JPH0660161U - レーザ装置のウインドウ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型かつ簡単な構造で、ウインドウの脱着時
にチャンバ内への空気混入を防止するレーザ装置のウイ
ンドウ機構を提供する。 【構成】 チャンバ１とウインドウ７との間に、外径中
心と内径中心とが偏心したシャッタホルダ９を収容する
アダプタ２を設け、前記シャッタホルダ９の穴内にレー
ザ光を通す開口部を備えた円板状のシャッタ１０を収容
する。ウインドウの脱着に際し、チャンバ内圧が外気圧
以上になるように不活性ガスでチャンバ内をパージした
後、ボルト６を緩め、プレート４ａ、カバー５を１／２
回転させる。プレート４ａに挿嵌されたボス１０ｆを介
してシャッタ１０が１／２回転するので、チャンバ１の
光路口はシャッタ１０によって遮蔽される。この状態で
プレート４ａ、カバー５を取り外し、ウインドウ７を清
掃または交換する。ウインドウの装着は上記と逆の手順
で行う。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ガスレーザ装置のウインドウ機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来のガスレーザ装置のウインドウ機構すなわちウインドウとウインドウホル ダ等の構造例を図１３に示す。同図において、レーザチャンバ（以下チャンバと いう）１の両側面の光軸Ｘ−Ｘ位置にウインドウホルダ１４がボルト３を用いて 締着され、ウインドウホルダ１４とカバー５との間にウインドウ７が挟着されて いる。また前記ウインドウホルダ１４の内側面には、レーザ光路用スリット８ａ を備えた板８が取り付けられることもある。

【０００３】 たとえば、ガスレーザの一種であるエキシマレーザを発振させると、ほぼショ ット数に応じて塵（主に放電による電極の消耗によって生じたもの）が発生し、 この塵がウインドウに付着してウインドウの透過率を落としていくため、これが レーザ出力を徐々に低下させる一因となっている。そこで、一定のショット数ご とにチャンバからウインドウを取り外し、ウインドウに付着した塵を取り除かな ければならない。前記ウインドウの清掃あるいは交換に際して、チャンバ内はあ らかじめＨｅなどの不活性ガスでパージしておくが、チャンバ両端に設けられて いるレーザビームが通過する経路は、チャンバからウインドウを外すときに開放 状態となるため、チャンバ内が空気に触れてしまい、パシベーションが壊れてし まう。そのため、ウインドウ清掃または交換後、チャンバにウインドウを装着し レーザガスを充填して発振させても、レーザ出力が直ちに回復することはない。 すなわち、レーザ出力を回復させるためパシベーションを戻す必要がある。パシ ベーションを戻すには、一定時間発振させ、ウインドウ取外しの際にチャンバ内 に流入した空気に含まれている水分等や及びこれとレーザガス中のハロゲンガス とが反応して生じた生成物をチャンバから排気して除去し、場合によってはレー ザガスの交換を何度か行い、そのつど一定間発振させる必要がある。つまりウイ ンドウの清掃あるいは交換後は、レーザを定常状態に戻すために多くの時間とレ ーザガスを費やさなければならない。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記問題点を解決するため、図１４に示すように、チャンバ１とウインドウホ ルダ１４との間にゲートバルブ１５あるいはスライドバルブ等を組み込み、ウイ ンドウ脱着時に前記バルブによってレーザビームの経路を遮断してからウインド ウを脱着する方法や、同じように前記バルブでレーザビームの経路を遮断した後 、ウインドウ機構の部分を排気し、不活性ガスでパージしてからウインドウを脱 着する方法がある。これらの方法は確かに空気がチャンバ内に混入しにくいため 、図１３に示したウインドウ機構に比べてパシベーションの破壊を抑えるには有 効であるが、前記ゲートバルブやスライドバルブ等はシールとなるＯリング上で プレート等を滑らせてバルブを開閉するので、開閉頻度が増したり、バルブの両 側の圧力差によってはＯリングの噛み込みを起こし、バルブの故障を招く危険性 がある。また、部品点数が増えるためウインドウ機構が複雑かつ大型化するとと もにウインドウ機構の信頼性を低下させる欠点もある。また後者の方法の場合に はウインドウ機構に排気・パージ用の配管を設けねばならない。更に、前記バル ブの組み込みによって共振器長が長くなり、これがレーザ出力を低下させる原因 にもなっている。本考案は上記従来の問題点に着目してなされたもので、小型か つ簡単な構造でウインドウの脱着時にチャンバ内への空気混入を防止する機能を 備えたレーザ装置のウインドウ機構を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案に係るレーザ装置のウインドウ機構は、レー ザ光を通す開口部を有するシャッタを、ウインドウまたはミラーを保持する部分 とレーザチャンバとの間に設け、 ウインドウまたはミラーを保持する部分とレーザチャンバとの間に、外径中心 と内径中心とが偏心したシャッタホルダを収容するアダプタを設け、前記シャッ タホルダの穴内にレーザ光を通す開口部を備えた円板状のシャッタを収容し、こ のシャッタを１／２回転させることによってレーザチャンバの光路口を遮蔽する ウインドウ機構としてもよく、 ウインドウまたはミラーを保持する部分とレーザチャンバとの間にシャッタホ ルダを挟着し、このシャッタホルダに設けた穴内にレーザ光を通す開口部を備え た板状のシャッタを収容し、シャッタを直線移動させることによってレーザチャ ンバの光路口を遮蔽するウインドウ機構としてもよい。 また、このとき、前記ウインドウまたはミラーの脱着に際してレーザチャンバ 内圧が外気圧以上となるように不活性ガスを用いてパージした後、前記シャッタ を変位させてレーザチャンバの光路口を遮蔽する構成としているので、レーザチ ャンバ内に空気が入ることがない。

