JP3079977B2 - エキシマレーザ装置の出力制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置や有機材
料の穴明け等に好適に用いられるエキシマレーザ装置の
出力制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、エキシマレーザ光を用いてポリイ
ミド膜等の有機薄膜に対する微細な穴明け加工が行われ
るようになってきた。

【０００３】紫外域でパルス発振するエキシマレーザ光
の光子エネルギーは高く、かつ短波長であるために集光
性も高い。これらの特徴を利用して微細加工の有効な手
段となっている。

【０００４】従来、エキシマレーザを用いた加工をする
場合、一定の加工条件を得るために、レーザ出力の安定
化が必要とされ、そのような制御方法が種々開発されて
きた。

【０００５】そして、一般的にエキシマレーザの出力制
御方法は、充電電圧の制御とハロゲンガスの注入制御で
行われてきている。

【０００６】以下、各制御方法について説明をする。最
初に、充電電圧による出力制御方法を説明する。

【０００７】図１５は、一般的なＸｅＣｌエキシマレー
ザの構成図を示す。もちろんＸｅＣｌに限定されるもの
ではなく、希ガスとハロゲンガスとでレーザガスを構成
すればよく、またＸｅＣｌの場合は、バッファガスとし
てはＨｅを主として添加することが好適である。

【０００８】図１５において、まず、制御電源２２３で
発生させた高電圧で、放電回路希ガスとハロゲンガスと
バッファガスとからなるレーザガス２２４内の充電用コ
ンデンサ（図示せず）を充電させる。

【０００９】ついで、レーザ制御器２２１と発振器２２
２からの指令により、充電していた電圧を、瞬時に、主
電極２１１、２１２間に印加すると、主電極２１１、２
１２間の領域でグロー放電が発生し、レーザ容器２１０
の外部に設置した全反射鏡２１３と半透過鏡２１４とで
構成された光共振器の共振作用により、レーザ光２１６
として、外部に取り出される。また、一部のレーザ光２
１７は、半透過鏡２１５により反射され、光検出器２１
８で検知され、出力モニタ２２０でレーザ出力が検出さ
れる。

【００１０】ここで、一般的に、図１６（ａ）に示すよ
うに、放電回路２２４内の充電用コンデンサーへの充電
電圧を高くすることで、発振効率は低下するもののレー
ザ出力は増加する。そこで、出力モニタ２２０で検出さ
れた検出レーザ出力をレーザ制御器２２１にフィードバ
ックして、制御電源２２３で発生する電圧を変化させ、
放電回路２２４内の充電用コンデンサーへの充電電圧を
制御することにより、レーザ出力が安定となるように制
御することが可能となる。

【００１１】次に、ハロゲンガス注入による出力制御方
法に関して説明をする。図１６（ｂ）に示すように、一
般的なＸｅＣｌエキシマレーザ装置におけるレーザ出力
の塩化水素ガス濃度依存性は、ある濃度までは、ハロゲ
ンガス濃度が増加するとレーザ出力も増加し、そこを越
えると、ハロゲンガス濃度が増加してもレーザ出力は減
少する性質を有する。そこで、通常は、このようなレー
ザ出力のハロゲンガス濃度依存性のため、出力が最大に
なるようハロゲンガス濃度を設定しているが、レーザ発
振による主電極の蒸発や、レーザチャンバーの構成部品
とハロゲンガスが化学反応を起こすため、次第にハロゲ
ンガス濃度が低下してしまう。よって、ハロゲンガス濃
度の制御を行なうため、ハロゲンガス注入を行なう必要
があるわけである。

【００１２】以下、ハロゲンガスの注入方法を、図１５
のＸｅＣｌエキシマレーザ装置の構成図をもとにを説明
する。

【００１３】図１５において、図示はされていないが、
電磁弁２０４、２０５、２０６、２０７、真空ポンプ２
０８、及び圧力計２０９は、レーザ制御器２２１の指令
により動作するよう結線されている。

【００１４】まず、レーザ制御器２２１からハロゲン注
入の指令が出されると、電磁弁２０４が開き、希釈塩化
水素ガスボンベ２０１から希釈塩化水素ガスがレーザ容
器２１０内に注入される。

【００１５】このとき、レーザ容器２１０内の圧力は、
圧力計２０９によりモニタされており、所定の圧力に達
すると、電磁弁２０４を閉じ、希釈塩化水素ガスの注入
を停止する。

【００１６】この後、真空ポンプ２０８を動作させ、電
磁弁２０７を開き、レーザ容器２１０内のレーザガスの
一部を外部に排出する。そして、レーザ容器２１０内の
圧力が所定の圧力に達すると、電磁弁２０７閉じて排気
を停止し、真空ポンプ２０８を停止する。

