JP3979863B2 - Discharge excitation gas laser device - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置等に用いられる放電励起ガスレーザ装置に関し、さらに詳細には、ピーキングコンデンサを冷却する冷却部材を備えた放電励起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、高集積化につれて、その製造用の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、半導体露光用光源として、従来の水銀ランプから波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。
さらに、次世代の半導体露光用光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ装置及び波長１５７ｎｍのフッ素（Ｆ2 ）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。
ＫｒＦエキシマレーザ装置においては、フッ素（Ｆ2 ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス及ぴ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、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、フッ素（Ｆ2 ）レーザ装置においては、フッ素（Ｆ2 ）ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数百ｋＰａで封入されたレーザチェンバの内部で放電を発生させることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励起される。
レーザチェンバ内部には、レーザガスを励起するための一対の主放電電極が、レーザ発振方向に垂直な方向に所定の距離だけ離間して対向配置されている。この一対の主放電電極には高電圧パルスが印加され、主放電電極間にかかる電圧がある値（ブレークダウン電圧）に到達すると、主放電電極間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起される。
よって、このような露光用ガスレーザ装置は主放電の繰返しによるパルス発振を行い、放出するレーザ光はパルス光となる。現状、露光に用いられているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は２ｋＨｚ程度であるが、近年、スループットの増大、露光量のバラツキの減少のため、繰返し周波数４ｋＨｚ以上が要請されている。
【０００３】
上記した露光用ガスレーザ装置において、上記したようにレーザチェンバ内で放電を発生させレーザガスを励起させるための放電回路の例を図７に示す。
図７の放電回路は、可飽和リアクトルからなる３個の磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を用いた２段の磁気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチＳＲ１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチＳＷでのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気アシストとも呼ばれる。第１の磁気スイッチＳＲ２と第２の磁気スイッチＳＲ３により２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
【０００４】
図７に従って回路の構成と動作を以下に説明する。
まず、高電圧電源ＨＶの電圧が所定の値Ｖｉｎに調整され、主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体スイッチＳＷ両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。
磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる主コンデンサＣ０の充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１が飽和して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、インダクタンスＬL 、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷのループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ１に充電される。
なお、ここでは、回路ループのインダクタンスとコンデンサＣ０の寄生インダクタンスを合成したものをインダクタンスＬL として表している。
また、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１インダクタンスＬL 、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷがなすループをパルス発生回路、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１のループを昇圧回路と呼ぶことにする。
【０００５】
この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電される。
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコンデンサＣｐ、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデンサＣｐが充電される。
予備電離のためのコロナ放電は、第１電極１１が挿入されている誘電体チューブ１２と第２電極１３とが接触している個所を基点として誘電体チューブ１２の外周面に発生するが、ピーキングコンデンサＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖｐが上昇し、Ｖｐが所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チューブ１２表面にコロナ放電が発生する。
【０００６】
このコロナ放電によって誘電体チューブ１２の表面に紫外線が発生し、主放電電極Ｅ、Ｅ間のレーザ媒質であるレーザガスが予備電離される。ピーキングコンデンサＣｐの充電がさらに進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｐが上昇し、この電圧Ｖｐがある値（ブレークダウン電圧）Ｖｂに達すると、主放電電極Ｅ、Ｅ間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起され、レーザ光が発生する。
このような放電動作が固体スイッチＳＷのスイッチング動作、高電圧電源動作によって繰り返し行なわれることにより、所定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行われる。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２で構成される各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、主放電電極Ｅ、Ｅ間に短パルスの強い放電が実現される。
【０００７】
図８に露光用ガスレーザ装置の放電部の構造を示す。図８（ａ）は放電部の断面構造を示し、図８（ｂ）は同図（ａ）をＡ−Ａ方向から見た図であり、図８（ｂ）においては予備電離部１５は省略されている。また、図８においてレーザチャンバの下部は省略されている。
図８に示すように、レーザチェンバ１の上部の壁に、放電空間の長手方向に沿うように絶縁ベース２（例えば、セラミックス製）が気密に嵌めこまれている。絶縁ベース２のレーザチェンバ内部側には、主放電電極Ｅ（高圧側；例えばカソード）が取りつけられ、電流導入部材３を介して高圧電源４に接続されている。
ここで高圧電源とは、図７においてピーキングコンデンサＣｐより左側の回路部分を示す。
主放電電極Ｅ（高圧側）の両側に沿うように一対の通電部材５が略平行にレーザチェンバ１に取りつけられている。ここで、通電部材５には同図に示すように、不図示のファンによってレーザチェンバ１内を循環するレーザガスが主放電電極Ｅ，Ｅ間の放電空間を通過できるように開口部５ａが設けられている。
通電部材５の先端間には導電性べ一ス６が張り渡されており、その中央であって、上部の主放電電極Ｅ（高圧側）に対向する位置に一方の主放電電極Ｅ（例えばアノード）が取り付けられている。
【０００８】
レーザチェンバ外部においては、電流導入部材３の両側には、並列接続される多数のコンデンサからなるピーキングコンデンサＣｐの高圧側の電極が接続されている。またピーキングコンデンサＣｐの接地側の電極は、通電部材７に接続されている。
通電部材７と通電部材５とは、導電性の金属からなるレーザチェンバ１を介して電気的に接続される。
導電性ベース６の上部の矢印は、レーザチェンバ１内に設置された不図示のファンによりレーザチェンバ内を循環するレーザガス流であり、その上流側、下流側であって、主放電電極間の放電空間を見込む位置に、予備電離部１５が配置されている。
