(57)【要約】【課題】エキシマレーザ装置において不純物ガスや反応生成物が生成されやすく、加工性が高く、高精度な形状を有する絶縁体を得ることができない。【解決手段】レーザ筐体内にハロゲンガスを含むレーザ媒体と、該レーザ媒体にレーザを発信させるための高電圧パルスを印加する放電電極対３と、該放電電極対３を取着する絶縁体２とからなるエキシマレーザ装置において、上記絶縁体２がアルミナを９０〜９７重量％、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を３〜１０重量％含有するアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体中におけるアルミナの平均結晶粒径が２〜１０μｍ、上記ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５〜５μｍ、かつＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より大きく、７より小さい。【選択図】図１
2004006448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ筐体内にハロゲンガスを含むレーザ媒体と、該レーザ媒体にレーザを発信させるための高電圧パルスを印加する放電電極対と、該放電電極対を取着する絶縁体とからなるエキシマレーザ装置において、上記絶縁体がアルミナを９０〜９７重量％、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を３〜１０重量％含有するアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体中におけるアルミナの平均結晶粒径が２〜１０μｍ、上記ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５〜５μｍ、かつＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より大きく、７より小さいことを特徴とするエキシマレーザ装置。
【請求項２】
上記絶縁体は破壊靱性値が２．０〜３．９ＭＰａ・√ｍであることを特徴とする請求項１に記載のエキシマレーザ装置。
【請求項３】
上記絶縁体は４点曲げ強度が２９０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が１５ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエキシマレーザ装置。
【請求項４】
上記絶縁体がキャビティ部を有し、その表面粗さを算術平均粗さＲａ２〜４μｍとしたことを特徴とする請求項１〜３に記載のエキシマレーザー装置。
【請求項５】
上記絶縁体のキャビティ部表面をブラスト加工したことを特徴とする請求項４に記載のエキシマレーザー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエキシマレーザ装置に関し、特にそのレーザ筐体内に収容される放電電極対を取着するための絶縁体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エキシマレーザ装置は、半導体ウェハー加工工程における露光装置の光源等として用いられている。
【０００３】
かかるエキシマレーザ装置は、図５（ａ）、（ｂ）に示すレーザ発信部１１の斜視図及び分解斜視図のようにキャビティ１２ａを有する絶縁体１２に放電電極対１３が挟み込まれ、この放電電極対１３間に高電圧パルスを印加することによって、レーザ媒体を励起しレーザを発信させる仕組みである。上記絶縁体１２は有機高分子樹脂、アルミナ質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体等から成り、チャンバー１４の内部の空間にレーザ媒体ガスが密封される。
【０００４】
このレーザ媒体には反応性の高いハロゲンガスが含まれており、該ハロゲンガスが有機高分子樹脂や、アルミナ質焼結体等から成る絶縁体１２と反応して不純物ガスや反応生成物を生成してしまい、その結果、ハロゲンガスの量が大きく減少し、レーザ出力が低下したり、レーザの波長にバラツキが生じるという欠点を有していた。
