(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを封入するレーザチャンバ４と、レーザチャンバ４内で発振されたレーザ光を透過して外部に出射するウィンドウ２５と、レーザチャンバ４内に配設され、かつ、レーザガスを還流させるクロスフローファン３９と、レーザチャンバ４に付設され、かつ、レーザガスを清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけるフィルタ２９と、レーザガス交換時にレーザガスをレーザチャンバ４内から排気する排気装置と、レーザガスをレーザチャンバ４内に注入する注入装置とを有するガスレーザ装置において、レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定するガス圧設定手段と、レーザチャンバ４内のガス圧値を検出するガス圧検出器５と、ガス圧検出器５で検出したガス圧値と前記ガス圧設定手段で設定したガス圧値とを比較して両ガス圧値が略一致するまで前記排気装置を駆動してレーザガスを排気した後、前記クロスフローファン３９を回転させながら前記注入装置を駆動して、レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入する制御器１とを備えたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項２】
レーザガスを封入するレーザチャンバ４と、レーザチャンバ４内で発振されたレーザ光を透過して外部に出射するウィンドウ２５と、レーザチャンバ４内に配設され、かつ、レーザガスを還流させるクロスフローファン３９と、レーザチャンバ４に付設され、かつ、レーザガスを清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけるフィルタ２９と、レーザガス交換時にレーザガスをレーザチャンバ４内から排気する排気装置と、レーザガスをレーザチャンバ４内に注入する注入装置とを有するガスレーザ装置において、レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定するガス圧設定手段と、レーザチャンバ４内のガス圧値を検出するガス圧検出器５と、ガス圧検出器５で検出したガス圧値と前記ガス圧設定手段で設定したガス圧値とを比較して両ガス圧値が略一致するまで前記排気装置を駆動してレーザガスを排気した後、前記クロスフローファン３９を回転させながら前記注入装置を駆動して、希ガス、ハロゲンガス、希ガスの順に各レーザガスをそれぞれガス圧検出器５で検出したガス圧値が所定値に略一致するまで前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入する制御器１とを備えたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガスレーザ装置において、前記制御器１は、レーザガスを注入する初期の所定時間にのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入することを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のガスレーザ装置において、前記制御器１は、レーザガスを注入する初期で、かつ、レーザチャンバ４内のガス圧が所定ガス圧値に達するまでの間のみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入することを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項５】
請求項２に記載のガスレーザ装置において、前記制御器１は、最初の希ガスを注入するときにのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入することを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、前記レーザチャンバ４内にレーザガスが注入される方向は、レーザチャンバ４の底面以外を向いていることを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、前記レーザチャンバ４内にレーザガスが注入されるガス注入口は、レーザチャンバ４内の上部に設けられたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、前記レーザチャンバ４内にレーザガスが注入されるガス注入口は、前記クロスフローファン３９によるガス流での前記フィルタ２９の下流側と前記ウィンドウ２５との間に設けられたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、前記レーザチャンバ４内からレーザガスを排気するガス排気口は、前記ウィンドウ２５と前記フィルタ２９の入口との間に設けられたことを特徴とするガスレーザ装置。
【請求項１０】
クロスフローファン３９によってレーザチャンバ４内のレーザガスを還流させ、かつ、このレーザガスをフィルタ２９を経由させて清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけると共に、レーザチャンバ４内で放電させてレーザガスを励起し、レーザ光を発振させるガスレーザ装置のレーザガス交換時のレーザガス注入方法において、レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定し、このガス圧値までレーザガスを排気した後、新しいレーザガスをレーザチャンバ４内に注入すると共に、前記クロスフローファン３９を回転させて上記注入されたレーザガスを前記フィルタ２９を経由させ、この清浄化されたレーザガスをウィンドウに吹きつけることを特徴とするレーザガス注入方法。
【請求項１１】