予備電離部１５は誘電体チューブ１２を介して第１電極１１と第２電極１３とが対向配置される構造であり、第２電極１３は導電性ベース６と直接接続されており、第１電極１１は、図示しない端子を介して、図７に示すコンデンサＣｃと接続されている。
【０００９】
図８に示す点線に囲まれた部分が放電回路ループであり、絶縁べ一スを貫通した電流導入部材３、電流導入部材３に接続されている主放電電極Ｅ（高圧側）、主放電電極Ｅが設置されている導電性ベース６、導電性ベース６に接続されている通電部材５、レーザチェンバ１、レーザチェンバ１を介して通電部材５に接続された通電部材７、通電部材７と電流導入部材３とに接続されたピーキングコンデンサＣｐからなる。
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。このインダクタンスは放電回路ループの断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に構成することが望ましい。
すなわち、点線で囲まれた電流導入部材３、主放電電極Ｅ（高圧側）、主放電電極Ｅ、導電性ベース６、通電部材５、レーザチェンバ１、通電部材７、ピーキングコンデンサＣｐで囲まれる空間の断面積が小さくなるように構成することが望ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、近年、露光用レーザ装置においては、繰返し周波数４ｋＨｚ以上が要請されている。すなわち、単位時間あたりにピーキングコンデンサに印加されるパルス電圧の回数が増大する。
一方、発振するレーザビームの波長が短い程、レーザ励起に必要なエネルギーは大きくなる。すなわち、露光波長の短波長化が進むにつれ、ピーキングコンデンサＣｐに印加される電圧も高電圧となる。
以上のような事情により、ピーキングコンデンサＣｐにて消費される電力が増大し、ピーキングコンデンサＣｐの発熱量が増大する。その結果、発熱によるピーキングコンデンサの容量の変化が大きくなって放電回路特性が変化し、所望の性能が得られなくなったり、またピーキングコンデンサＣｐ自体の寿命が低下するといった問題が発生する可能性が生じた。
ピーキングコンデンサＣｐの過熱が発生する原因は、ピーキングコンデンサＣｐ自体の発熱だけではなく、ピーキングコンデンサＣｐのアース側を接続している通電部材７が、放電により温度上昇したレーザチャンバより熱せられ、この熱せられた通電部材７による加熱による場合もあった。
また、ピーキングコンデンサＣｐの高電圧電極と接続される電流導入部材３が、放電により発生した熱の熱伝導により熱せられ、その結果、ピーキングコンデンサＣｐの温度が上昇するという場合もあった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明は、放電励起ガスレーザ装置において、４ｋＨｚ以上の高繰返し条件においても、ピーキングコンデンサの過熱を抑制して所定の回路性能を得るとともに、ピーキングコンデンサの過熱による短寿命化を抑制することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、以下のようにして、ピーキングコンデンサＣｐの発熱や加熱により生じるピーキングコンデンサＣｐの過熱状態を、ピーキングコンデンサＣｐを冷却して所望の温度に維持し、所定の回路性能を得ること、またピーキングコンデンサの過熱による短寿命化を抑制する。
（１）ピーキングコンデンサのアース側が第１の通電部材を介してレーザ用チャンバに取り付けられ、該ピーキングコンデンサの高圧側が第２の通電部材を介して主放電電極に取り付けられた放電励起ガスレーザ装置でおいて、上記第１の通電部材および／または第２の通電部材に冷却部材を取り付け、上記第１の通電部材に、レーザチャンバからピーキングコンデンサへの熱伝導を抑制するための薄肉部および／または開口部が設ける。
（２）上記（１）の冷却部材を冷媒を通流させる冷却管とする。
（３）ピーキングコンデンサのアース側が第１の通電部材を介してレーザ用チャンバに取り付けられ、該ピーキングコンデンサの高圧側が第２の通電部材を介して主放電電極に取り付けられた放電励起ガスレーザ装置において、上記第２の通電部材を、薄板状部材から構成し、上記ピーキングコンデンサの高電圧側の電極を、上記薄板状部材に取り付け、上記薄板状部材の、ピーキングコンデンサの高圧側の電極の取り付け部分とレーザチャンバの取り付け部分の間に開口部を設ける。
（４）ピーキングコンデンサのアース側が第１の通電部材を介してレーザ用チャンバに取り付けられ、該ピーキングコンデンサの高圧側が第２の通電部材を介して主放電電極に取り付けられた放電励起ガスレーザ装置において、上記第２の通電部材を、チャンネル形状の薄板状部材から構成し、該チャンネル形状の薄板状部材の底部を主放電電極に取り付け、上記ピーキングコンデンサの高電圧側の電極を、チャンネル形状の上記薄板状部材の対向部に取り付け、上記薄板状部材の、ピーキングコンデンサの高圧側の電極の取り付け部分とレーザチャンバの取り付け部分の間に開口部を設ける。
（５）ピーキングコンデンサのアース側が第１の通電部材を介してレーザ用チャンバに取り付けられ、該ピーキングコンデンサの高圧側が第２の通電部材を介して主放電電極に取り付けられた放電励起ガスレーザ装置において、上記第２の通電部材を、一方端が上記主放電電極に取り付けられた２枚の薄板状部材から構成し、該薄板状部材を対向して所定距離離して配置し、上記ピーキングコンデンサの高電圧側の電極を、上記薄板状部材に取り付け、上記薄板状部材の、ピーキングコンデンサの高圧側の電極の取り付け部分とレーザチャンバの取り付け部分の間に開口部を設ける。
（６）上記（１）〜（５）において、第１の通電部材および／または第２の通電部材を強制冷却するための冷却風を発生するファンを設ける。
（７）上記（６）において、冷却風を冷却するためのラジエターを設ける。
本発明においては、上記のように、第１の通電部材および／または第２の通電部材に冷却部材が取り付け、また、第１の通電部材に、薄肉部および／または開口部を設けたので、ピーキングコンデンサ自体の発熱による温度上昇や、レーザチェンバからの熱伝導によるピーキングコンデンサの加熱を防止することができる。
また、第２の通電部材を、一方端が上記主放電電極に取り付けられた２枚の薄板状部材から構成したり、該薄板状部材に開口部を設けることにより、高圧電源やレーザチェンバからの熱伝導によるピーキングコンデンサの加熱を防止することができる。また、第２の通電部材を薄板状部材で構成することにより、熱膨張等によるピーキングコンデンサの長さの変化を、薄板状部材が撓むことで吸収することができ、ピーキングコンデンサに加わる力を軽減することができる。
特に、上記第２の通電部材を、２枚の薄板状部材から構成し、該薄板状部材を対向して所定距離離して配置することで、第２の通電部材の加工を一層容易とし、コストを一層低減化することができる。また、２枚の薄板状部材の間隔を調整することが可能となるので、ピーキングコンデンサＣｐの長さ等が変わっても、容易に対応することができる。
さらに、第１の通電部材および／または第２の通電部材を強制冷却するための冷却風を発生するファンを設けたり、冷却風を冷却するためのラジエターを設ければ、一層、ピーキングコンデンサの温度上昇を抑制することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の第１の実施例の放電部の構造を示す。図１（ａ）は放電部の断面構造を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す放電部を斜め上方が見た斜視図である。なお、図１では、図８に示した高圧電源４、通電部材５、導電性ベース６、主放電電極Ｅ（接地側）、予備電離部１５は省略されている。また、図１（ｂ）では図１（ａ）に示す電流導入部材３ｂは省略されている。
本実施例においては、図８に示した電流導入部材３を、同図に示すように、チャンネル形状の金属製の通電部材３ａと、チャンネル形状の通電部材３ａの底部に接続される第１の電流導入部材３ｂと、第１の電流導入部材３ｂと放電電極Ｅ（高圧側）を接続する第２の電流導入部材３ｃとから構成するとともに、通電部材７に冷却管７ａを設けたものである。なお、通電部材７に同図に示すように薄肉部７ｂを設けてもよい。
図２は、前記図７に示した回路と、図１に示した各部材との対応を示す図である。同図（ａ）に示す第１の電流導入部材３ｂ（Ａ部分）、チャンネル形状の通電部材３ａ（Ｃ部分）、第２の電流導入部材３ｃ（Ｂ部分）、通電部材７（Ｄ部分）は、それぞれ、同図（ｂ）の回路におけるＡの部分、Ｂ部分、Ｃ部分、Ｄ部分に対応する。
本実施例においては、上記構造を採ることによりピーキングコンデンサＣｐの温度を所望の温度に維持することが可能となった。
【００１３】
露光用ガスレーザ装置に使用されるピーキングコンデンサＣｐは、一般にセラミックコンデンサであり、両端に接続用の電極部を有する。この電極部には略中央部にねじ穴が設けられている。そこで、図１に示すように、ピーキングコンデンサＣｐのアース側を、金属製の通電部材７に設けられた貫通穴を介して、ねじＮ２により通電部材７に固定する。
また、この通電部材７に冷却管７ａを設け、冷却管７ａに冷媒を通すことにより、通電部材７とピーキングコンデンサＣｐのアース側との間で熱交換され、ピーキングコンデンサＣｐがアース側より冷却される。
