JPH04212486A - エキシマレーザ装置用ガス供給方法および供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は希ガスと塩化水素をエキ
シマ（Ｅｘｉｍａ，励起２量体）　用のレーザガスとし
て用いるエキシマレーザ装置に水素ガスや塩化水素ガス
を供給するためのガス供給方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、エキシマレーザ装置は紫
外線領域の波長で発振するガスレーザであって、一般に
はアルゴン，　クリプトン，　キセノン等の希ガス原子
が励起状態でふっ素，　塩素等のハロゲン原子と結合し
たエキシマが解離する際の誘導放出光を増幅して発振す
るが、ハロゲンとして塩素を用いるものは、毒性が非常
に強くてレーザ発振管内の構成材料と反応しやすいふっ
素を用いるものと比べレーザガスの取り扱いが容易で腐
食のトラブルが少ない利点がある。

【０００３】本発明はこの塩素を希ガスと組み合わせて
用いるエキシマレーザ装置に関し、特に希ガスとしてキ
セノンを用いるものは高出力発振が可能であり、発振効
率もクリプトン・ふっ素系についで良好な点等から実用
性が高いエキシマレーザ装置として注目されており、発
振波長が紫外線領域であることを利用して材料加工や半
導体製造等への用途拡大が期待されている。

【０００４】ところで、かかる希ガス・塩素系のエキシ
マを用いるものでは、エキシマ用の塩素ドナーに塩素ガ
スを用いるのは紫外光の吸収性がある等の理由から不適
で、そのかわりに塩化水素ガスを用いるのが発振効率を
向上させる上で有利になる。しかし、この塩化水素を用
いるものでも実用上はレーザ管に封入するレーザガスの
寿命が問題であって、　１００Ｗ以上の高レーザ出力で
はふつう１０７　ショット程度の寿命，　つまり１秒に
つき　１００パルスで運転して約２８時間の寿命になり
、これを実用面で要求される１０８　〜１０９　ショッ
ト以上に延ばすのが容易でない。

【０００５】これは、レーザ装置の運転中にレーザガス
中の塩化水素やそれが励起時の放電により分解して発生
する塩素ラジカルが放電電極用金属や有機物と反応して
塩素化合物が生成されやすく、エキシマ用の塩素がその
分次第に不足して来るほか、ガス状の塩素化合物が発振
レーザ光を吸収したりレーザ管の光学窓を汚染したりす
るからである。

【０００６】この問題を解決する手段として、レーザガ
スに微量の水素を添加するのが有効なことが従来から知
られている。すなわち、上述の塩素化合物の生成反応が
可逆反応であることを利用して、レーザガスに水素をふ
つうは　０．１％以下の低濃度で添加して逆方向の反応
，　つまり塩化水素の再生反応を促進することにより、
塩素化合物を分解させ、かつレーザガス中の塩化水素濃
度の低下を防止してその寿命を延ばすことができる。以
下、希ガスと塩化水素のほかに水素を含むレーザガスを
レーザ管内に充填する従来の要領を図３を参照して簡単
に説明する。

【０００７】図３の上部に簡略に示されたエキシマレー
ザ装置１０のレーザ管１はその両端部に光学窓２と３を
備え、内部に放電励起用の電極４が１対封入されている
。 通例のように、光学窓２と３にそれぞれ対向して外側に
配設された全反射ミラー５と部分反射ミラー６との間の
レーザ共振系内でレーザ光がパルス発振されて、部分反
射ミラー６側からレーザビームＬＢが取り出される。

【０００８】図の左下部のガス供給系は、いずれも高圧
ボンベである希ガス源２１と塩化水素源２２と水素源２
３と不活性ガス源２４とをそれぞれ減圧弁２５と圧力調
整弁２６を介してレーザ管１の導入管に接続するもので
ある。なお、不活性ガスとしてはヘリウムやネオンを用
い、塩化水素源２２と水素源２３にはレーザガスに含有
させるべき濃度の制御を簡単化し取り扱い上の安全性を
高めるためこの不活性ガスで数％程度に希釈したものを
用いる。図の右下部の排気系は真空弁６１とハロゲンフ
ィルタ６２と真空ポンプ６３とからなり、この内のハロ
ゲンフィルタ６２はレーザ管１からガスを排気する際の
ハロゲンの吸収用である。

【０００９】レーザ管１内のガスの成分は、例えば希ガ
スが数％，　塩化水素と水素とがそれぞれ　０．１〜０
．２　％，　残部が不活性ガスとされ、その全体圧力は
ふつう３気圧程度とされる。このガスのレーザ管１への
充填ないしは再充填に際しては、まずガス供給系内のす
べての弁を閉じた状態で排気系によりレーザ管１内を充
分排気した上で真空弁６１を締め切り、ついでレーザ管
１に例えば希ガス，　塩化水素，　水素，不活性ガスの
順序でガスを供給する。

