JPS60196989A - エキシマ・ガス・レ−ザ− - 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】

本発明は太陽電池の製造及び太陽電池の焼鈍しに使用さ
れ、高繰返し比及びビーム開口両端に於て均一パワー出
力であるエキシマ　（ｅｘｃｉｍｅｒ）　・、ガス・レ
ーザ発生装置に関するものである。

【従来の技術】

太陽電池の製造に於て、電子及びこれと逆に流れを発生
させる入射太陽光線に応答する半導体接合が作用されな
ければならない。シリコン素子は、Ｐ−Ｎ接合を形成さ
せるために好適にドーピングされたものは、この様に応
答する。代表的なドーピング物質としては、ボνン、リ
ン、及びヒ素等がある、通常の太陽電池の電気変換効率
は１０〜１６％である。すなわち、入射された輻射太陽
エネルギーの１０〜１６％が、太陽電池としての、ドー
プされたシリコンウェハを使用して電気エネルギーに変
換される。このシリコンの代わりに他の光感応半導体基
板物質として、例えば、ガリウム砒素、デルマニウム、
燐化ガリウム、燐化インジウム、テルル化カドニウム、
アルミ丸ム、アンチイモナイド、カドニウム、スル７ア
イデ、酸化銅、他が使用できる。 本発明に係わる太陽電池の製造に於て発生する基本的な
問題は、基礎となすシリコン結晶構造が、ドーピング物
質を注入するためのイオン注入プロセス中に損傷を受け
るということである。すなわち、注入プロセスにより通
常の結晶格子の注入位置の原子を除去し、部分的にばら
ばらの格子構造領域を形成する。この損傷は、最近の技
術進歩によれば、２００°Ｃ以上の温度で数時間ドーピ
ング物質を注入した後に、ドーピングされたシリコンウ
ェハの加熱を延長することによって、回復させることが
できる。更に、現在の技術水準に於ては、単結晶シリコ
ンのみ太陽電池の製造に用いることができる。というの
は所望の電流流通を得るためには単結晶体格子構造が必
要であり、従って外部の回路に電流を供給することがで
きる。単結とができない。従って、種々の電源として使
用できる太陽電池は、その製造費用が尚価なことにより
限られた応用しかなされていない。今日、電源としてあ
太陽電池の使用は特に、自動率及び大気圏に於ける装置
及び遠隔及び手の届かない装置に於てのみ顕者なだけで
ある。 太陽電池の製造に使用される公知のドーピング注入技術
は２つの一般的な方法がある。イオン注入技術に於て、
ドーピング物質は数ＫＶの高エネルギー・イオン・ビー
ムである砒素、燐、又はボロン等の不純物イオンを高エ
ネルギー・ビームによりシリコンウェハの格子構造上に
衝突させる。 こうして単結晶シリコンウェハの結晶格子構造は破壊さ
れる。このことは続いて焼きもどしを必要とする。これ
とは異なる他の商業的によ（用いられているドーピング
物質注入技術とは、ドーピング物質は単結晶シリコンウ
ェハの表面に適応され、その後ウェハ内に熱的に拡散す
るものである。この熱拡散プロセスは電池の製造を複雑
にし、高温度焼鈍しと同様に製造コストを引ト上げる。 ドーピング物質を注入した後のドープされたシリコンウ
ェハの焼鈍しにレーザー・ビームを用いる種々の試みが
なされている。この焼鈍しは、ドーピング・イオン注入
に続いて単結晶シリコン構＝造を再形成すると共にアモ
ルファス又は多結晶シリコンから単結晶構造を形成させ
る。例えば、アメリカ特許明細書第４，１５１，００８
号には、ネオツム−ＹＡＧ　（イツトリウム・アルミニ
ウム・〃−ネット）ビームを用いて焼鈍しを効果的に行
なうパルス・レーザー焼鈍しプロセスが開示されている
。この明細書に開示のレーザーはシリコンに容易に吸収
される紫外線波長を直接用いないものである。同様に、
この様なレーザーにより達成できるパルス同様に、この
様なレーザーにより達成できるパルス繰返し比は比較的
低（（０〜２０パルス／秒）平均レーザー出力パワーを
制限している。従って、この種のシステムの処理能力を
制限する結果となってしまう。ＹＡＧレーザーはその繰
返し比が低く赤外線光なので、この様な装置を用いた焼
鈍しプロセスは時間が延長された期間に於て供給される
過大な入力パワーを必要とする。 紫外線出力を得るために紫外線ランプがレーザーの代わ
りに使用される。しかし紫外線フラッシュ・ランプによ
り得られる光出力は、半導体焼鈍しを効果的に行なうた
めの必要なエネルギー密度を得るために焦光することが
非常に難しい。この様な紫外線ランプシステムでは、ビ
ームにより得られるパルス当りのエネルギー及びビーム
の均一性ば両方とも非常に貧弱である。これは実験室に
於て使用するものとしては興味ある装置かも知れないが
、太陽電池の大規模な商業ベースに於ての製造には適し
ていない。 アメリカ特許明細書第４，１５４，６２５号明細書は又
、半導体装置の焼鈍し、特に多結晶太陽電池の製造方法
について述べている。 この特許は、光学範囲のレーザーであるがルビーを使用
したものを示唆している。ルビーレーザーの波長は主と
して赤色及び赤外線領域であり、シリコンが良く吸収す
る紫外線領域ではない。この様な赤外線及び可視範囲の
輻射ビームは高ピークエネルギーを使用することができ
る一４ｔ、Ｌがしこれらのビームの均一性は非常に乏し
い。ルビーレーザーにより得られるエネルギーレベルは
非常に大きいが、そのビームの均一性が乏しいのでシリ
コン上で大きな局部的温度変化が生ずる。従って、シリ
コンは融解し、ある注入領域で多結晶又は単結晶構造の
再形成がなされてしまい、一方供給されるエネルギーは
、隣接領域のエピタキシャル再成長を行なうのに不適切
となる。アメリカ特許明細書第４，１４７，５６３号に
は同じようなルビーレーザーを用いて、太陽電池の製造
のシリコンへの不純物注入を行なうことが開示されてお
り、これは注入後のシリコンの焼鈍しに関するものでは
ない。 アメリカ特許明細書第４，０５９，４６１号には、太陽
電池の製造の際のシリコンの焼鈍しの目的でＮｄ　：　
ＹＡＧレーザーの連続波を用いることが開示されている
。しかしこのレーザーは、６〜７ワツトのパワーのみで
動作されるものであるが、例えばパワー出力が１００ワ
ツトのＣＯ又はＣＯ２レーザーを使用することが期待で
きる。しかしこれらのレーザーは赤外線領域で基本的に
作動されるものである。この領域ではシリコンにはあま
り吸収されないので、焼鈍しを行なうためには必然的に
高い平均パワーが必要となる。この過度のパワーにより
シリコンウェハ全体が過度の熱をもってしまい、このこ
とによりウェハ全体が損傷を受ける。多結晶半導体物質
の焼鈍しにはレーザー・スキャンニングが利用されてい
る。しかし、この特許明細書に用いられているレーザー
システムは十分なパワーを供給することができず、かつ
