JPH1041591A - エキシマレーザー発振装置及びその駆動方法 - Google Patents
エキシマレーザー発振装置及びその駆動方法Info
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- JPH1041591A JPH1041591A JP8208815A JP20881596A JPH1041591A JP H1041591 A JPH1041591 A JP H1041591A JP 8208815 A JP8208815 A JP 8208815A JP 20881596 A JP20881596 A JP 20881596A JP H1041591 A JPH1041591 A JP H1041591A
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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
- H01S3/02—Constructional details
- H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
- H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
- H01S3/0388—Compositions, materials or coatings
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
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-
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
- H01S3/22—Gases
- H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms
- H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
Abstract
(57)【要約】
【課題】 長期間レーザー発振を繰返し行っても所望の
レーザー出力が得られる、フォトリソグラフィー等の半
導体装置の製造に好適なレーザー発振装置を提供する。 【解決手段】 レーザーガスを収容する為のレーザーチ
ャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の電極と、該
一対の電極に電圧を印加して該レーザーガスを励起する
為の電圧印加回路とを有するエキシマレーザ発振装置の
駆動方法において、該一対の電極間に流れる電流の向き
が所定の周期で変化するように電圧を印加する。レーザ
ーガスを収容する為のレーザーチャンバと、該チャンバ
内に設けられた一対の電極と、該一対の電極に電圧を印
加して該レーザーガスを励起する為の電圧印加回路とを
有する前記エキシマレーザー発振装置において、該一対
の電極間に第１の向きの電流を流す為の第１の電荷蓄積
手段と、該第１の向きとは異なる第２の向きの電流を流
す為の第２の電荷蓄積手段とを有する。
レーザー出力が得られる、フォトリソグラフィー等の半
導体装置の製造に好適なレーザー発振装置を提供する。 【解決手段】 レーザーガスを収容する為のレーザーチ
ャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の電極と、該
一対の電極に電圧を印加して該レーザーガスを励起する
為の電圧印加回路とを有するエキシマレーザ発振装置の
駆動方法において、該一対の電極間に流れる電流の向き
が所定の周期で変化するように電圧を印加する。レーザ
ーガスを収容する為のレーザーチャンバと、該チャンバ
内に設けられた一対の電極と、該一対の電極に電圧を印
加して該レーザーガスを励起する為の電圧印加回路とを
有する前記エキシマレーザー発振装置において、該一対
の電極間に第１の向きの電流を流す為の第１の電荷蓄積
手段と、該第１の向きとは異なる第２の向きの電流を流
す為の第２の電荷蓄積手段とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種物品の加工等に用
いられるエキシマレーザー発振装置及びその駆動方法に
関する。
いられるエキシマレーザー発振装置及びその駆動方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】エキシマレーザーは、紫外域で発振する
唯一の高出力レーザーとして注目されており電子産業や
化学産業やエネルギー産業において応用が期待されてい
る。
唯一の高出力レーザーとして注目されており電子産業や
化学産業やエネルギー産業において応用が期待されてい
る。
【０００３】具体的には金属、樹脂、ガラス、セラミク
ス、半導体等の加工や化学反応等に利用されている。
ス、半導体等の加工や化学反応等に利用されている。
【０００４】エキシマレーザー光を発生する装置はエキ
シマレーザー発振装置として知られている。例えば、そ
の構成を図１６に示す。
シマレーザー発振装置として知られている。例えば、そ
の構成を図１６に示す。
【０００５】５１はレーザーガスを収容する為のレーザ
ーチャンバであり、このチャンバ５１内に一対の電極５
４，５５が設けられている。この一対の電極５４，５５
には電圧を印加してレーザーガスを励起する為の電圧印
加回路が接続されている。
ーチャンバであり、このチャンバ５１内に一対の電極５
４，５５が設けられている。この一対の電極５４，５５
には電圧を印加してレーザーガスを励起する為の電圧印
加回路が接続されている。
【０００６】マニホルド内に充墳されたＡｒ，Ｋｒ，Ｘ
