JPH0220083A - Discharge type excimer laser apparatus - Google Patents
Discharge type excimer laser apparatusInfo
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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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/0971—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser transversely excited
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、放電開始回路(スパイカー回路)と放電1,
1F持回路(サステナー回路)を有するスパイカー・サ
ステナ一方式の放電型エキシマレーザ装置に関するもの
である。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention provides a discharge starting circuit (spiker circuit), a discharge 1,
This invention relates to a spiker/sustainer type discharge type excimer laser device having a 1F sustainer circuit (sustainer circuit).
[従来の技術]
近年、高出力の紫外線を発することのできる光掠として
エキシマレーザ装置が開発されており、その中でもいわ
ゆるスパイカー・サステナー式放電型エキシマレーザは
効率が高く、電気回路素子の負荷が軽く装置の寿命か長
いという特徴をもりている。[Prior Art] In recent years, excimer laser devices have been developed as light sources that can emit high-output ultraviolet rays. Among these, so-called spiker-sustainer discharge excimer lasers have high efficiency and reduce the load on electrical circuit elements. It has the characteristics of being lightweight and having a long device life.
従来、この種の装置は、第2図に示す様な構造であった
。(Appl、I’hys、Lett、47(2)、1
5 July 1985ハpp1.Phys、Lett
、46 (4) 、15 February 1985
参照)7FJ2図において、レーザカスチャンバー1の
中には、主放電電極2.予備電離エネルギー発生源3、
ガス循環ファン4.ガス冷却器5が配置されており、主
放電電極2の間で生じた放電光を増幅して、レーザ発振
させるための光共振器6が主成TL電極2間に介装され
ている。Conventionally, this type of device has had a structure as shown in FIG. (Appl, I'hys, Lett, 47(2), 1
5 July 1985 Happ1. Phys, Lett
, 46 (4), 15 February 1985
7FJ2, inside the laser scum chamber 1 are main discharge electrodes 2. Preliminary ionization energy generation source 3,
Gas circulation fan 4. A gas cooler 5 is arranged, and an optical resonator 6 is interposed between the main TL electrodes 2 for amplifying discharge light generated between the main discharge electrodes 2 and causing laser oscillation.
このような装置において、トリガー信号入力端子7にト
リガー信号が入ると、放電開始用パルス発生器8からト
ランス9の一次側コイル10に放電開始用パルス(以下
スパイカーパルスと呼ぶ)が出力され、トランス9の二
次側コイル11に話導電圧が生じ、即ち、スパイカーパ
ルスが誘起される。このスパイカーパルスは、コンデン
サー20を介して、主放電電極2に印加され、予備電離
エネルギー発生源3によって、予備的に電離されたレー
ザガスの放電を引き起こす。以上が、スパイカー回路の
動作である。In such a device, when a trigger signal is input to the trigger signal input terminal 7, a discharge start pulse (hereinafter referred to as spiker pulse) is output from the discharge start pulse generator 8 to the primary coil 10 of the transformer 9, and the transformer A conduction voltage is generated in the secondary coil 11 of 9, that is, a spiker pulse is induced. This spiker pulse is applied to the main discharge electrode 2 via the capacitor 20 and causes the pre-ionization energy generation source 3 to discharge the pre-ionized laser gas. The above is the operation of the spiker circuit.
一方、コンデンサー20には、予め放電を維持するため
の電荷が蓄えられており、(但し、充電電圧は、レーザ
ガス放電開始電圧未満である)、主放電電極2間でレー
ザガスが放電を起こし、レーザガスのインピーダンスが
急速に低下した後に、主放電電極2、コンデンサー20
、二次側コイル11からなる閉回路に自動的に放電維持
電流が流れ、主放電電極2間の放電が゛持続し、レーザ
発振に至る。この時トランス9のコアを流れる磁束が飽
和する様にしておけば、コンデンサー20から流れる放
電維持電流の立ち上がりが速くなり、レーザ発振のため
の良好な放電ができる。On the other hand, the capacitor 20 stores electric charge in advance to maintain the discharge (however, the charging voltage is less than the laser gas discharge starting voltage), and the laser gas causes discharge between the main discharge electrodes 2, causing the laser gas to discharge. After the impedance of the main discharge electrode 2, the capacitor 20
A discharge sustaining current automatically flows through the closed circuit consisting of the secondary coil 11, and the discharge between the main discharge electrodes 2 is sustained, leading to laser oscillation. At this time, if the magnetic flux flowing through the core of the transformer 9 is saturated, the rise of the discharge sustaining current flowing from the capacitor 20 becomes faster, and a good discharge for laser oscillation can be achieved.
以上がサステナー回路の動作である。The above is the operation of the sustainer circuit.