前記したように、従来の技術においては、ピーキングコンデンサＣｐのアース側を接続している通電部材７が、放電により温度上昇したレーザチャンバより熱せられ、この熱せられた通電部材７によりピーキングコンデンサＣｐが加熱される場合もあった。これに対し、上記構造を採ることにより、通電部材７のレーザチェンバによる加熱の問題も、冷却管に冷媒を流すことにより回避される。
また、上記したように通電部材７に薄肉部７ｂを設けても良い。薄肉部７ｂを設けることにより、高繰返し放電により熱せられたレーザガスにより過熱されたレーザチェンバからの通電部材７への熱伝導が抑制され、通電部材７の冷媒による冷却効果がさらに有効に働くようになる。薄肉部７ｂの厚さは、例えば、１〜２ｍｍ程度が望ましい。
なお、通電部材７の薄肉部７ｂに図１（ｂ）に示すように、開口部７ｃを設けてもよい。これにより、レーザチェンバ１からの熱伝導を更にしにくくすることができる。また、開口部７ｃを設けることにより、レーザチェンバ１からの熱伝導を抑えることができるので、上記薄肉部７ｂを設けると強度が不足する場合には、薄肉部７ｂを設けず、開口部７ｃのみを設けてもよい。
【００１４】
一方、ピーキングコンデンサＣｐの高圧側については、従来のように、電流導入部材３とピーキングコンデンサＣｐの高圧側の電極とを直接接続するのではなく図１に示すように、チャンネル形状の金属製の通電部材３ａを介して接続する。
すなわち、前記図８に示した高圧電源４と上記チャンネル形状の通電部材３ａを第１の電流導入部材３ｂを介して接続し、チャンネル形状の通電部材３ａにピーキングコンデンサＣｐの高圧側の電極をねじＮ１により接続する。
また、放電電極Ｅ（高圧側）と第１の電流導入部材３ｂは第２の電流導入部材３ｃを介して接続される。なお、第１、第２の電流導入部材３ｂ，３ｃは、前記図８に示したように放電電極Ｅの長手方向に平行に配置される板状の部材であり、第１の電流導入部材３ｂは、その下端が通電部材３ａの底部に接続され、両面は通電部材３ａと接触しないように、所定の間隔をあけて取り付けられる。
第１の電流導入部材３ｂは、例えば図３（ａ）の断面図に示すような第１の部材３ｂ１と第２の部材３ｂ２の２つの部分に分割され、第１、第２の部材３ｂ１、３ｂ２は図３（ｂ）に示すようにねじＮ３により接続される。また、第１の部材３ｂ１には、図３（ａ）に示すように、ねじＮ４が貫通する貫通孔Ｐ１と、ねじＮ４の最大径より大きな孔Ｐ２が設けられ、第１の部材３ｂ１はねじＮ４により、上記通電部材３ａとともに、絶縁ベース２に取り付けられた第２の電流導入部材３ｃに固定される。
チャンネル形状の通電部材３ａは、通電部材７の薄肉部と同様、厚みが例えば、１〜２ｍｍ程度であり、電流導入部材３ｂからの熱伝導がしにくい構造である。このため、ピーキングコンデンサＣｐの高圧側からの加熱が抑制される。
なお、第１、第２の電流導入部材３ｂ，３ｃからの熱伝導を更にしにくくするために、通電部材３ａのピーキングコンデンサＣｐの高圧側端子の取り付け部分とレーザチャンバ１の取り付け部分の間に複数の開口部を設けても良い。
【００１５】
以上のように、本実施例においては、通電部材７に冷却管７ａを設けて冷却するとともに、薄板状の通電部材３ａを設けたので、ピーキングコンデンサＣｐを冷却すること、および、レーザチェンバ１、電流導入部材３ｂからの熱伝導を抑制することが可能となり、繰返し周波数が４ｋＨｚ以上となっても、ピーキングコンデンサＣｐの温度を所定の温度に維持することが可能となった。
また、通電部材３ａをチャンネル形状としたので、空気と接触する面積を増やすことができ、冷却効率を向上させることができた。なお、電流導入部材３ｂを通電部材３ａの底部に接続し、通電部材３ａと電流導入部材３ｂの間に空間ができるようにしたので、電流導入部材３ｂを取り付けても、通電部材３ａと電流導入部材３ｂの間に空気が介在し、冷却効率が低下することはない。
さらに、通電部材３ａに複数の開口部を設ければ、電流導入部材３ｂからの熱伝導を一層小さくすることができ、また、通電部材７に薄肉部７ｂを設ければ、レーザチャンバ１からの熱伝導を一層小さくすることができる。
以上のような構成することにより、所定の回路性能を得ること、またピーキングコンデンサの過熱による短寿命化を抑制することが可能となった。
また、通電部材３ａを薄板状としたので、熱膨張等によりピーキングコンデンサＣｐの長さが変わっても、撓むことにより長さの変化を吸収することができる。また、構造が簡単であり、加工も容易であるので、コストを低減化することができる。
【００１６】
図４（ａ）は上記第１の実施例の変形例を示す図である。本変形例では、図１に示したチャンネル状の通電部材３ａとして、２個のＬ字状部材３ａ１，３ａ２を向き合わせて取り付け、チャンネル状に形成したものであり、その他の構成は図１に示したものと同じである。
上記Ｌ字状部材３ａ１，３ａ２には、図４（ｂ）に示すように、長円形の取り付け孔３ａ３が設けられており、長円形の取り付け孔３ａ３にねじを貫通させ、第２の電流導入部材３ｃに設けられたねじ孔に取り付ける。
上記構成とすれば、通電部材３ａの加工を一層容易とし、コストを一層低減化することができる。また、Ｌ字状部材３ａ１，３ａ２には長円形の孔３ａ３が設けられているので、取り付け時にＬ字状部材３ａ１，３ａ２の間隔ｄを調整することができる。このため、ピーキングコンデンサＣｐの長さ等が変わっても、容易に対応することができる。
【００１７】
図５は本発明の第２の実施例を示す図であり、図１と同様、図５（ａ）は放電部の断面構造を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す放電部を斜め上方が見た斜視図である。なお、図５では前記図１に示した電流導入部材３ｂ等は省略されている。
本実施例は、第１の実施例のように通電部材７に冷却管７ａを直接設けるのではなく、冷却管７ａが溶接等により固定された冷却プレート７ｄを通電部材７に取りつける構造としたものであり、その他の構成は図１に示したものと同様である。
上記冷却プレート７ｄに固定された冷却管７ａに冷媒を通すことにより、通電部材７は冷却され、通電部材７とピーキングコンデンサＣｐのアース側との間で熱交換され、ピーキングコンデンサＣｐがアース側より冷却される。
通電部材７の水冷プレート７ｄとの接続は、通電部材７に設けられているピーキングコンデンサＣｐ取り付け用の貫通穴と略同軸状に配置される貫通穴を水冷プレート７ｄに設け、水冷プレート７ｄ、通電部材７、ピーキングコンデンサＣｐをねじで固定することによりなされる。
なお、通電部材７にピーキングコンデンサＣｐ取付用の貫通穴の他にねじ穴を設け、このねじ穴と略同軸状に配置される貫通穴を水冷プレート７ｄに設け、通電部材７と水冷プレート７ｄをピーキングコンデンサＣｐ取付用のねじとは別のねじで取り付けてもよい。
また、通電部材７の水冷プレート７ｄと接する部分の板厚は、冷却効率をあげるためになるべく薄い方が望ましい。
【００１８】
一方、ピーキングコンデンサＣｐの高圧側については、チャンネル形状の全属製の通電部材３ａによる放熱効率を上昇させるために、レーザチェンバ外部に図５に示すように、ファン８を設けて、ファン８により放電電極Ｅ，Ｅの長手方向とほぼ同じ方向に空気を流す強制冷却を行っても良い。
この冷却風は通電部材３ａのみならず、ピーキングコンデンサＣｐにも当たるように設定しても良い。これによりピーキングコンデンサＣｐ自体の放熱（特に通電部材７や通電部材３ａとの接続部分ではない、ピーキングコンデンサＣｐの円筒状側面部分）も促進することができる。また、通電部材７にも冷却風が当たるように設定しても良い。
さらに、冷却風の上流側にラジエター９を設けて、冷却風自体を冷却してから通電部材３ａやピーキングコンデンサＣｐ、通電部材７等に冷却風を流す構造にしてもよい。
なお、通常、レーザチェンバが設置されるレーザ装置には、管体内部での高電圧部分によるコロナ放電により、オゾンが発生する可能性がある。そして仮にオゾンが発生したとしても作業空間にオゾンが混入しないように、レーザ装置の筐体には筐体内部の空気を吸い出す吸出し用ファンと、ファンからの空気を外部に排出するダクトが設けられている。この吸出し用ファンによる筐体内部の風の流れを、通電部材７，通電部材３ａやピーキングコンデンサＣｐを通過するように、筐体内部を構成してもよい。
なお、本実施例においても、第１の実施例と同様、通電部材３ａのピーキングコンデンサＣｐの高圧側端子の取り付け部分とレーザチャンバ１の取り付け部分の間に複数の開口部を設けたり、通電部材７の薄肉部７ｂに開口部７ｃを設けてもよい。
また、前記第１の実施例において、上記のようにファン８やファン８とラジエター９を設けてもよい。
【００１９】
図６は、本発明の第３の実施例を示す図であり、図１と同様、図６（ａ）は放電部の断面構造を示し、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す放電部を斜め上方が見た斜視図である。図６では図５と同様電流導入部材３ｂ等は省略されている。
本実施例は、ピーキングコンデンサＣｐの高圧側について、チャンネル形状の金属製の通電部材３ａによる放熱効率を上昇させるために、通電部材３ａにおいても冷却管３ｄを設けた構造であり、その他の構成は図５に示したものと同様である。上記のように冷却管３ｄを設けることにより、ピーキングコンデンサＣｐの高圧側の冷却も積極的に行うことが可能となる。
ここで、冷却管３ｄを流れる冷媒は、高電圧パルスが通電する部分であるので、純水や絶縁油等の絶縁性冷媒である。なお、本実施例においては、通電部材３ａに冷却管３ｄを設けたが、冷却管３ｄを設ければ、ピーキングコンデンサＣｐの高圧側を冷却することが可能となるので、上記のようにチャンネル形状の通電部材３ａを設ける代わりに、従来例の図８に示した電流導入部材３を用い、ピーキングコンデンサＣｐの高圧側が両側に取りつけられた電流導入部材３に、冷却管を設けるような構造であってもよい。
