JPH08162693A

JPH08162693A - レーザ装置における異常検出装置

Info

Publication number: JPH08162693A
Application number: JP6304980A
Authority: JP
Inventors: Osamu Wakabayashi; 理若林; Noriaki Itou; 仙聡伊藤
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1996-06-21
Anticipated expiration: 2021-11-08
Also published as: US5764666A; TW297863B; KR0152378B1; KR960026062A; JP3841839B2

Abstract

(57)【要約】【目的】レーザ装置の異常を検出し、製品の品質を向上
させる。故障箇所を特定し、作業効率を向上させる。【構成】レーザ発振指令検出手段１０によってレーザ発
振指令ａが検出されない場合に、レーザ発振検出手段１
１によってレーザ光Ｌの発振ｂが検出された場合に、レ
ーザ装置が異常であることを示す異常信号Ｓ1が出力さ
れる。また、レーザ発振指令検出手段１０によってレー
ザ発振指令ａが検出されてからの時間が設定時間に達し
た時点で、レーザ発振検出手段１１によってレーザ光Ｌ
の発振ｂが検出されない場合に、レーザ装置が異常であ
ることを示す異常信号Ｓ2が出力される。また、第１お
よび第２の異常検出手段４０１の検出結果Ｓ1、Ｓ2に基
づいて、レーザ装置の故障箇所（サイラトロンまたは充
電回路）が判断される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エキシマレーザ等のレ
ーザ装置の異常を検出する異常検出装置に関し、特にレ
ーザを光源とする半導体露光装置等の露光装置あるいは
加工装置の指令通りにレーザ光が発振されないという異
常を検出し、これにより不良品発生を未然に防止するこ
とができる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエキシマレーザを光源とする露光
装置では、いわゆるステップ・アンド・リピート方式
（ステッパ方式）により露光が行われている。

【０００３】このステッパ方式では、ステージをレチク
ルおよび投影レンズに対して位置決めした後、レチクル
およびステージが停止した状態で、露光が行われる。そ
して、レーザの各パルスエネルギが積算され、所定のト
ータル光量となったら、レーザ発振が停止され、ステー
ジを移動させる。これを繰り返し行うことで露光光量を
制御する。

【０００４】この露光方式では、レーザのパルスエネル
ギおよび繰返し周波数の多少のばらつき、ミスショット
があったとしても、トータル露光量をモニタして、これ
に基づいて露光しているために、高精度に光量を制御す
ることができる。

【０００５】これは、個々のパルスエネルギがばらつい
ていても、ばらつきは正規分布等の一定の分布に従うの
で、数多くのパルス光を積算すれば、光のトータル光量
値は非常にばらつきが少ないという考え方に基づいてい
る。

【０００６】しかし、ステッパ方式においてもミスショ
ットが頻発する場合には、光量を制御することは不可能
となる。

【０００７】そこで、レーザでミスショットが発生した
場合に危険を回避すべくレーザ装置を緊急停止させる提
案がなされ、本出願人によってすでに特許出願されてい
る（特願平４ー２６８８１０号）。

【０００８】この出願には、レーザ発振指令を発する毎
に、１回のパルス発振を起こすレーザ装置において、レ
ーザ光を検出した回数とレーザ発振指令回数とを比較し
て、レーザ発振指令が発せられてもレーザ光が発振しな
い回数が設定値を越えた場合に、レーザ装置を緊急停止
させる技術が開示されている。

【０００９】こうしたレーザ停止制御が行われることに
より、トータル露光量がばらついた状態で次々に不良品
質の半導体が生産される事態を回避することができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】露光方式としては、上
記ステッパ方式だけでなく、スキャン方式と呼ばれる方
式も存在する。このスキャン方式は、例えば「ＮＩＫＫ
ＥＩＭＩＣＲＯＤＥＶＩＣＥＳ１９９３年９月号」
（５４頁ー５９頁）等によって公知である。

【００１１】スキャン方式では、光がシートビーム状に
整形され、レチクルおよびウエハを移動（スキャン）さ
せながら露光が行われる。

【００１２】このスキャン方式の利点は、大面積を露光
できる点にある。例えば、フィールドサイズ３６ｍｍφ
のレンズを使用した場合、ステッパ方式では、２５ｍｍ
角（２５６ＭＤＲＡＭ１５×２５ｍｍが１チップ）とな
るのに対して、スキャン方式では、３０×４０ｍｍ（２
５６ＭＤＲＡＭ１５×２５ｍｍが２チップ）といった大
面積の露光が可能となる。今後、集積度が増すにしたが
ってチップサイズは大きくなる（例えば６４ＭＤＲＡＭ
では約１０×２０ｍｍ、２５６ＭＤＲＡＭでは約１５×
２５ｍｍ）。スキャン方式への移行の背景には、高集積
化に伴う大面積化、縮小投影露光装置のレンズの製造技
術が限界に近づいていること、高スループット化等が挙
げられる。

【００１３】ところで、スキャン方式の不利な点は、原
理的に光量制御が非常に困難であるということである。

【００１４】すなわち、エキシマレーザは、パルスレー
ザであるため、スキャン方式の場合、レチクルおよびウ
エハステージの移動とレーザの発振とを高精度に同期さ
せて露光する必要がある。

