(57)【要約】【課題】入力エネルギーが高く、高繰返し動作がなされる露光用ガスレーザ装置に対応可能な高電圧パルス発生装置を提供すること。【解決手段】絶縁性冷媒１１で満たされたタンク１０内に、薄板状のコア部材を重ね合わせたコアを有する磁気アシストＳＲ１と、昇圧トランスＴｒと、磁気スイッチＳＲ２，ＳＲ３が配置されている。また、冷却用ファンとしてクロスフローファン２７が設けられている。磁気アシストＳＲ１、昇圧トランスＴｒ、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３のコア部材の間隔は、動作中のコア部材定格温度を下回り、かつ、可飽和リアクトルである上記磁気スイッチ等の巻線機器が飽和したときのインダクタンスが所定値以下となるように、設定される。例えば、コア部材の間隔は１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定されている。また、クロスフローファン２７のローター径Ｄは、４０≦Ｄ≦１２０（ｍｍ）に設定される。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも高電圧に充電される主コンデンサと、可飽和リアクトルからなる磁気アシストと、スイッチ手段とからなるパルス発生回路と、
コンデンサと可飽和リアクトルからなる磁気スイッチとからなる磁気圧縮段を少なくとも一段有し上記パルス発生回路の出力端に接続された磁気パルス圧縮回路とからなり、
上記磁気パルス圧縮回路の出力端に少なくともレーザチェンバ内に配置された一対の電極が接続される放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置であって、
上記磁気アシストおよび上記磁気スイッチは磁性合金薄帯が環状の巻芯に巻き回されてなるコアに巻線が巻かれた巻線機器であり、
上記磁気アシストおよび上記磁気スイッチの少なくとも一つが絶縁性冷媒に満たされた容器中に配置されていて、上記容器中に配置された巻線機器のコアは複数の薄板状のコア部材が所定間隔毎に積層された構造であり、
また上記容器内に絶縁性冷媒を循環させるファンを設けられている放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置において、
放電励起ガスレーザ装置のレーザ動作の繰返し周波数が４ｋＨｚ以上であり、レーザ動作中の上記コア部材の定格温度を下回り、かつ、可飽和リアクトルである容器内の巻線機器が飽和したときのインダクタンスが所定値以下となるように、上記コア部材の間隔が設定されていることを特徴とする放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置。
【請求項２】
上記放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置は、パルス発生回路で発生する電圧パルスを昇圧する昇圧トランスを有し、上記昇圧トランスは複数の薄板状のコア部材が所定間隔毎に積層された構造であって上記容器内に配置されていて、
上記昇圧トランスのコア部材の間隔が上記容器内に配置された巻線機器のコア部材の上記設定間隔と等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置。
【請求項３】
上記ファンとしてクロスフローファンを用いることを特徴とする請求項１または２に記載の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置。
【請求項４】
上記絶縁性冷媒を冷却するラジエターをクロスフローファンの流入口に設けたことを特徴とする請求項３に記載の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置。
【請求項５】
上記容器中の巻線機器もしくは巻線機器および昇圧トランスの少なくとも１つが、コアの磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面と容器の底面とが略垂直になるように配置されていて、
上記コア部材の間隔が１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置。
【請求項６】
上記容器中の巻線機器もしくは巻線機器および昇圧トランスの全てが、コアの磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面と容器の底面とが略平行になるように配置されていて、
