JPH0714099B2 - エキシマレーザ装置 - Google Patents

エキシマレーザ装置

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JPH0714099B2
JPH0714099B2 JP63297032A JP29703288A JPH0714099B2 JP H0714099 B2 JPH0714099 B2 JP H0714099B2 JP 63297032 A JP63297032 A JP 63297032A JP 29703288 A JP29703288 A JP 29703288A JP H0714099 B2 JPH0714099 B2 JP H0714099B2
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oscillation
laser
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shots
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智史 秋田
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Shimadzu Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/10Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
    • H01S3/102Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
    • H01S3/104Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers

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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 この発明は、エキシマレーザ装置に係り、特に、レーザ
光の平均パワー、単発エネルギ、発振周波数のような発
振条件のコントロールに関する。
B.従来技術 エキシマレーザは、紫外域で強力な発振線が得られるな
どの種々の特徴を有するため、近年、半導体デバイスや
光化学プロセスなどの分野において、注目を集めてい
る。
一般にエキシマレーザ装置は、次のような各ユニットか
ら構成されている。即ち、エキシマレーザ装置は、例え
ば希ガスやハロゲンガスなどをレーザ媒質としてチャン
バ内に高圧で封じ込め、これを放電励起することによっ
てレーザ光を発生させるレーザ放電管、この放電管内に
上述したような各種のガスを供給したり、放電管内のガ
スを排気するガス循環系、レーザ放電管の発振動作の制
御・ガス循環系の制御・レーザパワーの検出・放電管内
のガス圧の検出などを行うレーザコントローラ、レーザ
放電管に高電圧を供給する高電圧電源、レーザコントロ
ーラとの間を光通信回線などで結ばれて、レーザコント
ローラに対して発振条件などの各種の制御指令を出すレ
ーザ操作装置などを含む。
レーザ操作装置は、レーザコントローラに光通信回線な
どで接続されたマイクロコンピュータを含み、このマイ
クロコンピュータに関連して例えば、タッチパネルなど
の操作パネルが付設された表示器が備えられている。オ
ペレータは、この操作パネルを操作することによって、
レーザ光の平均パワー、単発エネルギ、発振周波数など
の発振条件を初期設定する。このようにして設定された
発振条件は、レーザ操作装置から高電圧電源あるいはレ
ーザコントローラに与えられて、それぞれ所定の制御が
行われることにより、所望条件のレーザ光が得られるよ
うに構成されている。
C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来装置には次のような問題点
がある。
エキシマレーザ装置を使用した各種の産業装置には、予
め定められた一定出力のレーザ光を使用する装置ばかり
ではなく、レーザ発振開始後の経過時間またはレーザパ
ルスのショット数に応じて、レーザ光の平均パワー、単
発エネルギ、あるいは発振周波数を変更して使用する装
置もある。例えば、サンプルであるガラス素材に、比較
的に大きな一定パワーのレーザ光を所定時間照射してガ
ラス素材を溶融し、その後にレーザ光のパワーを徐々に
減少していくことによって、歪が生じないようにガラス
素材を徐々に冷却し、所定時間を経過した後にレーザ光
の照射を停止する装置がある。
このような産業装置に、従来のエキシマレーザ装置を適
