(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ装置を構成する光学部品が内蔵された筐体に設けられたレーザ光導入口とレーザチャンバに設けられたレーザ光出射口とが接続するよう前記レーザチャンバを装着することにより、前記筐体内の光学部品を外気から保護するとともに、レーザ発振を行うようにしたレーザ装置における光学部品保護装置において、
前記レーザチャンバのダクトの前記レーザ光出射口が接続される側の面に、前記レーザチャンバの取り外し方向に移動自在に設けられ、前記レーザ光導入口を開閉するシャッタであって、
前記レーザチャンバの位置決め、装着時には、前記レーザチャンバが装着されるに応じて、移動されて前記レーザ光導入口を開路する位置に位置決めされ、
前記レーザチャンバが取り外されるに応じて、移動されて前記レーザ光導入口を閉路する位置に、前記筺体の気密状態を維持して位置決めされるシャッタを設けたことを特徴とするレーザ装置における光学部品保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、レーザ装置を構成する光学部品を、外気から保護する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスレーザが発振する際、電極とレーザガスとの反応等による塵、ほこりの発生が避けられず、こうした塵、ほこりがレーザチャンバのウインドに付着してウインドの光透過率を下げ、その結果、レーザ出力の低下や不安定性を引き起こす。とりわけ、露光装置の光源としてエキシマレーザを使用する場合には、レーザ出力パワーの変動は露光品質の著しい低下をもたらすためウインドの交換、清掃によってウインドを常に清浄に保っておくことが不可欠となっている。また、レーザチャンバ内の放電電極等は、放電回数の増加に応じて劣化し、交換を必要とする。
【０００３】
このようにガスレーザ装置においては、ウインドの清掃や放電電極等の消耗品の交換を行わなければならず、そのためにはレーザチャンバの着脱を容易にすることでメンテナンスを容易にすることが重要となる。
【０００４】
そこで、本出願人は、特願昭６１ー１５１３９１号等において、レーザチャンバのみを光軸と略垂直方向へ引き出す構造を提案し、他の光学部品や電気回路に比べてメンテナンス頻度の高いレーザチャンバだけを容易に切り離し、取り出せるようにして、メンテナンスの容易化を図っている。
【０００５】
一方、紫外領域の光を発するエキシマレーザでは、光エネルギー自体が大きいため、各種光学部品（ミラー、エタロン、グレーティング、プリズム等）の表面を清浄に保っておかないと、レーザ光によって塵、ほこり、油等が焼き付き、その結果、光学部品を損傷するという事態を招きかねない。
【０００６】
そこで、本出願人は、特願平３ー３５２８０５号において、レーザ共振器を構成する光学部品が内蔵された筐体に設けられたレーザ光導入口とレーザチャンバに設けられたレーザ光出射口とが接続するようレーザチャンバを装着させて、筐体内の光学部品を外気から保護するとともに、レーザ発振を行わせるようにしている。この場合、上記筐体は、窒素ガス等をパージガスとして気密にされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来技術では、筐体のレーザ光導入口は、レーザチャンバのレーザ光出射口に接続されることによって遮閉されているだけであり、ひとたびレーザチャンバが取り外されると、筐体のレーザ光導入口は外気に連通されてしまい、筐体内の光学部品には外気に含まれる塵、ほこり等が付着してしまう。
【０００８】
このため、レーザ光による塵、ほこり、油等の焼き付きによって、光学部品が損傷する虞があった。
【０００９】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであり、ウインドの交換等のためのメンテナンス時においても、光学部品を外気から遮断することによって光学部品を損傷から保護する装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明では、レーザ装置を構成する光学部品が内蔵された筐体に設けられたレーザ光導入口とレーザチャンバに設けられたレーザ光出射口とが接続するよう前記レーザチャンバを装着することにより、前記筐体内の光学部品を外気から保護するとともに、レーザ発振を行うようにしたレーザ装置における光学部品保護装置において、
前記レーザチャンバのダクトの前記レーザ光出射口が接続される側の面に、前記レーザチャンバの取り外し方向に移動自在に設けられ、前記レーザ光導入口を開閉するシャッタであって、
前記レーザチャンバの位置決め、装着時には、前記レーザチャンバが装着されるに応じて、移動されて前記レーザ光導入口を開路する位置に位置決めされ、
前記レーザチャンバが取り外されるに応じて、移動されて前記レーザ光導入口を閉路する位置に、前記筺体の気密状態を維持して位置決めされるシャッタを設けるようにしている。
