JP2010010553A - 高繰返し高出力エキシマレーザー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 共振器内に二対の電極を配置して交互発振するレーザー装置において、予備電離源の電極間の絶縁構造を上記電極間の絶縁部の空間内に収められるようにすること。
【解決手段】 主放電電極である電極３０ａ〜３０ｄに隣接して配置される予備電離電極は、片端封止のアルミナセラミックのパイプ４０ａ、４０ｂと、予備電離内電極４１ａ、４１ｂとプレート形状の予備電離外電極４２ａ、４２ｂで構成され、パイプ４０ａ、４０ｂは分割され片端封止されている。予備電離外電極４２ａ、４２ｂはグランド電位であり、予備電離内電極４１ａ、４１ｂと予備電離外電極４２ａ、４２ｂ間に高電圧パルスを印加してコロナ放電を発生させる。パイプ４０ａ、４０ｂを分割し、片端を封止しているので、予備電離内電極４１ａ、４１ｂ間の絶縁を確保することができる。分割し片端封止する代わりに、パイプを連結し例えば中央部分を封止するようにしてもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、高繰返し高出力エキシマレーザー装置に関し、特に、露光装置用エキシマレーザーに関するものである。

半導体デバイスの高集積化にともない、半導体露光装置用光源には、エキシマレーザー装置が用いられている。
近年、露光装置のスループット向上と回路パターンの超微細化のため、特許文献１、特許文献２等に示されるように、発振段用レーザ及び増幅段用レーザを備えたダブルチャンバシステムで高出力化が計られている。
今後、半導体デバイスの高集積化が進んで３２ｎｍノードプロセスになると、露光装置は液浸技術による高ＮＡ（１．３〜１．５）化とダブルパターニング等の技術の導入が必要になる。この３２ｎｍノード対応露光装置の高スループット化のため、ＡｒＦエキシマレーザには、高繰返し周波数（１０ｋＨｚ以上）かつ高出力（１００Ｗ以上）が要求されている。

ダブルチャンバシステムは、高光品位（スペクトル性能など）、小出力のレーザー光をつくる発振段レーザーと、そのレーザー光を増幅する増幅段レーザーで構成されている。ダブルチャンバシステムの形態としては、増幅段チャンバに共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ（Ｍａｓｔｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ Ｐｏｗｅｒ Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）方式とに大別される。

３２ｎｍノードプロセス用の露光装置用光源には１０ｋＨｚ以上の繰返し周波数が要求されている。
一般に、エキシマレーザーにおける、動作可能な繰返し周波数は、クリアランスレシオ（ＣＲ：Ｃｌｅａｒａｎｃｅ Ｒａｔｉｏ）と関連付けて説明される。クリアランスレシオ（ＣＲ）は電極間ガス流速をＶ、放電感覚時間をｔ、放電幅をＷとすると以下の式で表
される。
ＣＲ＝Ｖｔ／Ｗ …（１）
クリアランスレシオ（ＣＲ）が大きいと、安定な放電が得られる。
必要なクリアランスレシオ（ＣＲ）の値は、レーザーの用途によって異なるが２程度以上は必要になる。
なお、半導体露光装置用光源のように、高いエネルギー安定性が要求される用途では、大きなクリアランスレシオ（ＣＲ）が必要になる。

（１）式より、繰返し周波数を現状の６ｋＨｚから１０ｋＨｚに上げると放電間隔時間ｔは１６７μｓｅｃから１００μｓｅｃに短くなる。同じＣＲ値を確保するには電極間ガス流速Ｖを１．６７倍にするか、放電幅Ｗを１/ １．６７にする必要がある。
特許文献３では、放電幅（Ｗ）を小さくすることにより、１０ｋＨｚ以上の高繰返し動作を達成している。
高繰返し動作を実現する別の方法として、シングルスチャンバシステムにおいては、特許文献４で、ダブルチャンバシステムにおいては特許文献３、特許文献５で、増幅段レーザーの共振器内に二対の電極を配置して、放電を半周期ずらして交互発振する方法が示されている。例えば、５ｋＨｚ動作で必要なＣＲ値が得られているチャンバ内に二対の電極を配置して交互発振すれば１０ｋＨｚの動作が可能である。

