JP2001168432A - 紫外線を放出するガスレーザ装置 - Google Patents
紫外線を放出するガスレーザ装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
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- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 紫外線を放出するガスレーザ装置の励起回路
中の放電回路ループの断面積を小さくしてそのインダク
タンスをより小さくし、レーザ発振効率を向上させる。 【解決手段】 封入されたレーザガスを内部で循環させ
る循環手段を有するレーザチェンバ１と、レーザチェン
バ１内に所定間隔離間して配置された一対の主放電電極
３、４と、主放電電極３、４に並列に接続されたピーキ
ングコンデンサＣ 3 とからなる放電回路と、誘電体８を
介して第１電極９と第２電極７が対向配置されてなる予
備電離手段１５とを有し、予備電離手段１５が一方の主
放電電極４に沿うようにその両側に近接して配置されて
なる紫外線を放出するガスレーザ装置において、一方の
主放電電極４とピーキングコンデンサＣ3 とが、一方の
主放電電極４と予備電離手段１５との間を通る通電部材
２５により接続されている。
中の放電回路ループの断面積を小さくしてそのインダク
タンスをより小さくし、レーザ発振効率を向上させる。 【解決手段】 封入されたレーザガスを内部で循環させ
る循環手段を有するレーザチェンバ１と、レーザチェン
バ１内に所定間隔離間して配置された一対の主放電電極
３、４と、主放電電極３、４に並列に接続されたピーキ
ングコンデンサＣ 3 とからなる放電回路と、誘電体８を
介して第１電極９と第２電極７が対向配置されてなる予
備電離手段１５とを有し、予備電離手段１５が一方の主
放電電極４に沿うようにその両側に近接して配置されて
なる紫外線を放出するガスレーザ装置において、一方の
主放電電極４とピーキングコンデンサＣ3 とが、一方の
主放電電極４と予備電離手段１５との間を通る通電部材
２５により接続されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線を放出する
ガスレーザ装置に関し、特に、発振効率が高いエキシマ
レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置に関す
るものである。
ガスレーザ装置に関し、特に、発振効率が高いエキシマ
レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路の微細化、高集積化につ
れ、投影露光装置においては解像力の向上が要請されて
いる。このため、露光用光源から放出される露光光の短
波長化が進められており、次世代の半導体露光用光源と
してＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置等
の紫外線を放出するガスレーザ装置が有力である。
れ、投影露光装置においては解像力の向上が要請されて
いる。このため、露光用光源から放出される露光光の短
波長化が進められており、次世代の半導体露光用光源と
してＡｒＦエキシマレーザ装置及びフッ素レーザ装置等
の紫外線を放出するガスレーザ装置が有力である。
【０００３】ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、フ
ッ素（Ｆ2 ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及びバッファ
ーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合
ガス、また、フッ素レーザ装置においては、フッ素（Ｆ
2 ）ガス及びバッファーガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）
等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数１０
０ｋＰａでレーザチェンバ内に封入され、そのレーザチ
ェンバ内部に所定間隔離間して対向配置された一対の主
放電電極が設けられている。レーザチェンバの内部でこ
の主放電用電極で放電を発生されることにより、レーザ
媒質であるレーザガスが励起される。
ッ素（Ｆ2 ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及びバッファ
ーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合
ガス、また、フッ素レーザ装置においては、フッ素（Ｆ
2 ）ガス及びバッファーガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）
等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数１０
０ｋＰａでレーザチェンバ内に封入され、そのレーザチ
ェンバ内部に所定間隔離間して対向配置された一対の主
放電電極が設けられている。レーザチェンバの内部でこ
の主放電用電極で放電を発生されることにより、レーザ
媒質であるレーザガスが励起される。
【０００４】効率良くレーザ光を発生させるには、主放
電電極間で一様な放電を発生させることが必要である
が、数１００ｋＰａという高圧ガス雰囲気で一様な放電
を発生させるためには、通常、主放電開始前に主放電電
極間の放電空間に存在するレーザガスを予備電離するこ
とが一般的である。
電電極間で一様な放電を発生させることが必要である