【００１５】この場合、ステッパ方式のように、トータ
ル露光量を検出して、その結果に基づいて露光するよう
なトータル露光量のフィードバック制御は、不可能とな
る。したがって、高精度に露光光量を制御するために
は、レーザの発振命令（外部トリガ）がレーザ装置に入
力された時、直ちに（ないしは非常に小さな許容時間内
で）発振し、かつ、レーザのパルスエネルギのばらつき
が本質的に小さくなければならない。特に、スキャン方
式の場合、ミスショット（発振命令がないのに発振する
こと、または発振命令があっても発振しないこと）の発
生は、絶対に許されない。

【００１６】このようにスキャン方式では、ミスショッ
トが発生したり、レーザ発振の同期が取れない状態にな
った場合には、直ちにこれを検出してレーザを緊急停止
させて、異常を露光装置に知らせる必要がある。

【００１７】本発明は、スキャン方式で問題となる異常
を事前に検出して、これにより不良品発生を未然に防止
することができる装置を提供することを第１の目的とす
るものである。

【００１８】また、こうした異常が発生した場合に、レ
ーザ装置の故障箇所を迅速に特定して、作業を即座に再
開させることは、作業効率を向上させる上で極めて重要
である。

【００１９】本発明は、レーザ装置の故障箇所を迅速に
特定できる装置を提供することを第２の目的とするもの
である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の第１発
明では、レーザ発振指令に応じてレーザ光を発振するレ
ーザ装置において、前記レーザ発振指令を検出するレー
ザ発振指令検出手段と、レーザ光の発振の有無を検出す
るレーザ発振検出手段と、前記レーザ発振指令検出手段
によって前記レーザ発振指令が検出されない場合に、前
記レーザ発振検出手段によって前記レーザ光の発振が検
出された場合に、レーザ装置が異常であることを示す異
常信号を出力する手段とを具えている。

【００２１】また、本発明の第２発明では、同様なレー
ザ発振指令検出手段と、レーザ発振検出手段とを具え、
さらに、前記レーザ発振指令検出手段によって前記レー
ザ発振指令が検出されてからの時間が設定時間に達した
時点で、前記レーザ発振検出手段によって前記レーザ光
の発振が検出されない場合に、レーザ装置が異常である
ことを示す異常信号を出力する手段とを具えるようにし
ている。

【００２２】また、本発明の第３発明では、同様なレー
ザ発振指令検出手段と、レーザ発振検出手段とを具え、
さらに、前記レーザ発振指令検出手段によって前記レー
ザ発振指令が検出されない場合に、前記レーザ発振検出
手段によって前記レーザ光の発振が検出された場合に、
レーザ装置が異常であることを示す第１の異常信号を出
力する第１の異常検出手段と前記レーザ発振指令検出手
段によって前記レーザ発振指令が検出されてからの時間
が設定時間に達した時点で、前記レーザ発振検出手段に
よって前記レーザ光の発振が検出されない場合に、レー
ザ装置が異常であることを示す第２の異常信号を出力す
る第２の異常検出手段と前記第１および第２の異常検出
手段の検出結果に基づいて、レーザ装置の故障箇所を判
断する故障箇所判断手段とを具えるようにしている。

【００２３】

【作用】かかる第１発明の構成によれば、図１、図３に
示すように、レーザ発振指令検出手段１０によってレー
ザ発振指令ａが検出されない場合に、レーザ発振検出手
段１１によってレーザ光Ｌの発振ｂが検出された場合
に、レーザ装置が異常であることを示す異常信号Ｓ1が
出力される。

【００２４】また、第２発明の構成によれば、図１、図
３に示すように、レーザ発振指令検出手段１０によって
レーザ発振指令ａが検出されてからの時間が設定時間に
達した時点で、レーザ発振検出手段１１によってレーザ
光Ｌの発振ｂが検出されない場合に、レーザ装置が異常
であることを示す異常信号Ｓ2が出力される。

【００２５】また、第３発明の構成によれば、図１４に
示すように、第１および第２の異常検出手段（ステップ
４０１）の検出結果Ｓ1、Ｓ2に基づいて、レーザ装置の
故障箇所（サイラトロンまたは充電回路）が判断され
る。

【００２６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明に係るレーザ装
置の異常検出装置の実施例を説明する。

【００２７】図１は、実施例のレーザ装置７０とこのレ
ーザ装置７０の外部にあってレーザ装置７０で発生した
レーザ光Ｌによって露光が行われる露光装置１２とを示
している。図２は、図１に示す放電チャンバ１と充電回
路５とＨＶ電源装置６の具体的構成を示す回路図であ
る。なお、この実施例では、エキシマレーザを想定して
いる。

【００２８】これら図に示すように、レーザ装置７０の
放電チャンバ１には、希ガスおよびハロゲンガス等のレ
ーザガス２１が封入されているとともに、熱交換器１
９、ファン２０が配設されている。さらに、放電チャン
バ１には、予備電離を行う予備電離電極１７、１７およ
び主放電を行う主放電電極１８が配設されている。

【００２９】充電回路５は、主放電用コンデンサＣ1、
予備電離用コンデンサＣ2、Ｃ2およびコイルＬcと、ス
イッチング素子であるサイラトロン１５とから構成され
ている。ＨＶ電源装置６は、充電電源１３と、トリガパ
ルス信号Ｔrを発生するトリガパルス発生器１４とから
構成されている。

