JP3535577B2 - 光プロセスの動的画像診断装置および光プロセス診断方法 - Google Patents
光プロセスの動的画像診断装置および光プロセス診断方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光による光ＣＶＤ
あるいはレーザ光を照射し加工，製膜，表面処理する光
プロセスの分野において，生成した気相粒子の動的挙動
を高い分解能で可視化して観測する光プロセスの状態を
観測する動的画像診断装置および光プロセス診断方法に
関する。
あるいはレーザ光を照射し加工，製膜，表面処理する光
プロセスの分野において，生成した気相粒子の動的挙動
を高い分解能で可視化して観測する光プロセスの状態を
観測する動的画像診断装置および光プロセス診断方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来，光プロセスで生成される気相粒子
の診断には，レーザ光を原子・分子・微粒子に照射した
際の蛍光・ラマン散乱光・ミー散乱光の強度から粒子の
同定と密度測定を行うレーザ分光法が使用されている。
これは，気相粒子中に細いレーザビームを照射し，気相
粒子が励起されて発光するスペクトルを観測するもので
ある。
の診断には，レーザ光を原子・分子・微粒子に照射した
際の蛍光・ラマン散乱光・ミー散乱光の強度から粒子の
同定と密度測定を行うレーザ分光法が使用されている。
これは，気相粒子中に細いレーザビームを照射し，気相
粒子が励起されて発光するスペクトルを観測するもので
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ分光法
は，高い検出感度と時間・空間分解能を持つが，細いレ
ーザビームにより照射された一点の情報しか得られない
ので，粒子の空間的挙動を十分に観測することができな
かった。あるいは，二次元的な情報を得ようとすると，
レーザビームあるいは測光系を走査する必要があり装置
構成が複雑であった。
は，高い検出感度と時間・空間分解能を持つが，細いレ
ーザビームにより照射された一点の情報しか得られない
ので，粒子の空間的挙動を十分に観測することができな
かった。あるいは，二次元的な情報を得ようとすると，
レーザビームあるいは測光系を走査する必要があり装置
構成が複雑であった。
【０００４】本発明は，光プロセスにおける気相粒子の
二次元分布を瞬時に（又は単ショットで）容易に観測す
ることができ，画像処理して粒子の動的挙動をディスプ
レイ表示する光プロセスの動的画像診断装置および光プ
ロセス診断方法を提供することを目的とする。
二次元分布を瞬時に（又は単ショットで）容易に観測す
ることができ，画像処理して粒子の動的挙動をディスプ
レイ表示する光プロセスの動的画像診断装置および光プ
ロセス診断方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の光プロセスの動
的画像診断装置は，気相プロセスにより発生する気相粒
子の空間分布を観測する光プロセスの動的画像診断装置
において，レーザ駆動パルス源と，レーザ駆動パルス源
のパルスに同期してレーザ光を発生し，気相プロセスを
生じさせる光プロセス用レーザと，レーザ駆動パルスを
入力して遅延して遅延パルスを出力する遅延パルス発生
装置と，該遅延パルス発生装置の出力する遅延パルスを
入力して，光プロセスにより発生する気相粒子の空間分
布を観測するプローブ光を発生するパルスプローブレー
ザと，該プローブ光を入射してシートビーム光を生成し
て空間分布する該気相粒子を通過するように出力するシ
ートビーム光学装置と，前記光プロセスにより生じた気
相粒子の移動方向を制限するスリットと，該スリットを
通過した気相粒子が該シートビーム光により発光する光
により気相粒子の二次元分布を撮影する撮像装置と，該
撮像装置により得られる画像データを画像処理する画像
処理手段と，該画像処理の結果を出力する出力装置と，
前記レーザ駆動パルス源の発生するレーザ駆動パルスの
周期は，任意の回の光プロセスで発生した気相粒子の分
布は次回の光プロセスにおいては消滅しているように定
められるものであり，前記遅延パルス発生装置の遅延時
間τは前記レーザ駆動パルスの発生回数が増える毎に大
きくなるものであって，必要に応じて同一遅延時間で複
数回繰り返すことができるものであり，前記遅延パルス
に同期して前記気相粒子の二次元分布を撮像する。本発
明の光プロセスの診断方法は，光プロセスにより生成さ
れる気相粒子を観測する光プロセス診断方法において，
光プロセスにより発生する気相粒子の移動方向を制限す
るスリットと，光プロセス用のレーザと，光プロセス用
レーザの発生より遅れてプローブ光を発生するパルスプ
ローブレーザと，該プローブ光を入射してシートビーム
光を生成し，前記スリットを通過した気相粒子を照射す
