JP4918699B2 - レーザ装置 - Google Patents

Description

本発明は、エキシマレーザ装置等の如きパルス発振型のレーザ装置に関し、詳しくは主放電に伴って生じる音響波に因るレーザ性能への悪影響を低減するための技術に関するものである。

例えば、半導体基板の露光装置における光源用のレーザ装置として、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、これら主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電によりレーザガスを励起してレーザ光を発振させるレーザ装置が提供されている(例えば、特許文献１参照)。

図１５は、上述した如きパルス発振型ガスレーザ装置の１つの従来例を示しており、このレーザ装置Ａにおいては、レーザガスを封入したレーザチャンバＢの内部に、主電極である一対のカソードＣとアノードＤとを相対向させて設置している。

上記カソードＣは、絶縁材料から成るカソードベースＣｂに固定されており、該カソードベースＣｂをレーザチャンバＢの開口Ｂｏに嵌合させて固定することで、上記レーザチャンバＢの内部における上方に固設されている。

上記アノードＤは、リターンプレートＥ、Ｅを介してレーザチャンバＢと電気的に接続されたアノードベースＤｂに固定されており、上述したカソードＣと該カソードＣの下方に設置されたアノードＤとの間に放電空間Ｓが画成されている。

上記カソードＣは、高圧電源(図示せず)の高圧側に接続されている一方、上記アノードＤおよびレーザチャンバＢは、高圧電源(図示せず)の接地側に接続されており、カソードＣとアノードＤとの間に高電圧を印加して、放電空間Ｓにパルス状の主放電を起こすことでレーザ光が発振される。

また、上記レーザチャンバＢの内部には、放電空間Ｓのレーザガスを予備電離させるコロナバー(予備電離電極)Ｆ、Ｆが、アノードＤ(アノードベースＤｂ)の側方に並設されており、上記コロナバーＦの外周(誘電体)には、リターンプレートＥと共にアノードベースＤｂに固定された板状端子Ｇの先端が当接している。

さらに、上記レーザチャンバＢの内部には、クロスフロー型のファンＨと、冷却用のラジエータＩとが設置されており、上記ファンＨの動作によって、レーザガスがレーザチャンバＢの内部を矢印ｈ、ｉ、ｊの如く循環することで、主放電によって生じた電離物質等が、レーザガスの流れによって放電空間Ｓから排除されるとともに、放電によって加熱されたレーザガスは、レーザチャンバＢの内部を循環する際、上記ラジエータＩを通過することによって冷却される。

また、レーザチャンバＢにおける内面の隅部は、上述したファンＨによるレーザガスの流れを滞らせることなく、レーザチャンバＢの内部をレーザガスがスムーズに循環するよう曲面に形成されている。
特開２００３−６０２７０号公報

ところで、上述した如き従来のレーザ装置において、特に２KHz以上の高繰り返しパルス発振で主放電の際に音響波が発生することは良く知られており、この音響波がレーザチャンバの内部における様々な箇所で反射して放電空間に戻り、この放電空間におけるレーザガス密度が揺らぐ等の乱れを生じることで、レーザ成分やスペクトル出力等のレーザ性能に悪影響を招来する不都合があった。

例えば、図１６に示す如く、レーザチャンバＢの開口Ｂｏと、カソードベースＣｂとの間に、相互の組み付け公差に起因する隙間Ｍが形成されている場合、放電空間Ｓから矢印Ｗで示す如く進行する音響波ＡＷが、上述した隙間Ｍに入り込んで回折・反射し、矢印Ｒで示す如く放電空間Ｓに戻ることにより、レーザ性能に悪影響を及ぼすこととなる。

同じく、図１６に示す如く、レーザチャンバＢに別部材のリターンプレートＥを取付けるためのベースＥｂやネジＮ等の取付部が、上記レーザチャンバＢの内方に向けて突出している場合、放電空間Ｓから矢印Ｗで示す如く進行する音響波ＡＷが、上述した取付部において矢印Ｒで示す如く反射し、放電空間Ｓに戻ることによってレーザ性能に悪影響を及ぼすこととなる。

