JP2001015829A - レーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウィンドウのクリーニング等の作業性が良
く、ウィンドウの装着後にガスリークが生じにくいレー
ザ発振装置。 【解決手段】 押しリング１２の挿入口１２ａに回転駆
動棒１５を挿入し、押しリング１２を容器２に向かって
反時計方向に回転させる。これにより、押しリング１２
が共振ミラー３側に移動し、押さえリング１１によって
容器２側に押し付けられていたウィンドウ５の固定が解
除され、スライドカセット１０とともにウィンドウ５を
ウィンドウハウジング３３外に引き出すことができる。
次に、引き出したスライドカセット１０からウィンドウ
５を取り出して洗浄する。洗浄後のウィンドウ５の固定
は、上記と逆の手順となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ発振装置に関
し、特にレーザ発振を行う容器の両側に配設されて共振
器を構成する一対の共振ミラーの内側に配置されて容器
内に媒質ガスを封じ込めるためのウィンドウの取付け構
造であって、ウィンドウが汚れた時のウィンドウの交換
を容易にするための構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ発振装置には各種のタイプがある
が、例えばレーザアニーリングに使用されるエキシマレ
ーザ発振装置は、アモルファスシリコン薄膜にパルス発
振させたエキシマレーザを照射して多結晶化する。この
種のレーザ発振装置では、発振を繰り返していると、容
器内に導入されたガスの不純物や反応生成物がウィンド
ウに付着してレーザ光の透過率が低下するので、ウィン
ドウのクリーニングや交換が必要となる。

【０００３】その対策として、特開平１０−２８４７７
４号公報には、共振ミラーを取り外すことなくウィンド
ウのクリーニングや交換を行うことができるレーザ発振
装置が開示されている。このレーザ発振装置では、容器
内を密閉するためのウィンドウを固定したウィンドウホ
ルダを着脱自在にウィンドウハウジングに取り付ける。
ウィンドウホルダをウィンドウハウジングに挿入し、環
状の押しねじによってウィンドウホルダをウィンドウハ
ウジングの容器側に付勢すれば、ウィンドウホルダがシ
ールリングを介してウィンドウハウジングに気密に固定
されて容器内の密閉性が保たれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記レーザ発
振装置では、ウィンドウのクリーニング等に際して、ウ
ィンドウハウジングからウィンドウホルダを取り外し、
さらにウィンドウホルダからウィンドウを着脱する必要
があるので、作業が複雑となって時間を要するという問
題がある。

【０００５】また、上記レーザ発振装置では、ウィンド
ウを固定するために、ウィンドウホルダとウィンドウハ
ウジングの間、及びウィンドウとウィンドウホルダの間
の２箇所でＯ−リングによるシールを行っており、１箇
所以下の場合に比較してガスリークが生じ易いといえ
る。

【０００６】さらに、上記レーザ発振装置では、押しね
じを回転させてウィンドウホルダを固定しているので、
押しねじに加わる力によって摩耗粉が発生してしまい、
ウィンドウに付着してレーザの性能を劣化させるおそれ
もある。

【０００７】そこで、本発明は、共振ミラーを取り外す
ことなくウィンドウのクリーニングや交換を行うことが
できるとともに、ウィンドウのクリーニング等の作業性
が良く、ウィンドウの装着後にガスリークが生じにく
く、ウィンドウの着脱に際して摩耗粉が生じにくいレー
ザ発振装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のレーザ発振装置は、レーザ媒質とこのレー
ザ媒質を励起するための励起手段とを収容する容器と、
容器の端部に配設されて光透過材料からなるウィンドウ
を収容するとともに容器内の雰囲気を外部から隔離可能
なウィンドウハウジングと、ウィンドウに対向して配設
されて共振ミラーを収容する共振ミラーハウジングとを
備え、ウィンドウハウジングが、ウィンドウの容器側に
対向する支持部材と、ウィンドウ及び支持部材に挟持さ
れて容器を気密に維持し得るシール部材と、ウィンドウ
を支持部材側に付勢してシール部材に押圧する押圧部材
と有することを特徴とする。