るシートビーム光学装置と，撮像装置とを備え，前記光
プロセス用レーザは周期的にレーザ光を発生するもので
あって，任意の回の光プロセスで発生した気相粒子の分
布は次回の光プロセスにおいては消滅している周期で発
光し，前記パルスプローブレーザ光は，前記光プロセス
用レーザ光の発生より遅延時間τだけ遅れて発生するも
のであり，該遅延時間τを順次に大きくし，必要に応じ
て同一遅延時間で複数回繰り返すものであって，各遅延
時間毎に前記気相粒子の二次元分布を撮像することによ
り光プロセスの二次元分布を動的に観測することを特徴
とする。
的画像診断装置は，気相プロセスにより発生する気相粒
子の空間分布を観測する光プロセスの動的画像診断装置
において，レーザ駆動パルス源と，レーザ駆動パルス源
のパルスに同期してレーザ光を発生し，気相プロセスを
生じさせる光プロセス用レーザと，レーザ駆動パルスを
入力して遅延して遅延パルスを出力する遅延パルス発生
装置と，該遅延パルス発生装置の出力する遅延パルスを
入力して，光プロセスにより発生する気相粒子の空間分
布を観測するプローブ光を発生するパルスプローブレー
ザと，該プローブ光を入射してシートビーム光を生成し
て空間分布する該気相粒子を通過するように出力するシ
ートビーム光学装置と，前記光プロセスにより生じた気
相粒子の移動方向を制限するスリットと，該スリットを
通過した気相粒子が該シートビーム光により発光する光
により気相粒子の二次元分布を撮影する撮像装置と，該
撮像装置により得られる画像データを画像処理する画像
処理手段と，該画像処理の結果を出力する出力装置と，
前記レーザ駆動パルス源の発生するレーザ駆動パルスの
周期は，任意の回の光プロセスで発生した気相粒子の分
布は次回の光プロセスにおいては消滅しているように定
められるものであり，前記遅延パルス発生装置の遅延時
間τは前記レーザ駆動パルスの発生回数が増える毎に大
きくなるものであって，必要に応じて同一遅延時間で複
数回繰り返すことができるものであり，前記遅延パルス
に同期して前記気相粒子の二次元分布を撮像する。本発
明の光プロセスの診断方法は，光プロセスにより生成さ
れる気相粒子を観測する光プロセス診断方法において，
光プロセスにより発生する気相粒子の移動方向を制限す
るスリットと，光プロセス用のレーザと，光プロセス用
レーザの発生より遅れてプローブ光を発生するパルスプ
ローブレーザと，該プローブ光を入射してシートビーム
光を生成し，前記スリットを通過した気相粒子を照射す
るシートビーム光学装置と，撮像装置とを備え，前記光
プロセス用レーザは周期的にレーザ光を発生するもので
あって，任意の回の光プロセスで発生した気相粒子の分
布は次回の光プロセスにおいては消滅している周期で発
光し，前記パルスプローブレーザ光は，前記光プロセス
用レーザ光の発生より遅延時間τだけ遅れて発生するも
のであり，該遅延時間τを順次に大きくし，必要に応じ
て同一遅延時間で複数回繰り返すものであって，各遅延
時間毎に前記気相粒子の二次元分布を撮像することによ
り光プロセスの二次元分布を動的に観測することを特徴
とする。
【０００６】図１は本発明の基本構成を示す。図１にお
いて，１は光プロセス用レーザであって，例えば薄膜蒸
着のための蒸着源となるターゲットの表面をアブレーシ
ョン処理するレーザ等である。
いて，１は光プロセス用レーザであって，例えば薄膜蒸
着のための蒸着源となるターゲットの表面をアブレーシ
ョン処理するレーザ等である。
【０００７】１’はレーザ駆動パルス源であって，光プ
ロセス用レーザ，パルスプローブレーザの駆動パルスを
発生するものである。２は遅延パルス発生装置であっ
て，レーザ駆動パルス源１’の発生する駆動パルスを入
力し，遅延したパルスを出力するものである。
ロセス用レーザ，パルスプローブレーザの駆動パルスを
発生するものである。２は遅延パルス発生装置であっ
て，レーザ駆動パルス源１’の発生する駆動パルスを入
力し，遅延したパルスを出力するものである。
【０００８】３は可変波長のパルスプローブレーザであ
って，プローブレーザ光を発光するものである。４はシ
ートビーム光学装置であって，プローブレーザ光を入射
し，シートビーム１２にして出力するものである。
って，プローブレーザ光を発光するものである。４はシ
ートビーム光学装置であって，プローブレーザ光を入射
し，シートビーム１２にして出力するものである。
【０００９】５は処理室であって，光プロセスにより処
理を行う室である。６はターゲットであって，光プロセ
ス用レーザの照射を受け，光プロセスにより処理される
ものである。例えば，薄膜蒸着をする際の蒸着源であ
る。
理を行う室である。６はターゲットであって，光プロセ
ス用レーザの照射を受け，光プロセスにより処理される
ものである。例えば，薄膜蒸着をする際の蒸着源であ
る。
【００１０】７は撮像装置であって，光プロセスにより
生成されて気相粒子の発光の二次元分布を撮影するもの
