JP2663864B2 - エキシマレーザ - Google Patents

エキシマレーザ

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JP2663864B2
JP2663864B2 JP6109853A JP10985394A JP2663864B2 JP 2663864 B2 JP2663864 B2 JP 2663864B2 JP 6109853 A JP6109853 A JP 6109853A JP 10985394 A JP10985394 A JP 10985394A JP 2663864 B2 JP2663864 B2 JP 2663864B2
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halogen gas
laser
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pulse
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正一郎 中村
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エキシマレーザに関
し、特にレーザ発振動作の繰返しによってレーザ出力が
低下するのを補うために行うハロゲンガスの注入を制御
する手段を有するエキシマレーザに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のエキシマレーザにおいては、ハロ
ゲンガスの注入を前回のハロゲンガス注入時から一定の
パルス回数だけレーザ発振を行った直後に一定の供給量
を注入するという方法であった。
【0003】また、特開平2ー228086号公報に
は、エキシマレーザ装置において、レーザ管内に供給す
るフッ素ガス量を制御する技術が開示されている。図6
は、この特開平2ー228086号公報で開示されたエ
キシマレーザ装置の構成を示すブロック図であり、エキ
シマレーザ装置1は、レーザ管2、電源回路3、トリガ
回路4およびガス供給部5を有している。
【0004】レーザ管2は、供給されたフッ素ガスを含
むレーザ媒体を図示せぬ励起手段により励起し、レーザ
を発振させる。電源回路3は、トリガ回路4から発生さ
れるパルスに基づいて、前記レーザ管2におけるレーザ
媒体を励起させる手段に電圧を出力する。ガス供給部5
は、フッ素ガス容器16内のフッ素ガスを演算装置14
から出力される制御信号に基づいて前記レーザ管2内に
供給する。フッ素ガス分析装置15は、前記レーザ管2
内のフッ素ガスの濃度を測定し、その測定値を演算装置
14に出力する。演算部14は、前記フッ素ガス分析装
置15から出力される測定値の変化から消費されたフッ
素ガスの量を算出し、所定時間ごとに、この消費された
量のフッ素ガスが前記レーザ管2内に供給されるように
前記ガス供給部5を制御する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】この従来のエキシマレ
ーザでは、ハロゲンガスの注入を実施するタイミング
が、レーザの発振パルス数により予め決められているた
めに、このエキシマレーザの利用者の都合の良いタイミ
ングでハロゲンガスの注入を実施することができなかっ
た。このために、ハロゲンガスを注入する際には、レー
ザの発振を停止させるか、または、ハロゲンガスを注入
することによりレーザ出力が不安定な状態のままレーザ
の発振を継続せざるを得ないという問題点があった。
【0006】また、特開平2ー228086号公報に開
示されたエキシマレーザにおいては、レーザ管にフッ素
ガスを注入するタイミングは予め定められているので、
前述の問題点を解消するには至らず、さらに、このエキ
シマレーザにおいては、レーザ管内のフッ素濃度を測定
する手段が必要であるために、装置構成が複雑になり、
また、コストも高く、実用性にかけるという問題点があ
った。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明のエキシマレーザは、稀ガスとハロゲンガ
スとの混合ガスからなるレーザ媒質を放電励起してレー
ザ発振させるレーザ管と、前記レーザ管に対し、放電用
のパルス電圧を出力するパルス電圧出力部と、前記パル
ス電圧出力手段におけるレーザ発振パルスをカウントす
るカウンタと、予め1回のパルスで消費されるハロゲン
ガスの量が記憶される記憶部と、ハロゲンガスの注入を
実行するように指令を出す実行指令部と、前記実行指令