上記コア部材の間隔が２ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項３もしくは４のいずれかに記載の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置。
【請求項７】
上記クロスフローファンのローター径が４０ｍｍ以上、１２０ｍｍ以下に設定されていることを特徴とする請求項５，６いずれかに記載の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の投影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おり、半導体露光用光源として、従来の水銀ランプから波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。さらに、次世代の半導体露光用光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ装置及び波長１５７ｎｍのフッ素（Ｆ２  ）レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置が有力である。
ＫｒＦエキシマレーザ装置においては、フッ素（Ｆ２  ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス及びバッファーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガス、ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、フッ素（Ｆ２  ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及びバッファーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガス、フッ素（Ｆ２  ）レーザ装置においては、フッ素（Ｆ２  ）ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数百ｋＰａで封入されたレーザチェンバの内部で放電を発生させることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励起される。
【０００２】
レーザチェンバ内部には、レーザガスを励起するための一対の主放電電極が、レーザ発振方向に垂直な方向に所定の距離だけ離間して対向配置されている。この一対の主放電電極には高電圧パルスが印加され、主放電電極間にかかる電圧がある値（ブレークダウン電圧）に到達すると、主放電電極間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起される。
よって、このような露光用ガスレーザ装置は主放電の繰返しによるパルス発振を行い、放出するレーザ光はパルス光となる。現状、露光に用いられているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は２ｋＨｚ程度であるが、近年、スループットの増大、露光量のバラツキの減少のため、繰返し周波数４ｋＨｚ以上が要請されている。
【０００３】
上記した露光用ガスレーザ装置において、上記したようにレーザチェンバ内で放電を発生させレーザガスを励起させるために設けられる高電圧パルス発生回路の例を図７に示す。
図７の高電圧パルス発生回路は、可飽和リアクトルからなる３個の磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３を用いた２段の磁気パルス圧縮回路からなる。磁気スイッチＳＲ１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチＳＷでのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気アシストとも呼ばれる。
第１の磁気スイッチＳＲ２と第２の磁気スイッチＳＲ３により２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
ここで、図７（ａ）は磁気圧縮回路に加え昇圧トランスＴｒを含む回路、図７（ｂ）は昇圧トランスを含まず、昇圧トランスＴｒの代わりにコンデンサＣ０の充電用のリアクトルＬ１を含む例である。
【０００４】
以下に図７（ａ）にしたがって、回路の構成と動作を説明する。なお、図７（ｂ）の回路は昇圧トランスにより昇圧される動作が無いだけで、他の動作は図７（ａ）と同様なので、説明を省略する。