【００３０】レーザ制御装置７は、レーザ装置７０を制
御する制御装置である。緊急停止装置８は、レーザ装置
７０の異常が検出された場合に、レーザ装置７０全体を
緊急停止させる。

【００３１】ミスファイヤ検出装置９は、レーザ光のミ
スファイヤを検出し、これをレーザ制御装置７または露
光装置１２に通知する。

【００３２】発振トリガ検出器１０は、上記トリガパル
ス信号（発振トリガ）Ｔrが出力されたことを検出し、
発振トリガ検出信号ａを出力する。

【００３３】レーザ光検出器１１は、放電チャンバ１に
おいてレーザ光Ｌが実際に発振されたか否かを検出し、
レーザ光Ｌの発振があった場合には、その旨の発振レー
ザ光検出信号ｂを出力する。

【００３４】全反射ミラー２および部分反射ミラー３
は、光共振器を構成している。光共振器によって共振さ
れた光は、ビームスプリッタ４によって一部サンプルさ
れ、レーザ光検出器１１に入力される。発振レーザ光Ｌ
は、露光装置１２に供給される。

【００３５】レーザ発振の際は、各パルス毎に次のよう
に動作する。

【００３６】すなわち、まずレーザ制御装置７からＨＶ
電源装置６に対して発振指令が出力される。すると、Ｈ
Ｖ電源装置６の充電電源１３によって充電回路５に高電
圧ＨＶ（ハイボルテージ）が供給される。このため、放
電チャンバ１内の電極１７、１７ないし１８、１８間で
放電を起こすための電荷が各コンデンサＣ1、Ｃ2に蓄積
され、充電がなされる。

【００３７】こうして充電が完了して、トリガパルス発
生器１４からトリガパルス信号Ｔrがサイラトロン１５
に対して出力されると、サイラトロン１５が駆動され、
サイラトロン１５が導通する。この結果、コンデンサＣ
1の電荷が放電され、これが主放電に使用される。主放
電電極１８、１８間で主放電がなされると、レーザガス
２１が励起され発光する。そして、発光した光は、上記
共振器を介してレーザ光Ｌとして発振、出力される。

【００３８】発振トリガ検出器１０は、トリガパルス信
号Ｔrが検出される毎に発振トリガ検出信号ａをミスフ
ァイヤ検出装置９に出力する。一方、レーザ光検出器１
１は、入力された発振レーザ光Ｌを検出する毎に、発振
レーザ光検出信号ｂをミスファイヤ検出装置９に出力す
る。

【００３９】ミスファイヤ検出装置９は、上記発振トリ
ガ検出信号ａおよび発振レーザ光検出信号ｂに基づい
て、ミスファイヤが発生したこと、つまりレーザ装置７
０の異常が発生したことを検出する。ここで、ミスファ
イヤ検出装置９は、異常検出信号Ｓ1、Ｓ2をいずれの装
置に出力すべきかを判断している。

【００４０】レーザ装置７０を緊急停止させる必要があ
ると判断した場合は、異常検出信号Ｓ1、Ｓ2を、緊急停
止装置８に出力する。

【００４１】緊急停止装置８に異常検出信号Ｓ1、Ｓ2が
入力されると、同装置８は、レーザ装置７０全体の運転
を緊急停止させるべく、充電回路５、ＨＶ電源装置６、
レーザ制御装置７に緊急停止命令を出力する。この緊急
停止命令の入力に応じて各機器は動作を停止し、レーザ
装置７０全体の運転が停止される。

【００４２】また、緊急停止の必要がないと判断した場
合は、異常検出信号Ｓ1、Ｓ2を、レーザ制御装置７に出
力する。この結果、レーザ制御装置７から露光装置１２
に対してミスファイヤ（異常）が発生したことが通知さ
れる。なお、ミスファイヤ（異常）が発生したことを即
座に露光装置１２に知らせる必要がある場合には、図１
の破線に示すように、ミスファイヤ検出装置９より異常
検出信号Ｓ1、Ｓ2を露光装置１２に対して直接送出する
ようにしてもよい。

【００４３】また、この実施例では、発振トリガ検出器
１０を、ＨＶ電源装置６（トリガパルス発生器１４）に
付設することによってトリガパルス信号Ｔrを検出して
いるが、これに限定されることなく、レーザ発振指令を
検出できる場所であれば任意の場所に配設することがで
きる。例えば、発振トリガ検出器１０を、露光装置１２
とレーザ制御装置７と間に配設してもよく、ＨＶ電源装
置６とレーザ制御装置７との間に配設してもよい。

【００４４】図３は、ミスファイヤ検出装置９の基本的
な構成を示す図である。

【００４５】同図に示すように、ミスファイヤ検出装置
９は、発振の命令ａが無い場合にレーザ光Ｌが発振した
という異常Ｓ1を検出する装置２２と、発振トリガ信号
ａが入力された後所定の許容時間内にレーザ光Ｌが発振
しないという異常Ｓ2を検出する装置２３とから構成さ
れている。各装置２２、２３には、発振トリガ検出信号
ａおよび発振レーザ光検出信号ｂが入力され、これら各
検出信号ａ、ｂに基づいて異常Ｓ1、Ｓ2がそれぞれ検出
され、異常検出信号Ｓ1、Ｓ2が各装置２２、２３からそ
れぞれ出力される。