【０００６】

【作用】

上記構成によれば、ウインドウまたはミラーを保持する部分とレーザチャンバ との間に、レーザ光を通す開口部を有するシャッタを設けたので、レーザ装置を 稼働させているときレーザ光は前記シャッタの開口部を通してウインドウまたは ミラーに到達する。そして、シャッタを１／２回転または直線移動させると、レ ーザチャンバの光路口とシャッタの開口部とが完全にずれて光路口を遮蔽するこ とができる。このような構造にすると、シャッタの変位量が小さく、従って光路 口遮蔽機構を小型にすることが可能である。また、本考案ではシャッタとレーザ チャンバ又はレーザ光路用スリット又はアダプタとの摺動面をＯリング等で封止 していないが、前記ウインドウまたはミラーの脱着に当たり、あらかじめレーザ チャンバ内圧が外気圧以上となるように不活性ガスを用いてパージするので、シ ャッタとレーザチャンバとの隙間が完全に封止されていなくても外気がレーザチ ャンバ内に侵入することはほとんどない。

【０００７】

【実施例】

以下に、本考案に係るレーザのウインドウ機構の実施例について、図面を参照 して説明する。図１は本考案の第１実施例におけるウインドウ機構周辺の断面図 、図２は図１のＡ−Ａ線に沿うシャッタホルダとシャッタの断面図、図３はシャ ッタの斜視図である。これらの図において、チャンバ１の両側面の光軸位置にア ダプタ２がボルト３を用いて締着され、前記アダプタ２の外側面にはプレート４ と、カバー５とがボルト６を用いて締着されている。そしてウインドウ７は、前 記プレート４とカバー５とによって挟持されている。前記アダプタ２には光軸Ｘ −Ｘを中心とする段付き穴が設けられ、この段付き穴の大径穴底面にレーザ光路 用スリット８ａを備えた板８が締着されている。また、前記段付き穴の小径穴に はシャッタホルダ９が嵌着されている。シャッタホルダ９は、図２に示すように 外周に対して偏心した穴を有する金属またはセラミックス製の円筒で、外周から 内周に貫通するキリ穴９ａ，９ｂを備えている。

【０００８】 シャッタホルダ９の穴内には金属またはセラミックス製の円板状のシャッタ１ ０が回動自在に挿嵌されている。このシャッタ１０には図３に示すように、上記 レーザ光路用スリット８ａよりやや大きい開口部１０ａと、切り欠き溝１０ｂお よびストッパピン穴１０ｃとが設けられている。前記ストッパピン穴１０ｃには 、図２に示すようにスプリング１０ｄに付勢されたストッパピン１０ｅが組み込 まれている。プレート４には、前記開口部１０ａよりやや大きい開口部４ａが設 けられ、レーザ光はレーザ光路用スリット８ａ、開口部１０ａおよび開口部４ａ を通過してウインドウ７に至る。また、前記プレート４にはシャッタ１０側に突 出するピン４ｂが固着され、このピン４ｂの先端は、シャッタ１０に設けられた 切り欠き溝１０ｂに挿嵌されている。プレート４をほぼ光軸Ｘ−Ｘの回りに回転 させると、前記ピン４ｂが切り欠き溝１０ｂ内をスライドしつつシャッタ１０に 回転力を伝達するため、シャッタ１０はシャッタホルダ９内で回転することがで きるようになっている。

