JPH0521868A - エキシマレーザ発振装置 - Google Patents

エキシマレーザ発振装置

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JPH0521868A
JPH0521868A JP17663091A JP17663091A JPH0521868A JP H0521868 A JPH0521868 A JP H0521868A JP 17663091 A JP17663091 A JP 17663091A JP 17663091 A JP17663091 A JP 17663091A JP H0521868 A JPH0521868 A JP H0521868A
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JP
Japan
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gas
laser
circulation path
halogen
excimer laser
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Pending
Application number
JP17663091A
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English (en)
Inventor
Naoya Horiuchi
直也 堀内
Nobuaki Furuya
伸昭 古谷
Takuhiro Ono
拓弘 小野
Keiichiro Yamanaka
圭一郎 山中
Kenichi Takahata
憲一 高畑
Takeo Miyata
威男 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 励起ガス純化装置(循環装置)を有する希ガ
スハライドエキシマレーザ発振装置のガス供給、循環、
補給システムに関し、効率的、連続的なハロゲンガス注
入を行い、レーザ平均出力はもちろんのこと、パルス出
力の安定した小型で優れた特性を持つエキシマレーザ発
振装置を提供することを目的とする。 【構成】 レーザ容器1とガス純化装置(循環装置)6
とを結ぶ第一循環路と、ガス純化装置6の排出側と吸入
側とを結ぶ第二循環路を設け、第二循環路中にガス溜2
1と流量制御手段及び弁16、17、18を設け、ガス
溜21にはハロゲン濃度検出器20と圧力検出器10と
レーザガス注入弁を設け、第一循環路を流れる一部のレ
ーザガスを流量制御手段を介して、第二の循環路中に流
し込み、第一循環路中に流量制御して戻すことによりレ
ーザ容器1に補給されるレーザガスは一定流量となる。
レーザ平均出力、パルス出力が安定し、高信頼性とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はエキシマ発振装置の励起
ガスとして用いられるレーザガス純化装置を具備したガ
ス供給、循環、補給システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、エキシマレーザ発振器は紫外領域
で発振するレーザとして微細加工への応用展開が急速に
高まってきた。特に半導体用微細加工光源としての工業
化が急がれている。
【0003】エキシマレーザは、ガスレーザであり反応
性の極めて高いハロゲンをレーザガスのひとつとして用
いるため、レーザ容器内に於ては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、レーザ容器に付随する光学系に付着したり、またハ
ロゲンそのものの減少を引き起こす。結果として動作中
のエキシマレーザの出力が徐々に低下し、封じ切りレー
ザとしての寿命が短くなり、また様々なレーザ動作に不
安定な要因を招くため信頼性に欠ける弱点を有した。
【0004】従来、エキシマレーザに於ける上記問題点
を解決し、出力安定化を図る手段として例えば市販され
ているラムダフィジックス社(Lumbdaphysik)社及びク
ェステックス社(Questek)社製エキシマレーザの様に
レーザ出力をモニターし、この出力変化に応じて新しい
ガスをレーザ容器に供給し、出力低下を防止、更に印加
電圧をコントロールすることによって出力の安定化を図
っていた。
【0005】以下、従来のエキシマレーザ発振装置につ
いて説明する。図3は従来のエキシマレーザ発振装置の
概略構成を示すものである。詳しくはガス循環と供給シ
ステムを示す。図4において、1はレーザ容器である。
2はガス純化装置(循環装置)で、レーザガスは矢印
a,b,cのループで循環される。3は粉塵除去フィル
ターでありレーザ容器より発生した金属製粉塵は除去さ
れてガス純化装置に流れるか、もしくはガス排気の場合
三方弁4を介してハロゲン除去フィルター5を通して排
気装置6にて排気を行い大気に放出される。
【0006】次にレーザガスの供給は、排気後三方弁4
を循環側に切り替えて電磁弁7、8、9をそれぞれ解放
しハロゲンガス(F2)希ガス(Kr),(He)を圧
力検出器10より読み取り、レーザ容器1にガスを設定
圧力まで供給する。
【0007】以後一連のレーザ動作について説明する。
レーザガスを供給後図示されないがガス容器1には、放
電励起する為の回路ユニットが構成され、パルス放電に
よりガスを励起し両端に配置された光学鏡を通して光は
出射される。レーザ光の一部をビームスプリットし光検
出器11によりレーザ出力を監視し、出力が低下すると
監視制御装置12を介して放電印加電圧を制御するか、
ハロゲンガス例えばフッ素(F2)を電磁弁7を制御し
レーザ容器1に注入することにより低下した出力を回復
する。図4は、上記構成により出力制御されたレーザ出
力及びその制御電圧特性を示す。制御電圧はレーザ出力