部からのハロゲンガス注入実行指令を受けた場合に、前
記カウンタにおいてカウントされたパルス数と前記記憶
部に記憶された1回の発振パルスで消費されるハロゲン
ガスの量とに基づいて注入すべきハロゲンガスの供給量
を算出する演算部と、前記演算部から出力されたハロゲ
ンガスの供給量に基づいて前記レーザ管にハロゲンガス
を供給する供給部とを有する。
【0008】
【実施例】次に、本発明の第一の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。
【0009】図1は、第一の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、エキシマレーザ装置1は、レーザ管2、電
源回路3、トリガ回路4およびガス供給部を有する。
【0010】レーザ管2は、供給されたハロゲンガスと
稀ガス等とを含むレーザ媒体を図示せぬ励起手段により
励起し、レーザを発振させる。
【0011】電源回路3は、トリガ回路4から発生され
るパルスに基づいて、前記レーザ管2における前記レー
ザ媒体を励起させる手段に電圧を出力する。
【0012】ガス供給部5は、ハロゲンガス容器11内
のハロゲンガスを制御手段から出力される制御信号に基
づいて前記レーザ管2内に供給する。
【0013】また、前記レーザ管2に供給されるハロゲ
ンガスの供給量および供給タイミングを制御する制御部
は、カウンタ7、記憶装置8、実行指令部9および演算
装置10を有する。
【0014】カウンタ7は、前記トリガ回路4から発生
されるパルスをカウントし、実行指令部9においてハロ
ゲンガス注入の実行指令が出力された場合に、そのカウ
ントされたパルス数カウント値を演算装置10に出力す
る。
【0015】記憶装置8は、予め、1パルスで消費され
るハロゲンガスの消費量kが格納されており、また、実
行指令部9においてハロゲンガス注入の実行指令が出力
された場合に、前記カウンタ7においてカウントされた
パルス数カウント値を記憶する。
【0016】実行指令部9は、任意のタイミングでハロ
ゲンガス注入の実行を指令する。
【0017】演算装置10は、前記実行指令部9からハ
ロゲンガス注入の実行指令を受けると、前記カウンタ7
からパルス数カウント値を読み出すとともに、このパル
ス数カウント値を前記記憶装置9に記憶させ、さらに、
前記実行指令部9における前回の実行指令が出力された
時点で前記記憶装置9に記憶させておいたパルス数カウ
ント値を読みだし、これら各パルス数カウント値の差分
値を算出する。さらに、前記記憶装置9に予め記憶され
た1回の発振パルスで消費されるハロゲンガスの量kを
読みだし、この1回の発振パルスで消費されるハロゲン
ガスと前記差分値とを掛け合わせることで、前記実行指
令部9における前回の実行指令から今回の実行指令まで
の間にレーザ発振により消費されたハロゲンガスの量を
演算し、この消費量を前記ガス供給部5に出力する。
【0018】次に、レーザガス交換後N回目のハロゲン
ガス注入の実行指令がなされた場合の本実施例の動作を
図1を参照して説明する。
【0019】まず、実行指令部9において、レーザガス
交換後N回目のハロゲンガス注入の実行指令が出力され
る。ここで、この実行指令部9における実行指令は、レ
ーザ装置の操作者による指令、図示せぬ外部装置からの
遠隔指令、レーザ装置内部の図示せぬタイマによる指令
およびレーザ装置内部の他の制御部からの指令等を用い
ることができる。
【0020】次に、演算装置10は、このN回目の実行
指令を受けると、まず、カウンタ7においてカウントさ
れたパルス数カウント値C(n)を取り込むとともに、
このカウント値C(n)を記憶装置8に記憶させる。
【0021】さらに、この演算装置10は、前記実行指
令部9からN−1回目のハロゲンガス注入の実行指令を
受け取った際に前記記憶装置8に記憶しておいたパルス
数カウント値C(n−1)を読みだし、前記C(n)と
このC(n−1)との差P(n)を算出する。
【0022】さらに、この演算装置10は、前記記憶装
置8から1回の発振パルスで消費されるハロゲンガスの
量kを読みだし、前記P(n)とこの1回の発振パルス
で消費されるハロゲンガスkを掛け合わせることによ
り、N−1回目の実行指令からN回目の実行指令までの
間にレーザ発振によって消費されたハロゲンガス量H
(n)を算出する。
【0023】次に、前記演算装置10において算出され
たハロゲンガスの消費量H(n)がガス供給部5に出力
され、このガス供給部5では、ハロゲンガス消費量H
(n)に基づいてレーザ管2内にハロゲンガスの注入を
行う。