【０００５】
そこで高純度のアルミナ質焼結体から成る絶縁体１２を用いることで上述の欠点を解決することが提案されている（特開平５−７５１８２公報参照）。
【０００６】
また、上記絶縁体１２としてＹＡＧを主結晶相とする難反応性の焼結体を用いることによって、レーザ媒体のハロゲンガスが接触したとしても不純物ガスや反応生成物が多量に生成することはなく、レーザの出力を一定に保持することが提案されている（特開２００１−１５６３６２公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高純度のアルミナ質焼結体からなる絶縁体１２を用いたエキシマレーザ装置では、ハロゲンガスが有機高分子樹脂や、アルミナ質焼結体から成る絶縁体と反応して不純物ガスや反応生成物を生成してしまうため、ハロゲンガスの量が大きく減少し、レーザ出力が低下したり、レーザの波長にバラツキが生じるという欠点を有していた。
【０００８】
また、上記絶縁体１２としてＹＡＧを主結晶相とする焼結体を用いたエキシマレーザ装置では、レーザ媒体のハロゲンガスが接触したとしても不純物ガスや反応生成物が多量に生成することはないものの、破壊靭性値が低いため絶縁体を研削加工する際に欠け等が発生しやすく、不良発生率が高純度のアルミナ質焼結体以上に高くなり、使用中の熱衝撃やハンドリングでの小さな衝撃で欠けやすいという欠点を有していた。
【０００９】
さらに、上記高純度アルミナ質焼結体のように破壊靭性が高すぎると、研削加工に長時間を要することとなり、研削加工中に欠け、クラック等が生じやすく、この欠け等を防ぐために研削の切り込み量が非常に小さくなり、加工に長時間を要するため生産効率が悪いという欠点を有していた。
【００１０】
また、これら高純度アルミナ質焼結体、ＹＡＧからなる絶縁体に発生する欠け等を防止するため、絶縁体１２のキャビティ１２ａの研削加工には大径のダイヤモンドツールを用いることができず、研削加工に時間を要し、価格を押し上げる要因となっていた。さらに、レーザ出力の高出力化に伴い絶縁体が大型化してきており、研削加工面積が増え研削加工に多大な時間を要するという欠点を有していた。
【００１１】
又、キャビティ研削加工後の表面は機械加工による規則性が生じており、キャビティ表面に漏れたレーザ光が反射する際に集中し易くなり、この集中したレーザ反射光が、レーザ媒体部で励起された本来使用されるべきレーザ光源に加わり、複数の光源となり装置としての機能を阻害するという問題点を抱えていた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のエキシマレーザ装置は、レーザ筐体内にハロゲンガスを含むレーザ媒体と、該レーザ媒体にレーザを発信させるための高電圧パルスを印加する放電電極対と、該放電電極対を取着する絶縁体とからなるエキシマレーザ装置において、上記絶縁体がアルミナを９０〜９７重量％、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を３〜１０重量％含有するアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体中におけるアルミナの平均結晶粒径が２〜１０μｍ、上記ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５〜５μｍ、かつＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より大きく、７より小さいことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のエキシマレーザ装置は、上記絶縁体の破壊靱性値が２．０〜３．