【０００９】 次に、ウインドウ脱着の手順を図１〜図５に基づいて説明する。図１および図 ２はレーザ装置を稼働させている通常の状態を示し、シャッタ１０に組み込まれ たストッパピン１０ｅの先端はシャッタホルダ９のキリ穴９ａに当接してシャッ タ１０を固定している。このときシャッタ１０はレーザ光路用スリット８ａを遮 っていないので、レーザ発振が可能である。ウインドウ７の清掃または交換に当 たり、チャンバ内圧≧雰囲気圧となるようにチャンバ内をＨｅなどの不活性ガス でパージした後、ボルト６を緩め、一体に締着されているプレート４とカバー５ とをアダプタ２から若干浮かす。このときプレート４とアダプタ２との間に多少 の隙間ができるが、チャンバ内圧≧雰囲気圧となっているため、プレート４、カ バー５をウインドウホルダ２から抜き取って長時間放置しない限り、チャンバ１ 内に空気が混入することはほとんどない。図４は前記プレート４、カバー５を１ ／２回転させた状態を示すウインドウ機構周辺の断面図、図５は図４のＡ−Ａ線 に沿うシャッタホルダとシャッタの断面図である。これらの図に示すように、プ レート４、カバー５を１／２回転させると、ストッパピン１０ｅはシャッタホル ダ９のキリ穴９ａから外れ、キリ穴９ｂに当接し、シャッタ１０を１８０°回転 した位置に固定する。これによりシャッタ１０はレーザ光路用スリット８ａを完 全に遮ることになり、チャンバ１内は外気と遮断された状態になる。その後、プ レート４およびカバー５をアダプタ２から取り外す。このときピン４ｂはプレー ト４とともにシャッタ１０から抜き取られる。前記プレート４とカバー５とを分 離してウインドウ７を取り出し、ウインドウ７の清掃または交換を行う。

【００１０】 上記プレート４、カバー５の回転は、これらの部品を手で掴んで回してもよく 、あるいはプレート４、カバー５に共締めしたハンドルによって回してもよい。 アダプタ２とプレート４との合わせ面近傍に位置決め用刻線を設けておけば、シ ャッタ１０の回転および旧位置への復元を正確に行うことができる。ウインドウ ７の清掃または交換後、ウインドウ７をプレート４とカバー５との間に組み込み 、上記と逆の手順を用いてプレート４、カバー５をウインドウホルダ２に近接さ せ、ピン４ｂをシャッタ１０の切り欠き溝１０ｂに挿入した上、シャッタ１０を １８０°回転させる。次にボルト６を締めつけて図１の状態に戻す。

【００１１】 図６〜図１０は本考案の第２実施例を示し、図６はレーザ装置を稼働させてい る通常の状態を示すウインドウ機構周辺の断面図、図７は図６のＡ−Ａ線に沿う 断面図、図８はレーザ光路を遮蔽したときの状態を示すウインドウ機構周辺の断 面図、図９は図８のＡ−Ａ線に沿う断面図、図１０はシャッタの斜視図である。 これらの図において、ウインドウ機構の基本構成は図１に示した第１実施例とほ ぼ同一であり、重複説明を避けるため図１と同一部分については同一符号を付け て説明を省略する。１０ｆは金属またはセラミックス製のシャッタ１０と一体に 構成されたボスで、シャッタ１０およびボス１０ｆにはレーザ光路用スリット８ ａよりやや大きい開口部１０ａが設けられ、このボス１０ｆはプレート４ａの角 穴に挿嵌されている。なお、アダプタ２には突起部２ｂがあるため、ボルト６を 緩めてプレート４ａを抜こうとしても溝４ｂが突起部２ｂに引っかかるので、プ レート４ａがアダプタ２から脱落することはない。こうした図６の状態ではシャ ッタ１０がレーザ光路用スリット８ａを遮っていないため、レーザ発振が可能で ある。ウインドウ７の取り外しに当たり、チャンバ内圧≧雰囲気圧となるように チャンバ内をＨｅなどの不活性ガスでパージした後、ボルト６を緩め、一体に締 着されているプレート４ａとカバー５を回動させる。プレート４ａとカバー５が １８０°回転した状態が図８に示してある。プレート４ａとカバー５は半円周分 だけ切ってある溝４ｂを介して突起部２ｂに沿って１８０°だけ回転することが できるこうして前記プレート４ａ、カバー５を１８０°回転させると、ボス１０ ｆとともにシャッタ１０がシャッタホルダ９内で回転し、ストッパピン１０ｅは シャッタホルダ９のキリ穴９ａから外れ、キリ穴９ｂに当接してシャッタ１０を 固定する。これによりシャッタ１０はレーザ光路用スリット８ａを完全に遮るこ とになり、チャンバ１内は外気と遮断された状態になる。なおかつプレート４ａ にある貫通溝４ｃは突起部２ｂの位置にくるためプレート４ａとカバー５をアダ プタ２から取り外すことができる。第１実施例に比べ、プレート４ａとカバー５ をアダプタ２から浮かせることなく回動可能なため、プレート４ａとアダプタ２ との間に隙間も生ぜずチャンバ１内空気が混入する可能性がさらに減る。しかも 突起部２ｂにより脱着できる位置が限定されるので脱着作業の信頼性がさらに向 上する（回動中、レーザ光路用スリット８ａを遮ることなしにプレート４ａとカ バー５がアダプタ２からはずれることがないため）。そしてこの状態からプレー ト４ａとカバー５をアダプタ２から取り外し、プレート４ａとカバー５をアダプ タ２から取り外し、プレート４ａとカバー５とを分離してウインドウ７を取りだ した上、ウインドウ７の清掃または交換を行う。ウインドウの再取付は前記ウイ ンドウの取り外しと逆の手順で行う。