【００１７】このようにして、レーザガスの一部を希釈
塩化水素に置換し、塩化水素濃度を高くすることができ
る。

【００１８】次に、以上の各制御を組み合わせた制御方
法について、図１７に示すフローチャートに基づいて説
明をする。

【００１９】まず、エキシマレーザ装置は、予め、設定
レーザ出力Ｅｃ、最小許容充電電圧Ｖｍｉｎ、最大許容
充電電圧Ｖｍａｘ、調整充電電圧ΔＶ、ガス補給量Δ
Ｇ、最大ガス補給回数Ｎｍａｘが設定され、レーザ制御
器２２１に記憶されている（ステップ２３０）。

【００２０】ついで、エキシマレーザ装置の運転が開始
されると、出力モニタ２２０で検出レーザ出力Ｅを検知
し、レーザ制御器２２１に取り込み、同時に放電回路２
２４内の充電用コンデンサの検出充電電圧Ｖをもレーザ
制御器２２１に取り込む（スッテプ２３１）。

【００２１】ついで、レーザ制御器２２１内で、検出レ
ーザ出力Ｅと設定レーザ出力Ｅｃとを比較演算し（ステ
ップ２３２）、Ｅ＜Ｅｃならばレーザ出力を増加させる
べく、指示充電電圧Ｖａを検出充電電圧Ｖから調整充電
電圧ΔＶだけ増加させるために、つまりＶａ＝Ｖ＋ΔＶ
となるとようにレーザ制御器２２１内で演算をする（ス
テップ２３３）。

【００２２】また、Ｅ＝Ｅｃならば、指示充電電圧Ｖａ
を検出充電電圧Ｖに維持すべく、つまりＶａ＝Ｖとなる
とようにレーザ制御器２２１内で演算をする（ステップ
２３４）。

【００２３】また、Ｅ＞Ｅｃならば、レーザ出力を低下
させるべく指示充電電圧Ｖａを検出充電電圧Ｖから調整
充電電圧ΔＶだけ減少させるために、つまりＶａ＝Ｖ−
ΔＶとなるとようにレーザ制御器２２１内で演算をする
（ステップ２３５）。

【００２４】この後、最大許容充電電圧Ｖｍａｘと変更
後の指示充電電圧Ｖａとを比較演算し（ステップ２３
６）、Ｖａ＜Ｖｍａｘならば、変更後の指示充電電圧Ｖ
ａの値を、レーザ制御器２２１から制御電源２２３へ送
り出す。

【００２５】そして再び、出力モニタ２２０で検出レー
ザ出力Ｅを検知し、レーザ制御器２２１に取り込む制御
に戻る（ステップ２３１）。

【００２６】また、Ｖａ≧Ｖｍａｘならば、レーザ容器
２１０の圧力を圧力計２０９でモニタしながら、電磁弁
２０４を開き、レーザ容器２１０内に希釈塩化水素ガス
注入し、そして希釈塩化水素ガスがΔＧ注入されると電
磁弁２０４を閉じる（ステップ２３７）。

【００２７】この後、レーザ容器２１０の圧力を圧力計
２０９でモニタしながら、真空ポンプ２０８を作動して
電磁弁２０７を開き、レーザ容器２１０の内圧が所定の
圧力に達すると、電磁弁２０７を閉じて真空ポンプ２０
８を停止する（ステップ２３８）。

【００２８】次に、ガス補給回数Ｎと最大許容ガス補給
回数Ｎｍａｘを比較して（ステップ２３９）、Ｎ＞Ｎｍ
ａｘならば、それ以上ガス補給をせず、制御不能信号を
発生する（ステップ２４０）。

【００２９】また、Ｎ≦Ｎｍａｘならば、再び、出力モ
ニタ２２０で検出レーザ出力Ｅを検知し、レーザ制御器
２２１に取り込む制御に戻る（ステップ２３１）。

【００３０】以上のような各ステップに従って、制御さ
れたＸｅＣｌエキシマレーザの検出レーザ出力Ｅ、検出
充電電圧Ｖ、塩化水素ガス濃度の推移を示したのが図１
８である。

【００３１】図１８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、各々横
軸に発振パルス数が対応し、縦軸に図１８（ａ）は検知
レーザ出力、図１８（ｂ）は検出充電電圧、図１８
（ｃ）は塩化水素ガス濃度を対応させている。

【００３２】これらにおいて、時刻Ｔ１、Ｔ２及びＴ３
に、ガス補給（ステップ１３７）と所定圧力までガス排
出（ステップ２３８）を実行している。

【００３３】そして、時刻Ｔ４で、ガス補給回数Ｎが最
大許容ガス補給回数Ｎｍａｘを越えてしまい、制御不能
信号を発生する（ステップ２４０）。そして、それ以降
は制御を停止し、検出レーザ出力Ｅが設定レーザ出力Ｅ
ｃは徐々に低下する。