クロスフローファン３９によってレーザチャンバ４内のレーザガスを還流させ、かつ、このレーザガスをフィルタ２９を経由させて清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけると共に、レーザチャンバ４内で放電させてレーザガスを励起し、レーザ光を発振させるガスレーザ装置のレーザガス交換時のレーザガス注入方法において、レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定し、このガス圧値までレーザガスを排気した後、新しいレーザガスを希ガス、ハロゲンガス、希ガスの順にレーザチャンバ４内にそれぞれ所定圧まで注入すると共に、前記クロスフローファン３９を回転させて上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させ、この清浄化されたレーザガスをウィンドウに吹きつけることを特徴とするレーザガス注入方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のレーザガス注入方法において、レーザガスを注入する初期の所定時間にのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入することを特徴とするレーザガス注入方法。
【請求項１３】
請求項１０又は１１に記載のレーザガス注入方法において、レーザガスを注入する初期で、かつ、レーザチャンバ４内のガス圧が所定ガス圧値に達するまでの間のみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入することを特徴とするレーザガス注入方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載のレーザガス注入方法において、最初の希ガスを注入するときにのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記希ガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入することを特徴とするレーザガス注入方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスレーザ装置のレーザガス注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスレーザ装置は、レーザ光を発振させる媒質ガスを封入した容器（以後、レーザチャンバと呼ぶ）内において、電極間に高電圧パルスで放電させ、この放電エネルギーにより媒質ガス原子を励起させてレーザ光を発生させている。ガスレーザ装置の内で、エキシマレーザ装置などの放電励起式ガスレーザ装置においては、媒質ガス（以後、レーザガスと呼ぶ）とレーザチャンバ内部の構成部品との反応や、放電による電極部材のスパッタリング等によって、様々な物質の塵埃が発生してレーザチャンバ内に浮遊する。この浮遊塵埃は、レーザ光を透過してレーザチャンバ内部から外部に出射するウィンドウに付着するので、レーザ出力を低下させる大きな要因となっている。特にエキシマレーザ装置では、レーザガスとしてハロゲンガスを使用しているので、ハロゲン化金属が塵埃中に含まれており、このハロゲン化金属がウィンドウに付着して腐食させることもある。したがって、従来からこの浮遊塵埃の量を低下させる色々な工夫がなされている。
【０００３】
図５及び図６に上記のような浮遊塵埃の量を低下させる従来技術の一例を示しており、以下、同図に基づいて説明する。ここでは、ガスレーザ装置としてエキシマレーザ装置の例を示しており、図５はレーザ光軸に直交するレーザチャンバの断面図を示し、図６はガスレーザ装置の側面図を示している。
【０００４】
レーザチャンバ４の内部には、レーザガスを励起するための主放電を行う１対の主放電電極２２ａ、２２ｂが設けられており、この主放電電極２２ａ、２２ｂはそれぞれ光軸方向に細長い形状を成している。一方の主放電電極２２ａはレーザチャンバ４の外周壁に設けられた絶縁体２１に取着されており、他方の主放電電極２２ｂは導電性を有する支持部材３３を介してレーザチャンバ４の導電性の側壁に支持されている。また、レーザガスを予備電離させるための１対の予備電離電極３６ａ、３６ｂが主放電電極２２ａ、２２ｂの主放電空間の側方に配設されている。予備電離電極３６ｂはレーザチャンバ４の導電性の側壁に取着され、また、予備電離電極３６ａは、絶縁体を介してレーザチャンバ４の側壁に取着されている給電端子３４に接続されている。さらに、主放電電極２２ａは給電端子３５に接続されている。なお、給電端子３５は図示しない放電電源の主放電電圧出力端子に、給電端子３４は上記放電電源の予備放電電圧出力端子に接続され、また、レーザチャンバ４の導電性の側壁（すなわち、主放電電極２２ｂ及び予備電離電極３６ｂ）は上記放電電源の共通出力端子に接続されている。
【０００５】
また、レーザチャンバ４内には、レーザガスを循環させるクロスフローファン３９、及び、放電によって加熱されたレーザガスを冷却するラジエータ４０が設けられている。そして、レーザガスはクロスフローファン３９によって矢印２４に沿って主放電電極２２ａ、２２ｂの間の主放電空間に流れ、ラジエータ４０の内部を通過して冷却され、クロスフローファン３９に戻って還流するようになっている。
また、レーザチャンバ４の側壁にはレーザガス供給管路４１が設けられており、レーザガス供給管路４１のガス注入方向はレーザチャンバ４の底面を向いている。そして、レーザガス交換時には、このレーザガス供給管路４１を経由して、外部に設けられたレーザガスボンベからレーザガスを注入されるようになっている。
【０００６】
さらに、レーザチャンバ４の側方にはフィルタ２９が設けられている。レーザチャンバ４の内部のレーザガスは管路２６を経由してフィルタ２９に導かれ、このフィルタ２９から出力されたガスは管路２７及び管路２８を経由してレーザチャンバ４の内部に戻される。このとき、戻されるガスがウィンドウ２５の近傍に吹きつけられるようにしている。
【０００７】