なお、本実施例においても、第１の実施例と同様、通電部材３ａのピーキングコンデンサＣｐの高圧側端子の取り付け部分とレーザチャンバ１の取り付け部分の間に複数の開口部を設けたり、通電部材７の薄肉部７ｂに開口部７ｃを設けてもよい。
また、本実施例においても、第２の実施例と同様、ファン８やファン８とラジエター９を設けてもよい。
なお、上記第１〜第３の実施例では、冷却管７ａ，３ｄを設ける場合について説明したが、冷却管７ａ，３ｄに替え、ヒートパイプを用いたり、フィンを設けて冷却するようにしてもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）第１の通電部材および／または第２の通電部材に冷却部材が取り付け、また、第１の通電部材に、薄肉部および／または開口部を設けたので、ピーキングコンデンサ自体の発熱による温度上昇や、レーザチェンバからの熱伝導によるピーキングコンデンサの加熱を防止することができる。
（２）第２の通電部材を、一方端が上記主放電電極に取り付けられた２枚の薄板状部材から構成したり、該薄板状部材に開口部を設けることにより、高圧電源やレーザチェンバからの熱伝導によるピーキングコンデンサの加熱を防止することができる。
（３）第１の通電部材および／または第２の通電部材を強制冷却するための冷却風を発生するファンを設けたり、冷却風を冷却するためのラジエターを設ければ、一層、ピーキングコンデンサの温度上昇を抑制することができる。
（４）第２の通電部材を薄板状部材で構成することにより、熱膨張等によるピーキングコンデンサの長さの変化を、薄板状部材が撓むことで吸収することができ、ピーキングコンデンサに加わる力を軽減することができる。
また、上記のように第２の通電部材を２枚の薄板状部材から構成し、該薄板状部材を対向して所定距離離して配置することで、第２の通電部材の加工を一層容易とし、コストを一層低減化することができる。さらに、２枚の薄板状部材の間隔を調整することが可能となるので、ピーキングコンデンサＣｐの長さ等が変わっても、容易に対応することができる。
（５）以上のようにしてピーキングコンデンサの温度上昇を抑えることにより、繰返し周波数が４ｋＨｚ以上となっても、ピーキングコンデンサＣｐの温度を所定の温度に維持することが可能となった。
このため、所定の回路性能を得ることができるとともに、ピーキングコンデンサの過熱による短寿命化を抑制することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】図７に示した回路と、図１に示した各部材との対応を示す図である。
【図３】第１の電流導入部材３ｂの取り付け構造を説明する図である。
【図４】第１の実施例の変形例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図７】放電回路の１例を示す図である。
【図８】露光用ガスレーザ装置の放電部の構造を示す図である。
【符号の説明】
１ レーザチェンバ
２ 絶縁ベース
３ａ 通電部材
３ｂ 第１の電流導入部材
３ｃ 第２の電流導入部材
３ｄ 冷却管
４ 高圧電源
５ 通電部材
６ 導電性べ一ス
７ 通電部材
７ａ 冷却管
７ｂ 薄肉部
７ｃ 開口部
７ｄ 冷却プレート
８ 冷却ファン
９ ラジエター
Ｃｐ ピーキングコンデンサ
Ｅ 主放電電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge excitation gas laser device used for an exposure apparatus or the like, and more particularly to a discharge excitation gas laser device including a cooling member for cooling a peaking capacitor.
[0002]
[Prior art]
With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, improvement in resolving power is demanded in the projection exposure apparatus for production. For this reason, the wavelength of the exposure light emitted from the exposure light source is being shortened, and a KrF excimer laser device having a wavelength of 248 nm from a conventional mercury lamp is used as a light source for semiconductor exposure.
Furthermore, as a next-generation light source for semiconductor exposure, an ArF excimer laser device having a wavelength of 193 nm and fluorine (F) having a wavelength of 157 nm are used.2) Gas laser devices that emit ultraviolet rays, such as laser devices, are promising.
In the KrF excimer laser device, fluorine (F2) Gas, mixed gas comprising krypton (Kr) gas and neon (Ne) as a buffer gas, and in ArF excimer laser devices, fluorine (F2) Gas, argon (Ar) gas, and mixed gas composed of noble gas such as neon (Ne) as buffer gas, fluorine (F2) In laser equipment, fluorine (F2) A laser gas, which is a mixed gas composed of a rare gas such as helium (He) as a gas and a buffer gas, generates a discharge inside a laser chamber sealed at several hundred kPa, thereby exciting the laser gas as a laser medium. .
Inside the laser chamber, a pair of main discharge electrodes for exciting the laser gas are disposed facing each other at a predetermined distance in a direction perpendicular to the laser oscillation direction. A high voltage pulse is applied to the pair of main discharge electrodes, and when the voltage applied between the main discharge electrodes reaches a certain value (breakdown voltage), the laser gas between the main discharge electrodes breaks down and main discharge starts. The laser medium is excited by this main discharge.
Therefore, such an exposure gas laser apparatus performs pulse oscillation by repeating main discharge, and the emitted laser light becomes pulse light. At present, the repetition frequency of the laser pulse of the laser apparatus used for exposure is about 2 kHz. However, in recent years, a repetition frequency of 4 kHz or more has been demanded in order to increase throughput and decrease variations in exposure amount.
[0003]
FIG. 7 shows an example of a discharge circuit for exciting the laser gas by generating a discharge in the laser chamber as described above in the above-described exposure gas laser apparatus.