ここで、高出力化を実現するために発振周波数を上げている昨今のレーザ装置では、主放電に伴う音響波に４００kHz程度までの成分を有しており、例えば４００kHzの音響波の場合、レーザチャンバ内の音速が４８０m/s であれば、波長は１．２mm、１／４波長は０．３mmと成るため、極く小さな隙間や突起であっても音響波の反射・回折が生じることとなる。

また、図１７(ａ)に示す如く、レーザチャンバＢにおける内面Ｂｉの隅部は、上述した如くレーザガスのスムーズな流動を目的として曲面に形成されているが、レーザチャンバＢの内面Ｂｉにおける平面域Ｂｆと曲面域Ｂｃとの境界部Ｂｂは、加工上の制約等に起因して不連続面となっているため、図１７(ｂ)に示す如く、放電空間Ｓから矢印Ｗで示す如く進行する音響波ＡＷが、上述した境界部Ｂｂにおいて矢印Ｒで示す如く反射し、放電空間Ｓに戻ることによってレーザ性能に悪影響を及ぼす不都合があった。

さらに、図１８に示す如く、アノードベースＤｂの側方に設置されているコロナバーＦは、放電空間Ｓを含むレーザガスの流路に晒されているため、上記放電空間Ｓから矢印Ｗで示す如く進行する音響波ＡＷが、上記コロナバーＦに衝突して反射し、矢印Ｒで示す如く放電空間Ｓに戻ることにより、レーザ性能に悪影響を及ぼすこととなる。

本発明は、上述した如き実状に鑑みて、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、これら主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電によりレーザガスを励起してレーザ光を発振させるレーザ装置を対象とし、主放電に伴って発じる音響波に因るレーザ性能への悪影響を低減させ得るレーザ装置の提供を目的とするものである。

請求項１の発明に関わるレーザ装置は、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、前記レーザチャンバの内面に隙間を画成する一方部位および他方部位のうち、前記放電空間から遠い側の部位を前記放電空間に近い側の部位より陥没させて成ることを特徴としている。

請求項２の発明に関わるレーザ装置は、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、前記レーザチャンバの内面に隙間を画成する一方部位および他方部位のうち、少なくとも前記放電空間から遠い側の部位を吸音材により形成したことを特徴としている。

請求項３の発明に関わるレーザ装置は、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、前記レーザチャンバの内面に段部を画成する一方部位および他方部位のうち、前記放電空間から遠い側の部位を前記放電空間に近い側の部位より陥没させて成ることを特徴としている。

請求項４の発明に関わるレーザ装置は、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、前記レーザチャンバの内面に設置される部品の取付部を、前記レーザチャンバの内面に形成した凹部に収容するとともに、前記凹部の開口を蓋部材により閉塞して成ることを特徴としている。

請求項５の発明に関わるレーザ装置は、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、互いに連続する平面域と曲面域とを有する前記レーザチャンバの内面を、前記平面域の表面に対して前記曲面域の境界部における接線の為す角度を１５°以下に設定して成ることを特徴としている。

請求項６の発明に関わるレーザ装置は、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、互いに連続する平面域と曲面域とを有する前記レーザチャンバの内面に、前記平面域と前記曲面域との境界部を覆う態様で吸音材を設けたことを特徴としている。

請求項７の発明に関わるレーザ装置は、レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、前記放電空間と前記主電極に並行する予備電離電極との隙間を覆う態様で、前記放電空間からの音響波を案内するガイド部材を設けて成ることを特徴としている。