ｅ，ＫｒＦ，ＡｒＦ等のレーザーガスを電子ビーム照射
や放電等により励起状態にする、すると、励起された原
子は基底状態の原子と結合して励起状態でのみ存在する
分子を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるもので
ある。エキシマは不安定な為、直ちに紫外光を放出して
基底状態に落ちる。これをボンドフリー遷移というが、
この遷移よってえられた紫外光を一対のミラーで構成さ
れる光共振器内で増倍してレーザー光として取り出すも
のがエキシマレーザー発振装置である。
ｅ，ＫｒＦ，ＡｒＦ等のレーザーガスを電子ビーム照射
や放電等により励起状態にする、すると、励起された原
子は基底状態の原子と結合して励起状態でのみ存在する
分子を生成する。この分子がエキシマと呼ばれるもので
ある。エキシマは不安定な為、直ちに紫外光を放出して
基底状態に落ちる。これをボンドフリー遷移というが、
この遷移よってえられた紫外光を一対のミラーで構成さ
れる光共振器内で増倍してレーザー光として取り出すも
のがエキシマレーザー発振装置である。
【０００７】エキシマレーザー光の中でもＫｒＦレーザ
ーやＡｒＦレ−ザーは、レーザーガスとして反応性の高
いフッ素のガスを用いるために、レーザーガスを収容
し、そのガスに放電エネルギーを与える為のレーザーチ
ャンバ内でのフッ素の濃度が減少する。そこで、レーザ
ーチャンバへの供給電圧を上げて所定の出力を得るよう
に制御するのであるが、そのような制御でも出力が得難
くなった場合には、一度発振を停止して、フッ素の補充
を行う。
ーやＡｒＦレ−ザーは、レーザーガスとして反応性の高
いフッ素のガスを用いるために、レーザーガスを収容
し、そのガスに放電エネルギーを与える為のレーザーチ
ャンバ内でのフッ素の濃度が減少する。そこで、レーザ
ーチャンバへの供給電圧を上げて所定の出力を得るよう
に制御するのであるが、そのような制御でも出力が得難
くなった場合には、一度発振を停止して、フッ素の補充
を行う。
【０００８】更に、発振を続けるとフッ素の補充を行っ
ても、所定のレーザー出力が得られなくなり、こうなる
とレーザーチャンバを交換しなけれぱならない。
ても、所定のレーザー出力が得られなくなり、こうなる
とレーザーチャンバを交換しなけれぱならない。
【０００９】図１３は従来知られているレーザー発振回
路の一例である発振を開始させるスイッチにサイラトロ
ンを用いると、図１３に示すような容量Ｃpのアフター
リンギングが生じる。そこで、図１４に示すように、レ
ーザー発振回路のサイラトロンを半導体素子であるサイ
リスタに置換することでアフターリンギングを抑制して
レーザーの寿命を延ばす技術が記載されている。
路の一例である発振を開始させるスイッチにサイラトロ
ンを用いると、図１３に示すような容量Ｃpのアフター
リンギングが生じる。そこで、図１４に示すように、レ
ーザー発振回路のサイラトロンを半導体素子であるサイ
リスタに置換することでアフターリンギングを抑制して
レーザーの寿命を延ばす技術が記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、それで
も、図１５（上記論文の６）に示されているように、所
定の周期毎にフッ素を補充し、印加電圧を上げながら発
振を行う必要がある。換言すれぱ、フッ素濃度が何らか
の理由で時間と共に減少することに変わりわない。よっ
て、レーザーチャンバーの寿命という点では、いまだ充
分なものではなく特に物品の加工等で長期間レーザーを
使用する場合には、チャンバーの寿命は加工物品の製造
スループットを向上させる上で重要な要因である。
も、図１５（上記論文の６）に示されているように、所
定の周期毎にフッ素を補充し、印加電圧を上げながら発
振を行う必要がある。換言すれぱ、フッ素濃度が何らか
の理由で時間と共に減少することに変わりわない。よっ
て、レーザーチャンバーの寿命という点では、いまだ充
分なものではなく特に物品の加工等で長期間レーザーを
使用する場合には、チャンバーの寿命は加工物品の製造
スループットを向上させる上で重要な要因である。
【００１１】本発明は、上述した技術的課題に鑑みなさ
れたものであり従来よりより長期間レーザー発振を繰り
返し行って、所望のレーザー出力が得られるレーザー発
振装置を提供することを主たる目的とする。
れたものであり従来よりより長期間レーザー発振を繰り
返し行って、所望のレーザー出力が得られるレーザー発
振装置を提供することを主たる目的とする。
【００１２】本発明の別の目的は、フォトリソグラフィ
ーのような半導体装置の製造に好適なレーザー発振装置
を提供することにある。
ーのような半導体装置の製造に好適なレーザー発振装置
を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のエキシマレーザ
発振装置の駆動方法は、レーザーガスを収容する為のレ
ーザーチャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の電
極と、該一対の電極に電圧を印加して該レーザーガスを
励起する為の電圧印加回路とを有するエキシマレーザ発
振装置の駆動方法において、該一対の電極間に流れる電
流の向きが所定の周期で変化するように電圧を印加する
ことを特徴とする。
発振装置の駆動方法は、レーザーガスを収容する為のレ
ーザーチャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の電
極と、該一対の電極に電圧を印加して該レーザーガスを
励起する為の電圧印加回路とを有するエキシマレーザ発
振装置の駆動方法において、該一対の電極間に流れる電