許容できる一定時間内の比を得ることができない。ドー
ピングされたシリコンの完全な加熱及び冷却には１０分
かかる。連続波スキャンニングに於て、ビームは非常に
小さな点に焦点を合わせなければならない。このことは
、スキャンパターンを制御するための複雑な槻械的装置
を必要とする。同様に、連続波焼鈍しによるエピタキシ
ャル再成長は固体面では行なわれるが、ノ（パルス・ス
キャンユング・プロセスの液体面では行なわれな〜１゜
した力ずつで損傷を受けた格子面での品質の回復１よ）
（パルス焼鈍しと比較するとあまり良くな〜１゜従って
、この様な装置は太陽電池の大量生産Ｉこは好ましくな
り１゜ ■発明が解決しようとする問題点］ この発明は、太陽ボルタ電池の製造シこ１文立つシリコ
ン又はその他の半導体材料の焼鈍に使われる従来のレー
ザに見られる欠陥を解決したノ（パルス式エキシマ・〃
ス・レーザ装置を開発した。この発明のレーザは、典型
的には２乃至５ジユーＪし／）（、ルスと云う様に、）
（パルス１個あたりのエネルギ出力が大きい。更にこの
発明のレーザ１よ高ｐ１／（）レス繰返し速度で動作す
る。少なくとも１キロへル゛ン程度での繰返しが容易に
達成される。この繰返し速度と合せて、パルス１個のエ
ネルギ出７７カを高ｙ１ことにより、装置の動作中高１
／１平均エネルギ出力が１作られる。この発明のレーザ
ー１よ、ＩａＮ乍中、数百ワットの平均エネルギ、典型
的には２００乃至５００ワツトの平均エネルギを発生す
る。 更にこの発明のパルス式エキシマ・レーザ１．ｔ１ビー
ム開口にわたってエネルギ出力の高度の一様性を達成し
、然も、紫外線＠囲の波長を持つ。ビニム開口にわたる
エネルギ出力の振幅は極めて一様であり、２％乃至５％
より多（は変化しなｔＩ）。 この発明のエキシマ−レーザの上に述べた全ての特徴は
、この装置を、太陽ボルタ電池の商業的な製造に使われ
るドープしたシリコンのレーザによる焼鈍に特に適した
ものにする。この発明のレーザが発生する紫外線の波長
は、太陽ポルり電池に使われるシリコン及びその他の半
導体材料ｔこよってよく吸収され、ビームの一様性力ず
達成されることにより、焼鈍過程の間、結晶の再成長で
大きな不連続が生じない様にする。 この発明のレーザは単結晶シリコンに於ける液相エピタ
キシャル再成長を刺激して、注入過程の間に起る損傷を
速やかに修復する。単結晶シＩＪコンは、損傷を受けた
結晶格子を持ってＩ／１ても、適当に焼鈍した時、結晶
欠陥がな（なる様４こ再成長させることが出来ることが
よく知られている。この発明のパルス式エキシマ・レー
ザは、太陽ボルタ型部の製造の為、単結晶の又は結晶粒
切火きい多結晶のシリコンの焼鈍に従来用いられていた
レーザよりも、一層高い一様性で且つ一層速やかに、こ
の再成長を達成する６ 更にこの発明のレーザは、太陽ボルタ電池を製造する際
、多結晶又は無定形のシリコンを単結晶構造に変える為
に利用することが出来る。多結晶シリコン構造にエネル
ギが一様に加えられると、この補遺の小さな結晶を再成
長させて、大きな単結晶構造に変換することが出来る。 更に、無定形シリコンでも、この発明のレーザを用いれ
ば、レーザによる焼鈍によって、単結晶の又は結晶粒の
大きい多結晶のシリコン構造を作ることが出来る。 例えばＳｉＣ臭幅をす７アイヤ又は黒鉛の上に蒸気沈積
することが出来る。この発明のエキシマ・レーザのレー
ザ・ビームは、この構造に用いた時、存在するシリコン
を、す７Ｔイヤ又は黒鉛のベースから成長した単一の単
結晶構造に変換する。 均質な電子なだれによって開始される自立容積放電が〃
ス・レーザを励振する便利な方法である。 この方法は降伏閾値をかなり越える強い電界をレーザ・
〃スに突然印加するものである。これによって放電ギャ
ップ内の最初は低い電離レベルが電子なだれ過程を通じ
て指数関数的に成長し、遂にはプラズマ・インピーダン
スが駆動電気回路の出力インピーダンスによって制限さ
れる様になる。駆動回路のインピーダンスは、レーザの
がス混合物の電気的な励振が、電流パルスの主な部分の
間、所望の速度で進行し得る様に選ばなければならない
、この励振方法は、ＣＯ２−Ｎ２−　ＨＦの様な多くの
横方向励振膨大気圧（ＴＥＡ）レーザや、更に最近にな
りて、ＫｒＦ、ＸｅＦ、ＸｅＣ交、ＡｒＦ。 ＨｇＣ１＊　ＨｇＢｒ　ｙ　ＨｇＩ　等のハ０デン化希
ガス及びハロゲン化金属エキシマに採用されて成功を収
めている。こういうレーザは、高圧がスの密度が高い為
、従ってエネルギ処理能力が高い為、。 赤外線、可視光線及び紫外線のコヒーレントな放射の強
力な源にな−ることが実証されている。 今説明したパルス式放電励振方法に基づく高圧ガス・レ
ーザは、普通「高速放電レーザ」　と呼ばれる。この言
葉が使われるのは、経験から、レーザ・ガス中に電子増
倍を作り出す高圧電気パルスが、放電容積内にフィラメ
ント状アークが形成されるのを避ける為に、非常に速い
立上り時間並びに比較的短い持続時間（ｉｏ−ｓ秒程度
）を持たなければならないことが判ったからである。勿
論、電流密度が低い領域では励振速度が不適切である為
、並びに電流密度が非常に高い領域では熱平衡速度が速
すぎる為（これはボビュレイションの反松を破壊する傾
向がある）、　着しいアークが存在する状態で効率のよ
いレーザのポンプ動作は不可能である。更に、不均質に
励振された媒質中の屈折率の分布が一様でなくなること
により、光学的な品質の高いレーザ・ビームを形成する
ことが困難になる。放電ポンプ式レーザで着しいアーク
が開始したことに伴う別の問題は、集中アーク内でのプ
ラズマの比抵抗が非常に小さくなることである。 局部電流密度が急速に増加すると共にプラズマの比抵抗
が突然に低下することにより、放電ギャップの全負荷抵
抗が瞬間的には、駆動回路の出力インピーダンスよりず
っと低い値に下がる。こういうことが起ると、駆動回路
Ｏ特性並びにインピーダンス不整合の程度に応じて、放
電が自然消滅するか或いは不安定な振動アーク放電様式
になる。 放電がこの様に時期尚早に消滅したり又は中断されるこ
とと共に、着しいアークが存在する時の電流分布が一様
でない為に励振の効果がないことにより、レーザの全エ
ネルギ出力は制限される傾向がある。このアークの問題
は、エキシマを効率よく形成するには、一般的に電子衝
撃励振の割合が高い一様な値であることを必要とするハ
ロゲン化希ガス及びハロゲン化金属レーザを発生する場
合、特に問題である。電子ハロゲン分子並びに励振され
た準安定希ガス原子が存在することが、電子増倍及び消
滅速度を局部的な電界強度及び電流密度の非常に敏感な
関数にする傾向がある。従って、ごく最近の若−千の研
究を除（と、有効な放電容積、パルスの持続時間及び最