が、数１００ｋＰａという高圧ガス雰囲気で一様な放電
を発生させるためには、通常、主放電開始前に主放電電
極間の放電空間に存在するレーザガスを予備電離するこ
とが一般的である。
【０００５】上記したような予備電離を発生させるため
の手段の一つとして、誘電体を介して２つの電極が対向
配置されている予備電離方式がある。その予備電離部の
例が、特開平５−３２７０７０号、特許第２，７９４，
７９２号、特開平１０−２４２５５３号、特表平８−５
０２１４５号等に記載されている。何れに記載の予備電
離部も、誘電体で形成される筒体の外部表面と接触する
第１の電極（以下、外電極と呼称する。）と、上記筒体
内部に挿入されている第２の電極（以下、内電極と呼称
する。）とを備えた構成であり、上記外電極と内電極と
の間に電位差を発生させることにより、外電極と誘電体
筒体との間でコロナ放電を発生させ、このとき発生した
紫外光により、上記した主放電電極間の放電空間に存在
するレーザガスを予備電離するものである。なお、上記
予備電離手段においては、他に、誘電体筒体と外電極と
が接触せず、近接している場合や、外電極も誘電体物質
で覆われている場合もある。
の手段の一つとして、誘電体を介して２つの電極が対向
配置されている予備電離方式がある。その予備電離部の
例が、特開平５−３２７０７０号、特許第２，７９４，
７９２号、特開平１０−２４２５５３号、特表平８−５
０２１４５号等に記載されている。何れに記載の予備電
離部も、誘電体で形成される筒体の外部表面と接触する
第１の電極（以下、外電極と呼称する。）と、上記筒体
内部に挿入されている第２の電極（以下、内電極と呼称
する。）とを備えた構成であり、上記外電極と内電極と
の間に電位差を発生させることにより、外電極と誘電体
筒体との間でコロナ放電を発生させ、このとき発生した
紫外光により、上記した主放電電極間の放電空間に存在
するレーザガスを予備電離するものである。なお、上記
予備電離手段においては、他に、誘電体筒体と外電極と
が接触せず、近接している場合や、外電極も誘電体物質
で覆われている場合もある。
【０００６】上記した予備電離方式を採用した紫外線を
放出するガスレーザ装置（以下、単にガスレーザ装置と
する。）の励起回路の構成例を図５に示す。この励起回
路においては、ＩＧＢＴのような固体スイッチＳＷを用
いて容量移行型回路と呼ばれる回路構成になっている。
この回路図に従って簡単に動作を説明すると、スイッチ
ＳＷが開いた状態においては、高圧電源ＨＶからの電荷
がコンデンサＣ1 に溜められる。コンデンサＣ1 に電荷
が溜まった状態でスイッチＳＷを閉じると、コンデンサ
Ｃ1 の電荷はコンデンサＣ2 に移行する。コンデンサＣ
2 に移行した電荷は、磁気スイッチあるいは過飽和イン
ダクタンスと呼ばれる非線形インダクタンスＬm を経て
ピーキングコンデンサＣ3 に移行する。この際、磁気ス
イッチＬ m の作用により印加電圧のパルス幅が圧縮され
る。なお、磁気スイッチＬm の作用は、コンデンサＣ1
の電荷がコンデンサＣ2 に移行する間はインダクタンス
が大きく、その磁束密度が大きく飽和するとインダクタ
ンスが急激に減少するもので、効率良くコンデンサＣ2
の電荷をピーキングコンデンサＣ3 に移行させる。ピー
キングコンデンサＣ3 の電圧が高くなり、放電破壊電圧
に達すると、レーザチェンバ１内に対向配置された主放
電電極３と４の間にパルス放電が生じ、レーザガスの励
起が行われる。すなわち、この放電により、図５の太線
で示した放電回路ループを電流が流れる。
放出するガスレーザ装置（以下、単にガスレーザ装置と
する。）の励起回路の構成例を図５に示す。この励起回
路においては、ＩＧＢＴのような固体スイッチＳＷを用
いて容量移行型回路と呼ばれる回路構成になっている。
この回路図に従って簡単に動作を説明すると、スイッチ
ＳＷが開いた状態においては、高圧電源ＨＶからの電荷
がコンデンサＣ1 に溜められる。コンデンサＣ1 に電荷
が溜まった状態でスイッチＳＷを閉じると、コンデンサ
Ｃ1 の電荷はコンデンサＣ2 に移行する。コンデンサＣ
2 に移行した電荷は、磁気スイッチあるいは過飽和イン
ダクタンスと呼ばれる非線形インダクタンスＬm を経て
ピーキングコンデンサＣ3 に移行する。この際、磁気ス
イッチＬ m の作用により印加電圧のパルス幅が圧縮され
る。なお、磁気スイッチＬm の作用は、コンデンサＣ1
の電荷がコンデンサＣ2 に移行する間はインダクタンス
が大きく、その磁束密度が大きく飽和するとインダクタ
ンスが急激に減少するもので、効率良くコンデンサＣ2
の電荷をピーキングコンデンサＣ3 に移行させる。ピー
キングコンデンサＣ3 の電圧が高くなり、放電破壊電圧
に達すると、レーザチェンバ１内に対向配置された主放
電電極３と４の間にパルス放電が生じ、レーザガスの励
起が行われる。すなわち、この放電により、図５の太線
で示した放電回路ループを電流が流れる。
【０００７】主放電電極３、４と並列にコンデンサＣ11
とＣ12、及び、インダクタンスＬ0からなる分圧回路が
接続されており、後述する図６に示すように、主放電電
極３と４の間に加わるパルス電圧を分圧してその２５％
〜７５％の範囲に降圧して、主放電電極３、４間の主放
電空間の上流側と下流側に近接して配置されたコロナ予
備電離部１５の内電極７と外電極９の間にコロナ放電の
ための電圧を印加するようになっている。この分圧回路
中の分圧比、コンデンサＣ11、Ｃ12の容量、インダクタ
ンスＬ0 の値を最適に選択して時定数を所望の値にし
て、主放電に対するコロナ予備放電のタイミングを調整
する。この分圧回路の合成容量はピーキングコンデンサ
Ｃ3 の１０％以下に調整される。
とＣ12、及び、インダクタンスＬ0からなる分圧回路が