用した場合、発振開始後の経過時間あるいはショット数
に応じてレーザ光のパワーなどを変更するのに、レーザ
操作装置に備えられた操作パネルをオペレータがその都
度操作しなければならずたいへん煩雑である。
また、レーザ光の発振条件をショット数などに応じて複
雑に変化させる必要がある場合などには、人手によって
条件値を設定すると精度が悪くなり、実用に供し得なく
なる。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、レーザ発振開始後の経過時間やショット数に応じ
て、レーザ光の平均パワー、単発エネルギ、発振周波数
のような発振条件を容易かつ精度よく変更することがで
きるエキシマレーザ装置を提供することを目的としてい
る。
D.課題を解決するための手段 この発明は、上記目的を達成するために次のような構成
を備えている。
即ち、この発明に係るエキシマレーザ装置は、少なくと
もレーザ光の平均パワー、単発エネルギ、発振周波数を
含むレーザ発振条件群の中から、任意に選択される発振
条件をレーザ発振開始後の経過時間またはショット数に
対応させて入力設定する発振条件入力設定手段と、前記
発振条件入力設定手段によって入力された発振条件を記
憶する記憶手段と、レーザ発振開始後の経過時間または
ショット数を管理する時間管理手段と、前記時間管理手
段によって管理される経過時間またはショット数が、前
記記憶手段に記憶された経過時間またはショット数に至
ったときに、前記記憶手段に記憶されている所定の発振
条件に従ってレーザ発振を制御するレーザ発振制御手段
を備えたことを特徴としている。
E.作用 この発明の作用は次のとおりである。
まず、発振条件入力設定手段によって、レーザ光の平均
パワー、単発エネルギ、発振周波数などの発振条件が、
レーザ発振開始後の経過時間またはショット数に対応さ
せて入力設定される。これらの発振条件は、入力設定さ
れた経過時間またはショット数に対応付けて、記憶手段
に記憶される。一方、時間管理手段は、レーザ発振開始
後の実際の経過時間またはショット数を管理している。
時間管理手段によって検出された経過時間またはショッ
ト数が、前記記憶手段に記憶されている設定経過時間ま
たはショット数に至ったときに、レーザ発振制御手段
は、そのときの経過時間またはショット数に対応付けて
記憶されている発振条件を記憶手段から読み出し、その
条件に従ってレーザ発振を制御する。このようにして、
レーザ光は予め設定された条件に従って連続的に制御さ
れる。
F.実施例 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は、この発明の一実施例の構成の概略を示したブ
ロック図である。
図中、符号1はレーザ放電管、2はレーザ放電管1を制
御するレーザコントローラ、3はレーザコントローラ2
との間を光通信回線(光ファイバ)4で接続され、レー
ザコントローラ2に対して各種の接続指令を与えるため
のレーザ操作装置、5はレーザ放電管1に高電圧を供給
するための高電圧電源である。
レーザ放電管1から照射されたレーザ光Lの一部はビー
ムスプリッタ6で反射されて、レーザコントローラ2に
含まれる光センサ7に入射される。光センサ7は、レー
ザ光のパワーをモニターするために設けられたもので、
その検出信号はA/D変換器8および入出力インターフェ
イス15を介してマイクロコンピュータ9に取り込まれ
る。高電圧電源5の出力電圧は、電圧検出回路10によっ
てモニターされており、その検出信号はA/D変換器11お
よび入出力インターフェイス15を介してマイクロコンピ
ュータ9に取り込まれる。マイクロコンピュータ9は、
これらの検出信号を適宜に符号化処理して光通信送・受
信器12に出力する。光通信送・受信器12は、モニタされ
た電圧データやレーザパワーのデータを、光通信回線4
を介してレーザ操作装置3に伝送する。
また、レーザコントローラ2には、レーザ放電管1をス
イッチングするためのサイラトロン13に与えるトリガ信
号を発生する発振回路14が備えられている。発振回路14
はマイクロコンピュータ9から指令された周波数のトリ
ガ信号を出力する。このトリガ信号によってサイラトロ
ン13がスイッチングされることにより、レーザ放電管1
から前記指定された周波数のレーザ光が照射される。
次にレーザ操作装置3の構成を説明する。
レーザ操作装置3は、レーザコントローラ2との間でデ
ータの送・受信をするための光通信送・受信器16を備え
ている。レーザコントローラ2から伝送されたきたモニ
ターデータは、光通信送・受信器16および入出力インタ
ーフェイス17を介してマイクロコンピュータ18に取り込
まれる。マイクロコンピュータ18は、CPU19、制御プロ
