JP2001230473A - Gas laser device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、放電励起ガスレー
ザ装置に関し、さらに詳細には、レーザチェンバ内に設
けたファンにより、電極間のガスを循環させるようにし
た放電励起ガスレーザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge excitation gas laser device, and more particularly, to a discharge excitation gas laser device in which a gas provided between electrodes is circulated by a fan provided in a laser chamber.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体集積回路の微細化、高集積化につ
れ、投影露光装置においては解像力の向上が要請されて
いる。このため、露光用光源から放出される露光光の短
波長化が進められており、この半導体リソグラフイー用
光源としては、従来の水銀ランプ光の波長より短波長の
光を放出する放電励起ガスレーザ装置(以下エキシマレ
ーザ装置を例として説明する)の採用が始まっている。
エキシマレーザ装置は、レーザチェンバ内に、例えば、
フッ素(F2 )やアルゴン(Ar)およびバッファーガ
スとしてのネオン(Ne)等の希ガスからなるレーザガ
スが数百kPaで封入されている。レーザチェンバ内部
にはレーザ光軸方向に延び、所定間隔だけ離間して対向
した一対の主放電電極が設けられている。この主放電用
電極間に立上りの早い高電圧パルスを印加して放電を発
生させることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励
起される。2. Description of the Related Art With miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, there is a demand for an improvement in resolution of a projection exposure apparatus. For this reason, the wavelength of the exposure light emitted from the exposure light source has been shortened. As a light source for semiconductor lithography, a discharge excitation gas laser device that emits light having a wavelength shorter than the wavelength of the conventional mercury lamp light is used. (Hereinafter, an excimer laser device will be described as an example).
The excimer laser device is, for example, in a laser chamber,
A laser gas composed of a rare gas such as fluorine (F 2 ), argon (Ar), and neon (Ne) as a buffer gas is sealed at several hundred kPa. A pair of main discharge electrodes are provided inside the laser chamber, the main discharge electrodes extending in the laser optical axis direction and facing each other at a predetermined interval. By generating a discharge by applying a fast rising high voltage pulse between the main discharge electrodes, a laser gas as a laser medium is excited.
【0003】レーザチェンバの前後には、出力鏡と、露
光装置の投影光学系における色収差の問題を回避するた
めにレーザ光のスペクトル幅を狭帯域化し、中心波長の
波長安定化を実現するための狭帯域化光学系とが各々配
置され、出力鏡と狭帯域化光学系はレーザ共振器を構成
する。レーザガスが励起されレーザーチェンバから放出
される光は、レーザ共振器により増幅され、レーザ光と
してレーザ共振器の出力鏡より取出される。効率よくレ
ーザ光を発生させるには、主放電電極間で一様な放電を
発生させることが必要であるが、数百kPaという高圧
ガス雰囲気で一様な放電を発生させるために、通常、主
放電電極近傍に設けた予備電離手段により、主放電開始
前に主放電電極間の主放電空間に存在するレーザガスを
予備電離することが一般的である。In order to avoid the problem of chromatic aberration in the output mirror and the projection optical system of the exposure apparatus before and after the laser chamber, the spectral width of the laser beam is narrowed so as to stabilize the center wavelength. A narrowing optical system is arranged, and the output mirror and the narrowing optical system constitute a laser resonator. Light emitted from the laser chamber when the laser gas is excited is amplified by the laser resonator, and is extracted as laser light from the output mirror of the laser resonator. In order to generate laser light efficiently, it is necessary to generate a uniform discharge between the main discharge electrodes. However, in order to generate a uniform discharge in a high-pressure gas atmosphere of several hundred kPa, the main discharge is usually performed. Generally, the laser gas existing in the main discharge space between the main discharge electrodes is pre-ionized by the pre-ionization means provided near the discharge electrode before the main discharge starts.
【0004】露光用光源として使用されるエキシマレー
ザ装置は、スループットの増大のために、放電の数kH
zでの高繰返し動作が要請され始めている。しかしなが
ら、主放電発生後、主放電空間にはイオンやフッ化物な
どの放電生成物が発生し、さらには熱的撹乱や音響学的
撹乱(衝撃波等)も発生し、この状態が維持されたまま
では、次の主放電が不安定となって、主電極間でアーク
放電が発生し、レーザ出力が不安定となる。このような
不具合を避けるには、次の放電が発生する前に、主放電
空間のガスを交換する必要がある。具体的には、レーザ
チェンバ内にファンを設け、レーザチェンバ内のレーザ
ガスを高速循環させている。An excimer laser device used as an exposure light source requires several kilohertz of discharge to increase throughput.
High repetition operation at z is beginning to be demanded. However, after the occurrence of the main discharge, discharge products such as ions and fluorides are generated in the main discharge space, and further, thermal disturbance and acoustic disturbance (such as shock waves) also occur, and this state is maintained. Then, the next main discharge becomes unstable, an arc discharge occurs between the main electrodes, and the laser output becomes unstable. In order to avoid such a problem, it is necessary to exchange the gas in the main discharge space before the next discharge occurs. Specifically, a fan is provided in the laser chamber, and the laser gas in the laser chamber is circulated at high speed.
