JP2000261069A - エキシマレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザガスが汚染されることがない小型のエ
キシマレーザ装置を提供する。 【解決手段】 レーザガス循環用の円筒状のファン１に
固定軸４を挿入し、固定軸４の一方端をチャンバ１４の
内壁に固定する。ラジアル磁気軸受５，８とモータ１１
のステータ１３を固定軸４に固定し、モータ１１のロー
タ１２をファン１の内周面に固定し、ファン１を非接触
で支持し回転駆動させる。ファンの両側に突出した回転
軸を玉軸受で支持していた従来に比べ、ダストや不純物
ガスの発生が少なく、装置寸法が小さくて済む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はエキシマレーザ装
置に関し、特に、チャンバ内のレーザガスを励起させて
レーザ光を生成するエキシマレーザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エキシマレーザ装置において
は、レーザチャンバの内部にハロゲンガスを含むレーザ
媒質ガスが封入されており、放電電極に所定の高電圧を
印加して放電させることによってレーザガスを励起し、
レーザ光を発生させている。レーザチャンバ内の所定位
置にはファンが設けられており、チャンバ内のレーザガ
スを循環させて放電電極管に導いている。

【０００３】従来のエキシマレーザ装置では、ファンと
一体構造をなすようにしてファンの軸心に回転軸が取付
けられており、その回転軸を回転自在に支持するために
玉軸受が使用されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のエキシ
マレーザ装置では、ファンの回転軸を支持する軸受とし
て玉軸受が使用されていたので、レーザガスに含まれる
ハロゲンガスと軸受潤滑剤が反応して発生する不純物ガ
スや、ボールの摩耗粉などのダストによってレーザガス
が劣化し、レーザ出力が低下するという問題があった。
また、軸受自体も長時間の運転により摩耗し、定期的な
メンテナンスを必要としていた。

【０００５】この不具合の対策として、本願発明者は、
図５に示すように、ファン３１の両側の回転軸３２を磁
気軸受３３，３６によって非接触で支持し、モータ３９
によって非接触で回転駆動させる装置を提案した（特願
平１１−１６９７２号参照）。磁気軸受３３，３６は、
それぞれ位置センサ３４，３７および電磁石３５，３８
を含み、モータ３９はロータ４０およびステータ４１で
構成されている。この装置によれば、ファン３１の回転
軸３２が非接触で回転駆動されるので、不純物ガスやダ
ストが発生することがない。

【０００６】しかし、この装置では、回転軸３２および
磁気軸受３３，３６がファン３１の両側に配置されてい
るので、装置寸法が大きくなるという問題が想定され
る。

【０００７】それゆえに、この発明の主たる目的は、レ
ーザガスが汚染されることがない小型のエキシマレーザ
装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
チャンバ内のレーザガスを励起させてレーザ光を生成す
るエキシマレーザ装置であって、ファン、固定軸、磁気
軸受、および駆動手段を備える。ファンは、チャンバ内
に設けられ、円筒部材とその外周面に設けられた羽根部
材とを含み、レーザガスを循環させる。固定軸は、ファ
ンの円筒部材に挿入され、その一方端はチャンバの内壁
に固定される。磁気軸受は、ファンの円筒部材の内周面
に対向して固定軸に設けられ、ファンを非接触で支持す
る。駆動手段は、ファンを非接触で回転駆動させる。

【０００９】請求項２に係る発明では、請求項１に係る
発明の磁気軸受は、ファンのラジアル方向の位置を検出
するためのラジアル変位センサと、そのコイル電流がラ
ジアル変位センサの検出結果に基づいて制御され、ファ
ンを非接触で支持するためのラジアル電磁石を含む。

【００１０】請求項３に係る発明では、請求項１または
２に係る発明の駆動手段は、ファンの円筒部材の内周面
にリング状に設けられたロータと、ロータに対向して固
定軸に固定され、回転磁界を生成してロータを非接触で
回転駆動させるためのステータとを含む。

【００１１】請求項４に係る発明では、請求項３に係る
発明のチャンバの外壁から回転軸の内部に向けてケーブ
ル孔が形成され、磁気軸受およびステータ用のケーブル
がケーブル孔を介してチャンバの外部に引き出されてい
る。

【００１２】請求項５に係る発明では、請求項３または
４に係る発明に、磁気軸受およびステータを保護するた
めの金属カバーがさらに設けられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１（ａ）は、この発明の一実施
の形態によるエキシマレーザ装置のガス循環用ファン装
置の構成を示す断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＸ
−Ｘ′線断面図である。

【００１４】図１（ａ）（ｂ）において、このガス循環
用ファン装置は、ファン１と、固定軸４と、ファン１を
非接触で支持し回転駆動させるためのラジアル磁気軸受
５，８およびモータ１１とを備える。

【００１５】ファン１は、円筒の一方端部が閉蓋された
形状のコップ状支持部材２と、支持部材２の外周面に円
周方向に所定のピッチで立設された複数の羽根部材３と
を含む。支持部材２は磁性材料（たとえば鉄）で形成さ
れる。ファン１が回転駆動されると、ファン１の羽根部
材３によってチャンバ１４内のガスが循環される。

【００１６】固定軸４は、ラジアル磁気軸受８、モータ
１１およびラジアル磁気軸受５を挿通してファン１のコ
ップ状支持部材２の内部に収容されており、その基端は
チャンバ１４の内壁に固定されている。

【００１７】ラジアル磁気軸受５，８は、それぞれ固定
軸４の先端部および基端部に固定されている。ラジアル
磁気軸受５は、ラジアル変位センサ６およびラジアル電
磁石７を含む。ラジアル変位センサ６は、ファン１のコ
ップ状支持部材２の内周面に対向して設けられ、センサ
６のセンシング部とコップ状支持部材２の内周面との間
の距離に応じたレベルの信号を出力する。

【００１８】ラジアル電磁石７は、固定軸４に嵌め込ま
れたリング状支持部材７ａと、それぞれが支持部材７ａ
の外周面からファン１のコップ状支持部材２の内周面に
向かって突出した複数（図では８つ）の電磁石コア７ｂ
と、各コア７ｂに巻回されたコイル７ｃとを含む。

【００１９】コイル７ｃは、図２に示すように、制御装
置１５によって制御される電源１６の出力端子に接続さ
れる。制御装置１５は、ラジアル変位センサ６の出力レ
ベルが所定レベルになるように、すなわちファン１が所
定位置に非接触で支持されるように、コイル７ｃに流れ
る電流を制御する。８つの電磁石コア７ｂの磁極面とフ
ァン１の円筒部材２との間の吸引力のバランスによりフ
ァン１が非接触で支持される。

【００２０】ラジアル磁気軸受８は、ラジアル変位セン
サ９およびラジアル電磁石１０を含み、ラジアル磁気軸
受５と同じ構成であり、ラジアル磁気軸受５と同様に制
御される。

【００２１】図１（ａ）（ｂ）に戻って、モータ１１
は、ロータ１２およびステータ１３を含む。ロータ１２
は、リング状に形成され、ファン１のコップ状支持部材
２の内周面中央部に固定される。ステータ１３は、固定
軸４の中央部に、ロータ１２に対向して固定される。ス
テータ１３のコイルに交流電流を供給すると回転磁界が
形成され、ロータ１２を介してファン１が非接触で回転
駆動される。

【００２２】次に、このガス循環用ファン装置の動作に
ついて説明する。エキシマレーザ装置の電源が投入され
ると、ガス循環用ファン装置の運転が開始される。ファ
ン１は、ラジアル磁気軸受５，８によって非接触で支持
されるとともに、モータ１１によって非接触で回転駆動
される。これにより、チャンバ１４内のレーザガスが循
環されて放電電極に導かれ、レーザガスが励起される。
励起されたレーザガスが基底状態に遷移するときにレー
ザ光が放出される。エキシマレーザ装置の電源が遮断さ
れると、ファン１の回転駆動が停止される。

【００２３】この実施の形態では、ガス循環用ファン装
置のファン１をラジアル磁気軸受５，８およびモータ１
１によって非接触で支持し回転駆動させる。したがっ
て、ファンの回転軸の軸受として玉軸受を使用していた
従来のように軸受から発生する不純物ガスやダストによ
ってレーザガスが汚染されることがない。また、ラジア
ル磁気軸受５，８は玉軸受のように摩耗することがない
ので、装置のメンテナンスも容易になる。

【００２４】また、ファン１の内部に固定軸４を挿入
し、ファン１の内周面を非接触で支持するので、ファン
３１の両側に回転軸３２が突出していた従来に比べ、装
置寸法が小さくて済む。

【００２５】以下、この実施の形態の変更例について説
明する。図３の変更例では、チャンバ１４の外壁から固
定軸４の先端部までケーブル孔２０が形成されている。
ラジアル磁気軸受５，８およびモータ１１のステータ１
３用のケーブル２１が固定軸４を介して孔２０に引き出
され、さらに孔２０を介してチャンバ１４の外部に引き
出される。この変更例では、ケーブル２１とレーザガス
雰囲気とを隔離できるので、レーザガスによるケーブル
２１の劣化やケーブル２１から発生する不純物ガスによ
るレーザガスの汚染を防止できる。

【００２６】図４の変更例では、固定軸４、ラジアル磁
気軸受５，８およびモータ１１のステータ１３が円筒の
一方端を閉蓋した形状の金属カバー２２で覆われる。金
属カバー２２は、金属（ステンレスなど）の薄板で構成
される。この変更例では、金属カバー２２によってラジ
アル磁気軸受５，８およびモータ１１のステータ１３を
レーザガス雰囲気から隔離できるので、レーザガスによ
る各種部品の劣化や各種部品から発生する不純物ガスの
レーザガスへの混入を防止することができる。また、ラ
ジアル変位センサ６，９が金属カバー２２でシールドさ
れるので、レーザ発振時に電極から発生するノイズがラ
ジアル変位センサ６，９に悪影響を及ぼすのを防止する
ことができる。