９ＭＰａ・√ｍであることを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明のエキシマレーザ装置は、上記絶縁体の４点曲げ強度が２９０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が１５ＧＰａ以上であることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明のエキシマレーザ装置によれば、放電電極対を取着する絶縁体がアルミナを９０〜９７重量％、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を３〜１０重量％含有するアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体中におけるアルミナの平均結晶粒径が２〜１０μｍ、上記ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５〜５μｍ、かつＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より大きく、７より小さいことから、絶縁体をハロゲンガスを含むレーザ媒体に対し難反応性とし、不純物ガスや反応生成物の生成を有効に防止して一定波長のレーザを長期間にわたり一定の出力で得ることができるとともに、快削性を有することから、研削加工によって精度よく加工できるため、所定の量のレーザ媒体を蓄えることができ効率よくレーザを発生させることができる。
【００１６】
また、本発明のエキシマレーザ装置によれば、上記絶縁体の破壊靱性値が２．０〜３．９ＭＰａ・√ｍであることから、絶縁体の研削加工時に欠け、クラック等が発生することはなく、短時間で所定の形状に精度よく加工でき、効率よくレーザを発生させることができる。
【００１７】
さらに、本発明のエキシマレーザ装置によれば、上記絶縁体の４点曲げ強度が２９０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が１５ＧＰａ以上であることから、レーザ発信時の発熱による熱応力やヒートショックに十分に耐得ることができ、長期間にわたって安定して使用することができる。
【００１８】
更にこの絶縁体のキャビティ部表面をブラスト加工して算術平均粗さＲａ２〜４μｍとすることにより、安定した一本の光源を得ることが出来るようになった。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次いで、本発明の実施形態を図を用いて説明する。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明のエキシマレーザ装置の一実施形態を示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の分解斜視図である。
【００２１】
上記エキシマレーザ装置は、レーザを発信させるための高電圧パルスを印加する放電電極対３が絶縁体２のキャビティ２ａを覆うように絶縁体２の上下に設けられ、絶縁体２及び放電電極対３によって形成されたチャンバー４内にレーザ媒体であるハロゲン系ガスが充填されている。そして、上記放電電極対３に電圧を印加することによって、この２極間で放電してレーザ媒体が励起されレーザ光を発生する仕組みである。
【００２２】
上記絶縁体２は、アルミナを９０〜９７重量％、ＹＡＧを３〜１０重量％含有するアルミナ質焼結体からなり、アルミナ質焼結体中におけるアルミナの平均結晶粒径が２〜１０μｍ、ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５〜５μｍ、かつ上記ＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より大きく、７より小さいことを特徴としている。
【００２３】
上記アルミナの含有量が９０重量％未満となると、アルミナ質焼結体の曲げ強度や硬度がＹＡＧを含まないアルミナ質焼結体に比し大幅に低下する。一方、アルミナの含有量が９７重量％を超えると、ＹＡＧの含有量が３重量％未満と少なくなることから、アルミナの粒成長を抑制する効果が小さく、曲げ強度や硬度を向上させることができず、また、アルミナ質焼結体の破壊靱性値を下げる効果を得ることができない。
【００２４】
また、絶縁体２を形成するアルミナ質焼結体中におけるアルミナの平均結晶粒径は２〜１０μｍ、ＹＡＧの平均結晶粒径は１．５〜５μｍに特定され、絶縁体１をハロゲンガスを含むレーザ媒体に対し難反応性とし、不純物ガスや反応生成物の生成を有効に防止して一定波長のレーザを長期間にわたり一定の出力で得ることができるとともに、研削加工によって精度よく加工できるため、所定の量のレーザ媒体を蓄えることができ効率よくレーザを発生させることができる。