【0005】図6に従来のレーザチェンバ内部を示し、
特に電極の長手方向断面とファンの長手方向断面を表し
た模式図を示す。なお、同図では予備電離手段、放電に
より発生する熱により加熱されたレーザガスを冷却する
ための熱交換手段等は省略されている。また、レーザ装
置全体の構造や風の流れについては、例えばUS4,9
59,840号、特開平10−223955号を参照さ
れたい。レーザチェンバは、チェンバ本体1とこのチェ
ンバ本体上部に気密に取付けられる絶縁ベース11より
なる。絶縁ベース11は、セラミックス等の絶縁材料で
構成され、そのレーザチェンバ内部に向いた面上にはレ
ーザ光軸方向に延びた一対の主放電電極(以下電極とい
う)2a,2bのうちの一方の電極(高電圧側)2aが
設置されている。この電極2aは通電部材3を介して高
電圧パルス発生器4の高電圧側に接続されている。一
方、前記電極2aに所定間隔だけ離間して対向した他方
の電極(接地側)2bは、不図示の通電部材を介して高
電圧パルス発生器4の接地側に接続されている。前記し
たように、上記一対の電極間2a,2bに、高電圧パル
ス発生器4より立上りの早い高電圧パルスを印加して放
電を発生させることにより、レーザ媒質であるレーザガ
スが励起される。FIG. 6 shows the inside of a conventional laser chamber.
Particularly, a schematic diagram showing a longitudinal section of the electrode and a longitudinal section of the fan is shown. It should be noted that, in the figure, preliminary ionization means, heat exchange means for cooling the laser gas heated by the heat generated by the discharge, and the like are omitted. Further, regarding the entire structure of the laser device and the flow of the wind, for example, US Pat.
See, for example, JP-A-59,840 and JP-A-10-232955. The laser chamber comprises a chamber body 1 and an insulating base 11 which is hermetically mounted on the upper part of the chamber body. The insulating base 11 is made of an insulating material such as ceramics, and has one of a pair of main discharge electrodes (hereinafter referred to as electrodes) 2a and 2b extending in the laser optical axis direction on a surface facing the inside of the laser chamber. An electrode (high voltage side) 2a is provided. The electrode 2a is connected to the high voltage side of the high voltage pulse generator 4 via the current supply member 3. On the other hand, the other electrode (ground side) 2b facing the electrode 2a at a predetermined interval is connected to the ground side of the high-voltage pulse generator 4 via an unillustrated energizing member. As described above, by applying a high-voltage pulse having a rapid rise from the high-voltage pulse generator 4 to the pair of electrodes 2a and 2b to generate a discharge, a laser gas as a laser medium is excited.
【0006】ここで、電極(高電圧側)2aには、〜3
0kV程度の高電圧が印加されるので、この電極と接地
されているチェンバ本体1との間で沿面放電が発生する
恐れがある。そのため、電極2aが設置される絶縁ベー
ス11には、図7(図7は絶縁ベース11を図6の下方
から見た図)に示すように、電極2aを取り囲むように
襞部11aが形成され、沿面距離を長くして沿面放電の
発生を防止している。なお、襞部11aの放電方向の高
さは、電極2a,2b間で発生するレーザ光を遮蔽しな
いように、電極(高電圧側)2aの高さと同等、もしく
は、若干(例えば、1mm程度)低くなるように形成さ
れる。チェンバ本体1の側面にはレーザ光が通過するた
めの窓部1bが設けられ、この窓部1bは不図示の窓材
により封止される。レーザチェンバ内部でレーザガスを
高速循環させる手段として、クロスフローファン5が用
いられる。クロスフローファン5には両端部にファンの
中心軸線と略一致する突出部5aが設けられ、この突出
部が回転軸受5bによって回転可能に保持される。この
クロスフローファン5によって風は、紙面の奥から手前
に向けた方向に流れて上昇して、電極2a−2b間を紙
面の手前から奥に向けて流れて下降してクロスフローフ
ァン5に到達するような循環をする。詳細は、上記先行
文献を参照されたい。Here, the electrode (high voltage side) 2a has ~ 3
Since a high voltage of about 0 kV is applied, creeping discharge may occur between this electrode and the grounded chamber body 1. Therefore, as shown in FIG. 7 (FIG. 7 is a diagram of the insulating base 11 viewed from below in FIG. 6), a fold 11a is formed on the insulating base 11 on which the electrode 2a is installed so as to surround the electrode 2a. In addition, the creeping distance is increased to prevent the occurrence of creeping discharge. The height of the fold 11a in the discharge direction is equal to or slightly (for example, about 1 mm) of the electrode (high voltage side) 2a so as not to block the laser beam generated between the electrodes 2a and 2b. It is formed to be lower. A window 1b through which laser light passes is provided on a side surface of the chamber body 1, and the window 1b is sealed with a window material (not shown). A cross-flow fan 5 is used as means for circulating the laser gas at high speed inside the laser chamber. The cross flow fan 5 is provided at each end with a protrusion 5a substantially coincident with the center axis of the fan, and the protrusion is rotatably held by a rotary bearing 5b. By this cross flow fan 5, the wind flows in the direction from the back of the paper toward the front and rises, flows between the electrodes 2a and 2b from the front of the paper toward the back, descends and reaches the cross flow fan 5. Circulate as you do. For details, refer to the above-mentioned prior art document.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】前記したように、電極
(高電圧側)2aとチェンバ本体1との沿面距離を長く
するため、絶縁ベース11に襞部11aを形成してい
る。そのため、電極2a,2bの両端部側にあるレーザ
ガス循環空間の断面積(幅A)が、電極2a,2b間と
比較して大きくなる。この大きな空間の影響で、電極2
a,2b間を流れるガスの流速分布が均一とはならな
い。その様子を図8に模式的に示す。なお、同図におい
て、横軸は電極2a,2bの光軸方向の位置、縦軸は流
速分布であり、ここに示す流速分布は、電極間の中心位
置における流速の光軸方向(電極長手方向)の分布であ
る(図8二点鎖線で示す位置の流速分布)。As described above, the fold 11a is formed on the insulating base 11 in order to increase the creepage distance between the electrode (high voltage side) 2a and the chamber body 1. Therefore, the cross-sectional area (width A) of the laser gas circulation space at both ends of the electrodes 2a and 2b is larger than that between the electrodes 2a and 2b. Due to the effect of this large space, the electrode 2
The flow velocity distribution of the gas flowing between a and 2b is not uniform. This is schematically shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the position of the electrodes 2a and 2b in the optical axis direction, and the vertical axis represents the flow velocity distribution. The flow velocity distribution shown here is the optical axis direction of the flow velocity at the center position between the electrodes (the electrode longitudinal direction). ) (Flow velocity distribution at the position indicated by the two-dot chain line in FIG. 8).