The discharge circuit of FIG. 7 is composed of a two-stage magnetic pulse compression circuit using three magnetic switches SR1, SR2 and SR3 each consisting of a saturable reactor. The magnetic switch SR1 is for reducing switching loss in the solid-state switch SW which is a semiconductor switching element such as IGBT, and is also called magnetic assist. The first magnetic switch SR2 and the second magnetic switch SR3 constitute a two-stage magnetic pulse compression circuit.
[0004]
The configuration and operation of the circuit will be described below with reference to FIG.
First, the voltage of the high voltage power supply HV is adjusted to a predetermined value Vin, and the main capacitor C0 is charged. At this time, the solid switch SW is turned off. When the charging of the main capacitor C0 is completed and the solid switch SW is turned on, the voltage applied to both ends of the solid switch SW is mainly applied to both ends of the magnetic switch SR1.
When the time integration value of the charging voltage V0 of the main capacitor C0 applied to both ends of the magnetic switch SR1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR1, the magnetic switch SR1 is saturated and the magnetic switch enters, and the main capacitor C0, the magnetic switch SR1, inductance LLThe current flows through the primary side of the step-up transformer Tr1 and the loop of the solid-state switch SW. At the same time, a current flows through the secondary side of the step-up transformer Tr1 and the loop of the capacitor C1, and the charge stored in the main capacitor C0 is transferred to be charged in the capacitor C1.
Here, the inductance of the circuit loop and the parasitic inductance of the capacitor C0 are combined with the inductance LLIt represents as.
Also, main capacitor C0, magnetic switch SR1, inductance LLThe loop formed by the primary side of the step-up transformer Tr1 and the solid switch SW is called a pulse generation circuit, the secondary side of the step-up transformer Tr1 and the loop of the capacitor C1 are called a step-up circuit.
[0005]
Thereafter, when the time integral value of the voltage V1 in the capacitor C1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR2, the magnetic switch SR2 is saturated and the magnetic switch enters, and the capacitor C1, the capacitor C2, and the magnetic switch SR3 enter the loop. A current flows, and the charge stored in the capacitor C1 is transferred to charge the capacitor C2.
Thereafter, when the time integral value of the voltage V2 in the capacitor C2 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR3, the magnetic switch SR3 is saturated and the magnetic switch is turned on, and the capacitors C2, the peaking capacitor Cp, and the magnetic switch SR3 A current flows through the loop, and the charge stored in the capacitor C2 is transferred to charge the peaking capacitor Cp.
Corona discharge for preionization occurs on the outer peripheral surface of the
[0006]
By this corona discharge, ultraviolet rays are generated on the surface of the
Such a discharge operation is repeatedly performed by the switching operation of the solid switch SW and the high-voltage power supply operation, whereby pulse laser oscillation at a predetermined repetition frequency is performed.
Here, the pulse width of the current pulse flowing through each stage is set by setting the inductance of the capacity transfer type circuit of each stage composed of the magnetic switches SR2 and SR3 and the capacitors C1 and C2 to be smaller as it goes to the subsequent stage. The pulse compression operation is performed so as to be narrowed sequentially, and a strong discharge with a short pulse is realized between the main discharge electrodes E and E.
[0007]
FIG. 8 shows the structure of the discharge part of the gas laser apparatus for exposure. FIG. 8A shows a cross-sectional structure of the discharge portion, FIG. 8B is a view of FIG. 8A viewed from the AA direction, and the preliminary ionization portion 15 is omitted in FIG. 8B. Has been. In FIG. 8, the lower part of the laser chamber is omitted.
As shown in FIG. 8, the insulating base 2 (for example, made of ceramics) is airtightly fitted into the upper wall of the laser chamber 1 so as to extend along the longitudinal direction of the discharge space. A main discharge electrode E (high voltage side; for example, cathode) is attached to the inside of the laser chamber of the insulating base 2 and is connected to the high
Here, the high-voltage power source indicates a circuit portion on the left side of the peaking capacitor Cp in FIG.
A pair of current-carrying members 5 are attached to the laser chamber 1 substantially in parallel along both sides of the main discharge electrode E (high-voltage side). Here, as shown in the figure, the energizing member 5 is provided with an opening 5a so that the laser gas circulating in the laser chamber 1 by a fan (not shown) can pass through the discharge space between the main discharge electrodes E and E. ing.
A conductive base 6 is stretched between the tips of the current-carrying member 5, and one main discharge electrode E (for example, at the center of the current-carrying member 5 is opposed to the upper main discharge electrode E (high-voltage side)). Anode) is attached.
[0008]
Outside the laser chamber, on both sides of the current introducing member 3, electrodes on the high voltage side of the peaking capacitor Cp made up of a large number of capacitors connected in parallel are connected. The electrode on the ground side of the peaking capacitor Cp is connected to the energizing member 7.
The energizing member 7 and the energizing member 5 are electrically connected via a laser chamber 1 made of a conductive metal.
The arrow on the upper side of the conductive base 6 is a laser gas flow circulating in the laser chamber by a fan (not shown) installed in the laser chamber 1, and the discharge between the main discharge electrodes on the upstream side and the downstream side. The preliminary ionization part 15 is arrange | positioned in the position which anticipates space.
The preionization part 15 has a structure in which the
[0009]
A portion surrounded by a dotted line shown in FIG. 8 is a discharge circuit loop, a current introduction member 3 penetrating the insulation base, a main discharge electrode E (high voltage side) connected to the current introduction member 3, and a main discharge electrode The conductive base 6 on which E is installed, the current-carrying member 5 connected to the conductive base 6, the laser chamber 1, the current-carrying member 7 connected to the current-carrying member 5 through the laser chamber 1, the current-carrying member 7 and the current It consists of a peaking capacitor Cp connected to the introduction member 3.
In general, it is known that the lower the inductance created by the discharge circuit loop, the higher the laser oscillation efficiency. Since this inductance is proportional to the cross-sectional area of the discharge circuit loop, it is desirable to make the cross-sectional area as small as possible.
That is, the space surrounded by the current introduction member 3, the main discharge electrode E (high voltage side), the main discharge electrode E, the conductive base 6, the energizing member 5, the laser chamber 1, the energizing member 7, and the peaking capacitor Cp surrounded by a dotted line. It is desirable to configure so that the cross-sectional area is small.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in recent years, an exposure laser apparatus is required to have a repetition frequency of 4 kHz or more. That is, the number of pulse voltages applied to the peaking capacitor per unit time increases.
On the other hand, the shorter the wavelength of the oscillating laser beam, the greater the energy required for laser excitation. That is, as the exposure wavelength becomes shorter, the voltage applied to the peaking capacitor Cp also becomes higher.
Due to the above circumstances, the power consumed by the peaking capacitor Cp increases, and the amount of heat generated by the peaking capacitor Cp increases. As a result, a change in the capacity of the peaking capacitor due to heat generation becomes large, and the discharge circuit characteristics change, so that there is a possibility that a desired performance cannot be obtained or that the lifetime of the peaking capacitor Cp itself is reduced. It was.
The cause of the overheating of the peaking capacitor Cp is not only the heat generation of the peaking capacitor Cp itself, but also the energizing member 7 connected to the ground side of the peaking capacitor Cp is heated from the laser chamber whose temperature has risen due to the discharge. In some cases, the current-carrying member 7 is heated.
Moreover, the current introduction member 3 connected to the high voltage electrode of the peaking capacitor Cp is heated by heat conduction of heat generated by the discharge, and as a result, the temperature of the peaking capacitor Cp may increase.
