JPS63229869A - レ−ザ−発振器 - 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】 産業上の利用分野 本発明は希ガスハライド放電励起を利用したエキ７マレ
ーザ装置に関する。

従来の技術 発生する唯一のものとして知られ、半導体プロセス、化
学工業、医療、エネルギー分野などへの応用展開が期待
されている。

エキシマレーザ装置は、コンデンサに蓄積された電荷を
エキシマレーザ管部電極に瞬時に印加してパルス放電さ
せることにより、紫外線領域のエキシマレーザ光を得る
。第３図にエキシマレーザ装置に用いられる代表的な容
量移行型励起回路を示す。この回路の動作は高圧電源に
より端子３１゜３２間に高電圧ＨＶを印加すると、スト
レージコンデンｆ　Ｃ＋に充電用インダクタンスＬによ
って蓄積すれた電荷は通常はスパークギャップあるいは
サイシトロ／スイッチＳを短絡することにより極性が反
転し相対向するスパークギャップＳＧを介して、ピーキ
ングコンデンサＣＩへ移行される。ピーキングコンデン
サＣ寓を充電する時間中にスパークギャップＳＧにより
主電極である陽極３３と陰極３４との間にレーザ媒質ガ
スの紫外線照射が発生し予備イオン化されると同時にピ
ーキングコンデンサＣ１へ充に注入され、自爆電圧に達
すると主放電が開始されてレーザ光が発生する。

このような励起動作においてレーザ光の変換効率を高め
るための重要な働きは、上記動作におけるピーキングコ
ンデンサＣ２−スパークギャップアレイＳＧ−主電極３
３．３４−ピーキングコンデンサＣ２にいたる閉ループ
（Ｃ２ｓｃ　　ＲＬ　　０２）に流れる電流■２を短時
間（エキシマレーザの場合数＋ｎ５ｅｃ）の間に大電力
を注入することが重要であり出力増大化につながる。

短時間に大電力を主電極３３．３４に注入するためには
閉ループに含まれる装置構成及び結線によって決まる浮
遊インダクタンスＬ、を極力最少にすることが望まれる
。従来の装置にて我々は計算により浮遊インダクタンス
を求めた結果、約１２ｎＨであることが判明した。

第３図に一点鎖線で囲まれた閉ループは圧力容器３５に
入れられている。この部分の従来技術について第４図に
より説明する。

レーザガスを封入する圧力容器１０１に主電極である陽
極１０２、陰極１０３を有し放電空間１０４を設は配置
される。主電極の形状は一様電界を得るため電磁気学的
計算を行なった古くはロゴスキー電極形状、現在ではチ
ャン電極形状としたものを用いており光軸方向に長い電
極である。主電極の両端には予備電離を行うために設け
られたギャップ１０５を介してスパークアレイ１０６が
相対向して主電極長手方向に沿って複数本設けられてい
る。スパークアレー１０６の一方は接地され、片側はピ
ーキングコンデンサ１０７が高圧容器を兼ねた電気絶縁
体１０８を介して高圧容器外側に設けられておシピーキ
ングコンデンサ１０７は結線板１０９とボルト１１０に
より陰極へ結ばれる。上記構成により第３図に示した閉
ループの働きを実施することができる。

しかし問題は装置、閉ループに介在する浮遊インダクタ
ンスを最小にすることが必要である。

浮遊インダクタンスは装置構成によシ決定され、最小限
にするためには閉ループを構成するパスをできるだけ短
縮化しコンパクトにし主電極に近づけることが必要であ
るが従来装置に於ては閉ループバスが長く、浮遊インダ
クタンスを小さくできずレーザ出力を増大することはで
きない。

そこでこの問題点を改善するため第５図に示す装置を考
案し試みた。ピーキングコンデンサ１０７を高圧容器１
０１の内部に配置し更に主電極１０２゜１０３に近づけ
閉ループのバスを短くする構成を行なった結果、浮遊イ
ンダクタンスを約１０ｎＨ以下に低くすることができ、
レーザ出力も約２０％増大することが可能となった。

発明が解決しようとする問題点 しかし本改善案はレーザ出力の増大は得られるがエキシ
マレーザ装置を動作させるため用いられる、レーザ媒質
ガス例えば紫外発光２４８ｎｍの波長を得るフッ化クリ
プトン又は波長１９３ｎｍを得るフッ化アルゴン等フッ
素ガスを用いるレーザでは活性なフッ素ガスとの化学反
応によって圧力容器１０１の内部に設けたコンデンサー
１０７の表面が蝕食され、レーザガスの劣化が急速に進
むことから結果としてレーザ出力が低下し、エキシマレ
ーザ装置の寿命が短かく信頼性を悪くする。又、エキシ
マレーザではパルス放電励起による高繰り返しを高くし
て平均出力の増大化をめざしているが、その際個々のコ
ンデンサの持つ内部抵抗によりジュール熱を発生し温度
上昇をきたす為、先に述べたフン素ガスによる化学反応
を促進しレーザ出力低下の原因となる。

