JPS637681A

JPS637681A - ガスレ−ザ装置

Info

Publication number: JPS637681A
Application number: JP15089386A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nozue; 野末　康博; Yasuo Itakura; 板倉　康夫; Noriaki Itou; 伊藤　仙聡; Osamu Wakabayashi; 理若林; Junichi Fujimoto; 准一藤本; Masahiko Kowaka; 雅彦小若
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1986-06-27
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1988-01-13

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】［産業上の利用分野］本発明は、ガスレーザ装置に係り、特にレーザガスの循
環方式に関する。

［従来技術およびその問題点］エキシマレーザは、高効率、高出力の発振が可能である
ことから、近年広く開発が進められてきており、特にそ
の非コヒーレントな性質からフォトリソグラフィー等へ
の利用が注目されている。

このようなエキシマレーザをはじめとするガスレーザ装
置では、通常気密容器内にレーザガスを封入し、このレ
ーザガスを該気密容器内で循環させなからレーザ発振を
行なう方式がとられている。

そして、主として用いられているレーザガスの循環方式
としては、高速軸流型および３軸直交型の２方式がある
。

これらのうち、３軸直交型の循環方式は、レーザガスの
循環方向が光軸および放電方向に対して直交するように
したもので、第２図に１例を示す如く、レーザガスを吐
出する貫流ファンを具えたガス循環部１００と該レーザ
ガスを冷却する熱交換器１０１と主放電に先立ち、レー
ザガスをあらかじめ放電させる予備電離電極１０２と主
放電によってエキシマを励起しレーザ光を発振せしめる
主放電電極対１０３とから構成されており、レーザガス
は主放電電極間を主ｆｉ電雷極の軸方向に流れる。

ところで放電に際し、主放電電極の長手方向に並べられ
た予備電離電極のスパッタリングのため、予備電離電極
から電極金属がたたき出され、これが金属性のダストと
なって、ガス流と共に主放電電極の軸方向に流れ、放電
を劣化させたりまた、ダストが共振器（図示せず）に付
着し、レーザ出力を低下させるという不都合があった。

また、エキシマレーザの場合、アノード側の主放電電極
からも同様に金属性のダストが発生するという問題があ
る。

一方、高速軸流型の循環方式は、光軸に平行にレーザガ
スを循環させるようにしたものであるが、この場合も、
スパッタリングによって電極金属がたたき出され、これ
が金属性のダストとなり、主放電電極間を主放電電極の
軸方向に流れて、放電現象を劣化せしめる上、ダストが
共振器に付着する等、レーザ出力を低下させる原因とな
っている。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、ダストに
よるレーザ出力の低下を防止し、出力特性の向上をはか
ることを目的とする。

［問題点を解決するための手段］そこで本発明では、ガスレーザ装置においてレーザガス
を予備電離電極のない側の主放電電極から主放電方向と
平行に予備電離電極のある側の主放電電極に向って循環
させるように構成している。

［作用］上記構成によれば、予備電離電極およびその近辺で発生
したダストは、速やかにレーザヘッドの放電空間外に排
出せしめられるため、ダストによるレーザ出力の低下は
防止され、出力特性の向上をはかることができる。

望ましくは、アノード側に予備電離電極を設けるように
するとよく、これによりアノード側で発生した金属性の
ダストも速やかにレーザヘッドの放電空間外に排出せし
められる。

【実施例］以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

第１図（ａ）は、本発明実施例のエキシマレーザ装置の
外観図、第１図（ｂ）は同装置のレーザヘッドの外観図
、第１図（Ｃ）は、第１図ｆｂ）のＡ−Ａ断面を示す図
、第１図（ｄ）は、同レーザヘッドのガス供給部を示す
図である。

このエキシマレーザ装置は、第１図（ａ）に示す如くレ
ーザヘッド１とガス循環装置２とが離間して配設されて
おり、これらの間が供給用ダクト３ａと排出用ダクト３
ｂとからなるダクト旦によって接続せしめられてなるも
ので、ガス循環装置から射出せしめられたレーザガスを
ダクト旦を介してレーザヘッド１に導き、放電によって
該レーザガスを励起し、レーザ光を発振せしめるように
構成されているレーザヘッド１は、第１図（ｂ）に示す如く、放電部４
とレーザガスを放電部４に供給するガス供給部５と、放
電部からレーザガスを排出するガス排出部旦とを具備し
てなり、更に、放電部４に近接して充電コンデンサＣ１
およびスイッチング素子Ｃ２を具えた充電回路Ｃが付設
されている。

また、前記放電部４は、第１図［Ｃ）に示す如く、平板
状の第１の主放電電極（アノード）７と、該第１の主放
電電極に相対向して配設されたかまぼこ型の第２の主放
電電極（カソード）８と、該第１の主放電電極の長手方
向に沿って所定の間隔で配設された複数の予備電離電極
９とを含み、レーザガスは、前記第２の主放電電極８の
背面側に配設されたガス供給部から両側部を通り両生放
電電極間に供給される。Ｒは放電コンデンサである。

そして、ここでレーザガスは両生放電電極間の放電によ
り、エキシマ状態に励起され、レーザ光を発する。そし
て更にこのレーザガスは前記第１の主放電電極７の表面
に穿孔せしめられたスリット７ａを介して排気タンク６
ａからなるガス排出部６に排出ぜしめられ排気用ダクト
３ｂを介してガス循環装置に戻される。Ｅは冷却管であ
る。