【００３４】さて、エキシマレーザ装置を有機材料の穴
明け等に用いる場合には、エキシマレーザ光を集光して
被加工物に照射する。

【００３５】この場合、レーザ出力を一定に制御するこ
とは、被加工物に照射するレーザ光のエネルギー密度を
一定に制御することになる。

【００３６】ここで、エキシマレーザ装置は、パルス発
振をしており、レーザ光を集光して照射した場合の１パ
ルスあたりの加工穴深さは、被加工物に照射するレーザ
光のエネルギー密度により異なる。

【００３７】より詳細には、ポリイミド薄膜にエキシマ
レーザ光を照射した場合の加工結果を示す図であって、
横軸は照射面でのパルスエネルギー密度、縦軸は１パル
ス当たりの加工穴深さを意味するエッチングレート及び
加工穴の直径に対応した図１９に示されている。

【００３８】図１９によると、同一の光学系を用いてエ
キシマレーザ光を照射した場合、パルスエネルギー密度
が高くなると、エッチングレートも高くなるが、反面、
加工穴の直径はほとんど変化していない。

【００３９】エキシマレーザ光を用いた穴明け加工で
は、被加工物に照射するレーザ光のエネルギー密度を決
めれば、必要なパルス数は、エッチングレートと加工べ
き穴の深さから計算されることがわかるが、実際にはパ
ルス間のバラつきなどを考慮して、加工する穴の深さを
エッチングレートで除した必要最低限のパルス数に比べ
て多い回数でパルスを照射している。

【００４０】つまり、このようにエキシマレーザ光を照
射して被加工物の穴加工を行なう場合、レーザ出力を一
定に制御することは、被加工物に照射するレーザ光のエ
ネルギー密度を一定に制御することであり、被加工物の
加工される複数の穴深さを実質的に一定に制御すること
になる。

【００４１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
制御方法によれば、出力を一定に制御するために、充電
電圧を調整する必要がある。そして、その調整幅も、１
０ｋＶ近くまで可変にする必要があることも多く、回路
設計を含め制御自体が困難であることが多い。

【００４２】また、図１６（ａ）に示すように同一ガス
圧で効率良くレーザ発振できる充電電圧の範囲は、通常
１〜２ｋＶと狭く、その領域を除くと、低電圧側でも高
電圧側でも発振効率は低下するが、特に、出力制御のた
めに印加されることの多い高電圧側での発振効率の低下
は著しい。

【００４３】この様な発振効率の低い充電電圧領域でレ
ーザを発振させると、ガス寿命が短なり、主電極寿命も
短くなるという課題を有しており、特に、高電圧側での
主電極消耗は著しい。

【００４４】しかも主電極寿命は、実際上はレーザ容器
の寿命と同義であり、レーザ容器の交換間隔が短くなる
という課題をも含んでいる。

【００４５】本発明は、このような課題を改善したもの
で、加工穴径や加工品質を損なうことなく、発振効率の
高い充電電圧領域でレーザを運転させることで、ガス寿
命が長く、かつ主電極寿命も長くなる制御方法を提供す
ることを目的とする。

【００４６】

【課題を解決するための手段】本発明のエキシマレーザ
装置の制御方法においては、制御当初は、充電電圧を初
期充電電圧設定部で設定された初期充電電圧一定値で運
転を行う。

【００４７】この設定された初期充電電圧は、印加可能
な充電電圧範囲において、最大の発振効率を得られるよ
うになっている。

【００４８】すなわち、ガス寿命、レーザ容器寿命の面
で最適の運転条件を適用することになる。

【００４９】レーザの運転を続けると、ハロゲンガスの
減少等が原因によるレーザ出力の低減がおきる。

【００５０】これに対しては、ハロゲンガスを含むレー
ザガスの補給をすることで、レーザ出力の回復を行って
いる。このとき、充電電圧は一定のままなので、依然発
振効率の高い領域でレーザの運転を行っていることにな
る。

【００５１】ここで、厳密にはレーザガス圧力、レーザ
ガスの組成が変化していることは否定できない。

【００５２】これに対応するには、常にガス組成のモニ
ターを行う必要が出てくる。この機能を制御に盛り込ん
でも、制御および測定装置が増加し、機構面での複雑
さ、装置コストの上昇を招くため、本発明ではこのよう
な厳密な制御は行わず、簡便な方式をとった。

【００５３】以上の構成で、設定レーザ出力値以上に制
御することが可能となる。そして、エキシマレーザ光を
利用して加工した加工品質には、従来の制御方法に比し
て同等である。

【００５４】ついで、ガス組成、ガス圧力の関係で、ガ
ス注入が限界に達したとき、ガス圧が一定のままで、充
電電圧を変化させ、出力の一定化を行っている。なお、
このときには、発振効率が相対的に低下している。