グラム格納用のROM20、入射設定された発振条件を格納
するための発振条件格納用のRAM21、レーザコントロー
ラ2から伝送されたきたモニターデータを格納するため
のデータRAM22、比較的に長い時間を管理するために設
けられたリアルタイムクロック23を含む。なお、符号24
はCRT、25はCRT24に付設されたタッチパネルのような操
作パネルである。
次に、第2図に示したフローチャートに従って、この実
施例の動作を説明する。
まず、オペレータがレーザ操作装置3の操作パネル25を
操作することによって、レーザの発振条件が入力設定さ
れる(ステップS1)。発振条件としては、レーザ光の平
均パワー、単発エネルギ、発振周波数があり、それぞれ
個別に入力設定することができる。これらの発振条件
は、発振開始後の経過時間またはショット数に関連して
設定される。
例えば、第3図は、レーザ発振開始後の経過時間に関連
して入力設定される発振条件の一例として、レーザ光の
平均パワーの設定例を示している。同図に示すように、
発振条件(この例では、平均パワー)は、『発振開始か
ら経過時間t1の間は平均パワーをP1に設定せよ』という
ような定数値による発振条件の設定の他に、『経過時間
t1からt2の間で、平均パワーを関数P(t)に従って減
少させよ』というような関数によっても設定される。他
の発振条件である単発エネルギや発振周波数も同様に設
定することができ、また、これらの発振条件は、発振開
始後のショット数(照射されたレーザパルスの数)に応
じて設定することもできる。このようにして入力設定さ
れた発振条件は、マイクロコンピュータ18の発振条件格
納用のRAM21に記憶される。
発振条件が入力設定され後、操作パネル25からレーザ発
振の起動がかけられる(ステップS2)。発振が開始され
ると、マイクロコンピュータ18のリアルタイムクロック
23によって発振開始後の時間管理が行われるとともに、
レーザ発振の終了条件が成立するまで次に示すステップ
S4ないしステップS13の各処理が繰り返し実行される
(ステップS3)。
即ち、レーザ発振直後では、最初に実行すべき発振条件
(第3図の例では、『発振開始時の平均パワーはP1』と
いう条件)がRAM21から読み出される(ステップS4)。
そして、その発振条件が定数値の条件であるか、関数形
で表された条件であるかが判断され(ステップS5)、定
数値の条件であればステップS6に進む。
ステップS6では、発振条件が平均パワーで指定されてい
る場合には、ROM20に記憶されているパワーコントロー
ル用のプログラムを起動し、そのプログラム中のパワー
コントロール用の定数に、前記読み出された条件を与え
た後、そのプログラムを実行する。その結果、レーザ操
作装置3から高電圧電源5に対して、指定された平均パ
ワーに対応した電圧指令信号が出される。これにより、
高電圧電源5から所定の高電圧がレーザコントローラ2
に供給されることにより、指定された平均パワーのレー
ザ光がレーザ放電管1から照射される。
レーザ光のパワーはレーザコントローラ2によってモニ
タされており、その検出信号は逐次、レーザ操作装置3
に送信されてデータRAM22に記憶されている。CPU19は、
データRAM22に記憶されたレーザパワーのデータと、設
定された発振条件(この場合、平均パワー)とを比較
し、あるいはレーザコントローラ2からリアルタイムで
送られてくるレーザパワーのデートと、前記設定された
発振条件とを比較し、レーザ光のパワーが設定された条
件になるように、高電圧電源5を制御する。このような
レーザ発振の制御は、指定された経過時間またはショッ
ト数になるまで続けられる(ステップS7)。指定された
経過時間になると、リアルタイムクロック23からの信号
に基づき、CPU19は、そのときの発振条件が、指定され
た条件の内の最終のものであるかどうかを判断し(ステ
ップS12)、最終のものでなければステップS4に戻って
次の発振条件を読み出して、上述したステップS5の処理
を行う。
発振条件が関数形で指定されている場合には、ステップ
S5からステップS8に進み、指定された経過時間またはシ
ョット数になるまで、ステップS9ないしステップS11を
繰り返し実行する。まず、発振条件が経過時間に応じて
指定されている場合、ステップS9ではリアルタイムクロ
ック23から経過時間の取り込みを行う。この経過時間に
基づいて、指定された関数からそのときの発振条件(こ
の場合、平均パワー)を算出する(ステップS10)。そ
して、算出された平均パワーとなるように、上述したと
同様にして高電圧電源5の電圧値を制御する(ステップ
S11)。
指定された経過時間についての制御が完了すると、ステ
ップS12に進んで、それが最終の発振条件であったかど