【０００９】上記装置では、ウィンドウハウジングが、
ウィンドウの容器側に対向する支持部材と、ウィンドウ
及び支持部材に挟持されて容器を気密に維持し得るシー
ル部材と、ウィンドウを支持部材側に付勢してシール部
材に押圧する押圧部材と有するので、ウィンドウをシー
ル部材を介してウィンドウハウジングに直接固定するこ
とになる。つまり、ウィンドウホルダが不要となり、ウ
ィンドウホルダに対してウィンドウを着脱する工程を省
略してウィンドウ着脱の作業性を高めることができる。

【００１０】また、上記レーザ発振装置の好ましい態様
では、ウィンドウハウジングが、ウィンドウを支持する
とともに、ウィンドウハウジングに対してスライド式に
着脱可能なスライドホルダをさらに備えることを特徴と
する。

【００１１】上記装置では、スライドホルダにウィンド
ウを支持させてウィンドウハウジング中にスライド移動
させるだけで、ウィンドウをウィンドウハウジング中の
固定位置に簡易に配置することができる。逆に、スライ
ドホルダを後退させれば、ウィンドウをウィンドウハウ
ジング中の固定位置から簡易に外部に取り出すことがで
きる。

【００１２】また、上記レーザ発振装置の好ましい態様
では、押圧部材が、ウィンドウの外側の周囲に当接して
ウィンドウとともに支持部材側に移動可能な環状の押さ
えリングと、ガイド機構により回転に伴って押さえリン
グ及びウィンドウを支持部材側に付勢する環状の押しリ
ングとを有することを特徴とする。

【００１３】上記装置では、ガイド機構により回転に伴
って押さえリング及びウィンドウを支持部材側に付勢す
る押しリングを備えるので、ウィンドウを支持部材側に
付勢するに際して摩耗粉が発生しにくく、汚染の発生を
抑制することができる。

【００１４】また、上記レーザ発振装置の好ましい態様
では、容器とウィンドウハウジングとの間に、ウィンド
ウハウジング内の空間を容器から遮断可能なゲート弁を
収容するためのゲート弁ハウジングをさらに有すること
を特徴とする。

【００１５】上記装置では、ウィンドウハウジング内の
空間を容器から遮断可能なゲート弁を収容するためのゲ
ート弁ハウジングをさらに有するので、ウィンドウの交
換に際しては、ゲート弁を閉じるだけで、容器内のガス
リークを最小限に抑えることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態であるエキシマレーザ発振装置について説明す
る。

【００１７】図１は、実施形態のエキシマレーザ発振装
置の概略構成を示す。このエキシマレーザ発振装置は、
ガス状のレーザ媒質を収容した容器２と、この容器２の
両側に対向して配設されて容器２内で発生した光を共振
させる一対の共振ミラー３、４とを含む。

【００１８】容器２内部には、上記レーザ媒質のほか、
このレーザ媒質を励起するための励起装置２１が収容さ
れている。この容器２の両端には、容器２内の雰囲気を
外部と隔離するために、一対の石英ガラス等からなる光
透過性のウィンドウ５、６が配置される。両ウィンドウ
５、６は、両共振ミラー３、４の内側にこれらに対向し
て配置される。共振ミラー３、４のうち、一方のミラー
３は全反射ミラーであり、他方のミラー４は部分透過ミ
ラーである。

【００１９】全反射側の共振ミラー３とウィンドウ５
は、第１のホルダ７に保持されて容器２の一端に支持さ
れ、出射側の共振ミラー４とウィンドウ６は、第１のホ
ルダ７と同一構造の第２のホルダ８に保持されて容器２
の他端に支持されている。

【００２０】なお、容器２内で発生したレーザ光の一部
は、共振ミラー４を透過してホモジナイザ９１に入射
し、ホモジナイザ９１は、基板Ｗの直線状の領域にレー
ザ光ＬＬを集光する。ここで、基板Ｗは、投射されたレ
ーザ光ＬＬの短手方向に走査されるので、基板Ｗの全面
がレーザ光ＬＬによって一様にレーザアニールされるこ
とになる。

【００２１】図２は、図１のレーザ発振装置のうち、共
振ミラー３を収容する第１のホルダ７の周辺構造を説明
する図であり、図２（ａ）は側面図であり、図２（ｂ）
は図２（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。