流の向きが所定の周期で変化するように電圧を印加する
ことを特徴とする。
【００１４】本発明のエキシマレーザ発振装置は、レー
ザーガスを収容する為のレーザーチャンバと、該チャン
バ内に設けられた一対の電極と、該一対の電極に電圧を
印加して該レーザーガスを励起する為の電圧印加回路と
を有するエキシマレーザー発振装置において、該一対の
電極間に第１の向きの電流を流す為の第１の電荷蓄積手
段と、該第１の向きとは異なる第２の向きの電流を流す
為の第２の電荷蓄積手段と、を有することを特徴とす
る。
ザーガスを収容する為のレーザーチャンバと、該チャン
バ内に設けられた一対の電極と、該一対の電極に電圧を
印加して該レーザーガスを励起する為の電圧印加回路と
を有するエキシマレーザー発振装置において、該一対の
電極間に第１の向きの電流を流す為の第１の電荷蓄積手
段と、該第１の向きとは異なる第２の向きの電流を流す
為の第２の電荷蓄積手段と、を有することを特徴とす
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態に
係るエキシマレーザー発振装置のレーザーチャンバ内の
放電用の一対の電極間に流れる電流を説明する為の模式
図である。
係るエキシマレーザー発振装置のレーザーチャンバ内の
放電用の一対の電極間に流れる電流を説明する為の模式
図である。
【００１６】図１のＡは、一方の向きの第１の電流ｉ1
が流れた直後に他方の向きで且つ電流値がほぼ等しい第
２の電流ｉ2が流れるようすを示している。又、図１の
Ｂは、一方の向きの第１の電流ｉ1が流れた後所定の期
間ＩＮＴをおいてから他方の向きで且つ電流値がほぼ等
しい第２の電流ｉ2が流れることを示している。
が流れた直後に他方の向きで且つ電流値がほぼ等しい第
２の電流ｉ2が流れるようすを示している。又、図１の
Ｂは、一方の向きの第１の電流ｉ1が流れた後所定の期
間ＩＮＴをおいてから他方の向きで且つ電流値がほぼ等
しい第２の電流ｉ2が流れることを示している。
【００１７】このように、一対の放電電極間に流れる電
流の向きが所定の周期で変化するように電圧を印加する
為の駆動回路の構成について説明する。
流の向きが所定の周期で変化するように電圧を印加する
為の駆動回路の構成について説明する。
【００１８】図２は、本発明の好適な実施の形態による
レーザ発振装置の回路構成図である。１は１ｋＶの高圧
電源、２は充電用の抵抗、３は電荷蓄積のための容量、
４はパルス幅を狭くするための磁気スイッチ、５はレー
ザ発振を開始するためのサイリスタである。これら、電
源１、抵抗２、容量３、磁気スイッチ４、サイリスタ５
で変圧器６の一次コイル側が構成されている。変圧器６
の巻数比は例えば１：２０で、巻線の方向は逆である。
容量３および磁気スイッチ４と同じ回路をパルス幅をよ
り狭くするために多段に接続してもよい。
レーザ発振装置の回路構成図である。１は１ｋＶの高圧
電源、２は充電用の抵抗、３は電荷蓄積のための容量、
４はパルス幅を狭くするための磁気スイッチ、５はレー
ザ発振を開始するためのサイリスタである。これら、電
源１、抵抗２、容量３、磁気スイッチ４、サイリスタ５
で変圧器６の一次コイル側が構成されている。変圧器６
の巻数比は例えば１：２０で、巻線の方向は逆である。
容量３および磁気スイッチ４と同じ回路をパルス幅をよ
り狭くするために多段に接続してもよい。
【００１９】変圧器６の二次コイル側には、容量８，
９、Ｃpと、磁気スイッチ７とが接続されている。容量
８，９、Ｃpと、磁気スイッチ７とからなる回路１６は
レーザチャンバ１０の放電電極１０ａ，１０ｂに接続さ
れている。１１は放電を安定に起こすために用いられる
プレイオナイザーである。
９、Ｃpと、磁気スイッチ７とが接続されている。容量
８，９、Ｃpと、磁気スイッチ７とからなる回路１６は
レーザチャンバ１０の放電電極１０ａ，１０ｂに接続さ
れている。１１は放電を安定に起こすために用いられる
プレイオナイザーである。
【００２０】そして、本発明の特徴はスパークギャップ
１２、容量Ｃi、コイル１３、抵抗１４、高圧電源１５
で構成される回路１７を設けた点である。
１２、容量Ｃi、コイル１３、抵抗１４、高圧電源１５
で構成される回路１７を設けた点である。
【００２１】図３は、回路１７のないレーザ発振回路に
おける容量Ｃpの両端子の電圧波形（Ａ）と、本発明に
よる回路１７を有するレーザ発振回路における容量Ｃp
の両端子の電圧波形（Ｂ）とを示す。
おける容量Ｃpの両端子の電圧波形（Ａ）と、本発明に
よる回路１７を有するレーザ発振回路における容量Ｃp
の両端子の電圧波形（Ｂ）とを示す。
【００２２】以下、図２、図３を参照して本発明の実施
の形態に係るレーザ発振装置の動作について説明する。
の形態に係るレーザ発振装置の動作について説明する。
【００２３】まず初めに、電荷蓄積用容量３に高圧電源
１を用いて１ｋＶまで充電する。また、電荷蓄積用容量
Ｃiに高圧電源１５を用いて１５ｋＶまで充電する。そ
の後、サイリスタ５にトリガを入れ、サイリスタを導通
させると、容量３に充電されていた電荷が放電される。
このときコンデンサ８の両端には、−１５ｋＶ程度のパ
ルス電圧が印加されることになる。
１を用いて１ｋＶまで充電する。また、電荷蓄積用容量
Ｃiに高圧電源１５を用いて１５ｋＶまで充電する。そ
の後、サイリスタ５にトリガを入れ、サイリスタを導通
させると、容量３に充電されていた電荷が放電される。
このときコンデンサ８の両端には、−１５ｋＶ程度のパ
ルス電圧が印加されることになる。
【００２４】また、容量Ｃpの両端には、磁気スイッチ
７でパルス幅が１５０ｎｓ程に短縮された電圧が図３に
示すように現れる。容量Ｃｐの両端にかかる電圧が−１
５ｋＶから０Ｖに変化する際、まず、プレイオナイザー
