JPH04350982A

JPH04350982A - 放電励起エキシマレーザ装置

Info

Publication number: JPH04350982A
Application number: JP3123658A
Authority: JP
Inventors: Mutsumi Mimasu; 三升　睦己; Naotaka Kosugi; 直貴小杉; Tadaaki Miki; 三木　忠明; Yasuhiro Shimada; 恭博嶋田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-05-28
Filing date: 1991-05-28
Publication date: 1992-12-04

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、放電励起エキシマレー
ザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業用パルス光源として紫外域で
発振するレーザ装置が注目されている。中でもエキシマ
レーザは、レーザ媒質であるクリプトン，キセノン，ア
ルゴン等の希ガスとフッ素，塩素等のハロゲンガスを組
み合わせることにより、３５３ｎｍから１９３ｎｍの間
のいくつかの波長で発振線を得ることができる。特にフ
ッ化クリプトンエキシマレーザは波長２４８ｎｍで発振
し、水銀のｇ線（４３６ｎｍ）あるいはｉ線（３６５ｎ
ｍ）の場合と比べて倍以上集積度の高い、いわゆる超Ｌ
ＳＩ製造への道をひらくものとして期待されている。

【０００３】これらエキシマレーザは、コンデンサなど
に蓄積した電荷を短時間に放出することによりレーザ媒
質であるガスを放電励起してレーザ光を得る、パルスレ
ーザの一種である。レーザ光の持続時間は一般に数１０
ナノ秒であり、数ミリ秒から数１０ミリ秒の周期で繰り
返し発振させるのが普通である。

【０００４】このようなパルス光源であるエキシマレー
ザを産業用として用いる場合、性能はもちろん、装置の
信頼性，長寿命化が重要になる。その一つとして、放電
チャンバー内の不純物の発生を抑制し放電チャンバー内
の汚染を少なくすることが必要となっていくる。現在、
市販されているレーザ装置では、放電励起方式エキシマ
レーザであり、１対の電極間で放電を起こすことにより
電極間に存在するエキシマガスを励起しレーザ光を得る
。しかし、放電時間が数十ｎｓと短く、電極間距離が放
電を形成する時間として充分ではない。従って、放電を
形成させるために電極間を予備電離して電子を均一に与
えることが必要となる。その予備電離方法として、通常
、ＵＶスパーク予備電離方式を採用している。この予備
電離方式は、狭いギャップ間が放電破壊する瞬間に出す
紫外光により電極間に存在するガスを電離する方法であ
る。しかし、この方法では、ギャップ間の放電のスパッ
タリング等によって不純物が発生する。それに対し、不
純物が発生しにくい長寿命化に適していると言われる予
備電離方式に、コロナ予備電離方式がある。コロナ予備
電離方式は、不平等電界における局所放電であるコロナ
放電の発光を予備電離として用いる。この方式は、スパ
ッタリングによるダクトの発生等がなくガスの汚染が少
ないため長寿命化に適している。コロナ予備電離装置の
構成は、図４のように主電極１を有し、もう一方の主電
極２とコロナ放電発生用の補助電極３の間に誘電体４を
挟み、その主電極２として複数の開口部を有する構成に
している。そして主電極２と補助電極３間に電圧をかけ
ると、補助電極３と主電極２の間に不平等な電界がかか
る。そしてその結果電界が一番強いところ、この場合は
主電極２表面上にコロナ放電が生じる。この放電により
主電極１と主電極２の間に存在するレーザ媒質を予備電
離する。

【０００５】しかし、このような従来のコロナ予備電離
方式では、主電極２と補助電極３との間に挟まれた誘電
体４の誘電率が低いために予備電離強度が低く効率が従
来のＵＶスパーク予備電離方式に比べて低いという欠点
があった。構成上、電界を強くする方法として誘電体の
厚さを薄くしたり、誘電率の大きいものを使うことで工
夫されている。しかし、現在使われているアルミナ磁器
ににしても比誘電率は約１０であり、効率としてはＵＶ
スパーク予備電離方式のものと同レベルには到ってはい
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のコロ
ナ予備電離方式による放電励起エキシマレーザ装置では
、レーザ媒質を挟んで相対している一方の複数の開口部
を有する第２の主電極と補助電極の間に挟まれた誘電体
の誘電率が低いために予備電離強度が低く効率が従来の
ＵＶスパーク予備電離方式に比べて低いという欠点があ
った。また強誘電体を使うにしても、ＳｒＴｉＯ３やＢ
ａＴｉＯ３のような強誘電体は機械的に非常にもろく、
現在使われている必要な形状で使用することは困難であ
るという課題があった。

【０００７】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたもので、高効率の信頼性の高い長寿命の放電
励起エキシマレーザ装置を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、誘電体が誘電率が異なる複数個の誘電体か
らなる複合誘電体で構成されている。

【０００９】

【作用】この構成により、コロナ予備電離の予備電離効
果を高めレーザの取り出し効率を上げることができる。その結果、長時間動作時の経時変化においても極めて安
定したエネルギーが得られる高効率の信頼性の高い長寿
命放電励起エキシマレーザ装置を実現できることとなる
。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の一実施例である放電励起エキ
シマレーザ装置の構成図である。図１において、図４の
従来例と同一部分には同一番号を付し、説明を省略する
。すなわち本発明の特徴は誘電体が強誘電体１１とセラ
ミックス１２からなる複合誘電体からなることである。