[発明が解決しようとする課題]
しかし、上記のような従来の装置においては、スパイカ
ーパルスを得るためにトランスを用いていたために、構
造がm雑で装置の小型化が離しいだけでなく、スパイカ
ーパルスの発生効率、すなわち、トランスでのエネルギ
ー伝達効率が低いため、レーザ7装置余体の、−発振効
率も低いという欠点があった。[Problems to be Solved by the Invention] However, in the conventional device as described above, since a transformer is used to obtain the spiker pulse, the structure is not only complicated and it is difficult to miniaturize the device. Since the spiker pulse generation efficiency, that is, the energy transfer efficiency in the transformer is low, the oscillation efficiency of the laser device 7 is also low.
また、放電開始回路とレーザーガスの予備電離を行う回
路が別になっているので、予備′電離のタイミング調整
が困難であり、主放電電極間てレーザ発振に宥効なグロ
ー放電をさせることかテ1トシかった。In addition, since the discharge starting circuit and the circuit for pre-ionizing the laser gas are separate, it is difficult to adjust the timing of the pre-ionization, and it is difficult to make a glow discharge between the main discharge electrodes that is effective for laser oscillation. It was 1 toshi.
この発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、常
に最適なタイミングでレーザガスの予備電離ができると
ともに、トランスを用いずにスパイカーパルスを主放電
電極間に印加でき、高い効率で、良好な主放電が行われ
る放電型エキシマレーザ装置を提供することを目的とす
るものである。This invention was made in view of these points, and it is possible to pre-ionize the laser gas always at the optimal timing, and to apply the spiker pulse between the main discharge electrodes without using a transformer, with high efficiency and good performance. The object of the present invention is to provide a discharge type excimer laser device in which main discharge is performed.
[課題を解決するための手段]
この発明では、第1のコンデンサーに蓄えられた電荷を
予備電離電極を介して第2のコンデンサーに移行させる
電荷移行回路と、前記第2のコンデンサーおよび予め充
電された第3のコンデンサーの充電電圧の和電圧を予備
電離電極を介して主放電電極間に印加する放電開始回路
と、前記第3のコンデンサーに蓄えられた電荷を前記第
2のコンデンサーおよび予備?E if!!電極を介し
て、前記主放電電極間で放電させる放電維持回路とを備
えたことによって、上記の課題を達成している。[Means for Solving the Problem] The present invention includes a charge transfer circuit that transfers the charge stored in a first capacitor to a second capacitor via a pre-ionization electrode, and a charge transfer circuit that transfers the charge stored in a first capacitor to a second capacitor, and A discharge starting circuit applies the sum of the charging voltages of the third capacitor to the main discharge electrode via the pre-ionization electrode, and the charge stored in the third capacitor is transferred to the second capacitor and the pre-ionization electrode. E if! ! The above object is achieved by including a discharge sustaining circuit that causes discharge between the main discharge electrodes via the electrodes.
[作用]
この発明においては、放電開始回路に電荷f3行回路を
併設し、予め充電しておいた第1のコンデンサーの電荷
を予備型1liI電極を介して放電開始用の第2のコン
デンサーに移行させ、この第2のコンデンサーの充電電
圧と別に充電されている放電維持用の第3のコンデンサ
ーの和電圧をスパイカーパルスとして主放電電極に印加
している。このように、本発明では放電開始回路におい
てトランスを用いていないので、装置の小型化が可能で
あるとともに、トランスでのエネルギー損失かないので
レーザ発振のエネルギー効率を高めることができる。[Function] In this invention, a charge f3 row circuit is added to the discharge starting circuit, and the charge of the first capacitor charged in advance is transferred to the second capacitor for starting discharge via the preliminary type 1liI electrode. Then, the sum voltage of the charging voltage of this second capacitor and a third capacitor for maintaining discharge, which is charged separately, is applied to the main discharge electrode as a spiker pulse. As described above, since the present invention does not use a transformer in the discharge starting circuit, it is possible to downsize the device, and since there is no energy loss in the transformer, the energy efficiency of laser oscillation can be increased.
また、電荷の8行と同時に予備TLm’J電極に火花放
電が起こり、発生する紫外線によってレーザガスが予備
的に電離され、るので、放電破壊電圧か主放電電極間に
印加される直前に自動的に予備型J51[が行われるこ
とになり、予備電離のタイミングがズレることかない。In addition, a spark discharge occurs in the preliminary TLm'J electrode at the same time as the 8th line of charge, and the laser gas is preliminarily ionized by the generated ultraviolet rays. Preliminary type J51[ will be performed at the same time, so that the timing of preliminary ionization will not be delayed.
そして、本発明では放電が開始してレーザガスのインピ
ーダンスが急速に低下すると、第3のコンンサーに蓄え
られていた電荷が第2のコンデンサーおよび予備電離電
極を介して主放電電極間で放電し、即ち、自動的に放電
維持回路が動作するので制御も容易である。Then, in the present invention, when the discharge starts and the impedance of the laser gas rapidly decreases, the charge stored in the third capacitor is discharged between the main discharge electrodes via the second capacitor and the pre-ionization electrode, i.e. Since the discharge sustaining circuit operates automatically, control is easy.