である。８は画像処理装置であって，撮像装置７により
撮影された画像を画像処理するものである。
生成されて気相粒子の発光の二次元分布を撮影するもの
である。８は画像処理装置であって，撮像装置７により
撮影された画像を画像処理するものである。
【００１１】９は出力装置であって，画像処理された画
像を出力するものであって，ディスプレイ等である。１
２はシートビームである。
像を出力するものであって，ディスプレイ等である。１
２はシートビームである。
【００１２】１３は光プロセス用レーザ光である。１４
はプローブレーザ光である。
はプローブレーザ光である。
【００１３】
【作用】本発明の基本構成の動作を説明する。レーザ駆
動パルス源１’に駆動されて光プロセス用レーザ１が発
光する。光プロセス用レーザ光１３はターゲット６に照
射される。ターゲット６から気相粒子が発生し処理室５
の内部に分布する。
動パルス源１’に駆動されて光プロセス用レーザ１が発
光する。光プロセス用レーザ光１３はターゲット６に照
射される。ターゲット６から気相粒子が発生し処理室５
の内部に分布する。
【００１４】一方，遅延パルス発生装置２はレーザ駆動
パルス源１’のパルスを入力し，遅延させてパルスプロ
ーブレーザ３を駆動するパルスを出力する。その駆動パ
ルスによりパルスプローブレーザ３は光プロセス用レー
ザ１の発光より遅れてプローブレーザ光１４を発光す
る。
パルス源１’のパルスを入力し，遅延させてパルスプロ
ーブレーザ３を駆動するパルスを出力する。その駆動パ
ルスによりパルスプローブレーザ３は光プロセス用レー
ザ１の発光より遅れてプローブレーザ光１４を発光す
る。
【００１５】プローブレーザ光１４はシートビーム光学
装置４に入射され，シートビーム光学装置４によりシー
トビーム１２となって出力され，処理室５に入射され
る。処理室５において，ターゲット６から発生した粒子
はシートビーム１２に照射される。そして，プローブレ
ーザ光の発振波長を発生した粒子に特有の共鳴波長に同
調する波長に選択すれば，気相粒子はシートビーム１２
に励起されて発光する。撮像装置７は，シートビーム１
２の厚さ方向に直角の方向から撮影すれば，シートビー
ム１２の厚さの面内で分布した粒子の発光の二次元分布
を撮影することができる。画像処理装置８は，そのよう
にして得られた画像データをメモリに格納するととも
に，画像データを分析し，強度分布等の必要な情報を獲
得する。画像処理装置８で処理された画像データは出力
装置９に出力される。
装置４に入射され，シートビーム光学装置４によりシー
トビーム１２となって出力され，処理室５に入射され
る。処理室５において，ターゲット６から発生した粒子
はシートビーム１２に照射される。そして，プローブレ
ーザ光の発振波長を発生した粒子に特有の共鳴波長に同
調する波長に選択すれば，気相粒子はシートビーム１２
に励起されて発光する。撮像装置７は，シートビーム１
２の厚さ方向に直角の方向から撮影すれば，シートビー
ム１２の厚さの面内で分布した粒子の発光の二次元分布
を撮影することができる。画像処理装置８は，そのよう
にして得られた画像データをメモリに格納するととも
に，画像データを分析し，強度分布等の必要な情報を獲
得する。画像処理装置８で処理された画像データは出力
装置９に出力される。
【００１６】光プロセス用レーザ１の発光タイミングを
基準としたパルスプローブレーザ３の発光の遅延時間を
様々に変化させ，それぞれの遅延時間で気相粒子の発光
の二次元分布の発光を撮影すれば，気相粒子の動的挙動
を表す画像データを１０ナノ秒以下の分解能で得ること
ができる。
基準としたパルスプローブレーザ３の発光の遅延時間を
様々に変化させ，それぞれの遅延時間で気相粒子の発光
の二次元分布の発光を撮影すれば，気相粒子の動的挙動
を表す画像データを１０ナノ秒以下の分解能で得ること
ができる。
【００１７】本発明によれば，光プロセスに生成された
気相粒子の動的挙動を表す画像をコマ撮りに撮影するこ
とができ，そのようにして得られた二次元画像を画像処
理することにより光プロセスにおいて発生した気相粒子
の動態を正確に診断することができる。
気相粒子の動的挙動を表す画像をコマ撮りに撮影するこ
とができ，そのようにして得られた二次元画像を画像処
理することにより光プロセスにおいて発生した気相粒子
の動態を正確に診断することができる。
【００１８】
【実施例】図２は本発明をエキシマレーザアブレーショ
ンプロセスによる薄膜作成時の粒子の動的診断へ適用す
るための構成を示す。
ンプロセスによる薄膜作成時の粒子の動的診断へ適用す
るための構成を示す。
【００１９】エキシマレーザ光をセラミックスの表面に
照射した際に発生するブルーム中の原子・分子を基板上
に堆積させ，薄膜を作成する技術は，高温超伝導薄膜作
成等に有効と考えられる。図２はその際に発生する原子
・分子の挙動をレーザ誘起蛍光法により測定するシステ