【００１０】すなわち、希ガス源２１用の減圧弁２５を
開き圧力調整弁２６を調整しながらレーザ管１内の圧力
を測定する圧力計７の指示が混合ガス中の希ガスの分圧
に対応する値に達するまで希ガスをまず供給する。次に
、同様な要領で塩化水素源２２と水素源２３から順次に
いずれも不活性ガスで希釈した塩化水素と水素を圧力計
７の指示が各ガスの分圧を累積した値を示すまで供給し
、さらに不活性ガス源２４から混合ガスの全圧が所望値
になるよう不活性ガスを充填し、最後にレーザ管１の導
入管と導出管とを図のＳの個所で封じ切ってガス充填を
終了する。

【００１１】このように、レーザ管１内のガスに水素を
添加することにより塩素化合物から塩化水素を再生でき
るが、実際にはかかる再生作用が必ずしも完全に行なわ
れるとは限らないので、レーザ装置の長期運転中にガス
内の塩化水素の濃度が次第に低下しやすい。また、レー
ザ発振効率をできるだけ高く維持するためにはガス中の
塩化水素に再生されない塩素化合物を冷却トラップやフ
ィルタで除去するのが望ましいが、この除去した分だけ
は確実に塩化水素が不足して来ることになる。このため
、本件出願人は先に特開平２−９７０７７　号公報にお
いて金属塩化物と水素の反応により塩化水素を生成させ
てレーザ管１に補給する手段を提案した。以下、その概
要を図４を参照して簡単に説明する。

【００１２】図４の中央部に示す塩化水素発生容器７０
は小形の密閉容器であり、内部に金属塩化物７１として
例えば塩化銀が適宜な皿７２に載せて収納されており、
容器の底に取り付けたヒータ７３で加熱されてその温度
が温度制御装置７４により制御される。この塩化水素発
生容器７０に水素を供給するためにガスポンプである循
環装置６４がその入口側に設けられ、出口側には冷却ト
ラップ６６とフィルタ６７が設けられて、これらはレー
ザ管１とともに水素を含むガスを塩化水素発生容器７０
に通流させる循環系を構成している。ガス供給系は希ガ
ス源２１と水素源２３およびそれらに付属する減圧弁２
５と圧力調整弁２６からなり、所定濃度に不活性ガスで
希釈された水素を蓄える水素源２３は図３の不活性ガス
源２４と共用である。なお、排気系は図３と同じである
。

【００１３】塩化水素発生容器７０内では所定の温度に
加熱された金属塩化物７１がそれに通流されるガス中の
水素と反応して還元される際に塩化水素を発生し、この
塩化水素がレーザ管１に対するレーザガスの初期充填と
その後の補給に用いられる。初期充填時には、排気系に
よりレーザ管１内を充分真空引きした上で真空弁６１を
閉じ切りかつ循環装置６４を付勢した状態で、希ガス源
２１と水素源２３から順次希ガスと不活性ガス希釈の水
素をレーザ管１に供給して混合ガスの全圧を所定値，　
例えば３気圧にする。次に、金属塩化物７１をこのガス
の全圧に対応する例えば　４００℃に加熱して塩化水素
を発生させることにより、この温度および圧力下におけ
る金属塩化物７１とガス中の水素との化学平衡反応条件
によって決まる濃度の塩化水素をレーザ管１を介して循
環されるガスに含有させることができ、かつレーザ装置
の運転中を通じてこの濃度を維持することによって前述
の塩素化合物として次第に消費されて行く塩化水素を自
動的に補給することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術のよう
に、希ガスと塩化水素を含むレーザガスに微量の水素を
添加することによりエキシマレーザ装置のガスの寿命を
延ばすことができるが、装置の運転中に混合ガス中の水
素濃度が次第に低下してレーザ発振効率が落ち、遂には
ガスの寿命が尽きてしまうことが判明して来た。ガス中
の水素濃度は僅かずつではあるが常に減少する傾向があ
り、その原因は前述のようにレーザ管１内の電極用金属
，　有機物ないしは内壁に付着した微量の汚染物質と塩
化水素が反応して塩素化合物が生成し、これから塩化水
素が必ずしも完全には再生されない点にあるから、この
水素濃度の低下を防止することは困難である。

【００１５】この問題の解決にはレーザ管に水素を僅か
補給すれば足りるが、前述のように水素が不活性ガスで
希釈されているので水素の補給量自体は僅かでもかなり
大量の不活性ガスが同時にレーザ管に導入されて管内圧
力が上がり、レーザ発振特性やレーザ出力特性が変化す
る問題が派生する。また運転期間中に水素を補給するに
は水素用の高圧ボンベを常に備え付けて置く必要があり
、危険物の高圧容器に対する法規上の規制を受けるので
その安全管理に手間が掛かる問題がある。

【００１６】本発明の目的は、かかる問題を解決してエ
キシマレーザ装置のレーザ管に水素を簡単な手段で容易
に供給でき、それによりレーザガスの寿命を一層延ばす
ことができるガス供給方法および装置を提供することに
ある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明によるガス供給方
法では、水素吸蔵金属を所定温度に加熱して水素ガスを
発生させ、これをほぼ純粋な水素ガスの形で希ガスと塩
化水素をレーザガスとするエキシマレーザ装置のレーザ
管に供給することにより、また塩化水素を金属塩化物を
利用して発生させる場合には、水素吸蔵金属を所定温度
に加熱して発生させた水素ガスを所定温度に加熱された
金属塩化物と反応させて塩化水素を発生させてレーザ管
に供給することにより上述の目的を達成する。

