(57)【要約】【課題】所望の電極間流速のレーザガスを安定して放電空間に誘導できるとともに、主放電で発生する音響波の影響、特に放電方向の音響波成分の影響を低減し、スペクトル線幅等のレーザ性能の周波数特性を改善することができるガスレーザ装置を提供する。【解決手段】互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含むレーザガス流路とを備え、前記主電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、少なくとも前記主電極のいずれか一方の放電面近傍のレーザガス流路壁面に、主放電によって発生する音響波の放電方向の成分を放電空間の外部に反射する傾斜面が形成されている。【選択図】  図８
2006229136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含むレーザガス流路とを備え、前記主電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、
少なくとも前記主電極のいずれか一方の放電面近傍のレーザガス流路壁面に、主放電によって発生する音響波の放電方向の成分を放電空間の外部に反射する傾斜面が形成されていることを特徴とするパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項２】
前記傾斜面は、レーザガス流路のうち、放電面から電極の外側方向に０．５ｍｍ以上の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項３】
前記レーザガス流路は、前記傾斜面と前記傾斜面が接続されてなる壁面とを有し、
前記傾斜面は、放電幅方向に対して角度θ2の傾きを持ち、前記壁面は、放電幅方向に対して角度θ1の傾きを持ち、θ1とθ2が０°<θ1<θ2≦４５°の関係を満たしていることを特徴とする請求項１記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。  
【請求項４】
前記角度θ1と角度θ2は、θ1＋５°≦θ2の関係を満たしていることを特徴とする請求項３記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項５】
互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含みヒダ部を有しない平滑なレーザガス流路とを備え、前記電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、
少なくとも前記主電極のいずれか一方の電極の放電面近傍のレーザガス流路壁面に、主放電によって発生する音響波の放電方向の成分を吸音する吸音材が設けられていることを特徴とするパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項６】
互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含みヒダ部を有しない平滑なレーザガス流路とを備え、前記電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、
少なくとも前記主電極のいずれか一方のレーザガス流路壁面に前記主電極から離隔して配置される予備電離電極を備え、前記予備電離電極と前記主電極の間に吸音材が設けられることを特徴とするパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項７】
前記予備電離電極に対向するレーザガス流路壁面に前記吸音材とは別の吸音材が設けられることを特徴とする請求項６記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項８】
前記予備電離電極は一部が前記レーザガス流路壁内に埋設され、他部が前記レーザガス流路内に突出しており、他部の突出量が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項６記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項９】
前記吸音材はセラミックス系であることを特徴とする請求項５記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項１０】
少なくとも前記アノード電極及びカソード電極のいずれか一方の電極の放電面との間に空隙を開けずに設けられるか、または放電空間内で、放電面との間に空隙を開けて設けられた吸音材を備えたことを特徴とする請求項１、５記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項１１】
少なくとも前記アノード電極及びカソード電極のいずれか一方の電極に、放電面から裏面側へ貫通する孔または溝が形成され、かつ、前記裏面側には前記孔または溝の位置に対応して吸音材が設けられていることを特徴とする請求項１、５記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項１２】
少なくとも前記アノード電極及びカソード電極のいずれか一方の電極の放電面から裏面側へ貫通する孔または溝が形成され、かつ、前記前記孔または溝に吸音材が設けられていることを特徴とする請求項１、５記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【請求項１３】
前記吸音材はセラミック系であることを特徴とする請求項１０乃至１２いずれか記載のパルス発振型放電励起レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、Ｆ2レーザ等のパルス発振型放電励起レーザ装置に関し、特に放電に伴い発生する音響波がレーザ光の生成やレーザ出力に及ぼす影響を低減するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体基板の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いる。半導体露光用光源としては、従来の水銀ランプが放出する光より短い波長の光を放出するガスレーザ装置が用いられている。露光用のガスレーザ装置としては、現在は波長２４８ｎｍの紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置、波長１９３ｎｍの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。また、次世代を担う露光用ガスレーザ装置としては、波長１５７ｎｍの紫外線を放出するフッ素分子（Ｆ2）レーザ装置が有力である。
【０００３】
ＫｒＦエキシマレーザ装置においては、レーザ媒質であるレーザガスとして、フッ素分子（Ｆ2）ガスとクリプトン（Ｋｒ）ガス、およびバッファガスとしてネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガスが用いられる。ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、レーザ媒質であるレーザガスとして、フッ素分子（Ｆ2）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガス、およびバッファガスとしてネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガスが用いられる。Ｆ2レーザ装置においては、レーザ媒質であるレーザガスとして、フッ素分子（Ｆ2）ガス、およびバッファガスとしてヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガスが用いられる。通常、レーザガスはレーザチャンバ内に数百ｋＰａで封入されて使用される。