[実施例コ 第1図は本発明の実施例を示す回路図である。[Example code] FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
レーザガスチャンバー1の中には予備電離電極30、ガ
ス循環ファン4、ガス冷却器5が配置されており、主放
電電極2の間には放電光を増幅してレーザ発振させるた
めの光共振器6を介装している。A preliminary ionization electrode 30, a gas circulation fan 4, and a gas cooler 5 are arranged in the laser gas chamber 1, and an optical resonator 6 is provided between the main discharge electrodes 2 to amplify discharge light and cause laser oscillation. is interposed.
まず、サイラトロン、スパークギャップ、レールギャッ
プ、サイリスタなどの高圧、高速スイッチ(以下単にス
イッチと呼ぶ)のトリガー信号入力端子7にトリガーが
入ると、スイッチ16は導通状態になる。ここで、第1
のコンデンサー(ストレージコンデンサー)13は、予
め、電源40によりチャージングコイル15を介して、
+VS[V]に充電されており、スイッチ16が導通状
態になると第1のコンデンサー13に蓄えられていた電
荷は、スイッチ16−予備型11!If電極30を通っ
て第2のコンデンサー14(ピーキングコンデンサー)
に移行する。この際、予備電離電極30てはスパーク放
電を起こし、発生した紫外線によって主放電電極20間
にあるレーザガスが予備的に電離され、スパイカー放電
が均一に起き易い様にされる。なお、以上の動作におけ
る電流の立上りは急激におこるので、チャージングコイ
ル15はインダクタンスが大きく、電流は殆ど流れない
。First, when a trigger is applied to the trigger signal input terminal 7 of a high-voltage, high-speed switch (hereinafter simply referred to as a switch) such as a thyratron, spark gap, rail gap, or thyristor, the switch 16 becomes conductive. Here, the first
The capacitor (storage capacitor) 13 is powered in advance by a power source 40 via a charging coil 15.
+VS [V], and when the switch 16 becomes conductive, the charge stored in the first capacitor 13 is transferred to the switch 16 - the spare type 11! The second capacitor 14 (peaking capacitor) passes through the If electrode 30
to move to. At this time, the preliminary ionization electrode 30 generates a spark discharge, and the generated ultraviolet rays preliminarily ionize the laser gas between the main discharge electrodes 20, making it easier for the spiker discharge to occur uniformly. In addition, since the current rises rapidly in the above operation, the charging coil 15 has a large inductance, and almost no current flows.
また、第3のコンデンサー(メインコンデンサー)12
は、電源41によりチャージングコイル15を介して予
め−vit[v]に充電されている。In addition, the third capacitor (main capacitor) 12
is previously charged to −vit[v] by the power source 41 via the charging coil 15.
従って、第2のコンデンサー13から電荷が移行した後
の第2のコンデンサー14の両端に発生ずる電圧V p
eakと第3のコンデンサーの充電電圧VMとの和、即
ち、V peak+ V M[V](7)電圧が主放電
TL極2の間に印加されることになる。従って、V p
eak+ V M[V]がレーザガスの放電破壊電圧に
達すわば主放電電極2間で放電が開始される。なお、電
圧V peakの大きさは電圧VMのよりおおきく、放
電維持用の第3のコンデンサー12の容量は放電開始用
の第2のコンデンサー14の容量よりかなり大きくなっ
ている。以上がスパイカー放電の動作である。Therefore, the voltage V p generated across the second capacitor 14 after the charge is transferred from the second capacitor 13
The sum of eak and the charging voltage VM of the third capacitor, ie, V peak + VM [V] (7) voltage will be applied between the main discharge TL pole 2. Therefore, V p
When eak+V M [V] reaches the discharge breakdown voltage of the laser gas, a discharge starts between the main discharge electrodes 2 . Note that the voltage V peak is larger than the voltage VM, and the capacity of the third capacitor 12 for maintaining discharge is considerably larger than the capacity of the second capacitor 14 for starting discharge. The above is the operation of spiker discharge.
次に、放電が開始するとレーザガスのインピータンスは
急速に低下し、−VM[V]に充電された第3のコンデ
ンサー12の電荷は、第2のコンデンサー14、予備型
1!!!電極30を介して主放電電極2間で放電し、レ
ーザ発振のための放電が維持される。そして、放電光が
光共振器6で増幅されることにより、レーザ発振に至る
。以上がサステナー回路の動作である。Next, when discharge starts, the impedance of the laser gas rapidly decreases, and the electric charge of the third capacitor 12 charged to -VM [V] is transferred to the second capacitor 14, the reserve type 1! ! ! A discharge occurs between the main discharge electrodes 2 via the electrode 30, and the discharge for laser oscillation is maintained. Then, the discharge light is amplified by the optical resonator 6, resulting in laser oscillation. The above is the operation of the sustainer circuit.
