JP2653216B2 - エキシマレーザ装置 - Google Patents
エキシマレーザ装置Info
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- JP2653216B2 JP2653216B2 JP2103474A JP10347490A JP2653216B2 JP 2653216 B2 JP2653216 B2 JP 2653216B2 JP 2103474 A JP2103474 A JP 2103474A JP 10347490 A JP10347490 A JP 10347490A JP 2653216 B2 JP2653216 B2 JP 2653216B2
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- gas
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は微細加工，医療（外科手術）等に応用される
エキシマレーザ装置に関するものである。
エキシマレーザ装置に関するものである。
従来の技術 近年、新しい産業用のレーザ光源としてエキシマレー
ザが注目されている。エキシマレーザはレーザ媒質とし
てクリプトン，キセノンなどの希ガスとフッ素，塩素な
どのハロゲンガスを組み合せることにより、353nmから1
93nmの間のいくつかの波長で発振線を得ることができる
紫外線レーザの一つである。エキシマレーザは、従来の
レーザ装置に比べて短い波長域で大きな出力が得られる
ので、微細加工，医療（外科手術）等の分野における新
しい光源として期待されている。
ザが注目されている。エキシマレーザはレーザ媒質とし
てクリプトン，キセノンなどの希ガスとフッ素，塩素な
どのハロゲンガスを組み合せることにより、353nmから1
93nmの間のいくつかの波長で発振線を得ることができる
紫外線レーザの一つである。エキシマレーザは、従来の
レーザ装置に比べて短い波長域で大きな出力が得られる
ので、微細加工，医療（外科手術）等の分野における新
しい光源として期待されている。
以下に第２図を参照して従来のエキシマレーザ装置の
構成を説明する。第２図において、図示する従来のエキ
シマレーザでは、レーザガス１はレーザヘッド２に封入
され、一対の電極3a,3bよりなる放電部３でレーザ励起
放電４を形成する。５および６はレーザヘッド２の前後
に取り付けられたレーザ光学部材で、この従来例におい
ては各々反射鏡および出力鏡であり、レーザ光７は出力
鏡から取り出される。また、ガス排出口８からレーザガ
ス１の一部が取り出され、ガスプロセッサ９を経て希ガ
ス導入孔10,11へ戻される。また、ハロゲンガス導入孔1
2には外部からハロゲンガスが供給される。
構成を説明する。第２図において、図示する従来のエキ
シマレーザでは、レーザガス１はレーザヘッド２に封入
され、一対の電極3a,3bよりなる放電部３でレーザ励起
放電４を形成する。５および６はレーザヘッド２の前後
に取り付けられたレーザ光学部材で、この従来例におい
ては各々反射鏡および出力鏡であり、レーザ光７は出力
鏡から取り出される。また、ガス排出口８からレーザガ
ス１の一部が取り出され、ガスプロセッサ９を経て希ガ
ス導入孔10,11へ戻される。また、ハロゲンガス導入孔1
2には外部からハロゲンガスが供給される。
次に動作について説明する。エキシマレーザ装置の場
合、レーザガス１としてヘリウムとクリプトンなどの希
ガスの混合ガスとハロゲンの混合物を用いる。レーザガ
ス１は放電部３でパルス的に励起され、そのとき発生す
る励起光がレーザ光学部材５と６の間を往復反射し、レ
ーザ光７として射出される。ところで、エキシマレーザ
装置は、反応性の高いハロゲンをレーザガスの１つとし
て用いるため、レーザヘッド２内において、不純物であ
るハロゲン化合物が生成し、これらの生成物がレーザ光
を吸収したり、光学系に付着したり、またはハロゲンそ
のものの減少をまねくなどの悪影響を及ぼす。この結果
として、エキシマレーザ装置における封じ切り動作がき
わめて短寿命になることや、レーザ発振動作の信頼性に
欠ける等の欠点がある。このため第２図の装置ではガス
排出口8,希ガス導入孔10と11、ハロゲンガス導入孔12を
備え、レーザヘッド２の外部に置いたガスプロセッサ９
等のガス再生装置を挿入して、ガス再生を行なってい
る。ガスプロセッサ９はガス排出口８から取り出したレ
ーザガス中からハロゲン化合物を完全に取り除き、高純
度の希ガスだけを希ガス導入孔10と11からレーザヘッド
２内へ戻す。このとき、レーザガス１中のハロゲン濃度
が低下するのを補うため、ハロゲンガスのみを別途、外
部からハロゲンガス導入孔12を経て供給している。
合、レーザガス１としてヘリウムとクリプトンなどの希
ガスの混合ガスとハロゲンの混合物を用いる。レーザガ
ス１は放電部３でパルス的に励起され、そのとき発生す
る励起光がレーザ光学部材５と６の間を往復反射し、レ
ーザ光７として射出される。ところで、エキシマレーザ
装置は、反応性の高いハロゲンをレーザガスの１つとし