上記のような構成によると、主放電電極２２ａ、２２ｂ間の主放電２３によってレーザガスが励起されてレーザ光３０が発振し、レーザ光３０がフロント側のウィンドウ２５から出射される。レーザ光を発振しているとき、クロスフローファン３９によりレーザガスが主放電空間及びラジエータ４０を矢印２４の方向に還流する。と同時に、クロスフローファン３９によってレーザガスが管路２６を経由してフィルタ２９に導かれ、レーザガス中の前記塵埃がフィルタ２９で除去された後、塵埃の除去されたガスが管路２７、２８を経由してウィンドウ２５の近傍に吹きつけられる。このガスはウィンドウ２５に対してエアカーテンとして作用するので、レーザチャンバ４内の塵埃がウィンドウ２５に付着することを防止している。
【０００８】
なお、上記よりさらに進んだ他の従来技術の例として、ウィンドウ２５とレーザチャンバ４内部との間の小さな空間にラビリンスのような突起状部材などを設けたものも提案されている。これは、主放電による衝撃波が、上記塵埃を含んだレーザガスをウィンドウ２５の方向に移動させるとき、上記突起状部材の部分でレーザガスが渦を作って上記衝撃波のエネルギーが減衰するので、塵埃を含んだレーザガスがウィンドウ２５に到達する量が減少することを利用している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなガスレーザ装置において、レーザガスが劣化して出力が低下して来たときは、レーザガスを交換する必要がある。しかしながら、レーザガス供給管路４１を介してレーザガスを注入するとき、このレーザガスがレーザチャンバ４の底面に当たるので、底面に付着している塵埃を吹き上げてしまう。この結果、塵埃がウィンドウ２５に付着するので、レーザガス交換の効果が無くなり、レーザガス交換後のレーザ出力が低下するという問題が生じている。
【００１０】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、レーザガス注入時の塵埃のウィンドウ２５への付着を防止できるガスレーザ装置及びそのレーザガス注入方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、レーザガスを封入するレーザチャンバ４と、レーザチャンバ４内で発振されたレーザ光を透過して外部に出射するウィンドウ２５と、レーザチャンバ４内に配設され、かつ、レーザガスを還流させるクロスフローファン３９と、レーザチャンバ４に付設され、かつ、レーザガスを清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけるフィルタ２９と、レーザガス交換時にレーザガスをレーザチャンバ４内から排気する排気装置と、レーザガスをレーザチャンバ４内に注入する注入装置とを有するガスレーザ装置において、
レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定するガス圧設定手段と、
レーザチャンバ４内のガス圧値を検出するガス圧検出器５と、
ガス圧検出器５で検出したガス圧値と前記ガス圧設定手段で設定したガス圧値とを比較して両ガス圧値が略一致するまで前記排気装置を駆動してレーザガスを排気した後、前記クロスフローファン３９を回転させながら前記注入装置を駆動して、レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入する制御器１とを備えた構成としている。
【００１２】
また、請求項１０に記載の発明は、クロスフローファン３９によってレーザチャンバ４内のレーザガスを還流させ、かつ、このレーザガスをフィルタ２９を経由させて清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけると共に、レーザチャンバ４内で放電させてレーザガスを励起し、レーザ光を発振させるガスレーザ装置のレーザガス交換時のレーザガス注入方法において、
レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定し、このガス圧値までレーザガスを排気した後、新しいレーザガスをレーザチャンバ４内に注入すると共に、前記クロスフローファン３９を回転させて上記注入されたレーザガスを前記フィルタ２９を経由させ、この清浄化されたレーザガスをウィンドウに吹きつける方法としている。
【００１３】
請求項１、１０に記載の発明によると、レーザガスを排気するときに、レーザチャンバ内を真空状態にするのではなく、所定のガス圧値に相当する微量のレーザガスが残るように排気する。この排気の後、新しいレーザガスをレーザチャンバ内に注入するので、真空状態のときのように、ガスの流れに乱れが生じることがなく、レーザチャンバ４の底部に堆積している塵埃が巻き上がることが少なくなる。さらに、このとき、クロスフローファンを回転させながらレーザガスを注入するので、このレーザガスがフィルタ２９に導かれて塵埃が除去され、清浄化されたレーザガスがウィンドウに吹きつけられる。したがって、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、レーザガスを封入するレーザチャンバ４と、レーザチャンバ４内で発振されたレーザ光を透過して外部に出射するウィンドウ２５と、レーザチャンバ４内に配設され、かつ、レーザガスを還流させるクロスフローファン３９と、レーザチャンバ４に付設され、かつ、レーザガスを清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけるフィルタ２９と、レーザガス交換時にレーザガスをレーザチャンバ４内から排気する排気装置と、レーザガスをレーザチャンバ４内に注入する注入装置とを有するガスレーザ装置において、
レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定するガス圧設定手段と、
レーザチャンバ４内のガス圧値を検出するガス圧検出器５と、