接続されており、後述する図６に示すように、主放電電
極３と４の間に加わるパルス電圧を分圧してその２５％
〜７５％の範囲に降圧して、主放電電極３、４間の主放
電空間の上流側と下流側に近接して配置されたコロナ予
備電離部１５の内電極７と外電極９の間にコロナ放電の
ための電圧を印加するようになっている。この分圧回路
中の分圧比、コンデンサＣ11、Ｃ12の容量、インダクタ
ンスＬ0 の値を最適に選択して時定数を所望の値にし
て、主放電に対するコロナ予備放電のタイミングを調整
する。この分圧回路の合成容量はピーキングコンデンサ
Ｃ3 の１０％以下に調整される。
【０００８】ところで、一般に、上記した放電回路ルー
プが作るインダクタンスが低い程、レーザの発振効率が
向上することが知られている（前田三男編「エキシマレ
ーザ」第６４〜６５頁、（株）学会出版センター １９
８３年８月２０日 初版）。
プが作るインダクタンスが低い程、レーザの発振効率が
向上することが知られている（前田三男編「エキシマレ
ーザ」第６４〜６５頁、（株）学会出版センター １９
８３年８月２０日 初版）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記した放電回路ルー
プの実際の構成例を図６に示す。図６は、ガズレーザ装
置の要部のレーザ発振方向に垂直な断面図であり、図５
と同じ符号を付した構成要素は図５に示した構成要素に
対応している。
プの実際の構成例を図６に示す。図６は、ガズレーザ装
置の要部のレーザ発振方向に垂直な断面図であり、図５
と同じ符号を付した構成要素は図５に示した構成要素に
対応している。
【００１０】簡単に説明すると、レーザチェンバ１の上
部壁に放電空間の長手に沿うように絶縁ベース２１が気
密に嵌め込まれ、そのレーザチェンバ１内側中央に他方
の主電極（例えばカソード）３が取り付けられ、絶縁ベ
ース２１を貫通して電流導入部材２３により高圧電源１
０に接続されている。ここで、高圧電源１０は、図５の
ピーキングコンデンサＣ3 より左側の非線形インダクタ
ンスＬm を含む回路部分に対応する。レーザチェンバ１
内において主電極３の両側に沿うように一対の通電部材
２５が略平行に絶縁ベース２１に取り付けられており、
通電部材２５先端間には導電性ベース２６が張り渡され
ており、その中央であって上部の主電極３に対向する位
置に一方の主電極４（例えばアノード）が取り付けられ
ている。そして、レーザチェンバ１外部には、電流導入
部材２３両側に並列接続の多数のコンデンサからなるピ
ーキングコンデンサＣ3 が接続され、そのピーキングコ
ンデンサＣ3 は絶縁ベース２１を貫通している電流導入
部材２４を介して通電部材２５に接続されている。ま
た、導電性ベース２６の上部の矢印で示したレーザガス
流２の上流側と下流側であって、主電極３、４間の主放
電空間を見込む位置には、誘電体筒体８を介して外電極
９と内電極７が対向配置されてなる予備電離部１５が配
置され、外電極９は導電性ベース２６に直接接続されて
おり、内電極７は図示しない端子を介して、高圧電源１
０のコンデンサＣ11とＣ12の間に接続されている。
部壁に放電空間の長手に沿うように絶縁ベース２１が気
密に嵌め込まれ、そのレーザチェンバ１内側中央に他方
の主電極（例えばカソード）３が取り付けられ、絶縁ベ
ース２１を貫通して電流導入部材２３により高圧電源１
０に接続されている。ここで、高圧電源１０は、図５の
ピーキングコンデンサＣ3 より左側の非線形インダクタ
ンスＬm を含む回路部分に対応する。レーザチェンバ１
内において主電極３の両側に沿うように一対の通電部材
２５が略平行に絶縁ベース２１に取り付けられており、
通電部材２５先端間には導電性ベース２６が張り渡され
ており、その中央であって上部の主電極３に対向する位
置に一方の主電極４（例えばアノード）が取り付けられ
ている。そして、レーザチェンバ１外部には、電流導入
部材２３両側に並列接続の多数のコンデンサからなるピ
ーキングコンデンサＣ3 が接続され、そのピーキングコ
ンデンサＣ3 は絶縁ベース２１を貫通している電流導入
部材２４を介して通電部材２５に接続されている。ま
た、導電性ベース２６の上部の矢印で示したレーザガス
流２の上流側と下流側であって、主電極３、４間の主放
電空間を見込む位置には、誘電体筒体８を介して外電極
９と内電極７が対向配置されてなる予備電離部１５が配
置され、外電極９は導電性ベース２６に直接接続されて
おり、内電極７は図示しない端子を介して、高圧電源１
０のコンデンサＣ11とＣ12の間に接続されている。
【００１１】この図６の構成において、一点鎖線に囲ま
れた部分が図５に関して説明した放電回路ループであ
り、絶縁ベース２１を貫通した電流導入部材２３、電流
導入部材２３に接続されている主電極３、主電極４、主
電極４が設置されている導電性ベース２６、導電性ベー
ス２６に接続されている通電部材２５、通電部材２５と
接続され、絶縁ベース２１を貫通した電流導入部材２
４、電流導入部材２４と電流導入部材２３とが接続され
たピーキングコンデンサＣ3 から構成されている。
れた部分が図５に関して説明した放電回路ループであ
り、絶縁ベース２１を貫通した電流導入部材２３、電流
導入部材２３に接続されている主電極３、主電極４、主
電極４が設置されている導電性ベース２６、導電性ベー
ス２６に接続されている通電部材２５、通電部材２５と
接続され、絶縁ベース２１を貫通した電流導入部材２
４、電流導入部材２４と電流導入部材２３とが接続され
たピーキングコンデンサＣ3 から構成されている。
【００１２】上記したように、この放電回路ループが作
るインダクタンスが低い程、レーザの発振効率が向上す