まず、高電圧電源ＣＨの電圧が所定の値Ｖｉｎに調整され、主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体スイッチＳＷ両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。
磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる主コンデンサＣ０の充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１が飽和して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、昇圧トランスＴｒの１次側、固体スイッチＳＷのループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒの２次側、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ１に充電される。
【０００５】
この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電される。
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコンデンサＣｐ、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデンサＣｐが充電される。
予備電離のためのコロナ放電は、第１電極１１が挿入されている誘電体チューブ１２と第２電極１３とが接触している個所を基点として誘電体チューブ１２の外周面に発生するが、ピーキングコンデンサＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖｐが上昇し、Ｖｐが所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チューブ１２表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電によって誘電体チューブ１２の表面に紫外線が発生し、主放電電極Ｅ１、Ｅ２間のレーザ媒質であるレーザガス２が予備電離される。
【０００６】
ピーキングコンデンサＣｐの充電がさらに進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｐが上昇し、この電圧Ｖｐがある値（ブレークダウン電圧）Ｖｂに達すると、主放電電極Ｅ１、Ｅ２間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起され、レーザ光が発生する。
この後、主放電によりピーキングコンデンサＣｐの電圧が急速に低下し、やがて充電開始前の状態に戻る。
このような放電動作が固体スイッチＳＷのスイッチング動作によって繰り返し行なわれることにより、所定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行われる。
【０００７】
ここで、高繰返し発振を実現するには、主放電電極Ｅ１，Ｅ２に印加する高電圧パルスは立上りが速く、また短パルスである必要がある。
主放電電極に印加する高電圧パルスの立上りが速い、すなわち、ピーキングコンデンサＣｐへのエネルギー移行時間（図７における磁気パルス圧縮回路の最終段のコンデンサＣ２からピーキングコンデンサＣｐへの電荷の移行時間）が短いと、放電開始電圧を高くすることができ、レーザ出力を大きくすることが可能となる。
特に波長の短いレーザ光を放出するガスレーザ装置ほど、放電空間に大きなエネルギーを投入しなければならず、できるだけ高速立上りの高電圧パルスが要求される。
また、ピーキングコンデンサＣｐに移行しきれない余剰電流が磁気パルス圧縮回路の最終段のコンデンサ（図７ではコンデンサＣ２）から放電空間へ流れ込むが、この余剰電流はレーザ発振に寄与しない。よって、放電パルスの後半部で電界集中等により放電が不均一となって次回のパルス放電に悪影響を及ぼす履歴が残る。
繰返し周波数が高くなるとパルス間隔が短くなるので、前回のパルス放電の履歴の影響を受ける可能性が高くなる。よって、上記履歴の影響を受けないようにするには、ピーキングコンデンサＣｐへの充電時間をできるだけ短くする、すなわち、上記高電圧パルスが短パルスであることが要請される。
上記した回路において、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２で構成される各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、主放電電極Ｅ、Ｅ間に短パルスの強い放電が実現される。
【０００８】