【0008】ところで、前記したように、電極2a,2
b間で次の放電が発生する前に主放電空間のガスを交換
するために、レーザチェンバ内のレーザガスを高速循環
させている。近年、スループツト増大のために、数kH
zという高繰返しのレーザ動作が要請されており、それ
に対応可能なレーザガスの最低流速は、放電空間の幅に
もよるが、例えば、数10m/sである。しかしなが
ら、従来においては、図8に示すように、電極2a,2
b間を流れるガスの流速分布が均一とはならず、放電空
間の一部(光軸方向の両端部)で、必要とされるガス流
速を得られなかった。ガス流速が必要最低流速より下回
った放電空間では、次の主放電が不安定となって、アー
ク放電が発生し、結果として、レーザ出力が不安定とな
る。As described above, the electrodes 2a, 2a
The laser gas in the laser chamber is circulated at high speed in order to exchange the gas in the main discharge space before the next discharge occurs between b. In recent years, to increase throughput, several kilohertz
There is a demand for a laser operation with a high repetition rate of z, and the minimum flow velocity of the laser gas that can cope therewith is, for example, several tens m / s, depending on the width of the discharge space. However, conventionally, as shown in FIG.
The flow velocity distribution of the gas flowing between b was not uniform, and the required gas flow velocity could not be obtained in a part of the discharge space (both ends in the optical axis direction). In the discharge space where the gas flow rate is lower than the required minimum flow rate, the next main discharge becomes unstable and an arc discharge occurs, and as a result, the laser output becomes unstable.
【0009】ここで、単にガス流速の不均一性の改善の
みに着目すれば、その解決手段とて、電極2a,2bの
両端都側にあるレーザガス循環空間の断面積(幅A)
が、電極2a,2b間と比較して大きくならないよう
に、幅Aの分だけ電極(接地側)2bを長くすることも
考えられる。しかしながら、このように電極(接地側)
2bを長くすると、電極2bと電極(高電圧側)2aと
の間の電界分布が変化し、その結果、放電が不安定とな
って上記したようなアーク放電が発生し、結果として、
レーザ出力が不安定となる。本発明は上記した従来技術
の問題点を解決するためになされたものであって、電極
間の流速分布をほぼ均一として、放電発生領域の最低流
速を上げることにより、放電を安定化し、レーザ出力を
安定化することができる放電励起ガスレーザ装置を提供
することである。Here, if attention is paid only to the improvement of the non-uniformity of the gas flow velocity, as a means for solving the problem, the cross-sectional area (width A) of the laser gas circulation space at both ends of the electrodes 2a and 2b.