る。このインダクタンスは放電回路ループの断面積（図
６の断面の面積）に比例するので、この断面積ができる
だけ小さくなるよう構成する必要がある。すなわち、図
６の一点鎖線に囲まれた電流導入部材２３、主電極３、
主電極４、導電性ベース２６、通電部材２５、電流導入
部材２４、ピーキングコンデンサＣ3 で囲まれる空間の
断面積が小さくなるように構成する必要がある。
るインダクタンスが低い程、レーザの発振効率が向上す
る。このインダクタンスは放電回路ループの断面積（図
６の断面の面積）に比例するので、この断面積ができる
だけ小さくなるよう構成する必要がある。すなわち、図
６の一点鎖線に囲まれた電流導入部材２３、主電極３、
主電極４、導電性ベース２６、通電部材２５、電流導入
部材２４、ピーキングコンデンサＣ3 で囲まれる空間の
断面積が小さくなるように構成する必要がある。
【００１３】しかしながら、電流導入部材２３、主電極
３、ピーキングコンデンサＣ3 と、通常接地されている
レーザチェンバ１とは、電位差が２０〜３０ｋＶ程度と
大きく、これらの距離が近すぎると絶縁破壊が生じる。
したがって、絶縁ベース２１の大きさを余り小さくでき
ない。
３、ピーキングコンデンサＣ3 と、通常接地されている
レーザチェンバ１とは、電位差が２０〜３０ｋＶ程度と
大きく、これらの距離が近すぎると絶縁破壊が生じる。
したがって、絶縁ベース２１の大きさを余り小さくでき
ない。
【００１４】また、主電極３、４間距離は、放出される
レーザ光の大きさを規定するが、レーザ光の大きさは用
途に応じてある程度限定され、例えば半導体露光用Ａｒ
Ｆエキシマレーザの場合は１５〜１８ｍｍとなるので、
むやみに短くできない。
レーザ光の大きさを規定するが、レーザ光の大きさは用
途に応じてある程度限定され、例えば半導体露光用Ａｒ
Ｆエキシマレーザの場合は１５〜１８ｍｍとなるので、
むやみに短くできない。
【００１５】また、導電性ベース２６の大きさは、主電
極４の両側に予備電離部１５を配置するので、余り小さ
くできない。
極４の両側に予備電離部１５を配置するので、余り小さ
くできない。
【００１６】また、導電性ベース２６と電流導入部材２
４を繋ぐ通電部材２５の位置を予備電離部１５側に近づ
ければ、上記放電回路ループの断面積を小さくすること
ができる。しかし、通電部材２５は予備電離部１５を形
成する外電極９と同電位であるので、通電部材２５を予
備電離部１５に近づけすぎると、通電部材２５が外電極
９と同様に作用することになる。すると、コロナ放電が
主電極３、４間の放電空間と反対側でも発生し、このコ
ロナ放電によって生じる紫外線が放電空間に達しないこ
とになり、放電空間に存在するレーザガスの予備電離に
寄与しない。すなわち、外電極９と誘電体筒体８との間
で発生するコロナ放電への供給エネルギーが上記した余
分なコロナ放電により少なくなり、予備電離が不十分と
なる恐れが生じる。
４を繋ぐ通電部材２５の位置を予備電離部１５側に近づ
ければ、上記放電回路ループの断面積を小さくすること
ができる。しかし、通電部材２５は予備電離部１５を形
成する外電極９と同電位であるので、通電部材２５を予
備電離部１５に近づけすぎると、通電部材２５が外電極
９と同様に作用することになる。すると、コロナ放電が
主電極３、４間の放電空間と反対側でも発生し、このコ
ロナ放電によって生じる紫外線が放電空間に達しないこ
とになり、放電空間に存在するレーザガスの予備電離に
寄与しない。すなわち、外電極９と誘電体筒体８との間
で発生するコロナ放電への供給エネルギーが上記した余
分なコロナ放電により少なくなり、予備電離が不十分と
なる恐れが生じる。
【００１７】また、ＵＶアーク予備電離方式において
も、Ａｐｐｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＢ ６３巻，１〜
７頁や、特開平３−２８３７８５号等に記載されている
ように、通電部材が一対の予備電離用電極の外側（電極
とは反対側）に位置し、かつ、予備電離電極に近づけす
ぎると、予備電離電極の高電圧側との間で放電破壊が発
生するため、余り近づけることができないので、放電回
路ループの断面積を小さくすることはできない。
も、Ａｐｐｌｉｅｄ ＰｈｙｓｉｃｓＢ ６３巻，１〜
７頁や、特開平３−２８３７８５号等に記載されている
ように、通電部材が一対の予備電離用電極の外側（電極
とは反対側）に位置し、かつ、予備電離電極に近づけす
ぎると、予備電離電極の高電圧側との間で放電破壊が発
生するため、余り近づけることができないので、放電回
路ループの断面積を小さくすることはできない。
【００１８】本発明者らが従来製作したエキシマレーザ
装置の場合、図６の放電回路ループが作るインダクタン
スは最小で１０ｎＨであった。
装置の場合、図６の放電回路ループが作るインダクタン
スは最小で１０ｎＨであった。
【００１９】本発明は従来技術のこのような問題点を解
決するためになされたものであり、その目的は、紫外線
を放出するガスレーザ装置の励起回路中の放電回路ルー
プの断面積を小さくしてそのインダクタンスをより小さ
くし、レーザ発振効率等の特性を向上させることであ
る。
決するためになされたものであり、その目的は、紫外線
を放出するガスレーザ装置の励起回路中の放電回路ルー
プの断面積を小さくしてそのインダクタンスをより小さ
くし、レーザ発振効率等の特性を向上させることであ
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の紫外線を放出するガスレーザ装置は、レーザガスが
封入され、このレーザガスを内部で循環させる循環手段
を有するレーザチェンバと、このレーザチェンバ内に所