大レーザ・エネルギ出力は、何れも非常に小さい（典型
的には夫々０．１リツトル、１０ナノ秒及び０．１ジユ
一ル／パルス程度である）。 上に述べた高圧放電の難点が、低圧力「グロー放電」の
均質化及び安定化に対して責任を持つ強い電子及びイオ
ン拡散効果が存在しないことに関係することは疑いがな
い。こういう難点を迂回する為、拡大した容積にわたり
高圧ガス・レーザな均質に励振する為の直接的なボンピ
ング源並びに安定化電離源の両方として、高エネルギ電
子ビームを用いて成功を収めた。然し、多くの実際的な
用途（例えば、高いパルス繰返し速度を必要とする用途
）では、なだれ／自立放電方法は電子ビーム・ポンプ式
又は電子ビーム支持形放電方法何れと較べても、相対的
に簡単であるという利息がある。なだれ／自立放電方法
が簡単であることは、主に所要電圧が低いこと、並びに
高い電流密度で尚エネルギの電子ビームを透過する為に
必要な脆い箔の窓が存在しないことの結果である。 この発明のレーザ・ビーム発生装置の物理的な構造は、
従来の設計のレーザとは全く異なっている。これは大部
分、レーザ発生室内のガス・プラズマの均質性を達成す
る考えが独特である為である。従来の多くのなだれ放電
形レーザでは、火花ギャップ・ろイッチを用いて、レー
ザ・ビーム発生室内の陰極及び陽極に循環的に十分な電
圧の差を加え、その中に収容されているガスにエネルギ
を加えている。陽極と陰極の間にあるガスに放電によっ
てエネルギを加え、ガス中の電子の殻にある電子のエネ
ルギ・レベルを一層高い状態に高める。このエネルギが
レーザ閾値を達成するに十分であれば、電気エネルギの
幾分かがレーザ放射として電磁エネルギに変換される。 １９７９年にニューヨークのガス電子工学会議で発表さ
れたレバツタ及びリンの論文「高圧力なだれ放電の開、
一様な形成層を保つ為の判断基準」に記載されている様
に、ストリーマを形成せずに、一様な大容積のなだれ放
電を達成する為には、幾つかの判断基準を充たさなけれ
ばならない。こういう判断基準は、（１）放電電極の間
の電界が一様でなければならない、（２）放電容積は、
１０４乃至１０’　ｃｍ−’の空間的に一様なレベルの
電子密度（予備電離）を作ることにより、放−型容積を
予め条件づけなければならない。その正確な値はガス混
合物及びガス圧力に関係する。（３）放電電極に印加さ
れる電圧の変化率（ｄＶ／ｄｔ　）は少なくとも毎秒１
０日ボ、ルトでなければならない。 これまで、上に述べた判断基準を完全に充たした横方向
電界（ＴＥ）放電レーザは、２つしかなかった。その１
番目は、アプライド・７仁ジイツクス・レターズ誌、第
３３巻第７４２頁乃至第７４４頁（１９７８年）所載の
レバツタ及びブラット７オードの論文［水ブルームライ
ン駆動の高速放電ＫｒＦレーザ］に記載されている紫外
線で予め電離したＨ　２０ブルームライン・レーザであ
り、２番目は、アプライド・フイクイックス・レターズ
誌、第３４巻第５０５頁乃至第５０８頁（１９７９年）
所載のリン及びレバ７タの論文［放電レーザに対するＸ
ａによる予備電離」に記載されたＸ＃Ｘで予め電離した
２重伝送線路形レーザである。 水溝電体ブルームライン伝送線路スイッチ・レーザは、
英国の７トミツク・ウエツボンズ・リサーチ・エスタブ
リッシュメントのスイッチング・ノート第１０号（ＳＳ
ＷＡ／ＪＣＭ／７０３／２７）所載のＪ、Ｃ，マーチン
の論文「マルチチャンネル・ギャップ内」に記載されて
いるのと同様な自己トリ〃式レール形火花ギャップによ
って作動される。このレーザのレール形ギャップはその
自然の直流降伏電圧ＶＤＣより高い電圧までパルスで充
電される。このギャップに十分余分な電圧が加わると、
ギャップが多数の並列のアーク・チャンネルに分れて降
伏する。最初はギャップ内になだれを開始する電子がな
く、且つ初期火花チャンネルがアークに成長する為には
有限の時間がかかる為、短い持続時間の間、パルス電圧
はＶＯＣを越えることがある。この種のスイッチは所要
のｄＶ／ｄｔ　を発生するが、予め電離されていないギ
ャップ内での降伏過程が統計的な性格を持つことにより
、降伏の振幅並びに時間ジッタが非常に大きい、この為
、この特定の水溝電体ブルームライン駆動形レーザ装置
は、太陽ボルタ電池の製造には不向きである。リン及び
レバツタが提案した、Ｘ線で予め電離した放電レーザは
、同様なスイッチ−を使っており、同じ制約がある。 レーザのＭＪ振に適した均質な容積なだれ放電を達成す
る為には、放電容積を一様に予め電離することが必要で
ある。水溝電体ブルームライン駆動式放電レーザでは、
レーザ空洞の内側で発生された多重火花からの紫外線を
用いて、所要の予備電離を行なっている。Ｘ線で予め電
離した放電レーザでは、同じ目的の為に外部の電子ビー
ムによって発生されたＸ＃ｉを用いている。この何れの
装置でも、予備電離源は、別個のパルス形成回路及びエ
ネルギ貯蔵バンクからエネルギを受け、この為装置全体
はそれ程効率がよくなく、予備電離と主放電の間のタイ
ミングを制御する為の微妙な遅延時間回路を必要とする
。 この発明のガス・レーザ装置は、パルス・トリ１式の多
重アーク・チャンネル・スイッチングを用いた繰返し速
度の高い、一様な容積の横方向放電レーザである。この
レーザ装置は、電界とガス密度との非常に高い比を持つ
殆んど任意のガス混合物中で、大容積の均質ななだれ放
電を作り出す。 この発明のレーザ装置は電気駆動回路として折畳み液体
ブルームライン・パルス形成回路を用いると共に、独特
の高速並列アーク・チャンネル紫外線放電子備電離源を
用いており、これは何等別の駆動回路又はエネルギ源を
必要としない。 レーザ・パルス形成回路は独特な構成のパー形ギャップ
によって切換えられ、これは電圧及び電流の変化率を非
常に大きくすることが出来る。電流の変化率は毎秒ＩＱ
＋３アンペアより大きく、電圧の変化率は毎秒ＩＱｌ！
＋ボルトより大きい。パルス・１９１式装置は、このス
イッチがギャップ幅の１メートルあたり数百側のアーク
°チャンネルを持って動作し得る様にするが、普通のト
リ１式火花ギヤ５ツブの有効寿命を制限するおそれのあ
るトリ〃侵食又は過渡的な電気結合の影響を受けない。 この発明のレーザ空洞及び多重アーク・チャンネル火花
ギャップは、高速の容積流量の大きいガス流とも完全に
両立し得るものであり、この為装置全体は、長期間にわ
たり、保守をせずに、高い繰返し速度で、従って高い平
均二本ルギで動作することが出来る。 この発明のレーザ装置は、紫外線及び電子のバーストを
放電スイッチの選ばれた点に直接的に注入することによ
り、水溝電体ブルームライン駆動式及びＸ線予備電離式
レーザの時間及び振幅ブック特性の問題を解決する。こ
の為、スイッチは非常に多数の別々のアーク・チャンネ