【００２５】
上記アルミナの平均結晶粒径が１０μｍを超えると、アルミナ質焼結体中に気孔が多数介在することになり、絶縁体２の曲げ強度や硬度が低下する。一方、アルミナの平均結晶粒径が２μｍ未満となると、絶縁体２を形成するアルミナ質焼結体の破壊靱性値が高くなるため快削性が損なわれ、キャビティ２ａを研削加工する際に発生する欠けやクラックによる不良発生率が高くなりやすい。
【００２６】
また、上記ＹＡＧの平均結晶粒径が５μｍを超えると、絶縁体２を形成するアルミナ質焼結体の破壊靱性値が小さくなり過ぎるため、絶縁体１の研削加工時にチッピングや欠けを生じやすく、ハンドリング時に欠けや割れが生じやすい。一方、ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５μｍ未満となると、絶縁体２を形成するアルミナ質焼結体の破壊靱性値が高くなり過ぎるため加工性が損なわれ生産効率が低下する。
【００２７】
なお、上記アルミナの平均結晶粒径は３〜７μｍ、ＹＡＧの平均結晶粒径は１．８〜５μｍの範囲にあるものがより好ましい。
【００２８】
さらに、上記絶縁体２を形成するアルミナ質焼結体におけるＹＡＧは、その平均結晶粒径が主成分であるアルミナの平均結晶粒径より適度に小さく、上記ＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より大きく、７より小さくすることが重要であり、破壊靭性値を調整して研削加工時に欠けや割れが発生することはなく、高精度な加工が可能となる。
【００２９】
上記ＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より小さいと、ＹＡＧの粒径がアルミナの粒径に近くなるため曲げ強度や硬度が低下するとともに、破壊靱性値が大きく低下し過ぎてしまい絶縁体２の加工性が低下しやすい。一方、ＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が７より大きいと、破壊靱性値が高くなり過ぎるために加工性が損なわれるからである。
【００３０】
また、上記絶縁体２は破壊靱性値が２．０〜３．９ＭＰａ・√ｍであることが好ましく、絶縁体２をエキシマレーザ装置に組み込むハンドリング時に破損することなく、研削性を向上させることができるため加工性が非常に高く、短時間で所定の形状に精度よく加工でき、効率よくレーザを発生させることができる。
【００３１】
なお、ＹＡＧを添加することによってアルミナの粒成長を抑制させてアルミナ質焼結体を緻密化し、ＹＡＧを含有しないアルミナ質焼結体と比較して曲げ強度及び硬度を向上させることができるとともに、ＹＡＧの粒径をアルミナの粒径より適度に小さくすることから破壊靱性値を２．０〜３．９ＭＰａ・√ｍ程度に下げることができる。研削加工中に発生する欠け、クラックによる不良発生率を低減でき、レーザ出力の高出力化に伴って絶縁体１が大型化した場合においても加工性が優れ、生産性の高いものとすることができる。
【００３２】
上記破壊靱性値が２．０ＭＰａ・√ｍ未満になると、材料の粘りが小さくなり、研削加工の抵抗に耐え切れなくなり、欠けやクラックを生じやすくなる。また、この現象を抑えるためには加工条件である加工ツールの切り込み量や送りスピード等を低くすれば、ある程度加工はできるものの、加工時間が長くなり生産性が低下する。一方、破壊靱性値が３．９ＭＰａ・√ｍを超えると、材料の粘りが高くなり、材料強度の点から見れば機械的強度不足等から発生する割れ等に対しては有効であるが、研削加工性から見ると、加工時の切れ味が悪くなり、加工条件を低く抑えないと加工できなくなる。無理をすると、研削負荷が大きくなり材料強度を超える応力を発生させたり、加工ツール自身が痛んだりして、欠けやクラックを発生させやすくなる。
【００３３】
さらに、上記絶縁体２は、４点曲げ強度が２９０ＭＰａ以上、ビッカース硬度１５ＧＰａ以上の高強度、高硬度であることが好ましく、レーザ発信時の発熱による熱応力やヒートショックに十分に耐得ることができ、エキシマレーザ装置が稼動中の欠け、割れ等を防止し、長期間にわたって安定して使用することができる。