て用いるため、レーザヘッド２内において、不純物であ
るハロゲン化合物が生成し、これらの生成物がレーザ光
を吸収したり、光学系に付着したり、またはハロゲンそ
のものの減少をまねくなどの悪影響を及ぼす。この結果
として、エキシマレーザ装置における封じ切り動作がき
わめて短寿命になることや、レーザ発振動作の信頼性に
欠ける等の欠点がある。このため第２図の装置ではガス
排出口8,希ガス導入孔10と11、ハロゲンガス導入孔12を
備え、レーザヘッド２の外部に置いたガスプロセッサ９
等のガス再生装置を挿入して、ガス再生を行なってい
る。ガスプロセッサ９はガス排出口８から取り出したレ
ーザガス中からハロゲン化合物を完全に取り除き、高純
度の希ガスだけを希ガス導入孔10と11からレーザヘッド
２内へ戻す。このとき、レーザガス１中のハロゲン濃度
が低下するのを補うため、ハロゲンガスのみを別途、外
部からハロゲンガス導入孔12を経て供給している。
発明が解決しようとする課題 しかし、従来の装置においては、ガスの再生を行なっ
たとしてもレーザ光学部材５と６の隘路13と14の口から
放電部近傍までの間は、反応生成物や、放電によるスパ
ッタで生成された金属粒子を多く含有するレーザ混合ガ
スで満たされている。このため、放電部より射出された
レーザ光は前記隘路口に達するまでに前記反応生成物や
金属粒子による吸収や散乱を受けレーザ光の損失が生
じ、その結果レーザ出力が低下するという課題があっ
た。
たとしてもレーザ光学部材５と６の隘路13と14の口から
放電部近傍までの間は、反応生成物や、放電によるスパ
ッタで生成された金属粒子を多く含有するレーザ混合ガ
スで満たされている。このため、放電部より射出された
レーザ光は前記隘路口に達するまでに前記反応生成物や
金属粒子による吸収や散乱を受けレーザ光の損失が生
じ、その結果レーザ出力が低下するという課題があっ
た。
課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明は、レーザヘッドの
両端部に突出して設けられた隘路部内のレーザ光学部材
近傍に希ガス供給系に接続された希ガス導入孔を設け、
前記レーザ光学部材より離間した部位にハロゲンガス導
入孔を設け、さらに別個に混合ガス排出口を設けるとと
もに、前記レーザ光学部材の隘路口から放電部近傍まで
の間に、前記隘路部につながるダクトを設けたものであ
る。
両端部に突出して設けられた隘路部内のレーザ光学部材
近傍に希ガス供給系に接続された希ガス導入孔を設け、
前記レーザ光学部材より離間した部位にハロゲンガス導
入孔を設け、さらに別個に混合ガス排出口を設けるとと
もに、前記レーザ光学部材の隘路口から放電部近傍まで
の間に、前記隘路部につながるダクトを設けたものであ
る。
作用 このエキシマレーザ装置を用いれば、レーザヘッド内
のレーザ光学部材から放電部近傍までの間は高純度な希
ガスで満たされているので、レーザ光路中のハロゲン化
合物や金属粒子などの不純物を低減でき、これら不純物
によっておこるレーザ光の吸収や散乱を最小限度に留め
ることができる。
のレーザ光学部材から放電部近傍までの間は高純度な希
ガスで満たされているので、レーザ光路中のハロゲン化
合物や金属粒子などの不純物を低減でき、これら不純物
によっておこるレーザ光の吸収や散乱を最小限度に留め
ることができる。
実施例 本発明のエキシマレーザ装置の実施例を第１図に示し
た概略図を参照して説明する。第１図において、本発明
のエキシマレーザ装置は、レーザガス１を封入したレー
ザヘッド２、レーザ光学部材５と６、希ガス供給のため
の希ガス導入孔10と11、ハロゲンガス供給のためのハロ
ゲンガス導入孔12、レーザガス排出のための混合ガス排
出口８、レーザガスを励起する放電部３およびレーザ光
学部材５と６の近傍から放電部３の近傍まで希ガスを滞
留させる円筒形のダクト15,16で構成される。
た概略図を参照して説明する。第１図において、本発明
のエキシマレーザ装置は、レーザガス１を封入したレー
ザヘッド２、レーザ光学部材５と６、希ガス供給のため
の希ガス導入孔10と11、ハロゲンガス供給のためのハロ
ゲンガス導入孔12、レーザガス排出のための混合ガス排
出口８、レーザガスを励起する放電部３およびレーザ光
学部材５と６の近傍から放電部３の近傍まで希ガスを滞
留させる円筒形のダクト15,16で構成される。
フッ素ガスは、反応性に富むためレーザ構成材料との
反応によるフッ素濃度の減少が問題となる。そこで、レ
ーザの構成材料としては金属部にはニッケルもしくはニ
ッケルコーティング、絶縁部にはフッ素樹脂もしくはセ
ラミック、あるいは、これらのコーティング材料が望ま
しい。そこで、ダクト15と16の材料としてセラミックを
用いた。
反応によるフッ素濃度の減少が問題となる。そこで、レ
ーザの構成材料としては金属部にはニッケルもしくはニ
ッケルコーティング、絶縁部にはフッ素樹脂もしくはセ
ラミック、あるいは、これらのコーティング材料が望ま
しい。そこで、ダクト15と16の材料としてセラミックを
用いた。