特開２００１−１５６３６７号公報 特開２００１−２４２６５号号公報 特開２００８−７８３７２号公報 特開昭６３−９８１７２号公報 米国特許第７００６５４７号明細書

同一共振器内に二対の電極を配置して、交互発振することにより高繰返し動作を実現するレーザ装置では、それぞれの電極の長さは、一対時の半分以下になる。これは、高電圧側の電極間には絶縁材による電気的な絶縁が必要だからである。また、それぞれの電極対で一様なグロー放電を生成・維持するために、放電空間に予め一定密度以上の電子を生成（予備電離）しておく必要がある。
予備電離源として、紫外光、コロナ放電、Ｘ線などが用いられている。交互発振の場合は、予備電離源を分けて、ぞれぞれの電極対での放電前に放電空間を予備電離している。 この時、例えば、コロナ放電の場合、一方の予備電離源の予備電離電極に高電圧パルスを印加してコロナ放電している時は、他方の予備電離源の予備電離電極はグランド電位である。

よって、それぞれの予備電離源の高電圧パルスを印加する予備電離電極間は、この電位差の絶縁を維持する必要がある。ここで絶縁を維持するために予備電離電極間の沿面距離を長くすると、高電圧側の電極間の絶縁部の空間が長くなり、電極長が短くなる。
一般にＩ₀ のエネルギーのレーザー光が小信号利得係数ｇ、吸収係数αのゲイン領域（ゲイン長Ｌ）を通過すると、以下の式に示すＩまで増幅される。
Ｉ＝Ｉ₀ ×ｅｘｐ｛（ｇ−α）Ｌ｝…（２）
高出力化のために、ゲイン長に比例する電極長はできるだけ長くしたい。このため、予備電離源の予備電離電極間の絶縁は高電圧側の電極間の絶縁部の空間内に収めたいという要求がある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振するエキシマレーザー装置において、それぞれの電極対に対応する予備電離源の電極間の絶縁構造を、高電圧側の電極間の絶縁部の空間内に収めることができる構造とし、高繰返しかつ高出力なエキシマレーザー装置を提供することを目的とする。

同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振するエキシマレーザー装置において、それぞれの電極対に対応する予備電離源の電極間の絶縁を、高電圧側の電極間の絶縁部の空間内に収める構造とする。
例えば、アルミナセラミックのパイプの内部と外部に予備電離電極を配置してコロナ放電する構成において、内側の予備電離電極に高電圧パルスを印加する場合、中央部を封止することにより、短い距離で絶縁が確保できる。
また、中央部の内側にひだ等を設けて沿面距離を長くすることは可能であるが、製作が非常に困難である。外側の予備電離電極に高電圧パルスを印加する場合、アルミナセラミックのパイプの外周にひだ等を設けて、絶縁距離を長くすることが可能である。
本発明は、同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振するエキシマレーザー装置において、予備電離源のアルミナセラミックのパイプの中央部を封止またはひだ等を設けることにより、絶縁を確保し、高繰返しかつ高出力エキシマレーザー装置を実現する。
すなわち、本発明においては、以下のようにして上記課題を解決する。
（１）レーザガスが封入されたレーザチャンバと、該レーザチャンバ内部に所定間隔離間して対向する複数組の一対の電極と、それぞれの一対の電極を放電させるための電源回路を備え、上記電源回路から上記複数組の一対の電極へパルス状の電圧を順次印加し、複数の一対の電極間に所定の時間隔で順次放電を発生させる高繰返し高出力パルスガスレーザ装置において、複数の各一対の電極の内の一方の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構を配置し、この予備電離機構を、円筒状の絶縁体を挟んで内層と外層に導電体を配置し、該導電体間に電圧を印加してコロナ放電を発生させる構造とし、隣り合う予備電離機構の、高圧側の電圧が印加される高圧側導電体の間に絶縁材が介挿する。
（２）上記（１）において、上記複数の各一対の電極の内の接地側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構を配置し、この予備電離機構の外層側の導電体を接地側電位とし、内層側の導電体に高電圧を印加し、上記円筒状の絶縁体を、各予備電離機構毎に分割され離間して配置し、隣接する予備電離機構に対向する部分を封止する。
（３）上記（１）において、上記複数の各一対の電極の内の接地側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構を配置し、上記予備電離機構の外層側の導電体を接地側電位とし、内層側の導電体に高電圧を印加し、隣接する各予備電離機構の円筒状の絶縁体を連結し、隣接する予備電離機構の内層側の導電体の間を絶縁体で封止する。
ことを特徴とする請求項１に記載の高繰返し高出力パルスガスレーザ装置。
（４）上記（１）において、上記複数の各一対の電極の内の高圧側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構を配置し、この予備電離機構の内層側の導電体を接地側電位とし、外層側の導電体に高電圧を印加し、上記円筒状の絶縁体を、各予備電離機構毎に分割し離間して配置し、隣接する予備電離機構に対向する部分を封止する。
（５）上記（１）において、上記複数の各一対の電極の内の高圧側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構を配置し、この予備電離機構の内層側の導電体を接地側電位とし、外層側の導電体に高電圧を印加し、上記隣接する各予備電離機構の円筒状の絶縁体を連結し、隣接する予備電離機構の外層側の導電体の間に、絶縁体のひだを設ける。