【００２７】なお、今回開示された実施の形態は全ての
点で例示であって、制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明で
は、レーザガス循環用ファンは円筒部材とその外周面に
設けられた羽根部材で形成され、円筒部材に固定軸が挿
入される。そして、ファンは、回転軸に設けられた磁気
軸受によって円筒部材の内周面側から非接触で支持さ
れ、駆動手段によって非接触で回転駆動される。したが
って、軸受として玉軸受などが使用されていた従来のよ
うに軸受から不純物ガスやダストが発生することがな
く、レーザガスが汚染されることがない。また、ファン
の両側に回転軸が突出していた従来に比べ、装置寸法が
小さくて済む。

【００２９】請求項２に係る発明では、請求項１に係る
発明の磁気軸受は、ファンのラジアル方向の位置を検出
するためのラジアル変位センサと、そのコイル電流がラ
ジアル変位センサの検出結果に基づいて制御されるラジ
アル電磁石とを含む。この場合は、磁気軸受を容易に構
成できる。

【００３０】請求項３に係る発明では、請求項１または
２に係る発明の駆動手段は、ファンの円筒部材の内周面
にリング状に設けられたロータと、ロータに対向して固
定軸に固定され、回転磁界を生成してロータを非接触で
回転駆動させるためのステータとを含む。この場合は、
駆動手段を容易に構成できる。

【００３１】請求項４に係る発明では、請求項３に係る
発明のチャンバの外壁から回転軸の内部に向けてケーブ
ル孔が形成され、磁気軸受およびステータ用のケーブル
がケーブル孔を介してチャンバの外部に引き出されてい
る。この場合は、レーザガスによるケーブルの劣化やケ
ーブルから発生する不純物ガスによるレーザガスの汚染
を防止できる。

【００３２】請求項５に係る発明では、請求項３または
４に係る発明に、磁気軸受およびステータを保護するた
めの金属カバーがさらに設けられる。この場合、磁気軸
受をレーザガスやノイズから保護するとともに、ステー
タからの不純物ガスの発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態によるエキシマレーザ
装置のレーザガス循環用ファン装置の構成を示す図であ
る。

【図２】図１に示したラジアル磁気軸受の制御方法を説
明するためのブロック図である。

【図３】この実施の形態の変更例を示す図である。

【図４】この実施の形態の他の変更例を示す図である。

【図５】従来のエキシマレーザ装置のレーザガス循環用
ファン装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１，３１ ファン ２ コップ状支持部材（円筒部材） ３ 羽根部材 ４ 固定軸 ５，８ ラジアル磁気軸受 ６，９ ラジアル変位センサ ７，１０ ラジアル電磁石 １１ モータ １２ ロータ １３ ステータ ２０ ケーブル孔 ２１ ケーブル ２２ 金属カバー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チャンバ内のレーザガスを励起させてレ
   ーザ光を生成するエキシマレーザ装置であって、 前記チャンバ内に設けられ、円筒部材とその外周面に設
   けられた羽根部材とを含み、前記レーザガスを循環させ
   るためのファン、 前記ファンの円筒部材に挿入され、その一方端が前記チ
   ャンバの内壁に固定された固定軸、 前記ファンの円筒部材の内周面に対向して前記固定軸に
   設けられ、前記ファンを非接触で支持するための磁気軸
   受、および前記ファンを非接触で回転駆動させる駆動手
   段を備える、エキシマレーザ装置。
2. 【請求項２】 前記磁気軸受は、 前記ファンのラジアル方向の位置を検出するためのラジ
   アル変位センサ、およびそのコイル電流が前記ラジアル
   変位センサの検出結果に基づいて制御され、前記ファン
   を非接触で支持するためのラジアル電磁石を含む、請求
   項１に記載のエキシマレーザ装置。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、 前記ファンの円筒部材の内周面にリング状に設けられた
   ロータ、および前記ロータに対向して前記固定軸に固定
   され、回転磁界を生成して前記ロータを非接触で回転駆
   動させるためのステータを含む、請求項１または請求項
   ２に記載のエキシマレーザ装置。
4. 【請求項４】 前記チャンバの外壁から前記固定軸の内
   部に向けてケーブル孔が形成され、 前記磁気軸受および前記ステータ用のケーブルが前記ケ
   ーブル孔を介して前記チャンバの外部に引き出されてい
   る、請求項３に記載のエキシマレーザ装置。
5. 【請求項５】 さらに、前記磁気軸受および前記ステー
   タを保護するための金属カバーを備える、請求項３また
   は請求項４に記載のエキシマレーザ装置。