定間隔離間して配置された一対の主放電電極と、この一
対の主放電電極に並列に接続されたピーキングコンデン
サとからなる放電回路と、誘電体を介して第１電極と第
２電極が対向配置されてなる予備電離手段とを有し、こ
の予備電離手段が一方の主放電電極に沿うようにその両
側に近接して配置されてなる紫外線を放出するガスレー
ザ装置において、前記一方の主放電電極と前記ピーキン
グコンデンサとが、前記一方の主放電電極と前記予備電
離手段との間を通る通電部材により接続されていること
を特徴とするものである。
明の紫外線を放出するガスレーザ装置は、レーザガスが
封入され、このレーザガスを内部で循環させる循環手段
を有するレーザチェンバと、このレーザチェンバ内に所
定間隔離間して配置された一対の主放電電極と、この一
対の主放電電極に並列に接続されたピーキングコンデン
サとからなる放電回路と、誘電体を介して第１電極と第
２電極が対向配置されてなる予備電離手段とを有し、こ
の予備電離手段が一方の主放電電極に沿うようにその両
側に近接して配置されてなる紫外線を放出するガスレー
ザ装置において、前記一方の主放電電極と前記ピーキン
グコンデンサとが、前記一方の主放電電極と前記予備電
離手段との間を通る通電部材により接続されていること
を特徴とするものである。
【００２１】この場合に、その通電部材が開口を設けた
導電板で構成され、その開口は、主放電電極間の主放電
空間を通過するレーザガスが通過し、かつ、予備電離手
段からの紫外線が主放電空間に達するように配置されて
いることが望ましい。
導電板で構成され、その開口は、主放電電極間の主放電
空間を通過するレーザガスが通過し、かつ、予備電離手
段からの紫外線が主放電空間に達するように配置されて
いることが望ましい。
【００２２】また、予備電離手段は、誘電体物質で覆わ
れた第２電極と、第２電極の周囲の誘電体物質の外面に
当接する第１電極とから構成され、その通電部材と第１
電極とが一体化されているものとしてもよい。
れた第２電極と、第２電極の周囲の誘電体物質の外面に
当接する第１電極とから構成され、その通電部材と第１
電極とが一体化されているものとしてもよい。
【００２３】本発明においては、一方の主放電電極とピ
ーキングコンデンサとが、一方の主放電電極と予備電離
手段との間を通る通電部材により接続されているので、
励起回路中の放電回路ループの断面積が小さくなり、そ
の放電回路ループのインダクタンスをより小さくするこ
とができるので、紫外線を放出するガスレーザ装置のレ
ーザ発振効率等の特性を向上させることができる。
ーキングコンデンサとが、一方の主放電電極と予備電離
手段との間を通る通電部材により接続されているので、
励起回路中の放電回路ループの断面積が小さくなり、そ
の放電回路ループのインダクタンスをより小さくするこ
とができるので、紫外線を放出するガスレーザ装置のレ
ーザ発振効率等の特性を向上させることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明のガスレーザ装置の
実施例について説明する。
実施例について説明する。
【００２５】図１は、本発明の第１の実施例のガスレー
ザ装置の要部のレーザ発振方向に垂直な断面図であり、
図２は、その側面図である。この実施例において、励起
回路は、従来と同様に例えば図５に示すような構成のも
のを用いる。なお、図１、図２において、レーザチェン
バ１内に封入されているレーザガスをその中で循環させ
るファン、レーザガスを冷却する熱交換器等は図示を省
いてある。また、図２の側面図においては、予備電離部
１５の図示は省いてある。
ザ装置の要部のレーザ発振方向に垂直な断面図であり、
図２は、その側面図である。この実施例において、励起
回路は、従来と同様に例えば図５に示すような構成のも
のを用いる。なお、図１、図２において、レーザチェン
バ１内に封入されているレーザガスをその中で循環させ
るファン、レーザガスを冷却する熱交換器等は図示を省
いてある。また、図２の側面図においては、予備電離部
１５の図示は省いてある。
【００２６】このガスレーザ装置は、レーザチェンバ１
の上部壁に放電空間の長手に沿うように絶縁ベース２１
が気密に嵌め込まれ、そのレーザチェンバ１内側中央に
他方の主電極（例えばカソード）３が取り付けられ、絶
縁ベース２１を貫通して電流導入部材２３により高圧電
源１０に接続されている。ここで、高圧電源１０は、図
５のピーキングコンデンサＣ3 より左側の非線形インダ
クタンスＬm を含む回路部分に対応する。
の上部壁に放電空間の長手に沿うように絶縁ベース２１
が気密に嵌め込まれ、そのレーザチェンバ１内側中央に
他方の主電極（例えばカソード）３が取り付けられ、絶
縁ベース２１を貫通して電流導入部材２３により高圧電
源１０に接続されている。ここで、高圧電源１０は、図
５のピーキングコンデンサＣ3 より左側の非線形インダ
クタンスＬm を含む回路部分に対応する。
【００２７】レーザチェンバ１内において主電極３の両
側に沿うように一対の通電部材２５が先端に向かうにつ
れて相互に近づくように絶縁ベース２１に取り付けられ
ており、通電部材２５の先端間とその両側に広がるよう
に導電性ベース２６が張り渡されており、一対の通電部
材２５の先端間の主電極３に対向する位置の導電性ベー
ス２６上には一方の主電極４（例えばアノード）が取り
付けられている。
側に沿うように一対の通電部材２５が先端に向かうにつ
れて相互に近づくように絶縁ベース２１に取り付けられ
ており、通電部材２５の先端間とその両側に広がるよう
に導電性ベース２６が張り渡されており、一対の通電部
材２５の先端間の主電極３に対向する位置の導電性ベー
ス２６上には一方の主電極４（例えばアノード）が取り