However, it is conceivable to lengthen the electrode (ground side) 2b by the width A so as not to become larger than that between the electrodes 2a and 2b. However, the electrode (ground side)
When 2b is lengthened, the electric field distribution between the electrode 2b and the electrode (high voltage side) 2a changes, and as a result, the discharge becomes unstable and the above-described arc discharge occurs, and as a result,
The laser output becomes unstable. The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the flow velocity distribution between the electrodes is substantially uniform, the discharge is stabilized by increasing the minimum flow velocity in the discharge generation region, and the laser output is improved. Is to provide a discharge-excited gas laser device that can stabilize the gas.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を次の
ようにして解決する。 (1)レーザガスが封入されるレーザチェンバと、この
レーザチェンバ内に配置された所定間隔離間して対向
し、レーザ光軸方向に伸びた形状を有する一対の電極
と、レーザガスを当該電極間に流れる循環流とするため
のガス循環手段とを有し、上記一対の電極のうちの高圧
側電極の長手方向周辺に沿面距離を確保するための絶縁
部材(例えば襞部)が設けられたガスレーザ装置におい
て、低圧側電極の長手方向の両端部の上記絶縁部材と対
向する位置に風路規制部材を設ける。 (2)レーザガスが封入されるレーザチェンバと、この
レーザチェンバ内に配置された所定間隔離間して対向
し、レーザ光軸方向に伸びた形状を有する一対の電極
と、レーザガスを当該電極間に流れる循環流とするため
のガス循環手段とを有するガスレーザ装置において、上
記一対の電極の長手方向の両端部にそれぞれ風路規制部
材を設ける。 (3)上記(1)(2)において、上記風路規制部材の
放電方向の高さを、上記一対の電極の放電方向の高さと
等しくする。 (4)上記(1)(2)において、電極長手方向に直交
する平面で切ったときの上記風路規制部材の断面形状と
電極の断面形状が略等しくする。本発明の請求項1,2
の発明においては、上記のように電極の長手方向の両端
部に風路規制部材を設けたので、電極間の流速分布をほ
ぼ均一として放電発生領域の最低流速を上げることがで
きる。このため、放電を安定させることができ、レーザ
出力を安定にすることができる。本発明の請求項3の発
明においては、風路規制部材の放電方向の高さを、上記
一対の電極の放電方向の高さと等しくしたので、電極の
両端部側にあるレーザガス循環空間の断面積を電極間の
断面積とほぼ等しくすることができ、電極間の流速分布
を一層均一化して放電発生領域の最低流速をより上げる
ことができる。本発明の請求項4の発明は、電極長手方
向に直交する平面で切ったときの上記風路規制部材の断
面形状と電極の断面形状が略等しくしたので、レーザガ
スの流れの乱れを低減することができる。The present invention solves the above-mentioned problems as follows. (1) A laser chamber in which a laser gas is sealed, a pair of electrodes facing each other at a predetermined interval disposed in the laser chamber, and having a shape extending in the laser optical axis direction, and flowing the laser gas between the electrodes. A gas laser device having a gas circulating means for circulating a flow, and having an insulating member (for example, a fold) for ensuring a creeping distance around a longitudinal direction of the high-voltage side electrode of the pair of electrodes. An air passage regulating member is provided at both ends in the longitudinal direction of the low voltage side electrode at positions facing the insulating member. (2) a laser chamber in which the laser gas is sealed, a pair of electrodes arranged in the laser chamber, facing each other at a predetermined interval, and having a shape extending in the laser optical axis direction, and flowing the laser gas between the electrodes; In a gas laser device having a gas circulating means for circulating a flow, air flow regulating members are provided at both longitudinal ends of the pair of electrodes. (3) In (1) and (2), the height of the air flow path regulating member in the discharge direction is made equal to the height of the pair of electrodes in the discharge direction. (4) In the above (1) and (2), the cross-sectional shape of the air flow path regulating member and the cross-sectional shape of the electrode when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the electrode are made substantially equal. Claims 1 and 2 of the present invention
In the present invention, since the air flow regulating members are provided at both ends in the longitudinal direction of the electrodes as described above, the flow velocity distribution between the electrodes can be made substantially uniform, and the minimum flow velocity in the discharge generation region can be increased. Therefore, the discharge can be stabilized, and the laser output can be stabilized. According to the third aspect of the present invention, since the height of the air flow regulating member in the discharge direction is equal to the height of the pair of electrodes in the discharge direction, the sectional area of the laser gas circulation space at both ends of the electrodes is reduced. Can be made substantially equal to the cross-sectional area between the electrodes, the flow velocity distribution between the electrodes can be made more uniform, and the minimum flow velocity in the discharge generation region can be further increased. The invention according to claim 4 of the present invention is to reduce the turbulence of the flow of the laser gas because the cross-sectional shape of the air flow path regulating member and the cross-sectional shape of the electrode when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the electrode are substantially equal. Can be.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例の構
成を示す図である。なお、同図では前記図5と同様、予
備電離手段、放電により発生する熱により加熱されたレ
ーザガスを冷却するための熱交換手段等は省略されてい
る。図1において、レーザチェンバは、チェンバ本体1
と、このチェンバ本体1上部に気密に取付けられる絶縁
ベース11よりなる。絶縁ベース11は、セラミックス
等の絶縁材料で構成され、そのレーザチェンバ内部に向
いた面上にはレーザ光軸方向に延びた一対の電極2a,
2bの一方の電極(高電圧側)2aが設置されている。
この電極2aは通電部材3を介して高電圧パルス発生器
4の高電圧側に接続されている。電極2aが設置される
絶縁ベース11には、前記図7に示したように、電極2
aを取り囲むように襞部11aが形成され、沿面距離を
長くして沿面放電の発生を防止している。一方、電極
(高電圧側)2aに所定間隔だけ離間して対向した他方
の電極(接地側)2bは、不図示の通電部材を介して高
電圧パルス発生器4の接地側に接続されている。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. Note that, as in FIG. 5, the pre-ionization means, the heat exchange means for cooling the laser gas heated by the heat generated by the discharge, and the like are omitted in FIG. In FIG. 1, a laser chamber is a chamber body 1.
And an insulating base 11 air-tightly mounted on the upper part of the chamber main body 1. The insulating base 11 is made of an insulating material such as ceramics, and has a pair of electrodes 2a and 2a extending in the laser optical axis direction on a surface facing the inside of the laser chamber.
2b is provided with one electrode (high voltage side) 2a.
The electrode 2a is connected to the high voltage side of the high voltage pulse generator 4 via the current supply member 3. As shown in FIG. 7, the electrode 2a is provided on the insulating base 11 on which the electrode 2a is installed.