磁気スイッチの構成例を図８に示す。図７に示した回路における磁気スイッチＳＲ２，ＳＲ３のパルス幅を圧縮する性能（圧縮性能）は、磁気スイッチ飽和後のインダクタンスが小さいほど良くなることが知られている。この構成例では、コンデンサ、コアの巻線を複数並列に設けており、コンデンサの寄生インダクタンス、磁気スイッチのコイルのインダクタンスを小さくして、上記磁気スイッチ飽和後のインダクタンスを小さくしている。
図７が例えば、磁気スイッチＳＲ３を表している場合〔同図のＳＲ（ｎ＋１）がＳＲ３の場合〕、コンデンサＣｎ１  〜Ｃｎｎ  は、Ｃ２１  〜Ｃ２ｎ  であり、Ｃ２１  〜Ｃ２ｎ  を合成したものが図７（ａ）、図７（ｂ）のＣ２である。このとき、コンデンサＣ２１  〜Ｃ２ｎ  の一端はアース側に接続される。他端の一方は、磁気スイッチＳＲ２を所定回数巻き回されたのちＣ１１  〜Ｃ１ｎ  〔合成すると図７（ａ）、図７（ｂ）のＣ１〕のＣＨ側に接続され、他端の他方はＳＲ３を所定回数巻き回された後、ピーキングコンデンサＣｐ１  〜Ｃｐｎ  〔合成すると図７（ａ）、図７（ｂ）のＣｐ〕のＣＨ側に接続される。
ここで各磁気スイッチやコンデンサは、冷却のため絶縁性冷媒、例えば、絶縁オイルによって満たされた不図示のタンクの中に設置される。絶縁性冷媒は自然対流やファン等を用いた強制対流により、コア表面上を流れ、その際に熱交換を行う。
【０００９】
前記したように、露光に用いられているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は、４ｋＨｚ以上が要請され始めている。そのため、磁気スイッチのコアでの発熱量が増加する。現状の繰返し周波数２ｋＨｚに対応したコアを用いる場合、コアの定格以上に発熱してしまう。
図８に示すように、コア１は磁性合金薄帯を芯材３に年輪状に巻き回したものである。この磁性合金薄帯は両面に絶縁物の薄膜（例：シリカ薄膜）が施されている。コアが定格以上に発熱すると、磁性合金薄帯とシリカ薄膜との熱膨張係数の違いからシリカ薄膜にクラックが生じる。クラックが生じるとそこから漏れ電流が多くなり、さらに発熱し、最終的には回路素子としての特性を失うことになる。
上記したように、コア１は両面に絶縁物の薄膜が施されている磁性合金薄帯を芯材に年輪状に巻き回したものである。よって、コア１の放熱性能は磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面が高く、上記巻径方向に垂直な面は低い。
放電励起ガスレーザ装置の高繰返し周波数のレーザ動作に対応するコアには、コアを薄板状に分割して、各薄板状コアそれぞれが一定距離だけ離間するように配置されている構造が採用されることが多い。
このような構造をとることにより、絶縁性冷媒と接し、放熱性能が高い部分の面積が、図８の構造と比較して増大する。
従って、コアの冷却効率が高くなるので、発熱量が増大する４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数にも対処することが可能となる。
【００１０】
図９（ａ）（ｂ）は、上記したような分割したコア構造の構成例であり、本発明者等が特願２００１−３４３５３４号で提案していたものである。
上記図９（ａ）（ｂ）に示したものは、磁性合金薄帯を芯材３に年輪状に巻き回した各コア１ａ〜１ｄ間に、円環状の支え部材４を挿入することにより、各コア１ａ〜１ｄを所定距離だけ離間させて保持させている。支え部材４の外周の直径は、コア１ａ〜１ｄの芯材３の外周の直径と略一致し、コア１ａ〜１ｄとは接触しない。支え部材４は金属製であり、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３１６）鋼よりなる。
ここで、支え部材４はその外周より径が小さい円環状の突出部４ａを上下面に有する。この支え部材４の上下面に設けた突出部４ａと嵌め合うように、コア１ａ〜１ｄの芯材の内輪側に突出した段差部３ａが設けられている。支え部材４の突出部４ａと、芯材３の段差部３ａとにより、各コア１ａ〜１ｄが略同軸状となるように位置決めされる。
なお、設計条件によってコア１ａ〜１ｄの厚みは変わるが、例えば、厚みが１０ｍｍ以下だとコアの自重によるたわみが生じる。このような場合、コアの自重によるたわみ等を防止するため、コア１ａ〜１ｄ外輪側の側面にボス５を数ヶ所設けてこれらのボス５にロッド６を貫通させ、ボス５とロッド６を止めねじ７で固定する。