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振するエキシマレーザー装置において、予備電離機構を、円筒状の絶縁体を挟んで内層と外層に導電体を配置し、該導電体間に電圧を印加してコロナ放電を発生させる構造とし、予備電離内電極に高電圧パルスを印加する場合、アルミナセラミック等の上記円筒状の絶縁体の中央部を封止、または分割すると共に封止するようにしたので、電極間の絶縁部の空間内で予備電離の絶縁を確保することができる。このため、電極の長さを短くしたり、チャンバを大きくすることなく、高繰返しかつ高出力エキシマレーザー装置を実現することができる。
（２）同一共振器内に二対の電極を配置して交互発振するエキシマレーザー装置において、予備電離機構を、円筒状の絶縁体を挟んで内層と外層に導電体を配置し、該導電体間に電圧を印加してコロナ放電を発生させる構造とし、予備電離外電極に高電圧パルスを印加する場合、アルミナセラミックのパイプを分割すると共に封止してパイプ間に空間を設けたり、または、アルミナセラミックのパイプの中央部にひだを設けて沿面距離を長くするようにしたので、電極間の絶縁部の空間内で予備電離の絶縁が確保でき、高繰返しかつ高出力エキシマレーザー装置を実現することができる。

（１）第１の実施形態
図１に本発明の第１の実施形態に係るレーザー装置の構成図を示す。図１ (ａ) はレーザ光の光軸に平行な平面で切ったレーザ装置の側断面図を示し、図１（ｂ）は、レーザ光の光軸に垂直な平面で切った断面図を示す。
レーザー装置はチャンバ３０と、高電圧パルス発生器３３，３４と、リアミラー３６と、フロントミラー３７で構成される。
レーザー装置の構成と機能について説明する。
チャンバ３０の内部には、所定距離だけ離隔し、互いの長手方向が平行であって、かつ放電面が対向する二対の電極（カソード電極及びアノード電極）３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄが設けられる。チャンバ３０内にはアルゴン (Ａｒ) ガス、フッ素 (Ｆ₂)ガスと バッファガスのネオン (Ｎｅ) が満たされている。なお、バッファガスはヘリウム (Ｈｅ) でも良い。
また、二対の電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄに隣接して、アルミナセラミックのパイプ４０ａ、４０ｂ等から構成される予備電離機構が設けられる。

電極３０ａ、３０ｂに、高電圧パルス発生器３３と図示しない充電器とで構成された電源によって、電極３０ａに高電圧パルスが印加されると、電極３０ａ、３０ｂ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。
そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、レーザー光がフロントミラー３７から出力される。
次に電極３０ｃ、３０ｄに、高電圧パルス発生器３４と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極３０ｃ、３０ｄ間で放電が生じ、ＡｒＦエキシマが形成される。
そして、リアミラー３６とフロントミラー３７で構成される共振器で共振し、レーザー光がフロントミラー３７から出力される。この二対の電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄでの放電を交互に繰り返す。
なお、リアミラー３７は、拡大プリズムと波長選択素子であるグレーティング（回折格子）で構成されるスペクトル幅を狭帯域化するモジュールでも良い。