【００４６】異常検出信号Ｓ1、Ｓ2は、オア回路２４に
入力され、オア回路２４の出力である異常検出信号Ｓ1
またはＳ2は、露光装置１２に加えられる。この結果、
露光装置１２は、入力された異常検出信号Ｓ1またはＳ2
に基づいて所定の異常処理を実行することができる。例
えば、異常検出信号Ｓ1、Ｓ2を受け取った露光装置１２
としては、レーザ制御装置７に対して発振停止命令を出
力してもよく、あるいはシャッタを閉じる等の露光停止
制御を実行するようにしてもよい。

【００４７】また、異常検出信号Ｓ1、Ｓ2は、直接レー
ザ制御装置７に出力される。

【００４８】レーザ制御装置７は、入力された異常検出
信号Ｓ1、Ｓ2および露光装置１２から出力される信号に
基づきレーザ発振停止等の各種異常処理を実行する。

【００４９】なお、この実施例では、充電回路５のスイ
ッチング素子としてサイラトロン１５を使用している
が、スイッチング素子としては任意であり、例えばサイ
リスタ等の固体スイッチを使用するようにしてもよい。

【００５０】以下、ミスフィイヤ検出装置９の具体的構
成について説明する。

【００５１】まず、異常Ｓ1の検出装置２２の具体的構
成について説明する。図４は、装置２２を回路で構成し
た場合の一例を示す。

【００５２】同図に示すように、発振トリガ検出信号ａ
および発振レーザ光検出信号ｂは、パルス発生器３０お
よび３１にそれぞれ入力される。パルス発生器３０、３
１では、入力信号ａ、ｂがそれぞれ、所定のパルス幅に
変換、整形され、パルス信号がそれぞれ計数器３２、３
３に出力される。

【００５３】計数器３２、３３は、パルス信号が入力さ
れる毎に動作し、入力パルス数が計数（カウント）さ
れ、計数結果値Ｃa、Ｃbがそれぞれ減算器３４に出力さ
れる。減算器３４では、減算ＣbーＣaが実行され、減算
値（異常回数）ＣbーＣaが比較器３６に出力される。

【００５４】一方、数値設定器３５では、ミスファイヤ
の許容値（回数）Ｃが予め設定されており、この設定値
Ｃが比較器３６に出力される。

【００５５】比較器３６では、減算結果ＣbーＣaと設定
値Ｃとが比較され、ＣbーＣa≧Ｃが成立した場合に、異
常検出信号Ｓ1が出力される。

【００５６】図５は、異常Ｓ1の検出をソフトウエアで
行う場合の実施例であり、異常検出処理をフローチャー
トにて示している。

【００５７】すなわち、図５（ａ）に示すルーチンで
は、発振トリガ検出信号ａが入力される毎に、ＣＮＴ１
に１が順次加算されていく（ステップ１０１）。一方、
図５（ｂ）に示すルーチンでは、発振レーザ光検出信号
ｂが入力される毎に、ＣＮＴ２に１が順次加算されてい
く（ステップ１０２）。

【００５８】そして、図５（ｃ）に示すルーチンでは、
まず、異常と判断するための基準となる値（回数）Ｅが
入力される（ステップ１０３）。ついで、Ｄ＝ＣＮＴ２
ーＣＮＴ１（異常回数）が計算され（ステップ１０
２）、つぎに、計算値Ｄと基準値Ｅとが比較される（ス
テップ１１０）。

【００５９】この結果、Ｄ≦Ｅの場合は、ステップ１０
４に戻る。一方、Ｄ＞Ｅの場合は、つぎのステップ１２
０に移行され、異常検出信号Ｓ1を出力して（ステップ
１２０）、終了する。

【００６０】つぎに、異常Ｓ1の検出装置２２をフリッ
プフロップを中心とした回路で構成した実施例を説明す
る。ここで図６は、回路構成図であり、図７（ａ）、
（ｂ）は、それぞれ正常と判断される場合の回路各部の
信号のタイミングチャート、異常と判断される場合の回
路各部の信号のタイミングチャートである。

【００６１】すなわち、発振レーザ光検出信号ｂおよび
発振トリガ検出信号ａは、それぞれパルス発生器３１お
よび３０に入力され、所定のパルス波形Ａ、Ｂに整形さ
れる（図７参照）。

【００６２】パルス発生器３１から出力されたパルス信
号Ａは、フリップフロップ４２のＳ（セット）端子およ
び遅延回路４１にそれぞれ入力される。

【００６３】一方、パルス発生器３０から出力されるパ
ルス信号Ｂは、遅延回路４０に入力され、パルス信号Ｂ
が遅延されてパルス信号Ｃとして出力され、フリップフ
ロップ４２のＲ（リセット）端子に入力される。

【００６４】フリップフロップ４２の状態信号Ｑは、信
号Ｄとしてアンド回路４３の一方の入力端子に入力され
る。一方、遅延回路４１により遅延されたパルス信号Ｅ
は、アンド回路４３の他方の入力端子に入力される。

【００６５】そして、アンド回路４３の出力信号Ｆは、
設定値（回数）のプリセットが可能なプリセットカウン
タ４４に入力される。この結果、カウンタ４４の計数値
（異常回数）が設定値を越えた場合に、異常検出信号Ｓ
1が出力される。