上記構造においては、支え部材とコア（磁性合金薄帯部）とが接触しない。よって、コア表面における冷媒の流れが妨げられる部分が生じず、４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数条件においても、効率的な熱交換が可能となる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように、高繰返し発振を実現するには、主放電電極Ｅ１，Ｅ２に印加する高電圧パルスは立上りが速く、また短パルスである必要がある。
そのためのパルス圧縮を行う磁気パルス圧縮回路において、圧縮効率を良好にするには、磁気スイッチの飽和後のインダクタンスはできるだけ小さい方が望ましい。
飽和後のインダクタンスが小さくないと圧縮比を大きくすることができない。
よって、所望のパルス幅の電圧・電流パルスを得るためには、磁気パルス圧縮回路の段数を増やしたり、あるいは、磁気パルス圧縮回路の各磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルのコアへの巻き数を減らして、コアの断面積が大きくするといった圧縮比を大きくする方策を採る必要がある。そのため、磁気パルス圧縮回路が大型になってメンテナンスも大掛かりになり、磁気パルス圧縮回路そのものの材料コストも上昇する。
ここで、図９に示した分割コア構造を取ると、分割構造を取らないコアと比較して、コアに巻き回される巻線のインダクタンスが大きくなる。よって、磁気スイッチの飽和後のインダクタンスをあまり小さくできない。
従来は、発熱量が大きい磁気スイッチの動作条件において、放熱性能のみが考慮されて各コア間の距離が設定されてきた。しかしながら、上記したような高繰返しレーザ装置に使用する際に特有なインダクタンスの問題については全く考慮されてきていない。
よって、場合によっては、磁気スイッチの飽和後のインダクタンスが小さくならなかった。そのため、磁気パルス圧縮回路の段数を増やしたり、あるいは、磁気パルス圧縮回路の各磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルのコアへの巻き数を減らして、コアの断面積が大きくするといった圧縮比を大きくする方策を採る必要があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、その目的は、入力エネルギーが高く、高繰返し動作がなされる露光用ガスレーザ装置の特有の動作条件に対応可能な高電圧パルス発生装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者等が、上記露光用ガスレーザ装置におけるコア構造について鋭意検討を重ねた結果、前記のように分割されたコアの間隔を、繰り返し周波数に応じた適切な値に定め、また、冷却用のクロスフローファンのローター径を適切に定めれば、前記した発熱の問題とインダクタンスの問題を解決することができることを見いだした。
すなわち、本発明においては、以下のようにして上記課題を解決する。
（１）コンデンサと磁気アシストと磁気スイッチとからなる磁気圧縮段を少なくとも一段有し、上記磁気アシストおよび上記磁気スイッチの少なくとも一つが絶縁性冷媒に満たされた容器中に配置され、上記容器中に配置された上記磁気アシストと磁気スイッチのコアが複数の薄板状のコア部材が所定間隔毎に積層された構造を有し、上記容器内に絶縁性冷媒を循環させるファンを設けられている、レーザ動作の繰返し周波数が４ｋＨｚ以上の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置において、上記コア部材の間隔を、レーザ動作中の上記コア部材の定格温度を下回り、かつ、可飽和リアクトルである容器内の巻線機器が飽和したときのインダクタンスが所定値以下となるように設定する。
（２）複数の薄板状のコア部材が所定間隔毎に積層された構造の昇圧トランスを有する上記（１）の放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置において、昇圧トランスのコア部材の間隔を上記容器内に配置された巻線機器のコア部材の上記設定間隔と等しく設定する。
（３）上記（１）（２）において、ファンとしてクロスフローファンを用いる。（４）上記（３）において、絶縁性冷媒を冷却するラジエターをクロスフローファンの流入口に設ける。
（５）上記（３）（４）において、上記容器中の巻線機器もしくは巻線機器および昇圧トランスの少なくとも１つを、コアの磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面と容器の底面とが略垂直になるように配置し、上記コア部材の間隔を１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定する。