ガス圧検出器５で検出したガス圧値と前記ガス圧設定手段で設定したガス圧値とを比較して両ガス圧値が略一致するまで前記排気装置を駆動してレーザガスを排気した後、前記クロスフローファン３９を回転させながら前記注入装置を駆動して、希ガス、ハロゲンガス、希ガスの順に各レーザガスをそれぞれガス圧検出器５で検出したガス圧値が所定値に略一致するまで前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入する制御器１とを備えた構成としている。
【００１５】
また、請求項１１に記載の発明は、クロスフローファン３９によってレーザチャンバ４内のレーザガスを還流させ、かつ、このレーザガスをフィルタ２９を経由させて清浄化した後にウィンドウ２５に吹きつけると共に、レーザチャンバ４内で放電させてレーザガスを励起し、レーザ光を発振させるガスレーザ装置のレーザガス交換時のレーザガス注入方法において、
レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定し、このガス圧値までレーザガスを排気した後、新しいレーザガスを希ガス、ハロゲンガス、希ガスの順にレーザチャンバ４内にそれぞれ所定圧まで注入すると共に、前記クロスフローファン３９を回転させて上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させ、この清浄化されたレーザガスをウィンドウに吹きつける方法としている。
【００１６】
請求項２、１１に記載の発明によると、レーザガスの排気のときは、レーザチャンバ内を真空状態にするのではなく、所定のガス圧値に相当する微量のレーザガスが残るように排気する。この排気の後、新しいレーザガスをレーザチャンバ内に注入するので、真空状態のときのように、ガスの流れに乱れが生じることがなく、レーザチャンバ４の底部に堆積している塵埃が巻き上がることが少なくなる。そして、このレーザガスの注入順序として、まず希ガスをある程度大きな所定圧まで注入し、次に微量のハロゲンガスを所定圧まで、そして最後に再び希ガスを所定圧まで注入している。よって、注入初期に希ガスがある程度の大きなガス圧を示すまで注入されているので、次にハロゲンガスを注入するときは、ガス圧検出器等で精度良くガス圧を検出可能となり、微量のハロゲンガスのガス分圧が正確に検出される。さらに、このとき、クロスフローファンを回転させながら上記レーザガスを注入するので、このレーザガスがフィルタ２９に導かれて塵埃が除去され、清浄化されたレーザガスがウィンドウに吹きつけられる。したがって、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のガスレーザ装置において、前記制御器１は、レーザガスを注入する初期の所定時間にのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入するようにしている。
【００１８】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載のレーザガス注入方法において、
レーザガスを注入する初期の所定時間にのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入する方法としている。
【００１９】
請求項３、１２に記載の発明によると、レーザガスの排気直後はレーザチャンバ内のレーザガスが微量となるので、新しいレーザガスを注入する際に、このガスの流れに乱れが発生する可能性がある。このガス流の乱れによって、レーザチャンバの底部に堆積している塵埃が巻き上がることになる。したがって、レーザガスの注入初期の、上記のガス流の乱れが無くなるまでの所定時間にのみ、クロスフローファンを回転させ、注入するレーザガスがフィルタ２９を経由するようにする。これによって、上記塵埃がフィルタ２９により除去され、清浄化されたレーザガスがウィンドウに対してエアカーテンとして作用するので、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載のガスレーザ装置において、前記制御器１は、レーザガスを注入する初期で、かつ、レーザチャンバ４内のガス圧が所定ガス圧値に達するまでの間のみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入するようにしている。
【００２１】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載のレーザガス注入方法において、
レーザガスを注入する初期で、かつ、レーザチャンバ４内のガス圧が所定ガス圧値に達するまでの間のみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入する方法としている。
【００２２】
請求項４、１３に記載の発明によると、レーザガスの排気直後はレーザチャンバ内のレーザガスが微量となるので、新しいレーザガスを注入する際に、このガスの流れに乱れが発生する可能性がある。このガス流の乱れによって、レーザチャンバの底部に堆積している塵埃が巻き上がることになる。したがって、レーザガスの注入初期で、かつ、レーザチャンバ内に所定量のレーザガスが注入されるまでの間、すなわち、ガス圧が所定値に達して上記のガス流の乱れが無くなるまでの間のみ、クロスフローファンを回転させ、注入するレーザガスがフィルタ２９を経由するようにする。これによって、上記塵埃がフィルタ２９により除去され、清浄化されたレーザガスがウィンドウに対してエアカーテンとして作用するので、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。
【００２３】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載のガスレーザ装置において、
前記制御器１は、最初の希ガスを注入するときにのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記レーザガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入するようにしている。
【００２４】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１１に記載のレーザガス注入方法において、