１１が放電を開始し、レーザチャンバ内に１０6−１０7
ｃｍ-3程度の密度を有した自由電子を生成する。
７でパルス幅が１５０ｎｓ程に短縮された電圧が図３に
示すように現れる。容量Ｃｐの両端にかかる電圧が−１
５ｋＶから０Ｖに変化する際、まず、プレイオナイザー
１１が放電を開始し、レーザチャンバ内に１０6−１０7
ｃｍ-3程度の密度を有した自由電子を生成する。
【００２５】その後、放電電極１０ａ，ｂ間に均一な放
電が起こりレーザが発振される。回路１７がない場合に
は、図３（ａ）に示すように−１５ｋＶから０Ｖまで電
圧が上昇するだけであるが、回路１７がある場合図３
（ｂ）に示すように＋１５ｋＶまで電圧が上昇する。
電が起こりレーザが発振される。回路１７がない場合に
は、図３（ａ）に示すように−１５ｋＶから０Ｖまで電
圧が上昇するだけであるが、回路１７がある場合図３
（ｂ）に示すように＋１５ｋＶまで電圧が上昇する。
【００２６】このときの動作について以下説明する。
【００２７】容量Ｃpの両端にかかる電圧が急激に変化
した際、その高周波電圧は、コイル１３にほとんどかか
る。これは、コイル１３のインピーダンスを抵抗１４に
比べ大きく設定しているためである。そして、コイル１
３の両端に大きな電圧がかかることによりスパークギャ
ップ１２がスパークし導通する。これにより、容量Ｃi
に充電されていた電荷が放電され、放電電極１０ａ，ｂ
間にかかる電圧は１５ｋＶ程度まで上昇する。このと
き、放電電極１０ａ，ｂ間に放電が再び、今度は電流の
向きが逆方向で起こる。
した際、その高周波電圧は、コイル１３にほとんどかか
る。これは、コイル１３のインピーダンスを抵抗１４に
比べ大きく設定しているためである。そして、コイル１
３の両端に大きな電圧がかかることによりスパークギャ
ップ１２がスパークし導通する。これにより、容量Ｃi
に充電されていた電荷が放電され、放電電極１０ａ，ｂ
間にかかる電圧は１５ｋＶ程度まで上昇する。このと
き、放電電極１０ａ，ｂ間に放電が再び、今度は電流の
向きが逆方向で起こる。
【００２８】以上のとおり、本発明では回路１７を有す
るが故に、回路１７のない装置に比べて、以下に述べる
効果がある。
るが故に、回路１７のない装置に比べて、以下に述べる
効果がある。
【００２９】まず、電流が正負交互に流れることによ
り、放電電極の劣化が上下対象となり、電極の劣化を従
来の装置に比べ抑えられる。その結果、レーザの出力量
に対する寿命が２倍以上となる。また、単位時間当りの
レーザ出力量も約２倍得られる。
り、放電電極の劣化が上下対象となり、電極の劣化を従
来の装置に比べ抑えられる。その結果、レーザの出力量
に対する寿命が２倍以上となる。また、単位時間当りの
レーザ出力量も約２倍得られる。
【００３０】図４は、本発明の好適な別の実施の形態に
よるレーザ発振装置の回路構成図である。図２に示した
回路と異なる点は回路１７に替えて回路１８が設けられ
ている点である。回路１８はコイル１９、容量Ｃjおよ
び抵抗２０により構成されている。図５は、本発明によ
る回路１８を有するレーザ発振回路における容量Ｃpの
両端子の電圧波形を示す。
よるレーザ発振装置の回路構成図である。図２に示した
回路と異なる点は回路１７に替えて回路１８が設けられ
ている点である。回路１８はコイル１９、容量Ｃjおよ
び抵抗２０により構成されている。図５は、本発明によ
る回路１８を有するレーザ発振回路における容量Ｃpの
両端子の電圧波形を示す。
【００３１】以下、図４、図５を参照して本発明のレー
ザ発振装置の動作について説明する。
ザ発振装置の動作について説明する。
【００３２】図２の回路構成を用いたときと同様に、ま
ず初めに、電荷蓄積用容量３に高圧電源１を用いて１ｋ
Ｖまで充電する。その後、サイリスタ５にトリガを入
れ、サイリスタを導通させると、容量３に充電されてい
た電荷が放電される。このときコンデンサ８の両端に
は、−１５ｋＶ程度のパルス電圧が印加されることにな
る。
ず初めに、電荷蓄積用容量３に高圧電源１を用いて１ｋ
Ｖまで充電する。その後、サイリスタ５にトリガを入
れ、サイリスタを導通させると、容量３に充電されてい
た電荷が放電される。このときコンデンサ８の両端に
は、−１５ｋＶ程度のパルス電圧が印加されることにな
る。
【００３３】また、容量Ｃpの両端には、磁気スイッチ
７でパルス幅が１５０ｎｓ程に短縮された電圧が図３に
示すように現れる。容量Ｃpの両端にかかる電圧が−１
５ｋＶから０Ｖに変化する際、まず、プレイオナイザー
１１が放電を開始し、レーザチャンバ内に１０6−１０7
ｃｍ-3程度の密度を有した自由電子を生成する。
７でパルス幅が１５０ｎｓ程に短縮された電圧が図３に
示すように現れる。容量Ｃpの両端にかかる電圧が−１
５ｋＶから０Ｖに変化する際、まず、プレイオナイザー
１１が放電を開始し、レーザチャンバ内に１０6−１０7
ｃｍ-3程度の密度を有した自由電子を生成する。
【００３４】その後、放電電極１０ａ，ｂ間に均一な放
電が起こりレーザが発振される。回路１８がない場合に
は、図３（ａ）に示すように−１５ｋＶから０Ｖまで電
圧が上昇するだけであるが、回路１８がある場合図５に
示すように正負交互に電圧が変化しながら減衰してい
く。これは、容量Ｃpの両端にかかる電圧が急激に変化
した際、回路１８により発振がおこるためである。その
発振周波数は、コイル１９、容量Ｃj、抵抗２０により
決めることが可能である。
電が起こりレーザが発振される。回路１８がない場合に
は、図３（ａ）に示すように−１５ｋＶから０Ｖまで電
圧が上昇するだけであるが、回路１８がある場合図５に
示すように正負交互に電圧が変化しながら減衰してい
く。これは、容量Ｃpの両端にかかる電圧が急激に変化
した際、回路１８により発振がおこるためである。その