本発明は上記問題点を解決するもので、浮遊インダクタ
ンスが小さく、レーザ出力の高い、レーザガスの寿命の
長いエキシマレーザ装置を提供するものである。

問題点を解決するための手段 そこで上記従来装置問題点を解決するため本発明は、少
なくとも一方の主電極の内部に空間層を設け、更に必要
とする複数個のピーキングコンデンサを圧力容器内に配
置し、コンデンサー及び主電極を冷却媒体を流入しジュ
ール熱を除去するものである。

作用 上記技術的手段ｌこよる作用は次の様になる。

即ち、ピーキングコンデンサを少なくともどちらか一方
の主電極内部に設けることにより、閉ループのパスを最
も短くできるため浮遊インダクタンスを最小にすること
ができ、レーザ出力の向上を図ることが可能となる。又
空間層内部に冷却媒体を流入させることができるため、
コンデンサに発生するジーール熱を取り徐くことができ
る。更に主放電により発生する熱を主電極を介して除去
できるためレーザ出力の向上、ならびに出力安定性、レ
ーザガスの寿命を伸ばし信頼性の高い高出力エキシマレ
ーザ装置を実現できる。

実施例 以下本発明の実施例を図面に基いて詳細に説明する。第
１図は本発明の第１実施例を示す断面図である。

圧力容器１の内部に主電極である陽極２、陰極３が主放
電域４を設けて相対向して光軸長手方向に配置される。

陰極３の内部に空間層、すなわち冷却層５を長袖方向に
設はコンデンサ６の一方を直接ボルト等を介して電極３
に固定し、他方を電気絶縁板７を介して高電圧結線板８
にボルト９にて強く固定される。高電圧結線板８はスパ
ークアレー１０を介して閉ループの装置構成となる。

冷却層５には冷却媒体を封じるためにＱ　ＩＪングを使
用し容器内部及び大気圧とを遮断しもれがないように工
夫される。

又、冷却媒体を流入させる給排水ジャケットが長軸方向
に設けられる。

上記構成により閉ループパスの短縮を図ることテキるた
めレーザ出力を向上しエキシマレーザ装置の信頼性を高
めることができる。また、コンデンサ６はレーザ媒質ガ
スから隔離されているので腐食されることはなく、レー
ザガスの劣化は生じない。・ 第２図は本発明の第２実施例を示す断面図である。本実
施例においては、第１実施例と同様どちらか一方の主電
極、実施例では陰極３の内部の空間層５に冷却媒体を流
入させるが、冷却媒体を絶縁抵抗が高く、強誘電体媒質
として例えば純水又はオイル等を用いて流入させ、金属
の平行平板電極６，６′を陰極３の長軸方向にギヤング
を設けて２枚もしくは複数個並列に対向して並ベコンデ
ンサとする。その他の部分は第１図と同一である。

水コンデンサ或いはオイルコンデンサもしくはそれ以外
の冷却媒体にて構成することで、大出力のレーザ装置を
コンパクトに実現することができる。

又誘電体媒質が冷却を兼ねるため装置の信頼性を高める
ことができる。

発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明によれば、少なく
とも一方の主電極内部にコンデンサを内蔵し冷却媒体を
流入させ冷却することによりレーザ出力の向上と出力の
安定化、ガスの長寿命化、装置の低価格化、信頼性の向
上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のエキシマレーザ装置のコンデンサ内蔵
型電極を含む断面構成図、第２図は本発明の第２の実施
例を示す装置断面図、第３図はエキシマレーザ装置を動
作させる励起回路図、第４＃図は従来のエキシマレーザ
装置断面図、第５図は従来装置を改善した断面図である
。 ■・・・圧力容器、２・・・陽電極、３・・・陰電極、
４・・・主放電域、５・・・空間層、冷却層、６・・・
ピーキングコンデンサ、７・・・電気絶縁板、８・・・
高電圧結線板、９・・・ボルト、１０・・・スパークア
レービン、１１・・・スパークギャンブ。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男ほか１名第１図 ８高電工尉鴎１緩 第２図 第　３　図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）対向する２つの主放電電極のどちらか一方の電極
   内部長軸方向に連続した空間層を設け、空間層に一対、
   もしくは複数個のコンデンサを具備したことを特徴とす
   るレーザー発振器。
2. （２）主放電電極の内部に設けた空間層に冷却媒体を流
   入したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザー発振器。
3. （３）冷却媒体として誘電体媒質を用いたことを特徴と
   する特許請求の範囲第２項記載のレーザー発振器。