付けられている。
【００２８】また、導電性ベース２６の一対の通電部材
２５の先端が接続されている位置の両方の外側の上部領
域であって、それぞれの通電部材２５を通して主電極
３、４間の主放電空間を見込む位置には、誘電体筒体８
を介して外電極９と内電極７が対向配置されてなる予備
電離部１５が配置されており、外電極９は導電性ベース
２６に直接接続されており、また、内電極７は図示しな
い端子を介して、高圧電源１０のコンデンサＣ11とＣ12
の間に接続されている。
２５の先端が接続されている位置の両方の外側の上部領
域であって、それぞれの通電部材２５を通して主電極
３、４間の主放電空間を見込む位置には、誘電体筒体８
を介して外電極９と内電極７が対向配置されてなる予備
電離部１５が配置されており、外電極９は導電性ベース
２６に直接接続されており、また、内電極７は図示しな
い端子を介して、高圧電源１０のコンデンサＣ11とＣ12
の間に接続されている。
【００２９】また、レーザチェンバ１外部には、電流導
入部材２３両側に並列接続の多数のコンデンサからなる
ピーキングコンデンサＣ3 が接続され、そのピーキング
コンデンサＣ3 は絶縁ベース２１を貫通している電流導
入部材２４を介して通電部材２５に接続されている。
入部材２３両側に並列接続の多数のコンデンサからなる
ピーキングコンデンサＣ3 が接続され、そのピーキング
コンデンサＣ3 は絶縁ベース２１を貫通している電流導
入部材２４を介して通電部材２５に接続されている。
【００３０】そして、通電部材２５は、図２の側面図か
ら明らかなように、所定間隔で縦に伸びる細い通電部を
除いてくり抜いて開口部２７とした導電板で構成されて
おり、この開口部２７を通って主電極３、４間の主放電
空間にレーザガス流２が妨げなく流れるようになってお
り、また、予備電離部１５でのコロナ放電によって生じ
る紫外線１６が開口部２７を通過して主電極３、４間の
主放電空間に達するようになっている。
ら明らかなように、所定間隔で縦に伸びる細い通電部を
除いてくり抜いて開口部２７とした導電板で構成されて
おり、この開口部２７を通って主電極３、４間の主放電
空間にレーザガス流２が妨げなく流れるようになってお
り、また、予備電離部１５でのコロナ放電によって生じ
る紫外線１６が開口部２７を通過して主電極３、４間の
主放電空間に達するようになっている。
【００３１】この図１の構成において、一点鎖線に囲ま
れた部分が図５に関して説明した放電回路ループを構成
しており、絶縁ベース２１を貫通した電流導入部材２
３、電流導入部材２３に接続されている主電極３、主電
極４、主電極４が設置されている導電性ベース２６、導
電性ベース２６に接続されている通電部材２５、通電部
材２５と接続され、絶縁ベース２１を貫通した電流導入
部材２４、電流導入部材２４と電流導入部材２３とが接
続されたピーキングコンデンサＣ3 から構成されてい
る。
れた部分が図５に関して説明した放電回路ループを構成
しており、絶縁ベース２１を貫通した電流導入部材２
３、電流導入部材２３に接続されている主電極３、主電
極４、主電極４が設置されている導電性ベース２６、導
電性ベース２６に接続されている通電部材２５、通電部
材２５と接続され、絶縁ベース２１を貫通した電流導入
部材２４、電流導入部材２４と電流導入部材２３とが接
続されたピーキングコンデンサＣ3 から構成されてい
る。
【００３２】この実施例と図６の従来技術との相違点
は、導電性ベース２６と絶縁ベース２１を貫通した電流
導入部材２４とに、各端部が接続された通電部材２５の
配置にある。図６の従来技術においては、通電部材２５
と導電性ベースと２１の接続点が予備電離部１５の外側
（主電極４と反対側）に配置されているのに対し、本実
施例においては、通電部材２５と導電性ベース２１との
接続点が主電極４と予備電離部１５との間となるように
配置されている。
は、導電性ベース２６と絶縁ベース２１を貫通した電流
導入部材２４とに、各端部が接続された通電部材２５の
配置にある。図６の従来技術においては、通電部材２５
と導電性ベースと２１の接続点が予備電離部１５の外側
（主電極４と反対側）に配置されているのに対し、本実
施例においては、通電部材２５と導電性ベース２１との
接続点が主電極４と予備電離部１５との間となるように
配置されている。
【００３３】このように、一方の主電極４と予備電離部
１５との間を通電部材２５が通るようにすることによ
り、主電極４の両側に予備電離部１５を配置することに
より導電性ベース２１の大きさを余り小さくできないの
にも係わらず、放電回路ループにおける主電極４から、
導電性ベース２６、通電部材２５を経由して電流導入部
材２４に至る経路を短くすることができ、放電回路ルー
プの断面積をより小さくすることができる。
１５との間を通電部材２５が通るようにすることによ
り、主電極４の両側に予備電離部１５を配置することに
より導電性ベース２１の大きさを余り小さくできないの
にも係わらず、放電回路ループにおける主電極４から、
導電性ベース２６、通電部材２５を経由して電流導入部
材２４に至る経路を短くすることができ、放電回路ルー
プの断面積をより小さくすることができる。
【００３４】なお、上記したように、予備電離部１５で
発生した予備電離用の紫外線１６が主放電空間に到達す
るように、通電部材２５には図２に示すような開口部２
７が設けられている。
発生した予備電離用の紫外線１６が主放電空間に到達す
るように、通電部材２５には図２に示すような開口部２
７が設けられている。
【００３５】ところで、一般に、ガスレーザ装置におい
ては、主電極３、４間で主放電発生後は、その主放電空
間に存在するレーザガスの温度分布等が不均一となり、