【００２２】容器２の側壁であるベッセルフランジに
は、開口２ａが設けられており、この開口２ａの周囲に
は、図示を省略するゲート弁を収容するためのゲート弁
ハウジング３１がねじ止め等により取り付けられてい
る。ゲート弁は、ウィンドウ５を交換する際に容器２内
の雰囲気を外部から一時的に遮断する。なお、ゲート弁
ハウジング３１と容器２との当接部分には、シール用の
Ｏ−リング３１ａが設けられている。

【００２３】ゲート弁ハウジング３１の外側（図面左
側）には、ガスシールド室３２がねじ止めにより取り付
けられている。ガスシールド室３２には、図示を省略す
る給気ポート等が設けられており、内部空間に気流を形
成して汚染物質等を含むガスが容器２中から流入してウ
ィンドウ５に直接当たることを防止する。なお、ガスシ
ールド室３２とゲート弁ハウジング３１との当接部分に
は、シール用のＯ−リング３２ａが設けられている。

【００２４】ガスシールド室３２の外側（図面左側）に
は、ウィンドウハウジング３３がねじ止めにより取り付
けられている。ウィンドウハウジング３３には、ウィン
ドウ５が着脱自在に保持されており、レーザ発振装置の
動作中に容器２内の雰囲気を外部から遮断する。なお、
ウィンドウハウジング３３とガスシールド室３２との当
接部分には、シール用のＯ−リング３２ｂが設けられて
いる。

【００２５】ウィンドウハウジング３３の外側には、共
振ミラーハウジング３４がねじ止めにより取り付けられ
ている。共振ミラーハウジング３４には、共振ミラー３
が保持されており、ウィンドウ５を通過した容器２から
のレーザ光ＬＬを反射して容器２に戻す。

【００２６】ウィンドウハウジング３３は、筒状の外壁
に一対の対向するスリット３３ａを有する。これらのス
リット３３ａには、ウィンドウ５を支持するスライドホ
ルダであるスライドカセット１０が挿入可能になってお
り、このスライドカセット１０は、スリット３３ａに挿
入された状態で軸ＡＸに直交する面内で水平方向に摺動
する。ウィンドウハウジング３３にスライドカセット１
０を挿入して、スライドカセット１０を図２（ｂ）の２
点鎖線で示す位置まで移動させると、ウィンドウ５がウ
ィンドウハウジング３３と位置合わせされた状態の固定
位置に配置されることになる。なおこの状態で、ウィン
ドウ５は、スライドカセット１０上で軸ＡＸ方向に移動
可能となっている。スライドカセット１０の共振ミラー
３側には、環状の押さえリング１１が配置されている。
この押さえリング１１は、円筒状のウィンドウハウジン
グ３３の内部空間に軸ＡＸ方向に摺動自在に嵌入されて
いる。押さえリング１１の共振ミラー３側には、環状の
押しリング１２が配置されている。この押しリング１２
は、ウィンドウハウジング３３の内部空間に嵌入されて
いるとともに、ローラ１３とガイド溝１４とからなるガ
イド機構に案内されて軸ＡＸ回りの回転に伴って軸ＡＸ
に沿って進退可能になっている。押しリング１２が位置
するウィンドウハウジング３３部分の外壁には、細長い
切欠３３ｂが形成されている。この切欠３３ｂを介して
押しリング１２の周囲に設けた挿入口１２ａに回転駆動
棒１５を挿入し、回転駆動棒１５を軸ＡＸの回りに回転
させることにより、押しリング１２が回転して押さえリ
ング１１をウィンドウ５側に移動させることができる。
これにより、ウィンドウ５をウィンドウハウジング３３
及びガスシールド室３２、すなわち容器２側に押圧する
ことができる。なお、ウィンドウ５の縁部分とウィンド
ウハウジング３３との当接部分には、シール用のＯ−リ
ング３３ｃを介在させている。また、押さえリング１１
とウィンドウ５の縁部分との当接部分にも、Ｏ−リング
１１ａを介在させている。

【００２７】図３は、スライドカセット１０の形状をさ
らに詳しく説明する図であり、図３（ａ）は正面図であ
り、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図であ
る。