[発明の効果]
以上の様に、本発明によれば、トランスを用いずに放電
開始のためのスパイカーパルスを主放電電極に印加し、
放電後は自動的に放電維持回路を動作させているので、
制御が容易であるとともに、装置の小型化が可能であり
、かつトランスでのエネルギー損失がなくなるので、レ
ーザの発振効率を向上させることができる。また、レー
ザガスの放電破壊電圧以上の電圧が印加される前に、一
定のタイミングで自動的に予備電離が行なわれるので、
外部からタイミング調整をしなくとも、安定した放電が
行われる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a spiker pulse for starting discharge is applied to the main discharge electrode without using a transformer,
After discharging, the discharge sustaining circuit is automatically operated, so
Control is easy, the device can be made smaller, and there is no energy loss in the transformer, so the laser oscillation efficiency can be improved. In addition, pre-ionization is automatically performed at a certain timing before a voltage higher than the discharge breakdown voltage of the laser gas is applied.
Stable discharge occurs without external timing adjustment.
さらに、放電開始回路において、放電開始用コンデンサ
ーと放電維持用コンデンサーの和電圧を主放電電極に印
加するようにしているので、電源電圧を低くすることが
てき、絶縁構造を比較的簡単なものとすることができる
とともに、安全性も向上する。Furthermore, in the discharge starting circuit, the sum of the voltages of the discharge starting capacitor and the discharge sustaining capacitor is applied to the main discharge electrode, so the power supply voltage can be lowered and the insulation structure can be made relatively simple. This also improves safety.
かかる放電型エキシマレーザ装置は、集積回路製造用の
投影縮小露光装置やレーザによる精密加工装置等の光源
として極めて有益である。Such a discharge type excimer laser device is extremely useful as a light source for projection reduction exposure devices for manufacturing integrated circuits, precision processing devices using lasers, and the like.
第1図は本発明の実施例を示す回路図、第2図は従来例
を示す回路図ある。
[主要部分の符号のJj2明]
1・・・レーザガスチャンバー
2・・・主放電電極
3・・・予備電離エネルギー発生源
6・・・光共振器
7・・・トリガー信号入力端子
8・・・放電開始用パルス発生器
9・・・トランス
10・・・トランス−次側コイル
11・・・トランス二次側コイル
12・・・第3のコンデンサー
13・・・第1のコンデンサー
14・・・第2のコンデンサー
16・・・スイッチ
30・・・予備電離電極
4041・・・電源FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a circuit diagram showing a conventional example. [Symbols of main parts Jj2] 1... Laser gas chamber 2... Main discharge electrode 3... Preliminary ionization energy generation source 6... Optical resonator 7... Trigger signal input terminal 8... Discharge starting pulse generator 9...Transformer 10...Transformer secondary side coil 11...Transformer secondary side coil 12...Third capacitor 13...First capacitor 14...No. 2 capacitor 16...switch 30...preliminary ionization electrode 4041...power supply
Claims (1)
レーザ装置において、 第1のコンデンサーに蓄えられた電荷を予備電離電極を
介して第2のコンデンサーに移行させる電荷移行回路と
、 前記第2のコンデンサーおよび予め充電された第3のコ
ンデンサーの充電電圧の和電圧を予備電離電極を介して
主放電電極間に印加する放電開始回路と、 前記第3のコンデンサーに蓄えられた電荷を前記第2の
コンデンサーおよび予備電離電極を介して、前記主放電
電極間で放電させる放電維持回路とを備えたことを特徴
とする放電型エキシマレーザ装置。[Scope of Claims] A discharge type excimer laser device having a discharge starting circuit and a discharge sustaining circuit, comprising: a charge transfer circuit that transfers charge stored in a first capacitor to a second capacitor via a pre-ionization electrode; a discharge starting circuit that applies a sum voltage of charging voltages of the second capacitor and a pre-charged third capacitor between the main discharge electrodes via a pre-ionization electrode; A discharge type excimer laser device comprising: a discharge sustaining circuit that causes discharge between the main discharge electrodes via the second capacitor and the pre-ionization electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63169081A JPH0220083A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Discharge type excimer laser apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP63169081A JPH0220083A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Discharge type excimer laser apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0220083A true JPH0220083A (en) | 1990-01-23 |
Family
ID=15879973
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63169081A Pending JPH0220083A (en) | 1988-07-08 | 1988-07-08 | Discharge type excimer laser apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0220083A (en) |
-
1988
- 1988-07-08 JP JP63169081A patent/JPH0220083A/en active Pending
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