【００５５】以上のように、本発明においては、可能な
限り充電電圧を一定のもとでレーザを運転し、一定以上
のレーザ出力を得ることができ、ガス寿命、レーザ容器
寿命を伸ばすことができる。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明をする。

【００５７】また、以下の各実施形態においては、図１
５で示される構成のエキシマレーザ装置を用いて説明を
するが、もちろんこの構成に限定されるものではない。

【００５８】（実施の形態１）図１は、本実施の形態に
おける制御方法のフロー図である。

【００５９】図１において、レーザ出力の制御は、スタ
ート１０から始まって、発振効率の高い充電電圧を設定
する充電電圧設定部１１、ガス補給部１３、電圧操作部
１５、及び出力制御不能信号発生部１６が各々実行され
ることによりなされる。また、符号１２、１４は、各々
第１通過点と第２通過点を示すもので、説明の便宜上の
点であり実際の制御には無関係である。

【００６０】以下、スタート１０と第１通過点１２の間
の初期充電電圧設定部１１の工程、第１通過点１２と第
２通過点１４までの間のガス補給部１３の工程、及び第
２通過点１４からエンド１７間の電圧操作部１５の工程
を順次説明をしていく。

【００６１】図２は、スタート１０と第１通過点１２の
間の初期充電電圧設定部１１の工程を詳細に説明したフ
ロー図である。

【００６２】まず、所定の組成でレーザガスをレーザ容
器１１０内に封入後、スタート１０で制御が開始される
と、出力レーザ光の強度を光検出器１１８で検知し、出
力を出力モニタ１２０で検知しながら、制御電源１２３
で発生する充電電圧を、最低許容充電電圧Ｖｍｉｎから
最大許容充電電圧Ｖｍａｘまで掃引する。そして、この
とき、各充電電圧に対応したレーザ出力値は、レーザ制
御器１２１内に記憶されている。（ステップ２０）。

【００６３】ついで、各印加電圧に対応した発振効率を
計算する。ここで、発振効率とは、検出したレーザ出力
値を、放電回路１２４内の充電用コンデンサー（図示せ
ず）に貯えられた静電エネルギーで除した値である。そ
して、発振効率が最大となる充電電圧である発振効率最
大充電電圧Ｖｐを求める。また、設定レーザ出力Ｅｃが
得られる充電電圧である設定出力初期充電電圧Ｖｃをも
算出する（ステップ２１）。

【００６４】そして、設定出力初期充電電圧Ｖｃと最大
許容充電電圧Ｖｍａｘと発振効率最大充電電圧Ｖｐとを
比較する（ステップ２２）。

【００６５】この比較の結果、Ｖｃ＜Ｖｐの場合には、
初期充電電圧ＶｉにＶｐを代入して（ステップ２３）、
第１通過点１２に進む。

【００６６】また、Ｖｐ≦Ｖｃ≦Ｖｍａｘの場合には、
初期充電電圧ＶｉにＶｃを代入して（ステップ２４）、
第１通過点１２に進む。

【００６７】また、Ｖｍａｘ＜Ｖｃの場合には、制御出
力が得られないので外部に制御不能信号を発生し、制御
を終了する（ステップ２５）。

【００６８】図３は、第１通過点１２と第２通過点１４
までの間のガス補給部１３の工程を詳細に説明したフロ
ー図である。

【００６９】第１通過点１２を通過すると、運転状態に
あるレーザの検出レーザ出力Ｅ、検出充電電圧Ｖ及び検
出圧力Ｐを検出する（ステップ３１）。

【００７０】ついで、検出レーザ出力Ｅと設定レーザ出
力Ｅｃとを比較する（スッテプ３２）。

【００７１】この比較の結果、Ｅ≧Ｅｃの場合には、現
状の充電電圧、容器圧力を維持してステップ３１に戻
る。

【００７２】また、Ｅ＜Ｅｃの場合には、低下したレー
ザ出力を回復すべく、次の処理に進む。つまり、レーザ
容器１１０の検出圧力Ｐと最大許容レーザ容器圧力Ｐｍ
ａｘとを比較し（ステップ３３）、Ｐ≦Ｐｍａｘなら
ば、塩化水素ガスをΔＧＨ補給する（ステップ３４）。

【００７３】また、Ｐ＞Ｐｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次のステップ第２通過点１４へ進
む。

【００７４】図４は、第２通過点１４からエンド１７間
の電圧操作部１５の工程を詳細に説明するフロー図であ
る。

【００７５】まず、検出レーザ出力Ｅと設定レーザ出力
Ｅｃとを比較する（ステップ４０）。

【００７６】比較の結果、Ｅ＞Ｅｃならば制御電源２３
への充電指示電圧Ｖａを検出電圧Ｖから調整充電電圧Δ
Ｖだけ低下させて、レーザ出力を下げるように制御する
（ステップ４１）。