発振周波数は、コイル１９、容量Ｃj、抵抗２０により
決めることが可能である。
【００３５】以上のとおり、本発明では回路１８を有す
るが故に、回路１８のない装置に比べて、以下に述べる
効果がある。図２に示した回路と同様に、電流が正負交
互に流れることにより、放電電極の劣化を上下対象とす
ることができ、電極の劣化を従来の装置に比べ抑えられ
る。その結果、レーザの出力量に対する寿命が２倍以上
となる。また、単位時間当りのレーザー出力量も約２倍
得られる。
るが故に、回路１８のない装置に比べて、以下に述べる
効果がある。図２に示した回路と同様に、電流が正負交
互に流れることにより、放電電極の劣化を上下対象とす
ることができ、電極の劣化を従来の装置に比べ抑えられ
る。その結果、レーザの出力量に対する寿命が２倍以上
となる。また、単位時間当りのレーザー出力量も約２倍
得られる。
【００３６】図６は、本発明の好適な別の実施の形態に
よるレーザ発振装置の回路構成図である。図４に示した
回路と異なる点は回路１８が設けられていないかわり
に、変圧器６の一次側に回路２１が設けられている点で
ある。回路２１は、容量３’と磁気スイッチ４’とサイ
リスタ５’と変圧器の一次側コイル２５’と同じ構成で
ある。唯一異なる点は一次側コイルの巻き方向がコイル
２５とコイル２５’とで互いに異なる点である。
よるレーザ発振装置の回路構成図である。図４に示した
回路と異なる点は回路１８が設けられていないかわり
に、変圧器６の一次側に回路２１が設けられている点で
ある。回路２１は、容量３’と磁気スイッチ４’とサイ
リスタ５’と変圧器の一次側コイル２５’と同じ構成で
ある。唯一異なる点は一次側コイルの巻き方向がコイル
２５とコイル２５’とで互いに異なる点である。
【００３７】図７は、本発明による回路２１を有するレ
ーザ発振回路における容量Ｃpの両端子の電圧波形を示
す。
ーザ発振回路における容量Ｃpの両端子の電圧波形を示
す。
【００３８】以下、図６、図７を参照して本発明の実施
の形態に係るレーザ発振装置の動作について説明する。
の形態に係るレーザ発振装置の動作について説明する。
【００３９】図２の回路構成を用いたときと同様に、ま
ず初めに、電荷蓄積用容量３、３’に高圧電源１を用い
て１ｋＶまで充電する。その後、サイリスタ５’にトリ
ガを入れ、サイリスタ５’を導通させると、容量３’に
充電されていた電荷が放電される。このときコンデンサ
８の両端には、−１５ｋＶ程度のパルス電圧が印加され
ることになる。
ず初めに、電荷蓄積用容量３、３’に高圧電源１を用い
て１ｋＶまで充電する。その後、サイリスタ５’にトリ
ガを入れ、サイリスタ５’を導通させると、容量３’に
充電されていた電荷が放電される。このときコンデンサ
８の両端には、−１５ｋＶ程度のパルス電圧が印加され
ることになる。
【００４０】また、容量Ｃpの両端には、磁気スイッチ
７でパルス幅が１５０ｎｓ程に短縮された電圧が図７に
示すように現れる。容量Ｃpの両端にかかる電圧が−１
５ｋＶから０Ｖに変化する際、まず、プレイオナイザー
１１が放電を開始し、レーザチャンバ内に１０6−１０7
ｃｍ-3程度の密度を有した自由電子を生成する。
７でパルス幅が１５０ｎｓ程に短縮された電圧が図７に
示すように現れる。容量Ｃpの両端にかかる電圧が−１
５ｋＶから０Ｖに変化する際、まず、プレイオナイザー
１１が放電を開始し、レーザチャンバ内に１０6−１０7
ｃｍ-3程度の密度を有した自由電子を生成する。
【００４１】その後、放電電極１０ａ，ｂ間に均一な放
電が起こりレーザが発振される。次に、高圧電源１を用
いて、放電により電荷のなくなった電荷蓄積用容量３’
を１ｍｓ以内に１ｋＶまで充電する。今度はサイリスタ
５にトリガを入れ、サイリスタ５を導通させると、容量
３に充電されていた電荷が放電される。このときコンデ
ンサ８の両瑞には、＋１５ｋＶ程度のパルス電圧が印加
されることになる。
電が起こりレーザが発振される。次に、高圧電源１を用
いて、放電により電荷のなくなった電荷蓄積用容量３’
を１ｍｓ以内に１ｋＶまで充電する。今度はサイリスタ
５にトリガを入れ、サイリスタ５を導通させると、容量
３に充電されていた電荷が放電される。このときコンデ
ンサ８の両瑞には、＋１５ｋＶ程度のパルス電圧が印加
されることになる。
【００４２】また、容量Ｃpの両端には、磁気スイッチ
７でパルス幅が１５ｎｓ程に短縮された電圧が図７に示
すように現れ、これによりレーザが発振される。以下同
様に、１ｍｓ間隔でサイリスタ５，５’に、交互にトリ
ガを入れることにより、容量Ｃpの両瑞に図７に示すよ
うなパルス電圧を発生させることができる。
７でパルス幅が１５ｎｓ程に短縮された電圧が図７に示
すように現れ、これによりレーザが発振される。以下同
様に、１ｍｓ間隔でサイリスタ５，５’に、交互にトリ
ガを入れることにより、容量Ｃpの両瑞に図７に示すよ
うなパルス電圧を発生させることができる。
【００４３】ただし、回路２１を加えることによりサイ
リスタ５，５’の耐圧は、回路２１がない場合の２倍、
すなわち、この揚合最低２ｋＶ必要である。
リスタ５，５’の耐圧は、回路２１がない場合の２倍、
すなわち、この揚合最低２ｋＶ必要である。
【００４４】以上のとおり、本発明では回路２１を有す
るが故に、回路２１のない装置に比べて、以下に述べる
効果がある。電流を正負交互に流させることにより、放
電電極の劣化を上下対象とすることができ、電極の劣化
を従来の装置に比べ抑えられる。その結果、レーザーの
出力量に対する寿命が２倍以上となる。
るが故に、回路２１のない装置に比べて、以下に述べる
効果がある。電流を正負交互に流させることにより、放
電電極の劣化を上下対象とすることができ、電極の劣化
を従来の装置に比べ抑えられる。その結果、レーザーの