【００１１】以下、その動作を説明する。すなわち、励
起回路から補助電極３と複数の開口部を有する第２の主
電極２間に電圧が加えられる。ただし、ここでは予備電
離回路を励起回路と同じ回路上で構成する自動予備電離
回路で構成しているので第１の主電極１と補助電極３の
電位は同じである。そうすると不平等電界を生じさせる
一方の第２の主電極２が不均一形状であり、電極間の誘
電体が強誘電体１１が加工成形が容易なセラミックス１
２で固められた複合誘電体であることから、この間には
著しい不平等電界が生じる。その結果、複数の開口部を
揺する第２の主電極２上の一番電界が強いところを中心
に局部破壊を起こしコロナ放電が発生する。そのコロナ
放電から発生した光で第１および第２の主電極中のガス
を予備電離する。その後に第１および第２の主電極間を
放電させレーザ出力を得る。

【００１２】この装置では複数個の強誘電体１１をセラ
ミックス１２で固めている。この構造では従来の誘電体
構成に加えてコロナ放電が発生しやすい不平等電界を、
さらに強調するようにできる。そのため、予備電離効率
は向上し、また補助電極３と複数の開口部を有する第２
の主電極２間に加える電圧を下げることもできるため、
絶縁設計も容易になる。また従来使用できなかった機械
的強度の弱い強誘電体１１を誘電離率の低い機械的強度
の高いセラミックス１２と併用して用いることにより使
用することができるようになり、絶縁体全体としての誘
電率を高くできる。そして腐食性の高いエキシマガスに
触れるところは耐食性の高いセラミックス１２であるの
で誘電体自身の信頼性も高い。

【００１３】また補助電極３または第２の主電極２を複
合誘電体にメタライズすることにより複合誘電体と電極
間の隙間がなくなりコロナ放電に用いられるエネルギー
損失が少なくなる。そして、全体の機械強度も強くなる
。

【００１４】図２は本発明の第２の実施例であるエキシ
マレーザ装置の構成図である。動作は図１の実施例と同
じである。ここでは複合誘電体の構成として強誘電体１
１を樹脂１３で固め、セラミックス１２で全体を覆うよ
うにしている。このように、セラミックス１２よりも誘
電率は低いけれども機械的強度の強い樹脂１３を使って
製作容易にすることもできる。

【００１５】図３は本発明の第３の実施例であるエキシ
マレーザ装置の構成図である。動作は図１の実施例と同
じである。ここでは複合誘電体の構成として強誘電体１
１の一つ一つを樹脂１３で固め、セラミックス１２で全
体を固めている。

【００１６】なお、基本的に不平等電界を強調するよう
に誘電体中の誘電率が分布しているようになっていれば
、電極の面方向に分布した強誘電体１１のまわりに介在
する誘電体の構成方法は特定されない。

【００１７】以上のように構成を有するもので、実施例
のエキシマレーザ装置は長時間動作時の経時変化におい
ても極めて安定したエネルギーが得られる高効率な産業
用エキシマレーザ装置となる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、補助電極
と複数の開口部を有する主電極間の誘電体を複合誘電体
とすることでコロナ放電の発光による予備電離効果を高
めることにより、レーザの発振効率を向上させるととも
に、高効率の信頼性の高い長寿命の放電励起エキシマレ
ーザ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である放電励起エキシマ
レーザ装置の放電部のレーザ光軸方向の断面図

【図２】
本発明の第２の実施例である放電励起エキシマレーザ装
置の放電部のレーザ光軸方向の断面図

【図３】本発明の
第３の実施例である放電励起エキシマレーザ装置の放電
部のレーザ光軸方向の断面図

【図４】従来の放電励起エ
キシマレーザ装置の放電部のレーザ光軸方向の断面図

【符号の説明】

１　　　　第１の主電極２　　　　第２の主電極３　　　　補助電極１１　　強誘電体１２　　セラミックス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　第１の主電極と、その第１の主電極に
対向して、レーザ媒質を挟んで形成された複数の開口部
を有する第２の主電極と、その第２の主電極との間に誘
電体を挟んで前記第１の主電極とは反対側に形成された
補助電極とを少なくとも有する放電励起エキシマレーザ
装置において、前記誘電体が誘電率が異なる複数個の誘
電体からなる複合誘電体であることを特徴とする誘電励
起エキシマレーザ装置。
【請求項２】　　複合誘電体が、複数個の強誘電体をセ
ラミックスで固めて構成されていることを特徴とする請
求項１記載の放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項３】　　複合誘電体が、複数個の強誘電体間を
樹脂で固め、その表面をセラミックスで固めて構成され
ていることを特徴とする請求項１記載の放電励起エキシ
マレーザ装置。
【請求項４】　　第２の電極が複合誘電体表面にメタラ
イズされた構成であることを特徴とする請求項１記載の
放電励起エキシマレーザ装置。
【請求項５】　　補助電極が複合誘電体表面にメタライ
ズされた構成であることを特徴とする請求項１記載の放
電励起エキシマレーザ装置。