【００７７】また、Ｅ＝Ｅｃならば、制御電源１２３へ
の充電指示電圧Ｖａを検出電圧Ｖに維持するよう制御す
る（ステップ４２）。

【００７８】また、Ｅ＜Ｅｃならば制御電源１２３への
充電指示電圧圧Ｖａを検出電圧Ｖから調整充電電圧ΔＶ
だけ増加させて、出力を上げるように制御する（ステッ
プ４３）。

【００７９】ついで、出力制御監視時間ΔＴの間、指示
充電電圧Ｖａと最大許容充電電圧Ｖｍａｘを比較する
（ステップ４４）。

【００８０】そして、指示充電電圧Ｖａが最大許容充電
電圧Ｖｍａｘ以上の場合には、レーザ制御器１２１から
外部に出力制御不能信号を発生させる（ステップ４
６）。

【００８１】また、指示充電電圧Ｖａが、最大許容充電
電圧Ｖｍａｘより小さい場合には、再び検出レーザ出力
Ｅを検出し（ステップ４５）、検出レーザ出力Ｅと設定
レーザ出力Ｅｃを比較するフローに戻る（ステップ４
０）。

【００８２】以上のような制御方法によるＸｅＣｌエキ
シマレーザ装置の検出レーザ出力Ｅ、検出充電電圧Ｖ、
塩化水素ガス濃度、検出圧力Ｐの推移を示したのが、図
５である。

【００８３】図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は横軸にパ
ルス数を対応させ、縦軸に図５（ａ）は検知レーザ出
力、図５（ｂ）は検出充電電圧、図５（ｃ）は塩化水素
ガス濃度、図５（ｄ）は検出圧力を、各々対応させてい
る。

【００８４】これらにおいて、時刻Ｔ１、Ｔ２及びＴ３
に、ガス補給（ステップ３４）を実行している。

【００８５】ついで、時刻Ｔ４で、検出圧力Ｐが最大許
容レーザ容器圧力Ｐｍａｘを越えて、電圧操作による出
力制御に切り替わっている。

【００８６】そして、時刻Ｔ５で指示充電電圧Ｖａが、
最大許容充電電圧Ｖｍａｘに達すると制御不能信号を発
生し（ステップ１６）、制御を停止する。なお、時刻Ｔ
５以降は、レーザを稼働させ続ければ、検出レーザ出力
Ｅが設定レーザ出力Ｅｃから徐々に低下していく。

【００８７】（実施の形態２）図６は、本実施の形態に
おける制御方法のフロー図である。

【００８８】以下、図６をもとに第２の実施形態につい
て説明をする。本実施形態においては、初期充電電圧部
１１と電圧操作部１５と出力不能信号発生部１６の詳細
工程は、第１の実施形態と同様であり、第１通過点１２
と第２通過点１４との間のガス補給部１３の工程を詳細
に説明する。

【００８９】まず、稼働状態にあるレーザの、検出レー
ザ出力Ｅ、検出充電電圧Ｖ及び検出レーザ容器圧力Ｐを
検出する（ステップ５０）。

【００９０】ついで、検出レーザ出力Ｅと設定レーザ出
力Ｅｃとを比較する（ステップ５１）。

【００９１】そして、Ｅ≧Ｅｃならば現状を維持し、ス
テップ５０に戻る。また、Ｅ＜Ｅｃならば低下したレー
ザ出力を増加すべく、次の処理に進む。つまり、レーザ
容器１１０の検出圧力Ｐと最大許容レーザ容器圧力Ｐｍ
ａｘとを比較し（ステップ５２）、Ｐ≦Ｐｍａｘなら
ば、塩化水素ガスをΔＧＨ補給する（ステップ５３）
し、ついでキセノンガスをΔＧＲ補給する（ステップ５
４）。

【００９２】また、Ｐ＞Ｐｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へ進む。

【００９３】（実施の形態３）図７は、本実施の形態に
おける制御方法のフロー図である。

【００９４】以下、図７をもとに第３の実施形態につい
て説明をする。本実施形態においても、第２の実施形態
と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と出力
不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態と同
様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間のガ
ス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【００９５】まず、稼働状態にあるレーザの、検出レー
ザ出力Ｅ、検出充電電圧Ｖ、検出レーザ容器圧力Ｐ及び
検出発振パルス数Ｐｉを検出する（ステップ６０）。