【００１８】なお、上記の水素吸蔵金属としてはＬａＮ
ｉ５　合金を用いるのが最も好適であり、このほか　Ｃ
ａＮｉ６合金，　ＦｅＴｉ合金等を適宜に用いることが
でき、塩化水素の発生用の金属塩化物としては塩化銀を
用いるのが最も好適であり、このほかにも種々の金属の
塩化物を適宜に用いることができる。

【００１９】水素を純粋な形でレーザ管にレーザガスの
初期充填時ないし水素ガスの補給時に供給する場合は、
水素発生容器内の水素吸蔵金属を加熱して発生させた水
素を貯溜容器内に一旦貯溜した上でレーザ管に供給する
のが水素供給量を正確に制御する上で有利である。この
際、貯溜容器内の水素ガス圧力が初期充填時には貯溜容
器のレーザ管との容積比，　補給時にはこの容積比とレ
ーザ管内のガスの全圧にそれぞれ応じた値になる温度に
水素吸蔵金属を加熱することにより、レーザ管内のガス
の水素濃度を所望値に正確に合わせることができる。

【００２０】また、水素発生容器の水素吸蔵金属を加熱
して発生させた水素を塩化水素発生容器の金属塩化物と
反応させて塩化水素を発生させてそれをレーザ管に供給
する場合は、塩化水素発生容器内の塩化水素圧力が初期
充填時には塩化水素発生容器のレーザ管との容積比に，
補給時には塩化水素発生容器のレーザ管との容積比とレ
ーザ管内のガスの全圧にそれぞれ応じた値になるように
金属塩化物を加熱し、かつ水素発生容器内の水素圧力が
この塩化水素発生容器内の塩化水素圧力および水素発生
容器の塩化水素発生容器との容積比に応じた値になるよ
う水素吸蔵金属を加熱することによって、レーザ管内の
塩化水素濃度を所望値に正確に合わせることができる。

【００２１】本発明によるガス供給装置では、レーザ管
に水素を供給する場合は、水素吸蔵金属を収納した水素
発生容器と，水素吸蔵金属を加熱する加熱手段と，水素
発生容器から発生される水素を貯溜する貯溜容器とを設
けて、発生容器内の水素吸蔵金属を所定温度に加熱して
発生させた水素を貯溜容器に一旦貯溜した上でレーザ管
に供給し、レーザ管に塩化水素を供給する場合は、金属
塩化物を収納した塩化水素発生容器と，水素吸蔵金属を
収納した水素発生容器と，金属塩化物と水素吸蔵金属を
それぞれ加熱する加熱手段とを設けて、水素発生容器内
の水素吸蔵金属を所定温度に加熱して発生させた水素を
塩化水素発生容器に供給し、塩化水素発生容器内でこの
水素の所定温度に加熱された金属塩化物との反応により
塩化水素を発生させてレーザ管に供給することにより前
述の目的を達成する。

【００２２】なお、かかるガス供給装置では、レーザ管
に水素を供給する場合は貯溜容器とレーザ管の間，塩化
水素を供給する場合は水素発生容器と塩化水素発生容器
の間にそれぞれ水素の逆流を防止する逆止弁を挿入して
置くのが有利である。また、後者の場合には塩化水素発
生容器とレーザ管を介するガスの循環系内に塩化水素発
生容器を経由せずにガスを循環させ得るバイパス路を設
け、塩化水素を必要な際にのみレーザ管に供給できるよ
うにして置くのが便利である。

【００２３】

【作用】本発明は、水素が最も簡単な元素で金属に非常
に吸着されやすい性質があり、水素吸蔵金属ないし合金
に吸着させた形で水素を貯蔵すれば高圧ボンベを用いる
より低圧で貯蔵でき、所要スペースが小容積で済み、発
生水素圧力を温度だけで簡単に制御でき、かつ高純度水
素を発生できる点に着目したものである。

【００２４】すなわち、水素の貯蔵容積は通常の高圧ボ
ンベで　１５０分の１程度，　液化ボンベで　８００分
の１程度にそれぞれ縮小できるが、水素吸蔵金属を利用
すれば約１０００分の１に縮小できる。しかも、発生水
素と水素吸蔵金属の平衡圧力が一般に非常に低く、例え
ば　ＬａＮｉ５合金では２０℃で２〜３気圧に過ぎない
ので貯蔵圧力をボンベの場合より２桁程度低くできる。 しかも、かかる水素吸蔵金属を密閉構造の水素発生容器
に収納して低温加熱することにより純度の高い水素を発
生できるので、水素貯蔵容器として安全性の高い低圧，
　低温の水素発生容器内に水素を高純度，従って高密度
で貯蔵してその容積を小形化することができる。

【００２５】また、水素をレーザ管等に供給するに際し
ては、供給圧力をふつう３気圧程度のレーザ管内のガス
圧力の２〜３倍に上げる必要があるが、水素吸蔵金属と
して適する上述の　ＬａＮｉ５合金では６０℃程度に加
熱するだけで水素発生圧力をこの供給に適する７〜８気
圧に高めることができる。