A fold 11a is formed so as to surround a, and the creepage distance is increased to prevent the occurrence of creeping discharge. On the other hand, the other electrode (ground side) 2b facing the electrode (high voltage side) 2a at a predetermined interval is connected to the ground side of the high voltage pulse generator 4 via a conducting member (not shown). .
【0012】電極(接地側)2bは、光軸方向の両端部
がアルミナで、中央部が金属で形成された板状の電極保
持体21に取り付けられている。板状の電極保持体21
の両端部をアルミナで形成することにより、電極2bと
チェンバ本体1との間の絶縁を確保することができ、放
電時、放電電流により電極2bの電圧が過渡的に上昇し
ても、電極2bとチェンバ本体1との間にアーク放電等
が発生するのを回避することができる。上記一対の電極
間2a,2bに、前記したように高電圧パルス発生器4
より立上りの早い高電圧パルスを印加して放電を発生さ
せることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励起さ
れる。チェンバ本体1の側面にはレーザ光が通過するた
めの窓部1bが設けられ、この窓部1bは不図示の窓材
により封止される。また、レーザチェンバ内部でレーザ
ガスを高速循環させるため、クロスフローファン5が設
置され、クロスフローファン5には前記したように両端
部にファンの中心軸線と略一致する突出部5aが設けら
れ、この突出部5aが回転軸受5bによって回転可能に
保持される。The electrode (ground side) 2b is attached to a plate-like electrode holder 21 having both ends in the optical axis direction made of alumina and a central part made of metal. Plate-shaped electrode holder 21
Is formed of alumina at both ends, insulation between the electrode 2b and the chamber body 1 can be ensured. Even if the voltage of the electrode 2b transiently increases due to the discharge current during discharge, the electrode 2b An arc discharge or the like can be prevented from being generated between the chamber body 1 and the chamber. As described above, the high-voltage pulse generator 4 is provided between the pair of electrodes 2a and 2b.
By generating a discharge by applying a high-voltage pulse having a faster rise, a laser gas as a laser medium is excited. A window 1b through which laser light passes is provided on a side surface of the chamber body 1, and the window 1b is sealed with a window material (not shown). Further, in order to circulate the laser gas at a high speed inside the laser chamber, a cross flow fan 5 is provided, and the cross flow fan 5 is provided with protrusions 5a substantially coincident with the center axis of the fan at both ends as described above. The protrusion 5a is rotatably held by the rotary bearing 5b.
【0013】上記電極保持体21の前記襞部11aと対
向する位置であって、その長手方向の両端部には、本発
明に係わるアルミナ等の絶縁材から形成された風路規制
部材6が取りつけられている。上記風路規制部材6は、
図2に示すように、電極2a,2b間で発生するレーザ
光を遮蔽しないように、その放電方向の高さが接地側電
極の高さと同等、もしくは、若干(例えば、5mm好ま
しくは1mm程度)低くなるように形成され、電極(接
地側)2bの長手方向両側に形成される空間に風が流れ
るのを規制する。風路規制部材6の加工精度、取付精
度、および、レーザチェンバの外側に配置されるレーザ
共振器のアライメント精度等を考えれば、上記したよう
に、風路規制部材の高さは、接地側電極の高さより若干
低くなるように(図2の△h)形成することが望まし
い。また、風路規制部材6の光軸方向の長さは、襞部1
1aが光軸方向に占める領域の幅(幅A)と同等の長さ
(光軸方向の長さ)である。このような構成とすること
により、接地側電極両端部側にあるレーザガス循環空間
の断面積を電極間のそれとほぼ等しくすることができ
る。ここで、図2に示す風路規制部材6と電極(接地
側)2bとの間の空間Aや、絶縁ベース11の襞部11
aが存在する領域は、レーザガスがほとんど流れない。
このため、上記したように接地側電極両端部側にあるレ
ーザガス循環空間の断面積は実質的に電極2a,2b間
のそれとほぼ等しくなる。An air flow regulating member 6 made of an insulating material such as alumina according to the present invention is attached to the electrode holder 21 at a position facing the fold 11a and at both longitudinal ends thereof. Have been. The air passage regulating member 6 includes:
As shown in FIG. 2, the height in the discharge direction is equal to or slightly (for example, about 5 mm, preferably about 1 mm) in the discharge direction so as not to block the laser light generated between the electrodes 2a and 2b. It is formed so as to be low, and restricts the flow of wind to the space formed on both sides in the longitudinal direction of the electrode (ground side) 2b. Considering the processing accuracy, the mounting accuracy of the air passage regulating member 6, the alignment accuracy of the laser resonator disposed outside the laser chamber, and the like, as described above, the height of the air passage regulating member is equal to the height of the ground electrode. Is desirably formed to be slightly lower than the height (Δh in FIG. 2). In addition, the length of the air path regulating member 6 in the optical axis direction is
1a is a length (length in the optical axis direction) equivalent to the width (width A) of the region occupied in the optical axis direction. With such a configuration, the cross-sectional area of the laser gas circulation space at both ends of the ground-side electrode can be made substantially equal to that between the electrodes. Here, the space A between the air passage regulating member 6 and the electrode (ground side) 2b shown in FIG.
The laser gas hardly flows in the area where a exists.