【００６６】つぎに、図７（ａ）を参照して、レーザ装
置７０が正常に動作をしている場合（異常Ｓ1が発生し
ていない場合）について説明する。

【００６７】すなわち、発振レーザ光検出信号ｂに応じ
たパルス信号Ａは、発振トリガ検出信号ａに応じたパル
ス信号Ｂよりも時間的にタイミングが遅い。そこで、遅
延回路４０によって発振トリガ検出信号ａのパルスＢを
発振レーザ光検出信号ｂのパルスＡよりも遅らせたパル
スＣを出力し、フリップフロップ４２のＲ（リセット）
端子に入力させる。

【００６８】正常動作の場合には、発振レーザ光検出信
号ｂによってフリップフロップ４２がセットされ、発振
トリガ検出信号ａによってリセットされる。このため、
フリップフロップ４２の状態信号Ｑは、信号Ｄのような
パルス波形として出力される。

【００６９】一方、発振レーザ光検出信号ｂのパルスＡ
は、遅延回路４１に入力され、パルス波形Ｄより遅れた
パルスＥとして出力される。

【００７０】ここで、パルスＤおよびＥは、時間的に完
全にずれている。このため、アンド出力Ｆは、常にＬｏ
ｗ状態（論理‘０’レベル）となる。この結果、プリセ
ットカウンタ４４では、異常が発生した回数のカウント
は行われない。

【００７１】つぎに、図７（ｂ）を参照して、レーザ装
置７０が異常動作をしている場合（異常Ｓ1が発生した
場合）について説明する。

【００７２】すなわち、発振トリガ検出信号ａが出力さ
れていない状態で、レーザが発振をすると、発振レーザ
光検出信号ｂのパルスＡが、フリップフロップ４２のセ
ット端子Ｓに入力され、フリップフロップ４２の出力Ｑ
は、Ｈｉｇｈ状態（信号Ｄ）になる。

【００７３】ところが、リセットパルスが入力されない
状態、つまり信号Ｂ、Ｃが論理‘０’レベルのままであ
るため、フリップフロップ４２の出力Ｑは、常にＨｉｇ
ｈ状態（信号Ｄ）のままとなる。

【００７４】発振レーザ光検出信号ｂのパルスＡは遅延
回路４１によって遅延され、Ｈｉｇｈ状態の波形Ｅとな
る。この結果、入力信号Ｄ、Ｅによってアンド回路４３
からは、Ｈｉｇｈ状態のパルスＦが出力される。このパ
ルスＦは、プリセットカウンタ４４に入力され、異常回
数がカウントされる。この結果、設定値よりもカウント
数が大きくなった場合に、異常検出信号Ｓ1が出力され
る。

【００７５】つぎに、異常Ｓ1の検出をソフトウエアで
行う場合の他の実施例を図８に示すフローチャートを参
照して説明する。

【００７６】図８（ａ）は、発振トリガ検出サブルーチ
ンであり、発振トリガ検出信号ａが入力される毎に、こ
のサブルーチンが起動され、発振トリガのフラグが立て
られる（ステップ２０１）。

【００７７】図８（ｂ）は、レーザ光検出サブルーチン
であり、発振レーザ光検出信号ｂが入力される毎に起動
される。

【００７８】まず、レーザ光Ｌの発振が検出されると、
ステップ２１０に移行され、発振トリガのフラグがすで
に立っているか否かが判断される。ここで、発振トリガ
フラグが立っている場合には、ステップ２１１に移行さ
れ、発振トリガのフラグがリセットされる。一方、発振
トリガフラグが立っていない場合には、ステップ２１２
に移行され、ＣＮに１が加算される。

【００７９】図８（ｃ）は、メインルーチンであり、初
期化処理としてＣＮが０にイニシャライズされる（ステ
ップ２２０）。異常検出サブルーチン（ステップ２２
１）、つづいてレーザ発振制御する処理などの処理（ス
テップ２２２）が繰り返し実行される。

【００８０】図８（ｄ）は、異常検出サブルーチンであ
り、まず、最初に異常と判断するための基準となる値
（異常発生回数）Ｅが入力される（ステップ２３０）。

【００８１】ついで、現在のＣＮと基準値Ｅとが比較さ
れる（ステップ２３１）。この結果、ＣＮ＞Ｅとなった
場合には、異常発生回数が基準値よりも大きくなった場
合なので、ステップ２３２に移行される。この結果、異
常検出信号Ｓ1が出力され（ステップ２３２）、ＣＮを
０にリセットして（ステップ２３３）、メインルーチン
にリターンされる。

【００８２】つぎに、発振トリガ検出信号ａ入力後、所
定時間を過ぎてもレーザ光が発振しないという異常Ｓ2
を検出する装置２３をフリップフロップを中心とした回
路で構成した実施例を説明する。ここで、図９は、回路
構成図であり、図１０（ａ）、（ｂ）は、それぞれ正常
と判断される場合の回路各部の信号のタイミングチャー
ト、異常と判断される場合の回路各部の信号のタイミン
グチャートである。

【００８３】すなわち、発振トリガ検出信号ａは、パル
ス発生器３０に入力され、所定のパルス信号Ａが発生す
る。この発振トリガ検出信号ａのパルスＡは、２つの信
号線によって分岐され、一方は、フリップフロップ５３
のＳ（セット）端子入力され、他方は、パルス整形器５
０に入力される。

【００８４】パルス整形器５０によってパルス信号Ａ
は、所定のパルス幅に整形される。ここで、パルス幅の
長さは、トリガパルス信号Ｔrが発生してからレーザ光
Ｌが発振するまでの許容時間に応じた長さに設定され
る。つまり、パルス幅は、異常を判断するためのしきい
値とされる。かかるパルス信号Ｃは、アンド回路５２の
一方の入力端子に入力される。

【００８５】一方、発振レーザ光検出信号ｂは、パルス
発生器３１に入力され、所定のパルス信号Ｂが発生され
る。この発振レーザ光検出信号ｂのパルスＢは、アンド
回路５２の他方の入力端子に入力される。

【００８６】アンド回路５２の出力信号Ｄは、フリップ
フロップ５３のＲ（リセット）端子に入力される。そし
て、このフリップフロップ５３の状態信号Ｑである信号
Ｅは、アンド回路５４の一方の入力端子に入力される。

【００８７】また、発振トリガ検出信号ａのパルスＡ
は、遅延回路５１にも入力されており、この遅延回路５
１によって遅延されたパルスＦが、アンド回路５４の他
方の入力端子に入力される。

【００８８】アンド回路５４の出力信号Ｇは、プリセッ
トカウンタ５５に入力され、Ｈｉｇｈ状態のパルスＧを
カウントする。そして、カウント値が設定値よりも大き
くなった場合に、カウンタ５５から異常検出信号Ｓ2が
出力される。

【００８９】つぎに、図１０（ａ）を参照して、レーザ
装置７０が正常に動作をしている場合（異常Ｓ2が発生
していない場合）について説明する。

【００９０】すなわち、まず、発振トリガ検出信号ａの
パルスＡによってフリップフロップ５３がセットされ
る。一方、パルスＡは、パルス整形器５０によって上記
所定のパルス幅（許容時間幅）のパルスＣに整形され
る。

【００９１】このため、アンド回路５２において、この
パルスＣと発振レーザ光検出信号ｂのパルスＢとの論理
積がとられ、許容時間内に正常にレーザが発光した場合
には、アンド回路５２からは、Ｈｉｇｈ状態（論理
‘１’レベル）のパルスＤが出力される。そして、この
パルスＤによってフリップフロップ５３がリセットされ
る。

【００９２】この結果、フリップフロップ５３からは出
力信号Ｑとして、パルスＥが発生する。このパルスＥと
遅延回路５１から出力されるパルスＦとは時間的に重な
ることがない。このためアンド回路５４の出力Ｇは、常
にＬｏｗ状態（論理‘０’レベル）となり、プリセット
カウンタ５５は異常回数をカウントアップしない。

【００９３】つぎに、図１０（ｂ）を参照して、レーザ
装置７０が異常動作をしている場合（異常Ｓ2が発生し
た場合）について説明する。

【００９４】すなわち、まず、発振トリガ検出信号ａの
パルスＡによってフリップフロップ５３がセットされ
る。一方、パルスＡは、パルス整形器５０によって上記
所定のパルス幅（許容時間幅）のパルスＣに整形され
る。

【００９５】アンド回路５２によって、このパルスＣと
発振レーザ光検出信号ｂのパルスＢとの論理積がとられ
ると、例えばレーザが許容時間よりも遅れて発光したよ
うな場合には、アンド回路５２の出力側にパルスが発生
せず、常にＬｏｗ状態のままとなる（論理‘０’の信号
Ｄ）。この結果、フリップフロップ５３はリセットされ
ることはない。

【００９６】そして、フリップフロップ５３の出力Ｑ
は、常にＨｉｇｈ状態となり（信号Ｅ）、アンド回路５
４に入力される。一方、発振トリガ検出信号ａのパルス
Ａを遅延したパルスＦは、アンド回路５２に入力されて
おり、そのままＨｉｇｈ状態のパルスＧとして出力され
る。このパルスＧがプリセットカウンタ５５に入力さ
れ、異常回数のカウントアップがなされる。この結果、
カウント数がプリセットされた回数よりも大きくなる
と、カウンタ５５から異常検出信号Ｓ2が出力されるこ
とになる。

【００９７】つぎに、異常Ｓ2を検出する装置２３を回
路で構成した他の実施例について説明する。ここで、図
１１は、回路構成図であり、図１２（ａ）、（ｂ）は、
それぞれ正常と判断される場合の回路各部の信号のタイ
ミングチャート、異常と判断される場合の回路各部の信
号のタイミングチャートである。

【００９８】すなわち、発振トリガ検出信号ａは、パル
ス発生器３０に入力され、所定のパルスＡが発生され
る。この発振トリガ検出信号ａのパルスＡは、パルス整
形器５０に入力される。このパルス整形器５０によって
パルス信号Ａは、所定のパルス幅に整形される。ここ
で、パルス幅の長さは、トリガパルス信号Ｔrが発生し
てからレーザ光Ｌが発振するまでの許容時間に応じた長
さに設定される。つまり、パルス幅は、異常を判断する
ためのしきい値とされる。かかるパルス信号Ｃは、イン
バータ６０に入力される。そして、インバータ６０によ
って信号Ｃが反転された信号Ｄは、アンド回路６１の一
方の入力端子に入力される。

【００９９】一方、発振レーザ光検出信号ｂは、パルス
発生器３１に入力され、所定のパルスＢが発生される。

【０１００】この発振レーザ光検出信号ｂのパルスＢ
は、アンド回路６１の他方の入力端子に入力される。こ
のアンド回路６１からは、信号Ｅが出力され、これがプ
リセットカウンタ６１に入力される。プリセットカウン
タ６２は、Ｈｉｇｈ状態（論値‘１’レベル）のパルス
Ｅをカウントし、カウント数がプリセットされた数より
も大きくなった場合に、異常検出信号Ｓ2を出力する。

【０１０１】つぎに、図１２（ａ）を参照して、レーザ
装置７０が正常に動作をしている場合（異常Ｓ2が発生
していない場合）について説明する。

【０１０２】すなわち、まず発振トリガ検出信号ａのパ
ルスＡは、パルス整形器５０によって上記所定のパルス
幅（許容時間幅）のパルスＣに整形される。このパルス
波形Ｃは、インバータ６０によって反転され、波形Ｄと
なる。

【０１０３】そして、アンド回路６１によって、上記反
転された信号Ｄと発振レーザ光検出信号ｂのパルスＢと
の論理積がとられ、上記許容時間内で発光するような場
合には、アンド回路６１の出力は常にＬｏｗ状態となる
（論理‘０’レベルの信号Ｅ）。

【０１０４】つぎに、図１２（ｂ）を参照して、レーザ
装置７０が異常動作をしている場合（異常Ｓ2が発生し
た場合）について説明する。

【０１０５】まず、発振トリガ検出信号ａのパルスＡ
は、パルス整形器５０によって上記所定のパルス幅（許
容時間幅）のパルスＣに整形される。この波形Ｃは、イ
ンバータ６１によって反転され、波形Ｄとして出力され
る。ここで、発振レーザ光検出信号ｂのパルスＢが上記
許容時間によりも後に発生した場合には、アンド回路６
１からはこの論理‘１’レベルのパルスＢは、パルスＥ
としてアンド回路６１からそのまま出力される。

【０１０６】このパルスＥは、プリセットカウンタ６２
によってカウントアップされる。この結果、カウント数
が設定回数よりも大きくなった場合に、カウンタ６２か
ら異常検出信号Ｓ2が出力されることになる。

【０１０７】つぎに、異常Ｓ2の検出をソフトウエアで
行う場合の実施例を図１３に示すフローチャートを参照
して説明する。

【０１０８】図１３（ａ）は、発振トリガ検出サブルー
チンであり、発振トリガ検出信号ａが入力される毎に、
このサブルーチンが起動され、発振トリガのフラグが立
てられる（ステップ３０１）。発振トリガ検出信号ａが
入力されてからの時間Ｔが計時されており、この時間Ｔ
が所定の設定時間Ｋよりも小さいか否かが判断される
（ステップ３０２）。ここで、時間Ｔが設定時間Ｋ以上
になった場合には、発振トリガのフラグがリセットされ
て（ステップ３０３）、リターンされるが、時間Ｔが設
定時間Ｋよりも小さい場合には、発振トリガのフラグを
立てた状態でリターンされる。

【０１０９】図１３（ｂ）は、レーザ光検出サブルーチ
ンであり、発振レーザ光検出信号ｂが入力される毎に起
動される。

【０１１０】まず、レーザ光Ｌの発振が検出されると、
ステップ３１０に移行され、発振トリガのフラグがすで
に立っているか否かが判断される。ここで、発振トリガ
のフラグが立っている場合には、リターンされるが、発
振トリガのフラグが立っていない場合には、ＣＮに１が
加算される（ステップ３１１）。

【０１１１】図１３（ｃ）は、メインルーチンであり、
初期化処理としてＣＮが０にイニシャライズされる（ス
テップ３２０）。異常検出サブルーチン（ステップ３２
１）、つづいてレーザ発振制御などの処理（ステップ３
２２）が、繰り返し実行される。

【０１１２】図１３（ｄ）は、異常検出サブルーチンで
あり、まず、最初に異常と判断するための基準となる値
（異常発生回数）Ｅが入力される（ステップ３３０）。

【０１１３】ついで、現在のＣＮと基準値Ｅとが比較さ
れる（ステップ３３１）。この結果、ＣＮ＞Ｅとなった
場合には、異常発生回数が基準値よりも大きくなった場
合なので、ステップ３３２に移行される。この結果、異
常検出信号Ｓ1が出力され（ステップ３３２）、ＣＮを
０にリセットして（ステップ３３３）、メインルーチン
にリターンされる。

【０１１４】つぎに、レーザ装置７０の故障診断を行う
実施例について図１４を参照して説明する。

【０１１５】この故障診断ルーチンでは、まずレーザ装
置７０のミスファイヤの検出が、図３に示すミスファイ
ヤ検出装置９によって行われ（ステップ４０１）、その
結果、上記異常検出信号Ｓ1または異常検出信号Ｓ2が出
力される。