低下に伴い上昇するが、ある上限値を越すとハロゲンガ
スの注入(1)を実施する。以後同様な繰り返しを行い
連続して長時間の運転が可能となる、結果としてレーザ
平均出力は一定となる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、結果としてレーザ平均出力は一定に保つ
ことができるが、平均出力として見れば安定しているが
パルス発振であるため場合によっては、パルス間安定性
をも重要視する場合も多く、パルス安定性から見ると問
題となる。ハロゲンガス注入の際、一般的にはパルス出
力は安定し制御電圧上昇に伴い不安定となる。すなわ
ち、この現象は制御電圧の上昇によるものであり、電圧
をコントロールし出力安定化を図る方法では避けられな
い課題を有していた。
【0009】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、レーザガスの注入方法を改善し、ガス劣化された
量のみ徐々に供給する方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、レーザ容器とガスの純化と循環を兼ねる装
置を介して結ぶ第一の循環路とは別に、ガス循環装置の
排出側と吸入側とを結ぶ第二の循環路の中間にガス溜を
設け、そのガス溜に圧力検出器を設け設定圧力まで新鮮
ガス(ハロゲンガス)を注入し、レーザ放電励起にて減
少もしくは劣化した量だけハロゲンガス濃度検出器より
読み取り流量制御弁を介して元の第一の循環路に戻す構
成としたものである。
【0011】
【作用】本発明は上記構成によって、第二の循環路に設
けたガス溜めに新鮮なハロゲンガスを濃度測定し、ある
いは定期的に注入することによって、循環装置で昇圧さ
れた圧力差を利用し元の第一の循環路に連続的に流量制
御されて戻される為、常に新鮮ガス(ハロゲンガス)は
レーザ容器内に補給されることになる。したがって急激
な制御電圧とはならない為、結果としてパルス出力も安
定しもちろん平均出力も常に安定する。
【0012】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例について、図面
を参照しながら説明する。
【0013】図1は本発明の一実施例におけるエキシマ
レーザ発振装置の概略構成図を示し詳しくは、レーザガ
スの供給、循環、補給システム構成図である。この図に
おいて、図3と同一符号は同一または相当部分を示す。
13は主排気弁であり、主にレーザ容器排気を行う。1
4は循環弁で第一の循環路の解放を行い、ガス純化装置
2例えば、冷却トラップもしくはゲッタトラップが用い
られ、前者は、各物質の蒸気圧差を利用してハロゲン化
合物を液化トラップする方法であり、また後者は、チタ
ンやカルシウムなどのゲッター材とハロゲン化合物とを
反応させて、固化トラップする方法である。これらの方
法によりハロゲン化合物等の不純物ガスを除去し、クリ
ーンなガス矢印aとしてレーザ容器に戻される。15、
17はガス供給切り替え弁であり、レーザ容器へのガス
供給を行い、ガスは矢印bと逆方向に流れこむ。16は
第二循環路解放弁、19は第二循環路流量制御手段、1
8はガス溜用排気弁、20はハロゲンガス濃度検出器で
ありガス溜内の濃度を常時検出し、監視制御装置12に
情報を送る。同様に圧力検出器10の情報も送られる。
【0014】次に動作について説明する。レーザ容器に
ハロゲン(例えばF2)、クリプトン、及びバッファガ
ス(例えばNe)の混合ガスを用いてエキシマレーザ発
振装置を連続運転すると、時間とともにレーザガスは劣
化および減少する。この場合、ガス純化を行う為、弁1
4、15を解放しガスは循環される。次に弁16を解放
し第二の循環路を動作させる。この系を流れるガスは流
量制御手段19により流量制限されて、元の循環路に戻
る、この系に流れ込むレーザガスの一部、ハロゲン濃度
を常時測定し、その濃度が設定値より低下すると、弁1
6、17を閉じ18を解放することによって、ガス溜内
の排気を行い新鮮なハロゲンガスは供給される。この操
作の繰り返しとなる。ここで、例えばハロゲンガスのみ
供給するとして、ガス溜を排気するプロセスに於て、排
気されるたびにクリプトンガスが外部に捨てられるが、
その比率のみ一定間隔にて補給すれば、連続してレーザ
発振が可能となる。本実施例では第二の循環路にガスを
流すために、ガス純化装置に内蔵される循環ポンプの圧
力差を利用するものであるが、第二の循環路中にポンプ
を設けても同様の効果を発揮する。
【0015】更に上記実施例では、希ガスとしてクリプ
トンを用いた例を示したがキセノンでもよく、またハロ
ゲンとしてのF2の他Hcl等を用いてもよく、バッフ
ァガスとしてはHeやArの他Ne等でもよい。
【0016】以上本実施例によるレーザ出力特性と放電
制御電圧特性を図2に、従来の同一特性を図4に比較し
て示す。
【0017】この図2から明らかなように、本実施例に
よるエキシマレーザ発振装置は、レーザ出力安定性はゆ
うまでもなく、特にレーザパルス出力の安定性の点で優
れた効果が得られる。また制御電圧の急激な変化もない
ことからレーザビームパターンも安定する。
【0018】以上のように本実施例によれば、レーザ容
器とガス純化装置(循環装置)とを結ぶ第一の循環路
と、該ガス純化装置の排出側と吸入側とを結ぶ第二の循
環路中にガス溜を設け、該ガス溜に新鮮ガス(ハロゲ
ン)を供給し、ハロゲンの濃度変化を監視し、減少した
ハロゲン量に相当する流量を制御手段によって元の循環
路に徐々に戻される。したがってレーザ容器に戻される
ガスはクリーンなガスでありハロゲンは連続的に補給さ
れることになる。結果としてレーザ平均出力はもちろん
のこと、レーザパルスも安定し、更にレーザビームのパ
ターンも非常に安定する。
【0019】したがって信頼性の高い、ランニングコス