出力量に対する寿命が２倍以上となる。
【００４５】図８は、本発明の好適な別の実施の形態に
よるレーザー発振装置の回路構成図である。図６に示し
た回路と異なる点は並列に２つトランジスタ２３と抵抗
２とが設けられている点である。
よるレーザー発振装置の回路構成図である。図６に示し
た回路と異なる点は並列に２つトランジスタ２３と抵抗
２とが設けられている点である。
【００４６】図６のレーザー発振回路における容量Ｃp
の両端子の電圧波形は図７と同じである。
の両端子の電圧波形は図７と同じである。
【００４７】高圧の電源電圧を２つのトランジスタ２３
の一方をオン、他方をオフとして容量３に選択的に供給
することで、放電電極への印加電圧の向きを選択する。
の一方をオン、他方をオフとして容量３に選択的に供給
することで、放電電極への印加電圧の向きを選択する。
【００４８】図９は、本発明の好適な別の実施の形態に
よるレーザー発振装置の回路構成図である。図４に示し
た回路と異なる点は、スイッチ２６と互いに逆の極性の
端子に接続されたサイリスタとをが設けられている点で
ある。
よるレーザー発振装置の回路構成図である。図４に示し
た回路と異なる点は、スイッチ２６と互いに逆の極性の
端子に接続されたサイリスタとをが設けられている点で
ある。
【００４９】図９のレーザー発振回路における容量Ｃp
の両端子の電圧波形は図７と同じである。
の両端子の電圧波形は図７と同じである。
【００５０】一次コイルを共通にして、スイッチ２６の
選択により容量３への充電電圧の向きを変えることがで
きる。
選択により容量３への充電電圧の向きを変えることがで
きる。
【００５１】図１０は、本発明の好適な別の実施の形態
によるレーザー発振装置の回路溝成図である。図４に示
した回路と異なる点はスイッチ２８が設けられている点
である。
によるレーザー発振装置の回路溝成図である。図４に示
した回路と異なる点はスイッチ２８が設けられている点
である。
【００５２】図１０のレーザー発振回路における容量Ｃ
pの両端子の電圧波形は図７と同じである。
pの両端子の電圧波形は図７と同じである。
【００５３】図９の例が充電電圧の向きを変えたのに対
し、図１０の例は容量３から一次コイルに流れる電流の
向きをスイッチ２８で変えるものである。
し、図１０の例は容量３から一次コイルに流れる電流の
向きをスイッチ２８で変えるものである。
【００５４】図１１は、本発明の好適な別の実施の形態
によるレーザー発振装置の回路構成図である図１１のレ
ーザー発振回路における容量Ｃpの両端子の電圧波形は
図７と同じである以下、図１１を参照して本発明のレー
ザー発振装置の動作について説明する。
によるレーザー発振装置の回路構成図である図１１のレ
ーザー発振回路における容量Ｃpの両端子の電圧波形は
図７と同じである以下、図１１を参照して本発明のレー
ザー発振装置の動作について説明する。
【００５５】高圧電源１より容量３１ａ，３１ｂを充電
する。サイラトロン３０ｂがオンすると、容量３１ｂは
放電して容量Ｃpを充電する。この電圧がしきい値に達
すると、レーザーの放電電極にて放電が生じてレーザー
パルスが発生する。次に、他方のサイラトロン３０ａが
オンすると容量３１ａが放電して容量Ｃpを反対極性に
充電するので、レーザーの放電電極に印加される電圧も
逆向きになる。
する。サイラトロン３０ｂがオンすると、容量３１ｂは
放電して容量Ｃpを充電する。この電圧がしきい値に達
すると、レーザーの放電電極にて放電が生じてレーザー
パルスが発生する。次に、他方のサイラトロン３０ａが
オンすると容量３１ａが放電して容量Ｃpを反対極性に
充電するので、レーザーの放電電極に印加される電圧も
逆向きになる。
【００５６】図１２は、本発明の好適な別の実施の形態
によるレーザー発振装置の回路構成図であるこの構成は
図１１のサイラトロン３０ａ，３０ｂを直列接続された
サイリスタ３４ａ，３４ｂで置換したものである。
によるレーザー発振装置の回路構成図であるこの構成は
図１１のサイラトロン３０ａ，３０ｂを直列接続された
サイリスタ３４ａ，３４ｂで置換したものである。
【００５７】図１２のレーザー発振回路における容量Ｃ
ｐの両端子の電圧波形は図７と同じである。
ｐの両端子の電圧波形は図７と同じである。
【００５８】この例は図１１のサイラトロン３０ａ，３
０ｂに変えて、半導体素子であるサイリスタ３４ａ，３
４ｂを直列に接続して耐圧を向上させたスイッチを用い
た例である。
０ｂに変えて、半導体素子であるサイリスタ３４ａ，３
４ｂを直列に接続して耐圧を向上させたスイッチを用い
た例である。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、レーザーチャンバの寿
命を延ばすことができる。即ち、フッ素ガスの補充周期
を長くすることができ、印加電圧の調整だけで所望の出
力を長時間得ることができる。
命を延ばすことができる。即ち、フッ素ガスの補充周期
を長くすることができ、印加電圧の調整だけで所望の出
力を長時間得ることができる。
【図１】本発明のエキシマレーザー発振装置の放電電極
に流れる電流の様子を説明する為の図である。
に流れる電流の様子を説明する為の図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態によるエキシマレー
ザー発振装置の駆動回路を示す図である。
ザー発振装置の駆動回路を示す図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態によるエキシマレー
ザー発振装置の特性を説明する為の図である。
ザー発振装置の特性を説明する為の図である。
【図４】本発明の好適な実施の形態による別のエキシマ
レーザー発振装置の駆動回路を示す図である。