請求項８の発明に関わるレーザ装置は、請求項７の発明に関わるレーザ装置において、前記ガイド部材を透光性材料から形成したことを特徴としている。

請求項１の発明に関わるレーザ装置によれば、レーザチャンバの内面に隙間を画成する一方部位および他方部位のうち、放電空間から遠い側の部位を放電空間に近い側の部位より陥没させて成ることで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の隙間において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間を乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

請求項２の発明に関わるレーザ装置によれば、レーザチャンバの内面に隙間を画成する一方部位および他方部位のうち、少なくとも放電空間から遠い側の部位を吸音材により形成したことで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の隙間において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間を乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

請求項３の発明に関わるレーザ装置によれば、レーザチャンバの内面に段部を画成する一方部位および他方部位のうち、放電空間から遠い側の部位を放電空間に近い側の部位より陥没させて成ることで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の段部において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間を乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

請求項４の発明に関わるレーザ装置によれば、レーザチャンバの内面に設置される部品の取付部を、レーザチャンバの内面に形成した凹部に収容し、この凹部の開口を蓋部材によって閉塞したことで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面に設置される部品の取付部において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間を乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

請求項５の発明に関わるレーザ装置によれば、互いに連続する平面域と曲面域とを有するレーザチャンバの内面を、平面域の表面に対して曲面域の境界部における接線の為す角度を１５°以下に設定して成ることで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の平面域と曲面域との境界部において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間を乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

請求項６の発明に関わるレーザ装置によれば、互いに連続する平面域と曲面域とを有するレーザチャンバの内面に、平面域と曲面域との境界部を覆う態様で吸音材を設けたことで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の平面域と曲面域との境界部において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間を乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

請求項７の発明に関わるレーザ装置においては、放電空間からの音響波を案内するガイド部材を、放電空間と主電極に並行する予備電離電極との隙間を覆う態様で設けたことにより、主放電により生じる音響波が予備電離電極において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間を乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

請求項８の発明に関わるレーザ装置によれば、放電空間と前記主電極に並行する予備電離電極との隙間を覆うガイド部材を透光性材料から形成したことで、予備電離電極の発光点を覆う態様でガイド部材を設けることが可能となる。

以下、本発明に関わるレーザ装置の構成を、実施例を示す図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明を適用したパルス発振型ガスレーザ装置の一実施例を示しており、このレーザ装置１の基本的な構造は、図１５に示した従来のレーザ装置Ａに準ずるものである。

すなわち、上記レーザ装置１において、レーザガスを封入したレーザチャンバ２の内部には、主電極である一対のカソード３とアノード４とが相対向して設置されており、これらカソード３およびアノード４は、上記レーザ装置１の長手方向、すなわち図１の紙面と直交する方向に延在している。

上記カソード３は、絶縁材料から成るカソードベース３Ｂに固定されており、レーザチャンバ２の上方壁２Ｔに形成した開口２Ｔｏに、上記カソードベース３Ｂを嵌合させて固定することで、上記レーザチャンバ２の内部における上方に固設されている。

上記レーザチャンバ２の開口２Ｔｏとカソードベース３Ｂとの間には、シール材であるＯリング２Ｏが介装されており、レーザチャンバ２の上方壁２Ｔにボルト締めされた固定プレート２Ｐで、カソードベース３Ｂを上方から押圧することにより、上記カソードベース３Ｂはレーザチャンバ２に固設されている。

一方、上記アノード４は、リターンプレート５、５を介してレーザチャンバ２と電気的に接続されたアノードベース４Ｂに固定されており、上述したカソード３と該カソード３の下方に配設したアノード４との間には、放電空間Ｓが画成されている。

因みに、高圧電源(図示せず)の高圧側に接続されているカソード３と、高圧電源(図示せず)の接地側に接続されているアノード４との間に高電圧を印加し、放電空間Ｓにパルス状の主放電を起こすことでレーザ光が発振される。

上記アノードベース４Ｂの側方には、コロナバー(予備電離電極)６、６がアノード４と略平行に延設されており、上記コロナバー６における外部誘電体６Ｂの外周には、リターンプレート５と共にアノードベース４Ｂに固定された板状端子７の先端が接触している。