【００２８】スライドカセット１０は、全体としてＬ字
状となっており、本体部分１０ａから水平方向に延びる
支持部材１０ｂの先端側部分は、ウィンドウ５の曲率に
合わせて加工されており、さらに鍔部１０ｃが形成され
ている。この鍔部１０ｃにより、ウィンドウ５の外周の
うち下側の１／８程度が支持されて、ウィンドウ５が軸
ＡＸ方向に移動しないようになる。また、支持部材１０
ｂの先端には、グリップ１０ｅが取り付けられており、
スライドカセット１０をウィンドウハウジング３３内外
に進退させる際に利用できる。

【００２９】図４は、押圧部材を構成する押さえリング
１１及び押しリング１２の構造を説明する側面図であ
り、図４（ａ）は押さえリング１１を示し、図４（ｂ）
は押しリング１２を示す。

【００３０】押さえリング１１は、環状の端面にＯ−リ
ング１１ａを有しており、押さえリング１１をウィンド
ウ５側に付勢することにより、押さえリング１１の端面
とウィンドウ５の縁との間でＯ−リング１１ａが圧縮さ
れ、ウィンドウ５が適当な圧力で容器２側に付勢される
ことになる。なお、押さえリング１１の側面１１ｂは、
ウィンドウハウジング３３に収容されてその内径面と接
しつつ移動する摺動面となっている。

【００３１】押しリング１２は、環状の側面に４つのロ
ーラ１３を有している。各ローラ１３は、押しリング１
２に固定された軸１３ａと、軸１３ａの回りに回転する
外輪１３ｂと、軸１３ａと外輪１３ｂとの間に配置する
回転体１３ｃとからなる。押しリング１２をウィンドウ
ハウジング３３内で回転させると、ウィンドウハウジン
グ３３の内径側に形成したガイド溝１４（図２参照）の
側面に外輪１３ｂが当接し、外輪１３ｂが滑らかに回転
する。また、押しリング１２の側面１２ｂは、ウィンド
ウハウジング３３に収容されてその内径面と接しつつ移
動する摺動面となっている。以上により、押しリング１
２は、ウィンドウハウジング３３内で軸方向に滑らかに
摺動する。また、押しリング１２の側面には、８つの挿
入口１２ａが等角度間隔で形成されている。これらの挿
入口１２ａのうち、対向する一対の挿入口には、図２で
説明した回転駆動棒１５が挿入される。

【００３２】図５は、ウィンドウハウジング３３の一部
を示す側方断面図である。ウィンドウハウジング３３の
内径側の段差部分には、スライドカセット１０に支持さ
れたウィンドウ５の縁部分を支持するための支持部材と
して、支持面３３ｆが形成されている。この支持面に
は、シール部材であるＯ−リング３３ｃが埋め込まれて
おり、Ｏ−リング３３ｃを介してウィンドウ５を軸ＡＸ
方向に関して間接的に支持する。なお、ウィンドウ５
は、スライドカセット１０に支持されて軸ＡＸに沿って
移動可能となっている。

【００３３】なお、以上では、共振ミラー３を収容する
第１のホルダ７の構造を説明したが、共振ミラー４を収
容する第２のホルダ８の構造も、第１のホルダ７の構造
と同様であるので説明を省略する。

【００３４】以下、図１〜図５に示すレーザ発振装置に
おけるウィンドウ５の交換について説明する。まず、ゲ
ート弁ハウジング３１を開状態から閉状態にしてガスシ
ールド室３２内のガス媒質を排気する。次に、押しリン
グ１２の挿入口１２ａに回転駆動棒１５を挿入し、押し
リング１２を容器２に向かって反時計方向に回転させ
る。これにより、押しリング１２が軸ＡＸに沿って共振
ミラー３側に移動し、押さえリング１１によって容器２
側に押し付けられていたウィンドウ５の固定が解除さ
れ、スライドカセット１０とともにウィンドウ５を水平
方向に移動させてウィンドウハウジング３３外に引き出
すことができる。次に、引き出したスライドカセット１
０からウィンドウ５を取り出して洗浄する。洗浄後のウ
ィンドウ５は、スライドカセット１０に元のようにセッ
トされる。次に、スライドカセット１０とともにウィン
ドウ５をウィンドウハウジング３３内に押し込んでウィ
ンドウ５を固定位置にセットする。次に、押しリング１
２の挿入口１２ａに回転駆動棒１５を挿入し、押しリン
グ１２を容器２に向かって時計方向に回転させる。これ
により、押しリング１２が容器２側に移動し、押さえリ
ング１１によってウィンドウ５が容器２側に押し付けら
れてウィンドウ５がウィンドウハウジング３３の容器２
側に固定される。最後に、ゲート弁ハウジング３１を閉
状態から開状態にする。