【００３４】
またさらに、上記絶縁体２は、耐熱衝撃性（△Ｔ）が１５０℃以上であることが好ましく、プラズマを用いるため、急激な発熱となりやすく、熱応力やヒートショックによってクラックや欠け等の発生を防止することができる。
【００３５】
なお、上記絶縁体２は図１に示すような形状に限定されることはなく、図２に示すように周囲に凸部を設けることによってキャビティ２ａを形成してもよく、その場合金属製の筐体５でさらに周囲を覆うことによってレーザ発信部を形成する。
【００３６】
ここで、本発明のエキシマレーザ装置における絶縁体１の製造方法について説明する。
【００３７】
先ず、出発原料としてアルミナ粉末とＹＡＧ粉末及び必要に応じて焼結助剤等の助剤成分を用意する。
【００３８】
アルミナ粉末はアルミナ純度が９５％以上を有するとともに、平均粒径が１〜１５μｍ、ＢＥＴ比表面積が１〜４ｍ２／ｇのものを用いることが好ましい。
【００３９】
また、ＹＡＧ粉末は、Ａｌ２Ｏ３粉末とＹ２Ｏ３粉末を下式の割合で混合して
１０００〜１６００℃で仮焼した後、これらを粉砕することにより得ることができ、平均粒径０．６〜１．２μｍ、ＢＥＴ比表面積２〜５ｍ２／ｇの粉末を用いることが好ましい。
（式）　　Ａ＋Ｂ＝１
０．３６５≦Ａ≦０．３８５　　　　　　　　Ａ：イットリアのモル量
０．６１５≦Ｂ≦０．６３５　　　　　　　　Ｂ：アルミナのモル量
そして、上記アルミナ粉末を９０〜９７重量％、上記ＹＡＧ粉末を３〜１０重量％の範囲で混合し、さらにワックスエマルジョン（ワックス＋乳化剤）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の所望の有機バインダーを添加混合し、混練してスラリーを作製するか、あるいは混練乾燥させて造粒粉を作製し、スラリーを用いる場合、鋳込成形法、射出成形法、ドクターブレード法等のテープ成形法により所定形状に成形し、また、造粒粉を用いる場合、型内に充填してプレス成形等の一軸加圧成形法を用いるか、あるいはラバープレス成形等のように等加圧成形法を用いて所定形状に成形し、しかる後、得られた成形体を必要に応じて３００〜６００℃で脱脂し、しかる後、大気雰囲気中にて１５００〜１７５０℃の温度範囲で焼成する。
【００４０】
ここで焼成温度を１５００〜１７５０℃とするのは、１５００℃未満であると、十分に焼結が進まず、緻密化することができないからであり、逆に１７５０℃を超えると、アルミナ粒子やＹＡＧ粒子が異常粒成長を起こし、焼結体の曲げ強度、硬度、破壊靱性値等の機械的特性が低下するからである。
【００４１】
以上のような条件にて焼成することにより、破壊靱性値が２〜３．９ＭＰａ・√ｍ、４点曲げ強度を２９０ＭＰａ以上、ビッカース硬度を１５ＧＰａ以上の高強度、高硬度を有するとともに、耐熱衝撃性（△Ｔ）１５０℃以上の範囲にあるアルミナ質焼結体を得ることができる。
【００４２】
得られたアルミナ質焼結体を所定形状に加工するため、図３に示すようにキャビティ２ａとなるくぼみをダイヤモンドツール６によって研削加工する。
【００４３】
上記キャビティ２ａにはレーザ媒体が充填されるため、その大きさによってレーザ媒体の充填量を制御する。そのため、キャビティ２ａの加工には高精度な寸法精度が要求される。
【００４４】
しかし、キャビティ２ａのコーナー部のＲの寸法は、上記キャビティ２ａの深さが１０ｍｍ未満の場合はＲの寸法は３ｍｍ以上、キャビティ２ａの深さが１０ｍｍ以上の場合はＲの寸法が１０ｍｍ以上となり、上記キャビティ２ａのコーナー部はより高精度な加工が要求されるため、小さな径のダイヤモンドツール６を用いて加工する必要がある。
【００４５】
しかし、ダイヤモンドツール６の径が小さくなると、同じ回転数でも周速が遅くなり研削加工能力が低下する。該研削加工能力はダイヤモンドツール６の周速に比例し、ダイヤモンドツール６の周速が早いほど研削能力は増大する。
【００４６】
そこで、上記絶縁体２を快削性を有するアルミナ質焼結体によって形成することによって径の小さなダイヤモンドツール６を用いて研削加工しても欠け、クラック等が生じることはなく、高精度な加工が可能となり、レーザ媒体の量を正確に制御することができる。
【００４７】