【００１１】
【作用】
このような構成によれば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、筐体７のレーザ光導入口１８とレーザチャンバ１のレーザ光出射口１３ａとの接続状態が解除されるようレーザチャンバ１が取り外されるに応じて、シャッタ４は、筐体７のレーザ光導入口１８を閉塞し、筐体７内の光学部品１１を外気から遮断し、損傷から保護する。
【００１２】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明に係るレーザ装置における光学部品保護装置の実施例について説明する。
【００１３】
図１（ａ）は、実施例のガスレーザ装置の上面図であり、レーザチャンバ１が図示せぬ位置決め用のレールによって所定位置に位置決め、装着されている様子を示す。一方、図１（ｂ）は、レーザチャンバ１が装置より取り外された状態を示す上面図である。そして、図２（ａ）は図１（ａ）のＡーＡ断面を示す図であり、図２（ｂ）は図１（ｂ）に対応するＡーＡ断面図である。
【００１４】
レーザチャンバ１は、図示せぬ放電電極等が内部に配設されており、封入されたガスを放電、励起してレーザ発振を行うものである。エキシマレーザであれば、レアガスとしてＫr、Ａr、Ｘe等が、ハロゲンガスとしてＦ2、Ｃｌ2等が、バッファガスとしてＮe、Ｈe等が使用され、所望の波長に応じたガスの組み合わせが選択されてレーザチャンバ１内に封入されている。
【００１５】
レーザチャンバ１の左右両端には、ダクト１２、１３が配設されており、左右のウインド１ａ、１ａを透過したレーザ光Ｌの通路として機能する。
【００１６】
こうしたレーザチャンバ１は、左右のキャビティプレート１５、１６によって両側から支持されている。左右のキャビティプレート１５、１６は、インバーロッド１７によって接続されている。
【００１７】
キャビティプレート１５には、狭帯域ボックス６が配設されており、この狭帯域ボックス６の内部には、光の波長を選択して狭帯域化を行うグレーティング８、プリズム９、１０といった狭帯域化光学部品が配設されている。
【００１８】
キャビティプレート１５には、レーザ光通路１８が配設されており、この通路１８は、狭帯域（リア）ボックス６の内部に連通している。
【００１９】
そこで、ダクト１２のレーザ光出射口１２ａがレーザ光通路１８に接続されることによって、レーザチャンバ１と狭帯域ボックス６との間をレーザ光が往復することが可能となり、上記グレーティング８、プリズム９、１０によって光の狭帯域化が行われる。
【００２０】
また、ダクト１２のレーザ光出射口１２ａがレーザ光通路１８に接続されることによって、狭帯域ボックス６は外気から遮断され、気密にされる。つまりダクト１２は、レーザ光の通路と狭帯域ボックス６を気密にする機能を併せ持つ。
同様に、キャビティプレート１６には、フロントボックス７が配設されており、このフロントボックス７の内部には、レーザ光Ｌを外部に取り出すための光学部品であるフロントミラー１１が配設されている。
【００２１】
キャビティプレート１６には、レーザ光通路１８が配設されており、この通路１８は、フロントボックス７の内部に連通している。
【００２２】
そこで、ダクト１３のレーザ光出射口１３ａがレーザ光通路１８に接続されることによって、レーザチャンバ１内とフロントボックス７内との間をレーザ光が往復することが可能となり、上記フロントミラー１１を介して矢印に示すようレーザ光Ｌが外部に取り出される。
【００２３】
このように、狭帯域ボックス６内のグレーティング８、プリズム９、１０とフロントボックス７内のフロントミラー１１とによって、レーザ光の共振器等が構成されている。
【００２４】
また、ダクト１３のレーザ光出射口１３ａがレーザ光通路１８に接続されることによって、フロントボックス７は外気から遮断され、気密にされる。つまりダクト１３は、レーザ光の通路とフロントボックス７を気密にする機能を併せ持つ。
【００２５】
狭帯域ボックス６、フロントボックス７には、図示せぬ配管を介して窒素等のパージガスが導入されており、このパージガスによってグレーティング８等の光学部品が清浄に保たれている。
【００２６】
上記リア側（狭帯域化側）のキャビティプレート１５およびフロント側（レーザ光取り出し側）のキャビティプレート１６の表面であって、ダクト１２、１３のレーザ光出射口１２ａ、１３ａが接続される側の面には、レーザ光通路１８を開閉するシャッタ４が摺動自在に配設されている。
【００２７】
ここで、シャッタ４の機構は、両プレート１５、１６に共通であるので、フロント側のキャビティプレート１６を代表させて説明する。
【００２８】