【００９６】ついで、発振パルス数Ｐｉとガス補給から
のパルス数間隔ΔＰｉを比較する（ステップ６１）。

【００９７】そして、Ｐｉ≧ΔＰｉならば現状を維持
し、ステップ６０に戻る。また、Ｐｉ＜ΔＰｉならば低
下したレーザ出力を増加すべく、次の処理に進む。つま
り、レーザ容器１１０の検出圧力Ｐと最大許容レーザ容
器圧力Ｐｍａｘとを比較し（ステップ６２）、Ｐ≦Ｐｍ
ａｘならば、塩化水素ガスをΔＧＨ補給する（ステップ
６３）する。

【００９８】また、Ｐ＞Ｐｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へ進む。

【００９９】（実施の形態４）図８は、本実施の形態に
おける制御方法のフロー図である。

【０１００】以下、図８をもとに第４の実施形態につい
て説明をする。本実施形態においても、第２の実施形態
と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と出力
不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態と同
様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間のガ
ス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【０１０１】まず、稼働状態にあるレーザの検出レーザ
出力Ｅと検出充電電圧Ｖと検出レーザ容器圧力Ｐと検出
発振パルス数Ｐｉを検出する（ステップ６０）。

【０１０２】ついで、発振パルス数Ｐｉとガス補給から
のパルス数間隔ΔＰｉを比較する（ステップ６１）。

【０１０３】そして、Ｐｉ≧ΔＰｉならば現状を維持
し、ステップ６０に戻る。また、Ｐｉ＜ΔＰｉならば低
下したレーザ出力を増加すべく、次の処理に進む。つま
り、レーザ容器１０の検出圧力Ｐと最大許容レーザ容器
圧力Ｐｍａｘとを比較し（ステップ６２）、Ｐ≦Ｐｍａ
ｘならば、塩化水素ガスをΔＧＨ補給する（ステップ６
３）し、ついでキセノンガスをΔＧＲ補給する（ステッ
プ６４）。

【０１０４】また、Ｐ＞Ｐｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へすすむ。

【０１０５】（実施の形態５）図９は、本実施の形態に
おける制御方法のフロー図である。

【０１０６】以下、図９をもとに第５の実施形態につい
て説明をする。本実施形態においても、第２の実施形態
と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と出力
不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態と同
様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間のガ
ス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【０１０７】まず、稼働状態にあるレーザの検出レーザ
出力Ｅ、検出充電電圧Ｖ、検出レーザ容器圧力Ｐ及び検
出発振時間Ｔｉを検出する（ステップ８０）。

【０１０８】ついで、検出発振時間Ｔｉとガス補給から
の発振時間間隔ΔＴｉとを比較する（ステップ８１）。

【０１０９】そして、Ｔｉ≧ΔＴｉならば現状を維持
し、ステップ８０に戻る。また、Ｔｉ＜ΔＴｉならば低
下したレーザ出力を増加すべく、次の処理に進む。つま
り、レーザ容器１１０の検出圧力Ｐと最大許容レーザ容
器圧力Ｐｍａｘとを比較し（ステップ８２）、Ｐ≦Ｐｍ
ａｘならば、塩化水素ガスをΔＧＨ補給する（ステップ
８３）する。

【０１１０】また、Ｐ＞Ｐｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へ進む。

【０１１１】（実施の形態６）図１０は、本実施の形態
における制御方法のフロー図である。

【０１１２】以下、図１０をもとに第６の実施形態につ
いて説明をする。本実施形態においても、第２の実施形
態と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と出
力不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態と
同様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間の
ガス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【０１１３】稼働状態にあるレーザの検出レーザ出力
Ｅ、検出充電電圧Ｖ、検出レーザ容器圧力Ｐ及び検出発
振時間Ｔｉを検出する（ステップ９０）。

【０１１４】ついで、検出発振時間Ｔｉとガス補給から
の発振時間間隔ΔＴｉとを比較する（ステップ９１）。

【０１１５】そして、Ｔｉ≧ΔＴｉならば現状を維持
し、スッテプ９０に戻る。また、Ｔｉ＜ΔＴｉならば低
下したレーザ出力を増加すべく、次の処理に進む。つま
り、レーザ容器１１０の検出圧力Ｐと最大許容レーザ容
器圧力Ｐｍａｘとを比較し（ステップ９２）、Ｐ≦Ｐｍ
ａｘならば、塩化水素ガスをΔＧＨ補給し（ステップ９
３）、ついでキセノンガスをΔＧＲ補給する（ステップ
９４）する。

【０１１６】また、Ｐ＞Ｐｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へ進む。

【０１１７】（実施の形態７）図１１は、本実施の形態
における制御方法のフロー図である。

【０１１８】以下、図１１をもとに第７の実施形態につ
いて説明をする。本実施形態においても、第２の実施形
態と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と出
力不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態と
同様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間の
ガス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【０１１９】稼働状態にあるレーザの、検出レーザ出力
Ｅ、検出充電電圧Ｖ、検出レーザ容器圧力Ｐ及び検出発
振パルス数Ｐｉを検出する（ステップ１００）。