ム構成であり，光プロセスのモニターや制御に有効なデ
ータを提供するものである。
照射した際に発生するブルーム中の原子・分子を基板上
に堆積させ，薄膜を作成する技術は，高温超伝導薄膜作
成等に有効と考えられる。図２はその際に発生する原子
・分子の挙動をレーザ誘起蛍光法により測定するシステ
ム構成であり，光プロセスのモニターや制御に有効なデ
ータを提供するものである。
【００２０】図２において，１は光プロセス用レーザ
（アブレーション用レーザ）であって，エキシマレーザ
である。
（アブレーション用レーザ）であって，エキシマレーザ
である。
【００２１】１’はレーザ駆動パルス源である。２は遅
延パルス発生装置である。３はパルスプローブレーザで
あって，可変波長色素レーザである。
延パルス発生装置である。３はパルスプローブレーザで
あって，可変波長色素レーザである。
【００２２】４はシートビーム光学装置である。５’は
真空チェンバーであって，光プロセスの処理を行う室で
ある。６は薄膜の蒸着源となるターゲットである。
真空チェンバーであって，光プロセスの処理を行う室で
ある。６は薄膜の蒸着源となるターゲットである。
【００２３】７は撮像装置である。７’はゲート付きイ
メージインテンシファイアであって，気相粒子の発光を
受光して増幅するものであり，遅延パルス発生装置２の
出力に同期して動作するものである。
メージインテンシファイアであって，気相粒子の発光を
受光して増幅するものであり，遅延パルス発生装置２の
出力に同期して動作するものである。
【００２４】８’はＣＣＤカメラであって，ゲート付き
イメージインテンシファイアの出力を画像化するもので
ある。８は画像処理装置である。
イメージインテンシファイアの出力を画像化するもので
ある。８は画像処理装置である。
【００２５】９’はディスプレイ（出力装置）である。
画像処理装置８において，１５はメモリであって，撮像
装置７が撮影した画像データを保持するものである。
画像処理装置８において，１５はメモリであって，撮像
装置７が撮影した画像データを保持するものである。
【００２６】２１，２２，２３，２４は，強度分布を分
析するためのメモリに保持された画像データである。２
６はマイクロコンピュータである。
析するためのメモリに保持された画像データである。２
６はマイクロコンピュータである。
【００２７】２８はＣＣＤカメラ８’で撮影された画像
フレームを取り込む処理を表す。２９は気相粒子の二次
元分布の画像の強度分布を画像フレーム毎に分析する処
理を表す。
フレームを取り込む処理を表す。２９は気相粒子の二次
元分布の画像の強度分布を画像フレーム毎に分析する処
理を表す。
【００２８】３０は分析した強度分布をディスプレイ
９’に表示出力する処理を表す。図２において，ターゲ
ット６の上方に気相粒子の移動する方向を制限するスリ
ットがあるが図示を省略されている。
９’に表示出力する処理を表す。図２において，ターゲ
ット６の上方に気相粒子の移動する方向を制限するスリ
ットがあるが図示を省略されている。
【００２９】図３は本発明の装置構成実施例であり，図
２におけるシートビーム光学装置４，ターゲット６，画
像処理装置８，スリット３５の配置の関係を示す。３５
はスリットであって，光プロセスで発生した気相粒子の
移動する方向を制限するものである。
２におけるシートビーム光学装置４，ターゲット６，画
像処理装置８，スリット３５の配置の関係を示す。３５
はスリットであって，光プロセスで発生した気相粒子の
移動する方向を制限するものである。
【００３０】図３の構成において，光プロセス用レーザ
光１３はターゲット６に斜め上の方向より入射されてタ
ーゲット６の表面をアブレートする。そして，ターゲッ
ト表面より蒸発した粒子はスリット３５を通過し，スリ
ット上方に分布する。プローブレーザの発振波長を発生
した粒子に特有の共鳴周波数に同調すれば粒子は蛍光を
発するので，シートビーム１２の厚さ方向に直角な方向
から撮像装置７により撮影すれば，気相粒子の発光の二
次元分布の画像が得られる。
光１３はターゲット６に斜め上の方向より入射されてタ
ーゲット６の表面をアブレートする。そして，ターゲッ
ト表面より蒸発した粒子はスリット３５を通過し，スリ
ット上方に分布する。プローブレーザの発振波長を発生
した粒子に特有の共鳴周波数に同調すれば粒子は蛍光を
発するので，シートビーム１２の厚さ方向に直角な方向
から撮像装置７により撮影すれば，気相粒子の発光の二
次元分布の画像が得られる。
【００３１】図４は本発明の各駆動パルスのタイミング
図である。(a)は光プロセス用レーザ駆動パルスであ
る。(b)はパルスプローブレーザ駆動パルスである。
図である。(a)は光プロセス用レーザ駆動パルスであ
る。(b)はパルスプローブレーザ駆動パルスである。
【００３２】(c)はゲート付きイメージインテンシファ