すなわち、図２（ａ）に示すように、レーザチャンバ１を取り外す方向Ｂと平行に、シャッタ４を案内するガイド４ａ、４ａが設けられている。ガイド４ａ、４ａは、ＤーＤ断面を図２（ｃ）に示すようにシャッタ４の両側面を摺動自在に支持している。シャッタ４には、バネ５がシャッタ４の移動方向に伸縮するように配設されており、レーザチャンバ１の端面に設けられたプレート２に当接するピン３が配設されている。
【００２９】
このため、レーザチャンバ１の位置決め、装着時には、レーザチャンバ１のプレート２がシャッタ４のピン３に係止され、シャッタ４が、バネ５のバネ力に抗して移動され、この結果、図２（ａ）に示すごとく、シャッタ４は、レーザ光通路１８を開路するような位置に位置決めされる。この状態で、ダクト１３のレーザ光出射口１３ａがレーザ光通路１８に接続されており、フロントボックス７が気密にされた状態で、レーザ光の発振が行われることになる。
【００３０】
そこで、いま矢印Ｂに示す方向にレーザチャンバ１が取り外されると、バネ５の付勢力によってシャッタ４が移動され（図１（ｂ）の矢印Ｃ参照）、シャッタ４は、レーザ光通路１８を閉路するような位置に位置決めされる（図２（ｂ）参照）。このように、レーザチャンバ１が取り外されたとしても、フロントボックス７の気密状態は維持される。
【００３１】
このように、この実施例によれば、レーザチャンバ１が取り外されるに応じて、レーザ光通路１８を閉塞するシャッタ４を設けるようにしたので、メンテナンス時においてもボックス６、７内の光学部品を外気から遮断することができ、ほこり付着等に起因する損傷から有効に保護される。
【００３２】
また、シャッタ４は、レーザチャンバ１が取り外されるに応じてレーザ光通路１８を閉じる機構であり、レーザチャンバ１が装着された状態ではレーザ光通路１８を閉じさせない機構であるので、レーザ光通路の途中にシャッタを設けた機構のごとくレーザ光発振中にレーザ光通路が閉じてしまうような誤作動が発生することがない。つまり、レーザチャンバ１が装着されてプレート２がシャッタ４のピン４に当接している限りは、シャッタ４はレーザ光通路１８を閉じることはない。また、たとえプレート２の折損等によりシャッタ４が閉じ側に移動したとしてもシャッタ４はダクト１２、１３の口１２ａ、１３ａに当接するだけであり、レーザ光通路１８を閉じることはない。
【００３３】
また、実施例では、バネ５を使用しているが、ゴム等、任意の弾性体を代わりに使用することができる。
【００３４】
つぎに、バネを使用したシャッタの変形例を説明する。図３（ａ）、（ｂ）は、上記図２（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する図である。
【００３５】
すなわち、図３（ａ）に示すように、シャッタ４は回動ピン１９によって矢印Ｅに示すよう回動自在に配設されており、レーザ光通路１８を閉じる側にバネの付勢力が作用するようシャッタ４にバネ５が取り付けられている。
【００３６】
そこで、レーザチャンバ１の位置決め、装着時には、レーザチャンバ１のプレート２がシャッタ４のピン３に係止され、シャッタ４が、バネ５のバネ力に抗して回動され、この結果、図３（ａ）に示すごとく、シャッタ４は、レーザ光通路１８を開路するような位置に位置決めされる。この状態で、ダクト１３のレーザ光出射口１３ａがレーザ光通路１８に接続されており、フロントボックス７が気密にされた状態で、レーザ光の発振が行われることになる。
【００３７】
そこで、いま矢印ＢないしＢ´に示す方向にレーザチャンバ１が取り外されると、バネ５の付勢力によってシャッタ４が回動され、シャッタ４は、レーザ光通路１８を閉路するような位置に位置決めされる（図３（ｂ）参照）。このように、レーザチャンバ１が取り外されたとしても、フロントボックス７の気密状態は維持される。
【００３８】
なお、この実施例でも同様にバネ５の代わりにゴム等、任意の弾性体を使用することができる。
【００３９】
つぎに、バネ等の弾性体の代わりにエアシリンダを使用したシャッタを説明する。図４（ａ）、（ｂ）は、上記図１（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する図である。
【００４０】
同図４（ａ）に示すように、エアシリンダ２３を駆動制御する駆動制御部は、高圧エアを供給する高圧気体供給源２２と、この高圧気体供給源２２から供給されるエアを通過させ、エアシリンダ２３に導く配管２１と、配管２１の途中に設けられ、ロッド２０ａの伸縮に応じて弁の開閉を行いエアの供給、遮断を行うパイロットバルブ２０とから構成されている。
【００４１】
エアシリンダ２３、２３は、各キャビティプレート１５、１６に配設されており、シリンダのロッドがシャッタ４、４に接続されている。
【００４２】
そこで、レーザチャンバ１の位置決め、装着時には、レーザチャンバ１の側面がパイロットバルブ２０のロッド２０ａに当接し、これを縮退させるので、パイロットバルブ２０は閉じられ、エアシリンダ２３にエアは供給されなくなる。この結果、エアシリンダ２３のロッドは縮退してシャッタ４を、レーザ光通路１８の開路位置まで移動させる。この状態で、ダクト１３のレーザ光出射口１３ａがレーザ光通路１８に接続されており、フロントボックス７が気密にされた状態で、レーザ光の発振が行われることになる。