トの低いエキシマレーザ発振装置を提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるエキシマレーザ
発振装置の概略構成図
【図2】本発明の第1の実施例におけるレーザ出力特性
と制御電圧特性を示す図
【図3】従来のエキシマレーザ発振装置の概略構成図
【図4】従来のレーザ出力特性と制御電圧特性を示す図
【符号の説明】
1 レーザ容器 2 ガス純化装置 3 粉塵除去フィルター 4 三方弁 5 ハロゲン除去フィルター 6 排気装置 7 弁 8 弁 9 弁 10 圧力検出器 11 光検出器 12 監視制御装置 13 弁 14 弁 15 弁 16 弁 17 弁 18 弁 19 弁 20 ハロゲン濃度検出器 21 ガス溜
フロントページの続き (72)発明者 山中 圭一郎 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 高畑 憲一 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 宮田 威男 神奈川県川崎市多摩区東三田3丁目10番1 号 松下技研株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ容器とガス純化装置(循環装置)
    を結合する閉回路を設けてなる第一のガス循環路と、該
    純化装置(循環装置)の排出側と吸入側を結ぶ閉回路と
    した第二の循環路を備え、該第二の循環路中に少なくと
    も一つないし複数個のガス溜を設け、流量制御手段を介
    して第一のガス循環路にガスを戻すことを特徴とするエ
    キシマレーザ発振装置。
  2. 【請求項2】 第二のガス循環路中に設けた一つないし
    複数個のガス溜に新鮮なハロゲンガスもしくはエキシマ
    レーザガスを少なくとも大気圧以上封入されていること
    を特徴とする請求項1記載のエキシマレーザ発振装置。
  3. 【請求項3】 第二のガス循環路中に設けた一つないし
    複数個のガス溜に流量制御弁とガス圧力検出器とフッ素
    濃度検出器を設けたことを特徴とする請求項1記載のエ
    キシマレーザ発振装置。
  4. 【請求項4】 第二のガス循環路中に設けた一つないし
    複数個のガス溜を介してレーザ容器内に新鮮なレーザガ
    スを供給することを特徴とする請求項1記載のエキシマ
    レーザ発振装置。
JP17663091A 1991-07-17 1991-07-17 エキシマレーザ発振装置 Pending JPH0521868A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5450436A (en) * 1992-11-20 1995-09-12 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Laser gas replenishing apparatus and method in excimer laser system
JPH1064842A (ja) * 1996-02-15 1998-03-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザー照射方法およびレーザー照射装置
WO2008118975A2 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Photomedex, Inc. Method and apparatus for efficiently operating a gas discharge excimer laser
WO2013153704A1 (ja) * 2012-04-09 2013-10-17 三菱電機株式会社 レーザ装置
WO2015107570A1 (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 ガスレーザ発振装置、ガスレーザ発振方法およびガスレーザ加工機

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5450436A (en) * 1992-11-20 1995-09-12 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Laser gas replenishing apparatus and method in excimer laser system
JPH1064842A (ja) * 1996-02-15 1998-03-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザー照射方法およびレーザー照射装置
WO2008118975A2 (en) * 2007-03-27 2008-10-02 Photomedex, Inc. Method and apparatus for efficiently operating a gas discharge excimer laser
WO2008118975A3 (en) * 2007-03-27 2009-04-16 Photomedex Inc Method and apparatus for efficiently operating a gas discharge excimer laser
WO2013153704A1 (ja) * 2012-04-09 2013-10-17 三菱電機株式会社 レーザ装置
WO2015107570A1 (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 パナソニックIpマネジメント株式会社 ガスレーザ発振装置、ガスレーザ発振方法およびガスレーザ加工機

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