うかを判断し、最終のものであった場合には、ステップ
S13に進んで終了条件成立を示すフラグを立て、ステッ
プS3に戻る。終了条件を示すフラグが立っていると、ス
テップS3からステップS14に進み、レーザ発振を停止す
る。
以上のようにして、指定された条件に従って、レーザ発
振動作が連続的に制御される。
なお、上述の動作説明では、発振条件が経過時間に応じ
て指定された場合を例に採って説明したが、ショット数
に応じて指定されている場合には、次のようにして時間
管理が行われる。即ち、レーザコントローラ2からレー
ザ操作装置3へ、発振回路14が出力するトリガ信号に同
期した信号が伝送されている。レーザ操作装置3のマイ
クロコンピュータ18は、発振開始後、この信号を計数す
ることによってショット数を管理している。
また、上述の動作説明では、発振条件として平均パワー
が指定された場合を例に採ったが、レーザ光の単発エネ
ルギや発振周波数の場合も同様である。具体的には、単
発エネルギが指定された場合、レーザ操作装置3のROM2
3に格納されている単発エネルギコントロール用のプロ
グラムが起動され、指定された単発エネルギになるよう
に高電圧電源5が制御される。
また、発振周波数が指定された場合には、ROM20に格納
されている発振周波数コントロール用のプログラムが駆
動されることにより、指定された発振周波数に応じた制
御指令が光通信回線4を介してレーザコントローラ2に
送られる。レーザコントローラ2のマイクロコンピュー
タ9は、伝送されてきた制御指令に基づいて発振回路14
の周波数を制御し、これによってレーザの発振周波数が
指定された周波数に設定される。
G.発明の効果 以上の説明から明らかなように、この発明に係るエキシ
マレーザ装置は、レーザ発振開始後の経過時間またはシ
ョット数に応じて、レーザ光の平均パワー、単発エネル
ギ、発振周波数のような発振条件を予め指定できるよう
にしたから、レーザ装置の動作中にオペレータの手を煩
わさなくても、レーザの発振条件を自動的に変更するこ
とができる。
また、レーザの発振条件を、発振開始後の経過時間また
はショット数を変数とした関数形で設定した場合には、
人手で操作していた場合には不可能であったような、レ
ーザ発振条件の複雑な変更も容易に、しかも精度よく行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るエキシマレーザ装置の
構成を示した概略ブロック図、第2図は実施例の動作フ
ローチャート、第3図は入力設定された発振条件の一例
である平均パワーと経過時間との関係を例示した線図で
ある。 1…レーザ放電管 2…レーザコントローラ 3…レーザ操作装置 5…高電圧電源 19…CPU 20…ROM 21…発振条件格納用RAM 22…モニターデータ格納用RAM 23…リアルタイムクロック 25…操作パネル

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくともレーザ光の平均パワー、単発エ
    ネルギ、発振周波数を含むレーザ発振条件群の中から、
    任意に選択される発振条件をレーザ発振開始後の経過時
    間またはショット数に対応させて入力設定する発振条件
    入力設定手段と、前記発振条件入力設定手段によって入
    力された発振条件を記憶する記憶手段と、レーザ発振開
    始後の経過時間またはショット数を管理する時間管理手
    段と、前記時間管理手段によって管理される経過時間ま
    たはショット数が、前記記憶手段に記憶された経過時間
    またはショット数に至ったときに、前記記憶手段に記憶
    されている所定の発振条件に従ってレーザ発振を制御す
    るレーザ発振制御手段を備えたことを特徴とするエキシ
    マレーザ装置。
  2. 【請求項2】請求項(1)に記載のエキシマレーザ装置
    において、少なくともレーザ光の平均パワー、単発エネ
    ルギ、発振周波数を含むレーザ発振条件群の中から、任
    意に選択される発振条件は、レーザ発振開始後の経過時
    間またはショット数を変数とした任意の関数で設定され
    るものであるエキシマレーザ装置。
JP63297032A 1988-11-24 1988-11-24 エキシマレーザ装置 Expired - Lifetime JPH0714099B2 (ja)

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JPH02143481A JPH02143481A (ja) 1990-06-01
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