（６）上記（３）（４）において、上記容器中の巻線機器もしくは巻線機器および昇圧トランスの全てを、コアの磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面と容器の底面とが略平行になるように配置し、上記コア部材の間隔が２ｍｍ以上、５ｍｍ以下に設定する。
（７）上記（５）（６）において、クロスフローファンのローター径を４０ｍｍ以上、１２０ｍｍ以下に設定する。
本発明においては、上記放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置において、磁気アシスト、磁気スイッチ、昇圧トランスのコア部材の間隔を上記のように設定したので、コアの冷却効率を高めながら、巻線のインダクタンスを所望の値以下にすることができる。このため、圧縮比を大きくする等の方策を講ずることなく、発熱量が増大する４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数にも対処することが可能となる。
また、クロスフローファンのローター径を上記のように設定したので、ファンの回転数を必要以上に増大させたり、ファンの大きさを大きくすることなく、効率的にコアを冷却することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明の第１の実施例の高電圧パルス発生装置の全体構成を示す図であり、絶縁性冷媒で満たされたタンク内に設置された磁気スイッチ、昇圧トランス、コンデンサ等の配置例を示す。なお、図２は図１のＡ−Ａ断面図であるが、説明の都合上、ラジエータは図１とは異なる位置に示されており、また、その他、理解を容易にするため一部の部材の構成が図１とは異なって表示されている。
図１、図２において、タンク１０内部の最下段には、レーストラック状のコアを備えた最終段磁気スイッチＳＲ３が設置されている。磁気スイッチＳＲ３のコアの磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面は、タンク１０の底面と対向しており、該コアの長手方向とレーザチェンバ２０内に設けられた主電極Ｅ１，Ｅ２の長手方向は略一致している。磁気スイッチＳＲ３のコアは絶縁性冷媒１１との熱交換効率を良くするため、前記図９に示したように分割されている。
磁気スイッチＳＲ３の両側方には、複数のコンデンサＣ２が、主電極Ｅ１，Ｅ２の長手方向に沿って配設されている。複数のコンデンサＣ２は一端に設けられた導電性支持部材２１（図２）により支持される。
【００１４】
磁気スイッチＳＲ３の上方には、それぞれ略円形のコアを有する磁気アシストＳＲ１と、昇圧トランスＴｒと、磁気スイッチＳＲ２とが、コアの軸方向を主電極Ｅ１，Ｅ２の長手方向と略一致させ、かつそれぞれのコアの中心軸を略一致させて配置されている。磁気スイッチＳＲ３と同様、磁気アシストＳＲ１、昇圧トランスＴｒ、磁気スイッチＳＲ２のコアは分割されている。
磁気アシストＳＲ１と、昇圧トランスＴｒと、磁気スイッチＳＲ２の両側方には、複数のコンデンサＣ１が、レーザチェンバ２０内に設けられた主電極Ｅ１，Ｅ２の長手方向に沿って配設されている。複数のコンデンサＣ１は一端に設けられた導電性支持部材２２（図２）により支持される。また、他端は導電性接続部材２３（図２）で接続される。なお、図２においては、説明のために導電性支持部材２２が図中左右に折り曲げられているように描画されている。しかし、実際には、図１で模式的に示すように、コンデンサＣ２の外側に折り曲げられている。
タンク１０の底面に設けられた絶縁材２４を貫通する負高電圧導入部材２５により、負高電圧が主電極Ｅ１に供給される。
【００１５】
従来、タンク１０内部のコアの上方に、絶縁性冷媒を冷却する熱交換器２６（以下ラジエターという）を設置していた。ラジエター２６の内部には、外部からの冷却水が導入・排出される（図２では、上記のようにラジエター２６がコア上部に配置される状態を示している）。
ラジエター２６近傍の絶縁性冷媒は冷却され、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３、トランスＴｒ、コンデンサＣ１，Ｃ２近傍の絶縁性冷媒１１は、レーザ装置動作中は加熱される。
よって、温度差により絶縁性冷媒１１の自然対流が発生する。絶縁性冷媒１１は、自然対流により磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３やトランスＴｒのコア表面やコンデンサＣ１，Ｃ２表面上を流れ、その際に行われる熱交換により、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３、トランスＴｒ、コンデンサＣ１，Ｃ２を冷却する。