主放電電極である電極３０ａ、３０ｃには高電圧パルスが印加されるため、絶縁材３９（アルミナセラミック）によって、グランドとの絶縁を維持している。電極３０ａとグランド（チャンバ３０はグランド電位）との絶縁は絶縁材３９の沿面６０で、電極３０ａと３０ｃとの絶縁は絶縁材３９の沿面６１で、電極３０ｃとグランドとの絶縁は絶縁材３９の沿面６２で維持している。
電極３０ａと３０ｂ、３０ｃと３０ｄとで、交互に放電を繰り返すため、電極対３０ａ、３０ｂ間で放電する時は、電極３０ｃはグランド（接地）電位である。このため、沿面６１の沿面距離は沿面６０と６２の沿面距離と同じにした。なお、沿面６０、６１、６２は平面ではなく、例えばリブ等で凹凸をもたせ、短い直線距離で必要な沿面距離を確保した。（図示せず）。

また、チャンバ３０の内部には、クロスフローファン５１、熱交換器５２、ガス流のガイド５３，５４、図示しない温度センサとウィンドウが設けられる。
クロスフローファン５１はチャンバ３０内のレーザーガスを循環させ、電極３０ａ、３０ｂ間と３０ｃ、３０ｄ間のガスを置換する。熱交換器５２は、チャンバ３０内の排熱を行う。温度センサは、ガス温度によりエネルギーが変化するため、所望の温度に制御するためのモニターである。
ウィンドウは、レーザー光の光軸上にあってチャンバ３０の出力部分に設けられる。ウィンドウの材質はレーザー光の波長１９３ｎｍに対して透過性があるＣａＦ₂ である。

図２は第１の実施形態に係る予備電離電極の構成図であり、図２（ａ）は電極の長手方向に垂直な平面で切った断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
図２に示すように、予備電離電極は、片端封止のアルミナセラミックのパイプ４０ａ、４０ｂと、丸棒形状の導電体で形成される予備電離内電極４１ａ、４１ｂと、導電体で形成されるプレート形状の予備電離外電極４２ａ、４２ｂで構成される。
片端封止のアルミナセラミックのパイプ４０ａ、４０ｂは封止側が対向して離間して配置され、アルミナセラミックのパイプ４０ａ、４０ｂと丸棒形状の予備電離内電極４１ａ、４１ｂは、電極３０ｂ，３０ｄに隣接して電極３０ｂ，３０ｄの長手方向にほぼ平行に配置され、パイプ４０ａ、４０ｂのそれぞれは、予備電離外電極４２ａ、４２ｂを介して電極３０ｂ，３０ｄに連結されている。

本実施形態の予備電離機構は、上記したように円筒状の絶縁体４０ａ、４０ｂを挟んで内層と外層に導電体４１ａ、４１ｂ及び４２ａ、４２ｂを配置し、該導電体間に電圧を印加してコロナ放電を発生させるものであり、図２の例では、外層の導電体（予備電離外電極４２ａ、４２ｂ）が接続された電極３０ｂ，３０ｄはグランド電位であるので、外層の導電体４２ａ、４２ｂはグランド電位となり、内層の導電体（予備電離内電極４１ａ、４１ｂ）に電極３０ａ，３０ｃと同様に、負の高電圧パルスが印加される。

図３にチャンバ部の電気回路の構成例を示す。
図３に示すように、チャンバ３０内に、高電圧パルス発生器３３，３４から高電圧パルスが供給されるピーキングコンデンサＣｐが設けられ、このピーキングコンデンサＣｐに並列に電極３０ａ，３０ｃ，３０ｂ，３０ｄと、予備電離用コンデンサＣｃと予備電離機構４００の直列回路が接続されている。
予備電離内電極４１ａに、高電圧パルス発生器３３から、予備電離用コンデンサＣｃを介して高電圧パルスが印加されると、予備電離内電極４１ａと予備電離外電極４２ａ間でコロナ放電し、この時のコロナ放電光により電極対３０ａ、３０ｂの放電空間のガスが予備電離される。
同様に、予備電離内電極４１ｂに、高電圧パルス発生器３４から高電圧パルスが印加されると予備電離内電極４１ｂと予備電離外電極４２ｂ間でコロナ放電し、この時のコロナ放電光により電極対３０ｃ、３０ｄの放電空間のガスが予備電離される。