なお、上記コロナバー６は、棒状の内部導電体６Ａと該内部導電体６Ａを囲繞する管状の外部誘電体６Ｂとを備え、内部導電体６Ａは高圧電源(図示せず)の高圧側に接続されている一方、外部誘電体６Ｂは板状端子７が接触していることで接地電位となっている。

また、上記レーザチャンバ２の内部には、クロスフロー型のファン８と、冷却用のラジエータ９とが設置されており、上記ファン８の動作によって、レーザチャンバ２の内部をレーザガスが矢印ｈ、ｉ、ｊの如く循環する。

さらに、上記レーザチャンバ２における内面２Ｉの隅部は、レーザガスがスムーズに流動し得るよう曲面に形成されており、また上記レーザチャンバ２の内面２Ｉには、例えば多孔質セラミック材等から形成された吸音材２Ｑが、後に詳述する内面２Ｉの境界部２Ｉｂを覆う態様で取付けられている。

ここで、図１〜図４に示す如く、上述したレーザ装置１においては、レーザチャンバ２に対するリターンプレート５の取付部が、カバープレート(蓋部材)１０によって覆われている。

上記リターンプレート５は、図５に示す如く、レーザチャンバ２の上方壁２Ｔに固設される上ベース板５Ａと、アノードベース４Ｂに固設される下ベース板５Ｂとを、所定本数のグリッド５Ｃ、５Ｃ…によって連結したラダー状(梯子形状)を呈しており、上記カバープレート１０は、図６に示す如く、リターンプレート５の上ベース板５Ａを覆って延在する長尺の矩形状を呈し、一方の縁部１０１０ａには、リターンプレート５のグリッド５Ｃ、５Ｃ…を挿通させる切欠き１０Ａ、１０Ａ…が形成されている。

一方、上記レーザチャンバ２における上方壁２Ｔには、開口２Ｔｏに臨んで内面側に解放された段状の凹部２Ｒが形成されており、この凹部２Ｒに収容される態様で、リターンプレート５の上ベース板５Ａが止めネジ５Ｓによって取付けられている。

また、凹部２Ｒに収容されたリターンプレート５の上ベース板５Ａおよび止めネジ５Ｓは、上方壁２Ｔに止めネジ１０Ｓで固設されたカバープレート１０によって覆われており、リターンプレート５のグリッド５Ｃ、５Ｃ…は、カバープレート１０の切欠き１０Ａ、１０Ａ…を挿通して、レーザチャンバ２の内部に延在している。

このように、レーザチャンバ２に取付けられるリターンプレート５の上ベース板５Ａおよび止めネジ５Ｓ等の部品の取付部、言い換えればレーザチャンバ２の内面に突出する虞れのある部位を、レーザチャンバ２に形成した凹部２Ｒに収容するとともに、該凹部２Ｒをカバープレート１０によって閉塞したことで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面に設置される部品の取付部において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間Ｓを乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止することが可能となる。

また、図２〜図４に示す如く、上記カバープレート１０は、一方の縁部１０ａをアノードベース４Ｂの側面４Ｂａと当接させた状態でレーザチャンバ２に固定されているとともに、カバープレート１０における他方の縁部１０ｃと、この縁部１０ｃに対峙する吸音材２Ｑの縁部２Ｑａとの間には、レーザチャンバ２の内方に臨む隙間２Ｇが形成されている。

また、上記カバープレート１０は、レーザチャンバ２との間に介装したシム１１によって、自身の下面１０ｂがカソードベース３Ｂの下面３Ｂｂよりも上方へ没入するよう、上記カソードベース３Ｂに対する固定位置が調整されている。