【００３５】このように、ウィンドウ５をＯ−リング３
３ｃを介してウィンドウハウジング３３に直接固定する
ことで、シール箇所が減るとともに、ウィンドウ５着脱
の作業性を高めることができる。また、共振ミラー３を
固定したままでウィンドウ５を交換できるので、ウィン
ドウ５の洗浄後に共振ミラー３をアライメントする必要
がない。また、上記のように押しリング１２にローラ１
３を設けたので、押しリング１２の回転に際しての摩擦
が減り、金属摩耗粉がほとんど発生しない。また、軽い
力で押しリング１２を回転させてウィンドウ５を締め付
けることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のレー
ザ発振装置によれば、ウィンドウハウジングが、ウィン
ドウの容器側に対向する支持部材と、ウィンドウ及び支
持部材に挟持されて容器を気密に維持し得るシール部材
と、ウィンドウを支持部材側に付勢してシール部材に押
圧する押圧部材と有するので、ウィンドウをシール部材
を介してウィンドウハウジングに直接固定することにな
る。つまり、ウィンドウホルダが不要となり、ウィンド
ウホルダに対してウィンドウを着脱する工程を省略して
ウィンドウ着脱の作業性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態のレーザ発振装置の全体構造を説明す
る図である。

【図２】図１のレーザ発振装置のうち、共振ミラーの周
辺の構造を説明するための図であり、（ａ）は側面図で
あり、（ｂ）Ａ−Ａ矢視断面図である。

【図３】スライドカセットの構造を説明する図であり、
（ａ）は正面図であり、（ｂ）Ｂ−Ｂ矢視断面図であ
る。

【図４】（ａ）は、押さえリングを示し、（ｂ）は押し
リングを示す。

【図５】図１におけるウィンドウハウジングの一部を示
す断面図である。

【符号の説明】

２ 容器 ３,４ 共振ミラー ５,６ ウィンドウ ７,８ ホルダ １０ スライドカセット １１ 押さえリング １２ 押しリング １３ ローラ １４ ガイド溝 １５ 回転駆動棒 ３１ ゲート弁ハウジング ３２ ガスシールド室 ３３ ウィンドウハウジング ３４ 共振ミラーハウジング ＡＸ 軸 ＬＬ レーザ光

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ媒質と当該レーザ媒質を励起する
   ための励起手段とを収容する容器と、 前記容器の端部に配設されて光透過材料からなるウィン
   ドウを収容するとともに前記容器内の雰囲気を外部から
   隔離可能なウィンドウハウジングと、 前記ウィンドウに対向して配設されて共振ミラーを収容
   する共振ミラーハウジングとを備え、 前記ウィンドウハウジングは、前記ウィンドウの前記容
   器側に対向する支持部材と、前記ウィンドウ及び前記支
   持部材に挟持されて前記容器を気密に維持し得るシール
   部材と、前記ウィンドウを前記支持部材側に付勢して前
   記シール部材に押圧する押圧部材と有することを特徴と
   するレーザ装置。
2. 【請求項２】 前記ウィンドウハウジングは、前記ウィ
   ンドウを支持するとともに、前記ウィンドウハウジング
   に対してスライド式に着脱可能なスライドホルダをさら
   に備えることを特徴とする請求項１記載のレーザ発振装
   置。
3. 【請求項３】 前記押圧部材は、前記ウィンドウの外側
   の周囲に当接して前記ウィンドウとともに前記支持部材
   側に移動可能な環状の押さえリングと、ガイド機構によ
   り回転に伴って前記押さえリング及び前記ウィンドウを
   前記支持部材側に付勢する環状の押しリングとを有する
   ことを特徴とする請求項１記載のレーザ発振装置。
4. 【請求項４】 前記容器と前記ウィンドウハウジングと
   の間に、前記ウィンドウハウジング内の空間を前記容器
   から遮断可能なゲート弁を収容するためのゲート弁ハウ
   ジングをさらに有することを特徴とする請求項１記載の
   レーザ発振装置。