最初の希ガスを注入するときにのみ前記クロスフローファン３９を回転させ、上記希ガスを前記フィルタ２９を経由させてレーザチャンバ４内に注入する方法としている。
【００２５】
請求項５、１４に記載の発明によると、レーザガスの排気直後はレーザチャンバ内のレーザガスが微量となるので、新しいレーザガスを注入する際に、このガスの流れに乱れが発生する可能性がある。このガス流の乱れによって、レーザチャンバの底部に堆積している塵埃が巻き上がることになる。したがって、レーザガスの内、最初の希ガスを注入するときにのみ、クロスフローファンを回転させ、注入する希ガスがフィルタ２９を経由するようにする。これによって、上記塵埃がフィルタ２９により除去され、清浄化された希ガスがウィンドウに対してエアカーテンとして作用するので、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。また、レーザチャンバ内に所定量の希ガスが注入されると、上記のガス流の乱れが無くなり、上記のように塵埃が巻き上がることが無くなるので、ウィンドウが塵埃で汚染されなくなる。
【００２６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ４内にレーザガスが注入される方向は、レーザチャンバ４の底面以外を向いている。
【００２７】
請求項６に記載の発明によると、レーザチャンバ内にレーザガスが注入される向がレーザチャンバの底面以外を向いているので、レーザガスが直接底面に吹きつけられることがなく、底部に堆積している塵埃を巻き上げる可能性が小さくなる。よって、レーザガス注入時に塵埃がレーザガスに混入することが少なくなる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ４内にレーザガスが注入されるガス注入口は、レーザチャンバ４内の上部に設けられている。
【００２９】
請求項７に記載の発明によると、レーザチャンバ内にレーザガスが注入されるガス注入口がレーザチャンバ４内の上部に設けられているので、レーザガスが直接底面に吹きつけられることがなく、底部に堆積している塵埃を巻き上げる可能性が小さくなる。よって、レーザガス注入時に塵埃がレーザガスに混入することが少なくなる。
【００３０】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ４内にレーザガスが注入されるガス注入口は、前記クロスフローファン３９によるガス流での前記フィルタ２９の下流側と前記ウィンドウ２５との間に設けられている。
【００３１】
請求項８に記載の発明によると、レーザチャンバ内にレーザガスが注入されるガス注入口が、クロスフローファンによるガス流のフィルタ２９の下流と、ウィンドウとの間に設けられているので、新しく注入された清浄なレーザガスが上記ガス流に沿ってウィンドウに吹きつけられる。したがって、ウィンドウが塵埃に汚染されることが無くなる。
【００３２】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一つに記載のガスレーザ装置において、
前記レーザチャンバ４内からレーザガスを排気するガス排気口は、前記ウィンドウ２５と前記フィルタ２９の入口との間に設けられている。
【００３３】
請求項９に記載の発明によると、レーザチャンバ内からレーザガスを排気するガス排気口は、ウィンドウとフィルタ２９の入口との間に設けられているので、レーザガスの排気の時に、ウィンドウからレーザチャンバ内に向かってレーザガスの流れが発生する。よって、レーザチャンバ内の塵埃がウィンドウの方に移動することが無くなり、ウィンドウが塵埃に汚染されなくなる。
【００３４】
請求項１５に記載の発明は、レーザガスを封入したレーザチャンバ４の内部で放電させてレーザガスを励起し、レーザ光を発振させるガスレーザ装置のレーザガス交換時のレーザガス注入方法において、
レーザチャンバ４内のレーザガスを排気した後、レーザガスをレーザチャンバ４内に注入する際に、注入初期の所定時間はレーザガス流量を所定値に制限し、上記所定時間が経過した後は上記レーザガス流量をこの制限値より増加させて注入する方法としている。
【００３５】
請求項１５に記載の発明によると、レーザガスの排気直後はレーザチャンバ内のレーザガスが微量となるので、新しいレーザガスを注入する際に、このガスの流れに乱れが発生する可能性がある。このガス流の乱れによって、レーザチャンバの底部に堆積している塵埃が巻き上がることになる。したがって、レーザガスの注入初期の、上記のガス流の乱れが無くなるまでの所定時間にのみ、レーザガスの流量を所定値に制限して、注入するレーザガスの流速を制限する。これによって、上記塵埃を巻き上げることが無くなり、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。
【００３６】
請求項１６に記載の発明は、レーザガスを封入したレーザチャンバ４の内部で放電させてレーザガスを励起し、レーザ光を発振させるガスレーザ装置のレーザガス交換時のレーザガス注入方法において、
レーザチャンバ４内のレーザガスを排気した後、レーザガスをレーザチャンバ４内に注入する際に、注入初期で、かつ、ガス圧が所定圧力値に達するまでの間レーザガス流量を所定値に制限し、ガス圧が上記所定圧力値に達した後は上記レーザガス流量を増加させて注入する方法としている。
【００３７】
請求項１６に記載の発明によると、レーザガスの排気直後はレーザチャンバ内のレーザガスが微量となるので、新しいレーザガスを注入する際に、このガスの流れに乱れが発生する可能性がある。このガス流の乱れによって、レーザチャンバの底部に堆積している塵埃が巻き上がることになる。したがって、レーザガスの注入初期で、レーザガスの注入量が所定量以上になるまでの間、すなわち、ガス圧が所定値以上になって上記のガス流の乱れが無くなるまでの間、レーザガスの流量を所定値に制限して、注入するレーザガスの流速を制限する。これによって、上記塵埃を巻き上げることが無くなり、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。