さらに、レーザチャンバ２の内面２Ｉに取り付けられた吸音材２Ｑは、その下面２Ｑｂが上記カバープレート１０の下面１０ｂよりも上方へ没入するよう、自身の肉厚寸法が設定されている。

ここで、上述の如くレーザチャンバ２にカバープレート１０を取り付ける構造では、カバープレート１０の一方の縁部１０ａとカソードベース３Ｂとの間、およびカバープレート１０の他方の縁部１０ｃと吸音材２Ｑとの間に、夫々に設定された組み付け公差により隙間が形成されることとなるが、上述した如く、カバープレート１０の一方の縁部１０ａをカソードベース３Ｂに当接させることで、カバープレート１０の他方の縁部１０ｃと吸音材２Ｑとの間にのみ隙間２Ｇを形成している。

このように、レーザチャンバ２の内面２Ｉに隙間２Ｇを形成するカバープレート１０と吸音材２Ｑとのうち、放電空間Ｓから遠い側の吸音材２Ｑの下面２Ｑｂを、放電空間Ｓに近い側のカバープレート１０の下面１０ｂより陥没させたことで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の隙間２Ｇにおいて回折・反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間Ｓを乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

また、上述した構成においては、隙間２Ｇに対して放電空間Ｓから遠い側に吸音材２Ｑが設置されていることで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の隙間２Gにおいて反射することを更に抑制し得る。

因みに、隙間２Ｇに対して放電空間Ｓから遠い側に吸音材２Ｑを設置することと併せ、隙間２Ｇに対して放電空間Ｓから近い側のカバープレート１０を、例えば多孔質セラミック材(吸音材)から形成することで、隙間２Gにおける音響波の回折・反射を更に効果的に抑制することが可能である。

ここで、図７に示した他の実施例であるレーザ装置１′は、上述したレーザ装置１に関わる吸音材２Ｑを備えておらず、レーザチャンバ２′における上方壁２Ｔ′の下部(内面側)に張出部２Ｌ′を形成し、この張出部２Ｌ′の縁部２Ｌａ′とカバープレート１０′との間に隙間２Ｇ′を画成するとともに、上記張出部２Ｌ′の下面２Ｌｂ′をカバープレート１０′の下面１０ｂ′よりも上方へ没入させている。

なお、上記レーザ装置１′の構成は、吸音材２Ｑに換えて張出部２Ｌを形成した以外、上述したレーザ装置１の構成と基本的に同一なので、レーザ装置１′の構成要素において、レーザ装置１の構成要素と同一の作用を成すものには、図７において図２と同一の符号に′(ダッシュ)を附して詳細な説明は省略する。

上述したレーザ装置１′においても、レーザチャンバ内面に隙間２Ｇ′を形成するカバープレート１０′と張出部２Ｌ′とのうち、放電空間Ｓ′から遠い側の張出部２Ｌ′の下面２Ｌｂ′を、放電空間Ｓ′に近い側のカバープレート１０′の下面１０ｂ′より陥没させたことで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の隙間２Ｇ′において回折・反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間Ｓ′を乱すことによるレーザ性能の低下を防止できる。

図８に示した更に他の実施例であるレーザ装置１′は、カバープレート１０′の構造が、図７に示したレーザ装置１′と相違している。図８に示す如く、カバープレート１０′は、レーザチャンバ２′の内面２Ｉ′に沿って、該内面２Ｉ′の曲面部にまで延長して設置されている。また、カバープレート１０′における終端部１０ｄ′のレーザチャンバ２′と面する側は、レーザチャンバ２′の内面２Ｉ′における曲面部の曲率に沿って内面２Ｉ′に接しており、上記終端部１０ｄ′においてレーザチャンバ２′の内方に面する側は、曲面部の曲率に沿ってレーザチャンバ２′の内面２Ｉ′とスムーズに繋がる曲面形状を有している。