Therefore, as described above, the cross-sectional area of the laser gas circulation space on both ends of the ground-side electrode is substantially equal to that between the electrodes 2a and 2b.
【0014】図1、図2に示すように風路規制部材6を
取り付けて、電極2a,2b間を流れるガスの流速分布
を観測した。その結果を図3に模式的に示す。なお、こ
こに示す流速分布は、電極間の中心位置における流速の
光軸方向(電極長手方向)の分布である(図3二点鎖線
に示す位置における分布)。以上のように、本実施例に
おいては、電極(接地側)2bの両端部側にあるレーザ
ガス循環空間の断面積を電極2a,2b間のそれとほぼ
等しくすることができたので、電極間の流速分布をほぼ
均一とすることができ、放電発生領域において、ガス流
速が必要最低流速を下回ることが無い。このため、放電
が安定し、アーク放電が発生することなく、結果として
レーザ出力が安定とすることができた。As shown in FIGS. 1 and 2, the airflow regulating member 6 was attached, and the flow velocity distribution of the gas flowing between the electrodes 2a and 2b was observed. FIG. 3 schematically shows the results. The flow velocity distribution shown here is the distribution of the flow velocity at the center position between the electrodes in the optical axis direction (longitudinal direction of the electrodes) (distribution at the position shown by the two-dot chain line in FIG. 3). As described above, in this embodiment, the cross-sectional area of the laser gas circulation space at both ends of the electrode (ground side) 2b can be made substantially equal to that between the electrodes 2a and 2b. The distribution can be made substantially uniform, and the gas flow rate does not fall below the required minimum flow rate in the discharge generation region. For this reason, the discharge was stabilized and no arc discharge occurred, and as a result, the laser output could be stabilized.
【0015】図4は本発明の第2の実施例を示す図であ
る。本実施例は、電極(高電圧側)2aが設置される絶
縁ベース11に襞部11aが形成されていない場合の実
施例を示している。図4において、前記図1に示したも
のと同一のものには同一の符号が付されており、図1と
同様、レーザチェンバは、チェンバ本体1と絶縁ベース
11よりなる。セラミックス等の絶縁材料で構成された
絶縁ベース11のレーザチェンバ内部に向いた面上には
レーザ光軸方向に延びた電極(高電圧側)2aが設置さ
れている。この電極2aは通電部材3を介して高電圧パ
ルス発生器4の高電圧側に接続されている。電極(高電
圧側)2aが設置される絶縁ベース11には前記図7に
示したような襞部11aが形成されていないが、絶縁ベ
ース11の大きさはチェンバ本体1の側壁と電極(高電
圧側)2aとが沿面放電を発生しない距離だけ離間する
ような大きさとされている。FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the present invention. This embodiment shows an embodiment in which the fold 11a is not formed on the insulating base 11 on which the electrode (high voltage side) 2a is installed. In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the laser chamber comprises a chamber main body 1 and an insulating base 11, as in FIG. An electrode (high-voltage side) 2a extending in the laser optical axis direction is provided on a surface of the insulating base 11 made of an insulating material such as ceramics and facing the inside of the laser chamber. The electrode 2a is connected to the high voltage side of the high voltage pulse generator 4 via the current supply member 3. Although the fold 11a as shown in FIG. 7 is not formed on the insulating base 11 on which the electrode (high voltage side) 2a is installed, the size of the insulating base 11 is different from the side wall of the chamber body 1 and the electrode (high). (The voltage side) 2a is separated by a distance that does not cause creeping discharge.
【0016】一方、前記電極(高電圧側)2aに所定間
隔だけ離間して対向した他方の電極2bは、不図示の通
電部材を介して高電圧パルス発生器4の接地側に接続さ
れている。電極(接地側)2bは、図1に示したものと
同様、光軸方向の両端部がアルミナで、中央部が金属で
形成された板状の電極保持体21に取り付けられてい
る。上記一対の電極間2a,2bに、前記したように高
電圧パルス発生器4より立上りの早い高電圧パルスを印
加して放電を発生させることにより、レーザ媒質である
レーザガスが励起される。チェンバ本体1の側面にはレ
ーザ光が通過するための窓部1bが設けられ、この窓部
1bは不図示の窓材により封止される。また、レーザチ
ェンバ内部でレーザガスを高速循環させるため、クロス
フローファン5が設置され、クロスフローファン5には
前記したように両端部にファンの中心軸線と略一致する
突出部5aが設けられ、この突出部が回転軸受5bによ
って回転可能に保持される。On the other hand, the other electrode 2b opposed to the electrode (high-voltage side) 2a at a predetermined interval is connected to the ground side of the high-voltage pulse generator 4 via a current-carrying member (not shown). . The electrode (ground side) 2b is attached to a plate-like electrode holder 21 having both ends in the optical axis direction made of alumina and a center part made of metal, similarly to the electrode shown in FIG. By applying a high-voltage pulse having a rapid rise from the high-voltage pulse generator 4 to the discharge between the pair of electrodes 2a and 2b as described above, a laser gas as a laser medium is excited. A window 1b through which laser light passes is provided on a side surface of the chamber body 1, and the window 1b is sealed with a window material (not shown). Further, in order to circulate the laser gas at a high speed inside the laser chamber, a cross flow fan 5 is provided, and the cross flow fan 5 is provided with protrusions 5a substantially coincident with the center axis of the fan at both ends as described above. The protrusion is rotatably held by the rotary bearing 5b.