【００１２】 図１１および図１２は第３実施例におけるウインドウ機構周辺の断面図である 。これらの図において、チャンバ１の両側面の光軸位置にアダプタ２がボルト３ を用いて締着され、前記アダプタ２の外側面にはシャッタホルダ１１、プレート ４、カバー５がボルト６を用いて締着されている。アダプタ２に設けられた大径 穴の底面にはレーザ光路用スリット８ａを備えた板８が締着され、前記スリット ８ａよりやや大きい開口部２ａはアダプタ２の外側面に開口している。前記シャ ッタホルダ１１は、シャッタ１０が往復動する角穴又はＵ字形の穴１１ａと、こ の角穴又はＵ字形の穴１１ａから外周に向かうキリ穴１１ｂとを備え、前記キリ 穴１１ｂはＯリングとシール用ボルト１２とを用いて封止されている。また、シ ャッタ１０は前記アダプタ２とプレート４とに挟持される金属またはセラミック ス製の角形又はＵ字形の板で、前記開口部２ａよりやや大きい開口部１０ａと、 外周に穿設されたネジ穴１０ｇとを備え、ウインドウホルダ２とプレート４との 間で摺動自在である。

【００１３】 図１１はレーザ装置を稼働させている通常の状態を示し、シャッタ１０はレー ザ光路用スリット８ａを遮っていないので、レーザ発振が可能である。ウインド ウ７の取り外しに当たり、チャンバ内圧≧雰囲気圧となるようにチャンバ内をＨ ｅなどの不活性ガスでパージした後、シール用ボルト１２を抜き取り、図９に示 すようにシャッタ駆動用ボルト１３を挿入した上、シャッタ１０のネジ穴１０ｇ にねじ込む。シャッタ駆動用ボルト１３はシール用ボルト１２より細いので、シ ャッタホルダ１１に穿設されたねじ穴を遊貫してシャッタ１０のネジ穴１０ｇに ねじ込むことができる。前記シール用ボルト１２を抜き取ったとき、図１１のア ダプタ２、シャッタホルダ１１、プレート４、シャッタ１０、シール用ボルト１ ２で囲まれた領域が空気に触れるが、チャンバ内圧≧雰囲気圧となっているため 、シール用ボルト１２をシャッタホルダ１１から抜き取って長時間放置しない限 り、チャンバ１内に空気が混入することはほとんどない。次に、図９に示すよう にシャッタ駆動用ボルト１３を引いて、シャッタ１０を図１２の上方にスライド させる。この操作によりアダプタ２の開口部２ａは完全に遮られ、チャンバ１内 は外気と遮断される。この状態でボルト６、プレート４およびカバー５をシャッ タホルダ１１から取り外し、前記プレート４とカバー５とを分離してウインドウ ７を取り出し、ウインドウ７の清掃または交換を行う。ウインドウ７の再取り付 けは取り外し時と逆の手順で行う。