【００４３】
そこで、いま矢印Ｂに示す方向にレーザチャンバ１が取り外されると、図４（ｂ）に示されるように、パイロットバルブ２０のロッド２０ａにレーザチャンバ１の側面が当接されなくなるので、ロッド２０ａは矢印Ｇに示すごとく伸張し、パイロットバルブ２０は開かれ、エアはこのバルブ２０を介してエアシリンダ２３に供給されることになる。この結果、エアシリンダ２３のロッドは伸張して、矢印Ｆに示すごとくシャッタ４をレーザ光通路１８の閉路位置まで移動させる。このようにして、レーザチャンバ１が取り外されたとしても、フロントボックス７の気密状態は維持される。
【００４４】
なお、この実施例ではエアを供給しているが、供給する気体としては任意の種類のものを使用することができる。また、気体ではなく液体を使用し、液圧によってシャッタを駆動するように構成してもよい。
【００４５】
つぎに、シャッタを駆動するアクチュエータとしてリニアアクチュエータを使用した実施例を説明する。図５（ａ）、（ｂ）は、上記図１（ａ）、（ｂ）にそれぞれ対応する図である。
【００４６】
同図５（ａ）に示すように、リニアアクチュエータ２６を駆動制御する駆動制御部は、ロッド２４ａの伸縮に応じてレーザチャンバ１が取り外されたか否かを検出するセンサ２４と、センサ２４の検出信号に基づいてリニアクチュエータ２６に対してシャッタ開閉信号を出力するコントローラ２５とから構成されている。リニアアクチュエータ２６、２６は、各キャビティプレート１５、１６に配設されており、そのロッドがシャッタ４、４に接続されている。
【００４７】
そこで、レーザチャンバ１の位置決め、装着時には、レーザチャンバ１の側面がセンサ２４のロッド２４ａに当接し、これを縮退させるので、センサ２４はレーザチャンバ１が取り外されていないこと（装着されていること）を検出し、コントローラ２５は、この検出結果に応じてリニアアクチュエータ２６に対して「シャッタ開」の信号を送出する。この結果、リニアアクチュエータ２６のロッドは縮退してシャッタ４をレーザ光通路１８の開路位置まで移動させる。この状態で、ダクト１３のレーザ光出射口１３ａがレーザ光通路１８に接続されており、フロントボックス７が気密にされた状態で、レーザ光の発振が行われることになる。
【００４８】
そこで、いま矢印Ｂに示す方向にレーザチャンバ１が取り外されると、図５（ｂ）に示されるように、センサ２４のロッド２４ａにレーザチャンバ１の側面が当接されなくなるので、ロッド２４ａは矢印Ｉに示すごとく伸張し、センサ２４はレーザチャンバ１が取り外されたことを検出し、コントローラ２５は、この検出結果に応じてリニアアクチュエータ２６に対して「シャッタ閉」の信号を送出する。この結果、リニアアクチュエータ２６のロッドは伸張して、矢印Ｈに示すごとくシャッタ４をレーザ光通路１８の閉路位置まで移動させる。このようにして、レーザチャンバ１が取り外されたとしても、フロントボックス７の気密状態は維持される。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レーザ発振時ばかりでなくウインドの交換等のためのメンテナンス時においても、レーザ装置の光学部品を外気から遮断することができるので、光学部品を損傷から有効に保護することができ、装置の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係るレーザ装置における光学部品保護装置の実施例の構成を示す図である。
【図２】図２（ａ）、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は、図２（ａ）、（ｂ）に示す構成の変形例を示す図である。
【図４】図４（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）、（ｂ）に対応する図であり、アクチュエータとしてエアシリングを使用した他の実施例を示す図である。
【図５】図５は、図１（ａ）、（ｂ）に対応する図であり、アクチュエータとしてリニアアクチュエータを使用した他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
１    レーザチャンバ
４    シャッタ
６    狭帯域（リア）ボックス
７    フロントボックス
８    グレーティング
９    プリズム
１０  プリズム
１１  フロントミラー
１２  ダクト
１３  ダクト
１８  レーザ光通路
【図１】
0003909873.tif 000002
【図２】
0003909873.tif 000003
【図３】
0003909873.tif 000004
【図４】
0003909873.tif 000005
【図５】
0003909873.tif 000006