【０００４】
（ガスレーザ装置の構成と動作）
図１はガスレーザ装置の一構成例を示す図である。  
レーザチャンバ１２内の内部にはレーザガスが封入されており、またレーザガスを励起するためのアノード１４及びカソード１５からなる一対の主電極１４、１５が設けられる。アノード１４及びカソード１５は、それぞれ長手方向がレーザ発振方向と平行にされ、互いの放電面が対向し且つ所定距離だけ互いに離隔するように配置される。なお、図１においては、アノード１４及びカソード１５は紙面の直交方向に配列されている。この主電極１４、１５間（アノード１４、カソード１５間）には高電圧電源２３によって高電圧パルスが印加される。その電圧がある値（ブレークダウン電圧）に到達すると、主電極１４、１５間のレーザガスが絶縁破壊されて、主放電が開始される。この主放電によってレーザガスが励起され、レーザ発振の元となる蛍光が発生する。ガスレーザ装置では、主放電の繰り返しによるパルス発振が行われ、放出されるレーザ光はパルス光となる。
【０００５】
図１には示されていないが、レーザチャンバ１２内には予備電離手段が設けられる。主放電に先駆けて、予備電離手段からは主電極１４、１５間のレーザガスに向けて紫外光が放出される。すると、主電極１４、１５間のレーザガスは予備電離される。予備電離によって後に生ずる主放電が安定する。また、レーザチャンバ１２内にはＣＦＦ（Cross Flow Fan：クロスフローファン）２４が設けられる。高繰り返し発振の際、放電によって主電極１４、１５間には電離物質等が生じるが、ＣＦＦ２４の回転によってレーザガスがレーザチャンバ内を循環するため、レーザガスの流れと共に電離物質は次の放電前迄に主電極１４、１５間から除去される。
【０００６】
また、レーザチャンバ１２内には冷却用の熱交換器１３が設けられる。熱交換器１３の内部には冷却剤が流される。放電によって加熱されたレーザガスは、レーザチャンバ１２内を循環する際に熱交換器１３を通過し冷却剤によって冷却される。冷却剤で吸収された熱はレーザチャンバ１２の外部に排出される。また、レーザチャンバ１２にはガス供給バルブ６２を有するガス供給ライン６１と、ガス排出バルブ６４及び真空ポンプ６５を有するガス排出ライン６３が接続される。ガス供給ライン６１を介してレーザチャンバ１２にレーザガスが供給され、ガス排出ライン６３を介してレーザチャンバ１２からレーザガスが排出される。
【０００７】
レーザチャンバ１２の外部のレーザ光軸上には、レーザチャンバ１２を介してＬＮＭ（Line Narrow Module：狭帯域化モジュール）７１と出力鏡７５とが設けられる。ＬＮＭ７１は、一以上のビーム拡大用のプリズム７２と波長に応じた方向に光を反射するグレーティング７３とで構成される。主放電によって生じた蛍光は、ＬＮＭ７１によって所定の波長に選択されながら狭帯域化され、出力鏡７５との間を往復することによって発振し、レーザ光として出力鏡７５から出力される。出力鏡７５から出力されたレーザ光はビームサンプラー７６に入射する。ビームサンプラー７６は入射したレーザ光を二方向のレーザ光に分ける。一方のレーザ光はビームモニタ７７に入射する。ビームモニタ７７ではレーザパルスのエネルギー、安定度、及びパルス幅などの各情報が測定される。他方のレーザ光は露光装置側に出力される。
【０００８】
コントローラ８０は、ビームモニタ７７からの各情報に基づいてレーザパルスのエネルギーや波長制御を行う。例えば、波長制御の一形態として、ビームモニタ７７からの波長情報に基づいてコントローラ８０は、図示しないグレーティング駆動機構に指令信号Ｓ1を出力する。この指令信号Ｓ1に応じてグレーティング駆動機構はグレーティング７３の姿勢を調整し、グレーティング７３へのレーザ光の入射角を制御する。また、エネルギー制御の一形態として、ビームモニタ７７からのエネルギー情報に基づいてコントローラ８０は、高電圧電源２３に指令信号Ｓ2を出力する。この指令信号Ｓ2に応じて高電圧電源２３は主電極１４、１５への印加電圧を制御する。また、エネルギー制御の別の一形態として、ビームモニタ７７からのエネルギー情報に基づいてコントローラ８０は、ガス供給バルブ６２、ガス排出バルブ６４、真空ポンプ６５に指令信号Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5を出力する。この指令信号Ｓ3、Ｓ4、Ｓ5に応じてガス供給バルブ６２、ガス排出バルブ６４は開閉し、また真空ポンプはレーザチャンバ１２内を真空引きして、レーザチャンバ１２内のレーザガスの混合比や圧力を制御する。
【０００９】
（ガスレーザ装置の高出力化）
近年は、露光用のガスレーザ装置にさらなる高出力化・狭帯域化が求められる傾向にある。この傾向は、ＡｒＦエキシマレーザにおいてはさらに顕著になると思われる。その大きな理由としては、ＡｒＦエキシマレーザでの露光の際に用いられるレジストはＫｒＦエキシマレーザでの露光の際に用いられるレジストよりも感度が悪いことや、高スループット・高分解能などの要請があること、などが上げられる。
【００１０】
ガスレーザ装置の高出力化を実現するためには二つの方法が考えられる。一つは１パルスあたりのエネルギーを上げる方法である。この方法では、発振周波数を上げる必要はないが、レーザパルスでのピークパワーが増加するため、光学系のダメージが懸念される。ピークパワーの増加を抑制しつつ１パルスあたりのエネルギーを増加させるためには、レーザの発振時間を時間的に伸ばすようにパルスストレッチを行う必要がある。ただし、発振時間とエネルギーの間にはトレードオフの関係があるという点、またパルスストレッチは電気的もしくは光学的に行うために、装置自体が複雑になるという点が難点である。もう一つは発振周波数を上げる方法である。この方法では、１パルスあたりのエネルギーを上げる必要がないので光学系のダメージはそれほど大きくはない。しかし、発振周波数を上げていくと、放電で生成された音響波の影響が大きくなる。後述するように、音響波は狭帯域化と密接に関わってくる。
【００１１】
なお、発振周波数を上げ安定にレーザ発振を得るには主電極間の循環流速を上げる必要があり、ＣＦＦ２４のモータでの消費電力を増加させる必要がある。
【００１２】
（音響波）
発振周波数が低い場合に、前の放電で生成された音響波は次の放電までに減衰するので問題にはならない。しかし、発振周波数が高い場合に、前放電で生成された音響波は次放電までに十分減衰されない。この現象は、特に２ｋＨｚを超える発振周波数で顕著になる。音響波はレーザガスに疎密を生じさせる。よって、次放電の時点で音響波が主電極１４、１５間に存在すると、主電極１４、１５間のレーザガスに疎密が生じる。そのためにレーザ光軸方向と直交する方向（放電方向と放電幅方向）に屈折率の変化が現れ、またゲインが均一にならなくなる。屈折率の変化はレーザ光の波面に歪みをもたらす。レーザ光の波面が歪むとＬＮＭ７１が正常に機能しないため、スペクトル線幅が一定にならなくなる。
【００１３】
現在の露光用エキシマレーザに求められている仕様は、パルス繰返し数の最大値が４ｋＨｚ以上、スペトル線幅が０．２ｐｍ以下である。
【００１４】
図２は音響波の影響を受けた場合の発振周波数とスペクトル線幅の関係を示す図である。
【００１５】
図２において、スペクトル線幅の最小値はほぼ０．２ｐｍであり、スペクトル線幅の振れ幅は最大でおおよそ０．１２ｐｍである。前記したスペクトル線幅０．２ｐｍ以下という仕様値を満たすことは困難である。また、スペクトル線幅以外のレーザ性能（ビームポインティング、ビームサイズ等）も音響波の影響を受ける。よって、ガスレーザ装置を高発振周波数で使用するとなると、音響波の影響を低減する方法が必須である。
【００１６】
図３は主放電で発生した音響波が伝播する様子を説明するための模式図である。
【００１７】
図３において、主電極１４、１５は対向して配置されている。ＣＦＦ２４が動作すると、レーザガスはレーザチャンバ１２内を還流し、放電空間３７を図の左側（以下上流という）から右側（以下下流という）に流れる。主電極に高電圧が印加され主放電が起こると、放電空間３７に音響波が発生する。
【００１８】
図３に示すように、主放電で発生する音響波は、放電幅方向（Ｘ軸方向）、長手方向（Ｙ軸方向）、および放電方向（Ｚ軸方向）へ伝播する音響波成分に分けられる。空間に伝播した音響波は周囲の部材により反射され、反射された音響波の一部が再び放電空間３７に戻ってくる。
【００１９】
レーザ性能に大きな影響を与えるのは、反射され放電空間３７に戻ってきた音響波成分のうちＸ軸方向およびＺ軸方向の音響波成分である。一方、Ｙ軸方向の音響波成分はレーザ性能にあまり影響しないと考えられる。レーザビームプロファイル（強度分布）は、レーザ光軸に垂直な平面（Ｘ−Ｚ軸の波面）の強度分布を、レーザ光軸方向（Ｙ軸方向）に積算することによって得られる。従って、Ｙ軸方向の音響波成分によりＹ軸方向のレーザガスの密度分布が生じても、さまざまな疎密分布が積算されることによって均質化されてしまうからである。
【００２０】
そこで上記問題に対処するため、下記特許文献１には、主電極の近傍に凹凸を有するヒダ部を設け、凹部内に主放電によって生じる音響波を減衰させる減衰材を挿入した装置が開示されている。
【００２１】
また、下記特許文献２には、前の放電で発生し、空間に伝播した音響波が、次の放電が始まる前に放電空間に反射して来ないように、放電空間から所定距離だけ離れた範囲内に音響波を放電空間方向へ反射する部材を配置しない装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−６０２７０号公報
【特許文献２】特開２００３−２９８１５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
特許文献１の場合、Ｚ軸方向の音響波成分を低減する効果はあるものの、主電極の近傍に配置された凹凸のヒダ部を有する部材によりレーザガス流が乱されてしまい、所望の電極間流速のレーザガスを放電空間３７に安定して誘導することができないという問題がある。
【００２３】
また、特許文献２によれば、Ｘ軸方向へ伝播する音響波成分の影響を低減させることができるが、Ｚ軸方向へ伝播する音響波成分の影響を低減させる効果は、発振周波数が４ｋＨｚを超える範囲では必ずしも十分とは言えない。
【００２４】
本願発明者等によれば、本願発明が対象とする最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のガスレーザ装置の場合、Ｚ軸方向の音響波成分がレーザ性能に大きな影響を及ぼすことが明らかになった。すなわち特許文献１の場合、Ｚ軸方向に配置した部材の反射面は主電極１４、１５に近接しており、Ｚ軸方向の音響波成分が放電空間３７から逃げにくく、長時間に渡って反射を繰り返し滞留してしまうという問題がある。
【００２５】
そこで、上記問題を解決するためには、Ｚ軸方向の音響波成分が放電空間からすみやかに逃げられるように主電極周辺の構造を変えるか、あるいはＺ軸方向の音響波成分の音響エネルギーを減衰させる必要がある。その際、４ｋＨｚ以上の高発振周波数の範囲で、Ｘ軸方向の音響波成分を特許文献１に記載された程度またはそれ以下にする必要があるとともに、Ｚ軸方向の音響波成分をさらに低減する必要がある。
【００２６】
本発明は上記したような問題に鑑みてなされたものであり、所望の電極間流速のレーザガスを安定して放電空間に誘導できるとともに、主放電で発生する音響波の影響、特に放電方向の音響波成分の影響を低減し、スペクトル線幅等のレーザ性能の周波数特性を改善することができるガスレーザ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
以上のような目的を達成するために、第１発明は、互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含むレーザガス流路とを備え、前記主電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、少なくとも前記主電極のいずれか一方の放電面近傍のレーザガス流路壁面に、主放電によって発生する音響波の放電方向の成分を放電空間の外部に反射する傾斜面が形成されていることを特徴としている。
【００２８】
第２発明は、第１発明において、前記傾斜面は、レーザガス流路のうち、放電面から電極の外側方向に０．５ｍｍ以上の範囲に形成されていることを特徴としている。
【００２９】
第３発明は、第１発明において、前記レーザガス流路は、前記傾斜面と前記傾斜面が接続されてなる壁面とを有し、前記傾斜面は、放電幅方向に対して角度θ2の傾きを持ち、前記壁面は、放電幅方向に対して角度θ1の傾きを持ち、θ1とθ2が０°<θ1<θ2≦４５°の関係を満たしていることを特徴としている。
【００３０】
第４発明は、第３発明において、前記角度θ1と角度θ2は、θ1＋５°≦θ2の関係を満たしていることを特徴としている。
【００３１】
第５発明は、互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含みヒダ部を有しない平滑なレーザガス流路とを備え、前記電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、少なくとも前記主電極のいずれか一方の電極の放電面近傍のレーザガス流路壁面に、主放電によって発生する音響波の放電方向の成分を吸音する吸音材が設けられていることを特徴としている。
【００３２】
第６発明は、互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含みヒダ部を有しない平滑なレーザガス流路とを備え、前記電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、少なくとも前記主電極のいずれか一方のレーザガス流路壁面に前記主電極から離隔して配置される予備電離電極を備え、前記予備電離電極と前記主電極の間に吸音材が設けられることを特徴としている。
【００３３】
第７発明は、第６発明において、前記予備電離電極に対向するレーザガス流路壁面に前記吸音材とは別の吸音材が設けられることを特徴としている。
【００３４】
第８発明は、第６発明において、前記予備電離電極は一部が前記レーザガス流路壁内に埋設され、他部が前記レーザガス流路内に突出しており、他部の突出量が３ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００３５】
第９発明は、第５発明において、前記吸音材はセラミックス系であることを特徴としている。
【００３６】
第１０発明は、第１、５発明において、少なくとも前記アノード電極及びカソード電極のいずれか一方の電極の放電面との間に空隙を開けずに設けられるか、または放電空間内で、放電面との間に空隙を開けて設けられた吸音材を備えたことを特徴としている。
【００３７】
第１１発明は、第１、５発明において、少なくとも前記アノード電極及びカソード電極のいずれか一方の電極に、放電面から裏面側へ貫通する孔または溝が形成され、かつ、前記裏面側には前記孔または溝の位置に対応して吸音材が設けられていることを特徴としている。
【００３８】
第１２発明は、第１、５発明において、少なくとも前記アノード電極及びカソード電極のいずれか一方の電極の放電面から裏面側へ貫通する孔または溝が形成され、かつ、前記前記孔または溝に吸音材が設けられていることを特徴としている。
【００３９】
第１３発明は、第１０乃至第１２発明のいずれかにおいて、前記吸音材はセラミック系であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００４０】
第１発明によれば、図８に示すように、Ｚ軸方向の音響波成分を効果的に反射する所定の傾斜面が放電面近傍に設けてあるので、Ｚ軸方向の音響波成分を放電空間からすみやかに逃がすことができる。
【００４１】
第５発明によれば、図１６、図１９に示すように、レーザガス流路に配置した吸音材により放電空間のＺ軸方向の音響波エネルギーを減衰することができる。
【００４２】
第９発明によれば、フッ化およびスパッタによる吸音材の吸音性能を低下させることがないので、長時間にわたり安定したレーザ性能を得ることができる。
【００４３】
第１０発明によれば、放電面の近傍に所定の傾斜面を設け、かつ、放電面等に吸音材を設けたことによりＺ軸方向の音響波成分を放電空間からさらにすみやかに低減させることができる。
【００４４】
第１１発明によれば、図２２、図２４に示すように、放電面の裏面側に配置した吸音材により、放電空間のＺ軸方向の音響波エネルギーを効果的に吸音・減衰させることができる。
【００４５】
第１２発明によれば、図２６に示すように、所定の孔にあるいは溝に設けられた吸音材により、放電空間のＺ軸方向の音響波エネルギーを効果的に吸音・減衰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下、本願発明に係る実施形態を図を参照しながら詳細に説明する。
【００４７】
（レーザチャンバ内の構造）
図４は本願発明の実施形態に係るガスレーザ装置の構成を示す図であり、図５は主電極の近傍を示す図である。図４と図５は、図１で示したレーザチャンバの断面図に相当する。以下では図４と図５を合わせて参照し説明する。なお、便宜のため、図面の上下方向をそのまま装置の上下方向として説明する。また、放電方向をＺ軸方向、長手方向をＹ軸方向、そして放電幅方向をＸ軸方向とする。
【００４８】
レーザチャンバ１２にはレーザガスが所定の圧力で封入されている。また、レーザチャンバ１２の内部には金属製のアノード１４及びカソード１５からなる一対の主電極１４、１５が放電空間３７を挟んで上下方向に互いに対向して設置されている。高電圧電源２３から主電極１４、１５間に高電圧が印加されると、放電空間３７でパルス状の主放電が発生する。すると、レーザガスが励起され、図４の紙面と垂直方向にパルス状のレーザ光が発生する。
【００４９】
レーザチャンバ１２の内部には、レーザガスをレーザチャンバ１２内部で循環させて放電空間３７に送り込むＣＦＦ２４と、放電によって熱を与えられたレーザガスを冷却する熱交換器１３とが、それぞれ所定位置に設置されている。カソード絶縁部材５４とアノード絶縁部材５５、５８のレーザガス流路側に面した表面はレーザガス流路壁面である。図４の矢印４７で表されるように、レーザガスのガス流は放電空間３７を横切るように上流（図の左側）から下流（図の右側）に流れる。ガスレーザ装置では主電極間に高速のレーザガスを誘導させており、そのため主電極を含む放電部周辺の部材の表面はレーザガス流路Ｗを形成している。
【００５０】
レーザチャンバ１２の上部にはチャンバ開口部３５が設けられている。このチャンバ開口部３５はセラミック等の絶縁体からなるカソードベース３６で塞がれている。カソードベース３６はカソードベース押さえ４６によってレーザチャンバ１２の内側に上向きに押しつけられ、図示しない固定用のボルトで固定されている。レーザチャンバ１２とカソードベース３６との間にはＯリング５２が配置されており、レーザチャンバ１２の内部にレーザガスが封止されている。
【００５１】
カソードベース３６の下面にはカソード１５が固定されている。カソード１５は、隅部に曲率を有する棒状の支持部１５Ａと、支持部１５Ａの略中央部に数ｍｍ程度突出した約２〜５ｍｍ幅の板状の放電部１５Ｂとを備えている。なお、図４と図５では支持部１５Ａと放電部１５Ｂとが一体であるような形態が示されているが、支持部１５Ａに放電部１５Ｂがネジなどで固定された形態であってもよい。
【００５２】
カソード１５とレーザチャンバ１２とはカソードベース３６によって電気的に絶縁されている。カソードベース３６には、カソードベース３６を上下に貫通してカソード１５に到達する複数本の高圧給電ロッド４８が、電極長手方向に沿って所定間隔毎に設置されている。高圧給電ロッド４８は図示しない放電回路を介して高圧電源２３の高圧側ＨＶに接続されている。高圧給電ロッド４８によって、カソード１５には高圧電流が供給される。高圧給電ロッド４８とカソードベース３６との間はＯリング５３で封止されている。
【００５３】
カソード１５の上流側及び下流側にはアルミナセラミックなどで構成されたカソード絶縁部材５４が設置される。カソード絶縁部材５４は、図示しないボルトなどでカソードベース３６の下面に固定されている。レーザガスの流路がカソード１５側に近いほど狭くなるように、上流側及び下流側のカソード絶縁部材５４の表面は、カソード１５側に進むにつれて下方に傾斜している。よって、レーザガスの流路は、放電空間３７が最も狭く上流側及び下流側へ行くに従って次第に広がる。  また、カソード絶縁部材５４はカソード１５の支持部１５Ａを覆っているため、電界分布の広がりが抑制されて主放電が安定する。これは、支持部１５Ａがない場合と比べて、等電位面が相対的にカソード１５の左右でほぼ平行に近づくためである。放電部１５Ｂはカソード絶縁部材５４から放電空間３７側へ１〜３ｍｍ程度突出した突出部１５Ｃを有している。突出部１５Ｃの先端部が放電面となる（図５参照）。
【００５４】
カソード１５に対向するアノード１４は幅２〜５ｍｍ程度の板状の金属で形成されている。アノード固定ネジ４３はアノード押さえ４４とアノード１４とを貫通してアノードホルダ４２に螺合される。すると、アノード１４がアノード押さえ４４とアノードホルダ４２とに挟まれて固定される。アノードホルダ４２及びアノード押さえ４４は金属で形成されている。アノードホルダ４２は金属製のアノードベース上に設置される。
【００５５】
放電空間３７の上流側及び下流側には、複数の数ｍｍ幅（例えば１ｍｍ程度）の板状のリターンプレート３９が、主電極長手方向（図面垂直方向）に沿って所定間隔毎に設置されている。リターンプレート３９の上部は、リターンプレート固定ネジ５６でカソードベース押さえ４６に固定されている。また、リターンプレート３９の下部は、リターンプレート固定ネジ５６でアノードホルダ４２に固定されている。レーザチャンバ１２は、図示しない放電回路を介して高圧電源２３の接地側ＧＮＤに接続され、接地電位となっている。また、アノード１４とアノードホルダ４２とアノード押さえ４４とアノードベース４０は、リターンプレート３９によってレーザチャンバ１２と電気的に接続されており、接地電位となっている。リターンプレート３９は薄いので、レーザガスのガス流４７に影響を及ぼすものではない。
【００５６】
アノード１４の上流側及び下流側には、第１のアノード絶縁部材５５と第２のアノード絶縁部材５８とが設置されている。レーザガスの流路がアノード１４側に近いほど狭くなるように、上流側及び下流側のアノード絶縁部材５５、５８の表面は、アノード１４側に進むにつれて上方に傾斜している。アノード１４の上端部はアノード絶縁部材５５から放電空間３７へ所定の長さ突出した突出部１４Eを有している。突出部１４Eの先端部が放電面となる（図５参照）。
【００５７】
第２のアノード絶縁部材５８の上流側及び下流側には、レーザガスのガス流４７を導くガイド５９がそれぞれ設置されている。ガイドの材料は耐フッ素性を有する金属やセラミックである。また、アノード１４とレーザチャンバ１２とは同電位（接地電位）であるため、アノード絶縁部材５５、５８の材質は必ずしも絶縁体である必要はない。しかしながら、下流側のアノード絶縁部材５５、５８が絶縁体であることによって、放電空間３７の下流側において、レーザガスの流速が不足した場合にアーク放電の発生が防止される。さらに、上流側のアノード絶縁部材５５、５８が絶縁体であることによって、電界分布の広がりが抑制されて主放電が安定する。
【００５８】
第１のアノード絶縁部材５５の表面及び第２のアノード絶縁部材５８の表面は同程度に傾斜する。そして、両者の表面が略同一平面に含まれるように、且つリターンプレート３９が介在する部位を除いて両者の間になるべく隙間が生じないように、互いに接触している。第１のアノード絶縁部材５５及び第２のアノード絶縁部材５８と、カソード絶縁部材５４とがなす広がり角度には適切な範囲が存在する。例えば、両者が平行であると、絶縁部材５４、５５、５８間で音響波４１が定在波となり減衰に長時間を要する。また、あまり大きな広がり角度をつけると、レーザガスの流れに圧損が生じ、流速の低下や乱流につながる。このため、主放電が乱れることがある。
【００５９】
上流側の第２アノード絶縁部材５８には、金属製の円柱形の内部導電体３８Ａとその周面を囲繞する円筒形の誘電体３８Ｂとで構成された予備電離電極３８が、アノード１４の長手方向と略平行にして埋設されている。なお、予備電離電極３８の一部外周面は、第２アノード絶縁部材５８から突出しレーザガスの流路に曝されている。内部導電体３８Ａは、高圧電源２３の高圧側ＨＶに電気的に接続されている。金属板からなる外部予備電極５７の一端は、上流側のリターンプレート３９の下端部にリターンプレート固定ネジ５６で固定されている。外部予備電極５７の他端は、第２のアノード絶縁部材５８の表面に沿って配置され、先端部が予備電離電極３８の誘電体３８Ｂに接触している。外部予備電極５７はレーザチャンバ１２と同じく接地電位となっている。高圧電源２３から高圧側ＨＶと接地側ＧＮＤとの間に高電圧が印加されると、外部予備電極５７と内部導電体３８Ａとの間でコロナ放電が発生し、放電空間３７が予備電離される。すると、主電極１４、１５間に主放電が生じ易くなる。主電極１４、１５間に主放電が生じると、レーザ光が発生する。
【００６０】
主放電に伴い、放電空間３７から音響波４１が発生する。音響波４１は全空間に伝播し、また周囲の部材により反射され、反射された音響波の一部が再び放電空間３７に戻ってくる。
【実施例１】
【００６１】
所望の電極間流速のレーザガスが安定して誘導され、かつ、Ｚ軸方向の音響波成分が放電空間からすみやかに逃げられるようにするためには、主電極およびその近傍に配置された部材の表面で構成されたレーザガス流路を平滑な構造にするとともに、レーザガス流路壁面の傾斜角度を大きくとり、伝播してきたＺ軸方向の音響波成分を大きな傾斜角度の反射面で放電空間の外部に反射させればよい。
【００６２】
図６は平滑なレーザガス流路Ｗの傾斜角度を説明するための模式図である。
【００６３】
図６において、主電極１４、１５の側面に接続して、具体的には絶縁部材５４、５５、５８等の表面からなる壁面６Ａ、６Ｂは、主電極の外側に広がる態様で、Ｘ軸方向に対する傾斜角度がθの傾斜面を持っている。レーザガス流路Ｗに伝播したＺ軸方向の音響波成分は、傾斜角度θに対応して放電空間３７からより遠ざかる方向に反射される。
【００６４】
図７は図６の傾斜角度θより大きい傾斜角度θ′で壁面７Ａ、７Ｂが形成されている場合を示す模式図である。この場合、Ｚ軸方向の音響波成分はさらにすみやかに放電空間３７から逃げやすくなる。しかしながら傾斜角度をあまり大きくしすぎると、圧力損失が大きくなり電極間流速が低下してしまうので傾斜角度の大きさには限度がある。
【００６５】
Ｚ軸方向の音響波成分の滞留に係る反射は、おもに主電極の側面近傍、特にＸ軸方向に対して音響波の波長程度の距離の領域にある部材からの反射の影響が大きいと考えられる。そこで、電極間流速をほとんど低下させず、しかもＺ軸方向の音響波成分を放電空間からすみやかに逃がすためには、主電極近傍にあるレーザガス流路の微小領域だけに急峻な角度をもつ傾斜面をつけ、この傾斜面でＺ軸方向の音響波成分を放電空間の外部に反射させればよい。
【００６６】
そこで、本願発明に係る第１の実施形態は、互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を含むレーザガス流路とを備え、前記主電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上、特に６ｋHz以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、少なくとも前記主電極のいずれか一方の放電面近傍のレーザガス流路壁面に、主放電によって発生する音響波の放電方向の成分を放電空間の外部に反射する傾斜面が形成されている。
【００６７】
図８は傾斜角度が２段であるレーザガス流路Ｗを説明するための電極近傍の断面模式図である。主電極１４、１５の両側面に接続して、大きな傾斜角度を持つ傾斜面８Ａと通常の傾斜角度を持つ壁面８Ｂとで構成されたレーザガス流路Ｗがそれぞれ形成されている。傾斜面８Ａが形成される領域は、レーザガス流路Ｗのうち、放電面と放電しない面との境界（電極側面８Ｃ）から電極の外側方向の所定範囲である。
【００６８】
図９（ａ）、（ｂ）は、主電極間の音圧をシミュレーション比較するために用いた２種類のレーザガス流路Ｗの構成図である。
【００６９】
図９（ａ）は、従来の傾斜角度をもつ１段傾斜のレーザガス流路であり、レーザガス流路Ｗは一定の傾斜角度（ここでは５．６度）の壁面９Ａを有して主電極１５の側面に接続している。図９（ｂ）は、本願発明の２段傾斜のレーザガス流路であり、レーザガス流路Ｗは、主電極に接続する大きな傾斜角度（約２３度）を持つ傾斜面９Ｂと、傾斜面９Ｂに接続して圧力損失の大き過ぎない程度の傾斜角度（５．６度）を持つ壁面９Ｃとで構成されている。傾斜面９Ｂは、主電極１５の側面に接続し、ここを基点として、主電極の側面の接続位置からＸ軸の方向に１．５ｍｍ、またZ軸の方向に０．６５ｍｍの範囲に形成される。
【００７０】
図１０は主電極間における音圧の実効値をシミュレーション計算した結果比較図である。なおシミュレーションは、図９（ａ）または図９（ｂ）に示した、絶縁部材５４、５５、５８等の表面からなるレーザガス流路Ｗを、主電極１４、１５側の上流と下流にそれぞれ配置した条件で行った。横軸は放電が発生してからの経過時間、縦軸は発生した音響波の音圧である。
【００７１】
現在利用されているエキシマレーザは最大発振周波数４ｋＨｚであり、その時の発振間隔は２５０μｓである。図１０において、経過時間２５０μｓ付近では、２段傾斜モデルの主電極間に滞留している音響波エネルギーは、１段傾斜モデルの場合に比較して６０％程度であることがわかる。また、２段傾斜モデルは大きな傾斜角度の傾斜面を持っているが、この程度の狭い領域であれば電極間流速にほとんど影響を与えることがない。
【００７２】
上記したシミュレーションでは、主電極１４、１５側ともに傾斜面を設けているが、主電極１４、１５電極側のいずれか一方に傾斜面を設けるだけでも音響波をすみやかに逃がす効果はある。また、上流と下流のいずれかの側にあるアノード電極とカソード電極に傾斜面を設けてもよい。さらに、主電極の長手方向の全領域でなく、たとえば５ｍｍおきに傾斜面を設けてもよい。この場合、レーザ光軸方向（長手方向）に同一時間に均一に音響波成分の影響を受けることがなくなるので効果がある。
【００７３】
傾斜面が形成される領域は、レーザガス流路のうち、放電面と放電しない面との境界（電極側面）から電極の外側方向に０．５ｍｍ以上の範囲であることが好ましい。その理由は、音響波の波長を考慮すると、これ以下の微小領域ではＺ軸方向の音響波成分をすみやかに反射できないからである。上限は適宜最適化して決定すればよい。
【００７４】
図１１は２段傾斜を有するレーザガス流路における2つの傾斜角度の関係を説明するための図である。
【００７５】
図１１において、傾斜面１１Ａは、放電幅方向に対して角度θ2の傾きを持ち、壁面１１Ｂは、放電幅方向に対して角度θ1の傾きを持ち、角度θ1と角度θ2は、０°<θ1<θ2≦４５°の関係を満たしている。
【００７６】
角度θ2が大きいほどＺ軸方向の音響波成分をすみやかに逃がすことができるが、実際的にはレーザ性能に対する音響波の影響を従来に比較して少なくとも１０％は低減したい。そこで図１１のレーザガス流路構造をもとに音響波シミュレーションを行った結果、
θ1＋５°≦θ2  ・・・・・（１）
という式を満足すれば音響波の影響が従来より１０％以上低減されることがわかった。よって、上記シミュレーションで得られた（１）式に基づいて、適宜レーザガス流路の形状を設計することができる。
【００７７】
以上の実施例においては、角度θ２の大きさを特に規定していないが、安定して所望の電極間流速を得るために、角度θ２の範囲は１０〜３０度が好ましい。また、これ以降の壁面をさらに２段またはそれ以上の段数で形成してもよい。
【００７８】
図１２は傾斜面および壁面の形態を説明するための図である。
【００７９】
図１２（ａ）は、主電極１５の側面に配置された部材１２Ａの表面に２段の傾斜が形成される形態を示す図である。すなわち、部材１２Ａの表面には傾斜面１２Ｂと壁面１２Ｃが形成される。
【００８０】
図１２（ｂ）は、主電極１５の側面に配置された２個の部材１２Ｄ，１２Ｅの表面に、傾斜面１２Ｆと壁面１２Ｇがそれぞれ形成される形態を示す図である。
【００８１】
図１２（ａ）、（ｂ）の場合、傾斜面あるいは壁面は絶縁部材等の表面に形成したが、電極自体に傾斜面あるいは壁面が設けられていてもよい。  
図１２（ｃ）は、主電極自体に２段の傾斜が形成される形態を示す図である。主電極１５の突出部１５Ｃの先端部にある放電面１５Ｄから所定距離離れた主電極１５の側面に傾斜面１２Ｈと壁面１２Ｉが連続して形成される。
【００８２】
図１２（ｄ）は、主電極自体に傾斜面が形成されている場合を示す図である。主電極１５の突出部１５Ｃの先端部にある放電面１５Ｄから所定距離離れた主電極１５の側面から傾斜面１２Ｊが形成される。傾斜面１２Ｊに接続して、部材表面からなる壁面１２Ｋが接続している。
【００８３】
以上の説明では、傾斜面をすべて平面形状としている。しかし傾斜面を特に平面形状にする必要はなく、曲面形状であってもよい。
【００８４】
図１３は傾斜面が曲面形状である場合を説明する図である。
【００８５】
図１３において、点線で囲んだ領域に傾斜面１３Ａ、１３Ａが形成されており、壁面１３Ｂ、１３Ｂにそれぞれ接続している。傾斜面１３Ａ、１３Ａは、主電極１５の側面に接続する箇所１３Ｃ、１３Ｃの傾斜が一番大きくなっており、壁面１３Ｂ、１３Ｂに近づくにつれ傾斜は小さくなり、最後に壁面側の傾き角度となって壁面１３Ｂ、１３Ｂ側に接続している。すなわち、傾斜面１３Ａ、１３Ａは曲面形状になっている。
【００８６】
以上の説明においては、主電極の側面は放電方向に平行しているものとして説明した。主電極をこのような形状にしておくと、長時間連続放電して放電面が削れても、レーザビームの形状の変化を小さくすることができる。
【００８７】
主電極の突出部の側面は必ずしもＺ軸方向に平行でなくてもよい。すなわち突出部の側面はテーパ状に裏面側に広がる形状であってもよい。
【００８８】
図１４は主電極１５の側面がテーパ状の形状を有する場合を示す図である。
【００８９】
たとえば側面１４Ａの放電方向に対する傾斜角度を０〜１５度とすることができる。この程度の傾斜であれば、長時間連続放電してもレーザビームサイズの変化は小さいので、側面１４Ａの端部１４Ｂに接続して、たとえば２段傾斜の傾斜面１４Ｃと壁面１４Ｄを設けることができる。この場合も、傾斜面１４Ｃは、レーザガス流路のうち、放電面１５D（電極側面）から電極外側方向に０．５ｍｍ以上の範囲に形成される必要がある。
【００９０】
なお、主電極の消耗があまり問題にならなければ、図１４で示した主電極の側面１４Ａの傾斜角度をさらに大きくして、主電極の側面領域を用いてＺ軸方向の音響波成分を反射させることもできる。
【実施例２】
【００９１】
図１５はＺ軸方向の音響波成分の音響エネルギーを減衰させるために、もっとも効率よく吸音材の配置をした場合の主電極近傍の模式図である。
【００９２】
図１５において、主電極１４、１５の両側面に配置されたレーザガス流路壁面の全体にわたって吸音材Ｋが設けられている。吸音材Ｋの放電空間３７に面した表面はレーザガス流路Ｗを兼ねている。
【００９３】
しかしこの場合には、吸音材Ｋの表面抵抗によりレーザガス流速が低減されるため、所望の電極間流速のレーザガスを流す妨げになる場合がある。また、吸音材Ｋを主電極の周辺の広い領域で使用する場合、高電圧に対する絶縁耐圧を確保しなければならないという問題がある。よって、吸音材Ｋを使用する場合は、吸音材の配置方法や吸音材の材質の選定などの吟味が必要となる。
【００９４】
電極間流速への影響をできるだけ少なくするとともに、Ｚ軸方向の音響波成分の影響を低減するために、吸音材を配置する箇所を限定することや孔径、気孔率等を最適化することが考えられる。
【００９５】
そこで本願発明に係る第２の実施形態は、互いに対向して配置された一対のアノード電極及びカソード電極からなる主電極と、前記主電極を間に置いてヒダ部を有しない平滑なレーザガス流路とを備え、前記電極間に高電圧を印加してパルス状の主放電を行い、最高発振周波数が４ｋＨｚ以上のパルス発振をするパルス発振型放電励起レーザ装置において、少なくとも前記主電極のいずれか一方の電極の放電面近傍のレーザガス流路壁面に、主放電によって発生する音響波の放電方向の成分を吸音する吸音材が設けられている。
【００９６】
なお、ここでいう放電面近傍とは、主電極１４側では、放電面１４Dから予備電離電極３８が設けられた位置までの間の領域をいい、主電極１５側では、主電極１５の放電面１５Dから予備電離電極３８に対向する位置周辺までの間の領域をいう。
【００９７】
以下において、実施例１で説明した部材と同じ機能を有するものについては、同符号をつけるとともにその説明を略す。
【００９８】
放電空間で発生した音響波のなかで、問題なのはＺ軸方向の音響波成分が主電極間に滞留することであり、放電空間に発生したすべての音響波を減衰させる必要はない。
【００９９】
図１６に示すように、実施例１で述べた傾斜面の替わりに主電極近傍に吸音材を配置してもよい。
【０１００】
図１６において、吸音材Ｋは主電極１４、１５の両側面に接続してレーザガス流路Ｗを構成している。こうするだけでも、Ｚ軸方向の音響波成分を減衰させるのに大きな効果がある。なお、吸音材Ｋの表面は主電極間のレーザガス流速を低減させるので、それをできるだけ回避するために、放電面からＸ軸方向に対して所定の距離Ｌまで吸音材Ｋを設けている。また、Lはなるべく小さくする。距離Ｌは適宜実験等によって決定すればよい。この場合には、高電圧側（ここでは主電極１５側）の絶縁耐圧にそれほど影響を与えることがないので、Lが小さいなら吸音材Ｋの材質は導電性のものでよいが好ましくは誘電体がよい。
【０１０１】
吸音材を主電極の周辺に配置する場合、パラメータとして孔径と気孔率が小さい吸音材ほどレーザガスの流速を低下させることがないので、必要な吸音率との兼ね合いで吸音材のパラメータを決定する必要がある。少なくとも一方の吸音材側（ここでは主電極１５側）には高電圧が印加されるため、高電圧が印加される主電極近傍に吸音材を配置する場合は吸音材の材質が限定される。すなわち、この場合、絶縁耐圧の高いセラミックス系（アルミナ、窒化アルミ等）にする必要がある。
【０１０２】
従来、高電圧側の電極部品はセラミックスからなる部材で保持されていた。そのため、セラミックス系吸音材を配置する場合は、このセラミックス部材に貼り付ける必要がある。その方法としてはネジで止める方法が簡単であり好ましい。その際、ネジもセラミックスネジを用いることが望ましい。さらに、吸音効果のある部分と密である部分を一体で製造した部材を用いることもできる。
【０１０３】
ところで、Ｚ軸方向の音響波成分に影響を与える部材として、たとえば予備電離電極がある。予備電離電極を放電空間３７から離せばその影響は小さくなるが、予備電離電極は安定した主放電に必要なものであり、放電空間３７からあまり離すことは好ましくない。しかしあまり近づけると、特に４ｋＨｚ以上の発振周波数を対象とした場合、予備電離電極から反射した音響波が放電空間３７に戻ってきてレーザ性能に影響を与える。
【０１０４】
図１７は予備電離電極の断面構造の模式図である。
【０１０５】
図１７に示すように、予備電離電極３８の外側をアルミナ等のチューブ３８Ｂで囲繞し、内部導電体３８Ａ側に高電圧を印加するとコロナ放電が発生し、紫外光が放射される。この紫外光により予備電離を起こし、安定した主放電を得ることができる。そのため、予備電離電極３８は安定した主放電を得るための必需部品となっている。なお、内部導電体３８A側を接地電位とし、チューブ３８の外側電極を高電圧としてもコロナ発光が可能である。
【０１０６】
図１８は予備電離電極の反射を低減するために主電極と予備電離電極以外のレーザガス流路壁面に吸音材が設けられた場合を示す模式図である。
【０１０７】
図１８において、主電極１４の周辺のレーザガス流路壁面には２個の予備電離電極３８、３８が設けてある。また、予備電離電極３８、３８と主電極１４の間および主電極１４からみて予備電離電極３８、３８の外側のレーザガス流路壁面に吸音材Ｋが貼り付けられている。さらに、主電極１５側の両側面のレーザガス流路壁面にも吸音材Ｋが全面にわたって貼り付けられている。
【０１０８】
このようにすれば、予備電離電極３８、３８の表面で反射してＺ軸方向に伝播した音響波成分は、主電極１５側のレーザガス流路壁面に設けた吸音材Ｋで吸音できる。しかしながら、全面に貼り付けた吸音材の表面抵抗によりレーザガスの流速が低減する。
【０１０９】
本願発明者等によれば、シミュレーションから、図１８に示すような吸音材配置をしなくても十分であることがわかった。
【０１１０】
図１９はシミュレーションから得られた十分な吸音材配置を示す模式図である。
【０１１１】
図１９（ａ）では、図１８の場合と異なり、主電極１４側のレーザガス流路壁面に主電極１４と予備電離電極３８、３８の間だけ吸音材Ｋが設けられている。
【０１１２】
図１９（ｂ）では、図１８の場合と異なり、主電極１４側のレーザガス流路壁面には主電極１４と予備電離電極３８、３８の間だけ吸音材が設けられている。また、主電極１５側のレーザガス流路壁面には予備電離電極３８、３８と対向した所定領域のみに吸音材Ｋが設けてある。
【０１１３】
なお、図１９において、主電極１５側のレーザガス流路壁面の予備電離電極３８、３８と対向した所定領域のみに吸音材Ｋを設けてもよい。
【０１１４】
図１９に示した吸音材配置をすることで、レーザガスの流速を低減することなく、Ｚ軸方向に反射した音響エネルギーを効果的に減衰することができる。
【０１１５】
予備電離電極３８による音響波の反射を吸音する吸音材の配置方法を工夫する代わりに、予備電離電極３８による反射自体を低減してもよい。
【０１１６】
予備電離電極３８のチューブ３８Ｂがレーザガス流路Ｗから放電空間側に突き出る突出量Ｈを小さくすることで音響波の反射を抑制することができる。同時に、レーザガスの流れを乱すことも少なくなる利点がある。突出量Ｈとしては３ｍｍ以下であることが好ましい。
【０１１７】
しかしながら、突出量Ｈをあまり小さくすると主電極間に照射される紫外光の光量が低下してしまう。そこで突出量Ｈを小さくしたことによる光量の低下を、予備電離電極３８を追加することで補うことができる。追加する予備電離電極３８は主電極１４、１５側の上流および下流におくことができる。
【０１１８】
図２０は突出量Ｈの予備電離電極３８がレーザガス流路壁面に複数個配置された場合の図である。
【０１１９】
図２０において、主電極１４側のレーザガス流路壁面には、上流と下流に突出量Ｈの２個の予備電離電極３８Ｃ、３８Ｄが設けてある。また主電極１４側からみて予備電極３８Ｃ、３８Ｄの外側のレーザガス流路壁面に、点線で示す予備電離電極３８Ｅ，３８Ｆが設けてある。主電極１５側のレーザガス流路壁面には、点線で示す予備電離電極３８Ｇ、３８Ｈ、３８Ｉ、３８Ｊがそれぞれ予備電離電極３８Ｅ、３８Ｃ、３８Ｄ、３８Ｆに対向して設けてある。
【０１２０】
図２０によれば、個々の予備電離電極の光量低下を予備電離電極数を増加させたことで補うことができる。
【実施例３】
【０１２１】
主電極の放電面自体も音響波を反射する。音響波の一部は主電極間で反射を繰り返し、放電空間内に滞留する。こうした音響波も低減したい。以下では放電面で反射する音響波を低減する形態を述べる。
【０１２２】
図２１（ａ）、（ｂ）は主電極１４、１５の正面図である。図２１では、紙面垂直方向が電極長手方向である。
【０１２３】
図２１（ａ）において、主電極１４、１５の放電面１４Ｄ、１５Ｄには多孔質の吸音材Ｋが設けられている。吸音材Ｋが導電性の部材であれば、主電極１４、１５間のインピーダンスが上がることはない。しかし、導電性の部材は表面がフッ化され、また高電界でスパッタされる。このため吸音材Ｋが導電性の部材である場合は、吸音性が低下するおそれがある。一方、セラミックス系の部材はフッ化耐性を有する。以上からセラミックス系の吸音材Ｋを用いたほうが吸音性が低下しないので好ましい。セラミックス系の吸音材Ｋを用いる場合は、吸音材Ｋの気孔率と孔径を最適化することにより主電極間のインピーダンス上昇を防止することができる。
【０１２４】
吸音材Ｋを主電極１４、１５の放電面１４Ｄ、１５Ｄに設ける方法としては、放電面１４Ｄ、１５Ｄの形状に合わせて作成した吸音材Ｋを放電面１４Ｄ、１５Ｄに空隙を開けずに配置する方法が好ましい。なお、吸音材Ｋの厚さに応じて吸音率が変わるので、吸音材の厚さは適宜最適化される。
【０１２５】
また、溶射法を用いて主電極１４、１５の放電面１４Ｄ、１５Ｄに多孔質の吸音材Ｋを形成してもよい。一般に溶射法では薄膜が形成されるのみである。吸音材Ｋの厚さを最適化（例えば１ｍｍ以上）するためには、複数回溶射を繰り返せばよい。
【０１２６】
なお、必ずしも主電極１４、１５の放電面１４Ｄ、１５Ｄと吸音材Ｋとが空隙を開けずに接触する必要はない。要は主電極１４、１５間の放電を妨げないように放電空間内に吸音材Ｋが設けられていればよい。そこで、図２１（ｂ）に示されるように、放電空間３７内で、主電極１４、１５との間に空隙を開けて吸音材Ｋが配置されていてもよい。吸音材Ｋは図示しないホルダで支持される。
【０１２７】
また、放電面１４、１５の全面に吸音材Ｋを形成する必要はなく、所定の大きさに分割した吸音材Ｋを放電面１４Ｄ、１５Ｄに設けてもよい。
【０１２８】
吸音材Ｋは主電極１４、１５の放電面１４Ｄ、１５Ｄ側に設けられるのではなく、放電面１４Ｄ、１５Ｄの裏面側に設けられていてもよい。以下では、放電面１４Ｄ、１５Ｄの裏面側に設けられる吸音材Ｋの形態を説明する。以下の説明では便宜のために主電極１５側の構造のみを説明するが、主電極１４側の構造も同様とする。
【０１２９】
図２２（ａ）は主電極１５の平面図であり、図２２（ｂ）は図２２（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。図２２（ａ）、（ｂ）では、紙面左右方向が電極長手方向である。
【０１３０】
主電極１５には放電面１５Ｄから裏面１５Ｅに貫通する孔２２が複数個形成されている。主電極１５の裏面１５Ｅ側には吸音材Ｋが設けられている。放電空間内のＺ軸方向に伝搬する音響波の一部は、孔２２を通過し、吸音材Ｋに到達する。吸音材Ｋに到達した音響波の多くは、吸音材Ｋに吸音される。よって、孔２２を通過した音響波はほとんどが放電空間に戻らない。
【０１３１】
図２２（ａ）、（ｂ）に示される形態での音響波減衰率は、孔２２の総断面積と主電極１５の放電面１５Ｄの表面積の比（以下、面積比という）で定義される。孔２２の孔径は、音響波が通過できる程度であり、かつ、主電極１５の機能を低下させない程度であることが必要である。以上を考慮すると、０．１ｍｍ≦孔径≦１ｍｍであることが好ましい。面積比は必要な減衰率から適宜決定すればよいが、０．１≦面積比≦０．９であることが好ましい。なお、面積比が大きい場合は孔径を小さくすることが好ましい。また、孔２２の形状は特に円形に限られるものではなく、三角形や四角形であってもよい。孔２２の配置も、図２４に示したような格子状でなく、ランダムであってもよい。主電極の厚さは、放電による変形を考慮すると、１ｍｍ以上あることが好ましい。
【０１３２】
図２３（ａ）は図２２（ａ）のＸ−Ｘ断面図であり、第１の形態を示す図である。図２３（ｂ）は図２２（ａ）のＸ−Ｘ断面図であり、第２の形態を示す図である。図２３（ａ）に示される吸音材Ｋは、主電極１５の裏面１５Ｅ側に配置されている。図２３（ｂ）に示される吸音材Ｋは、主電極１５の裏面１５Ｅ側に形成された空洞１５Ｆ内に格納されている。吸音材Ｋと主電極１５は接触していても、接触していなくてもよい。なお、吸音材Ｋは主電極１５の裏面全面に設けられる必要はない。吸音材Ｋは、少なくとも孔２２の位置に対応して設けられていればよい。
【０１３３】
図２４〜図２６に示されるように、主電極１５に孔が設けられるのではなく、溝が設けられるようにしてもよい。
【０１３４】
図２４（ａ）は主電極１５の平面図であり、図２４（ｂ）は主電極１５の側面図である。図２４（ａ）、（ｂ）では、紙面左右方向が電極長手方向である。
【０１３５】
図２４において、主電極１５は、長手方向に列設された複数の電極１５−１、１５−２、・・・、１５−Ｎで構成される。隣接する電極間には間隙が設けられる。本明細書ではこの間隙を溝２４とよぶ。主電極１５の裏面１５Ｅ側には吸音材Ｋが設けられている。放電空間内のＺ軸方向に伝搬する音響波の一部は、溝２４を通過し、吸音材Ｋに到達する。吸音材Ｋに到達した音響波の多くは、吸音材Ｋに吸音される。よって、溝２４を通過した音響波はほとんどが放電空間に戻らない。なお放電安定性および音響波の通過容易性を考慮すると、溝２４の間隔が１ｍｍ以下であることが好ましい。吸音材Ｋは導電性の部材でもよいが、セラミックス系の部材のほうが各電極間を絶縁できるのでより好ましい。なお、吸音材Ｋは主電極１５の裏面全面に設けられる必要はない。吸音材Ｋは、少なくとも溝２４の位置に対応して設けられていればよい。
【０１３６】
図２５は主電極１５の正面図である。図２５では、紙面垂直方向が電極長手方向である。
【０１３７】
図２５において、主電極１５は、放電幅方向に列設された複数の電極１５−１、１５−２、・・・、１５−Ｎで構成される。隣接する電極間には間隙が設けられる。本明細書ではこの間隙を溝２５とよぶ。主電極１５の裏面１５Ｅ側には吸音材Ｋが設けられている。放電空間内のＺ軸方向に伝搬する音響波の一部は、溝２５を通過し、吸音材Ｋに到達する。吸音材Ｋに到達した音響波の多くは、吸音材Ｋに吸音される。よって、溝２５を通過した音響波はほとんどが放電空間に戻らない。なお放電安定性および音響波の通過容易性を考慮すると、溝２５の間隔が０．５ｍｍ以下であることが好ましい。吸音材Ｋは導電性の部材でもよいが、セラミックス系の部材のほうが各電極間を絶縁できるのでより好ましい。なお、吸音材Ｋは主電極１５の裏面全面に設けられる必要はない。吸音材Ｋは、少なくとも溝２５の位置に対応して設けられていればよい。
【０１３８】
図２６（ａ）は主電極１５の平面図であり、図２６（ｂ）は主電極１５の側面図である。図２６（ａ）、（ｂ）では、紙面左右方向が電極長手方向である。
【０１３９】
図２５（ａ）、（ｂ）に示された溝２５は単なる間隙であるが、図２６（ａ）、（ｂ）に示される溝２６には吸音材Ｋが設けられる。また、図示しないが、主電極１５の裏面１５Ｅ側に吸音材Ｋが設けられず、溝２５にのみ吸音材Ｋを設けられてもよい。
【０１４０】
本実施形態では主電極１４、１５の放電面１４Ｄ、１５Ｄ側又は裏面１５Ｅ側に吸音材Ｋが設けられる形態について説明した。しかし、必ずしも吸音材Ｋが主電極１４、１５の両方に設けられる必要はない。吸音材Ｋが主電極１４、１５の何れか一方にのみ設けられていてもよい
【産業上の利用可能性】
【０１４１】
本発明のパルス発振型放電励起レーザ装置は、大出力を伴う微細加工用のレーザ源として、半導体製造に限られずあらゆる分野に応用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】ガスレーザ装置の一構成例を示す図である。
【図２】音響波の影響を受けた場合の発振周波数とスペクトル線幅の関係を示す図である。
【図３】音響波の伝播する様子を説明するための模式図である。
【図４】本願発明の実施形態に係るガスレーザ装置の構成を示す図である。
【図５】レーザチャンバ内の主電極近傍の断面図を示す図である。
【図６】平滑なレーザガス流路Ｗの傾斜角度を説明するための模式図である。
【図７】大きい傾斜角度のレーザガス流路壁面が形成されている模式図である。
【図８】２段傾斜角度のレーザガス流路Ｗを説明するための電極近傍の断面模式図である。
【図９】主電極間の音圧をシミュレーション比較するための２種類のレーザガス流路Ｗの構成図である。
【図１０】主電極間における音圧の実効値をシミュレーションした結果の比較図である。
【図１１】２段傾斜を有するレーザガス流路における2つの傾斜角度の関係を説明するための図である。
【図１２】傾斜面および壁面の形態を説明するための図である。
【図１３】傾斜面が曲面形状である場合を説明する図である。
【図１４】主電極１５の側面がテーパ状の形状である場合を示す図である。
【図１５】Ｚ軸方向の音響波成分の音響エネルギーを減衰させるためにもっとも効率のよい吸音材配置をした場合の主電極近傍の模式図である。
【図１６】主電極近傍に吸音材を配置した場合を説明するための図である。
【図１７】予備電離電極の断面構造の模式図である。
【図１８】主電極と予備電離電極以外のレーザガス流路壁面に吸音材が設けられた場合を示す模式図である。
【図１９】シミュレーションによる吸音材配置を示す模式図である。
【図２０】予備電離電極がレーザガス流路壁面に複数個配置された場合の図である。
【図２１】放電面の上部に吸音材が設けられた場合を示す図である。
【図２２】主電極の裏面に吸音材が設けられた場合を示す図である。
【図２３】主電極の裏面に吸音材が設けられる実施形態を説明する図である。
【図２４】分割された主電極における吸音材配置を説明するための図である。
【図２５】他の分割された主電極における吸音材配置を説明するための図である。
【図２６】分割された主電極の溝に吸音材が設けてある場合を説明する図である。
【符号の説明】
【０１４３】
Ｋ          吸音材
Ｈ          突出量
Ｗ          レーザガス流路
１２        レーザチャンバ
１４        アノード電極
１４Ｄ      放電面
１５        カソード電極
１５Ｄ      放電面
３７        放電空間
３８        予備電離電極
４１        音響波
【図１】
2006229136.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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