ルに分れて同時に降伏する。印加電圧がギャップの自然
の直流降伏電圧を越えることが決してない従来のトリガ
トロン・スイッチと異なり、この発明の火花ギャップで
は、電圧パルスが１マイクロ秒未満の短いパルスとして
、直流降伏電圧レベルＶＤＣより高い電圧まで印加され
る。ギャップがトリ〃されな（とも、直流電圧降伏レベ
ルより高い成る点で降伏する。然し、この一層高い自己
トリが・レベルは変化する。この発明のスイッチをトリ
〃する為、電圧が直流降伏電圧を越えた後、トリが・ピ
ン電極と１つのレール形ギャップ電極の間に発生された
火花により１．レール形ギャップ内に直接的に電子を注
入する。トリが動作が定まる電圧が自己降伏電圧に接近
するにつれて、ギャップが降伏する速度が一層高くなる
が、ギャップの自己トリが確率が一層高くなり、こうし
て全体的な降伏過程に時間ジッタを招く。従って、最適
のトリ１点は、終始変わらない電圧降伏レベルが達成さ
れる様に、直流電圧降伏レベルＶＤＣより若干高い所で
ある。 この発明のレーザ装置では、予備電離が自動的であり、
予備電離と主放電の間に何等能動的な遅延時間回路を必
要としない。従って、予備電離電極に電力を印加するの
と、レーザの陰極に電力を印加するのとの間にも、時間
遅延回路を必要としない。ガス透過性陰極の背後の多重
の並列の紫外線火花から予備電離が行なわれる。 レバツタ及びブラット７オードの水溝電体ブルームライ
ン駆動式放電レーザは、１２０個の予備電離ピン電極の
配列を用いており、これらがスクリーン陰極とその支持
リングの間に取付けられたブレードに対してアークを発
生する。然し、予備電離ピンに対する予備電離電圧の印
加と＠極に対する放電電圧パルスの印加とを同期さ七る
為の遅延回路が必要であった。別の装置では、陰極の背
後に配置された火花ボードと呼ばれる多重直列火花ギャ
ップによって予備電離が行なわれている。 こういう装置がＩＥＥＥジャーナル・オブ・カンタム・
エレクトロニクス誌９Ｅ−１１，第７４４頁以降（１９
７５年）所載の１−１　、　Ｊ　、セカン他の論文に記
載されている。この装置は逐次的に火花が発生し、こう
してレーザの主放電に遅延時間及び−補性の問題を招（
。この装置は予備電離放電と主放電とに対する別々のパ
ルス形成回路をも必要とする。 この発明では、レーザの主パルス形成回路と直列に動作
する多重並列火花を発生する。レーザのバー形ギャップ
が切換えられた時、立上りの速い（１０ナノ秒未満）高
電圧パルスが予備電離電極に達し、こうして多重並列火
花の形で、予備電離ピン電極がレーザの陰極に対して絶
縁降伏する様にする。電圧の立上り時間が非常に速い為
、これらの全ての火花は同時に発生し、遅延は陽極と陰
極の間に接続された静電容量の値のみによって決定され
る。この静電容量は、動作の最初の数ナノ秒の間、陰極
を大地電位に保つ様に作用する。この一定の自動的な遅
延の後、高電圧の立上りの速い差電圧がレーザ・ギャッ
プの陽極と陰極の開に発生し、その結果レーザ発生室内
に一様な容積放電が起る。並列の紫外線予備電離火花が
レーザのパルス形成回路と直列である為、それを駆動す
るのに別のエネルギを必要とせず、予備電離放電と主放
電の間のタイミングが不正確になることはあり得ない。 この発明の独特なトリ〃電極の形式並びに電極の相互接
続により、従来のレーザ装置ではこれまで達成すること
の出来なかった様なビームの一様性及びパルス繰返し速
度を持つパルス式レーザ出力が得られる。更に、この発
明のエキシマ・レーザで達成されるエネルギ出力は、従
来得られたよりも紫外線領域で一層大きい。こういう特
徴の為、この発明のレーザは太陽ボルタ電池のレーザに
よる焼鈍、並びにこういう電池の商業的な大量生産に独
特な形で適している。次にこの発明を図面について具体
的に説明する。

【実　施　例】

この発明に従って（１か成されたエキシマ・ガス・レー
ザ発生装置１０が第１図に示されている。レーザ発生装
置１０がレーザ・ビーム発生室のハウジング１２を持ち
、その中に細長いレーザ・ビーム発生室１４が構成され
ている　（第２図及び第３図に示す）。第１図の１５に
示す様に、この室からパルス式レーザ・ビームが投射さ
れる。横方向ガス導管１６が循環形ループに形成されて
いて、第２図及び第３図に示すガス通路１８を構成する
。 レーザ・ビーム発生室１４内には細長いガス透過性陽極
２０及びガス透過性陰極２２があり、その何れも、ガス
流通路１８を横切る長さが約１メートルで幅が約２セン
チの細長い網目、穿孔条片。 ハネカム補遺又は他の何等かのガス透過性構造である。 陽極２０も陰極２２も、ガス流室１８で使われるガス混
合物と両立し得る何等かの金属で構成される。例えば陽
極２０及び陰極２２は何れもアルミニウム、ニッケル又
はステンレス鋼、で形成することが出来る。 一連の相隔たる対の予備電離電極ピン２４がレーザ・ビ
ーム発生室１４内に配置されていて、ハウジング１２の
壁を形成する共通の金属板２６に結合されている。電極
ピン２４を折返して、通路１８の中心から遠ざかり且つ
上流側を向（様にする。予備電離ピン２４はステンレス
鋼、タンタル又は場合によってはニッケル或いはレニウ
ムで構成される。予＠１電離ピン２４．陽極２０及び陰
極２２が相互接続されて、予備電離電極２４及び陰極２
２の間に電離電圧を最初に印加し、その後陰極２２及び
陽極２０の間に空間的に一様なレーザ放電を発生させる
。 パルス・トリ１式多重子センネル・バー形ギャップ・ス
イッチが第２図及び第３図に全体的に示されている。バ
ー形ギャップ・スイッチ２８は、全体を３０で示した“
ブルームライン・パルス形成回路により、予備電離電極
２４及び陽極２０に接続されている。ブルームライン・
パルス形成回路３０は普通のパルス電源から線３２を介
して給電される。この電源が線３２を介してブルームラ
イン・パルス形成回路３０に、少なくとも１００ヘルツ
の周波数で、５マイクロ秒又はそれ未満の内に１．５０
乃至６０キロボルトのパルス電荷を供給する。 パルス源が線３４を介して、線３２のパルスに応答する
予定の遅延を持つ結合装置により、バー形ギャップ・ス
イッチ２８に接続される。バー形ギャップ・スイッチ２
８は、線３４に印加された電圧が第２のガス流通路４１
を流れるガス状媒質の電離降伏電圧を越えた後にのみ、
多重チャンネル火花を発生する。ブルームライン・パル
ス形成回路３０は複数個の平行な電極板４２，４４．４
６を持っており、これらが液体誘電体室４８内に収容さ
れている。液体誘電体室４８は全体的に矩形プリズムの
形に構成されていて、７工７−ルｗＩＩｌｔ、プレキシ
〃ラス゛、アルミナ又は他の何等かの誘電体の様な誘電
体材料で構成された壁５０．屋根５２及び床５４を持っ