【００３８】
請求項１７に記載の発明は、請求項１５又は１６に記載のレーザガス注入方法において、
前記レーザチャンバ４内のレーザガスを排気するときは、レーザガス排気後のレーザチャンバ４内のガス圧値を設定し、このガス圧値までレーザガスを排気する方法としている。
【００３９】
請求項１７に記載の発明によると、レーザガスを排気するときに、所定量のレーザガスが残るように、予め設定した所定のガス圧値まで排気する。残った微量のレーザガスによってガス流の乱れがなくなり、よって、注入するレーザガスで塵埃が巻き上がることが無くなる。したがって、レーザガスの注入時にガス流量を制限して流速を小さくすることにより、さらに塵埃が巻き上がる可能性が小さくなり、ウィンドウが塵埃で汚染されるのが防止される。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わるガスレーザ装置及びそのレーザガス注入方法の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わるガスレーザ装置のレーザチャンバの断面図である。ここでも、ガスレーザ装置としてエキシマレーザ装置を例にして説明し、従来技術において説明した図５の構成と同じ部品には同一の符号を付している。
レーザチャンバ４の側方にはフィルタ２９が設けられていて、レーザチャンバ４の内部とフィルタ２９のガス入口とは管路２６を経由して連通している。また、フィルタ２９のガス出口は管路２７、２８を経由して、前述同様にウィンドウ２５の近傍に連通している。（図６を参照）上記管路２６のレーザチャンバ４側の入口は、クロスフローファン３９の回転によるガス還流路がクロスフローファン３９から主放電電極２２ａ、２２ｂに至る中間の位置に設けられる方が望ましい。クロスフローファン３９が回転すると、レーザチャンバ４内のレーザガスが管路２６を経由してフィルタ２９に導かれ、清浄化されたレーザガスがウィンドウ２５に吹きつけられてレーザチャンバ４内に戻されるようになっている。
【００４１】
また、レーザチャンバ４には外部のレーザガス供給手段（例えば、ガスボンベ等）からレーザガスを注入するための管路が接続されている。この管路は、例えば図示の管路４２、４３、４４のように、レーザチャンバ４側のガス出口が底面近傍以外、すなわち、レーザチャンバ４の上部に位置し、かつ、レーザガスの注入方向が底面以外を向くように設けられている。また、管路４４で示すように、レーザガスの注入方向をレーザチャンバ４内部からフィルタ２９の方に向けることによって、レーザガス注入時にフィルタ２９を経由する方向のガスの流れが生成される。なお、これらの管路４２、４３、４４は、外部に設けられた図示しないバルブ等によって選択可能としている。また、これらの管路４２、４３、４４を経由して、レーザチャンバ４内のレーザガスを排気できるように、排気装置が接続されている。
【００４２】
図２は、本発明に係わるレーザガス注入方法を説明するためのガスレーザ装置構成ブロック図を示している。エキシマレーザ装置においては、レーザガスとしてハロゲンガスと希ガスの混合ガスが使用されるが、本実施形態ではフッ素ガス、クリプトンガス及びネオンガスの使用例を示している。レーザ発振時間の経過に伴って、このレーザガス中に含まれる不純物の量が多くなったり、ハロゲンガス濃度が低下したりして、レーザガスが次第に劣化するので、所定の状態に至ったときはレーザガスを交換する必要がある。このために、レーザチャンバ４には、上記の劣化したレーザガスを排気するための排気装置が接続されており、本実施形態ではこの排気装置の一例として、バルブ１９及びトラップ１８を介して真空ポンプ２０が接続されている。真空ポンプ２０の内部には、ハロゲンガス除去用の活性炭が含まれたフィルタ等が装着されている。また、トラップ１８はエキシマレーザ装置の場合に必要とするものであり、排気されるレーザガス中のハロゲンガスを吸着する。これによって、人体に有害であり、また真空ポンプ２０の上記フィルタに温度異常上昇等の弊害を及ぼすハロゲンガスが除去された後に排気される。
【００４３】
そして、レーザチャンバ４内に各レーザガスを注入する注入装置が接続されている。すなわち、レーザチャンバ４に、バルブ１１を介してフッ素とネオンの混合ガスボンベ８が、バルブ１２を介してクリプトンガスボンベ９が、バルブ１３を介してネオンガスボンベ１０が接続されている。上記の各バルブ１１、１２、１３、１９とレーザチャンバ４との間のガス管路は、それぞれ別個に設けてもよいし、また共通に設けてもよい。また、レーザチャンバ４には、内部のガス圧を検出するガス圧検出器５が設けられている。各バルブ１１、１２、１３、１９は電磁弁、あるいは電磁弁を介したエア駆動バルブ等で構成されている。そして、これらの各バルブの駆動指令、真空ポンプ２０の駆動指令は制御器１から出力されており、また、ガス圧検出器５の検出信号は制御器１に接続されている。
【００４４】
制御器１は例えばマイクロコンピュータを主体にしたコンピュータシステムで構成されている。制御器１には、上記信号の他に、図示しないモニタ装置からレーザ出力パワーやレーザ特性をモニタするためのモニタ信号が入力されたり、図示しない外部の他装置からガス交換指令等の指令信号が入力される。制御器１は上記外部装置から上記ガス交換指令を入力したときに、ガス圧検出器５の検出信号に基づいて、上記各バルブ及び真空ポンプ２０の駆動を制御し、レーザガスの交換を開始する。
また、ガス圧設定器２はレーザガスの排気後のレーザチャンバ４内部のガス圧値を設定するものであり、例えばテンキーや設定用スイッチ等で設定値を入力してもよい。この設定値データは、制御器１に入力されている。なお、ガス圧設定手段として、上記外部装置等の内部に予め設定されている設定値データを通信等によって入力してもよい。
【００４５】
図３は本実施形態に係わるレーザガス注入方法を表す制御フローチャートの例を示しており、具体的には上記の制御器１によって処理される。ここでは、各ステップ番号にＳを付して示している。