そのままでは次回の主放電が不均一となって効率良くレ
ーザ発振をさせることができない。そのため、次回の主
放電が発生する前に、主放電空間に位置するレーザガス
を置換するために、レーザチェンバ１内でレーザガスを
不図示のファンで循環させている。そのレーザガス流を
図１に符号２で示してある。通電部材２５の上記開口部
２７は、この主放電空間を流れる循環レーザガス流２が
主放電空間へ到達するのを阻害しないという作用も有す
る。開口部２７の一枚の金属板における開口率は９０％
以上とすると効果的である。
ては、主電極３、４間で主放電発生後は、その主放電空
間に存在するレーザガスの温度分布等が不均一となり、
そのままでは次回の主放電が不均一となって効率良くレ
ーザ発振をさせることができない。そのため、次回の主
放電が発生する前に、主放電空間に位置するレーザガス
を置換するために、レーザチェンバ１内でレーザガスを
不図示のファンで循環させている。そのレーザガス流を
図１に符号２で示してある。通電部材２５の上記開口部
２７は、この主放電空間を流れる循環レーザガス流２が
主放電空間へ到達するのを阻害しないという作用も有す
る。開口部２７の一枚の金属板における開口率は９０％
以上とすると効果的である。
【００３６】通電部材２５は、複数の薄い平板をレーザ
ガス流２、紫外線１６が通過する開口部２７を確保する
よう、所定間隔毎に配置して構成しても、一枚の金属板
に開口部２７を抜いて設けるように構成してもよいが、
後者の方が以下の点で有利である。
ガス流２、紫外線１６が通過する開口部２７を確保する
よう、所定間隔毎に配置して構成しても、一枚の金属板
に開口部２７を抜いて設けるように構成してもよいが、
後者の方が以下の点で有利である。
【００３７】図１、図２の構成では、通電部材２５は、
主電極４と予備電離部１５との間に配置される。複数の
薄い平板を所定間隔毎に配置して開口部２７を確保する
場合、複数の薄い平板の厚みはそれ自体の強度を確保す
るため、ある程度の厚さが必要となる。その際、レーザ
ガス流２の方向と垂直方向に厚くするとレーザガス流２
の妨げとなるので、レーザガス流２の方向と平行な方向
に厚くすることになる。すると、この厚み分だけ主放電
空間から予備電離部１５が遠ざかるので、放電部材の厚
みが厚くなるにつれて主放電空間に到達する紫外線１６
の強度がその分低下して予備電離が弱くなり、レーザ特
性が低下していくことになる。
主電極４と予備電離部１５との間に配置される。複数の
薄い平板を所定間隔毎に配置して開口部２７を確保する
場合、複数の薄い平板の厚みはそれ自体の強度を確保す
るため、ある程度の厚さが必要となる。その際、レーザ
ガス流２の方向と垂直方向に厚くするとレーザガス流２
の妨げとなるので、レーザガス流２の方向と平行な方向
に厚くすることになる。すると、この厚み分だけ主放電
空間から予備電離部１５が遠ざかるので、放電部材の厚
みが厚くなるにつれて主放電空間に到達する紫外線１６
の強度がその分低下して予備電離が弱くなり、レーザ特
性が低下していくことになる。
【００３８】一方、後者の場合は、一枚の金属板に開口
部２７を抜いて設けた一体構造であるので、レーザガス
流２の方向と平行な方向の厚みを前者に比べて薄くして
も、強度を確保することができる。そのため、前者の場
合に比べ主放電空間に予備電離部１５を近づけることが
でき、主放電空間に到達する紫外線１６の強度が強くな
って予備電離が強くなり、レーザ特性を向上させること
ができる。
部２７を抜いて設けた一体構造であるので、レーザガス
流２の方向と平行な方向の厚みを前者に比べて薄くして
も、強度を確保することができる。そのため、前者の場
合に比べ主放電空間に予備電離部１５を近づけることが
でき、主放電空間に到達する紫外線１６の強度が強くな
って予備電離が強くなり、レーザ特性を向上させること
ができる。
【００３９】上記実施例を変形した本発明の第２の実施
例のガスレーザ装置の要部のレーザ発振方向に垂直な断
面図を図３に、図４にその側面図を示す。この実施例の
第１の実施例との相違点は、図１、図２の通電部材２５
と、予備電離部１５の外電極９を一体化した点にある。
その他は第１の実施例と同じである。
例のガスレーザ装置の要部のレーザ発振方向に垂直な断
面図を図３に、図４にその側面図を示す。この実施例の
第１の実施例との相違点は、図１、図２の通電部材２５
と、予備電離部１５の外電極９を一体化した点にある。
その他は第１の実施例と同じである。
【００４０】本実施例の場合、通電部材２５の側面に、
予備電離部１５の誘電体筒体８に近接する位置に外電極
９を構成する直線状の金属部材を溶接等で一体化し、こ
の外電極９が予備電離部１５の内電極７の周囲の誘電体
筒体８の外面に当接するように取り付ければよい。
予備電離部１５の誘電体筒体８に近接する位置に外電極
９を構成する直線状の金属部材を溶接等で一体化し、こ
の外電極９が予備電離部１５の内電極７の周囲の誘電体
筒体８の外面に当接するように取り付ければよい。
【００４１】この実施例においては、通電部材２５と外
電極９とが一体化しているので、第１の実施例より主放
電空間に予備電離部１５を近づけることができ、主放電
空間に到達する紫外線１６の強度が強くなって予備電離
が強くなり、レーザ特性を向上させることができる。
電極９とが一体化しているので、第１の実施例より主放
電空間に予備電離部１５を近づけることができ、主放電
空間に到達する紫外線１６の強度が強くなって予備電離
が強くなり、レーザ特性を向上させることができる。
【００４２】上記第１の実施例若しくは第２の実施例の
構成を採用することにより、本発明者が製作したガスレ
ーザ装置において、放電回路のインダクタンスを従来の
１０ｎＨあったものを６ｎＨとすることができた。