【００１４】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、ウインドウまたはミラーを保持する部分 とチャンバとの間に、レーザ光を通す開口部を有するシャッタを設け、レーザ装 置の稼動時には前記シャッタの開口部を通してレーザ光を発振させ、ウインドウ またはミラーを脱着する場合はシャッタを僅かに変位させるだけで光路口を遮蔽 することができる。従って小型かつ簡単な構造で、光路口の遮蔽操作も容易であ る。また、シャッタの摺動面にＯリング、ガスケット等を使用していないので、 これらの封止材の劣化、噛み込み等の問題発生がなく、ウインドウ機構の信頼性 を確保することができる。本考案では、前記ウインドウまたはミラーの脱着に当 たり、あらかじめチャンバ内圧が外気圧以上となるように不活性ガスを用いてパ ージすると、シャッタとチャンバとの隙間から外気がチャンバ内に侵入すること はほとんどなく、パシベーションの破壊を最小限に抑えることができ、ウインド ウまたはミラーの清掃、交換後の装置の立ち上がり時間を従来に比べて大幅に短 縮することが可能となる。更に、ウインドウまたはミラー部分のみの給排気を行 わないので、この部分の給排気用配管を必要としない。このように本考案による レーザ装置は部品点数が少なく、小型かつ簡単な構造で、信頼性の高いウインド ウ機構を実現することができるとともに、共振器長も短く抑えることができるた め、レーザ出力の増大に寄与する等、多くの効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例におけるウインドウ機構周
辺の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿うシャッタホルダとシャッ
タの断面図である。

【図３】シャッタの斜視図である。

【図４】図１のウインドウ機構において、シャッタを反
転した状態を示す断面図である。

【図５】図４のＡ−Ａ線に沿うシャッタホルダとシャッ
タの断面図である。

【図６】本考案の第２実施例におけるウインドウ機構周
辺の断面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図８】レーザ光路を遮蔽したときの状態を示すウイン
ドウ機構周辺の断面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図１０】シャッタの斜視図である。

【図１１】本考案の第３実施例におけるウインドウ機構
周辺の断面図である。

【図１２】図８のウインドウ機構において、シャッタを
スライドさせた状態を示す断面図である。

【図１３】従来の技術によるウインドウ機構周辺の断面
図である。

【図１４】チャンバとウインドウホルダとの間にゲート
バルブを設けた従来のレーザ装置の概略側面図である。

【符号の説明】

１ レーザチャンバ、 ２ アダプタ、 ２ａ，４ａ，
１０ａ 開口部 ４ａ プレート、 ５ カバー、 ７ ウインドウ ８ａ レーザ光路用スリット、 ９，１１ シャッタホ
ルダ、１０ シャッタ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウインドウまたはミラーが装着され、か
   つ、レーザチャンバに付設されたウインドウホルダと、
   ウインドウまたはミラーを交換あるいはクリーニング時
   にチャンバーを密封するウインドウホルダに配設された
   シャッタとを有するガスレーザ装置において、レーザ光
   路口を有するウインドウホルダと、ウインドウホルダの
   レーザ光路口とほぼ同等形状のレーザ光路口を有するシ
   ャッタとからなることを特徴とするレーザ装置のウイン
   ドウ機構。
2. 【請求項２】略円形形状よりなり、かつ、円形形状がレ
   ーザ光路口に対して偏心しているシャッタである請求項
   １記載のレーザ装置のウインドウ機構。
3. 【請求項３】 ウインドウホルダとレーザチャンバとの
   間に、外径中心と内径中心とが偏心したシャッタホルダ
   を収容するアダプタを設け、前記シャッタホルダの穴内
   にレーザ光を通す開口部を備えたほぼ円板状のシャッタ
   を収容し、このシャッタを１／２回転させることによっ
   てレーザチャンバの光路口を遮蔽することを特徴とする
   請求項１あるいは２記載のレーザ装置のウインドウ機
   構。
4. 【請求項４】 ウインドウホルダとレーザチャンバとの
   間にシャッタホルダを挟着し、このシャッタホルダに設
   けた穴内にレーザ光を通す開口部を備えた板状のシャッ
   タを収容し、シャッタを直線移動させることによってレ
   ーザチャンバの光路口を遮蔽することを特徴とする請求
   項１のレーザ装置のウインドウ機構。
5. 【請求項５】 レーザ光を通す開口部を有するシャッタ
   を、ウインドウホルダとレーザチャンバとの間に設け、
   前記ウインドウまたはミラーの脱着に際してレーザチャ
   ンバ内圧が外気圧以上となるように不活性ガスを用いて
   パージした後、前記シャッタを変位させてレーザチャン
   バの光路口を遮蔽する請求項１、２、３、あるいは４記
   載のレーザ装置のウインドウ機構。