if the beam profile of the output laser light changes, the output of the laser can be detected with high accuracy, output control can be performed, and there is an excellent effect that it does not change over time in the long term.

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

【図1】本発明に係わるレーザの出力制御装置の第1実
施例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a first embodiment of a laser output control device according to the present invention.

【図2】本発明に係わるレーザの出力制御装置の第2実
施例の一部拡大図である。
FIG. 2 is a partially enlarged view of a second embodiment of a laser output control device according to the present invention.

【図3】従来のレーザの出力制御装置の第1実施例を示
す概略図である。
FIG. 3 is a schematic view showing a first embodiment of a conventional laser output control device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザチャンバ 2、3 ウインド 4 フロントミラー 5 リアミラー 6 ビームスプリッタ 10、40 出力検出部 11 拡散板 12 集光レンズ 15 光強度検出器 16 受光部 20 出力制御装置 30 電源 1 Laser Chamber 2, 3 Window 4 Front Mirror 5 Rear Mirror 6 Beam Splitter 10 and 40 Output Detector 11 Diffuser 12 Condenser Lens 15 Light Intensity Detector 16 Light Receiver 20 Output Control Device 30 Power Supply

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 出力レーザ光をサンプルした光を拡散板
に導く手段と、拡散板を透過した光をレンズに透過させ
レンズの略焦点位置に光強度検出器の受光部を配置する
手段と、光強度検出器の検出値に基づきレーザの出力を
制御する手段を備えたことを特徴とするレーザの出力制
御装置。
1. A means for guiding light sampled from output laser light to a diffusion plate, and a means for transmitting light transmitted through the diffusion plate to a lens and disposing a light receiving portion of a light intensity detector at a substantially focal position of the lens. An output control device for a laser, comprising means for controlling the output of the laser based on a detection value of a light intensity detector.
【請求項2】 出力レーザ光をサンプルした光を第一の
拡散板に導く手段と、拡散板を透過した光をレンズに透
過させレンズの略焦点面に第2の拡散板を配置し、第2
の拡散板を透過した光を光強度検出器で検出する手段
と、光強度検出器の検出値に基づきレーザの出力を制御
する手段を備えたことを特徴とするレーザの出力制御装
置。
2. A means for guiding light sampled from the output laser light to a first diffuser plate, and a second diffuser plate for allowing light passing through the diffuser plate to pass through a lens, and a second diffuser plate being disposed on a substantially focal plane of the lens. Two
2. A laser output control device comprising: means for detecting light transmitted through the diffuser plate by a light intensity detector; and means for controlling laser output based on a detection value of the light intensity detector.
JP35501292A 1992-12-17 1992-12-17 Laser output controller Pending JPH06188505A (en)

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