Ｓ１で、ガス圧設定器２から入力される設定値データにより、排気後のレーザチャンバ４内のガス圧Ｐr を設定し、次にＳ２で、ガス圧検出器５で検出したレーザチャンバ４内のガス圧Ｐc を読み込む。そして、Ｓ３で、このガス圧Ｐc と設定されたガス圧Ｐr とを比較し、ガス圧Ｐc がガス圧Ｐr より大きいか否かを判断する。この判断の結果で大きいときは、Ｓ４で真空ポンプ２０を駆動し、バルブ１９を開いてレーザガスの排気を継続し、次にＳ２に戻って処理を繰り返す。また、Ｓ３の判断で大きくないとき、すなわち、ガス圧Ｐc がガス圧Ｐr 以下になったときは、Ｓ５において、真空ポンプ２０を停止し、かつ、バルブ１９を閉じて排気を停止した後、クロスフローファン３９を回転させる。次に、Ｓ６で新しいレーザガスを注入する。ここで、各バルブ１１、１２、１３は所定の開度に制御され、混合ガスボンベ８、クリプトンガスボンベ９及びネオンガスボンベ１０からの各ガス流量が所定値に調整される。
【００４６】
そして、Ｓ７でガス圧検出器５で検出したガス圧Ｐc を読み込み、このガス圧Ｐc が所定圧力値以上になったか否かを判断し、所定圧力値より小さい間はＳ６に戻ってレーザガスの注入を継続する。ガス圧Ｐc が所定圧力値以上になったときは、Ｓ８で、バルブ１１、１２、１３を閉じると共に、クロスフローファン３９の回転を停止させ、レーザガスの注入を終了する。
【００４７】
レーザガスの注入方法において、レーザガスを排気するときに、レーザチャンバ４の内部が略真空になるまで排気した場合は、新しいレーザガスを注入し始めるときにレーザチャンバ４の底部に堆積している塵埃を巻き上げてしまう。そして、この塵埃を含むレーザガスがほとんど抵抗を受けることなくウィンドウ２５の方向へも移動するので、ウィンドウ２５が塵埃によって汚染される可能性がある。したがって、本実施形態のレーザガス注入方法においては、上述のＳ３及びＳ４で示すように、レーザガスを排気するときに、設定されたガス圧Ｐr に相当する微量のレーザガスをレーザチャンバ４内部に残しておき、次いでＳ５及びＳ６で、クロスフローファン３９を回転させながら新しいレーザガスを注入している。クロスフローファン３９の回転により、上記の残っている微量のレーザガスによるガスの流れが生じ、新しいレーザガスが注入されたときに、このレーザガスが管路２６に導かれてフィルタ２９を経由してレーザチャンバ４内に注入されることになる。この結果、レーザガスの注入初期の段階から、フィルタ２９により清浄化されたレーザガスがウィンドウ２５の表面に吹きつけられるので、このレーザガスがエアカーテンとして作用してウィンドウ２５が塵埃によって汚染されるのが防止される。また、レーザチャンバ４内に微量のレーザガスを残すので、新しいレーザガスの注入初期でもガスの流れに乱れが発生し難くなり、堆積している塵埃が巻き上げられる可能性が小さくなる。
【００４８】
そして、Ｓ７で示したように、新しいレーザガスのガス圧が所定の必要なガス圧値に達するまで、クロスフローファン３９を回転させている。ここで、クロスフローファン３９を回転させる時間は、本実施形態に限定されない。すなわち、レーザガスを注入する初期で、かつ、注入したレーザガスが所定量に達して上記のガス流の乱れが発生しなくなるまで、すなわち、レーザガスのガス圧が上記所定量に対応した所定ガス圧値に達するまでの時間のみ、クロスフローファン３９を回転させてもよい。さらに、また、レーザガスの注入開始時から上記の所定ガス圧値に達するまでの、初期の所定時間にのみ、クロスフローファン３９を回転させるようにしてもよい。
【００４９】
また、レーザガスを注入するとき、管路４２、４３、４４のいずれか一つを選択してレーザチャンバ４内に注入する。管路４２、４３、４４のガス注入口はレーザチャンバ４の上部に位置しており、また、そのガス注入方向は底面以外を向いているので、レーザチャンバ４の底部に堆積している塵埃を巻き上げる可能性が小さくなる。この結果、レーザガスの注入初期に、塵埃が巻き上がるのを防止できる。さらに、管路４４によってレーザガスを注入する場合は、レーザチャンバ４内部からフィルタ２９の方向にガスの流れが発生するので、フィルタ２９によって清浄化されたレーザガスをウィンドウ２５に導くことが可能となる。したがって、上記同様に、ウィンドウ２５が塵埃により汚染されるのを防止できるので、レーザ出力特性の低下が少なくなる。
【００５０】
なお、レーザガスが注入されるガス注入口は、クロスフローファン３９によるガス流でのフィルタ２９の下流側とウィンドウ２５との間に設けてもよい。この場合には、塵埃を含まない新しいレーザガスがウィンドウ２５の方に流れるので、ウィンドウ２５が塵埃により汚染されるのを防止できる。
また、このとき、レーザチャンバ４内からレーザガスを排気するガス排気口は、上記のガス注入口と別個に、ウィンドウ２５とフィルタ２９の入口側との間に設けた方がよい。これによって、排気時に、ウィンドウ２５からレーザチャンバ４内の方向にレーザガスの流れが発生するので、レーザガスに含まれる塵埃がウィンドウ２５に付着する可能性が小さくなる。
【００５１】
次に、第２の実施形態に係わるレーザガスの注入方法を説明する。本実施形態でのガスレーザ装置の構成は前実施形態で説明した図１及び図２と同様であり、ここでの説明を省く。
【００５２】
図４は本実施形態に係わるレーザガス注入方法を表す制御フローチャートの例を示しており、前述と同様に制御器１によって処理される。
Ｓ１１で、ガス圧設定器２から入力される設定値データにより、排気後のレーザチャンバ４内のガス圧Ｐr を設定し、次にＳ１２で、ガス圧検出器５で検出したレーザチャンバ４内のガス圧Ｐc を読み込む。そして、Ｓ１３で、このガス圧Ｐc と設定されたガス圧Ｐr とを比較し、ガス圧Ｐc がガス圧Ｐr より大きいか否かを判断する。この判断の結果で大きいときは、Ｓ１４で真空ポンプ２０を駆動し、バルブ１９を開いてレーザガスの排気を継続し、次にＳ１２に戻って処理を繰り返す。また、Ｓ１３の判断で大きくないとき、すなわち、ガス圧Ｐc がガス圧Ｐr 以下になったときは、Ｓ１５において、真空ポンプ２０を停止し、かつ、バルブ１９を閉じて排気を停止した後、クロスフローファン３９を回転させる。次に、Ｓ１６で、バルブ１２、１３を所定開度に開け、クリプトンガスボンベ９及びネオンガスボンベ１０からの各ガス流量を所定値に調整して、新しいクリプトンガス及びネオンガスを注入する。そして、Ｓ１７で、ガス圧検出器５からレーザチャンバ４内のガス圧Ｐc を読み込み、このガス圧Ｐc が所定圧力値Ｐ1 以上になったか否かを判断し、所定圧力値Ｐ1 より小さい間はＳ１６に戻って新しいクリプトンガス及びネオンガスの注入を継続する。また、ガス圧Ｐc が所定圧力値Ｐ1 以上になったときは、Ｓ１８に進む。