【0017】電極(高圧側)2aの長手方向の両端部の
上記絶縁ベース11上には、アルミナ等の絶縁材から形
成された風路規制部材6aが取り付けられ、また、上記
電極保持体21の上記風路規制部材6aと対向する位置
には、アルミナ等の絶縁材から形成された風路規制部材
6bが取り付けられている。上記風路規制部材6a,6
bは、第1の実施例と同様、電極間で発生するレーザ光
を遮蔽しないように、その放電方向の高さが接地側電極
の高さと同等、もしくは、若干(例えば、5mm好まし
くは1mm程度)低くなるように形成される。また、風
路規制部材6a,6bの光軸方向の長さは、電極2a,
2b間の流速分布がほぼ均一となる長さとする。例え
ば、前記第1の実施例における幅Aと同等の長さとすれ
ばよい。On the insulating base 11 at both ends in the longitudinal direction of the electrode (high-pressure side) 2a, an air passage regulating member 6a made of an insulating material such as alumina is attached. At a position facing the air passage regulating member 6a, an air passage regulating member 6b formed of an insulating material such as alumina is attached. The air path regulating members 6a, 6
b, as in the first embodiment, the height in the discharge direction is equal to or slightly (for example, about 5 mm, preferably about 1 mm) so that the laser beam generated between the electrodes is not shielded. ) It is formed to be lower. The length of the air path regulating members 6a and 6b in the optical axis direction is equal to the length of the electrodes 2a and
The length is such that the flow velocity distribution between 2b is substantially uniform. For example, the length may be equal to the width A in the first embodiment.
【0018】以上のように、本実施例においては、電極
2a,2bの両端部側にあるレーザガス循環空間の断面
積を電極2a,2b間のそれとほぼ等しくすることがで
きるので、第1の実施例と同様、電極間の流速分布をほ
ぼ均一とすることができ、放電発生領域において、ガス
流速が必要最低流速を下回ることが無い。このため、放
電が安定し、アーク放電が発生することなく、結果とし
てレーザ出力が安定とすることができた。なお、上記第
1、第2の実施例において、風路規制部材6,6a,6
bのレーザガスが流れる方向に対面する部分は、曲面で
あったほうが望ましい。これは、曲面にすることによ
り、レーザガスが風路規制部材6,6a,6bに衝突し
た際、レーザガスの流れの乱れが低減されるためであ
る。特に、図5に示すように、電極長手方向に直交する
平面で切ったときの風路規制部材6,6a,6bの断面
の形状を、電極2a,2bの断面形状と略等しくすれ
ば、レーザガスの流れの乱れを一層低減化することがで
きる。As described above, in this embodiment, the cross-sectional area of the laser gas circulation space at both ends of the electrodes 2a and 2b can be made substantially equal to that between the electrodes 2a and 2b. As in the example, the flow velocity distribution between the electrodes can be made substantially uniform, and the gas flow velocity does not fall below the required minimum flow velocity in the discharge generation region. For this reason, the discharge was stabilized and no arc discharge occurred, and as a result, the laser output could be stabilized. In the first and second embodiments, the air passage regulating members 6, 6a, 6
It is desirable that the portion b facing the direction in which the laser gas flows is a curved surface. This is because the curved surface reduces turbulence in the flow of the laser gas when the laser gas collides with the airflow path regulating members 6, 6a, 6b. In particular, as shown in FIG. 5, if the cross-sectional shape of the air passage regulating members 6, 6a, 6b when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the electrodes is made substantially equal to the cross-sectional shape of the electrodes 2a, 2b, the laser gas The turbulence of the flow can be further reduced.
【0019】[0019]
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
以下の効果を得ることができる。 (1)電極の長手方向の両端部に風路規制部材を設けた
ので、電極間の流速分布をほぼ均一として放電領域の最
低流速を上げることができ、放電を安定させることがで
きる。その結果、レーザ出力を安定にすることができ
る。 (2)風路規制部材の放電方向の高さを、上記一対の電
極の放電方向の高さと等しくすることにより、電極の両
端部側にあるレーザガス循環空間の断面積を電極間の断
面積とほぼ等しくすることができ、電極間の流速分布を
一層均一化して放電領域の最低流速をより上げることが
できる。 (3)電極長手方向に直交する平面で切ったときの上記
風路規制部材の断面形状と電極の断面形状が略等しくす
ることにより、レーザガスの流れの乱れを低減すること
ができる。As described above, in the present invention,
The following effects can be obtained. (1) Since the airflow regulating members are provided at both ends in the longitudinal direction of the electrodes, the flow velocity distribution between the electrodes can be made substantially uniform, the minimum flow velocity in the discharge region can be increased, and the discharge can be stabilized. As a result, the laser output can be stabilized. (2) By making the height of the air flow regulating member in the discharge direction equal to the height of the pair of electrodes in the discharge direction, the cross-sectional area of the laser gas circulation space at both ends of the electrodes is made equal to the cross-sectional area between the electrodes. It can be made substantially equal, and the flow velocity distribution between the electrodes can be made more uniform, and the minimum flow velocity in the discharge region can be further increased. (3) By making the cross-sectional shape of the air flow path regulating member and the cross-sectional shape of the electrode substantially equal when cut on a plane perpendicular to the longitudinal direction of the electrode, the turbulence of the flow of the laser gas can be reduced.