上述した如き図８に示したレーザ装置１′においては、カバープレート１０′の一方の端部１０ａ′から、他方の終端部１０ｄ′までの間に段差がないため、主放電によって生じる音響波が反射する部位がなく、音響波が放電空間Ｓ′を乱すことによるレーザ性能の低下を防止することができる。

一方、図１〜図４に示したレーザ装置１においては、上述した如く、カバープレート１０の一方の縁部１０ａを、カソードベース３Ｂの側面３Ｂａと当接させるとともに、カバープレート１０の下面１０ｂを、カソードベース３Ｂの下面３Ｂｂよりも上方へ没入させて、カバープレート１０とカソードベース３Ｂとの会合箇所に段部を形成している。

すなわち、レーザチャンバ内面に段部を形成するカバープレート１０とカソードベース３Ｂとのうち、放電空間Ｓから遠い側のカバープレート１０の下面１０ｂを、放電空間Ｓに近い側のカソードベース３Ｂの下面３Ｂｂより陥没させたことで、主放電により生じる音響波がレーザチャンバ内面の段部において反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間Ｓを乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止することができる。

ここで、カソードベース３Ｂの側面３Ｂａに、カバープレート１０の縁部１０ａを当接させて設置する場合、図９(ａ)に示す如く、カソードベース３Ｂの下面３Ｂｂに対して、カバープレート１０の下面１０ｂを面一とすることで、理論的には音響波の反射を回避することが可能である。

しかしながら、実際の製品におけるカソードベース３Ｂおよびカバープレート１０には、図９(ｂ)に示す如く、夫々のエッジ部に面取り３Ｂｘおよび面取り１０ｘが施されているため、カソードベース３Ｂとカバープレート１０との会合箇所に凹溝Ｘが形成され、この凹溝Ｘにおいて音響波の回折・反射が生じてしまう不都合がある。

そこで、上述したレーザ装置１においては、図９(ｃ)に示す如く、カバープレート１０の下面１０ｂを、積極的にカソードベース３Ｂの下面３Ｂｂより陥没させることによって、音響波がレーザチャンバ内面の段部において反射することを有効に抑制しているものである。

一方、図１０(ａ)に示す如く、レーザチャンバ２における内面２Ｉの隅部は、上述した如くレーザガスのスムーズな流動を目的として曲面に形成されているが、レーザチャンバ２の内面２Ｉにおける平面域２Ｉｆと曲面域２Ｉｃとの境界部２Ｉｂは、加工上の制約等に起因して不連続面となっている。

ここで、図１０(ｂ)に示す如く、レーザチャンバ２の内面２Ｉにおける平面域２Ｉｆの表面と、半径ｒで点ｏを中心とした曲面域２Ｉｃの境界部２Ｉｂにおける接線ａ−ａとの成す角度θは、上記境界部２Ｉｂからの反射波(音響波)の強度が、図１１に示すθとの関係を示すグラフから明らかなように、１５°を過ぎて急激に増大する事象に鑑みて１５°以下に設定されている。

このように、レーザチャンバ２の内面２Ｉにおける、平面域２Ｉｆの表面に対する曲面域２Ｉｃの境界部２Ｉｂにおける接線ａ−ａの為す角度θを１５°以下に設定したことで、主放電により生じる音響波が上記境界部２Ｉｂにおいて反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間Ｓを乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

また、図１２に示した他の実施例におけるレーザチャンバ２′は、内面２Ｉ′の隅部に、曲面を予形成したブロック２Ｂ′を取り付けて構成されているが、上記構成においても、内面２Ｉ′における平面域２Ｉｆ′の表面と、半径ｒ′で点ｏ′を中心とした曲面域２Ｉａ′の境界部２Ｉｂ′における接線ａ′−ａ′との成す角度θ′を１５°以下に設定することで、音響波が上記境界部２Ｉｂ′で反射して放電空間Ｓ′に戻ることを可及的に抑えられる。

