JP2733394B2 - エキシマレーザ装置 - Google Patents
エキシマレーザ装置Info
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- JP2733394B2 JP2733394B2 JP3234772A JP23477291A JP2733394B2 JP 2733394 B2 JP2733394 B2 JP 2733394B2 JP 3234772 A JP3234772 A JP 3234772A JP 23477291 A JP23477291 A JP 23477291A JP 2733394 B2 JP2733394 B2 JP 2733394B2
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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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/0305—Selection of materials for the tube or the coatings thereon
-
- 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエキシマレーザ装置に関
し、特に、その接ガス部の放電電極対を取り付けるため
の絶縁体に関するものである。
し、特に、その接ガス部の放電電極対を取り付けるため
の絶縁体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は例えば特開平１−117076号公報に
示された従来の放電励起型エキシマレーザ装置の構造を
示す断面図である。図３において、(1)はレーザ筐体、
(2)はレーザガスをレーザ筐体(1)内で循環させるガス循
環器、(3)はレーザガスの温度上昇を抑制する熱交換
器、(4)は電極に放電電流を供給するピーキングコンデ
ンサ、(5)は放電電極対、(6)は有機高分子樹脂または酸
化物セラミックなどでできた絶縁体、(7)は充電用コン
デンサ、(8)はスイッチング素子である。
示された従来の放電励起型エキシマレーザ装置の構造を
示す断面図である。図３において、(1)はレーザ筐体、
(2)はレーザガスをレーザ筐体(1)内で循環させるガス循
環器、(3)はレーザガスの温度上昇を抑制する熱交換
器、(4)は電極に放電電流を供給するピーキングコンデ
ンサ、(5)は放電電極対、(6)は有機高分子樹脂または酸
化物セラミックなどでできた絶縁体、(7)は充電用コン
デンサ、(8)はスイッチング素子である。
【０００３】次に、動作について説明する。不活性ガス
と、ハロゲンガスの混合ガス中で対向する２つの主電極
(5)間に高電圧パルスを印加して横放電を発生させる。
この放電により、レーザガスが励起され、紙面と垂直に
レーザが発振する。
と、ハロゲンガスの混合ガス中で対向する２つの主電極
(5)間に高電圧パルスを印加して横放電を発生させる。
この放電により、レーザガスが励起され、紙面と垂直に
レーザが発振する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、エキシ
マレーザは、反応性の高いハロゲンガスを含んだガス中
での放電を利用しているため、放電容器内の接ガス部で
構成材料とハロゲンガスが反応し、この反応によってＦ
2ガスが減少すると共に反応生成物が生ずる。ここで発
生した不純物はレーザ光の吸収や励起された媒質のクエ
ンチ等を引き起こし、いずれもレーザ出力の低下を招
く。この時、不純物は接ガス部のあらゆる箇所から発生
するが、一般には絶縁体(6)からの発生が最も多く問題
となる。例えば、絶縁体(6)に二フッ化ビニリデンのよ
うな有機高分子樹脂を用いると、ＣＦ4、ＣＯＦ2等の不
純物ガスが発生し、この場合、ガスの再精製を行わなけ
れば、ガスの寿命は放電回数が５×１０6ショットから
１×１０7ショット程度である。
マレーザは、反応性の高いハロゲンガスを含んだガス中
での放電を利用しているため、放電容器内の接ガス部で
構成材料とハロゲンガスが反応し、この反応によってＦ
2ガスが減少すると共に反応生成物が生ずる。ここで発
生した不純物はレーザ光の吸収や励起された媒質のクエ
ンチ等を引き起こし、いずれもレーザ出力の低下を招
く。この時、不純物は接ガス部のあらゆる箇所から発生
するが、一般には絶縁体(6)からの発生が最も多く問題
となる。例えば、絶縁体(6)に二フッ化ビニリデンのよ
うな有機高分子樹脂を用いると、ＣＦ4、ＣＯＦ2等の不
純物ガスが発生し、この場合、ガスの再精製を行わなけ
れば、ガスの寿命は放電回数が５×１０6ショットから
１×１０7ショット程度である。
【０００５】また、寿命時点での不純物ガス濃度は数１
００ｐｐｍである。上述したＣＦ4、ＣＯＦ2などの炭素