【0024】次に、本発明の第二の実施例について図面
を参照して詳細に説明する。
【0025】図2は、第二の実施例の構成を示すブロッ
ク図であり、前述の第一の実施例と同様の構成部分に
は、同一の符号を付しており、この重複部分の説明は省
略する。
【0026】出力制御部13は、レーザ管2から出力さ
れるレーザ出力を検知し、その出力の変化を電源回路3
にフィードバックする。
【0027】電源回路3は、前記出力制御部13から出
力されるレーザ出力を一定の変動範囲内に保つように出
力電圧を調整する。
【0028】測定部12は、前記電源回路3から出力さ
れる電圧値を測定し、その電圧値が所定の値に達した場
合に実行指令部9に信号を出力する。
【0029】前記実行制御部9は、前記測定部12から
出力された信号を受信すると、演算装置10にハロゲン
ガス注入の実行指令を行う。
【0030】次に、本実施例の動作について図2および
図3を参照して説明する。
【0031】エキシマレーザ装置1は、出力制御部13
が発振されたレーザ出力を電源回路3にフィードバック
することでパワーロック制御されており、ここで、電源
回路3はレーザ出力を制御するために出力電圧値を調整
している。
【0032】測定部12において、前記電源回路3にお
ける出力電圧値が測定されており、その測定結果を図3
に示す。図3に示すように、ハロゲンガス交換後、電源
回路3は一定のレーザ出力を維持するためにその出力電
圧を少しずつ大きくしていく。ここで、前記測定部12
は、この出力電圧値が所定の上限値に達した場合に、実
行指令部9に信号を出力する。
【0033】この実行指令部9では、前記測定部12か
ら出力された信号を受信すると、直ちに、演算装置10
にハロゲンガス注入の実行指令を行う。
【0034】以降、制御部6からガス供給部5に制御信
号を出力するまでの処理は、前述の第一の実施例と同様
であるので説明は省略する。
【0035】また、図3に示すように、1回目のハロゲ
ンガス注入が実行された直後は、レーザ管2内のハロゲ
ンガスの濃度が初期のレベルに戻るので、前記電源回路
3における出力電力値は一旦小さくなり、以降、この電
源回路3における出力電圧値に基づいて、ハロゲンガス
注入の実行指令が行われることになる。
【0036】また、この第二の実施例においては、ハロ
ゲンガス注入実行直後の前記電源回路3の出力電圧値の
極小値の変化から、記憶装置8に予め記憶された1回の
発振パルスで消費されるハロゲンガスの量kを補正して
いくことも可能である。
【0037】つまり、図4(a)に示すように前記電源
回路3の出力電圧の極小値がハロゲンガス注入が実行さ
れるにつれて、次第に増加していき、その極小値を結ぶ
エンベロープが右上がりならば、前記1回の発振パルス
で消費されるハロゲンガスの量kをk+△kに増加し、
また、図4(b)に示すように、前記電源回路3の出力
電圧の極小値がハロゲンガス注入が実行されるにつれ
て、次第に減少していき、その極小値を結ぶエンベロー
プが右下がりならば、前記1回の発振パルスで消費され
るハロゲンガスの量kをk−△kに減少するようにそれ
ぞれ補正する。これにより、実際の1回の発振パルスで
消費されるハロゲンガスの変化に対応した値が得られる
ことになる。なお、前記△kの値が小さすぎると補正し
たことによる効果が現れるまで何度も補正を行う必要が
生じる。
【0038】また、前述の各実施例ともに、エキシマレ
ーザ装置1における実際の1回の発振パルスで消費され
るハロゲンガスの量kは、レーザ管2の形状、材質、構
造およびこのレーザ管2内のガス組成等が同じ条件であ
る場合には、レーザ管2内に空気を混入させるような事
態が生じないかぎり前記エキシマレーザ装置1の総稼動
時間に応じて変化するので、記憶装置8に予め記憶させ
る1回の発振パルスで消費されるハロゲンガスkは、図
5に示すように前記エキシマレーザ装置1の総稼動時間
に応じて段階的に記憶しておき、カウンタ7もしくは図
示せぬタイマ等により総稼動時間を計測し、その総稼動
時間に応じて、段階的に、この1回の発振パルスで消費
されるハロゲンガスの量kを補正していくことも可能で
ある。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のエキシマ
レーザは、N回目のハロゲンガス注入量を、N−1回目
のハロゲンガス注入時から今回の注入実行指令が出力さ
れるまでになされた発振パルス数と、予め記憶された1
回の発振パルスで消費されるハロゲンガスとに基づいて
算出されるために、簡単な構成で、任意のタイミングの
ハロゲンガス注入を行うことができる。これにより、本