【００２６】本発明は水素吸蔵金属のかかる特質を利用
して、レーザ管に水素を直接に供給する場合は、水素発
生容器内に収納した水素吸蔵金属を所定温度に加熱して
水素を所望量だけ供給するに適した圧力で発生させ、発
生状態のままの水素を従来のように不活性ガスにより希
釈されない純粋な形でレーザ管に供給するようにし、と
くに水素の補給時にレーザ管内のガス圧力が無用に上昇
してレーザの発振特性や出力特性が変化しないようにす
るものである。

【００２７】また、水素発生容器で発生させた水素を塩
化水素発生容器に供給してこの水素を金属塩化物と反応
させて塩化水素を発生させた上でこの塩化水素をレーザ
管に供給する場合も、同様に水素を純粋な形で塩化水素
発生容器に供給して塩化水素を不活性ガスを含有しない
純粋な形で発生させてレーザ管に供給するようにし、と
くに水素を塩化水素の形で補給するに際してレーザ管の
ガス圧力が上昇しないようにする。なお、レーザ管に対
する塩素の補給時には塩化水素発生容器に水素発生容器
から水素を供給せずに、塩化水素発生容器を介してレー
ザ管内のガスを循環させることでよい。

【００２８】

【実施例】以下、図１と図２を参照して本発明の実施例
を具体的に説明する。図１はガス供給装置が水素発生容
器と貯溜容器を備える実施例，図２は水素発生容器と塩
化水素発生容器を備える実施例をそれぞれ示すもので、
これらの図の図３と図４に対応する部分に同じ符号が付
されているので以下の説明中の前と重複する部分は省略
することとする。なお、以下に説明する実施例では希ガ
スとしてキセノンが用いられ、図のエキシマレーザ装置
１０は　３０８ｎｍの波長の紫外光のレーザビームＬＢ
を発振してその部分反射ミラー６から出力するものとす
る。

【００２９】図１の実施例において、ガス供給装置５０
内の水素発生容器３０はステンレス鋼等からなる　２０
０〜３００　ｃｃ程度の容積の小形密封容器であり、こ
の実施例では前述のＬａＮｉ５合金である水素吸蔵金属
３１が適宜な皿３２に載せてこれに収納される。この水
素発生容器３０の底部にはヒータ３３が取り付けられて
、温度制御装置３４とともに水素吸蔵金属３１に対する
加熱手段を構成している。また、この加熱によって水素
吸蔵金属３１から発生する水素ガスの圧力を指示する圧
力計３５が水素発生容器３０に取り付けられる。

【００３０】ガス供給装置５０内の貯溜容器４０は同様
にステンレス鋼等からなる小容積の密封容器であり、水
素発生容器３０と開閉弁４１を介して接続され、逆止弁
４２ともう一つの開閉弁４３を介してレーザ管１の導入
管１ａと接続される。この貯溜容器４０の容積はレーザ
管１の容積よりずっと小さく例えば１０００分の１程度
にすることでよく、この数倍程度の容積を水素発生容器
３０に持たせるのがよい。この実施例では以下の説明の
都合上、貯溜容器４０が５０ｃｃ，レーザ管１が５０リ
ットルの容積をそれぞれ持つものとする。

【００３１】なお、図示のようにこの実施例での排気系
は図３や図４と同じであるが、ガス供給系には希ガス源
２１と，　不活性ガスで希釈された塩化水素源２２と，
　ヘリウム等の不活性ガス源２４とを設ける。

【００３２】以上で図示の構成の説明を終えたので、レ
ーザ管１にガスを初期充填する要領を説明する。まず前
述のように排気系によりレーザ管１内を高真空状態にし
た上で真空弁６１を締め切る。理解を容易にするために
まず水素を供給するものとし、このためにガス供給系内
の減圧弁２５と圧力調整弁２６をすべて締め切り状態に
し、ガス供給装置５０側では開閉弁４３を閉じてレーザ
管１との連絡を断ち、開閉弁４１を開いて水素発生容器
３０と貯溜容器４０を相互に連通させた状態にする。

【００３３】水素ガスのレーザ管１内の分圧はふつう３
Ｔｏｒｒ程度とされ、このためには貯溜容器４０のレー
ザ管１に対する容積比が１０００分の１であるから、こ
の貯溜容器４０内の水素ガスの圧力を３０００Ｔｏｒｒ
＝３．９　気圧に上げて置けばよい。そこで、圧力計３
５の指示が　３．９気圧になるように水素発生容器３０
内の水素吸蔵金属３１を加熱手段３３と３４によって加
熱する。次に、開閉弁４１を閉じ開閉弁４３を開いて貯
溜容器４０から水素ガスをレーザ管１に供給した上で少
時後に開閉弁４３を閉じることにより水素の初期充填を
終える。