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】風路規制部材と電極の放電方向の高さとの関係
を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining a relationship between an airflow regulating member and a height of an electrode in a discharge direction.
【図3】本発明において電極間を流れるガスの流速分布
を模式的に示した図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a flow velocity distribution of a gas flowing between electrodes in the present invention.
【図4】本発明の第2の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図5】電極長手方向に直交する平面で切ったときの風
路規制部材の断面形状の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a cross-sectional shape of the airflow path regulating member when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the electrode.
【図6】従来のレーザチェンバ内部を示す模式図であ
る。FIG. 6 is a schematic view showing the inside of a conventional laser chamber.
【図7】高電圧側電極が設置される絶縁ベースに形成さ
れた襞部を示す図である。FIG. 7 is a view showing a fold formed on an insulating base on which a high-voltage side electrode is installed.
【図8】従来装置において電極間を流れるガスの流速分
布を模式的に示した図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing a flow velocity distribution of a gas flowing between electrodes in a conventional apparatus.
1 チェンバ本体 11 絶縁ベース 2a,2b 電極 21 電極保持体 3 通電部材 4 高電圧パルス発生器 5 クロスフローファン 6,6a,6b 風路規制部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber main body 11 Insulation base 2a, 2b Electrode 21 Electrode holder 3 Current supply member 4 High-voltage pulse generator 5 Cross flow fan 6, 6a, 6b Airway regulation member
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 美濃部 猛 神奈川県横浜市青葉区元石川町6409 ウシ オ電機株式会社内 Fターム(参考) 5F071 DD01 DD08 EE04 FF05 FF09 GG05 JJ05 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Takeshi Minobe 6409 Motoishikawacho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Fushio Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5F071 DD01 DD08 EE04 FF05 FF09 GG05 JJ05
Claims (4)
と、このレーザチェンバ内に配置された所定間隔離間し
て対向し、レーザ光軸方向に伸びた形状を有する一対の
電極と、 レーザガスを当該電極間に流れる循環流とするためのガ
ス循環手段とを有し、上記一対の電極のうちの高圧側電
極の長手方向周辺に沿面距離を確保するための絶縁部材
が設けられたガスレーザ装置であって、 低圧側電極の長手方向の両端部の上記絶縁部材と対向す
る位置に風路規制部材が設けられていることを特徴とす
るガスレーザ装置。1. A laser chamber in which a laser gas is sealed, a pair of electrodes facing each other and spaced apart from each other by a predetermined distance and arranged in the laser chamber, and having a shape extending in a laser optical axis direction. A gas laser device having a gas circulating means for a circulating flow flowing therethrough, provided with an insulating member for ensuring a creeping distance around a longitudinal direction of the high-pressure side electrode of the pair of electrodes, A gas laser device, wherein an air passage regulating member is provided at a position facing the insulating member at both ends in the longitudinal direction of the low-voltage side electrode.
と、このレーザチェンバ内に配置された所定間隔離間し
て対向し、レーザ光軸方向に伸びた形状を有する一対の
電極と、 レーザガスを当該電極間に流れる循環流とするためのガ
ス循環手段とを有するガスレーザ装置であって、 上記一対の電極の長手方向の両端部にそれぞれ風路規制
部材が設けられていることを特徴とするガスレーザ装
置。2. A laser chamber in which a laser gas is sealed, a pair of electrodes arranged in the laser chamber, facing each other at a predetermined interval, and having a shape extending in a laser optical axis direction; 1. A gas laser device comprising: a gas circulating means for producing a circulating flow flowing through a pair of electrodes, wherein air flow regulating members are provided at both ends in a longitudinal direction of the pair of electrodes.
上記一対の電極の放電方向の高さと等しいことを特徴と
する請求項1または請求項2のガスレーザ装置。3. The height of the air flow regulating member in the discharge direction is:
3. The gas laser device according to claim 1, wherein the height of the pair of electrodes is equal to the height in the discharge direction.
きの上記風路規制部材の断面形状と電極の断面形状が略
等しいことを特徴とする請求項1または請求項2のガス
レーザ装置。4. The gas laser device according to claim 1, wherein the cross-sectional shape of the airflow regulating member when cut along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the electrode is substantially equal to the cross-sectional shape of the electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000039498A JP2001230473A (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Gas laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000039498A JP2001230473A (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Gas laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001230473A true JP2001230473A (en) | 2001-08-24 |
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ID=18563050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000039498A Pending JP2001230473A (en) | 2000-02-17 | 2000-02-17 | Gas laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001230473A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003060270A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Gigaphoton Inc | Pulse oscillation gas laser device |
JP2007250992A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Komatsu Ltd | Preliminary ionization electrode for gas laser |
JP2010199839A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | Pulse generator |
-
2000
- 2000-02-17 JP JP2000039498A patent/JP2001230473A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003060270A (en) * | 2001-08-10 | 2003-02-28 | Gigaphoton Inc | Pulse oscillation gas laser device |
JP2007250992A (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-27 | Komatsu Ltd | Preliminary ionization electrode for gas laser |
JP2010199839A (en) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Kyosan Electric Mfg Co Ltd | Pulse generator |
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