【０１２０】ついで、発振パルス数Ｐｉとガス補給から
のパルス数間隔ΔＰｉを比較する（ステップ１０１）。

【０１２１】そして、Ｐｉ≧ΔＰｉならば現状を維持
し、ステップ１００に戻る。また、Ｐｉ＜ΔＰｉなら
ば、低下したレーザ出力を増加すべく、次の処理に進
む。つまり、ガス補給回数Ｎと最大許容ガス補給回数Ｎ
ｍａｘとを比較し（ステップ１０２）、Ｎ≦Ｎｍａｘな
らば、塩化水素ガスをΔＧＨ補給する（ステップ１０
３）し、ついでレーザ容器１１０内の圧力を一定にする
べくレーザ容器１１０内の圧力をΔＧＨだけ排気する
（ステップ１０４）。

【０１２２】また、Ｎ＞Ｎｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へ進む。

【０１２３】（実施の形態８）図１２は、本実施の形態
における制御方法のフロー図である。

【０１２４】以下、図１２をもとに第８の実施形態につ
いて説明をする。本実施形態においても、第２の実施形
態と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と出
力不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態と
同様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間の
ガス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【０１２５】稼働状態にあるレーザの、検出レーザ出力
Ｅと検出充電電圧Ｖと検出レーザ容器圧力Ｐと検出発振
パルス数Ｐｉを検出する（ステップ１００）。

【０１２６】ついで、発振パルス数Ｐｉとガス補給から
のパルス数間隔ΔＰｉを比較する（ステップ１０１）。

【０１２７】そして、Ｐｉ≧ΔＰｉならば現状を維持
し、ステップ１００に戻る。また、Ｐｉ＜ΔＰｉならば
低下したレーザ出力を増加すべく、次の処理に進む。つ
まり、ガス補給回数Ｎと最大許容ガス補給回数Ｎｍａｘ
とを比較し（ステップ１０２）、Ｎ≦Ｎｍａｘならば、
塩化水素ガスをΔＧＨ補給す（ステップ１０３）し、キ
セノンガスをΔＧＲ補給し（ステップ１０４）し、つい
でレーザ容器１０内の圧力を一定にするべくレーザ容器
１０内の圧力をΔＧＨ＋ΔＧＲだけ排気する（ステップ
２０５）。

【０１２８】また、Ｎ＞Ｎｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へ進む。

【０１２９】（実施の形態９）図１３は、本実施の形態
における制御方法のフロー図である。

【０１３０】以下、図１３をもとに第９の実施形態につ
いて説明をする。本実施形態においても、第２の実施形
態と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と出
力不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態と
同様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間の
ガス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【０１３１】運転状態にあるレーザの検出レーザ出力Ｅ
と検出充電電圧Ｖと検出レーザ容器圧力Ｐと検出発振時
間Ｔｉを検出する（スッテプ２１０）。検出発振時間Ｔ
ｉとガス補給からの発振時間間隔ΔＴｉを比較する（ス
ッテプ２１１）。Ｔｉ≧ΔＴｉならば現状を維持し、ス
ッテプ２１０に戻る。Ｔｉ＜ΔＴｉならば低下したレー
ザ出力を増加すべく、次の処理に進む。ガス補給回数Ｎ
と最大許容ガス補給回数Ｎｍａｘとを比較し（スッテプ
２１２）、Ｎ≦Ｎｍａｘならば、塩化水素ガスをΔＧＨ
補給する（ステップ２１３）し、次いでレーザ容器１０
内の圧力を一定にするべくレーザ容器１０内の圧力をΔ
ＧＨだけ排気する（ステップ２１４）。Ｎ＞Ｎｍａｘな
らば、これ以上ガスを注入できないので、次のスッテプ
の第２通過点１０４へすすむ。

【０１３２】（実施の形態１０）図１４は、本実施の形
態における制御方法のフロー図である。

【０１３３】以下、図１４をもとに第１０の実施形態に
ついて説明をする。本実施形態においても、第２の実施
形態と同様に、初期充電電圧部１１と電圧操作部１５と
出力不能信号発生部１６の詳細工程は、第１の実施形態
と同様であり、第１通過点１２と第２通過点１４との間
のガス補給部１３の工程を詳細に説明する。