構成を採用することにより、本発明者が製作したガスレ
ーザ装置において、放電回路のインダクタンスを従来の
１０ｎＨあったものを６ｎＨとすることができた。
【００４３】以上、本発明の紫外線を放出するガスレー
ザ装置を実施例に基いて説明してきたが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能であ
る。
ザ装置を実施例に基いて説明してきたが、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく種々の変形が可能であ
る。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の紫外線を放出するガスレーザ装置においては、通電部
材２５と導電性ベース２６との接続点を主電極４と予備
電離部１５との間となるように配置したので、放電回路
ループにおける主電極４から、導電性ベース２６、通電
部材２５を経由して電流導入部材２４に至る経路を短く
することができ、放電回路ループの断面積を小さくする
ことができる。
の紫外線を放出するガスレーザ装置においては、通電部
材２５と導電性ベース２６との接続点を主電極４と予備
電離部１５との間となるように配置したので、放電回路
ループにおける主電極４から、導電性ベース２６、通電
部材２５を経由して電流導入部材２４に至る経路を短く
することができ、放電回路ループの断面積を小さくする
ことができる。
【００４５】また、通電部材２５に開口部２７を設ける
ことにより、予備電離用の紫外線１６が通電部材２５に
遮られることなく、主放電空間に到達でき、また、主放
電空間を流れる循環レーザガス流２の主放電空間への到
達が阻害されない。
ことにより、予備電離用の紫外線１６が通電部材２５に
遮られることなく、主放電空間に到達でき、また、主放
電空間を流れる循環レーザガス流２の主放電空間への到
達が阻害されない。
【００４６】特に、通電部材２５を一枚の金属板に開口
部２７を抜いて設けた一体構造とすれば、レーザガス流
２の方向と平行な方向の厚みを薄くすることができるの
で、主放電空間に予備電離部１５を近づけることがで
き、主放電空間に到達する紫外線１６の強度が強くなっ
て予備電離が強くなり、レーザ特性を向上させることが
できる。
部２７を抜いて設けた一体構造とすれば、レーザガス流
２の方向と平行な方向の厚みを薄くすることができるの
で、主放電空間に予備電離部１５を近づけることがで
き、主放電空間に到達する紫外線１６の強度が強くなっ
て予備電離が強くなり、レーザ特性を向上させることが
できる。
【００４７】また、通電部材２５と外電極９とを一体化
すれば、主放電空間に予備電離部１５を近づけることが
でき、主放電空間に到達する紫外線１６の強度が強くな
って予備電離が強くなり、レーザ特性を向上させること
ができる。
すれば、主放電空間に予備電離部１５を近づけることが
でき、主放電空間に到達する紫外線１６の強度が強くな
って予備電離が強くなり、レーザ特性を向上させること
ができる。
【図１】本発明の第１の実施例のガスレーザ装置の要部
のレーザ発振方向に垂直な断面図である。
のレーザ発振方向に垂直な断面図である。
【図２】図１のガスレーザ装置の要部の側面図である。
【図３】本発明の第２の実施例のガスレーザ装置の要部
のレーザ発振方向に垂直な断面図である。
のレーザ発振方向に垂直な断面図である。
【図４】図３のガスレーザ装置の要部の側面図である。
【図５】ガスレーザ装置の励起回路の一構成例を示す図
である。
である。
【図６】従来のガスレーザ装置の要部のレーザ発振方向
に垂直な断面図である。
に垂直な断面図である。
ＳＷ…固体スイッチ ＨＶ…高圧電源 Ｃ1 、Ｃ2 …コンデンサ Ｌm …非線形インダクタンス（磁気スイッチ） Ｃ3 …ピーキングコンデンサ Ｃ11、Ｃ12…コンデンサ Ｌ0 …インダクタンス １…レーザチェンバ ２…レーザガス流 ３、４…主放電電極 ７…内電極 ８…誘電体筒体 ９…外電極 １０…高圧電源 １５…コロナ予備電離部 １６…紫外線 ２１…絶縁ベース ２３…電流導入部材 ２４…電流導入部材 ２５…通電部材 ２６…導電性ベース ２７…開口部
Claims (3)
- 【請求項１】 レーザガスが封入され、このレーザガス
を内部で循環させる循環手段を有するレーザチェンバ
と、このレーザチェンバ内に所定間隔離間して配置され
た一対の主放電電極と、この一対の主放電電極に並列に
接続されたピーキングコンデンサとからなる放電回路
と、誘電体を介して第１電極と第２電極が対向配置され
てなる予備電離手段とを有し、この予備電離手段が一方
の主放電電極に沿うようにその両側に近接して配置され
てなる紫外線を放出するガスレーザ装置において、 前記一方の主放電電極と前記ピーキングコンデンサと
が、前記一方の主放電電極と前記予備電離手段との間を
通る通電部材により接続されていることを特徴とする紫
外線を放出するガスレーザ装置。 - 【請求項２】 前記通電部材が開口を設けた導電板で構
成され、その開口は、前記主放電電極間の主放電空間を
通過するレーザガスが通過し、かつ、前記予備電離手段
からの紫外線が前記主放電空間に達するように配置され
ていることを特徴とする請求項１記載の紫外線を放出す
るガスレーザ装置。 - 【請求項３】 前記予備電離手段は、誘電体物質で覆わ
れた第２電極と、第２電極の周囲の誘電体物質の外面に
当接する第１電極とから構成され、前記通電部材と前記
第１電極とが一体化されていることを特徴とする請求項
２又は３記載の紫外線を放出するガスレーザ装置。
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