さらに、図１に示す如く、レーザチャンバ２の内面２Ｉに、上記境界部２Ｉｂを覆う態様で、多孔質セラミック材等から形成された吸音材２Ｑを取付けた構成においては、上記境界部２Ｉｂにおける角度θの如何ん関わらず、該境界部２Ｉｂを吸音材２Ｑで覆ったことにより、音響波がレーザチャンバ内面の境界部２Ｉｂにおいて反射することがなく、もって反射した音響波が放電空間Ｓを乱すことによるレーザ性能の低下を未然に防止し得る。

一方、図１３に示す如く、アノードベース４Ｂの側部には、リターンプレート５の下ベース板５Ｂおよび板状端子７と共に、止めネジ４Ｓによってガイドプレート２０が取り付けられている。

上記ガイドプレート２０は、アノードベース４Ｂと該アノードベース４Ｂに並行するコロナバー６との隙間を覆う態様で、略水平方向かつ上記アノードベース４Ｂおよびコロナバー６の長手方向に沿って展開するガイド部２０Ａと、該ガイド部２０Ａの縁部から下方に展開するベース部２０Ｂとを有し、例えば金属(真鍮若しくは銅)、又はフッ化カルシウム(ＣａＦ_２)やフッ化マグネシウム(ＭｇＦ_２)等の透光性材料から形成されている。

なお、図１３(ａ)は、上記ガイドプレート２０を金属から形成した実施例を示しており、図１３(ｂ)は、上記ガイドプレート２０を透光性材料から形成した実施例を示している。

上述の如く、上記ガイドプレート２０、詳しくはガイドプレート２０のガイド部２０Ａにより、アノードベース４Ｂとコロナバー６との隙間を覆い、放電空間Ｓからの音響波を案内するよう構成したことで、主放電により生じる音響波がコロナバー６に衝突して反射することが抑えられ、もって反射した音響波が放電空間Ｓを乱すことによるレーザ性能の低下を可及的に防止できる。

また、上記ガイドプレート２０を透光性材料から形成すれば、コロナバー６における発光点Ｌ、すなわちコロナバー６における外部誘電体６Ｂと板状端子７との接触箇所を、ガイド部２０Ａによって上方から覆うことが可能なため、上記ガイド部２０Ａからコロナバー６の上部を突出させることなく、アノードベース４Ｂとコロナバー６との隙間を覆うことができ、さらに透光性材料から成るガイドプレート２０が電気絶縁性を有することで、ガイド部２０Ａをコロナバー６に当接させて隙間をなくすことができ、もって主放電により生じる音響波がコロナバー６に衝突して反射することを未然に防止し得る。

ここで、図１４に示す他の実施例においては、アノードベース４Ｂ′の側部に、リターンプレート５′の下ベース板５Ｂ′と共に、ガイドプレート２０′が止めネジ４Ｓ′によって取り付けられており、上記ガイドプレート２０′は、略水平方向かつ上記アノードベース４Ｂ′およびコロナバー６′の長手方向に沿って展開するガイド部２０Ａ′と、該ガイド部２０Ａ′の縁部から下方に展開するベース部２０Ｂ′とを有している。

また、上記実施例では、図１３に示した板状端子７を備えておらず、高圧電源(図示せず)の接地側に接続されたライン状の電極６Ｃ′を、コロナバー６′における外部誘電体６Ｂ′の頂部に固定している。

なお、上記実施例の構成は、板状端子７に換えて電極６Ｃ′を設けた以外、図１３のレーザ装置１と基本的に同一なので、該レーザ装置１と同一の作用を成す要素には、図１４において図１３と同一の符号に′(ダッシュ)を附して説明を省略する。

上述したレーザ装置１′においても、ガイドプレート２０′のガイド部２０Ａ′により、アノードベース４Ｂ′とコロナバー６′との隙間を覆い、放電空間Ｓ′からの音響波を案内するよう構成したことで、主放電により生じる音響波がコロナバー６′に衝突して反射することが抑えられる。