【００３４】以後は前に図３で説明したと同じ要領によ
り希ガス源２１，　塩化水素源２２および不活性ガス源
２４からレーザガスをレーザ管１に供給して管内のガス
の全圧を示す圧力計７の指示が所望値，　例えば３気圧
になるようにし、かつ導入管１ａの一部と導出管１ｂを
図のＳで示す個所で封じ切ってガスの初期充填を終える
。このようにレーザ管１にレーザガスと水素ガスを初期
充填した後は、ガス供給装置５０を接続したままの状態
でエキシマレーザ装置１０を運転するのがよい。ガス供
給装置５０内の水素発生容器３０は小容積でもありかつ
常温下で生じ得る最高圧力が低いので、安全上の不安は
なく高圧容器としての管理も不要である。

【００３５】なお、この運転期間を通じてガス供給装置
５０とレーザ管１との間は開閉弁４３により遮断されて
いるが、これに万一漏れが発生してもこの実施例におけ
るように逆止弁４２を挿入して置けば、レーザ管１から
貯溜容器４０にガスが逆流する危険を完全に防止するこ
とができる。

【００３６】次に、エキシマレーザ装置１０の運転中に
レーザ管１内の封入ガス中の水素分が減少した時の補給
の要領を説明する。レーザ管１内のガスの全圧が３気圧
でこれに仮に前述と同じ３Ｔｏｒｒの分圧に相当する水
素ガスを補給するものとする。この３Ｔｏｒｒの分圧は
前述のように貯溜容器４０内の圧力換算で　３．９気圧
に相当するが、レーザ管１内ガスの圧力が３気圧なので
貯溜容器４０内の水素に実際に賦与すべき圧力はこれを
加えた６．９気圧になる。

【００３７】従って、ガス供給装置５０内の開閉弁４１
を開いた状態で水素発生容器３０内の水素吸蔵金属３１
を圧力計３５の指示が上述の　６．９気圧になるよう加
熱した後、開閉弁４１を閉じ開閉弁４３を開くことによ
って予定量どおりの水素ガスをレーザ管１に補給するこ
とができる。本発明ではこの補給が常に純粋な水素ガス
でなされるので、レーザ管１内のガス圧力が水素の補給
により上昇するおそれはない。また、前述の逆止弁４２
はこの補給時のとくに終期にレーザ管１内のレーザガス
が貯溜容器４０に逆流して水素に混入するおそれをなく
す役目を果たす。

【００３８】以上の水素補給の終了後は開閉弁４３を閉
じた上でエキシマレーザ装置１０の運転を直ちに再開す
ることができる。このように本発明では水素補給を容易
かつ正確に行なえるので、必要に応じて水素をこまめに
補給してエキシマレーザ装置１０を常に高い発振効率で
運転できる。

【００３９】図２の実施例では、ガス供給装置８０に前
述の水素発生容器３０のほかに塩化水素発生容器７０が
組み込まれる。水素発生容器３０は前実施例と同構成の
ものでよく、この実施例ではその容積が　２００ｃｃの
ものを用いるが、前実施例と異なり貯溜容器を設けずに
開閉弁４１と逆止弁４２を介して塩化水素発生容器７０
と接続される。塩化水素発生容器７０もステンレス鋼等
からなる小形の密封容器で、この実施例では上と同じ　
２００ｃｃの容積のものが用いられ、金属塩化物７１と
して塩化銀が適宜な皿７２に載せてこれに収納される。 金属塩化物７１用の加熱手段として水素発生容器３０と
同様に底部に取り付けられたヒータ７３と温度制御装置
７４とが設けられ、発生する塩化水素ガスの圧力を指示
する圧力計７７が取り付けられる。

【００４０】この塩化水素発生容器７０に関連して、こ
の実施例では前の図４の場合と同様にガス用ポンプであ
る循環装置６４が設けられて開閉弁７６を介してその入
口側と接続され、また冷却トラップ６６とフィルタ６７
が設けられて開閉弁７７を介して出口側と接続され、こ
れらによってレーザ管１内のガスを塩化水素発生容器７
０に通流させ得る循環系が構成される。さらに、この図
２の実施例ではレーザ管１内のガスを塩化水素発生容器
７０を通さずに循環させ得るように開閉弁６５を含むバ
イパス路が設けられる。なお、冷却トラップ６６はレー
ザ管１内で発生したレーザ作用に有害な塩素化合物中の
ガス分を液体窒素等で冷却して捕集し、フィルタ６７は
固形分を捕集するためのものである。

【００４１】この実施例の排気系は従来ないし前実施例
と同じであるが、レーザガスの初期充填用のガス供給系
にはいずれも危険性がごく低い希ガス源２１と不活性ガ
ス源２４のみを設けることでよい。

【００４２】以上で図２の構成の説明を終えたので、レ
ーザ管１にガスを初期充填する要領を説明する。まず最
初に塩化水素を初期充填するものとし、このためにガス
供給系内の減圧弁２５と圧力調整弁２６をすべて締め切
り、ガス供給装置８０内の開閉弁４１と７６を閉じ開閉
弁７７を開き、バイパス開閉弁６５を開いた状態で排気
系の真空弁６１を開いてレーザ管１，　塩化水素発生容
器７０，　冷却トラップ６６およびフィルタ６７の内部
を高真空に引く。

