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レーザクラスについて

発行：エスオーエル株式会社
https://www.sol-j.co.jp/

連載「知って得する干渉計測定技術！」
2023年12月20日号　VOL.204

平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。
干渉計による精密測定やアプリケーション例などをテーマに、
無料にてメールマガジンとして配信いたします。

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こんにちは、営業技術グループの佐々木です。

今回は、弊社の斜入射干渉計である、
FlatMaster シリーズおよび UltraSort-II に
使用されている半導体レーザのレーザクラス
について話していこうと思います。

以前のメルマガでも書きましたが、
ありがたいことに自動機や半自動機の
立ち上げをする機会が増えているように思います。
そのため装置の安全仕様について
ご質問いただくことも増えています。

その一つとして、レーザクラスに関する質問があるため、
弊社装置の安全性についてお伝えできればと思います。


弊社装置で使用しているレーザは、
波長635nmの半導体レーザとなっております。
レーザ光源自体のクラスは3Bとなっていますが、
測定面でのレーザクラスは1です。
これに関しては、干渉計にラベル表示もしております。


実際に干渉計外部にクラス3Bの光が漏れることはないか？
という質問が多いですが、
3Bのレーザが外に出ることはございません。


装置の構成として、3B光源は干渉計の筐体の内部にあります。
測定のためにプリズムを透過させ、
干渉計外部にある測定面（ウェーハ表面など）へ
レーザ光を入射させる必要があるため、
干渉計外部にレーザ光は漏れていますが、
プリズムを透過した時点でのレーザクラスは1となっております。


これは、φ1mm程度のレーザ光を
装置内部ですぐに球面波として拡がる光源に変換し、
そのうちのφ200mm程度の面積の平行光を使うため、
エネルギー密度が大きく低下するからです。

そのため、プリズムから装置内部を覗き込んだとしても、
3Bの光源を直接見ることはございません。


JIS によるレーザ製品の安全基準も以下のような記載があります。

クラス1：直接ビーム内観察を長時間行っても、
またそのとき、観察用光学器具（ルーペ又は双眼鏡）を
用いても安全であるレーザ製品。

クラス3B：目へのビーム内露光が生じると、
偶然による短時間の露光でも、通常危険なレーザ製品。
拡散反射光の観察は通常安全である。


常に装置電源が投入されていても
クラス1のレーザであれば問題ないことがわかります。
また、クラス3Bであっても、
拡散反射光の観察は通常安全であることが記載されております。


測定面がクラス1であっても、装置の調整や立ち上げの際に、
干渉計内部を見ることがあるのでは、といったご意見もあります。

しかしレーザ自体は、すりガラス状の回転板に焦点を結んだ状態で
干渉計内部にユニットとして取り付けられているため、
干渉計内部も目視で直接3Bの光源を見ることはできません。


実際に、お客様による通常使用や、弊社メンテナンスも含めて、
レーザ光源による被害が発生した前例はございません。


最後に、簡単な計算をして、
使用するレーザがどれ位弱められているかの見積りをしてみます。

まず、使用しているレーザの出力は、最大で 8.0mW です。
すりガラス上に 8.0mW の照射があったとして、
平行光を作るレンズの焦点距離がおおよそ r = 1300mm なので、
レーザの球面波は、全て前方に拡がったと仮定しても、

　　S1 = 2πr^2 = 2654645.8 mm^2

の面積に拡大されることになります。
（2654645.8 mm^2 で 8.0mW になります。）

そして、そのうち、φ200mm しか装置の外に出ないので、

　　S2 = π(100mm)^2 = 31415.9 mm^2

に対する面積の比を考えると、装置外に出るレーザは最大でも

　　8mW × (31415.9 / 2654645.8) = 0.095mW

を超えません。
さらには、瞳孔の直径を 7mm とすれば、
（同様の面積比計算により）目に入る可能性のあるレーザは、

　　0.116μW 以下

ということになります。
クラス1の基準と比較しても十分小さい値です。


人によっての安全基準や安全対策の考え方も様々
であることも理解できます。
これからも、お客様に安心して、装置をご使用いただけるように
努めていく必要がありますので、
気になることがございましたらお気軽にお問い合わせください。


今回は以上です。
最後までお付き合いいただきありがとうございました。


--
H.S