イア駆動パルスである。光プロセス用レーザ駆動パルス
は，例えば，数秒の周期で繰り返される。そして，その
周期は，画像処理装置の処理時間を考慮するとともに，
一回の光プロセスで発生した気相粒子の分布は次回の光
プロセスでは消滅しているように周期は選択される。
イア駆動パルスである。光プロセス用レーザ駆動パルス
は，例えば，数秒の周期で繰り返される。そして，その
周期は，画像処理装置の処理時間を考慮するとともに，
一回の光プロセスで発生した気相粒子の分布は次回の光
プロセスでは消滅しているように周期は選択される。
【００３３】パルスプローブレーザ駆動パルスは (b)に
示すように，光プロセス用レーザ駆動パルス (a)の発生
より遅延されて発生し，その遅延時間は光プロセス駆動
パルスの発生回数が増える毎に長くなる。図 (b)におい
て，τ1,τ2,τ3,τ4 はそれぞれ，光プロセス用レーザ
駆動パルスの発生時刻Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 からの遅
延時間であり，τ1 ＜τ2 ＜τ3 ＜τ4 である。なお，
同一遅延時間を数回繰り返し，その後に次の遅延時間に
するようにすれば分解能は向上する。
示すように，光プロセス用レーザ駆動パルス (a)の発生
より遅延されて発生し，その遅延時間は光プロセス駆動
パルスの発生回数が増える毎に長くなる。図 (b)におい
て，τ1,τ2,τ3,τ4 はそれぞれ，光プロセス用レーザ
駆動パルスの発生時刻Ｔ1 ，Ｔ2 ，Ｔ3 ，Ｔ4 からの遅
延時間であり，τ1 ＜τ2 ＜τ3 ＜τ4 である。なお，
同一遅延時間を数回繰り返し，その後に次の遅延時間に
するようにすれば分解能は向上する。
【００３４】ゲート付きインテンシファイア (c)のゲー
ト駆動パルスはパルスプローブ駆動パルスに同期して発
生する。次に，図４を参照し図２の構成の動作を説明す
る。
ト駆動パルスはパルスプローブ駆動パルスに同期して発
生する。次に，図４を参照し図２の構成の動作を説明す
る。
【００３５】時刻Ｔ1 でレーザ駆動パルス源１’は光プ
ロセス用レーザ１の駆動パルスを発生する時刻Ｔ1 で光
プロセス用レーザが発光し，ターゲット６の表面に入射
され，ターゲット表面から気相粒子が蒸散し，スリット
（図示せず）を通過して上方に拡散する。
ロセス用レーザ１の駆動パルスを発生する時刻Ｔ1 で光
プロセス用レーザが発光し，ターゲット６の表面に入射
され，ターゲット表面から気相粒子が蒸散し，スリット
（図示せず）を通過して上方に拡散する。
【００３６】遅延パルス発生装置２は時刻Ｔ1 で発生し
た光プロセスレーザ１の駆動パルスを入力し，遅延時間
τ1 だけ遅延させてパルスプローブレーザ３の駆動パル
スを発生する。そのため，パルスプローブレーザ３は光
プロセス用レーザの発光よりτ1 時間遅れて発光する。
シートビーム光学装置４はパルスプローブレーザ光を入
射し，シートビーム１２として出力する。シートビーム
１２は真空チェンバー５’内に導かれ，ターゲット６か
ら発生した気相粒子を励起し，発光させる。パルスプロ
ーブレーザ駆動パルスに同期してゲート付きイメージイ
ンテンシファイア７’の駆動パルスが発生するので，シ
ートビームの厚みの面内の気相粒子の二次元分布の発光
は，ゲート付きイメージインテンシファイアに受光され
て増幅され，ＣＣＤカメラ８’により画像データ化され
る。ＣＣＤカメラ８’で画像化された時刻Ｔ1 フレーム
の画像はマイクロコンピュータ２６のフレーム取り込み
処理によりメモリ１５に取り込まれる。
た光プロセスレーザ１の駆動パルスを入力し，遅延時間
τ1 だけ遅延させてパルスプローブレーザ３の駆動パル
スを発生する。そのため，パルスプローブレーザ３は光
プロセス用レーザの発光よりτ1 時間遅れて発光する。
シートビーム光学装置４はパルスプローブレーザ光を入
射し，シートビーム１２として出力する。シートビーム
１２は真空チェンバー５’内に導かれ，ターゲット６か
ら発生した気相粒子を励起し，発光させる。パルスプロ
ーブレーザ駆動パルスに同期してゲート付きイメージイ
ンテンシファイア７’の駆動パルスが発生するので，シ
ートビームの厚みの面内の気相粒子の二次元分布の発光
は，ゲート付きイメージインテンシファイアに受光され
て増幅され，ＣＣＤカメラ８’により画像データ化され
る。ＣＣＤカメラ８’で画像化された時刻Ｔ1 フレーム
の画像はマイクロコンピュータ２６のフレーム取り込み
処理によりメモリ１５に取り込まれる。
【００３７】次に時刻Ｔ2 において，レーザ駆動パルス
源１’は光プロセス用レーザ１に次の駆動パルスを発生
する。そして，光プロセス用レーザ光１３がターゲット
６の表面に入射され，ターゲット６の表面から気相粒子
が蒸散し，スリットを通過して上方に拡散する。
源１’は光プロセス用レーザ１に次の駆動パルスを発生
する。そして，光プロセス用レーザ光１３がターゲット