【０１３４】稼働状態にあるレーザの検出レーザ出力
Ｅ、検出充電電圧Ｖ、検出レーザ容器圧力Ｐ及び検出発
振時間Ｔｉを検出する（ステップ１３０）。

【０１３５】ついで、検出発振時間Ｔｉとガス補給から
の発振時間間隔ΔＴｉを比較する（ステップ１３１）。

【０１３６】そして、Ｔｉ≧ΔＴｉならば現状を維持
し、ステップ１３０に戻る。また、Ｔｉ＜ΔＴｉならば
低下したレーザ出力を増加すべく、次の処理に進む。つ
まり、ガス補給回数Ｎと最大許容ガス補給回数Ｎｍａｘ
とを比較し（ステップ１３２）、Ｎ≦Ｎｍａｘならば、
塩化水素ガスをΔＧＨ補給する（ステップ１３３）し、
キセノンガスをΔＧＲ補給し（ステップ１３４）し、つ
いでレーザ容器１０内の圧力を一定にするべくレーザ容
器１０内の圧力をΔＧＨ＋ΔＧＲだけ排気する（ステッ
プ１３５）。

【０１３７】また、Ｎ＞Ｎｍａｘならば、これ以上ガス
を注入できないので、次の第２通過点１４へ進む。

【０１３８】なお、以上の実施形態で、ガス補給される
ハロゲンガスや希ガスは、希釈されたハロゲンガスや希
ガスでも使用可能である。

【０１３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、初期充電
電圧を維持したままで、レーザガスの補給をするため、
１０ｋＶ近くまで可変にする必要がある充電電圧の制御
を実質的に排除することができる。

【０１４０】よって、発振効率の低い充電電圧領域でレ
ーザを発振させる必要がなくなり、ガス寿命、主電極寿
命の短命化を効果的に防止した高品質な穴明け加工が可
能なエキシマレーザ装置のレーザ出力の制御を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態によるレーザ出力制御の
概略フロー図

【図２】同初期充電電圧設定工程のフロー図

【図３】同ガス補給工程のフロー図

【図４】同電圧操作工程のフロー図

【図５】同制御動作の説明図

【図６】本発明の他の実施形態のガス補給工程のフロー
図

【図７】同ガス補給工程のフロー図

【図８】同ガス補給工程のフロー図

【図９】同ガス補給工程のフロー図

【図１０】同ガス補給工程のフロー図

【図１１】同ガス補給工程のフロー図

【図１２】同ガス補給工程のフロー図

【図１３】同ガス補給工程のフロー図

【図１４】同ガス補給工程のフロー図

【図１５】従来のＸｅＣｌエキシマレーザの構成図

【図１６】同エキシマレーザの特性の説明図

【図１７】同制御フロー図

【図１８】同制御動作の説明図

【図１９】同エキシマレーザの加工特性の説明図

【符号の説明】

１１ 初期充電電圧設定部 １３ ガス補給部 １５ 電圧操作部 １６ 出力制御不能信号発生部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−294013（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−276686（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−3481（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−29385（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−26176（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−87388（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−102555（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−169120（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−177461（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/13 - 3/139 B23K 26/00 - 26/18

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザガスを収納したレーザ容器と、レ
   ーザ制御器からの指示で充電電圧が可変にできる制御電
   源と、出力レーザ光の光強度を測定する出力モニタと、
   前記レーザ容器の封入圧力をモニタする圧力計とを備え
   たエキシマレーザ装置の出力制御方法であって、初期充
   電電圧を設定する初期充電電圧設定工程と、前記レーザ
   ガスを補給するガス補給工程と、充電電圧を操作する電
   圧操作工程とを有し、前記初期充電電圧設定工程、前記
   ガス補給工程及び前記電圧操作工程の順番に実行され、
   前記ガス補給工程では、充電電圧が前記初期充電電圧設
   定工程で設定された状態で、前記出力モニタで得られる
   前記レーザ光の光強度を設定レーザ出力値以上に保持す
   るように前記レーザガスを前記レーザ容器に注入し、前
   記電圧操作工程では、前記出力モニタで得られる前記レ
   ーザ光の光強度を設定レーザ出力値に保持するように、
   前記レーザ容器に前記レーザガスを注入することなく、
   レーザ制御器からの指示で制御電源を制御して前記充電
   電圧を可変にするエキシマレーザ装置の出力制御方法。
2. 【請求項２】 ガス補給工程は、充電電圧が初期充電電
   圧設定工程で設定された状態で、出力モニタで得られる
   レーザ光の光強度を設定レーザ出力値以上に保持するよ
   うにレーザガスをレーザ容器に注入し、その後前記レー
   ザ容器内の前記レーザガスを排気する請求項１記載のエ
   キシマレーザ装置の出力制御方法。
3. 【請求項３】 レーザ容器に注入するレーザガスが、ハ
   ロゲンガスまたは希釈ハロゲンガスを含む請求項１また
   は２記載のエキシマレーザ装置の出力制御方法。
4. 【請求項４】 レーザ容器に注入するレーザガスが、希
   ガスまたは希釈希ガスを含む請求項１から３のいずれか
   記載のエキシマレーザ装置の出力制御方法。