次に、本発明のエキシマレーザ装置の動作を第１図に
したがって説明する。本実施例ではレーザガス１として
ヘリウムなどで稀釈したクリプトンガスとフッ素ガスの
混合ガスを用いている。レーザガス１は放電部３でパル
ス的に励起され、そのとき発生する光がレーザ光学部材
５と６の間を往復反射し、レーザ光７として射出され
る。このような動作を長時間続けると、反応性の高いフ
ッ素ガスをレーザガスの１つとして用いるため、レーザ
ヘッド２内において、不純物であるフッ化物が生成す
る。また、放電によって電極材料がスパッタされ、多量
の金属微粒子が発生する。これらの不純物はレーザ光を
吸収したり、光学系に付着したり、またはフッ素そのも
のの減少をまねくなどの悪影響を及ぼし、結果として、
レーザ出力の低下をまねく。このため本実施例の装置で
はガスプロセッサ９から供給される高純度の希ガスをレ
ーザ光学部材５と６の近傍に設けた希ガス導入孔10と11
の放出口へ導いている。すなわち、ガスプロセッサ９は
ガス排出口８から取り出したレーザガス中からフッ化物
を完全に取り除き、高純度の希ガスだけを希ガス導入孔
10と11からレーザヘッド２内へ戻す。レーザヘッド２内
壁には放電部に向かってダクト15と16を突き出して設け
てあるので、放電部３近傍からレーザ光学部材５と６ま
での間は高純度な希ガスで満たされることになる。その
結果、レーザ光路中のガスの反応生成物および金属粒子
は最小限に抑制され、レーザ光の出力低下を防止でき
る。なお、レーザガス１中のフッ素濃度が低下するのを
補うため、フッ素ガスは別途、外部から供給している。
これを導入するハロゲン導入孔12はレーザ光学部材５と
６から離れたレーザヘッド２の外壁に設け、フッ素ガス
がレーザの出力に影響するのを防止している。本発明者
らの実験によると、レーザヘッド２の内壁にダクト15と
16を65mm突き出したことによって希ガス流を隘路13と14
内部から放電部３近傍まで滞在させ、放電部３から出射
されたレーザ光が放電部３の近傍に滞留していた不純物
などによって受けていた吸収，散乱を低減させることに
より、平均出力を10％以上向上させることができた。す
なわち、ダクト15と16を設置していない従来例のエキシ
マレーザ装置と比較すると大幅な品質改善になり、本発
明の効果が確認された。
したがって説明する。本実施例ではレーザガス１として
ヘリウムなどで稀釈したクリプトンガスとフッ素ガスの
混合ガスを用いている。レーザガス１は放電部３でパル
ス的に励起され、そのとき発生する光がレーザ光学部材
５と６の間を往復反射し、レーザ光７として射出され
る。このような動作を長時間続けると、反応性の高いフ
ッ素ガスをレーザガスの１つとして用いるため、レーザ
ヘッド２内において、不純物であるフッ化物が生成す
る。また、放電によって電極材料がスパッタされ、多量
の金属微粒子が発生する。これらの不純物はレーザ光を
吸収したり、光学系に付着したり、またはフッ素そのも
のの減少をまねくなどの悪影響を及ぼし、結果として、
レーザ出力の低下をまねく。このため本実施例の装置で
はガスプロセッサ９から供給される高純度の希ガスをレ
ーザ光学部材５と６の近傍に設けた希ガス導入孔10と11
の放出口へ導いている。すなわち、ガスプロセッサ９は
ガス排出口８から取り出したレーザガス中からフッ化物
を完全に取り除き、高純度の希ガスだけを希ガス導入孔
10と11からレーザヘッド２内へ戻す。レーザヘッド２内
壁には放電部に向かってダクト15と16を突き出して設け
てあるので、放電部３近傍からレーザ光学部材５と６ま
での間は高純度な希ガスで満たされることになる。その
結果、レーザ光路中のガスの反応生成物および金属粒子
は最小限に抑制され、レーザ光の出力低下を防止でき
る。なお、レーザガス１中のフッ素濃度が低下するのを
補うため、フッ素ガスは別途、外部から供給している。
これを導入するハロゲン導入孔12はレーザ光学部材５と
６から離れたレーザヘッド２の外壁に設け、フッ素ガス
がレーザの出力に影響するのを防止している。本発明者
らの実験によると、レーザヘッド２の内壁にダクト15と
16を65mm突き出したことによって希ガス流を隘路13と14
内部から放電部３近傍まで滞在させ、放電部３から出射
されたレーザ光が放電部３の近傍に滞留していた不純物
などによって受けていた吸収，散乱を低減させることに
より、平均出力を10％以上向上させることができた。す
なわち、ダクト15と16を設置していない従来例のエキシ
マレーザ装置と比較すると大幅な品質改善になり、本発
明の効果が確認された。
なお、本実施例ではガスプロセッサを用いた例を説明
したが、ガス排出口８より取り出したガスを廃棄し、希
ガス，ハロゲンガス共に外部から新しく供給しても同様
の効果が得られることはいうまでもない。また、本実施
例ではハロゲンとしてフッ素を用いているが塩素，臭素
など他のハロゲンガスについても同様の効果がある。
したが、ガス排出口８より取り出したガスを廃棄し、希
ガス，ハロゲンガス共に外部から新しく供給しても同様
の効果が得られることはいうまでもない。また、本実施
例ではハロゲンとしてフッ素を用いているが塩素，臭素