更に、このガス供給部は、第１図（ｄ）に示す如く、供
給用ダクト３ａに接続されたリザーバ５ａと、前記第２
の主放電電極の長手方向に沿って、リザーバの一表面に
所定の間隔で配設せしめられたスリット５ｂとから構成
されており、該第２の主放電電極の長手方向に沿って均
一となるように、両生放電電極間に吐出せしめるもので
ある。ここでは、リザーバ５ａの断面積Ａとスリット５
ｂの総面積ａとが次式１を満たすように形成されたとき
、スリット５ｂからは均一なガス流の供給がなされる。

ａ／Ａ≦０．４　　　　・・・・・・・・・・・・（式
１）また、ガス排出部６についても、排気タンクの断面
積Ａ′と第１の主放電電極７の表面のスリット７ａの総
面積ａ′との関係は（式１）と同様に８’　／Ａ’≦０
．４　・・・・・・・・・（式２）であるとき、均一で
効率の良いガスの循環を達成することができる。

更にまた、前記ガス循環装置２は、レーザ電源１０と同
一の容器内に収容されており、レーザガス冷却用の熱交
換器１１およびレーザガス中の不純物を除去し、レーザ
ガスを清浄化するガス純化装置（図示せず）およびレー
ザガスを供給用ダクト３ａに射出する渦流形ブロワ１２
とを具備している。

そして、ダクト３は、レーザガスをレーザヘッドに供給
する供給用ダクト３ａと、レーザヘッドから排出された
ガスを再びガス循環部に送出する排気用ダクト３ｂの他
に、放電部をレーザ電源１０に接続する電力供給ケーブ
ル、制御信号用ケーブル等を具備している。

図中、矢印は、レーザガスの流れを示すもので、渦流形
ブロワ１２により供給用ダクトを介して射出されてきた
レーザガスは、リザーバ５ａを通り、スリット６ｂから
、第１および第２の主放電電極間に射出せしめられる。

ここで、レーザガスはエキシマ状態に励起せしめられ、
これが基底状態に戻るときにレーザ光が発せられる。こ
のレーザ光は、光学系（図示せず）を介してとり出され
、半導体製造ブＯセス等で用いられる。

一方、レーザ発振により劣化したガスは、再び排出用ダ
クト３ｂを通り、ガス循環装置２に戻る。

そして、ガス純化装置で不純物の除去が行なわれ、清浄
化されたレーザガスは、渦流形プロワ１２によって射出
せしめられ、熱交換器１１で冷却された後、再び放電部
へと供給される。

かかる装置によれば、第１の主放電電極すなわちアノー
ド側および予備電離電極９の近傍におけるスパッタリン
グ現象によって発生した金属性ダストは、第１の主放電
電極の表面に配設されたスリット７ａを介して効率良く
排出されるため、放電部の汚染による、レーザ発振効率
の低下、すなわちレーザ出力の低下を防ぐことが可能と
なる。

なお、実施例では、レーザヘッドとガス循環装置とを分
離するようにしたが、−体止してもよいことはいうまで
もない。

また、電極の形状、ガス供給部およびガス排出部の形状
および位置は、実施例に限定されることなく適宜変更可
能であることはいうまでもない。

［効果］以上説明してきたように、本発明のガスレーザ装置によ
れば、レーザガスが予備電離電極を設けた側の主放電電
極の側から主放電方向と平行に他の主放電電極に向って
循環せしめられるように構成されているため、ダスト等
によるレーザ出力の低下を防止し、発振効率の良好なレ
ーザ装置を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｄ）は、本発明実施例のエキシマレ
ーザ装置を示す図、第２図は従来例のエキシマレーザ装
置の１例を示す図である。１００・・・ガス循環部、１０１・・・熱交換器、１０
２・・・予備電離電極対、１０３・・・主放電電極対、
ユ・・・レーザヘッド、？・・・ガス循環装置、旦・・
・ダクト、４・・・放電部、５・・・ガス供給部、６・
・・ガス排出部、５ａ・・・リザーバチン→１．５　ｂ
　・・・スリット、７・・・第１の主放電電極、７ａ・
・・スリット、８・・・第２の主放電電極、９・・・予
備電離電極、１０・・・レーザ電源、Ｃ・・・放電回路
、１１・・・熱交換器、１２・・・渦流形プロワ。＋ｐ’；：］出願人代理人　　木　村　高　久　（：、：！・　　＼
１第１図（Ｇ）８　　　第１図（ｂ）第１図　（Ｃ）菅第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）相対向して配設された第１および第２の主放電電
極の間に形成される放電空間にレーザガスを射出せしめ
レーザ発振を行なうようにしたレーザヘッドとレーザガ
スの循環部とを具備してなるガスレーザ装置において、前記レーザヘッドは、前記第１の主放電電極の近傍に予
備電離電極を具備してなり、前記第２の主放電電極から前記第１の主放電電極に向う
ように放電方向と平行に前記放電空間に供給するガス供
給部を具備したことを特徴とするガスレーザ装置。
（２）前記第１の主放電電極はアノード側となり、前記
第２の主放電電極はカソード側となるように構成したこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のガスレ
ーザ装置。
（３）前記レーザヘッドと前記循環部とは離間して配置
されていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載のガスレーザ装置。