The present invention has been made in view of the above circumstances. The present invention provides a discharge-excited gas laser device that suppresses overheating of a peaking capacitor and obtains a predetermined circuit performance even under a high repetition rate of 4 kHz or more. The purpose is to suppress the shortening of the service life due to overheating of the capacitor.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, the overheating state of the peaking capacitor Cp caused by the heat generation or heating of the peaking capacitor Cp is maintained at a desired temperature by cooling the peaking capacitor Cp as follows. Circuit performance, and shortening of the lifetime due to overheating of the peaking capacitor is suppressed.
(1) A discharge-excited gas laser apparatus in which the grounding side of the peaking capacitor is attached to the laser chamber via a first energizing member, and the high-voltage side of the peaking capacitor is attached to the main discharge electrode via a second energizing member. And attaching a cooling member to the first energizing member and / or the second energizing member,The first energization member is provided with a thin portion and / or an opening for suppressing heat conduction from the laser chamber to the peaking capacitor..
(2) The cooling member of (1) is a cooling pipe through which a refrigerant flows.
(3) In the discharge-excited gas laser device in which the grounding side of the peaking capacitor is attached to the laser chamber via a first energization member, and the high-voltage side of the peaking capacitor is attached to the main discharge electrode via a second energization member. The current-carrying member 2 is composed of a thin plate member, and the high voltage side electrode of the peaking capacitor is attached to the thin plate memberAn opening is provided between the attachment part of the electrode on the high voltage side of the peaking capacitor and the attachment part of the laser chamber of the thin plate member..
(4) In the discharge-excited gas laser device in which the grounding side of the peaking capacitor is attached to the laser chamber via a first energization member, and the high-voltage side of the peaking capacitor is attached to the main discharge electrode via a second energization member. The current-carrying member 2 is composed of a channel-shaped thin plate member, the bottom of the channel-shaped thin plate member is attached to the main discharge electrode, and the high voltage side electrode of the peaking capacitor is connected to the channel-shaped thin plate member Attach to the opposite part ofAn opening is provided between the attachment portion of the thin plate member on the high voltage side of the peaking capacitor and the attachment portion of the laser chamber.
(5) In the discharge-excited gas laser device in which the grounding side of the peaking capacitor is attached to the laser chamber via a first energization member, and the high-voltage side of the peaking capacitor is attached to the main discharge electrode via a second energization member. The two current-carrying members are composed of two thin plate-like members having one end attached to the main discharge electrode, the thin plate-like members are arranged facing each other at a predetermined distance, and the high voltage side of the peaking capacitor is arranged. An electrode is attached to the thin plate member,An opening is provided between the attachment portion of the thin plate member on the high voltage side of the peaking capacitor and the attachment portion of the laser chamber.
(6) In the above (1) to (5), a fan for generating cooling air for forcibly cooling the first energizing member and / or the second energizing member is provided.
(7)the above(6), A radiator for cooling the cooling air is provided.
In the present invention, as described above, the cooling member is attached to the first energizing member and / or the second energizing member, and the first energizing member is provided with the thin portion and / or the opening, Temperature rise due to heat generation of the peaking capacitor itself and heating of the peaking capacitor due to heat conduction from the laser chamber can be prevented.
Further, the second energizing member is constituted by two thin plate-like members having one end attached to the main discharge electrode, or by providing an opening in the thin plate-like member, so that a high-voltage power source or a laser chamber can be used. Heating of the peaking capacitor due to heat conduction can be prevented. In addition, by configuring the second energizing member with a thin plate member, the change in the length of the peaking capacitor due to thermal expansion or the like can be absorbed by the bending of the thin plate member, and the force applied to the peaking capacitor can be absorbed. Can be reduced.
In particular, the second current-carrying member is composed of two thin plate-like members, and the thin-plate-like members are arranged to face each other at a predetermined distance, thereby making it easier to process the second current-carrying member and reducing the cost. Can be further reduced. Further, since the interval between the two thin plate-like members can be adjusted, it is possible to easily cope with changes in the length of the peaking capacitor Cp and the like.
Further, if a fan for generating cooling air for forcibly cooling the first energizing member and / or the second energizing member or a radiator for cooling the cooling air are provided, the temperature of the peaking capacitor is further increased. The rise can be suppressed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the structure of the discharge part of the first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a cross-sectional structure of the discharge portion, and FIG. 1B is a perspective view of the discharge portion shown in FIG. In FIG. 1, the high-
In the present embodiment, the current introducing member 3 shown in FIG. 8 is connected to the channel-shaped metal energizing member 3a and the bottom of the channel-shaped energizing member 3a, as shown in FIG. The current introduction member 3b is composed of the first current introduction member 3b and the second current introduction member 3c for connecting the discharge electrode E (high voltage side), and the cooling member 7a is provided on the energizing member 7. . In addition, you may provide the thin part 7b in the electricity supply member 7 as shown in the figure.
FIG. 2 is a diagram showing the correspondence between the circuit shown in FIG. 7 and each member shown in FIG. The first current introduction member 3b (A portion), the channel-shaped energization member 3a (C portion), the second current introduction member 3c (B portion), and the energization member 7 (D portion) shown in FIG. , Corresponding to the part A, the part B, the part C, and the part D in the circuit of FIG.
In the present embodiment, by adopting the above structure, the temperature of the peaking capacitor Cp can be maintained at a desired temperature.
[0013]
The peaking capacitor Cp used in the gas laser device for exposure is generally a ceramic capacitor, and has electrode portions for connection at both ends. The electrode portion is provided with a screw hole in a substantially central portion. Therefore, as shown in FIG. 1, the grounding side of the peaking capacitor Cp is fixed to the energizing member 7 with a screw N2 through a through hole provided in the metal energizing member 7.
Further, by providing a cooling pipe 7a to the energizing member 7 and passing a refrigerant through the cooling pipe 7a, heat is exchanged between the energizing member 7 and the earth side of the peaking capacitor Cp, and the peaking capacitor Cp is cooled from the earth side. The
As described above, in the conventional technique, the energizing member 7 connected to the ground side of the peaking capacitor Cp is heated from the laser chamber whose temperature has increased due to discharge, and the heated energizing member 7 causes the peaking capacitor Cp to be heated. Sometimes it was heated. On the other hand, by adopting the above structure, the problem of heating the energization member 7 by the laser chamber is also avoided by flowing the refrigerant through the cooling pipe.
Moreover, you may provide the thin part 7b in the electricity supply member 7 as mentioned above. By providing the thin portion 7b, heat conduction from the laser chamber heated by the laser gas heated by the high repetition discharge to the energizing member 7 is suppressed, so that the cooling effect of the energizing member 7 by the refrigerant works more effectively. Become. As for the thickness of the thin part 7b, about 1-2 mm is desirable, for example.
In addition, you may provide the opening part 7c in the thin part 7b of the electricity supply member 7, as shown in FIG.1 (b). Thereby, the heat conduction from the laser chamber 1 can be made more difficult. In addition, since the heat conduction from the laser chamber 1 can be suppressed by providing the opening 7c, if the strength is insufficient when the thin portion 7b is provided, only the opening 7c is provided without providing the thin portion 7b. May be provided.
[0014]
On the other hand, the high-voltage side of the peaking capacitor Cp is not directly connected to the current introduction member 3 and the high-voltage side electrode of the peaking capacitor Cp as in the prior art, but as shown in FIG. The connection is made through the energization member 3a.
That is, the high-
Further, the discharge electrode E (high voltage side) and the first current introduction member 3b are connected via the second current introduction member 3c. The first and second current introduction members 3b and 3c are plate-like members arranged in parallel to the longitudinal direction of the discharge electrode E as shown in FIG. 8, and the first current introduction member 3b. The lower end is connected to the bottom of the energizing member 3a, and both sides are attached with a predetermined interval so as not to contact the energizing member 3a.
The first current introduction member 3b is divided into two parts, for example, a first member 3b1 and a second member 3b2 as shown in the cross-sectional view of FIG. 3A, and the first and second members 3b1, 3b1, 3b2 is connected by a screw N3 as shown in FIG. 3 (b). Further, as shown in FIG. 3A, the first member 3b1 is provided with a through hole P1 through which the screw N4 passes, and a hole P2 larger than the maximum diameter of the screw N4. The first member 3b1 is a screw By N4, together with the current-carrying member 3a, the second current introduction member 3c attached to the insulating base 2 is fixed.
The channel-shaped energizing member 3a has a thickness of, for example, about 1 to 2 mm as in the case of the thin portion of the energizing member 7, and has a structure in which heat conduction from the current introduction member 3b is difficult. For this reason, heating from the high voltage side of the peaking capacitor Cp is suppressed.
In order to further reduce the heat conduction from the first and second current introduction members 3b and 3c, the high voltage side terminal mounting portion of the peaking capacitor Cp of the energizing member 3a and the laser chamber 1 mounting portion are disposed. A plurality of openings may be provided.
[0015]
As described above, in the present embodiment, the current-carrying member 7 is provided with the cooling pipe 7a to be cooled, and the thin plate-like current-carrying member 3a is provided, so that the peaking capacitor Cp is cooled, and the laser chamber 1, Heat conduction from the current introduction member 3b can be suppressed, and the temperature of the peaking capacitor Cp can be maintained at a predetermined temperature even when the repetition frequency is 4 kHz or more.
Further, since the energizing member 3a has a channel shape, the area in contact with air can be increased, and the cooling efficiency can be improved. The current introducing member 3b is connected to the bottom of the energizing member 3a so that a space is formed between the energizing member 3a and the current introducing member 3b. Therefore, even if the current introducing member 3b is attached, the current introducing member 3a and the current introducing member are introduced. Air does not intervene between the members 3b, and the cooling efficiency does not decrease.
Furthermore, if a plurality of openings are provided in the energizing member 3a, the heat conduction from the current introduction member 3b can be further reduced, and if the thin member 7b is provided in the energizing member 7, the current from the laser chamber 1 can be reduced. The heat conduction can be further reduced.
With the configuration as described above, it is possible to obtain predetermined circuit performance and to suppress the shortening of the lifetime due to overheating of the peaking capacitor.
In addition, since the energizing member 3a is a thin plate, even if the length of the peaking capacitor Cp changes due to thermal expansion or the like, the change in length can be absorbed by bending. Further, since the structure is simple and processing is easy, the cost can be reduced.
[0016]
FIG. 4A is a diagram showing a modification of the first embodiment. In this modification, two L-shaped members 3a1 and 3a2 are attached facing each other as the channel-shaped energizing member 3a shown in FIG. 1, and the other configurations are shown in FIG. Same as shown.
As shown in FIG. 4B, the L-shaped members 3a1 and 3a2 are provided with an oval mounting hole 3a3. A screw is passed through the oval mounting hole 3a3 to introduce a second current. It attaches to the screw hole provided in the member 3c.
If it is the said structure, the process of the electricity supply member 3a can be made still easier, and cost can be reduced further. Further, since the oval holes 3a3 are provided in the L-shaped members 3a1 and 3a2, the distance d between the L-shaped members 3a1 and 3a2 can be adjusted at the time of attachment. For this reason, even if the length or the like of the peaking capacitor Cp changes, it can be easily handled.
[0017]
FIG. 5 is a view showing a second embodiment of the present invention. Like FIG. 1, FIG. 5 (a) shows the cross-sectional structure of the discharge part, and FIG. 5 (b) shows the discharge shown in FIG. 5 (a). It is the perspective view which looked diagonally upward. In FIG. 5, the current introduction member 3b and the like shown in FIG. 1 are omitted.
In this embodiment, the cooling pipe 7a is not directly provided on the energizing member 7 as in the first embodiment, but the cooling plate 7d to which the cooling pipe 7a is fixed by welding or the like is attached to the energizing member 7. Other configurations are the same as those shown in FIG.
By passing the refrigerant through the cooling pipe 7a fixed to the cooling plate 7d, the energizing member 7 is cooled and heat is exchanged between the energizing member 7 and the grounding side of the peaking capacitor Cp. To be cooled.
The current-carrying member 7 is connected to the water-cooled plate 7d by providing the water-cooled plate 7d with a through-hole disposed substantially coaxially with the through-hole for attaching the peaking capacitor Cp provided in the current-carrying member 7. This is done by fixing the member 7 and the peaking capacitor Cp with screws.
In addition to the through hole for attaching the peaking capacitor Cp, the energizing member 7 is provided with a screw hole, and a through hole arranged substantially coaxially with the screw hole is provided in the water cooling plate 7d, and the energizing member 7 and the water cooling plate 7d are provided. You may attach with the screw different from the screw for peaking capacitor Cp attachment.
Further, it is desirable that the thickness of the portion of the energizing member 7 that is in contact with the water cooling plate 7d is as thin as possible in order to increase the cooling efficiency.
[0018]
On the other hand, on the high voltage side of the peaking capacitor Cp, a fan 8 is provided outside the laser chamber as shown in FIG. You may perform the forced cooling which flows air in the substantially same direction as the longitudinal direction of the discharge electrodes E and E. FIG.
The cooling air may be set so as to hit not only the energizing member 3a but also the peaking capacitor Cp. As a result, heat dissipation of the peaking capacitor Cp itself (in particular, the cylindrical side surface portion of the peaking capacitor Cp that is not a connection portion with the current-carrying member 7 or the current-carrying member 3a) can be promoted. Further, the energization member 7 may be set so that the cooling air hits it.
Further, a radiator 9 may be provided on the upstream side of the cooling air so that the cooling air is cooled, and then the cooling air is supplied to the energizing member 3a, the peaking capacitor Cp, the energizing member 7, and the like.
Normally, ozone may be generated in a laser apparatus provided with a laser chamber due to corona discharge caused by a high voltage portion inside the tube. In order to prevent ozone from being mixed into the work space even if ozone is generated, the housing of the laser device is provided with a suction fan for sucking out air inside the housing and a duct for discharging the air from the fan to the outside. ing. The interior of the housing may be configured so that the flow of air inside the housing by the suction fan passes through the energizing member 7, the energizing member 3a, and the peaking capacitor Cp.
Also in this embodiment, as in the first embodiment, a plurality of openings are provided between the mounting portion of the high voltage side terminal of the peaking capacitor Cp of the energizing member 3a and the mounting portion of the laser chamber 1, or the energizing member 7 may be provided with an opening 7c.
In the first embodiment, the fan 8, the fan 8, and the radiator 9 may be provided as described above.
[0019]
6A and 6B are diagrams showing a third embodiment of the present invention. As in FIG. 1, FIG. 6A shows the cross-sectional structure of the discharge part, and FIG. 6B shows the structure shown in FIG. It is the perspective view which looked at the discharge part diagonally upward. In FIG. 6, the current introduction member 3b and the like are omitted as in FIG.
In this embodiment, on the high voltage side of the peaking capacitor Cp, in order to increase the heat radiation efficiency by the channel-shaped metal energizing member 3a, the energizing member 3a is also provided with a cooling pipe 3d. This is the same as that shown in FIG. By providing the cooling pipe 3d as described above, it is possible to positively cool the high voltage side of the peaking capacitor Cp.
Here, the refrigerant flowing through the cooling pipe 3d is an insulating refrigerant such as pure water or insulating oil because it is a portion through which a high voltage pulse is applied. In the present embodiment, the cooling pipe 3d is provided on the energizing member 3a. However, if the cooling pipe 3d is provided, the high voltage side of the peaking capacitor Cp can be cooled. Instead of providing the current-carrying member 3a, the current-introducing member 3 shown in FIG. 8 of the conventional example is used, and the cooling pipe is provided in the current-introducing member 3 in which the high-voltage side of the peaking capacitor Cp is attached on both sides. May be.
Also in this embodiment, as in the first embodiment, a plurality of openings are provided between the mounting portion of the high voltage side terminal of the peaking capacitor Cp of the energizing member 3a and the mounting portion of the laser chamber 1, or the energizing member 7 may be provided with an opening 7c.
Also in this embodiment, the fan 8, the fan 8, and the radiator 9 may be provided as in the second embodiment.
In the first to third embodiments, the case where the cooling pipes 7a and 3d are provided has been described. However, instead of the cooling pipes 7a and 3d, heat pipes or fins may be used for cooling. Good.
[0020]
【The invention's effect】
As described above, the following effects can be obtained in the present invention.
(1) Since the cooling member is attached to the first energizing member and / or the second energizing member, and the thin portion and / or the opening is provided in the first energizing member, the temperature due to the heat generated by the peaking capacitor itself It is possible to prevent the peaking capacitor from being heated due to a rise or heat conduction from the laser chamber.
(2) The second energizing member is composed of two thin plate-like members whose one ends are attached to the main discharge electrode, or by providing an opening in the thin plate-like member, so that a high-voltage power source or a laser chamber can be used. Heating of the peaking capacitor due to heat conduction can be prevented.
(3) If a fan for generating cooling air for forcibly cooling the first energizing member and / or the second energizing member or a radiator for cooling the cooling air are provided, the peaking capacitor can be further improved. Temperature rise can be suppressed.
(4) By configuring the second energizing member with a thin plate member, the change in the length of the peaking capacitor due to thermal expansion or the like can be absorbed by the bending of the thin plate member, and the force applied to the peaking capacitor Can be reduced.
Further, as described above, the second energizing member is composed of two thin plate-like members, and the thin plate-like members are arranged to face each other at a predetermined distance, thereby further facilitating the processing of the second energizing member. The cost can be further reduced. Furthermore, since the distance between the two thin plate-like members can be adjusted, it is possible to easily cope with changes in the length of the peaking capacitor Cp and the like.
(5) By suppressing the temperature rise of the peaking capacitor as described above, the temperature of the peaking capacitor Cp can be maintained at a predetermined temperature even when the repetition frequency is 4 kHz or more.
For this reason, it is possible to obtain a predetermined circuit performance and to suppress the shortening of the lifetime due to overheating of the peaking capacitor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a correspondence between the circuit shown in FIG. 7 and each member shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a mounting structure of a first current introduction member 3b.
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a discharge circuit.
FIG. 8 is a view showing a structure of a discharge part of an exposure gas laser device.
[Explanation of symbols]
1 Laser chamber
2 Insulation base
3a Current carrying member
3b First current introduction member
3c Second current introduction member
3d cooling pipe
4 High voltage power supply
5 Current-carrying members
6 Conductive base
7 Current-carrying members
7a Cooling pipe
7b Thin section
7c opening
7d cooling plate
8 Cooling fan
9 Radiator
Cp peaking capacitor
E Main discharge electrode
Claims (7)
上記第１の通電部材および／または第２の通電部材に冷却部材が取り付けられ、
上記第１の通電部材に、レーザチャンバからピーキングコンデンサへの熱伝導を抑制するための薄肉部および／または開口部が設けられている
ことを特徴とする放電励起ガスレーザ装置。A discharge-excited gas laser device in which a grounding side of a peaking capacitor is attached to a laser chamber via a first energization member, and a high-pressure side of the peaking capacitor is attached to a main discharge electrode via a second energization member,
The cooling member is mounted, et al is the first energizing member and / or second energizing member,
A discharge-excited gas laser device, wherein the first energizing member is provided with a thin portion and / or an opening for suppressing heat conduction from the laser chamber to the peaking capacitor .
ことを特徴とする請求項１の放電励起ガスレーザ装置。2. The discharge excitation gas laser device according to claim 1, wherein the cooling member is a cooling pipe through which a refrigerant flows.
上記第２の通電部材は、薄板状部材からなり、
上記ピーキングコンデンサの高電圧側の電極が、上記薄板状部材に取り付けられ、
上記薄板状部材の、ピーキングコンデンサの高圧側の電極の取り付け部分とレーザチャンバの取り付け部分の間に開口部が設けられている
ことを特徴とする放電励起ガスレーザ装置。A discharge-excited gas laser device in which a grounding side of a peaking capacitor is attached to a laser chamber via a first energization member, and a high-pressure side of the peaking capacitor is attached to a main discharge electrode via a second energization member,
The second energizing member is a thin plate member,
The high voltage side electrode of the peaking capacitor is attached to the thin plate member ,
The discharge-excited gas laser device , wherein an opening is provided between an attachment portion of the thin plate-like member on the high voltage side of the peaking capacitor and an attachment portion of the laser chamber .
上記第２の通電部材は、チャンネル形状の薄板状部材からなり、
上記チャンネル形状の薄板状部材の底部が主放電電極に取り付けられ、
上記ピーキングコンデンサの高電圧側の電極が、チャンネル形状の上記薄板状部材の対向部に取り付けられ、
上記薄板状部材の、ピーキングコンデンサの高圧側の電極の取り付け部分とレーザチャンバの取り付け部分の間に開口部が設けられている
ことを特徴とする放電励起ガスレーザ装置。A discharge-excited gas laser device in which a grounding side of a peaking capacitor is attached to a laser chamber via a first energization member, and a high-pressure side of the peaking capacitor is attached to a main discharge electrode via a second energization member,
The second energizing member is made of a channel-shaped thin plate member,
The bottom of the channel-shaped thin plate member is attached to the main discharge electrode,
An electrode on the high voltage side of the peaking capacitor is attached to a facing portion of the thin plate-shaped member having a channel shape ,
The discharge-excited gas laser device , wherein an opening is provided between an attachment portion of the thin plate-like member on the high voltage side of the peaking capacitor and an attachment portion of the laser chamber .
上記第２の通電部材は、一方端が上記主放電電極に取り付けられた２枚の薄板状部材からなり、該薄板状部材は対向して所定距離離して配置され、
上記ピーキングコンデンサの高電圧側の電極が、上記薄板状部材に取り付けられ、
上記薄板状部材の、ピーキングコンデンサの高圧側の電極の取り付け部分とレーザチャンバの取り付け部分の間に開口部が設けられている
ことを特徴とする放電励起ガスレーザ装置。A discharge-excited gas laser device in which a grounding side of a peaking capacitor is attached to a laser chamber via a first energization member, and a high-pressure side of the peaking capacitor is attached to a main discharge electrode via a second energization member,
The second energizing member is composed of two thin plate-like members attached at one end to the main discharge electrode, and the thin plate-like members are arranged to face each other at a predetermined distance,
The high voltage side electrode of the peaking capacitor is attached to the thin plate member ,
The discharge-excited gas laser device , wherein an opening is provided between an attachment portion of the thin plate-like member on the high voltage side of the peaking capacitor and an attachment portion of the laser chamber .
ことを特徴とする請求項１，２，３，４または請求項５の放電励起ガスレーザ装置。Claim 1, 2, 3, characterized in that the fan that generates cooling air for forcibly cooling the first energizing member and / or second energizing member is provided, of 4 or claim 5 Discharge excitation gas laser device.
ことを特徴とする請求項６の放電励起ガスレーザ装置。7. The discharge excitation gas laser device according to claim 6 , further comprising a radiator for cooling the cooling air.
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