６の表面に入射され，ターゲット６の表面から気相粒子
が蒸散し，スリットを通過して上方に拡散する。
【００３８】遅延パルス発生装置２は時刻Ｔ2 で発生し
た駆動パルスを入力し，遅延時間τ 2 だけ遅延させてパ
ルスプローブレーザ３を駆動する。そのパルスプローブ
レーザ光によりシートビーム１２が生成され，真空チェ
ンバー内に導かれる。そして，ターゲット６から発生
し，スリット上方に分布する気相粒子を励起し，発光さ
せる。パルスプローブレーザ３の駆動パルスに同期して
ゲート付きイメージインテンシファイア７’の駆動パル
スが発生するので，シートビームの厚みの面内の気相粒
子の発光の二次元分布は，ゲート付きイメージインテン
シファイアに入力されて増幅され，ＣＣＤカメラ８’に
より画像データ化される。ＣＣＤカメラ８’で画像化さ
れた時刻Ｔ2 フレームの画像はマイクロコンピュータ２
６のフレーム取り込み処理によりメモリ１５に取り込ま
れる。
た駆動パルスを入力し，遅延時間τ 2 だけ遅延させてパ
ルスプローブレーザ３を駆動する。そのパルスプローブ
レーザ光によりシートビーム１２が生成され，真空チェ
ンバー内に導かれる。そして，ターゲット６から発生
し，スリット上方に分布する気相粒子を励起し，発光さ
せる。パルスプローブレーザ３の駆動パルスに同期して
ゲート付きイメージインテンシファイア７’の駆動パル
スが発生するので，シートビームの厚みの面内の気相粒
子の発光の二次元分布は，ゲート付きイメージインテン
シファイアに入力されて増幅され，ＣＣＤカメラ８’に
より画像データ化される。ＣＣＤカメラ８’で画像化さ
れた時刻Ｔ2 フレームの画像はマイクロコンピュータ２
６のフレーム取り込み処理によりメモリ１５に取り込ま
れる。
【００３９】同様に時刻Ｔ3 ，Ｔ4 において，光プロセ
ス用レーザ１が発光し，それより時刻τ3 ，τ4 だけ遅
れてパルスプローブレーザが発光する。そして，シート
ビームが生成されて真空チェンバー５’内に導かれ，気
相粒子を励起し，発光させる。また，それぞれのプロー
ブパルスレーザの駆動パルスに同期してゲート付きイメ
ージインテンシファイアが動作し，ＣＣＤカメラ８’に
よりそれぞれ，プローブレーザパルスの発光のタイミン
グに同期して，シートビーム１２により励起された気相
粒子の発光を受光して増幅し，ＣＣＤカメラ８’により
画像データ化する。
ス用レーザ１が発光し，それより時刻τ3 ，τ4 だけ遅
れてパルスプローブレーザが発光する。そして，シート
ビームが生成されて真空チェンバー５’内に導かれ，気
相粒子を励起し，発光させる。また，それぞれのプロー
ブパルスレーザの駆動パルスに同期してゲート付きイメ
ージインテンシファイアが動作し，ＣＣＤカメラ８’に
よりそれぞれ，プローブレーザパルスの発光のタイミン
グに同期して，シートビーム１２により励起された気相
粒子の発光を受光して増幅し，ＣＣＤカメラ８’により
画像データ化する。
【００４０】そして，それぞれのフレームの画像は画像
処理装置８において，メモリ１５に取り込まれる。マイ
クロコンピュータ２６の強度分布分析の処理２９により
各フレームの粒子の発光強度の二次元分布が分析され，
表示出力の処理３０によりディスプレイ９’に表示出力
される。
処理装置８において，メモリ１５に取り込まれる。マイ
クロコンピュータ２６の強度分布分析の処理２９により
各フレームの粒子の発光強度の二次元分布が分析され，
表示出力の処理３０によりディスプレイ９’に表示出力
される。
【００４１】図５はＹＢＣＯセラミックスのターゲット
をエキシマレーザでアブレーションした際，発生したバ
リウム原子の密度分布を本発明の装置で画像化した例を
示す。
をエキシマレーザでアブレーションした際，発生したバ
リウム原子の密度分布を本発明の装置で画像化した例を
示す。
【００４２】プローブレーザ光の波長をバリウム原子の
共鳴線にあわせた場合の蛍光を観測したものである。真
空チェンバー内には１００ミリトールの酸素ガスが満た
されていて，その中を運動する原子の様子や衝撃波の発
生が高速コマ撮り写真として観測できる。図５の各フレ
ームの画像の縞模様の等高線は発光強度を表す。
共鳴線にあわせた場合の蛍光を観測したものである。真
空チェンバー内には１００ミリトールの酸素ガスが満た
されていて，その中を運動する原子の様子や衝撃波の発
生が高速コマ撮り写真として観測できる。図５の各フレ
ームの画像の縞模様の等高線は発光強度を表す。
【００４３】図５は，プローブパルスレーザ駆動パルス
を発生する遅延時間がτ1 ＝１・５μｓ，τ2 ＝４μ
ｓ，τ3 ＝８μｓ，τ4 ＝１５μｓの場合である。光プ
ロセス用レーザ駆動パルスの周期は数秒である。
を発生する遅延時間がτ1 ＝１・５μｓ，τ2 ＝４μ
ｓ，τ3 ＝８μｓ，τ4 ＝１５μｓの場合である。光プ
ロセス用レーザ駆動パルスの周期は数秒である。
【００４４】縦軸はターゲットからの距離であり，ター