レーザー発振装置の駆動回路を示す図である。
【図５】本発明の好適な実施の形態による別のエキシマ
レーザー発振装置の特性を説明する為の図である。
レーザー発振装置の特性を説明する為の図である。
【図６】本発明の好適な実施の形態による更に別のエキ
シマレーザー発振装置の駆動回路を示す図である。
シマレーザー発振装置の駆動回路を示す図である。
【図７】図６に示したエキシマレーザー発振装置の特性
を説明する為の図である。
を説明する為の図である。
【図８】エキシマレーザー発振装置の駆動回路の別の回
路図である。
路図である。
【図９】エキシマレーザー発振装置の駆動回路の別の回
路図である。
路図である。
【図１０】エキシマレーザー発振装置の駆動回路の別の
回路図である。
回路図である。
【図１１】エキシマレーザー発振装置の駆動回路の別の
回路図である。
回路図である。
【図１２】エキシマレーザー発振装置の駆動回路の別の
回路図である。
回路図である。
【図１３】従来のエキシマレーザー発振装置の駆動回路
とその特性とを示す図である。
とその特性とを示す図である。
【図１４】従来のエキシマレーザー発振装置の別の駆動
回路とその特性とを示す図である。
回路とその特性とを示す図である。
【図１５】従来のエキシマレーザー発振装置の寿命を説
明する為の図でぁる。
明する為の図でぁる。
【図１６】エキシマレーザー発振装置の概念図である。
１ 電源、 ２ 抵抗、 ３，３’ 容量、 ４，４’ 磁気スイッチ、 ５，５’ サイリスタ、 ６ 変圧器、 ７ 磁気スイッチ、 ８，９ 容量、 １０ レーザチャンバ、 １０ａ，１０ｂ 放電電極、 １１ プレイオナイザー、 １２ スパークギャップ、 １３，２５，２５’ コイル、 １４ 抵抗、 １５ 高圧電源、 １６，１７，１８，２１ 回路、 １９ コイル、 ２０ 抵抗、 ２３ トランジスタ、 ２６，２８ スイッチ、 ３０ａ，３０ｂ サイラトロン、 ３１ａ，３１ｂ 容量、 ３４ａ，３４ｂ サイリスタ。
Claims (17)
- 【請求項１】 レーザーガスを収容する為のレーザーチ
ャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の電極と、該
一対の電極に電圧を印加して該レーザーガスを励起する
為の電圧印加回路とを有するエキシマレーザ発振装置の
駆動方法において、該一対の電極間に流れる電流の向き
が所定の周期で変化するように電圧を印加することを特
徴とするエキシマレーザ発振装置の駆動方法。 - 【請求項２】 一方の向きの第１の電流が流れた直後に
他方の向きで且つ電流値がほぼ等しい第２の電流が流れ
ることを特徴とする請求項１記載のエキシマレーザ発振
装置の駆動方法。 - 【請求項３】 一方の向きの第１の電流が流れた後所定
の期間をおいてから他方の向きで且つ電流値がほぼ等し
い第２の電流が流れることを特徴とする請求項１記載の
エキシマレーザ発振装置の駆動方法。 - 【請求項４】 レーザーガスを収容する為のレーザーチ
ャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の電極と、該
一対の電極に電圧を印加して該レーザーガスを励起する
為の電圧印加回路とを有するエキシマレーザー発振装置
において、 該一対の電極間に第１の向きの電流を流す為の第１の電
荷蓄積手段と、 該第１の向きとは異なる第２の向きの電流を流す為の第
２の電荷蓄積手段と、を有することを特徴とするエキシ
マレーザー発振装置。 - 【請求項５】 該第２の電荷蓄積手段には、スパークギ
ャップとコイルと抵抗とからなる回路が接続されている
請求項４に記載のエキシマレーザー発振装置。 - 【請求項６】 該第２の電荷蓄積手段には、コイルと抵
抗とが直列に接続されている請求項４に記載のエキシマ
レーザー発振装置。 - 【請求項７】 該第１の電荷蓄積手段には、充放電電圧
のパルス幅を圧縮する回路が設けられている請求項４に
記載のエキシマレーザー発振装置。 - 【請求項８】 該第１の電荷蓄積手段には、磁気スイッ
チを含む充放電電圧のパルス幅を圧縮する回路が設けら
れている請求項４に記載のエキシマレーザー発振装置。 - 【請求項９】 該第１の電荷蓄積手段の充放電により一
方の向きの第１の電流を流した直後に、該第２の電荷蓄
積手段の充放電により他方の向きで且つ電流値がほぼ等
しい第２の電流が流れる請求項４に記載のエキシマレー
ザー発振装置。 - 【請求項１０】 該第１の電荷蓄積手段の充放電により
第１のレーザーパルスを発振した後に、該第２の電荷蓄
積手段の充放電により第２のレーザーパルスを発振する
ことを特徴とする請求項４に記載のエキシマレーザー発
振装置。 - 【請求項１１】 該第１の電荷蓄積手段の充放電により
第１のレーザーパルスを発振した後に、該第２の電荷蓄
積手段の充放電により第２のレーザーパルスを発振する
工程を、所定の期間をおいて繰り返すことを特徴とする
請求項４に記載のエキシマレーザー発振装置。 - 【請求項１２】 レーザーガスを収容する為のレーザー
チャンバと、該チャンバ内に設けられた一対の電極と、
該一対の電極に電圧を印加して該レーザ−ガスを励起す
る為の電圧印加回路とを有するエキシマレーザー発振装
置において、変圧器の二次側に該一対の電極を接統し、
該変圧器の一次側に、誘導電圧の極性を所定の期間ごと
に異ならしめる為の回路が設けられ、 該一対の電極間に印加される電圧の極性を所定の周期毎
に変化させることを特徴とするエキシマレーザー発振装
置。 - 【請求項１３】 該誘導電圧の極性を所定の期間ごとに
異ならしめる為の回路は、それぞれ巻き方向の異なるコ
イルを含む請求項１２に記載のエキシマレーザー発振装
置。 - 【請求項１４】 該誘導電圧の極性を所定の期間ごとに