【００１６】
しかしながら、先に述べたように、近年、スループットの増大、露光量のバラツキの減少のため、繰返し周波数４ｋＨｚ以上が要請されている。このような運転条件の場合、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３、トランスＴｒのコアにおける自己発熱が増大し、コアの定格を越える恐れがあり、また、絶縁性冷媒１１の温度も上昇する。
単に、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３、トランスＴｒのコアを絶縁性冷媒１１に浸漬して、同じく絶縁性冷媒に浸漬したラジエター２６を設けて、絶縁性冷媒の自然対流による熱交換によって冷却させる場合、ラジエター２６を大型化してしまう。よって、タンク１０が大型化する。
そのため、タンク１０内部に冷却用ファンを設け、タンク１０内部における絶縁性冷媒を強制対流させることが望ましい。これにより、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３やトランスＴｒのコア表面やコンデンサＣ１，Ｃ２表面上、および、ラジエター２６表面を流れる絶縁性冷媒の流速が増加する。
よって、熱交換効率が上昇するので、繰返し周波数４ｋＨｚ以上の運転条件においても、自然対流のときと比較してある程度ラジエター２６の大型化を抑えて、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３、トランスＴｒ、コンデンサＣ１，Ｃ２を冷却することが可能となる。
【００１７】
図１では上記冷却用ファンとしてクロスフローファン２７を用いるようにしたものである。クロスフローファン２７はその長手方向が磁気スイッチＳＲ３の長円状のコアの長手方向と略平行となるように配置される。また、このファン２７の長手方向の長さは、磁気スイッチＳＲ３のコアの長手方向の長さと略一致するか、それ以上となるように設定してある。
なお、冷却用ファンはクロスフローファンに限るものではなく、例えば、軸流ファンを複数台、磁気スイッチＳＲ３のコアの長手方向に設けてもよい。
しかしながら、冷却ファンをクロスフローファンとすると、軸流ファンでは不均一である絶縁性冷媒の磁気スイッチＳＲ３の長円状コア付近での流速をほぼ均一化することが可能となり、コアの温度分布がほぼ均一となった。また、磁気アシストＳＲ１、磁気スイッチＳＲ２、昇圧トランスＴｒの各コア表面を流れる絶縁性冷媒の流速もほぼ均一化することが可能となり、各コアの温度がほぼ均一となった。
【００１８】
クロスフローファン２７を使用する場合、タンク１０内上部で絶縁性冷媒の液面より下に図２に示すようにラジエターを配置してもよいが、図１のようにファンの絶縁性冷媒１１の取入口近傍に配置するのが好ましい。
すなわち、クロスフローファン２７のガイドによって作るケーシングを、流体（絶縁性冷媒１１）が、図１のように上部から流入するように構成する。このように構成すると、ファン２７上部の流体取入口近傍の流速が一番速い。またこの位置は、加熱されたあとの流体が流れる位置でもある。すなわち、絶縁性冷媒１１のコア、コンデンサと熱交換により加熱されたあとの流速が速い位置にラジエター２６を配置することが可能となる。
また、流速が速いので、従来のタンク１０内上部で絶縁性冷媒１１の液面より下に配置する場合より、熱交換効率が向上する。よって、ラジエター２６を小型化することが可能である。
ここで、磁気アシストＳＲ１、昇圧トランスＴｒ、磁気スイッチＳＲ２を上記のように配置したので、絶縁性冷媒の流れは、各コア間の隙間、すなわち、磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面を平行に通過する。上記したように、コアの放熱性能は磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面が高いので、この面を通過する絶縁性冷媒により、効率的に熱を奪うことができ、好適な冷却が可能となっている。
【００１９】
本実施例では、上記構成の高電圧パルス発生装置について、上記磁気アシストＳＲ１、昇圧トランスＴｒ、磁気スイッチＳＲ２の各コアの間隔ｄの最適な値を以下のようにして調べた。
まず、上記分割されたコアの間隔ｄに対応したコアの温度を測定した。その結果を図３に示す。ここで、測定したコアは、磁気スイッチＳＲ２のコアである。
また、レーザ動作の繰返し周波数は２、４、６ｋＨｚであり、図３の横軸はコア間隔ｄ、縦軸は温度Ｔであり、Ｔｓはコアの定格温度である。