また、上述したレーザ装置１′においては、コロナバー６′における外部誘電体６Ｂ′の頂部に固定された電極６Ｃ′の近傍が発光点Ｌ′となるため、この発光点Ｌ′を覆うことのないガイドプレート２０′を、透光性材料以外の適宜な材料から形成することが可能となり、さらにはアノードベース４Ｂ′やリターンプレート５′の一部を突出形成してガイドプレートとすることもでき、これによって設計の自由度が大幅に向上することとなる。

なお、上述した各実施例においては、レーザチャンバの上方壁とカソードベースとの組付け箇所に生じる隙間に起因する不都合を解消するための構成を開示しているが、本発明はレーザチャンバの内面に画成される様々な隙間を対象としても、極めて有効に適用し得るものであることは言うまでもない。

また、上述した各実施例においては、レーザチャンバの上方壁にリターンプレートを固定する取付部の突起に起因する不都合を解消するための構成を開示しているが、本発明はレーザチャンバの内面に突出し得る様々な部材の取付部を対象としても、極めて有効に適用し得るものであることは勿論である。

本発明に関わるレーザ装置の一実施例を示す概念的な断面図。 図１に示したレーザ装置の要部拡大断面図。 図１に示したレーザ装置の要部拡大図。 (ａ)および(ｂ)は、図３中のａ−ａ線断面図およびｂ−ｂ線断面図。 図１に示したレーザ装置のリターンプレートを示す外観斜視図。 図１に示したレーザ装置のカバープレートを示す外観斜視図。 本発明に関わるレーザ装置の他の実施例を示す概念的な要部拡大断面図。 本発明に関わるレーザ装置の更に他の実施例を示す概念的な要部拡大断面図。 (ａ)、(ｂ)、(ｃ)は、本発明に関わるレーザ装置におけるカバープレートの設置態様を示す概念的な断面図。 (ａ)および(ｂ)は、本発明に関わるレーザ装置の一実施例におけるレーザチャンバの要部拡大断面図。 レーザチャンバにおける境界部の角度と反射波強度との関係を示すグラフ。 本発明に関わるレーザ装置の他の実施例におけるレーザチャンバの要部拡大断面図。 (ａ)および(ｂ)は、本発明に関わるレーザ装置の実施例における予備電離電極周辺を示す要部拡大断面図。 本発明に関わるレーザ装置の他の実施例における予備電離電極周辺を示す要部拡大断面図。 従来のレーザ装置を示す概念的な断面図。 図１５に示した従来のレーザ装置の要部を拡大して示す概念図。 図１５に示した従来のレーザ装置の要部を拡大して示す概念図。 図１５に示した従来のレーザ装置の要部を拡大して示す概念図。

符号の説明

１…レーザ装置、
２…レーザチャンバ、
２Ｔ…上方壁、
２Ｔｏ…開口、
２Ｒ…凹部、
２Ｑ…吸音材、
２Ｇ…隙間、
３…カソード(主電極)、
３Ｂ…カソードベース、
４…アノード(主電極)、
４Ｂ…アノードベース、
５…リターンプレート、
６…コロナバー(予備電離電極)、
７…板状端子、
８…ファン、
９…ラジエータ、
１０…カバープレート(蓋部材)、
２０…ガイドプレート(ガイド部材)、
Ｓ…放電空間。

Claims (1)

1. レーザガスを封入したレーザチャンバの内部に相対向する一対の主電極を設け、前記主電極間の放電空間に生じさせたパルス状の主放電により前記レーザガスを励起してレーザ光を発振させる、２KHz以上の高繰り返しパルス発振するレーザ装置において、
   前記放電空間と前記主電極に並行する予備電離電極との隙間を覆う態様で、透光性材料から形成される、前記放電空間からの音響波を案内するガイド部材を設けて成ることを特徴とするレーザ装置。

Images