【０１１６】ここで、異常検出信号Ｓ1が出力された場
合には、レーザ発振の指令がない場合に、レーザ光が発
振した場合である（ステップ４０２）。そこで、このよ
うな異常の原因は、図２に示すスイッチング素子である
サイラトロン１５が自爆、つまりトリガパルス信号Ｔr
の入力なしでスイッチングが行われたものであると判断
し、「サイラトロン１５に異常が発生した」と故障箇所
を特定し、レーザ装置７０の外部にその旨の通知をする
（ステップ４０３）。これによって、サイラトロン１５
の交換、調整等の措置を迅速にとることが可能となる。

【０１１７】一方、異常検出信号Ｓ2が出力された場合
には、トリガパルスＴrが出力されてから所定の許容時
間を経過しても、レーザ光の発振が行われない場合であ
る（ステップ４０４）。そこで、このような異常の原因
は、図２に示す充電回路５の異常（例えばコンデンサが
ショートした等）と判断し、「充電回路５に異常が発生
した」と故障箇所を特定し、レーザ装置７０の外部にそ
の旨の通知をする（ステップ４０５）。これによって、
充電回路５の点検等の措置を迅速にとることが可能とな
る。

【０１１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
本発明は、スキャン方式で問題となる異常を事前に検出
するようにしたので、不良品発生を未然に防止すること
ができる。

【０１１９】また、異常が発生した場合に、レーザ装置
の故障箇所を迅速に特定できるようにしたので、作業を
即座に再開することができ、作業効率を飛躍的に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係るレーザ装置の異常検出装置
の実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】図２は図１に示す放電チャンバ、充電回路およ
びＨＶ電源装置の構成を示す回路図である。

【図３】図３は図１に示すミスファイヤ検出装置の構成
を概念的に示すブロック図である。

【図４】図４は図３に示す異常Ｓ1の検出装置の具体的
構成を示すブロック図である。

【図５】図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図３に示す異常
Ｓ1の検出装置で行われる検出処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図６】図６は図３に示す異常Ｓ1の検出装置の具体的
構成を示すブロック図である。

【図７】図７（ａ）、（ｂ）は図６に示す装置各部の信
号のタイミングチャートであり、（ａ）は正常動作をし
ている場合、（ｂ）は異常動作をしている場合のタイミ
ングチャートである。

【図８】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図３に
示す異常Ｓ1の検出装置で行われる検出処理手順を示す
フローチャートである。

【図９】図９は図３に示す異常Ｓ2の検出装置の具体的
構成を示すブロック図である。

【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は図９に示す装置各部
の信号のタイミングチャートであり、（ａ）は正常動作
をしている場合、（ｂ）は異常動作をしている場合のタ
イミングチャートである。

【図１１】図１１は、図３に示す異常Ｓ2の検出装置の
具体的構成を示すブロック図である。

【図１２】図１２（ａ）、（ｂ）は図１１に示す装置各
部の信号のタイミングチャートであり、（ａ）は正常動
作をしている場合、（ｂ）は異常動作をしている場合の
タイミングチャートである。

【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は図
３に示す異常Ｓ2の検出装置で行われる検出処理手順を
示すフローチャートである。

【図１４】図１４はレーザ装置の故障診断の処理手順を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

９ミスファイヤ検出装置１０発振トリガ検出器１１レーザ光検出器７０レーザ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振指令に応じてレーザ光を
発振するレーザ装置において、前記レーザ発振指令を検出するレーザ発振指令検出手段
と、レーザ光の発振の有無を検出するレーザ発振検出手段
と、前記レーザ発振指令検出手段によって前記レーザ発振指
令が検出されない場合に、前記レーザ発振検出手段によ
って前記レーザ光の発振が検出された場合に、レーザ装
置が異常であることを示す異常信号を出力する手段とを
具えたレーザ装置の異常検出装置。
【請求項２】レーザ発振指令に応じてレーザ光を
発振するレーザ装置において、前記レーザ発振指令を検出するレーザ発振指令検出手段
と、レーザ光の発振の有無を検出するレーザ発振検出手段
と、前記レーザ発振指令検出手段によって前記レーザ発振指
令が検出されてからの時間が設定時間に達した時点で、
前記レーザ発振検出手段によって前記レーザ光の発振が
検出されない場合に、レーザ装置が異常であることを示
す異常信号を出力する手段とを具えたレーザ装置の異常
検出装置。
【請求項３】レーザ発振指令に応じてレーザ光を
発振するレーザ装置において、前記レーザ発振指令を検出するレーザ発振指令検出手段
と、レーザ光の発振の有無を検出するレーザ発振検出手段
と、前記レーザ発振指令検出手段によって前記レーザ発振指
令が検出されない場合に、前記レーザ発振検出手段によ
って前記レーザ光の発振が検出された場合に、レーザ装
置が異常であることを示す第１の異常信号を出力する第
１の異常検出手段と前記レーザ発振指令検出手段によっ
て前記レーザ発振指令が検出されてからの時間が設定時
間に達した時点で、前記レーザ発振検出手段によって前
記レーザ光の発振が検出されない場合に、レーザ装置が
異常であることを示す第２の異常信号を出力する第２の
異常検出手段と前記第１および第２の異常検出手段の検
出結果に基づいて、レーザ装置の故障箇所を判断する故
障箇所判断手段とを具えたレーザ装置の異常検出装置。