ゲットから２０ｍｍの位置にスリットが存在する。縦軸
の矢印の範囲がシートビームの厚さ方向の位置を表す。
図６は，本発明の装置によりアルミナセラミックスをア
プレーションした際に発生したアルミニューム原子を観
測した例を示す。
ゲットから２０ｍｍの位置にスリットが存在する。縦軸
の矢印の範囲がシートビームの厚さ方向の位置を表す。
図６は，本発明の装置によりアルミナセラミックスをア
プレーションした際に発生したアルミニューム原子を観
測した例を示す。
【００４５】真空チェンバー中でアルミニューム原子が
上方に設けられたスリットを通り抜け，ビーム化して飛
行してゆく様が視覚化されている。各フレームの画像の
縞模様の等高線は発光強度を表す。
上方に設けられたスリットを通り抜け，ビーム化して飛
行してゆく様が視覚化されている。各フレームの画像の
縞模様の等高線は発光強度を表す。
【００４６】縦軸はターゲットからの距離であり，ター
ゲットから２０ｍｍの位置にスリットが存在する。縦軸
の矢印の範囲はシートビームの厚さ方向の位置を表す。
プローブパルスレーザ駆動パルスを発生する遅延時間が
τ1 ＝１μｓ，τ2 ＝１．２μｓ，τ3 ＝１．４μｓ，
τ4 ＝１．６μｓの場合である。光プロセス用レーザ駆
動パルスの周期は数秒である。
ゲットから２０ｍｍの位置にスリットが存在する。縦軸
の矢印の範囲はシートビームの厚さ方向の位置を表す。
プローブパルスレーザ駆動パルスを発生する遅延時間が
τ1 ＝１μｓ，τ2 ＝１．２μｓ，τ3 ＝１．４μｓ，
τ4 ＝１．６μｓの場合である。光プロセス用レーザ駆
動パルスの周期は数秒である。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば，光プロセスにより生成
する気相粒子の動的挙動を二次元画像として記録し，画
像表示することができる。そのため，光プロセスの診断
を容易にし，有効なデータを提供することができる。
する気相粒子の動的挙動を二次元画像として記録し，画
像表示することができる。そのため，光プロセスの診断
を容易にし，有効なデータを提供することができる。
【図１】本発明の基本構成を示す図である。
【図２】本発明のシステム構成実施例を示す図である。
【図３】本発明の装置構成の実施例を示す図である。
【図４】本発明の各駆動パルスのタイミング図である。
【図５】本発明による測定結果の例１を示す図である。
【図６】本発明による測定結果の例２を示す図である。
１：光プロセス用レーザ
１’：レーザ駆動パルス源
２：遅延パルス発生装置
３：パルスプローブレーザ
４：シートビーム光学装置
５：処理室
６：ターゲット
７：撮像装置
８：画像処理装置
９：出力装置
１２：シートビーム
１３：光プロセス用レーザ光
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−192630（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−172731（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−15541（ＪＰ，Ａ)
岡田龍雄、外７名，レーザー分光法に
よる光ＣＶＤの気相診断，レーザー研
究，日本，1989年 ２月，第17巻、第２
号，ｐ．136−147
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 15/00 - 15/14
G01N 21/00 - 21/01
G01N 21/17 - 21/61
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (3)
- 【請求項１】 気相プロセスにより発生する気相粒子の
空間分布を観測する光プロセスの動的画像診断装置にお
いて， レーザ駆動パルス源と， レーザ駆動パルス源のパルスに同期してレーザ光を発生
し，気相プロセスを生じさせる光プロセス用レーザと， レーザ駆動パルスを入力して遅延して遅延パルスを出力
する遅延パルス発生装置と， 該遅延パルス発生装置の出力する遅延パルスを入力し
て，光プロセスにより発生する気相粒子の空間分布を観
測するプローブ光を発生するパルスプローブレーザと， 該プローブ光を入射してシートビーム光を生成して空間
分布する該気相粒子を通過するように出力するシートビ
ーム光学装置と， 前記光プロセスにより生じた気相粒子の移動方向を制限
するスリットと， 該スリットを通過した気相粒子が該シートビーム光によ
り発光する光により気相粒子の二次元分布を撮影する撮
像装置と， 該撮像装置により得られる画像データを画像処理する画
像処理手段と， 該画像処理の結果を出力する出力装置と， 前記レーザ駆動パルス源の発生するレーザ駆動パルスの
周期は，任意の回の光プロセスで発生した気相粒子の分