を含む不純物ガスの大部分は絶縁物に使用した有機高分
子樹脂から発生したものである。そのため、絶縁体(6)
にアルミナセラミックスを使うことが考えられる。とこ
ろが、アルミナセラミックス中には、通常バインダーと
してＳｉＯ2が含まれているため、ＳｉＯ2とＦ2が反応
してＳｉＦ4など別の不純物ガスが発生してしまいガス
の寿命としては若干の延長はできるものの、依然として
ガス劣化は大きいという問題点があった。
００ｐｐｍである。上述したＣＦ4、ＣＯＦ2などの炭素
を含む不純物ガスの大部分は絶縁物に使用した有機高分
子樹脂から発生したものである。そのため、絶縁体(6)
にアルミナセラミックスを使うことが考えられる。とこ
ろが、アルミナセラミックス中には、通常バインダーと
してＳｉＯ2が含まれているため、ＳｉＯ2とＦ2が反応
してＳｉＦ4など別の不純物ガスが発生してしまいガス
の寿命としては若干の延長はできるものの、依然として
ガス劣化は大きいという問題点があった。
【０００６】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、ガス劣化の少ない、すなわちガス
寿命の長いエキシマレーザ装置を得ることを目的とす
る。
めになされたもので、ガス劣化の少ない、すなわちガス
寿命の長いエキシマレーザ装置を得ることを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るエキシマレ
ーザ装置はハロゲンガスと希ガスの混合ガスをレーザ媒
質として用いるエキシマレーザ装置において、接ガス部
の放電電極対を取り付けるための絶縁体が、Ｓｉ含有量
がＳｉＯ2換算量で１重量％以下のセラミックスからな
ることを特徴とする。
ーザ装置はハロゲンガスと希ガスの混合ガスをレーザ媒
質として用いるエキシマレーザ装置において、接ガス部
の放電電極対を取り付けるための絶縁体が、Ｓｉ含有量
がＳｉＯ2換算量で１重量％以下のセラミックスからな
ることを特徴とする。
【０００８】即ち、本発明のエキシマレーザ装置は放電
電極対を取り付けるための絶縁体に、ＳｉＯ2含有量が
１重量％以下のアルミナセラミックスまたはＳｉ含有量
が０.５重量％以下すなわちＳｉＯ2換算量で１重量％以
下の他のセラミックスを用いたものである。
電極対を取り付けるための絶縁体に、ＳｉＯ2含有量が
１重量％以下のアルミナセラミックスまたはＳｉ含有量
が０.５重量％以下すなわちＳｉＯ2換算量で１重量％以
下の他のセラミックスを用いたものである。
【０００９】
【作用】本発明に係るエキシマレーザ装置は放電電極対
を取り付けるための絶縁体にＳｉ含有量の低いセラミッ
クスを用いているので、不純物の発生が少なく、レーザ
ガスの寿命が長くなる。
を取り付けるための絶縁体にＳｉ含有量の低いセラミッ
クスを用いているので、不純物の発生が少なく、レーザ
ガスの寿命が長くなる。
【００１０】
実施例１ 以下、本発明の１実施態様について説明する。本発明に
おけるエキシマレーザの全体構成は従来と同様図３で示
す。図３において、絶縁体(6)は純度９９.５重量％のア
ルミナセラミックからなっている。
おけるエキシマレーザの全体構成は従来と同様図３で示
す。図３において、絶縁体(6)は純度９９.５重量％のア
ルミナセラミックからなっている。
【００１１】以上の構成のエキシマレーザ装置において
は、絶縁体(6)のアルミナセラミックスに９９.５重量％
のものを使用しており、その組成の分析値の代表値を以
下に示す： Ａｌ2Ｏ3 ９９.５重量％ ＳｉＯ2 ０.３重量％ ＭｇＯ＋ＣａＯ ０.１１重量％ Ｆｅ2Ｏ3 ０.０１重量％ Ｎａ2Ｏ ０.０２重量％ ＴｉＯ2 ＜０.００５重量％ 分析法：発光分光分析法
は、絶縁体(6)のアルミナセラミックスに９９.５重量％
のものを使用しており、その組成の分析値の代表値を以
下に示す： Ａｌ2Ｏ3 ９９.５重量％ ＳｉＯ2 ０.３重量％ ＭｇＯ＋ＣａＯ ０.１１重量％ Ｆｅ2Ｏ3 ０.０１重量％ Ｎａ2Ｏ ０.０２重量％ ＴｉＯ2 ＜０.００５重量％ 分析法：発光分光分析法
【００１２】この結果より、ＳｉＯ2の含有量は０.３重
量％であることがわかる。通常、エキシマレーザに使用
されるアルミナセラミックスの純度は高くても９６重量
％であり、ＳｉＯ2は２〜３重量％以上含まれている。
従って、アルミナの純度が９９.５重量％以上の高純度
アルミナセラミックスでは、ＳｉＯ2量は１桁低減して
いる。
量％であることがわかる。通常、エキシマレーザに使用
されるアルミナセラミックスの純度は高くても９６重量
％であり、ＳｉＯ2は２〜３重量％以上含まれている。
従って、アルミナの純度が９９.５重量％以上の高純度
アルミナセラミックスでは、ＳｉＯ2量は１桁低減して
いる。
【００１３】図１と図２はそれぞれ本発明によるエキシ
マレーザ装置(純度９９.５％のアルミナセラミックス使
用)と従来のエキシマレーザ装置(ＳｉＯ2３重量％含有
のアルミナセラミックス使用)で１×１０7ショット発振