異ならしめる為の回路は、それぞれ巻き方向の異なるコ
イルと、スイッチとを含む請求項１２に記載のエキシマ
レーザー発振装置。 - 【請求項１５】 該誘導電圧の極性を所定の期間ごとに
異ならしめる為の回路は、互いに逆の向きに接続された
一対のサイリスタを含む請求項１２に記載のエキシマレ
ーザー発振装置。 - 【請求項１６】 該誘導電圧の極性を所定の期間ごとに
異ならしめる為の回路は、一次側のコイルに逆極性の電
圧を印加する為のスイッチを含む請求項１２に記載のエ
キシマレーザー発振装置。 - 【請求項１７】 該変圧器の二次側には、充放電電圧の
パルス幅を圧縮する回路が設けられている請求項１２に
記載のエキシマレーザー発振装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20881596A JP3815578B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | エキシマレーザー発振装置 |
| US08/891,972 US6282221B1 (en) | 1996-07-19 | 1997-07-11 | Excimer laser oscillation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20881596A JP3815578B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | エキシマレーザー発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041591A true JPH1041591A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3815578B2 JP3815578B2 (ja) | 2006-08-30 |
Family
ID=16562591
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20881596A Expired - Lifetime JP3815578B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | エキシマレーザー発振装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6282221B1 (ja) |
| JP (1) | JP3815578B2 (ja) |
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| KR20010030403A (ko) * | 1999-09-16 | 2001-04-16 | 다나카 아키히로 | 자외선을 방출하는 가스 레이저장치 |
| KR20010092364A (ko) * | 2000-03-15 | 2001-10-24 | 다나카 아키히로 | 불화아르곤 엑시머 레이저 장치, 불화크립톤 엑시머레이저 장치 및 불소 레이저 장치 |
| KR100505084B1 (ko) * | 1999-12-21 | 2005-07-29 | 우시오덴키 가부시키가이샤 | 불화 아르곤 엑시머 레이저 장치 및 불소 레이저 장치 |
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| WO2001084678A2 (en) * | 2000-04-18 | 2001-11-08 | Lambda Physik Ag | Stabilization technique for high repetition rate gas discharge lasers |
| US6862307B2 (en) * | 2000-05-15 | 2005-03-01 | Lambda Physik Ag | Electrical excitation circuit for a pulsed gas laser |
| CN101599613B (zh) * | 2009-01-13 | 2011-02-02 | 上海微电子装备有限公司 | 预电离与主放电时序控制装置及方法 |
| CN107069421B (zh) * | 2017-02-28 | 2019-03-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 用于高重复率准分子激光的无二次放电高效激励电路 |
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|---|---|---|---|---|
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| IT1229210B (it) * | 1988-03-31 | 1991-07-25 | Central Glass Co Ltd | Metodo e dispositivo per analizzare gas contenenti fluoro. |
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| US5009963A (en) * | 1988-07-20 | 1991-04-23 | Tadahiro Ohmi | Metal material with film passivated by fluorination and apparatus composed of the metal material |
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