ている。誘電体室４８は液体誘電体を入れであるが、こ
の誘電体は蒸溜水又はアルコールであってよく、これを
第３図に全体的に５６で示しである。液体誘電体室４８
は、第３図に示す様に、垂直方向の電極の寸法に較べて
、非常に長く、この理由で、レーザ又はレーザ発生装置
５０の電極をはっきりと示すことが出来る様にする為に
、第３図では、誘電体室４８の垂直方向の中心部分を省
略してあ、る。 ガス流導管４０が第１図に示す様に循環形のループに形
成されていて、ガス流通路４１を構成する。バー形ギャ
ップ・スイッチ２８は、第３図に示す様に、誘電体室４
８の床５４の直ぐ下で通路４１内に配置されている。 ガス流導管１６が、第１図に示す様に、レーザ・ビーム
発生室のハウジング１２に接続されていて、閉ループを
なす様に構成され、ヘリウム、希ガス及びハロゲン又は
ハロゲン化物のガスの混合物を第１のガス通路１８及び
レーザ・ビーム発生室１４に強制的に通す為のファン又
はガス・ボンプロ０を持っている。通路１８に於けるが
入流量は、ブルーム・パルス形成回路３０の相次ぐ各々
のパルスで、陽極２０．陰極２２及び予備電離電極２４
の近辺からガスを除去するのに十分である。 陽極２０と陰Ｆｉ２２の間の距離が２センチであり、陰
極２２と予備電離電極２４の間の距離が１センチであっ
て、ｍ３２のパルス繰返−し速度力弓００ヘルツである
場合、陽極２０と予備電離電極２４の間のが大容積は、
１／１００秒毎に駆除しなければならない。 同様１こガス導管４０が第１図に示す様に循環形ループ
をなす様に配置されていて、そのガスがポンプ６２によ
って駆動される。ブルームライン・パルス形成回路３０
の電極板４２，４４，４６及びト＋Ｊｆｆ線電極板６４
が液体誘電体室４８０床５４を通抜けて、第１図及び第
３図に示す様にガス流導管４０に入り込む。 導管４０を流れるガス組成物は典型的には窒素。 空気又は６弗化硫黄と窒素の混合物である。これに対し
て、導管１６内のガス組成物はヘリウムと、希ガス及び
ハロゲン又はハロゲン化物のガスとの混合物である。キ
ャノン、アルゴン又はクリプトンを希ガスとして用いる
ことが出来、ハロゲン酸物としては弗素、塩素、沃素、
臭素又は塩化水素を用いることが出来る。適当な混合物
はヘリウム９４．８％、キセノン５％及び塩化水素０．
２％である。導管４１内の圧力は１乃至５気圧ｐｓ　ｉ
ａ　に保たれる。 液体誘電体室のハウジング４８内にある全ての電極板４
２，４４，４６，６４は、その中の液体誘電体５６によ
る侵食又は劣化作用に対して抵抗力を持っていなければ
ならない。この誘電体が例えば水である場合、電極板は
ステンレス鋼又はニッケル被覆のアルミニウムであって
よい。この代りに、これらの板は密実なニッケルであっ
てもよい。 トリ〃線電極板６４が導管４０によって形成されたガス
流通路４１に入り込み、多数のＬ字形トリガ・ビン６８
で終端する。これらのビンは、第１図及び第３図に示す
様に、成る間隔で隔たって上流側に伸びる。典型的には
１００個の別々のトリ〃電極ピン６８がこの様に配置さ
れる。トリ〃・ビン６８は真鍮又はタングステンで構成
するのが典型的であるが、ステンレス鋼で作−ってもよ
い。 ブルームライン回路３０の電極板は１対のレール形電極
７０．７２で終端し、これらが導管４０内のガス流通路
４１内に配置されている。レール形電極７０は、例えば
タングステン、モリブデン。 真鍮又は銅で作られた導電性の細長いパーである。 バー電極７０は長さが約１メートルの丸くした前縁を持
っていで、ブレード電極７２である他方のレール形電極
と向い合った、その上流側の丸くした面に相隔たるｒＪ
ＨＩコア４を構成する様な形になっている。相隔たるＩ
ｆｆＩロア４が、ブレード電極７２と向い合ったバー電
極７０の裏側又は下流側に構成された対応する相隔たる
拡大した空所７６と合流する。トリが・ビン電極６８が
この空所７６にそれから隔ててはめ込まれていて、第３
図に示す様に、開ロア４の近くまで伸びている。 電極板４２の内、ガス流通路４１に入り込む部分には複
数個の開ロア日が形成されていて、ガス流が通抜は易く
すると共に、導管４０内の通路４１内にガス状媒質の乱
流が生ずるのを防止する。 他方のレール形電極、即ちブレード電極７２は、良好な
導電度を持っていて融点の高い平面状又はブレード状の
補遺である。ブレード電極７２はタング各テン、モリブ
デン又はタンタルで構成する三とが出来る。ブレード電
極７２は交換可能な溝道であってよく、留めねじ８０に
より、ガス流の方向と平行に、バー電極７０の開ロア４
を通る平面と整合して固定される。留めねじ８０がブレ
ード状電極７２を導電性の魚雷形取付は部８２に固定す
る。魚雷形取付は部８２が一連の留めねじ８４によって
、ガス流通路４１内に入り込む電極板４４の末端に固定
されている。複数個の開口８６が電極板４４に形成され
、ガス流が通路４１を通り易（すると共に、乱流を防止
する。これによって、各々のパルスの後、レール形ギャ
ップ・スイッチ２８；７）近辺から残留イオンが掃引さ
れることが保証される。 誘電体室のハウジング４８内で、ブルームライン・パル
ス形成回路３０の電極板４２の下端及び電極板４４の上
端には、磁束排除装置として作用する３角形の構造８８
が設けられている。磁束排除装置８８は結合ねじ９０で
示す様に、電極板に取付けられている。磁束排除装置８
８の目的は、電極板４２．４４の開に有効な間隔を保つ
ことである。レーザ発生装置１０の動作中、電極板４２
゜４４の開の単位長さあたりのインピーダンスは、その
開の間隔が変化しない限り、一定にとどまる。 電極板がパルス・トリ〃式多重アーク・チャンネル・ス
イッチ２８の電極並びにレーザ・ビーム発生室１４内の
電極と同形になる様にする必要がある為、第３図に示す
様に、板４２．４４の間で電極板の間隔を変えなければ
ならない。電極板４２゜４４の間のす外聞のインダクタ
ンスが増加しない様にする為、磁束排除装置８８が設け
られている。 これがないと、イングクタンス不整合が起り、電気エネ
ルギが板４２，４４のインピーダンスの不連続性によっ
て一部分反射される。その結果、ブルームライン・パル
ス形成回路３０から予備電離電極２４へのエネルギの伝
達効率が悪くなる。 レーザ・ビーム発生室のハウジング１２は金属の導電壁
２６．９２で形成されている。ブルームライン・パルス
形成回路３０の電極板４２が、誘電体室のハウジング４
８の屋根５２の直ぐ上で、接触界面により、板２６に電
気的に結合されている。電極板４２が金属ねじ９４によ
って板２６に結合される。同様に、ブルームライン・パ
ルス形成回路３０の電極板４６が誘電体室の７％ウジン
グ４８の屋根５２を通抜け、面間接触で結合ねじ９４に
よって、板９２に電気的に結合される。 第３図に示す様に、位置ぎめ板９８を使ってレーザ・ビ
ーム発生室のハウジング１２を誘電体室のハウジング４
８の上に位置ぎめする。位置ぎめ板９８の上方には多数
の絶縁スペーサ棒１０２があり、これらのスペーサ棒に
導電性の板２６，９２がねじ１０４によって結合されて
いる。レーザ・ビーム発生室１４の壁が縦方向に伸びる
向い合った電気絶縁性の溝形構造１０６，１０８によっ
て構成されており、これらの構造は陰極保持体としても
作用する。溝形構造１０６，１０８はテフロン又はキナ
ールで形成するのが典型的であり、図示の様に、Ｏリン
グ封じ１１０により、−導電性の板２６．９２に対して
位−置ぎめされ且つ密封される。環状の電気絶縁スペー
サ・リング１１２が、レーザ・ビーム発生室１４の溝形
構造１０６　。 １０８の下流側で、予備電離電極２４を取巻いて、金属
板２６の内部に配置されている。金属の陰極保持リング
１１４がその直ぐ上流側に配置されていて、陰極２２を
電気接続棒１１６及びねじつき結合ニップル１２０を介
して相隔たるコンデンサ１１８に電気的に結合する為に
使われる。ニップル１２０はレーザ・ビーム発生室のハ
ウジング１２の縦方向の天井板１２２とねじ係合してい
る。コンデンサ１１８の合計静電容量は約５，０００ピ
コ７７ラドに等しい。上側の絶縁スペーサ棒１２４を用
いて、直立の導電性の板２６．９２を隔てると共に、ね
じ１０４によってそれらに結合する。 〃入通路の導管１６のフランジ１２６が結合ねじ９０に
よって金属板２６．９２に結合され、通路１８の周りの
気密封しを保つ。 第２図に示す様に、陽極２０及び予備電離電極２４が誘
導子１３−０によって結合される。この誘導子は典型的
には０．１乃至１マイクロヘンリーの値を持つ。誘導子
１３０は＠３２のパルス電荷によってブルームライン・
パルス形成回路３０が充電される際、非常に小さな誘導
性インピーダンスを持つ。この充電は約１マイクロ秒の
期間にわたって行なわれる。こうして線３２のパルス電
荷が、板４２．４６に対する電極板３４の電圧により、
ブルームライン回路３０の両側を同時に有効に充電する
。然し、レール形ギャップ・スイッチ２８が点孤される
と、これを非常に立上りの速いパルスで行なう。線３４
によってトリ〃線の電極板を点孤すると、立上りの速い
１０ナノ秒のパルスが生ずる。この種のパルスにより、
誘導子１３０゜のインピーダンスは非常に太き（なり、
この為この時電極４２．４６の開にはかなりの差電圧が
存在する。 第２図に示す様に、抵抗１３２が予備電離電極２４及び
陰極２２を結合する。こうして抵抗１３２が前の最後の
パルスから陰極２２に残っている残留静電荷があれば、
それを取出す。　各々の抵抗１３２の値は１００乃至ｉ
　ｏ、ｏ　ｏ　ｏオームであってよい。抵抗１３２の値
及びコンデンサ１１８の値は、ＲＣ時定数が繰返し速度
より小さくなければならないという点で関係がある。即
ち、ここで考えている実施例では、ＲＣ時定数は１ミリ
秒より小さくなければならない。１ミリ秒乃至１マイク
ロ秒が好ましい。 レーザ中ビーム発生室のハウジング１２は、１端に部分
的にビームに対して透明な窓１３を持ち、他端に鏡（図
に示してない）を持っている。第１図及び第３図に示す
様に、〃ス流通路１８がビーム発生室１４と横方向に交
差する。 ブルームライン・パルス形成回路３０を反復的にパルス
駆動する際の一連の事象で、パルス電圧が＃Ｉ３２に印
加されて、両方の電極板４２．４６に対して電極板４４
の電位を高める。前に述べた結合装置により、！３２の
パルスが＃Ｘ３４に立上りの速い短いパルスをトリガす
る。このパルスの持続時間は１００ナノ秒未満である。 誘導子１３０がこの時高いインピーダンスを持ち、トリ
が・ピン電極６８がレール形電極７０に対し、通路４１
内の〃ス流に降伏状態を発生する。 第４図について説明すると、線３４にトリ〃される電圧
をＶＴで示しである。この電圧は、第４図にＶＯＣで示
したレール形ギャップ電極７０．７２の間のギャップの
自然の直流降伏電圧より大きい。 然し、トリ〃電圧ＶＴは、トリ〃・パルスなしに電極７
０．７２の間で降伏状態が起る電圧Ｖｓより小さい。正
確な電圧Ｖｓ　は終始変わらない一様性をもって発生し
ないので、それより低いが、自然の直流降伏電圧ＶＣＣ
より高い電圧ＶＴが装置に必要な放電電圧の一様性を達
成する。スイッチを点弧する電圧ＶＴを自己スイッチン
グ電圧Ｖｓ　に近づけると、ギャップの降伏が起るのは
一層速くなるが、ギャップの自己トリが作用の確率が一
層高くなる。 従って、最適のトリが電圧ＶＴは自然の降伏電−圧ＶＯ
Ｃより若干高い所である。 トリが・ピン６８がバー電極７０の中に深く入り込んで
いる為、それらはレール形火花ギャップ・スイッチ２８
内に起る電界の影響を受けない３従って、トリガ・ビン
電極の侵食は殆んど或いは全くない。これと対照的に、
従来のトリ〃・ピン電極装置では、トリ〃・ビン電極に
着しいイオン衝撃が起り−１従って着しい侵食が起るの
が普通である。 この発明のトリ〃・ピン４８は、バー電極７０の背中に
設けた空所７６内に配置されること並びにその形によっ
て保護される。電子及び紫外線はトリ〃・ピン６８から
開ロア４を通ってブレード電極７２に自由に通過するこ
とが出来るが、トリ〃・ピン６８は、バー電極７０の保
ｌ構造により、放電中はイオンから遮蔽される。 一層トリが・ビン電極６８からレール形電極７０への降
伏が起ると、紫外線の光子及び電子が開ロア４から出て
、レール形ギャップ電極７０．７２がことごとくの開ロ
ア４でアークを発生する様に゛する。これによって立上
りが速い高電圧パルスが発生され、それが電極板４２に
対する電極板４４の電圧を切換える。その結果、予備電
離電極２４がピン２４から陰極２２に多数のアークを発
生する。これは約５ナノ秒の時間内に起る。この時間の
間、コンデンサ１１８の静電容量の為、陰極２２は陽極
２０の電位に保たれる。予備電離エネルギが予備電離電
極２４から陰極２２に供給されると、コンデンサ１１８
が約５ナノ秒の期間内に充電される。一旦コンデンサ１
１８が充電されると、陰極２２の電圧が上昇する。この
電圧が自然の降伏電圧ＶＯＣより高くなると、レーザ・
ビーム発生室１４内の〃スの中に電子なだれが発生され
る。各々のパルスで、２乃至５ジユールの範囲内のレー
ザ・ビーム１５のエネルギ出力が得られる。パルス形レ
ーザ出力は少なくとも１００ヘルツの周波数で発生し、
１キロヘルツの周波数になるのが更に典型的である。そ
の結果、レーザ中ビーム１５からは数百ワットの平均エ
ネルギ（２００乃至５００ワツト）が送出される。更に
電圧Ｖｔで一様にトリ１作用が行なわれる為、ビーム出
力の振幅の変化は極めて小さい。レール形火花ギャップ
２８によって立上りが速い電圧パルスが発生される為、
並びに電極ピン２４から陰極２２−への予備電離多重ア
ークによって一様な容積予備電離が誘起される為、ビー
ムの窓１３にわたるビームの一様性は約２％と約５％の
間でしか変化しない。 レーザ・ビーム発生装置１０を太陽ボルタ電池の製造に
応用する場合が第５図、第６図及び第７図に例示されて
いる。この装置では、コンベヤ・ベルト１２０が特定の
間隔で歩進式に動作して、シリコンのディスク形ウェー
ハ１２２を焼鈍部を通越す様に輸送する。この焼鈍部で
、レーザ発生装置１０がレーザ・ビーム１５でウェーハ
１２２を走査する。ウェーハ１２２は直径が約８センナ
であるのが典型的であり、厚さはいろいろである。 焼一部に到達してレーザ発生装置１０のレーザ・ビーム
１５によって処理される前に、最初にウェーハ１２２は
適当なドープ剤、典型的゛１こは硼素。 燐又は砒素が注入される。ドープ剤は普通の任意の方法
によって沈積することが出来る。典型的なドープ方式が
米国特許第４，１４７，５６３号に記載されている。 第５図及び第７図は普通のドープ剤注入装置１２４を示
す。これは、コンベヤ・ベル）１２０が図面で左から右
に移動する時、ウェーハ１２２に硼素又は他の何等かの
ドープ剤を沈積する為に使われる。ドープ剤を注入した
後、シリコン・ウェーハ１２２がレーザ・ビーム１５と
整合する。 レーヤ・ビーム１５が円柱形レンズ１２８を介して投射
される。このレンズがビームをレーザ発生装置４８内に
ある窓１３の断面から奇形１３０に整形し直す。この奇
形は、厚さが約４ミリで、長さが約８センチであり、第
５図に示す様に、コンミャ・ベルト１２０の移動方向と
整合している。 レーザ発生装置１０はコンベヤ・ベルト１２０の脇に配
置するのが典型的であり、ビーム１５を円柱形レンズ１
２８を介して整形されたビーム１３０として傾斜＠１３
２に対して横方向に送出し、この鏡が、コンベヤ・ベル
トｘ２月ｉのってその下を通過する時のウェーハ１２２
に対して、ビーム１３０を下向きに反射する。第６図に
示す様に、鏡１３２を交互に傾けて、矩形の帯１３０が
その下方にあるウェーハ１２２全体を走査する様にする
ことが出来る。 ビーム１５が１００ヘルツのレーザ繰返し速度で、１乃
至２ジユ一ル／Ｑｍ２のエネルギを送出す。 従って、ウェーハの２ｃｍ２が各々のレーザ修パルスで
処理され、この為、ウェーハ１２２全体を焼鈍するには
レーザ発生装ｆｉｌＯから５０個のパルスを必要とする
。これは、毎秒１００パルスの繰返し速度では、約１／
２秒を要する。この為、この繰返し速度では、毎秒約２
個のウェーハを焼鈍することが出来る。従って、毎時約
７０００個のウェーハという処理量は容易に達成される
。単にレーザ発生装置１０を１キロヘルツの繰返し速度
で動作させることにより、この出来高を１０倍に増加す
ることが出来る。この繰返し速度はこの発明の装置で容
易に達成することが出来る。 太陽ボルタ電池として使う為のＰＮ接合を作る為のシリ
コン・ウェーハ１２２の処理の重要な特徴は、主に紫外
線領域の１１１．艮、パルス１個あたり少なくとも２ジ
ユールのビーム・エネルギ、少なくとも毎秒パルス数約
１００個のパルス繰返し速度及びビーム出力の面積にわ
たって５％より多くは変化しないビーム・パルス出力の
一様性を持つパルス・レーザ・ビームを用いて、シリコ
ンを焼鈍することを含む。ドープ剤の注入及びレーザ・
ビーム発生装置１０を用いたこの発明の焼鈍は、大気圧
の空気中で行なうことが好ましい。パルス１個あたりの
レーザ・ビーム・エネルギが約２乃至約５ジユールであ
り、達成される平均エネルギが数百ワットであって、典
型的には約２００乃至５００ワツトであることが好まし
い。この発明のレーザ・ビーム発生装置１０を用いれば
、５％よりよいレーザの一様性が達成出来、２乃至５％
の一様性が典型的である。 当業者には、この発明のレーザのこの他の数多くの使い
方が考えられることは疑いがない。従って、この発明の
範囲は図面に示した特定のレーザ発生構造、又はここで
説明した太陽ボルタ電池の特定の製造方式に制約される
ものではない。例えば図示のウェーハ１２２の代りに、
シリコンのリボンを上に述べた様に処理することが出来
る。従って、この発明の範囲はここに図示し且つ説明し
た特定の実施例並びに用い方に制約されず、特許請求の
範囲の記載のみによって限定されることを承知されたい
。

【図面の簡単な説明】

ｌｉ図はこの発明のレーザの斜視図、第２図はこの発明
のレーザの招成を示す略図、第３図はレーザ発生装置の
一部分の断面図で、電極の形及び配置を示す。第４図は
この発明のレーザに於けるパルス充電電圧の印加を示す
グラフ、＃Ｓ５図はこの発明に従って太陽ボルタ電池を
製造する様子を概略的に示す平面図、ｗＳ６図はこの発
明に従って太陽ボルタ電池を製造する様子を概略的に示
す側面図、ｔｔＳＴ図はこの発明に従って太陽ボルタ電
池を製造する様子を概略的に示す斜視図である。 主な符号の説明 １０・・パエキシマ・ガス・レーザ発生装置１２ψ・・
ハウジング ２４・・・レーザ・ビーム発生室 １６・・・横方向〃ス導管 １８・・・ガス流通路 ２０・・・ガス透過性陽極 ２２・・・ガス透過性陰極 ２４・ψ・電極ピン ２６・・・共通金属板 ２８・・・バー形ギャップ・スイッチ ３０争やφブルームライン・パルス形成回路４０・・・
ガス流導管 ４８・・・液体誘電体室 ６０．６２・・・７７ン又は〃スボンプ５６・・・液体
誘電体 ７０、’？２・・・レール形イヤツブ電極８８・・・磁
束排除装置 １０６．１０８・・・溝形構造 ト１Ｇ、１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）＃ＪＩｌｆｆｌいレーザ・ビーム発生室及び第１の
   横方向ガス流通路を構成する手段を持つエキシマ・ガス
   ・レーザに於て、前記レーザ・ビーム発生室内に配置さ
   れていて、当該予備電離電極手段及び当該陰極手段の間
   に最初に電離電圧を印加し。 その後当該陰極手段及び当該陽極手段の間に空間的に一
   様なレーザ放電を発生させる様に相互接続された陽極手
   段、陰極手段及び予備電離電極手段と、前記予備電離電
   極手段及び陽極手段に接続されていて、第２のガス流通
   路内に配置されたパルス・トリ１式多重チャンネル・バ
   ー形ギャップ・スイッチ手段と、該パルス・トリ１式多
   重チャンネル・パー形ギャップ・スイッチ手段に結合さ
   れていて、該手段に立上りの速い短いパルスを反復的に
   印加して、印加電圧が前記第２のガス流通路を流れるガ
   ス状媒質の電離降伏電圧を越えた後にのみ、その中に多
   重チャンネル火花を発生するパルス電圧手段とを有する
   エキシマ・ガス・レーザ。 ２、特許請求の範囲１）に記載したエキシマ・ガス・レ
   ーザに於て、前記第１のがス流通路に対して前記陽極手
   段が前記陰極手段の上流側に配置されており、前記陽極
   手段及び陰極手段の両方がガス透過性の構造であり、前
   記予備電離電極手段が前記陰極手段の下流側に配置され
   ているエキシマφガス・レーザ。 ３）特許請求の範囲２）に記載したエキシマ・ガス・レ
   ーザに於て、前記陽極手段、前記陰極手段及び前記予備
   電離電極手段が折曲げ液体ブルームライン・パルス形成
   回路によって駆動されるエキシマ争ガス・レーザ。 ４）特許請求の範囲３）に記載したエキシマ・ガス・レ
   ーザに於て、前記予備電離電極手段及び陽極手段が誘導
   子によって結合され、前記予備電離電極手段及び陰極手
   段が抵抗によって結合され、前記陰極手段及び陽極手段
   がコンデンサによって結合されているエキシマ・ガス・
   レーザ。 ５）　特許ｉ１ｉ’？　５ＦＣの範囲１）に記載したエ
   キシマ・ガス・レーザに於て、前記パルス〜・トリ〃式
   多重子ャンネル・バー形ギャップ・スイッチ手段が、ト
   リが電極手段と共に、前記予備電離電極手段及び陽極手
   段に結合されたブルームライン・パルス形成回路と、ト
   リ〃線とで構成されているエキシマ＠ガス番レーザ。 ６）特許請求の範囲５）に記載したエキシマ・ガス・レ
   ーザに於て、前記トリが電極手段が前記多重チャンネル
   ・バー形ギャップ・スイッチ手段にある２つのレール形
   電極の内の第１の電極の背部に埋設された複数個のビン
   電極で構成され。 前記第１のレール電極の背部には相隔たる複数個の凹所
   が形成されていて前記トリガ・ピン電極を受入れると共
   に、各々の空所に通抜けの開口が設けられ、第２のレー
   ル電極が前記第１のレール電極を通る平面内の向きを持
   つ平面状構造であるエキシマφガスΦレーザ。 ７）主に紫外線領域のパルス式エキシマ・レーザ・ビー
   ムを発生する装置に於て、少な（とも１端にビームに対
   して透明な窓を持つ細長いビーム発生室を構成すると共
   に、該ビーム発生室と交差する第１の横方向電離ガス流
   通路をｈ１成する手段と、前記ビーム発生室に接近して
   液体誘電体　□室を構成する手段と、前記液体誘電体室
   に接近して第２の横方向電離ガス流通路を持つ細長い火
   花発生室を構成していて、前記液体誘電体室が前記ビー
   ム発生室及び第２の横方向電離ガス流通路の間に介在配
   置される様にする手段と、中間電極板。 該中間電極板の両側に配置されていて前記液体誘電体室
   内で該中間電極板から隔たっている第１及び第２の平行
   電極板、前記火花発生室内に配置されていて、前記中間
   電極板に電気結合されると共に前記ガス流通路と平行な
   向きの平面状電極を含むレール形ギャップ電極及び前記
   平面状電極と平行であって前記第１の電極板に接続され
   ていて。 その片側に前記平面状電極の方を向く相隔たる開口を形
   成する様にしたバー電極を含んでいて、前記開口が前記
   平面状電極と向い合った裏側に形成された相隔たる拡大
   空所と合さる様にした折曲げ゛ブルームライン・パルス
   形成回路と、前記第１の電極板から隔てて前記誘電体室
   内に配置されたトリ〃電極板と、該トリ〃電極板に電気
   的に結合されていて、前記バー電極の各々の空所に１つ
   ずつ埋設され、それから前記開口の直ぐ背後で隔たって
   いる複数個のトリ〃電極ピンと、前記ビーム発生室内で
   前記第１の電離ガス流通路に対して下流側で前記第１の
   電極板に電気的に結合された複数個の予備電離ピン電極
   と、前記ビーム発生室の上流側にあって前記第２の電極
   板に電気的に結合されたガス透過性の陽極と、該陽極及
   び予備電離ピン電極の開に配置されていて、コンデンサ
   手段を介して前記陽極に電気結合されると共に抵抗手段
   を介して前記予備電離ピン電極に結合されるガス透過性
   の陰極と、前記予備電離電極及び陽極を接続する誘導子
   手段と、前記中間電極板及びトリ〃電極板に接続されて
   いて、逐次的な調時間係をもってこれらの一電極板に作
   用して、それらに対して電圧パルスを供給する電圧供給
   手段とを有する装置。 ８）流体誘電体媒質の直流降伏電圧より高いが、パルス
   降伏より低い値にパルス充電される装置に使うレール形
   ギャップ・スイッチに於て。 前記誘電体媒質内に配置されていて１対の高電圧電極を
   構成する１対の導電性平行レールと、前記高電圧電極の
   間で誘電体媒質の容積電離を行なわせる手段とを有する
   レール形ギャップ・スイッチ。 ９）誘電体媒質内に配置された高電圧電極を持つレール
   形ギャップ・スイッチに於て、前記高電圧電極の間で誘
   電体媒質の容積電離を行なわせる手段を有するレール形
   ギャップ・スイッチ。 １０）　ガス流通路と、該ガス流通路内に配置されたパ
   ルス・トリ〃式多重子ャンネル・ｌイー形ギャップ・ス
   イッチ手段と、該パルス・トリ〃式多重子ャンネル・バ
   ー形ギャップ・スイッチ手段に結合されていて、立上り
   の速い短いパルスをそれに繰返し印加して、印加された
   電圧が前記ガス流通路内を流れるガス状媒質の電離降伏
   電圧を越えた後にのみ、多重チャンネル火花をその中に
   発生するパルス状電圧手段とを有するレール形ギャップ
   ・スイッチ。 １１）特許請求の範囲１０）に記載したレール形ギャッ
   プ・スイッチに於て、前記多重チャンネル・バー形ギャ
   ップ・スイッチ手段にある２つのレール電極の内のｆ５
   １の電極の背部に埋設された複数個のピン電極を有し、
   第１のレール電極の背部には相隔たる複数個の凹所が槽
   成されていて前記トリが・ビン電極を受入れると共に、
   各々の空所の所に通抜けの開口が設けられ、第２のレー
   ル電極が前記第１のレール電極を通る平面内の向きを持
   つ略平面状の構造であるレール形ギャップ・スイッチ。 １２）流体誘電体媒質の直流降伏電圧より高いが、パル
   ス降伏より低い値にパルス充電される装置に使うレール
   形ギャップ・スイッチに於て。 第１の金属の導電性レール電極と、該第１の電極と平行
   な第２の金属の導電性レール電極とを有し。 前記第１の電極は第２の電極に対して一層大きな面を持
   つ平面状又は準平面状であって、第２の電極が第１の電
   極の方を向いた一層小さい縁形の面を持つレール形ギャ
   ップ・スイッチ。