特に、図４（ａ）、（ｂ）に示すようにキャビティ２ａの面積Ｂが全絶縁体面積Ａの５０％以上となる場合にはより有効となり、製品の表面積＝加工時間と考えられるため、このようなキャビティ２ａを研削加工する際に要する時間はツールサイズに制限のない外辺の加工に比べて経験的に２倍以上長くなる。
【００４８】
そのため、上記キャビティ２ａの面積Ｂが全絶縁体面積Ａの５０％以上となると、快削性を有するセラミックを使い研削加工コストを低減することが必要となる。
【００４９】
なお、上記全絶縁体面積Ａとは上面より観察した場合のキャビティ２ａを含む絶縁体２の面積を示し、キャビティ２ａの面積Ｂとは絶縁体２を上面より見た場合のキャビティ２ａの面積を示すものである。
【００５０】
また、上記絶縁体２を形成するアルミナ質焼結体は、主成分のアルミナと副成分のＹＡＧが上述した範囲内にあれば、他の助剤成分を含有していても良く、例えば、アルミナ質焼結体の焼結助剤として用いられるＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯを含んでいても構わない。
【００５１】
更に、本発明は上記エキシマレーザ装置のレーザ光を発信させるキャビティ部において、ブラスト加工により、その算術平均粗さＲａを２〜４μｍとすることが好ましい。研削加工の表面では機械加工による規則性が生じており、キャビティ表面に漏れたレーザ光が反射する際に集中し易くなり、形状に依っては、この集中したレーザ反射光が、レーザ媒体部で励起された本来使用されるべきレーザ光源に加わり、複数の光源となり装置としての機能を阻害していた。
【００５２】
そこで、研削加工後のキャビティ部の表面を、ブラスト加工により粗くすることで、キャビティ表面に漏れたレーザ反射光を、規則性無く分散させることが可能となり、反射レーザ光の影響を無くし、上述の本来使用すべきレーザ光のみを使用すことを可能とした。ブラスト加工は細かい砥粒を吹き付けることにより、砥粒と被研削体との間で発生する衝撃力により表面を圧砕除去する加工方法であり、加工後の表面は研削加工に比べて規則性を持たないのでレーザ反射光が集中することを防止することが出来のである。更に研削加工後の表面は平滑であるが、ブラスト加工後の表面は均一な凹凸面となり、レーザ光を反射する平滑な面積を減少させることになり、結果としてレーザ反射光の量を減少させることが出来る。
【００５３】
またこのブラスト加工状態を定量的に管理する為に、算術平均面粗さＲａを用いて管理する。前述の通りブラストは衝撃による圧砕除去加工法であり微視的に見るとセラミック表面に微小クラックを入れる加工法であるため、粗ければ良いというものではない。またブラスト加工量が少なければ研削加工痕を完全に除去出来ず、効果の低いものとなる。このような点から算術平均面粗さとしてＲａ２〜４μｍが最適である。またこのブラスト加工は高純度のアルミナがブラスト面へのコンタミを防ぐことが出来るので好ましく、砥粒の粒径は大きすぎると大きなクラックを生じさせるので２００μｍ以下が好ましい。またブラスト圧力は２０ｋｇ／ｃｍ２以下が同様な理由により好ましい。
【００５４】
【実施例】
実施例１
ここで、アルミナ及びＹＡＧの含有量、アルミナとＹＡＧの平均結晶粒径を種々変更して図１に示すようなアルミナ質焼結体からなる絶縁体試料を作製し、その破壊靱性値、４点曲げ強度、ビッカース硬度、耐熱衝撃性について調べ、耐食性、研削加工性の評価を行った。
【００５５】
先ず、出発原料として平均粒径が１〜１５μｍ、アルミナ純度が９９．５％以上のアルミナ粉末と、平均粒径が０．６〜１．２μｍのＹＡＧ粉末を用い、表１に示す割合で調合し、さらにイオン交換水とバインダーとしてワックスエマルジョン（ワックス＋乳化剤）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）及びＰＥＧ（ポリエチレングリコール）を添加して混練乾燥させることにより造粒粉を作製した。
【００５６】
次に、得られた造粒粉を金型内に充填し、プレス成形法にて外形の幅６０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚み１ｍｍの成形体を製作し、しかる後、成形体を４００℃で脱脂し、さらに大気雰囲気中にて１５００〜１７５０℃の温度で５時間程度焼成した。
【００５７】
しかる後、ダイヤモンドツールによってその中心に幅３０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、コーナー部のＲが１０ｍｍのキャビティをダイヤモンドツールにて研削加工した。加工条件は電着ダイヤモンド＃４０（一般的には＃８０〜＃１２０が用いられるが欠け評価用として＃４０を使用）を用いて、０．０３ｍｍの切り込み、送りスピード（８０ｍｍ／分）を一定として研削加工を行い研削端面に生じている欠けの大きさにて加工性を判定した。２ｍｍ以上の欠けの生じているものは×で示し、１〜０．５ｍｍのものは△で示し、０．５〜０．３ｍｍのものは○で示し、０．３ｍｍ以下のものは◎で示した。またクラックの生じたものは欠けのサイズに関わらず×で示した。同時に加工時間を測定した。
【００５８】
なお、同様の条件にて製作したもののアルミナ及びＹＡＧの同定とその含有量を粉末Ｘ線回折法にて調べ、添加した時の含有量を調べた。
【００５９】
また、走査型電子顕微鏡にて観察し、アルミナ及びＹＡＧの各平均結晶粒径を画像解析装置（ルーゼックス）にて測定した。
【００６０】
そして、得られた各試料の破壊靱性値はＪＩＳ　Ｒ　１６０７に、４点曲げ強度はＪＩＳ　Ｒ　１６０１に、ビッカース硬度はＪＩＳ　Ｒ　１６１０に、耐熱衝撃性はＪＩＳ　Ｃ　２１４１にそれぞれ準拠して測定した。
【００６１】
同時に、耐食性の評価を行うため、各試料に塩素系ガス雰囲気下での耐食性について調べる実験を行った。具体的には、各試料の表面をラップ加工により鏡面とし、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ）装置にセットしてＣｌ２ガス雰囲気下でプラズマ中に３時間曝し、その前後の重量の減少量から１分間当りのエッチングレートを算出し、基準試料として用意したアルミナ質焼結体（アルミナ含有量９９．５重量％）のエッチングレートを１としたときの相対比較値として求めた。
【００６２】
なお、比較例としてＹＡＧ焼結体を同様に作製して測定を行った。それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００６３】
【表１】
2004006448.tif 000003
【００６４】
表１から明らかなように、アルミナを９０〜９７重量％、ＹＡＧを３〜１０重量％含有し、アルミナの平均結晶粒径が２〜１０μｍ、ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５〜５μｍで、かつＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比を１より大きく、７より小さくした試料（Ｎｏ．２〜７）は、破壊靱性値が２．０〜３．９ＭＰａ・√ｍと加工性に優れ、４点曲げ強度が３１０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が１５ＧＰａ以上と非常に高強度、高硬度を有するとともに、耐熱衝撃性（△Ｔ）が１７０℃以上であった。
【００６５】
また、耐食性の試験においてはいずれの試料もエッチングレートが０．８以下と腐食や摩耗しにくく、耐食性に優れたものであった。
【００６６】
さらに、研削加工性の試験においては加工時間が１４０分以下、欠けやクラック等は生じることはなく、高精度な加工を行うことができた。
【００６７】
これに対し、アルミナを９８重量％、ＹＡＧが２重量％、アルミナの平均結晶粒径が１３．５μｍ、ＹＡＧの平均結晶粒径が１．３μｍ、かつＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１０．３８である試料（Ｎｏ．１）は、破壊靭性値が破壊靱性値が４．２ＭＰａ・√ｍと大きく、４点曲げ強度が２８０ＭＰａ、ビッカース硬度が１４ＧＰａと強度、硬度が小さいものであり、研削加工時に欠けが発生した。
【００６８】
また、アルミナを８５重量％以下、ＹＡＧを１５重量％以上含有し、ＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１未満の試料（Ｎｏ．８〜１１）は、破壊靭性値が１．９ＭＰａ・√ｍ以下と小さく、４点曲げ強度が２９０〜３２０ＭＰａ、ビッカース硬度が１４ＧＰａ以下と強度、硬度が低く、耐熱衝撃性（△Ｔ）が１４０℃以下であった。