【００４３】レーザ管１の容積を５０リットルとし、そ
れに充填すべき塩化水素ガスの分圧を３Ｔｏｒｒとする
と、塩化水素発生容器７０の　２００ｃｃの容積はレー
ザ管１の　２５０分の１であるから塩化水素ガスを　７
５０Ｔｏｒｒの圧力で発生させることが必要で、このた
めには水素１分子が金属塩化物７１と反応して塩化水素
２分子を発生するから、塩化水素発生容器７０に水素を
　３７５Ｔｏｒｒの圧力で与えることが必要で、さらに
このためにはこの実施例では水素発生容器３０が塩化水
素発生容器７０と同容積であるから、水素を　７５０Ｔ
ｏｒｒの圧力でまず発生させる必要がある。

【００４４】そこで、前述の開閉弁４１の閉状態で圧力
計３５の指示が　７５０Ｔｏｒｒになるよう水素発生容
器３０内の水素吸蔵金属３１を加熱手段３３と３４によ
り加熱し、次に開閉弁７７を閉じた後に開閉弁４１を開
いて塩化水素発生容器７０に水素を導入すると　３７５
Ｔｏｒｒの圧力になる。次に開閉弁４１を閉じ、塩化水
素発生容器７０内の金属塩化物７１を加熱手段７３と７
４により加熱して圧力計７５の指示が　７５０Ｔｏｒｒ
になるようにすると所望量の塩化水素が発生されたこと
になる。以降は、真空弁６１を閉じた後に開閉弁７７を
開くと塩化水素が３Ｔｏｒｒの圧力でレーザ管１に充填
され、これで塩化水素の初期充填が終わる。なお、逆止
弁４２は開閉弁４１に万一漏れが発生しても塩化水素発
生容器７０から水素発生容器３０への塩化水素の侵入を
防止する役目を果たす。

【００４５】以後は、希ガス源２１と不活性ガス源２４
からレーザガスをレーザ管１に供給して管内のガスの全
圧を示す圧力計７の指示が所望の例えば３気圧になるよ
うにし、かつ導入管１ａの一部を図のＳの個所で封じて
ガスの初期充填を終える。

【００４６】かかる初期充填の終了後はエキシマレーザ
装置１０を直ちに正規の運転に入れることができる。な
お、この運転状態ではガス供給装置８０の開閉弁７６と
７７を閉じた状態でガスをバイパス開閉弁６５を介して
循環させてもよく、バイパス開閉弁６５を閉じ開閉弁７
６と７７を開いた状態でガスを塩化水素発生容器７０を
介して循環させてもよい。後者の場合は、前掲の特開平
２−９７０７７　号公報で開示した要領で塩化水素発生
容器７０内の金属塩化物７１を適温に加熱することによ
り塩化水素を再生する形で自動補給することができる。

【００４７】しかし、エキシマレーザ装置１０の運転期
間中にレーザ管１のガス中の水素量が次第に低下して来
ると、上述の塩化水素発生容器７０による塩化水素の再
生も困難になるので水素を補給する必要があり、図２の
実施例ではこのための水素補給を新しい塩化水素を補給
する形で行なう。この要領を以下に説明する。

【００４８】理解を容易にするためこの塩化水素を分圧
にして３Ｔｏｒｒ分補給することとし、レーザ管１内の
ガスの全圧を３気圧とする。前述のように図２の実施例
ではこの３Ｔｏｒｒの分圧は塩化水素発生容器７０内の
　７５０Ｔｏｒｒに相当し、塩化水素をこの分圧で発生
させるには水素を　３７５Ｔｏｒｒの分圧で塩化水素発
生容器７０に供給する必要があり、このためには水素を
　７５０Ｔｏｒｒの圧力で発生させる必要があるが、塩
化水素発生容器７０にレーザ管１内と同じ３気圧＝２２
８０Ｔｏｒｒの圧力が掛かっているので、水素発生容器
３０では水素を３０３０Ｔｏｒｒの圧力で発生させる必
要がある。

【００４９】このため、まずバイパス弁６５を開き，　
ガス供給装置８０内の開閉弁４１と７６と７７を閉じた
状態で、水素発生容器３０内の水素吸蔵金属３１を加熱
して水素を３０３０Ｔｏｒｒの圧力で発生させた後に開
閉弁４１を短時間だけ開くと塩化水素発生容器７０内の
圧力は２６５５Ｔｏｒｒになり、これで　３７５Ｔｏｒ
ｒの分圧の水素が補給されたことになる。次に塩化水素
発生容器７０内の金属塩化物７１を加熱して容器内の全
圧が３０３０Ｔｏｒｒになるまで塩化水素を発生させた
後に開閉弁７７を開くことにより、３Ｔｏｒｒの分圧の
塩化水素に対応する水素を補給することができる。

【００５０】以上説明した実施例に限らず本発明は種々
の態様で実施をすることができる。実施例ではレーザ管
へのガスの初期充填時の最初に水素ないしは塩化水素を
供給するようにしたが、レーザガスの充填終了後や充填
の途中で補給時と同様な要領で供給してもよい。ガス供
給装置の具体構成および水素吸蔵金属や金属塩化物の種
類についても種々な選択が可能である。また、実施例中
のレーザガスの種類や組成比，　水素や塩化水素の添加
濃度等も代表的な値ではあるがあくまでも例示であり、
場合ないしは必要に応じて適宜に選択すべきものである
。