発明のエキシマレーザの使用者は、例えば、レーザ加工
装置のワーク交換時等のレーザ発振を停止させるといっ
た都合の良いタイミングでハロゲンガスの注入を行うこ
とができるために、ハロゲンガス注入中の不安定なレー
ザ出力を使用することを避けることができる。
【0040】また、第二の実施例においては、レーザ出
力の安定化を簡単な構成のハロゲンガス注入制御手段で
実現することができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施例の構成を示す図。
【図2】第二の実施例の構成を示す図。
【図3】電源電圧の出力値を示す図。
【図4】電源電圧の出力値を示す図。
【図5】記憶装置に記憶された1回の発振パルスで消費
されるハロゲンガスの量を示す図。
【図6】従来のエキシマレーザを示す図。
【符号の説明】
1 エキシマレーザ装置 2 レーザ管 3 電源回路 4 トリガ回路 5 ガス供給部 6 制御部 7 カウンタ 8 記憶装置 9 実行指令部 10 演算装置 11 ハロゲンガス容器 12 測定部 13 出力制御部 14 演算装置 15 フッ素ガス分析装置 16 フッ素ガス容器

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】稀ガスとハロゲンガスとの混合ガスからな
    るレーザ媒質を放電励起してレーザ発振させるレーザ管
    と、前記レーザ管に放電用のパルス電圧を出力するパル
    ス電圧出力部と、前記パルス電圧出力部におけるレーザ
    発振パルスをカウントするカウンタと、1回の発振パル
    スで消費されるハロゲンガスの量が予め記憶される記憶
    部と、ハロゲンガスの注入を実行するように指令を出す
    実行指令部と、前記実行指令部からのハロゲンガス注入
    実行指令を受けた場合に、前記カウンタにおいてカウン
    トされたパルス数と前記記憶部に記憶された1回の発振
    パルスで消費されるハロゲンガスの量とに基づいて注入
    すべきハロゲンガスの供給量を算出する演算部と、前記
    演算部から出力されたハロゲンガスの供給量に基づいて
    前記レーザ管にハロゲンガスを供給する供給部とを有す
    エキシマレーザにおいて、 前記レーザ管からのレーザ出力に基づいて、前記パルス
    電圧出力部から出力される電圧値を調整する手段と、 前記パルス電圧出力部から出力される電圧値を測定し、
    この電圧値が所定の値に達した場合に、前記実行指令部
    に実行指令を出力するように信号を出力する手段とを有
    し、 前記ハロゲンガス注入実行直後の前記パルス電圧出力部
    から出力される電圧値の極小値の変化に基づいて、前記
    記憶部に予め記憶された1回の発振パルスで消費される
    ハロゲンガスの量を補正する ことを特徴とするエキシマ
    レーザ。
  2. 【請求項2】稀ガスとハロゲンガスとの混合ガスからな
    るレーザ媒質を放電励起してレーザ発振させるレーザ管
    と、前記レーザ管に放電用のパルス電圧を出力するパル
    ス電圧出力部と、前記パルス電圧出力部におけるレーザ
    発振パルスをカウントするカウンタと、1回の発振パル
    スで消費されるハロゲンガスの量が予め記憶される記憶
    部と、ハロゲンガスの注入を実行するように指令を出す
    実行指令部と、前記実行指令部からのハロゲンガス注入
    実行指令を受けた場合に、前記カウンタにおいてカウン
    トされたパルス数と前記記憶部に記憶された1回の発振
    パルスで消費されるハロゲンガスの量とに基づいて注入
    すべきハロゲンガスの供給量を算出する 演算部と、前記
    演算部から出力されたハロゲンガスの供給量に基づいて
    前記レーザ管にハロゲンガスを供給する供給部とを有す
    るエキシマレーザにおいて、 エキシマレーザの総稼動時間を計測する手段を有し、 この総稼動時間に基づいて、前記記憶部に予め記憶され
    た1回の発振パルスで消費されるハロゲンガスの量を段
    階的に補正していく ことを特徴とするエキシマレーザ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3779010B2 (ja) * 1996-12-12 2006-05-24 株式会社小松製作所 エキシマレーザ装置のガス供給制御装置およびガス供給制御方法
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