させた後のレーザガスの赤外吸収スペクトルを示す図で
ある。レーザ媒質はどちらもＫｒＦで、放電励起型であ
る。図中、１２８０ｃｍ-1におけるピークはＣＦ4によ
る吸収に相当し、従来の装置、本発明による装置とも
に、約５０ｐｐｍ発生している。一方、１０８０ｃｍ-1
におけるピークはＳｉＦ4による吸収に相当し、従来の
装置では、約１２０ｐｐｍ発生しているが、本発明によ
る装置では１０ｐｐｍ程度しか発生していない。この事
から、使用するセラミックス中のＳｉＯ2またはＳｉ含
有量が、発生するＳｉＦ4の量に対応していることがわ
かる。
マレーザ装置(純度９９.５％のアルミナセラミックス使
用)と従来のエキシマレーザ装置(ＳｉＯ2３重量％含有
のアルミナセラミックス使用)で１×１０7ショット発振
させた後のレーザガスの赤外吸収スペクトルを示す図で
ある。レーザ媒質はどちらもＫｒＦで、放電励起型であ
る。図中、１２８０ｃｍ-1におけるピークはＣＦ4によ
る吸収に相当し、従来の装置、本発明による装置とも
に、約５０ｐｐｍ発生している。一方、１０８０ｃｍ-1
におけるピークはＳｉＦ4による吸収に相当し、従来の
装置では、約１２０ｐｐｍ発生しているが、本発明によ
る装置では１０ｐｐｍ程度しか発生していない。この事
から、使用するセラミックス中のＳｉＯ2またはＳｉ含
有量が、発生するＳｉＦ4の量に対応していることがわ
かる。
【００１４】エキシマレーザが半導体露光用の光源とし
て生産ラインに導入されるためのガス寿命は５×１０7
ショット以上と考えられているが、上述した本発明によ
るエキシマレーザでは５×１０7ショット以上の連続運
転が可能となる。また、その際、５×１０7ショット時
点でのレーザガス中のＳｉＦ4濃度は５０ｐｐｍであ
り、レーザの動作とともに直線的に増加している。
て生産ラインに導入されるためのガス寿命は５×１０7
ショット以上と考えられているが、上述した本発明によ
るエキシマレーザでは５×１０7ショット以上の連続運
転が可能となる。また、その際、５×１０7ショット時
点でのレーザガス中のＳｉＦ4濃度は５０ｐｐｍであ
り、レーザの動作とともに直線的に増加している。
【００１５】次に、使用するセラミックス中のＳｉＯ2
の含有量の限界値について示す。ＫｒＦ放電励起エキシ
マレーザでは、レーザガス中のＳｉＦ4濃度１６０ｐｐ
ｍ、広帯域出力で約１０％の出力ロスを生じ、放電電圧
制御による出力の安定化の限界となる。従って、５×１
０7ショット後のレーザガス中のＳｉＦ4濃度は１６０ｐ
ｐｍ以下でなければならない。
の含有量の限界値について示す。ＫｒＦ放電励起エキシ
マレーザでは、レーザガス中のＳｉＦ4濃度１６０ｐｐ
ｍ、広帯域出力で約１０％の出力ロスを生じ、放電電圧
制御による出力の安定化の限界となる。従って、５×１
０7ショット後のレーザガス中のＳｉＦ4濃度は１６０ｐ
ｐｍ以下でなければならない。
【００１６】上述した本発明による第１の実施例におい
ては、ＳｉＯ2を０.３重量％含有したアルミナセラミッ
クスを用いたエキシマレーザ装置で、５×１０7ショッ
トにてＳｉＦ4が５０ｐｐｍ発生していたので、ＳｉＯ2
の含有限界は以下のようになる。
ては、ＳｉＯ2を０.３重量％含有したアルミナセラミッ
クスを用いたエキシマレーザ装置で、５×１０7ショッ
トにてＳｉＦ4が５０ｐｐｍ発生していたので、ＳｉＯ2
の含有限界は以下のようになる。
【００１７】
【数１】
【００１８】すなわち、１重量％以上のＳｉＯ2が含ま
れていると、５×１０7ショットで、１６０ｐｐｍ以上
のＳｉＦ4が発生して所定の出力が得られないようにな
るので、アルミナセラミックス中のＳｉＯ2含有量は１
重量％以下である必要がある。
れていると、５×１０7ショットで、１６０ｐｐｍ以上
のＳｉＦ4が発生して所定の出力が得られないようにな
るので、アルミナセラミックス中のＳｉＯ2含有量は１
重量％以下である必要がある。
【００１９】実施例２ 次に、本発明における第２の発明の１実施態様について
示す。第１の発明では、セラミックスとしてアルミナセ
ラミックスを用いたが、セラミックスとしてはＡｌＮ
(窒化アルミニウム)など、その他の材質を用いても良
い。その際には、ＳｉＯ2換算のＳｉ含有量を１重量％
以下すなわちＳｉ含有量を０.５重量％以下とする。こ
れは、ＳｉＯ2として含有量の限界が１重量％であり、
ＳｉＯ2の分子量が６０、Ｓｉの原子量が２８であるの
で、
示す。第１の発明では、セラミックスとしてアルミナセ
ラミックスを用いたが、セラミックスとしてはＡｌＮ
(窒化アルミニウム)など、その他の材質を用いても良
い。その際には、ＳｉＯ2換算のＳｉ含有量を１重量％
以下すなわちＳｉ含有量を０.５重量％以下とする。こ
れは、ＳｉＯ2として含有量の限界が１重量％であり、
ＳｉＯ2の分子量が６０、Ｓｉの原子量が２８であるの
で、
【数２】 となる。従って、この場合にも、５×１０7ショット以
上のガス寿命が可能となる。
上のガス寿命が可能となる。