【００５１】

【発明の効果】以上のとおり、水素をレーザ管に供給す
る本発明のエキシマレーザ装置用ガス供給方法では、水
素吸蔵金属を所定の温度に加熱して水素ガスを発生させ
てほぼ純粋な水素ガスの形でレーザ管に供給することに
より、これに対応するガス供給装置では、水素吸蔵金属
を収納した水素発生容器と，水素吸蔵金属を所定温度に
加熱する加熱手段と，水素発生容器から発生される水素
ガスを貯溜する貯溜容器とを設け、発生容器内の水素吸
蔵金属を加熱手段により所定温度に加熱して発生させた
水素ガスを貯溜容器に一旦貯溜した上で貯溜容器からレ
ーザ管に供給することにより、また水素を塩化水素の形
でレーザ管に供給するガス供給方法では、水素吸蔵金属
を加熱して発生させた水素ガスを所定温度下で金属塩化
物と反応させて塩化水素を発生させた上でレーザ管に供
給することにより、これに対応するガス供給装置では、
金属塩化物を収納した塩化水素発生容器と，水素吸蔵金
属を収納した水素発生容器と，金属塩化物と水素吸蔵金
属をそれぞれ所定温度に加熱する加熱手段とを設け、水
素発生容器の水素吸蔵金属を加熱して発生させた水素塩
化水素発生容器に供給してその金属塩化物との反応によ
り発生させた塩化水素をレーザ管に供給することにより
、次の効果を上げることができる。

【００５２】 （ａ）　レーザ管への水素ガスや塩化水素ガスの初期充
填はもちろん、その補給を必要に応じて簡単かつ正確に
行なえるので、レーザ管内ガス中のそれらの濃度を常に
望ましい値に保ってレーザガスの寿命を従来より１桁以
上延ばし、エキシマレーザ装置の実用性を高めることが
でき、かつ発振効率をその運転期間を通じて高く維持し
て性能を一層高めることができる。

【００５３】 （ｂ）　水素を水素吸蔵金属の形で貯蔵するので、高圧
ボンベが不要になり、貯蔵圧力も２桁程度低くなり、安
全性が格段に向上して高圧容器として管理する必要がな
くなる。また、塩化水素も金属塩化物の形で貯蔵するの
で同様に貯蔵が容易かつ安全になる。

【００５４】 （ｃ）　水素発生容器を高圧ボンベの場合の数分の１の
容積に小形化でき、水素の貯溜容器も一時貯溜用のごく
小容積のものでよいので、小形ガス供給装置の形にまと
めてエキシマレーザ装置への組み込みを容易にし、レー
ザ装置の全体構成を簡略化して経済性を高めることがで
きる。塩化水素発生容器についても水素発生容器と同程
度に小形化できる。

【００５５】 （ｄ）　水素を純粋な形ないし塩化水素の形でいずれの
場合にも不活性ガスで希釈しない状態でレーザ管に供給
できるので、水素の補給時にレーザ管内のガス圧力が無
用に上昇することがなく、エキシマレーザ装置の発振特
性および終了特性の変化がなくその動作を安定化させる
ことができる。

【００５６】 （ｅ）　発生容器内で発生させる水素や塩化水素の圧力
を貯蔵量とは無関係に水素吸蔵金属や金属塩化物に対す
る加熱温度だけで制御できるので、ガスの供給圧力の制
御が容易になり、レーザ管へのガスの初期充填時および
補給時の水素や塩化水素の供給量を正確に管理すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるエキシマレーザ装置用ガス供給装
置のレーザ管に水素を供給する場合の実施例をレーザ装
置とともに示す構成図である。

【図２】本発明のレーザ管に水素を塩化水素の形で供給
する場合の実施例をレーザ装置とともに示す構成図であ
る。

【図３】レーザ管に水素を供給する従来のガス供給装置
の構成図である。

【図４】レーザ管に塩化水素を供給する従来のガス供給
装置の構成図である。

【符号の説明】

１　　　　　　レーザ管 １０　　　　　　エキシマレーザ装置 ２１　　　　　　希ガス源 ２２　　　　　　塩化水素源 ３０　　　　　　水素発生容器 ３１　　　　　　水素吸蔵金属 ３３　　　　　　加熱手段を構成するヒータ３４　　　
　　　加熱手段を構成する温度制御装置４０　　　　　
　貯溜容器 ４３　　　　　　逆止弁 ５０　　　　　　水素をレーザ管に供給する場合のガス
供給装置７０　　　　　　塩化水素発生容器 ７１　　　　　　金属塩化物 ７３　　　　　　加熱手段を構成するヒータ７４　　　
　　　加熱手段を構成する温度制御装置８０　　　　　
　塩化水素をレーザ管に供給する場合のガス供給装置 ＬＢ　　　　　　レーザビーム