ここで、コロナ放電の領域は予備電離内電極４１ａ、４１ｂの長さで決まるため、予備電離内電極４１ａ、４１ｂは以下の（２）式を満たす長さとした。
［放電長］＜［予備電離内電極長］＜［電極長］ …（２）
これは、コロナ放電の領域が沿面６０、６１、６２（図１参照）にかかると絶縁部の絶縁耐力が小さくなるからである。なお、絶縁耐力が小さくなると、沿面距離を長くするために、電極長が短くなる。
第１の実施形態では、それぞれの予備電離源の予備電離内電極４１ａ、４１ｂの絶縁はアルミナセラミックパイプ４０ａ、４０ｂを分割すると共に封止することにより確保した。これにより、沿面６１の沿面距離を沿面６０、６２の沿面距離と同じにしても、交互発振動作が実現できる。

第１の実施形態に係る別の予備電離電極の構成図を図４に示す。なお、同図は図２（ｂ）に相当するＡ−Ａ断面図であり、予備電離外電極４２ａ，４２ｂは示されていない。
図４と第１の実施形態との違いはアルミナセラミックのパイプが分割されておらず一体で、中央部近傍で封止されている点である。
すなわち、図４に示すように、中央部に封止部４０ｃが設けられた円筒状のアルミナセラミックのパイプ４０内に、両側から丸棒形状の予備電離内電極４１ａ、４１ｂが挿入され、予備電離内電極４１ａ、４１ｂ間には上記封止部４０ｃが介在している
その他の構造は、図２に示したものと同様であり、アルミナセラミックのパイプ４０と丸棒形状の予備電離内電極４１ａ、４１ｂは、電極３０ｂ，３０ｄに隣接して電極３０ｂ，３０ｄの長手方向にほぼ平行に配置され、パイプ４０は、一対の予備電離外電極（図示せず）により、電極３０ｂ，３０ｄに連結されている。
本実施形態では、予備電離内電極４１ａ、４１ｂの絶縁をアルミナセラミックパイプの中央部に設けた封止部４０ｃで確保しており、これにより、沿面６１の沿面距離を沿面６０、６２の沿面距離と同じにしても、交互発振動作が実現できる。

（２）第２の実施形態
本発明の第２の実施形態に係る予備電離電極の構成図を図５に示す。図５（ａ）は電極の長手方向に垂直な平面で切った断面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。また、チャンバ部の電気回路を図６に示す。
本実施形態と第１の実施形態との違いは、高電圧パルスが、予備電離外電極４２ａ、４２ｂに印加される点である。
本実施形態の予備電離機構は、第１の実施形態と同様、円筒状の絶縁体４０ａ、４０ｂを挟んで内層と外層に導電体４１ａ、４１ｂ及び４２ａ、４２ｂを配置し、該導電体間に電圧を印加してコロナ放電を発生させるものであるが、図６に示すように、内層の予備電離内電極４１ａ、４１ｂはグランド電位とされ、外層の予備電離外電極４２ａ、４２ｂが電極３０ａ，３０ｂに接続され、高電圧パルスが印加される。

それぞれの予備電離源の予備電離外電極４２ａ、４２ｂの絶縁はアルミナセラミックのパイプ４０ａ、４０ｂを分割すると共に一方端を封止し、片端封止されたパイプ４０ａ、４０ｂの封止側を離間させ対向させて配置して絶縁を確保している。
すなわち、パイプ４０ａ、４０ｂ間に３０ｍｍ程度の空間を設けることにより、予備電離外電極４２ａ、４２ｂの絶縁を確保し、これにより、沿面６１の沿面距離を沿面６０、６２の沿面距離と同じにしても、交互発振動作が実現できる。

次に、上記第２の実施形態の変形例である別の予備電離電極の構成図を図７に示す。なお、同図は図５（ｂ）に相当するＡ−Ａ断面図であり、予備電離外電極４２ａ，４２ｂは示されていない。
図７と第２の実施形態との違いは、アルミナセラミックのパイプ４０の中央部にひだ４３を設けて沿面距離を長くし、予備電離外電極４２ａと４２ｂの絶縁を確保している点である。
すなわち、図７に示すように、円筒状のアルミナセラミックのパイプ４０を電極３０ｂ、電極３０ｄに略並行に配置し、アルミナセラミックスのパイプ４０内に、一本の予備電離内電極４１ａを挿入し、予備電離内電極４１ａをグランド電位とする。そして、予備電離外電極４２ａと４２ｂを離間させてパイプ４０に取り付け、予備電離外電極４２ａと４２ｂ（図示せず）の間のパイプ４０の外周に上記ひだ４３を設けている。
これにより、予備電離外電極４２ａと４２ｂの間の沿面距離を確保することができ、交互発振動作が実現できた。

以上、シングルチャンバのエキシマレーザー装置での構成について説明してきたが、図８、図９に示す様なＭＯＰＯ方式またはＭＯＰＡ方式のダブルチャンバシステムの増幅段用レーザーにも適用可能である。
図８において、発振段用レーザ１００は発振段用チャンバ１０と、発振段用高電圧パルス発生器１２と、スペクトルを狭帯域化する狭帯域化モジュール（以下ＬＮＭという）１６と、フロントミラー１７とで構成される。
電極１０ａ、１０ｂに、高電圧パルス発生器１２と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極１０ａ、１０ｂ間で放電が生じエキシマが形成される。そして、ＬＮＭ１６とフロントミラー１７で構成される共振器で共振し、レーザ光が発生する。ＬＮＭ１６は、拡大プリズムと波長選択素子であるグレーティング（回折格子）で構成され、レーザ光のスペクトル幅を狭帯域化している。

発振段用レーザ１００からのレーザ光は、高反射ミラー２１でビーム方向を変え、高反射ミラー２２に入射し、ここでビーム方向を変え、増幅段用レーザ３００に注入される。 増幅段用レーザ３００は、二対の電極３０ａと３０ｂおよび３０ｃと３０ｄと、リアミラー３６とフロントミラー３７からなる共振器を有する。
上記二対の電極と３０ｂおよび３０ｃと３０ｄには、それぞれ前述した実施形態に示した予備電離機構が設けられ、予備電離機構は前記したような構造により絶縁を確保している。
そして、高電圧パルス発生器３２，３４から高電圧パルスを印加し、二対の電極３０ａと３０ｂおよび３０ｃと３０ｄを交互に放電させる。これにより、エキシマが形成され、注入されたレーザ光はリアミラー３６とフロントミラー３７からなる共振器で共振し、増幅され出射する。

図９は、ＭＯＰＡ方式のダブルチャンバシステムの構成例を示したものであり、発振段用レーザ１００は、図８に示したものと同じであり、発振段用チャンバ１０と、発振段用高電圧パルス発生器１２と、スペクトルを狭帯域化する狭帯域化モジュール（以下ＬＮＭという）１６と、フロントミラー１７とで構成される。
そして、電極１０ａ、１０ｂに、高電圧パルス発生器１２と図示しない充電器とで構成された電源によって高電圧パルスが印加されると、電極１０ａ、１０ｂ間で放電が生じ、レーザ光が発生する。

発振段用レーザ１００からのレーザ光は、高反射ミラー２１、２２で反射され、高反射増幅段用レーザ３０１に注入される。
増幅段用レーザ３０１は、二対の電極３０ａと３０ｂおよび３０ｃと３０ｄを有する。そして、高電圧パルス発生器３２，３４から高電圧パルスを印加し、二対の電極３０ａと３０ｂおよび３０ｃと３０ｄを交互に放電させることにより、増幅段用レーザ３０１に注入されたレーザ光は増幅され出射する。
上記二対の電極３０ａと３０ｂおよび３０ｃと３０ｄには、それぞれ前述したように、予備電離機構が設けられ、予備電離機構は前記実施形態で説明したような構造を有し、絶縁を確保している。

本発明の第１の実施形態に係るレーザー装置の構成図である。 本発明の第１の実施形態に係る予備電離電極の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係るレーザー装置のチャンバ部の電気回路の構成例を示す図である。 第１の実施形態に係る予備電離電極の別の構成例を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る予備電離電極の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係るレーザー装置のチャンバ部の電気回路の構成例を示す図である。 第２の実施形態に係る予備電離電極の別の構成例を示す図である。 本発明が適用されるＭＯＰＯ方式のダブルチャンバレーザシステムの構成例を示す図である。 本発明が適用されるＭＯＰＡ方式のダブルチャンバレーザシステムの構成例を示す図である。

符号の説明

１０ 発振段用チャンバ
１０ａ，１０ｂ 電極
１２ 発振段用高電圧パルス発生器
１６ 狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）
１７ フロントミラー
２１，２２ 高反射ミラー
３０ チャンバ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ 電極
３３，３４ 高電圧パルス発生器
３６ リアミラー
３７ フロントミラー
３９ 絶縁材（アルミナセラミック）
４０，４０ａ、４０ｂ アルミナセラミックパイプ
４０ｃ 封止部
４１ａ、４１ｂ 予備電離内電極
４２ａ、４２ｂ 予備電離外電極
４３ ひだ
５１ クロスフローファン
５２ 熱交換器
５３，５４ ガイド
６０，６１，６２ 沿面
１００ 発振段用レーザ
３００ 増幅段用レーザ（ＭＯＰＯ方式）
３０１ 増幅段用レーザ（ＭＯＰＡ方式）

Claims (5)

1. レーザガスが封入されたレーザチャンバと、該レーザチャンバ内部に所定間隔離間して対向する複数組の一対の電極と、それぞれの一対の電極を放電させるための電源回路を備え、
   上記電源回路から上記複数組の一対の電極へパルス状の電圧を順次印加し、複数の一対の電極間に所定の時間隔で順次放電を発生させる高繰返し高出力パルスガスレーザ装置であって、
   上記複数の各一対の電極の内の一方の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構が配置され、該予備電離機構は、円筒状の絶縁体を挟んで内層と外層に導電体を配置し、該導電体間に電圧を印加してコロナ放電を発生させるものであり、
   隣り合う予備電離機構の、高圧側の電圧が印加される高圧側導電体の間に絶縁材が介挿されている
   ことを特徴とする高繰返し高出力パルスガスレーザ装置。
2. 上記複数の各一対の電極の内の接地側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構が配置され、
   上記予備電離機構の外層側の導電体が接地側電位とされ、内層側の導電体に高電圧が印加され、
   上記円筒状の絶縁体は各予備電離機構毎に分割され離間して配置され、隣接する予備電離機構に対向する部分が封止されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高繰返し高出力パルスガスレーザ装置。
3. 上記複数の各一対の電極の内の接地側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構が配置され、
   上記予備電離機構の外層側の導電体が接地側電位とされ、内層側の導電体に高電圧が印加され、
   隣接する各予備電離機構の円筒状の絶縁体は連結され、隣接する予備電離機構の内層側の導電体の間が絶縁体で封止されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高繰返し高出力パルスガスレーザ装置。
4. 上記複数の各一対の電極の内の高圧側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構が配置され、
   上記予備電離機構の内層側の導電体が接地側電位とされ、外層側の導電体に高電圧が印加され、
   上記円筒状の絶縁体は、各予備電離機構毎に分割され離間して配置され、隣接する予備電離機構に対向する部分が封止されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高繰返し高出力パルスガスレーザ装置。
5. 上記複数の各一対の電極の内の高圧側電位の電極に隣接して、それぞれ予備電離機構が配置され、
   上記予備電離機構の内層側の導電体が接地側電位とされ、外層側の導電体に高電圧が印加され、
   上記隣接する各予備電離機構の円筒状の絶縁体は連結され、隣接する予備電離機構の外層側の導電体の間に、絶縁体のひだが設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高繰返し高出力パルスガスレーザ装置。

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