【００２０】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、放電電
極対を取り付けるための絶縁体にＳｉＯ2含有量１％以
下のアルミナセラミックスまたはＳｉの含有量０.５重
量％以下のセラミックスを使用したので、ＳｉＦ4の発
生を抑制でき、ひいてはレーザガスの寿命を長くする効
果がある。
極対を取り付けるための絶縁体にＳｉＯ2含有量１％以
下のアルミナセラミックスまたはＳｉの含有量０.５重
量％以下のセラミックスを使用したので、ＳｉＦ4の発
生を抑制でき、ひいてはレーザガスの寿命を長くする効
果がある。
【図１】本発明によるエキシマレーザ装置における劣化
ガスの赤外吸収スペクトルを示す図である。
ガスの赤外吸収スペクトルを示す図である。
【図２】従来のエキシマレーザ装置における劣化ガスの
赤外吸収スペクトルである。
赤外吸収スペクトルである。
【図３】本発明によるエキシマレーザ装置及び従来のエ
キシマレーザ装置の断面図である。
キシマレーザ装置の断面図である。
１ レーザ筐体 ２ ガス循環器 ３ 熱交換器 ４ ピーキングコンデンサ ５ 放電電極 ６ 絶縁体 ７ 充電用コンデンサ ８ スイッチング素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 嘉文 尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電 機株式会社 伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平４−237176（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−75812（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 ハロゲンガスと希ガスの混合ガスをレー
ザ媒質として用いるエキシマレーザ装置において、接ガ
ス部の放電電極対を取り付けるための絶縁体が、Ｓｉ含
有量がＳｉＯ2換算量で１重量％以下のセラミックスか
らなることを特徴とするエキシマレーザ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234772A JP2733394B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | エキシマレーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3234772A JP2733394B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | エキシマレーザ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06169119A JPH06169119A (ja) | 1994-06-14 |
| JP2733394B2 true JP2733394B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=16976127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3234772A Expired - Fee Related JP2733394B2 (ja) | 1991-09-13 | 1991-09-13 | エキシマレーザ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2733394B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6014397A (en) * | 1998-06-02 | 2000-01-11 | Cymer, Inc. | Laser chamber incorporating ceramic insulators coated with dielectric material |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04237176A (ja) * | 1991-01-22 | 1992-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エキシマレーザー装置 |
-
1991
- 1991-09-13 JP JP3234772A patent/JP2733394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06169119A (ja) | 1994-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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