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】希ガスと塩化水素とをエキシマ用のレーザ
   ガスとするエキシマレーザ装置のレーザ管に水素ガスを
   供給する方法であって、水素吸蔵金属を所定の温度に加
   熱して水素ガスを発生させ、かつほぼ純粋な水素ガスの
   形でレーザ管に供給することを特徴とするエキシマレー
   ザ装置用ガス供給方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、水素吸蔵
   金属を水素発生容器に収納し、その加熱により発生させ
   た水素ガスを貯溜容器に一旦貯溜した上で、貯溜容器か
   らレーザ管に対して水素ガスを供給するようにしたこと
   を特徴とするエキシマレーザ装置用ガス供給方法。
3. 【請求項３】請求項２に記載の方法において、レーザ管
   への水素ガスの初期充填時に、貯溜容器内の水素ガスが
   貯溜容器のレーザ管との容積比に応じた圧力になるよう
   水素吸蔵金属を加熱することを特徴とするエキシマレー
   ザ装置用ガス供給方法。
4. 【請求項４】請求項２に記載の方法において、レーザ管
   への水素ガスの補給時に、貯溜容器内の水素ガスが貯溜
   容器のレーザ管との容積比および水素ガスの補給前のレ
   ーザ管内の圧力に応じた圧力になるよう水素吸蔵金属を
   加熱することを特徴とするエキシマレーザ装置用ガス供
   給方法。
5. 【請求項５】請求項１に記載の方法において、ＬａＮｉ
   ５　合金が水素吸蔵金属として用いられることを特徴と
   するエキシマレーザ装置用ガス供給方法。
6. 【請求項６】希ガスと塩化水素とをエキシマ用のレーザ
   ガスとするエキシマレーザ装置のレーザ管に水素ガスを
   供給する装置であって、水素吸蔵金属を収納した水素発
   生容器と、水素吸蔵金属を所定温度に加熱する加熱手段
   と、水素発生容器から発生される水素ガスを貯溜する貯
   溜容器とを備えてなり、水素発生容器内の水素吸蔵金属
   を加熱手段により所定の温度に加熱して発生させた水素
   ガスを貯溜容器に一旦貯溜した上で貯溜容器からレーザ
   管に供給するようにしたことを特徴とするエキシマレー
   ザ装置用ガス供給装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載の装置において、水素のレ
   ーザ管から貯溜容器への逆流防止用の逆止弁が両者間に
   挿入されることを特徴とするエキシマレーザ装置用ガス
   供給装置。
8. 【請求項８】希ガスと塩化水素とをエキシマ用のレーザ
   ガスとするエキシマレーザ装置のレーザ管に塩化水素を
   供給する方法であって、水素吸蔵金属を所定の温度に加
   熱して水素ガスを発生させ、この水素ガスと所定の温度
   に加熱された金属塩化物の反応により塩化水素を発生さ
   せてレーザ管に供給することを特徴とするエキシマレー
   ザ装置用ガス供給方法。
9. 【請求項９】請求項８に記載の方法において、レーザ管
   への塩化水素の初期充填時に、金属塩化物を収納する塩
   化水素発生容器内の塩化水素が塩化水素発生容器のレー
   ザ管との容積比に応じた圧力になるように金属塩化物を
   加熱し、水素吸蔵金属を収納する水素発生容器内の水素
   が水素発生容器の塩化水素発生容器との容積比および前
   記塩化水素の圧力に応じた圧力になるよう水素吸蔵金属
   を加熱することを特徴とするエキシマレーザ装置用ガス
   供給方法。
10. 【請求項１０】請求項８に記載の方法において、レーザ
    管に対する塩化水素の補給時に、金属塩化物を収納する
    塩化水素発生容器内の塩化水素が塩化水素発生容器のレ
    ーザ管との容積比および補給前のレーザ管内圧力に応じ
    た圧力になるよう金属塩化物を加熱し、水素吸蔵金属を
    収納する水素発生容器内の水素が水素発生容器の塩化水
    素発生容器との容積比および前記塩化水素の圧力に応じ
    た圧力になるよう水素吸蔵金属を加熱することを特徴と
    するエキシマレーザ装置用ガス供給方法。
11. 【請求項１１】請求項８に記載の方法において、金属塩
    化物として塩化銀を用い、水素吸蔵金属としてＬａＮｉ
    ５　合金を用いることを特徴とするエキシマレーザ装置
    用ガス供給方法。
12. 【請求項１２】希ガスと塩化水素をエキシマ用のレーザ
    ガスとするエキシマレーザ装置のレーザ管に塩化水素を
    供給する装置であって、金属塩化物を収納した塩化水素
    発生容器と、水素吸蔵金属を収納した水素発生容器と、
    金属塩化物と水素吸蔵金属をそれぞれ所定温度に加熱す
    る加熱手段とを備えてなり、水素発生容器内の水素吸蔵
    金属を加熱手段により所定温度に加熱して発生させた水
    素ガスを塩化水素発生容器に供給し、塩化水素発生容器
    内でこの水素ガスと所定の温度に加熱された金属塩化物
    の反応により塩化水素を発生させてレーザ管に供給する
    ようにしたことを特徴とするエキシマレーザ装置用ガス
    供給装置。
13. 【請求項１３】請求項１２に記載の装置において、水素
    の塩化水素発生容器から水素発生容器への逆流を防止す
    る逆止弁が両者間に挿入されることを特徴とするエキシ
    マレーザ装置用ガス供給装置。