【００５３】
Ｓ１８では、バルブ１２、１３を閉じてクリプトンガス及びネオンガスの注入を停止すると共に、クロスフローファン３９の回転を停止させる。次にＳ１９で、バルブ１１を所定開度に開けてフッ素とネオンの混合ガスボンベ８からのガス流量を所定値に調整し、新しいフッ素の混合ガスを注入する。そして、Ｓ２０で、ガス圧検出器５からレーザチャンバ４内のガス圧Ｐc を読み込み、このガス圧Ｐc が所定圧力値Ｐ2 （ただし、Ｐ2 ＞Ｐ1 ）以上になったか否かを判断し、所定圧力値Ｐ2 より小さい間はＳ１９に戻ってフッ素の混合ガスの注入を継続する。また、ガス圧Ｐc が所定圧力値Ｐ2 以上になったときは、Ｓ２１で、バルブ１１を閉じてフッ素の混合ガスの注入を停止する。次にＳ２２で、バルブ１２、１３を所定開度に開け、新しいクリプトンガス及びネオンガスを注入する。そして、Ｓ２３で、ガス圧検出器５からレーザチャンバ４内のガス圧Ｐc を読み込み、このガス圧Ｐc が所定圧力値Ｐ3 （ただし、Ｐ3 ＞Ｐ2 ）以上になったか否かを判断し、所定圧力値Ｐ3 より小さい間はＳ２２に戻って新しいクリプトンガス及びネオンガスの注入を継続する。また、ガス圧Ｐc が所定圧力値Ｐ3 以上になったときは、Ｓ２４で、バルブ１２、１３を閉じてクリプトンガス及びネオンガスの注入を終了する。
【００５４】
上記のフローチャートにおいて、レーザガスを排気するときは、前実施形態と同様に、設定されたガス圧Ｐr に相当する微量のレーザガスをレーザチャンバ４内部に残しておき、次いでクロスフローファン３９を回転させながら新しいクリプトンガス及びネオンガスを所定量注入している。したがって、新しいレーザガスの注入初期でも、堆積している塵埃を巻き上げることが少なくなり、またフィルタ２９を経由して注入されたレーザガスが塵埃によるウィンドウ２５の汚染を防止することができる。
また、フッ素ガスの混合ガスを注入するときは、クロスフローファン３９を停止させているが、これは、クロスフローファン３９によるガスの流れがフッ素ガスの注入時のガス圧検出においてノイズとなるのを防止するためである。これによって、レーザガス内の他の希ガス（クリプトンガス及びネオンガス）より微量なフッ素ガスの分圧を正確に検出できるので、エキシマレーザ装置のレーザ発振特性が非常に良くなる。
また、フッ素ガスの混合ガスを注入した後、最後の希ガスを注入するときにはクロスフローファン３９の回転を停止させているが、これは、既にレーザチャンバ４内に所定量のレーザガスが注入されているので、注入ガスによって塵埃を巻き上げる可能性が少ないからである。なお、このとき、クロスフローファン３９を回転させながら最後の希ガスを注入してもよい。
【００５５】
なお、排気後のレーザガスの注入方法として、注入初期で、かつ、ガス圧が所定圧力値に達するまでの間レーザガス流量を所定値に制限し、ガス圧が上記所定圧力値に達した後は上記レーザガス流量をこの制限値より増加させて注入してもよい。また、同様に、注入初期の所定時間の間、すなわち、上記所定圧力値に達するまでの所定時間の間は、レーザガス流量を所定値に制限し、この所定時間経過後は上記レーザガス流量をこの制限値より増加させてもよい。この場合に、レーザガス流量を制限する手段として、例えば質量流量制御弁（マスフローコントロール弁）やオリフィス、フィルタ等をクリプトンガスボンベ９及びネオンガスボンベ１０の出口に設けてもよい。このようにレーザガス流量を制御することによって、注入初期はガス流速を遅くできるので塵埃を巻き上げる可能性が少なくなる。また、所定量のレーザガスが注入された後はガス流の乱れが無くなるので、レーザガス流量を増加させることができる。そして、この場合も、レーザガス排気時に微量のレーザガスを残しておくと、レーザガス注入時にガス流の乱れが無いので、塵埃の巻き上げを少なくする効果が大きくなることは言うまでも無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるガスレーザ装置のレーザチャンバの断面図を示す。
【図２】本発明に係わるガスレーザ装置の構成ブロック図を示す。
【図３】本発明の第１実施形態のレーザガス注入方法を表す制御フローチャートの例を示す。
【図４】本発明の第２実施形態のレーザガス注入方法を表す制御フローチャートの例を示す。
【図５】従来技術に係わるガスレーザ装置のレーザチャンバの断面図を示す。
【図６】従来技術に係わるガスレーザ装置の側面図を示す。
【符号の説明】
１…制御器、２…ガス圧設定器、４…レーザチャンバ、５…ガス圧検出器、８…混合ガスボンベ、９…クリプトンガスボンベ、１０…ネオンガスボンベ、１１、１２、１３、１９…バルブ、１８…トラップ、２０…真空ポンプ、２１…絶縁体、２２ａ、２２ｂ…主放電電極、２３…主放電、２４…矢印、２５…ウィンドウ、２６、２７、２８、４２、４３、４４…管路、２９…フィルタ、３０…レーザ光、３３…支持部材、３４、３５…給電端子、３６ａ、３６ｂ…予備電離電極、３９…クロスフローファン、４０…ラジエータ、４１…レーザガス供給管路。
【図１】
0003761260.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003761260.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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