など他のハロゲンガスについても同様の効果がある。
以上のような構成を有するので、本発明のエキシマレ
ーザ装置はレーザヘッド内に滞留する不純物による出力
損失を低減させることにより、レーザ出力を向上させる
ことができ、産業用レーザとして最適の特性を得ること
ができるものとなる。
ーザ装置はレーザヘッド内に滞留する不純物による出力
損失を低減させることにより、レーザ出力を向上させる
ことができ、産業用レーザとして最適の特性を得ること
ができるものとなる。
発明の効果 本発明のエキシマレーザ装置によれば、レーザヘッド
内のレーザ光学部材近傍から放電部近傍までに滞留する
不純物を排除する手段を配設したので、不純物による吸
収散乱を低減でき、その結果、レーザ出力の向上を図る
ことができる。
内のレーザ光学部材近傍から放電部近傍までに滞留する
不純物を排除する手段を配設したので、不純物による吸
収散乱を低減でき、その結果、レーザ出力の向上を図る
ことができる。
第１図は本発明のエキシマレーザ装置の実施例を示す概
略図、第２図は従来のエキシマレーザ装置の概略図であ
る。 １……レーザガス、２……レーザヘッド、３……放電
部、４……レーザ励起放電、5,6……レーザ光学部材、
７……レーザ光、８……混合ガス排出口、９……ガスプ
ロセッサ、10,11……希ガス導入孔、12……ハロゲンガ
ス導入孔、13,14……隘路、15,16……ダクト。
略図、第２図は従来のエキシマレーザ装置の概略図であ
る。 １……レーザガス、２……レーザヘッド、３……放電
部、４……レーザ励起放電、5,6……レーザ光学部材、
７……レーザ光、８……混合ガス排出口、９……ガスプ
ロセッサ、10,11……希ガス導入孔、12……ハロゲンガ
ス導入孔、13,14……隘路、15,16……ダクト。
Claims (1)
- 【請求項１】レーザヘッドの両端部に突出して設けられ
た隘路部内のレーザ光学部材近傍に希ガス供給系に接続
された希ガス導入孔を設け、前記レーザ光学部材より離
間した部位にハロゲンガス導入孔を設け、さらに別個に
混合ガス排出口を設けるとともに、前記レーザ光学部材
から放電部近傍までの間に、前記隘路部につながるダク
トを設けたことを特徴とするエキシマレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103474A JP2653216B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | エキシマレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2103474A JP2653216B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | エキシマレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042186A JPH042186A (ja) | 1992-01-07 |
| JP2653216B2 true JP2653216B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=14355007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2103474A Expired - Fee Related JP2653216B2 (ja) | 1990-04-19 | 1990-04-19 | エキシマレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653216B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS639178A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-14 | Komatsu Ltd | ガスレ−ザ装置 |
| JPS6342189A (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-23 | Komatsu Ltd | ガスレ−ザ装置 |
| JPH07118556B2 (ja) * | 1987-08-10 | 1995-12-18 | 三菱電機株式会社 | エキシマレ−ザ装置 |
| JPH0239580A (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-08 | Central Glass Co Ltd | エキシマーレーザー装置 |
-
1990
- 1990-04-19 JP JP2103474A patent/JP2653216B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH042186A (ja) | 1992-01-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |