JP4049347B2 - 放電励起式レーザ装置 - Google Patents
放電励起式レーザ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4049347B2 JP4049347B2 JP5098399A JP5098399A JP4049347B2 JP 4049347 B2 JP4049347 B2 JP 4049347B2 JP 5098399 A JP5098399 A JP 5098399A JP 5098399 A JP5098399 A JP 5098399A JP 4049347 B2 JP4049347 B2 JP 4049347B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- main discharge
- electrode
- discharge
- laser
- dielectric pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャンバ内で主放電電極間の放電によりレーザ用ガスを励起してレーザを発振する放電励起式レーザ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、エキシマレーザ装置などの放電励起式レーザ装置は半導体ウエハ上のICチップを露光するための光源として使用されている。
【0003】
この放電励起式レーザ装置のレーザ用ガスは放電により励起される。
【0004】
図10(a)は従来の放電励起式レーザ装置の主放電電極及びコロナ予備電離電極を示す概略図である。
【0005】
放電励起式レーザ装置の長手方向は図10(a)では紙面に対し垂直方向であり、主放電電極25とこの主放電電極25の近傍に設けられる予備電離電極26は長手方向に沿って配置されている。
【0006】
この放電励起式レーザ装置では主放電電極25の材料として主に金属が用いられており、また予備電離電極26の外周面上に発生するコロナ放電の紫外光により、主放電電極25間にあるレーザ用ガス全体には均一かつ豊富な予備電離電子が生成されている。ここで主放電電極25間の電圧がレーザ用ガスの絶縁破壊強度を越えると主放電電極25間では均一な放電が行われ、レーザ用ガスが励起される。
【0007】
図10(b)は特公平7−46740号公報に開示された放電励起式レーザ装置の主放電電極及びコロナ予備電離電極を示す概略図である。
【0008】
この放電励起式レーザ装置では陰極の陽極側表面の長手方向にV字状の溝が複数形成されており、この溝に予備電離電極が配置されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来の放電励起式レーザ装置では予備電離を制御することで主放電の制御を行い、レーザ出力の安定化を図っていた。
【0010】
しかしながら、金属電極間による主放電を行うと電極表面上に放電が集中し、金属電極表面とガス中のフッ素との化学変化やスパッタリングにより金属電極が劣化し主放電電極間のインピーダンスが変化してしまう。
【0011】
また、スパッタリングによりレーザチャンバ内にダストが生じ、レーザ光が吸収及び散乱されてしまい、レーザ発振効率が低下する。
【0012】
以上の現象によりレーザ出力の安定化が図れないという問題があった。
【0013】
図10(b)の放電励起式ガスレーザ装置では陰極の陽極側表面にコロナ予備電離電極29が配置されている。このコロナ予備電離電極29が配置された陰極の表面部分、すなわち陰極の溝の部分28b,28dとこの部分に対向する陽極の部分27b,27dとでは主放電は発生しない。しかし、他の陰極部分28a,28c,28eと陽極部分27a,27c,27eとで放電が発生してしまう。したがって、陰極及び陽極の電極表面とガス中のフッ素との化学変化やスパッタリングにより電極の劣化が生じてしまうという点で前記図10(a)の構成と相違がない。
【0014】
これらのことから、レーザ用ガスの励起を放電で行う場合に主放電電極が劣化する現象を改善し、レーザ出力の向上及び安定化を図ることが重要な課題となっていた。
【0015】
そこで、本発明では、上記課題を解決して、レーザ用ガスの励起を放電で行う場合に主放電電極が劣化する現象を改善することによりレーザ出力の向上及び安定化を図ることができる放電励起式レーザ装置を提供することを目的とする。
【0016】
また、この発明は、主放電電極周辺の構造を簡略化することができる放電励起式レーザ装置を提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するため、請求項1に係る発明は、レーザチャンバ内のレーザ用ガスを放電により励起するために、レーザチャンバの長手方向に沿って配置され対向する一対の主放電電極を有する放電励起式レーザ装置において、内部に背後電極を配置した中空状の誘電体パイプを前記対の主放電電極の少なくとも一方に接触させ、前記誘電体パイプによって前記一方の主放電電極を他方の主放電電極に対して隠蔽させ、前記主放電電極と前記背後電極との間に高電圧を印加することにより前記誘電体パイプの外表面に発生するコロナ放電によりプラズマを発生させ、このプラズマを介して主放電させるようにしたことを特徴とする。
【0018】
このように、請求項1に係る発明では、主放電が発生する部分が金属電極ではなく、誘電体パイプの外表面に発生するプラズマであるため放電集中による金属電極の劣化やスパッタリングによるダストは生じない。よってレーザ出力の向上及び安定化を図ることができる。
【0019】
なおかつ、このプラズマ電極は主放電電極の機能と予備電離電極の機能を兼ね備えているため、従来のように予備電離電極を別に設ける必要がなくなり、主放電電極の周囲の構造を簡略化することができる。
【0021】
また、請求項2に係わる発明は、前記誘電体パイプの長手方向垂直切断断面形状が、対向する主放電電極側に向かって徐々に細く、かつ同パイプに接触する主放電電極を、対向する主放電電極に対して隠蔽することができるようなことを特徴とする。
【0022】
このように、請求項3に係る発明では、誘電体パイプを対向する主放電電極に向かって徐々に細くすることで、予備電離及び主放電を誘電体パイプの先端部分付近に集中させることができる。このため予備電離及び主放電の高効率化及び安定化を図ることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0024】
図1(a)は、本発明の実施の形態を示す放電励起式レーザ装置を示す概略構成図である。
【0025】
同図に示す放電励起式ガスレーザ装置は、レーザチャンバ内にレーザ用ガスを封入し、このレーザ用ガスを主放電によって励起させてレーザ発振を行う装置である。このとき均一な主放電を行うために主放電電極間のレーザ用ガス中には均一かつ豊富な予備電離電子を発生させておく必要がある。
【0026】
ここで、この放電励起式レーザ装置は、従来のように主放電を金属電極同士で行うのではなく、金属電極の代わりとして誘電体パイプの外表面に発生するプラズマを利用することに特徴がある。プラズマを電極に使用する理由は、金属電極の劣化に伴う主放電電極間のインピーダンスの変化や、金属電極のスパッタリングによるレーザチャンバ内のダストが生じることを防止するためである。
【0027】
同図に示す放電励起式レーザ装置は、主放電電極1,2と、コロナ発生用の誘電体パイプ3,4と、コロナ発生用の背後電極5,6と、パルスパワー回路7と、主放電電極用コンデンサCpと、コロナ発生用コンデンサCp´により構成されている。
【0028】
陰極側の構造として、中空部内に背後電極6が挿入された誘電体パイプ4と主放電電極2とは接触点または接触面を有し、主放電電極2は対向する主放電電極からみると誘電体パイプ4によって隠蔽されるように配置されている。
【0029】
陽極側の構造として、中空部内に背後電極5が挿入された誘電体パイプ3と主放電電極1とは接触点または接触面を有し、主放電電極1は対向する主放電電極からみると誘電体パイプ3によって隠蔽されるように配置されている。
【0030】
主放電電極1,2の材料としては、銅とニッケルの合金、純銅などがあげられる。また誘電体パイプ3,4の材料としては、アルミナセラッミクス、サファイヤ、フッ化物ガラスなどがあげられる。
【0031】
次にこの装置の動作について説明する。
【0032】
まずパルスパワー回路によりコンデンサCp、Cp´の電圧を上昇させる。図1(b)はこのときの主放電電極間の電気力線を示す図である。
【0033】
このとき主放電電極2と背後電極6との間には電位差が生じ、その電位差が所定のコロナ放電開始電圧に達すると、主放電電極2と誘電体パイプ4の接触部分を起点として誘電体パイプ4の外周面にコロナ放電が発生する。ここで発生する紫外光によって主放電間のレーザ用ガスが予備電離される。
【0034】
同様に、主放電電極1と背後電極5との間には電位差が生じ、その電位差が所定のコロナ放電開始電圧に達すると、主放電電極1と誘電体パイプ5の接触部分を起点として誘電体パイプ3の外周面にコロナ放電が発生する。ここで発生する紫外光によって主放電間のレーザ用ガスが予備電離される。
【0035】
図1(b)はこのときの主放電電極間の電気力線を示す図である。陽極側の主放電電極2から出る電気力線は陰極側に向かうと同時に背後電極6にも向かう。しかし、陰極側の背後電極からも電気力線が出てきているため誘電体パイプ3を回り込むように陽極側の主放電電極1へ入りこんでいる。この状態では放電が発生しにくい。
【0036】
この後、コンデンサCpの電圧が上昇し、このCpの電圧が所定の主放電開始電圧に達すると、主放電電極間のレーザ用ガスが絶縁破壊を起こし、主放電が開始され均一な放電が発生する。
【0037】
図1(c)はこのときの主放電電極間の電気力線を示す図である。陰極側、陽極側ともにコロナ放電が進むと誘電体パイプ3,4の外表面周辺にプラズマが発生する。プラズマは導体であるため背後電極5,6は静電遮蔽され電気力線は外部へ出てこない。
【0038】
このとき金属製の主放電電極2は対向する主放電電極からみると誘電体パイプ4によって隠蔽されるような構造であるため、対向する主放電電極との間で直接放電が発生することはない。一方誘電体パイプ4の外周面に発生するプラズマは導体であるため、このプラズマと対向する主放電電極との間で主放電が発生する。このとき主放電電極2と誘電体パイプ4の外周面に発生したプラズマとは電気的に接続された状態であるため、主放電電極2はプラズマを介して対向する主放電電極との間で放電を行うといえる。
【0039】
同様に、金属製の主放電電極1は対向する主放電電極からみると誘電体パイプ3によって隠蔽されるような構造であるため、対向する主放電電極との間で直接放電が発生することはない。一方誘電体パイプ3の外周面に発生するプラズマは導体であるため、このプラズマと対向する主放電電極との間で主放電が発生する。このとき主放電電極1と誘電体パイプ3の外周面に発生したプラズマとは電気的に接続された状態であるため、主放電電極1はプラズマを介して対向する主放電電極との間で放電を行うといえる。
【0040】
上述してきたように、プラズマを電極として使用することにより下記に示す効果が得られる。
【0041】
(1)レーザ出力の向上及び安定化を図ることができる。
【0042】
(2)従来の予備電離電極が必要なくなり主放電電極周辺が簡略化できる。
【0043】
なお、陰極及び陽極の両電極にプラズマを利用する実施の形態を述べてきたが、プラズマを陰極または陽極のどちらかに使用した場合においても所定の効果が得られる。
【0044】
図2は陽極側に電極としてプラズマを利用する実施の形態を示す放電励起式レーザ装置を示す概略構成図である。陽極側の誘電体パイプ4の外表面に発生するコロナ放電によって主放電電極間に予備電離電子が生成され、陽極側の誘電体パイプ4の外表面周辺に発生するプラズマと陰極側の電極8とで主放電が発生する。
【0045】
図3は陰極側に電極としてプラズマを利用する実施の形態を示す放電励起式レーザ装置を示す概略構成図である。陰極側の誘電体パイプ3の外表面に発生するコロナ放電によって主放電電極間に予備電離電子が生成され、陰極側の誘電体パイプ3の外表面周辺に発生するプラズマと陰極側の電極9とで主放電が発生する。
【0046】
次に誘電体パイプの構造について説明する。
【0047】
図4は誘電体パイプの断面形状図である。実施の形態として図4(a)は楕円の形状であり、図4(b)は三角の形状である。いずれの形状も対向する主放電電極に向かって細くなっていき、かつ主放電電極を対向する主放電電極から隠すことが可能となっている。
【0048】
この誘電体パイプ10,11をプラズマの電極に使用すると、この誘電体パイプ10,11の主放電側の細くなっている先端部分の周辺に放電が集中するため、レーザ出力の向上及び安定化を図ることができる。
【0049】
なお、誘電体パイプは上述した形状に限る訳ではなく、対向する主放電電極に向かって細くなっていき、かつ主放電電極を対向する主放電電極から隠蔽することができるような構造であれば所定の効果は得られる。
【0050】
図5から図7においては誘電体パイプの絶縁構造を示す図である。
【0051】
図5(a)に示す誘電体パイプ12の両端にはフィン13が設けられている。このフィン13の対向する主放電電極側の部分は射出するレーザ光を妨げることがないように誘電体パイプの外表面の部分まで削られている。
【0052】
このフィン13は碍子の役割を果たすため、主放電電極1,2と背後電極5,6との沿面距離を設けることができ、絶縁することができる。
【0053】
なお、このフィン13の数は特に限定するものではない。
【0054】
図5(b)に示す誘電体パイプ14の両端にはフィン15が設けられている。このフィン15の対向する主放電電極側の部分は射出するレーザ光を妨げることがないようにレーザ光の幅に合わせて切り込みが入れられている。
【0055】
このフィン15は碍子の役割を果たすため、主放電電極1,2と背後電極5,6との沿面距離を設けることができ、絶縁することができる。
【0056】
なお、このフィン15の数は特に限定するものではない。
【0057】
図6に示す誘電体パイプ16の両端は射出するレーザ光を妨げることがないように主放電側と逆の方向に屈折されている。また誘電体パイプ16の屈折した端部にはフィン17が設けられている。
【0058】
このフィン17は碍子の役割を果たすため、主放電電極1,2と背後電極5,6との沿面距離を設けることができ、絶縁することができる。
【0059】
なお、このフィン17の数は特に限定するものではない。
【0060】
図7に示す誘電体パイプ18の両端には凹凸状の切り込み19がつけられている。
【0061】
この凹凸状切り込み19は碍子の役割を果たすため、主放電電極1,2と背後電極5,6との沿面距離を設けることができ、絶縁することができる。
【0062】
なお、この凹凸状切り込み19の数は特に限定するものではない。
【0063】
図5から図7に示された構造を採用することにより放電の安定化が可能となり、レーザ出力の安定化を図ることができる。
【0064】
図8は誘電体パイプの電気容量を変化させて、主放電の形状を変化させることができる誘電体パイプの形状である。誘電体パイプ20,21は対向する主放電電極側の外表面20a,21aが削られて薄くされている。一方誘電体パイプ22は対向する主放電電極側の内表面22aが削られて薄くされている。
【0065】
誘電体パイプ20,21,22をプラズマ電極に使用すると、外表面20a,21a及び内表面22aの静電容量は他の部分より大きくなるため、誘電体パイプ20,21,22の外表面に発生するコロナ放電の密度分布が変化し、プラズマの分布も変化する。このことにより主放電を集中させ、レーザビーム断面形状の制御が可能となる。
【0066】
図9は誘電体パイプの電気容量を変化させて、主放電の形状を変化させることができる誘電体パイプと背後電極の配置である。誘電体パイプ23の中空部において対向する主放電電極側に背後電極24が配置されている。背後電極24と誘電体パイプ23の内表面は接触していないが、接触させてもよい。
【0067】
この構造をプラズマ電極に使用すると、外表面23aの静電容量は他の部分より大きくなるため、誘電体パイプ23の外表面に発生するコロナ放電の密度分布が変化し、プラズマの分布も変化する。このことによりレーザ出力を変化させることが可能となる。
【0068】
なお、この構造は誘電体パイプの加工が困難な場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態で用いる放電励起式レーザ装置の概略構成図である。
【図2】陽極側にプラズマ電極を使用する実施の形態を示す放電励起式レーザ装置を示す概略構成図である
【図3】陰極側にプラズマ電極を使用する実施の形態を示す放電励起式レーザ装置を示す概略構成図である
【図4】誘電体パイプの断面図である。
【図5】誘電体パイプの絶縁構造を示す図である。
【図6】誘電体パイプの絶縁構造を示す図である。
【図7】誘電体パイプの絶縁構造を示す図である。
【図8】誘電体パイプの断面図である。
【図9】誘電体パイプの中空部における背後電極の位置を示す断面図である。
【図10】従来の放電励起式レーザ装置を示す概略図である。
【符号の説明】
1,2…主放電電極
3,4…誘電体パイプ
5,6…背後電極
10,11…誘電体パイプ
Claims (2)
- レーザチャンバ内のレーザ用ガスを放電により励起するために、レーザチャンバの長手方向に沿って配置され対向する対の主放電電極を有する放電励起式レーザ装置において、
内部に背後電極を配置した中空状の誘電体パイプを前記対の主放電電極の少なくとも一方に接触させ、前記誘電体パイプによって前記一方の主放電電極を他方の主放電電極に対して隠蔽させ、前記主放電電極と前記背後電極との間に高電圧を印加することにより前記誘電体パイプの外表面に発生するコロナ放電によりプラズマを発生させ、このプラズマを介して主放電させるようにした
ことを特徴とする放電励起式レーザ装置。 - 前記誘電体パイプの長手方向垂直切断断面形状が、対向する主放電電極側に向かって徐々に細く、かつ同パイプに接触する主放電電極を、対向する主放電電極に対して隠蔽することができるようなことを特徴とする請求項1記載の放電励起式レーザ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5098399A JP4049347B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 放電励起式レーザ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5098399A JP4049347B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 放電励起式レーザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000252567A JP2000252567A (ja) | 2000-09-14 |
JP4049347B2 true JP4049347B2 (ja) | 2008-02-20 |
Family
ID=12874046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5098399A Expired - Fee Related JP4049347B2 (ja) | 1999-02-26 | 1999-02-26 | 放電励起式レーザ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4049347B2 (ja) |
-
1999
- 1999-02-26 JP JP5098399A patent/JP4049347B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000252567A (ja) | 2000-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3055891B2 (ja) | 一体化プレ・イオナイザを有する小型エキシマレーザ絶縁体 | |
KR100505085B1 (ko) | 자외선을 방출하는 가스 레이저 장치 | |
JP4459455B2 (ja) | ガスレーザ用の面予備電離 | |
JPS5825289A (ja) | Te型高出力レ−ザ− | |
JP2794792B2 (ja) | 横方向放電励起パルスレーザー発振装置 | |
JP4049347B2 (ja) | 放電励起式レーザ装置 | |
US4788691A (en) | Method for the operation of a gas laser and a gas laser operated in accord therewith | |
JP3281032B2 (ja) | 放電励起型ガスレーザ装置 | |
JP3779031B2 (ja) | コロナ予備電離電極 | |
JP2009111313A (ja) | 放電励起ガスレーザ装置における予備電離機構の冷却機構 | |
JP2002026429A (ja) | ガスレーザ装置 | |
JPH0337318B2 (ja) | ||
JPH1168196A (ja) | ガスレーザ装置 | |
JPH08153922A (ja) | レーザーのコロナ予備電離装置 | |
JPH0344429B2 (ja) | ||
JP3159528B2 (ja) | 放電励起エキシマレーザ装置 | |
JPH0318753B2 (ja) | ||
JPH11163443A (ja) | パルスガスレーザ装置およびその励起方法 | |
JP2001274493A (ja) | ガスレーザ装置 | |
JP2001060733A (ja) | レーザ装置 | |
JPS5848487A (ja) | ガスレ−ザ発振器 | |
JPS61188983A (ja) | 放電励起型短パルスレ−ザ装置 | |
JPH0870153A (ja) | レーザーのコロナ予備電離装置 | |
JPS60260171A (ja) | ガスレ−ザ発振器 | |
JPH05206553A (ja) | パルスレーザ電極 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050228 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070626 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070823 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071120 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071126 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4049347 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131207 Year of fee payment: 6 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |