(57)【要約】【課題】高繰返し率で高いパワーを有するガス放電レーザ光源電極を提供する。【解決手段】ガス放電レーザを作動する方法及び装置を開示し、これは、ハロゲンを含むレーザガスを収容するレーザチャンバと、カソード及びアノードを形成する２つの細長い電極要素とを含むことができ、カソード及びアノードの各々は、レーザガス内の電極要素間の電気放電の幅を定める放電受容領域幅を有する細長い放電受容領域を有し、放電受容領域は、２つの縦方向縁部を形成し、アノードは、アノードの放電受容領域内に全体が位置して第１のアノード材料侵食速度を定める第１のアノード材料を含む第１の細長いアノード部分と、第１のアノード部分の各側及び少なくとも部分的に放電受容領域内にそれぞれ位置して、第２のアノード材料侵食速度を定める第２のアノード材料を含む一対の第２の細長いアノード部分と、第１の細長いアノード部分と一体を成す細長い電極中心基部部分とを含み、第２の細長いアノード部分のそれぞれの対の各々は、中心基部部分に機械的に接合されている。【選択図】図１７
2007500942.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａ）ハロゲンを含むレーザガスを収容するレーザチャンバと、
Ｂ）カソード及びアノードを形成する２つの細長い電極要素と、
を含み、
前記カソード及びアノードの各々は、前記レーザガス内の前記電極要素間の電気放電の幅を定める放電受容領域幅を有する細長い放電受容領域を有し、該放電受容領域は、２つの縦方向縁部を形成し、
前記アノードは、
ａ）前記アノードの前記放電受容領域内に全体が位置して第１のアノード材料侵食速度を定める第１のアノード材料を含む第１の細長いアノード部分と、
ｂ）前記第１のアノード部分の各側及び少なくとも部分的に前記放電受容領域内にそれぞれ位置して、第２のアノード材料侵食速度を定める第２のアノード材料を含む一対の第２の細長いアノード部分と、
ｃ）前記第１の細長いアノード部分と一体を成す細長い電極中心基部部分と、
を含み、
前記第２の細長いアノード部分のそれぞれの対の各々は、前記中心基部部分に機械的に接合されている、
ことを特徴とするガス放電レーザ。
【請求項２】
前記第１のアノード材料は、第１の黄銅合金を含み、前記第２のアノード材料は、第２の黄銅合金を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１のアノード材料は、少なくとも１パーセントの鉛を含有する黄銅合金を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のアノード材料は、少なくとも１パーセントの鉛を含有する黄銅合金を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第１のアノード材料は、少なくとも３パーセントの鉛を含有する黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記第１のアノード材料は、少なくとも３パーセントの鉛を含有する黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のアノード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含み、前記第２のアノード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１のアノード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含み、前記第２のアノード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項９】
前記第１のアノード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含み、前記第２のアノード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のアノード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含み、前記第２のアノード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のアノード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含み、前記第２のアノード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のアノード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含み、前記第２のアノード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項１３】
前記アノードは、前記第１のアノード部分の縦方向中心軸線に沿って約３．５ｍｍの放電受容領域を含み、該放電受容領域の両側で電界の鋭い減少がある、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
Ａ）ハロゲンを含むレーザガスを収容するレーザチャンバと、
Ｂ）カソード及びアノードを形成する２つの細長い電極要素と、
を含み、
前記カソード及びアノードの各々は、前記レーザガス内の前記電極要素間の電気放電の幅を定める放電受容領域幅を有する細長い放電受容領域を有し、該放電領域は、２つの縦方向縁部を形成し、
前記カソードは、
１）前記アノードの前記放電受容領域内に全体が位置して第１のカソード材料侵食速度を定める第１のカソード材料を含む第１の細長いカソード部分と、
２）前記第１のカソード部分の各側及び少なくとも部分的に前記放電受容領域内にそれぞれ位置して、第２のカソード材料侵食速度を定める第２のカソード材料を含む一対の第２の細長いカソード部分と、
３）前記第１の細長いカソード部分と一体を成す細長い電極中心基部部分と、
を含み、
前記第２の細長いカソード部分のそれぞれの対の各々は、前記中心基部部分に機械的に接合されている、
ことを特徴とするガス放電レーザ。
【請求項１５】
前記第１のカソード材料は、第２の黄銅合金を含み、前記第２のカソード材料は、第１の黄銅合金を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第２のカソード材料は、少なくとも１パーセントの鉛を含有する黄銅合金を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記第２のカソード材料は、少なくとも１パーセントの鉛を含有する黄銅合金を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２のカソード材料は、少なくとも３パーセントの鉛を含有する黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２のカソード材料は、少なくとも３パーセントの鉛を含有する黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２０】
前記第１のカソード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含み、前記第２のカソード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１のカソード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含み、前記第２のカソード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１のカソード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含み、前記第２のカソード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記第１のカソード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含み、前記第２のカソード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項２４】
前記第１のカソード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含み、前記第２のカソード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２５】
前記第１のカソード材料は、Ｃ２６０００黄銅を含み、前記第２のカソード材料は、Ｃ３６０００黄銅を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２６】
前記カソードは、前記第１のカソード部分の縦方向中心軸線に沿って約３．５ｍｍの放電領域を含み、該放電領域の両側で電界の鋭い減少がある、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２７】
前記第１のカソード材料は、前記第２のカソード材料よりも広範囲に焼き鈍しされている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２８】
前記第１のカソード材料の侵食速度は、前記第２のカソード材料の侵食速度の少なくとも４倍である、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２９】
前記第１のカソード材料の侵食速度は、前記第２のカソード材料の侵食速度の少なくとも１０倍である、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項３０】
前記第２のアノード材料の侵食速度は、前記第１のアノード材料の侵食速度の少なくとも４倍である、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３１】
前記第２のアノード材料の侵食速度は、前記第１のアノード材料の侵食速度の少なくとも１０倍である、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３２】
Ａ）ハロゲンを含むレーザガスを収容するレーザチャンバと、
Ｂ）カソード及びアノードを形成する２つの細長い電極要素と、
を含み、
前記カソード及びアノードの各々は、前記レーザガス内の前記電極要素間の電気放電の幅を定める放電受容領域幅を有する細長い放電受容領域を有し、該放電受容領域は、２つの縦方向縁部を形成し、
前記カソードは、
ａ）前記カソードの前記放電受容領域内に全体が位置して第１のカソード材料を含む第１の細長いカソード部分、
を含み、
前記第１の細長いカソード部分は、前記アノードと対面して細長い側壁と交差する楕円の第１の部分を含んで底壁が該楕円の該部分の反対側にある放電受容領域を含み、
ｂ）前記第１のカソード部分の各側及び少なくとも部分的に前記放電受容領域内にそれぞれ位置して第２のカソード材料を含む一対の第２の細長いカソード側面部分、
を更に含み、
各それぞれの第２のカソード部分及び前記楕円の前記部分の交差部は、前記第１のカソード部分の前記放電受容領域を形成し、楕円の該第１の部分のそれぞれの楕円延長部を形成し、各楕円延長部は、少なくとも部分的に該放電領域の中に延びており、
ｃ．細長い電極アセンブリ中心基部部分、
を更に含み、
ｄ．前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの細長い第２のカソード部分は、前記細長い電極アセンブリ中心基部部分に接合されている、
ことを特徴とするガス放電レーザ。
【請求項３３】
前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの細長い第２のカソード部分は、前記細長い中心基部部分に機械的に接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの第２の細長いカソード部分は、前記細長い中心基部部分に拡散接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３５】
前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの第２の細長いカソード部分は、前記細長い中心基部部分に及び互いに拡散接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３４に記載の装置。
【請求項３６】
前記第２の電極部分の材料は、絶縁体を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３７】
前記第２の電極部分の材料は、絶縁体を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３８】
前記第１の細長いカソード部分は、前記中心基部部分に拡散接合され、前記それぞれの第２の細長いカソード部分は、該中心基部部分に機械的に接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３９】
前記第２の電極部分の材料は、絶縁体を含む、
ことを更に含むことを特徴とする請求項３８に記載の装置。
【請求項４０】
Ａ）ハロゲンを含むレーザガスを収容するレーザチャンバと、
Ｂ）カソード及びアノードを形成する２つの細長い電極要素と、
を含み、
前記カソード及びアノードの各々は、前記レーザガス内の前記電極要素間の電気放電の幅を定める放電受容領域幅を有する細長い放電受容領域を有し、該放電受容領域は、２つの縦方向縁部を形成し、
前記カソードは、
ａ）前記カソードの前記放電受容領域内に全体が位置して第１のカソード材料を含む第１の細長いカソード部分、
を含み、
前記第１の細長いカソード部分は、前記アノードと対面して細長い側壁と交差する楕円の一部分を含んで底壁が該楕円の該部分の反対側にある放電受容領域を含み、
ｂ）前記第１のカソード部分の各側であるが前記放電受容領域内ではない位置にそれぞれ位置して第２のカソード材料を含む一対の第２の細長いカソード側面部分、
を更に含み、
各それぞれの第２のカソード部分及び前記楕円の前記部分の交差部は、該交差点で該楕円の該部分に対してある一定の角度を成すか、又は該交差点が前記細長い側壁上にあり、
ｃ．細長い電極アセンブリ中心基部部分、
を更に含み、
ｄ．前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの細長い第２のカソード部分は、前記細長い電極アセンブリ中心基部部分に接合されている、
ことを特徴とするガス放電レーザ。
【請求項４１】
前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの細長い第２のカソード部分は、前記細長い中心基部部分に機械的に接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の装置。
【請求項４２】
前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの第２の細長いカソード部分は、前記細長い中心基部部分に拡散接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の装置。
【請求項４３】
前記第１の細長いカソード部分及び前記それぞれの第２の細長いカソード部分は、前記細長い中心基部部分に及び互いに拡散接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４２に記載の装置。
【請求項４４】
前記第２のカソード材料は、絶縁体である、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の装置。
【請求項４５】
前記第２のカソード材料は、絶縁体である、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４１に記載の装置。
【請求項４６】
前記第１の細長いカソード部分は、前記中心基部部分に拡散接合され、前記それぞれの第２の細長いカソード部分は、該中心基部部分に機械的に接合されている、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４０に記載の装置。
【請求項４７】
前記第２の電極材料は、絶縁体である、
ことを更に含むことを特徴とする請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
前記アノードは、該アノードの前記縦方向中心軸線に整列しないか又はそれと同じ広がりを有しないかのいずれか又はその両方である該アノードの隆起した対面部分を形成する前記第１のアノード部分に沿って縦方向に延びる放電受容領域を含み、該放電受容領域の両側で電界の鋭い減少がある、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４９】
前記カソードは、該カソードの前記縦方向中心軸線に整列しないか又はそれと同じ広がりを有しないかのいずれか又はその両方である該カソードの隆起した対面部分を形成する前記第１のカソード部分に沿って縦方向に延びる放電受容領域を含み、該放電領域の両側で電界の鋭い減少がある、
ことを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高繰返し率で高いパワーを有するガス放電レーザ光源電極に関する。
関連出願
本出願は、２００２年３月２２日出願の「改良された電極を有する高繰返し率レーザ」という名称の米国特許出願出願番号第１０／１０４，５０２号（現在は２００４年２月１０日に付与された米国特許第６，６９０，７０６号）の分割出願であり、かつ第’５０２号出願の継続として２００３年８月７日出願の「改良された電極を有する高繰返し率レーザ」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６３８，２４７号の一部継続出願である２００３年７月２９日出願の「改良された電極を有する高繰返し率レーザ」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６２９，３６４号の一部継続出願である２００４年６月２５日出願の「ハロゲンガス放電レーザ電極」という名称の米国特許出願出願番号第１０／８７７，７３７号に対する優先権を請求するものであり、これらの各々は、本出願人の共通の譲受人に譲渡されており、これらの各々の開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。本出願はまた、代理人整理番号第２００３−００４８−０１号である２００３年９月２６日出願の「フッ素ガス放電レーザのためのアノード」という名称の米国特許出願出願番号第１０／６７２，７２２号、代理人整理番号第２００３−００６７−０１号である２００３年９月２６日出願の「フッ素ガス放電レーザのためのカソード」という名称の第１０／６７２，１８１号、及び代理人整理番号第２００３−００５８−０１号である２００３年９月２６日出願の「フッ素ガス放電レーザのための電極」という名称の第１０／６７２，１８２号の一部継続出願であり、これらの各々は、本出願人の共通の譲受人に譲渡されており、これらの各々の開示内容は、本明細書において引用により組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
上述で引用した特許及び特許出願で説明されている種類の電極は、封入されたチャンバ内でハロゲンベースのガス放電媒体を用いて小さな波長、例えばＵＶ及びＤＵＷ、すなわち、約５００ｎｍよりも低い光をもたらし、かつ媒体内の非常に短い持続時間の電気放電、例えば何十ナノ秒において非常に高い電圧、例えば何万ボルト、及び高いアンペア数、例えば何百アンペアで一対の電極間にガス放電をもたらす当業技術における使用が公知である。このパルスレーザ光は、望ましい露出を得るためにマスク（レチクル）に光を通過させることによりウェーハ上のフォトレジストを露出する様々な産業用途に対して、例えば集積回路フォトリソグラフィにおいて使用される。レーザ光源によってもたらされた時のウェーハに送出される光の様々なパラメータの安定性は、製造工程の適正な性能、例えば０．１ミクロン未満で測定される臨界寸法を伴う集積回路の製造に対してウェーハ上に微細パターンを形成するためのフォトレジストの適正な露出に対して非常に重要である。
【０００３】
送出される光の安定性を維持するこの重要性の一態様は、パルス毎及び１００億パルスとして測定される長期間の作動にわたる電極の安定性の維持である。上述で引用した特許及び特許出願は、このような電極に利用される幾何学形状及び材料などの様々な態様を説明している。下述で更に詳しく説明するように、本出願人は、パルス毎及び寿命を通じて放電安定性を増大させ、かつこのようなレーザ光源システムの作動の効率性及び経済性を改良するためにこのような安定したパルスを継続して提供することができる有用な使用寿命を増大させる目的で、電極の材料、幾何学形状、及び構造の態様を開発した。
【０００４】
本出願人は、レーザシステムで本出願人の譲受人によって使用されている電極が電極の端部部分に向けてロールオフを開始する場所を一般的にちょうど超えた所に電極の放電受容領域の端部磨耗領域があり、例えば、侵食が端部において放電をいくらか拡幅させて電極の寿命の最期を早めることに気付いた。本出願人は、電極に対するこの寿命終結現象を軽減することになる本発明の実施形態のいくつかの態様を本明細書において提案する。
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願出願番号第１０／１０４，５０２号
【特許文献２】米国特許第６，６９０，７０６号
【特許文献３】米国特許出願出願番号第１０／６３８，２４７号
【特許文献４】米国特許出願出願番号第１０／６２９，３６４号
【特許文献５】米国特許出願出願番号第１０／８７７，７３７号
【特許文献６】米国特許出願出願番号第１０／６７２，７２２号
【特許文献７】米国特許出願出願番号第１０／６７２，１８１号
【特許文献８】米国特許出願出願番号第１０／６７２，１８２号
【発明の開示】
【０００６】
ガス放電レーザを作動する方法及び装置を開示し、これは、ハロゲンを含むレーザガスを収容するレーザチャンバと、カソード及びアノードを形成する２つの細長い電極要素とを含むことができ、カソード及びアノードの各々は、レーザガス内の電極要素間の電気放電の幅を定める放電受容領域幅を有する細長い放電受容領域を有し、放電受容領域は、２つの縦方向縁部を形成し、アノードは、アノードの放電受容領域内に全体が位置して第１のアノード材料侵食速度を定める第１のアノード材料を含む第１の細長いアノード部分と、第１のアノード部分の各側及び少なくとも部分的に放電受容領域内にそれぞれ位置して、第２のアノード材料侵食速度を定める第２のアノード材料を含む一対の第２の細長いアノード部分と、第１の細長いアノード部分と一体を成す細長い電極中心基部部分とを含み、第２の細長いアノード部分のそれぞれの対の各々は、中心基部部分に機械的に接合されている。電極要素は、カソードを含むことができる。第１及び第２の材料は、ハロゲンガス中で異なる侵食速度を有する異なる黄銅合金のような異なる材料とすることができる。第１の細長いカソード部分は、細長い側壁と交差する楕円の第１の部分を含んで底壁が楕円のその部分と反対側である放電受容領域内に全体が位置する第１のカソード材料を含むことができ、一対の第２の細長いカソード側面部分は、第２のカソード材料を含み、各それぞれの第２のカソード部分及び楕円の部分の交差部は、第１のカソード部分の放電受容領域を形成し、第１の部分のそれぞれの楕円延長部を形成している。部材は、中心基部部分に機械的に接合することができる。一部は、中心基部部分に及び／又は互いに拡散接合することができる。電極アセンブリは、電極のそれぞれの端部にフード付き放電受容領域延長部を有することができ、電極部分は、中心基部部分と共に形成するか又は中心基部部分に接合することができ、傾斜した側壁を有することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ２０の上面部分切欠き図を示している。電極アセンブリ２０は、上述で引用の第’７０６号特許で説明されているＣ２６０００黄銅などの比較的低侵食速度の黄銅合金などの第１の材料から成る細長い中心基部部分２２、並びに各々がＣ３６０００黄銅などのような比較的高侵食速度の合金などの第２の材料から成る第１の細長い側面部分２４及び第２の細長い側面部分２６を有することができる。侵食速度は、ガス放電レーザの電極間における電気放電中及び放電後の高度にイオン化されたフッ素原子の存在、アノード又はカソードとしての電極の配置、放電中の時間、及び電極間の媒体を通じる電流の方向、更に、いずれかの与えられた時間における残存電圧などの他の因子のような媒体内の環境によって引き起こされる侵食を意味することが理解されるであろう。所定の材料における侵食速度は、上述の環境因子への継続的な電極又電極対の露出に対する寿命を通じての平均侵食速度である。所定の材料は、カソード上よりも、例えば中心基部部分２２をＣ３６０００、側面部分をＣ２６０００から作ることができるアノードなどの電極上で時間と共に速く侵食される場合があることは理解されるものとする。
【０００８】
ここで図２を参照すると、図１の断面線２−２に沿って取られた図１の実施形態の断面図が示されている。図２に示すように、電極アセンブリ２０は、一対の棚３１を形成している中心基部部分の下部部分３０、一対の棚３３を形成している中心基部部分の中間部分３２、及び一対の対向する側壁３６を有することができる中心基部部分の上部部分３４を含むことができる。中心基部部分は、本質的に電極アセンブリ２０の縦方向長さ全体にわたって延びることができ、機械加工工程などのいくつかの最終工程段階の前には、図５の斜視図に示すような様相としてもよいことが理解されるであろう。また、図２に示すように、第１及び第２の側面部分２４及び２６は、下部中心基部部分３０の棚３１、及び中間中心基部部分３２の棚３３、並びに上部中心基部部分３４の側壁３６と隣接するように構成することができる。
【０００９】
ここで図２Ａを参照すると、図２に示されている円内に含まれる部分の図２からの詳細が示されている。図２Ａは、対向する電極に対面する電極アセンブリの対面部分が、電極アセンブリ２０の縦方向に沿って延びる放電受容領域４０を含むことができることを示している。電極アセンブリ２０の上部中心基部部分３４の対面部分６２は、楕円部分６０、例えば、楕円６０の半分部分を含むことができる。更に、本発明の実施形態の態様に従って、図２Ａに示すように、上部中心基部部分３４の両側の対向する側面部分２４及び２６のそれぞれの上部対面表面は、対面部分６２の楕円表面のどちらの側にも延びる中心基部部分２２の上部部分３４の対面部分６２を形成する楕円６０の一部分の延長部を本質的に形成するそれぞれの楕円部分を含むことができる。本発明の実施形態の態様によると、電極アセンブリ２０の放電受容領域４０は、中心基部部分２２の上部部分３４の対面部分６２、及び側面部分２４及び２６のそれぞれの対向部分に形成された楕円の延長部の両方によって形成された楕円表面と本質的に同一の広がりを有することができることが理解されるであろう。このように本発明の実施形態の態様によると、細長い放電受容領域４０は、中心基部部分の対面部分６２によって形成された楕円表面、及びそれに隣接して上部部分３４の対面部分６２のそれぞれの縁部に沿った対向する側面部分２４及び２６の楕円表面によって形成され、実質的に電極アセンブリ２０の長さにわたって延びている。また、図２Ａで更に示すように、本発明の実施形態の一態様により放電がそれぞれの側面部分２４及び２６のほぼ平坦な上面６４及び６６の中に部分的に延びるか、又は本発明の実施形態の別の態様により放電が組み合わされた楕円表面に留まるが、示されているように楕円表面が楕円６０の完全な半分ではないといういずれかの理由により、放電受容領域４０は、完全に楕円６０の上部半分というわけではない。
【００１０】
ここで図３を参照すると、図１の断面線３−３に沿った図１の実施形態の断面図が示されている。図３に示すように、電極アセンブリ２０の中心基部部分２２は、本発明の実施形態の縦方向の断面における態様に従って、例えば楕円４２の部分形状をした電極アセンブリ２０の端部に向けて丸めることができるほぼ平坦な延長部分４８を有することができる。ここで図４を参照すると、図１の断面線４−４に沿った図１の実施形態の断面図が示されている。図４は、電極アセンブリの中心基部部分２２の下部部分３０を電極アセンブリの端部において上部湾曲スカート部分４５へ、また、電極アセンブリの端部において下部湾曲スカート部分４４へと形成することができることを示している。また、それぞれの側面部分２４及び２６（図４では２６のみが示されている）が、上部スカート部分４５の輪郭に滑らかに追従することができ、逆も成り立つことが示されている。
【００１１】
ここで図５を参照すると、図１に示されている本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ２０の中心基部部分２２の一端の斜視図が示されている。図５は、下部部分３０の第１の棚３１及び中間部分３２の対応する垂直側壁に凹部５６を形成することができ、これはまた、例えばボルト８０（図１０に示されている）又はアラインメント用ドエル９６（これも図１０に示されている）のための開口部５７を含むことができ、中間の高電圧接続ロッド用開口部５０（例えば、図３、図８、及び図９に示されている）を底部部分３０及び中心基部部分２２の中間部分３２に形成することができることを示している。
【００１２】
ここで図６を参照すると、図１に示されている本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ２０の端部の斜視図が示されている。図６に示すように、部材２４及び２６並びに中心基部部分２２は、例えば、図５に示すように開始中心基部部分、及び図１０及び図１１に示されている開始ブロック９０及び９２によって示すように開始側面部分から機械加工することができ、電極アセンブリ２０の端部部分を形成する。上部基部部分３４及び側面部分２４及び２６上の電極アセンブリ２０の対面表面の緩やかなロールオフもまた図６に示されており、電極アセンブリ２０の実際の放電受容領域の端部は、電極アセンブリ２０の端部部分におけるロールオフの始まりから例えば約８分の１インチという短い距離で終わっている。上述で引用した現在特許出願中の出願及び特許で説明されているように、電極アセンブリが単一の金属部分又は拡散接合された金属部分からの複数部材のものであるか又は機械加工されたものであるかに関わらず、この場所は、このような電極アセンブリの最期間近に放電受容領域の縦方向の端部に向う侵食が端部において放電の拡幅を引き起こす付近であり、これは、レーザ出力ビームのパラメータに望ましくない影響を示し、電極の交換が必要になる。
【００１３】
ここで図７を参照すると、本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの底部の部分切欠き平面図を示している。図７に示すように、下部中心部分３０の底部７２は、図３、図８、及び図９にも示すように、いくつかの高電圧フィードスルーロッド井戸５０が内部に機械加工されたほぼ平坦な底面８０を有する。図７にはまた、これも図３、図８、図９、及び図１６に例示されているように、それぞれの井戸５０を取巻いて、井戸５０と真空密封溝５２の中間にある複数の高電圧フィードスルー井戸横棚８２が示されている。また、図７及び図８には、引っ込んだ位置とすることができる複数のボルト穴５７が例示されている。また、図７及び図８に示すように、底部７２に形成された溝８４及び８６は、例えばチャンバから汚染物を除去するためにチャンバが真空に至るまでポンプで減圧された時に、チャンバ密封後にボルト穴５７の凹所の密封溝５２から緩慢な気圧解放がないことを保証するように考慮したものである。
【００１４】
ここで図８を参照すると、底部から眺めた場合の図１の実施形態による電極アセンブリの斜視図が示されており、当業技術で公知の容量式コロナ放電予備電離器チューブの一方のプレートを形成するシム（図示しない）に高電圧での電気的接触を可能にする予備電離チューブのシム保持用開口部５８が図８により詳細に示されている。
ここで図９を参照すると、図３の断面線９−９に沿って取られた上述の中心基部部分の断面図が示されている。
【００１５】
ここで図１０を参照すると、本発明の実施形態の態様による電極アセンブリのための組立及び製造工程の態様が例示されている。図１０から見られるように、側面部分２４及び２６に対する半加工品９０及び９２は、例えば、下部中心基部部分３０のボルト穴５７を通じて、半加工品９０及び９２の側壁に形成されたボルトスリーブ９４の中へボルト８０を挿入して中心基部部分に機械的に接合することができ、ボルト凹部５６に整列する中心基部部分３０の中間部分の側壁と隣接するようになる。また、半加工品９０及び９２の中心基部部分２２とのアラインメントのために中心基部部分２２のアラインメント用ドエル穴の中へ挿入され、半加工品９０及び９２にある対応するスリーブに嵌合する複数のアラインメント用ドエルも図１０に示されている。
【００１６】
ここで図１１を参照すると、図１０に関しても説明した本発明の実施形態の態様による電極アセンブリのための組立及び製造工程の態様が例示されており、半加工品９０及び９２は、電極アセンブリ２０によって形成される電極の最終形状を機械加工する前の状態にある。
ここで図１２を参照すると、本発明の実施形態の態様による組立及び製造工程の態様が例示されている。図１２は、アラインメント用ドエル９６の配置を示している。
【００１７】
ここで図１３を参照すると、本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの斜視側面図が例示されている。図１４にも示されている図１３の実施形態では、中心基部部分２２の上部部分３４、中間部分３２、及び下部部分３０、並びに側面部分２４及び２６は、側面部分２４及び２６並びに中心基部部分２２の中間部分３２及び下部部分３０にロールオフを形成する一方、中心基部部分２２の上部部分３４を実質的に手を加えずに残し、電極アセンブリ２０’の終端に向けて上部基部部分３４に対する側壁を機械加工して中間部分３２及び下部部分３０へと入り込み、位置１０６付近に始まり実質的に垂直な端壁区域１０４へ向う実質的により鋭いロールオフを形成することにより幾分異なって機械加工してフード１００を形成することができる。このような実施形態では、放電の端部、例えば、領域１０６付近における側壁の鋭い下降により、電極２０’上の放電の縦方向の端部における放電拡幅は起こることができない。図１３及び図１４の実施形態は、材料の単一部分又は複数の異なる接合材料の拡散接合材料の単一部分から機械加工することができることが理解されるであろう。図１４は、本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ２０’の等角斜視図を示している。
【００１８】
ここで図１５を参照すると、本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ２０’’の断面を伴う斜視図を示している図１６でも示すように、本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ２０’’の断面図が示されている。図１５及び図１６に示すように、中心基部部分２２は、下部部分３０及び中間部分３２のみを有することができる。上部部分は、例えば、機械的に接合された電極７０で置換えることができ、中心基部部分は、支持棒として作用する。従って、カソードとして用いられる電極のための全体的アセンブリ２０’’は、当業技術で公知のアノード支持棒に機械的に装着又は機械的に接合されたブレード状電極を有する既存のアノードアセンブリに良く似ている。このような実施形態では、側面部分２４及び２６は、例えば、セラミックなどの適切な誘電体から作ることができる。このような実施形態では、特に、例えば図１４及び図１５に例示されている実施形態に従って機械加工された時に、本出願人が従来技術のガス放電レーザ光源電極の寿命終結の原因の少なくとも一部分であると考えた放電の端部における放電領域の拡幅を避けるために、フード領域１００が、図１３及び図１４に示すように放電の縦方向の範囲がフード領域に沿って十分に遠くまで延びるのに十分なほど幅広になることになるように、対面表面６２は、放電受容領域４０の幅の全てを実質的に含むように広げることができる。
【００１９】
ここで図１７を参照すると、本発明の更に別の実施形態が必ずしも適正な縮尺ではないが概略的に示されており、電極７０とその対面する弓形表面（楕円、長円、円弧など）６２と共に延びるその放電受容領域４０とが側面部分２４及び２６の表面の高さの上方に延び、側面部分２４及び２６の表面の高さよりも高く突出するように、電極７０は、側面部分２４及び２６の上面に、それらが導電性金属又は絶縁体、例えばセラミックで形成されているかに関わらず、比較的平滑に結合するようには形成されていない。このようにして電極支持棒に装着された電極７０は、図１８に示されている電極支持棒２０１と同様に、別々に交換することができ、アセンブリの残りの部分は、電極寿命の終結後に再び利用される。
【００２０】
従って、作動においては、本発明の実施形態の様々な態様により、複数部分を伴う実施形態は、レーザガス媒体中で電気放電を伴うガス放電レーザ光源レーザシステムのための従来技術の電極を超えるいくつかの利点をもたらす役割を果たすことになる。機械的に接合された電極は、例えば、上述で引用した出願及び特許で説明されている差別侵食を得るために最初に拡散接合などを含まず、最初の製造には廉価である。それに加えて、指摘したように電極の中心基部部分に機械的に接合された電極を伴う実施形態は、最期において図１５及び図１７に示すように電極の一部分、例えば、７０のみの処分が必要なだけであることにより、コスト節約を含むものである。例えば、側面部材としてセラミックフェアリングを有し、７０などの突出電極を有するこれと同型の電極は、カソードなどの従来技術の電極を超えてレーザ作動の数十億パルスにもわたる作動に耐えることができる。同様に上述のフードを有するタイプはまた、上述の端部磨耗寿命終結現象の除去によって電極寿命を数十億パルスにもわたるように増大させることができ、突出電極及び電極の中心基部部分への機械的接合の寿命の利点に関して上述した態様と組合された時には、より長い寿命とより低いコストとの組合わされた利益効果を有する。
【００２１】
ここで図１８及び図１９〜図１９Ａを参照すると、アノード装着棒２０１上に装着されたアノード２００を含むフッ素ガス放電レーザチャンバの内部部分の断面図が示されている。アノード２００は、アノード２００の導電部分（電極）を形成するアノードブレード２０２を含む。アノードブレード２０２は、上流フェアリング２０４によって上流側（図１８に示すように、左から右へのアノード２００上のガス流に関連して）に、及び下流フェアリング２０６によって下流側に隣接する。上流フェアリング２０４及び下流フェアリング２０６は、絶縁材料、例えばセラミック絶縁材料で構成することができる。
【００２２】
図１９及び図１９Ａにより詳細に見ることができるように、上流フェアリング２０４及び下流フェアリング２０６は、凹み２１０などの複数の窪みによって基本的に覆うことができる。凹み２１０は、上流フェアリング２０４の上面２１４全体及び／又は下流フェアリング２０６の上面２１６のいずれかにわたって均一にいくつかの方法で配置することができる。凹み２１０は、深さにおいて均一であるか、又はランダムに選択された深さとすることができる。凹み２１０は、分布において不均一であるが、クラスタとしては均一であり、例えば、クラスタがランダムに分布していてもよい。これらは、例えばゴルフボールのカバーの性質と同じにほぼ当接することができ、又は非凹み領域によって（それらに囲まれることによって）分離することができる。凹み２１０は、円形状又は同一数の辺の多角形状などの均一な形状とするか、又はランダムに成形することができ、また、同じ一般的大きさであるか又はランダムな大きさの場合のいずれかとすることもできる。
【００２３】
凹み２１０は、作動中のガス放電パルス繰返し率の範囲にわたりＢＷ共鳴及び中心波長共鳴を緩和する作用において、例えばチャンバ内のガス放電電極間のレーザガスの周期的放電によって生成される例えば音響／衝撃波における例えば波面の均一性を例えば除去する役割を果たすものである。凹みは、最初にそれぞれの上流フェアリングの上面２１４及び下流フェアリングの上面２１６を打つ音響／衝撃波の反射を粉砕する役割を果たし、表面２１４及び２１６の反射消失がＢＷ共鳴及び中心波長共鳴に対して緩和作用を付加している。凹み２１０はまた、境界層を乱流にトリップして抵抗低減装置としての役割を果たし、これによってアノード表面をわたる分離を遅らせ、ゴルフボール上の凹みが周囲の空気である流体中の移動の方法を改良することとほぼ同様に、アノード表面の下流、例えば気圧回復区域における抵抗を低減する。しかし、この場合は、アノード及びフェアリング２１４及び２１６並びに凹み２１０は不動であり、流体であるレーザガスが凹み２１０を通過して流れている。このような凹みはまた、チャンバ内の他の位置、例えば、チャンバ壁、主絶縁体、又はアノード支持棒上に置くことができる。
【００２４】
これらの実施形態の態様に従った本出願において開示する本発明の様々な実施形態は、電極の縦方向の中心軸線に本質的に沿って延びる細長い放電領域を含み、これが、金属の側面部分を有する機械的接合バージョン、すなわち、弓形の対面領域、例えば中心電極部分に隣接する側面部分にも延びる本質的に楕円形の対面放電受容領域を有するか、又はそれぞれの側面部分の表面の輪郭に比較的滑らかに融合するものに反して隣接するセラミック側面部分の上方に延びることができる隣接するセラミック側面部分を伴う電極の曲面の対面部分のみであるかにはよらない。当業技術において理解されているように、本出願において開示する本発明の実施形態の態様により、対面領域の幾らかの部分又は全ては、電極間でレーザ光を発する媒体において一般的に電極間の放電の横断方向の範囲を定める放電受容領域に一致することができる。このような放電受容領域はまた、電極のそれぞれの対面表面に縦方向に沿って延びることができるが、電極及び／又は電極アセンブリの縦方向の中心軸線に必ずしも整列するか又は同じ広がりを有する必要はなく、すなわち、電極間に形成される放電と一致する隆起した電極の対面領域を単に形成するのみである。このような用途に使用されている放電受容領域は、本出願において開示する本発明の実施形態のこのような態様を含むように解釈すべきである。
【００２５】
本出願人は、本質的に帯域幅共鳴のないレーザ性能は、細長いガス放電カソード及び細長いガス放電アノードを傾けることによって得られることを発見した（少なくとも特定の繰返し率において音響的に発生する共鳴に関して）。これによって意味することは、例えば細長いガス放電カソードとしての役割を行っている例えば細長い標準ＡｒＦガス放電電極に対して、例えば幾分尖った区域を形成して細長いガス放電カソードにおける放電受容領域内に含まれたそのガス放電受容領域を、細長いガス放電カソードの縦方向軸線及び例えば主絶縁体の縦方向中心軸線に対してある一定の角度を成すように機械加工するということである。このような角度は、放電受容領域に沿って縦方向に中心に置かれたガス放電頭頂部が、一般的に細長いガス放電電極の縦方向の中心軸線上にある細長いガス放電電極のガス放電電極の縦方向の中心軸と交差するような角度である。電極アセンブリのそれぞれの丸められた端部におけるガス放電頭頂部の端部は、縦方向の中心軸線から約２ｍｍずらされており、これは、ガス放電領域の半分の幅に基づいて選択されているが、下述に指摘するように、本発明の範囲内において異なる方法で選択することもできる。細長いガス放電アノードも、細長いガス放電電極と同一の方式で機械加工することができるが、設けられた時に両方の頭頂部が互いに整列するように鏡像で加工される。代替的に、細長いガス放電アノードは、ガス放電頭頂部（細長いガス放電アノードの縦方向のガス放電受容領域の中心に置かれた）を回転させ、細長いガス放電アノードの放電受容領域を細長いカソード上に機械加工された傾斜したガス放電頭頂部７４と整列させるために、単純にその中心を軸として回転させることができる。このような実施形態では、例えば、ブレード状アノード（又は砂時計形アノード）のアノードブレードの放電受容領域の両側のアノードフェアリングもまた、そのように回転させることができる。同様にして、チャンバは、例えばチャンバの中心軸線に対して傾斜した全てのカソード及び主絶縁構造体、並びにアノード装着構造体をも受容するように修正することができ、すなわち、これによって矩形チャンバにおいては、放電領域もチャンバの中心軸線に対して傾けられることになる。このようにして、ガス放電領域は、以前に構成されたガス放電レーザチャンバの通常の縦方向及び光軸に対して傾けられるか又は傾斜され、例えば６０００Ｈｚまで及びそれを超える範囲、特に約３５００Ｈｚ〜６０００Ｈｚ間におけるＢＷ共鳴ピークの実質的な低減をもたらすものである。
【００２６】