布は次回の光プロセスにおいては消滅しているように定
められるものであり， 前記遅延パルス発生装置の遅延時間τは前記レーザ駆動
パルスの発生回数が増える毎に大きくなるものであっ
て，必要に応じて同一遅延時間で複数回繰り返すことが
できるものであり，前記遅延パルスに同期して前記気相
粒子の二次元分布を撮像することを特徴とする光プロセ
スの動的画像診断装置。 - 【請求項２】 前記撮像装置は，前記遅延パルスに同期
して撮像するものであって， 前記気相粒子の二次元分布を前記遅延パルスに同期して
フレーム画像として撮像し，画像処理手段は，該フレー
ム画像を保持し，光強度分析処理するものであり，出力
装置はフレーム画像を表示出力するものであることを特
徴とする請求項１に記載の光プロセスの動的画像診断装
置。 - 【請求項３】 光プロセスにより生成される気相粒子を
観測する光プロセス診断方法において， 光プロセスにより発生する気相粒子の移動方向を制限す
るスリットと，光プロセス用のレーザと，光プロセス用
レーザの発生より遅れてプローブ光を発生するパルスプ
ローブレーザと，該プローブ光を入射してシートビーム
光を生成し，前記スリットを通過した気相粒子を照射す
るシートビーム光学装置と，撮像装置とを備え， 前記光プロセス用レーザは周期的にレーザ光を発生する
ものであって，任意の回の光プロセスで発生した気相粒
子の分布は次回の光プロセスにおいては消滅している周
期で発光し， 前記パルスプローブレーザ光は，前記光プロセス用レー
ザ光の発生より遅延時間τだけ遅れて発生するものであ
り，該遅延時間τを順次に大きくし，必要に応じて同一
遅延時間で複数回繰り返すものであって，各遅延時間毎
に前記気相粒子の二次元分布を撮像することにより光プ
ロセスの二次元分布を動的に観測することを特徴とする
光プロセス診断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21973894A JP3535577B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 光プロセスの動的画像診断装置および光プロセス診断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21973894A JP3535577B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 光プロセスの動的画像診断装置および光プロセス診断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886734A JPH0886734A (ja) | 1996-04-02 |
| JP3535577B2 true JP3535577B2 (ja) | 2004-06-07 |
Family
ID=16740216
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21973894A Expired - Fee Related JP3535577B2 (ja) | 1994-09-14 | 1994-09-14 | 光プロセスの動的画像診断装置および光プロセス診断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3535577B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE0003796D0 (sv) * | 2000-10-20 | 2000-10-20 | Astrazeneca Ab | Apparatus and method for monitoring |
| JP5046076B2 (ja) * | 2005-12-22 | 2012-10-10 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 | 特定物質を含むエアロゾルの遠隔選別画像計測法 |
| CN111289408B (zh) * | 2020-02-25 | 2024-06-18 | 天津大学 | 激光辅助识别赫尔-肖氏薄板中颗粒分布的装置及方法 |
-
1994
- 1994-09-14 JP JP21973894A patent/JP3535577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 岡田龍雄、外７名，レーザー分光法による光ＣＶＤの気相診断，レーザー研究，日本，１９８９年 ２月，第１７巻、第２号，ｐ．１３６−１４７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0886734A (ja) | 1996-04-02 |
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