【００６９】
また、耐食性の試験においては、エッチングレートが０．６５以下と腐食、摩耗しやすく、研削加工性の試験においては加工時間が３００分以上、欠けやクラック等が生じ、高精度な加工を行うことができなかった。
実施例２
キャビティ表面部のブラストの有無による、レーザ光源の複数化の評価を行う為に、表１の資料Ｎｏ３の組成にて図１に示す絶縁体を４個作製した。この内３個の絶縁体のキャビティ部をブラストにより粗くし、この４個を実際の装置に組み込みレーザ光を用いて印字の評価を行った。印字の方法はアルファベットのＡをレーザ発信のＯＮ・ＯＦＦを挟みながらそれぞれ５０文字ほど印字し、印字の状態を双眼顕微鏡で観察し、印字部の掘り込みがスムーズに行われているかを調べた。
【００７０】
【表２】
2004006448.tif 000004
【００７１】
表２より明らかなように、ＮＯ１の絶縁体を用いた印字には一部にレーザ掘り込みによるばらつきが観察された。ブラストを施した３個の絶縁体を使用した印字は掘り込みのばらつきは見られなかった。しかしブラストでＲａ５．５μｍに粗くした絶縁体表面は使用後にクラックが観察され、使用に適さないことが判った。
【００７２】
【発明の効果】
本発明のエキシマレーザ装置によれば、放電電極対を取着する絶縁体がアルミナを９０〜９７重量％、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を３〜１０重量％含有するアルミナ質焼結体からなり、該アルミナ質焼結体中におけるアルミナの平均結晶粒径が２〜１０μｍ、上記ＹＡＧの平均結晶粒径が１．５〜５μｍ、かつＹＡＧの平均結晶粒径に対するアルミナの平均結晶粒径の比が１より大きく、７より小さいことから、絶縁体をハロゲンガスを含むレーザ媒体に対し難反応性とし、不純物ガスや反応生成物の生成を有効に防止して一定波長のレーザを長期間にわたり一定の出力で得ることができるとともに、快削性を有することから、研削加工によって精度よく加工できるため、所定の量のレーザ媒体を蓄えることができ効率よくレーザを発生させることができる。
【００７３】
また、本発明のエキシマレーザ装置によれば、上記絶縁体の破壊靱性値が２．０〜３．９ＭＰａ・√ｍであることから、絶縁体の研削加工時に欠け、クラック等が発生することはなく、短時間で所定の形状に精度よく加工でき、効率よくレーザを発生させることができる。
【００７４】
さらに、本発明のエキシマレーザ装置によれば、上記絶縁体の４点曲げ強度が２９０ＭＰａ以上、ビッカース硬度が１５ＧＰａ以上であることから、レーザ発信時の発熱による熱応力やヒートショックに十分に耐得ることができ、長期間にわたって安定して使用することができる。
【００７５】
また、キャビティ部をブラストにて算術平均粗さＲａ２〜４μｍに粗くすることで、キャビティ部表面からの反射レーザ光の影響を受けない安定的なレーザ光を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明のエキシマレーザ装置におけるレーザ発信部を示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の分解斜視図である。
【図２】本発明のエキシマレーザ装置におけるレーザ発信部の他の実施形態を示す分解斜視図である。
【図３】エキシマレーザ装置における絶縁体の研削加工を示す概略図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明のエキシマレーザ装置における絶縁体の上面図である。
【図５】（ａ）は従来のエキシマレーザ装置におけるレーザ発信部を示す斜視図であり、（ｂ）は同図（ａ）の分解斜視図である。
【符号の説明】
１：レーザ筐体
２：絶縁体
２ａ：キャビティ
３：放電電極
４：チャンバー
５：筐体
６：ダイヤモンドツール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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