また、本発明の実施形態の態様により作動においてカソード及びアノードを形成する２つの細長い電極要素は、各々、幅と長さを定める放電受容領域幅を有する細長い放電受容領域を有することができ、通常、その長さは、例えば図３、図４、図６、及び図８に示すようにほぼ電極アセンブリのロールオフが発生する位置まで延びていることも理解されるであろう。この長さは、上述において指摘したように、電極アセンブリのロールオフ部分の上にそれぞれの放電受容領域の延長部のフードを形成することによって例えば電極要素の少なくとも一方における放電受容長さをそれぞれの電極要素の対面領域のロールオフの点を超えて延ばすことにより、例えば図１３及び１４に示すように電極端部磨耗の寿命短縮侵食を避けて延ばすことができる。これは、電極の対応する中心部分と同様に電極アセンブリにおいて対面領域及び放電受容領域の両方を形成する延長部を含むことができ、そのために、例えば、放電受容領域は、寿命の最期で放電が横断方向に移動して入り込み、これによって放電受容領域を望みに反して拡幅する場合がある放電受容領域の両側の電極アセンブリの対面部分がそれぞれの電極の端部においてフード付き部分の端部における電極アセンブリのフード付き部分の高さのためになくなってフード領域が比較的急勾配で落込んでいる実質的な電極アセンブリの端部までフード領域に沿って外向きに延びる。
【００２７】
当業者は、特許請求の範囲の精神及び範囲を変更することなく、上述で開示した本発明の実施形態の態様に多くの変更及び修正を加えることができ、特許請求の範囲は、本出願において開示した実施形態の態様に制限されるものではないことを理解されるであろう。例えば、上述で指摘した対面表面及び／又は放電受容領域などを形成するために、長円及び円形の弧などの楕円以外の他の平滑化された曲面の表面を使用することができる。機械的接合は、金属又はセラミック又は他の絶縁材料から作られたボルトやネジ、更に、蟻継ぎ、ほぞ継ぎ、及びこれらの類の結合具などの様々な取外し可能な結合機構を含むことができる。それに加えて、傾斜した側壁を有する取外し可能なカソードは、例えば図１６に示すように隣接する金属又は絶縁側面部分によって形成されたスロットに簡単に挿入することができ、例えばカソード部材の両端で例えば組になったネジによってスロット内で縦方向の定位置に保持して本出願において使用しているように機械的に接合することは、このような機械的接合及び結合実施形態及び均等物の全てを網羅すると考えるべきである。更に、黄銅合金は、ニッケル又はニッケル合金と取り替えることができる。
従って、以上の出願の特許請求の範囲は、本出願で開示した好ましい実施形態の態様に限定されると考えるべきではなく、特許請求の範囲のみに基づいて解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ２０の上面部分切欠き図である。
【図２】図１の断面線２−２に沿って取られた図１の実施形態の断面図である。
【図２Ａ】図２に示されている円内に含まれる図２の詳細を示す図である。
【図３】図１の断面線３−３に沿った図１の実施形態の断面図である。
【図４】図１の断面線４−４に沿った図１の実施形態の断面図である。
【図５】図１に示されている本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの中心基部部分の一端の斜視図である。
【図６】図１に示されている本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの端部の斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリ上の底部の部分切欠き平面図である。
【図８】底部から眺めた場合の図１の実施形態による電極アセンブリの斜視図である。
【図９】図３の断面線９−９に沿って取られた中心基部部分の断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリのための組立及び製造工程の態様を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリのための組立及び製造工程の態様を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態の態様による組立及び製造工程の態様を示す図である。
【図１３】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの斜視側面図を示す図である。
【図１４】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの等角斜視図である。
【図１５】図１６にも示すような本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの断面図である。
【図１６】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの断面を伴う斜視図である。
【図１７】本発明の実施形態の態様による電極アセンブリの断面図である。
【図１８】アノード及びカソードを示しているレーザチャンバの一部分の断面図である。
【図１９】本発明の実施形態の態様の部分概略図の断面図である。
【図１９Ａ】本発明の実施形態の態様の部分概略図の平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
４０  放電受容領域
６２  対面部分
２４  側面部分
７０  電極
２２  中心基部部分
【図１】
2007500942.tif 000003
【図２】
2007500942.tif 000004
【図２Ａ】
2007500942.tif 000005
【図３】
2007500942.tif 000006
【図４】
2007500942.tif 000007
【図５】
2007500942.tif 000008
【図６】
2007500942.tif 000009
【図７】
2007500942.tif 000010
【図８】
2007500942.tif 000011
【図９】
2007500942.tif 000012
【図１０】
2007500942.tif 000013
【図１１】
2007500942.tif 000014
【図１２】
2007500942.tif 000015
【図１３】
2007500942.tif 000016
【図１４】
2007500942.tif 000017
【図１５】
2007500942.tif 000018
【図１６】
2007500942.tif 000019
【図１７】
2007500942.tif 000020
【図１８】
2007500942.tif 000021
【図１９−１】
2007500942.tif 000022
【国際調査報告】
2007500942.tif 000023