図３に示すように繰返し周波数が高いほど、コアの定格温度Ｔｓを実現するためのコア間隔ｄは広くなる。しかしあるコア間隔を越えると、コアの放熱性能は飽和し、コアの温度は変わらなくなる。
そこで、繰返し周波数４ｋＨｚの場合、コア間隔を、コアの定格温度Ｔｓのときのコア間隔ｄＴ４以上に設定する。ここで、冷却に余裕を持たせるために、例えば、繰返し周波数６ｋＨｚの場合における定格温度Ｔｓのときのコア間隔ｄＴ６以上に設定する。
【００２０】
また、発明者等は短パルス化実現のために許容される磁気スイッチ飽和後のインダクタンスの最大値Ｌとコア間隔ｄとの関係を調べた。図４に結果を示す。図４の横軸はコア間隔ｄ、縦軸は上記インダクタンスＬである。
図４から明らかなように、繰返し周波数が高いほど、許容される磁気スイッチ飽和後のインダクタンスの最大値Ｌは小さくなり、それに対応するコア間隔ｄは狭くなる。繰返し周波数４ｋＨｚ以上の場合は、コア間隔をｄＬ６以下に設定する。
以上のことから、繰返し周波数４ｋＨｚ以上の場合、コア間隔ｄは、ｄＴ６以上、ｄＬ６以下に設定するのが望ましいことが分かる。
発明者等の実験では、ｄＴ６＝１．５ｍｍ、ｄＬ６＝５ｍｍとなった。したがって、繰返し周波数４ｋＨｚ以上の場合、コア間隔を１．５ｍｍ以上、５ｍｍ以下とするのが望ましい。
【００２１】
次に本発明の第２の実施例を説明する。
上記第１の実施例では、磁気アシストＳＲ１と昇圧トランスＴｒと磁気スイッチＳＲ２の磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面は、絶縁性冷媒の流れと平行になっていたが、本実施例では、図５に示すように、高電圧パルス発生装置の磁気アシストＳＲ１と、昇圧トランスＴｒと、磁気スイッチＳＲ２を、磁気スイッチＳＲ３と同様な向きに配置している。
図５は、前記図１に対応した構成を示しており、図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されている。
同図に示すように、本実施例においては、磁気アシストＳＲ１と、昇圧トランスＴｒと、磁気スイッチＳＲ２、磁気スイッチＳＲ３の磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面が、タンク１０の底面と対向するように配置されている。また、各コアは、前記したように分割され、その中心軸を略一致させて配置している。
なお、磁気スイッチＳＲ３のコアは、前記図１と同様、長円形のコアでもよいし、あるいは、磁気スイッチＳＲ２等と同様、円形のコアであってもよい。
【００２２】
磁気スイッチＳＲ３の両側方には、第１の実施例と同様、複数のコンデンサＣ２が、主電極Ｅ１，Ｅ２の長手方向に沿って配設されている。複数のコンデンサＣ２は前記したように、導電性支持部材により支持される。
磁気アシストＳＲ１と、昇圧トランスＴｒと、磁気スイッチＳＲ２の両側方には、複数のコンデンサＣ１が、主電極Ｅ１，Ｅ２の長手方向に沿って配設されている。複数のコンデンサＣ１は前記したように、導電性支持部材により支持され、他端は導電性接続部材で接続される。
タンク１０の底面に設けられた絶縁材２４を貫通する負高電圧導入部材２５により、負高電圧が電極Ｅ１に供給される。
また、冷却用ファンとしてクロスフローファン２７が設けられ、クロスフローファン２７はその長手方向が磁気スイッチＳＲ３のコアと略平行となるように配置される。また、このファン２７の長手方向の長さは、磁気スイッチＳＲ３のコアの径または長手方向の長さと略一致するか、それ以上となるように設定してある。
また、ラジエター２６が、クロスフローファン２７の絶縁性冷媒１１の取入口近傍に配置されている。
【００２３】
本実施例においては、図５に示すように、各コアの磁性合金薄帯の巻径方向に平行な面はすべて、絶縁性冷媒の流れ方向に対向する方向に配置されている。そのため、第１の実施例と比較してコアの放熱性能が低い。
上記構成の高電圧パルス発生装置について、前記と同様、上記磁気アシストＳＲ１、昇圧トランスＴｒ、磁気スイッチＳＲ２の各コアの間隔ｄの最適な値を調べた。その結果、本実施例の構成では、ｄＴ６＝２ｍｍ，ｄＬ６＝５ｍｍとなった。したがって、繰返し周波数４ｋＨｚ以上の場合、コア間隔を２ｍｍ以上、５ｍｍ以下とするのが望ましい。
次に、上記第１、第２の実施例の構成において、クロスフローファン２７の周速度と、定格温度Ｔｓとなるコア間隔ｄＴＳとの関係を調べた。
その結果を図６に示す。ここで、コア間隔を測定した対象は、磁気スイッチＳＲ２のコアであり、レーザ動作の繰返し周波数は４ｋＨｚ、クロスフローファンの羽根車（ローター）の径は８０ｍｍである。なお、同図の横軸はクロスフローファンの周速度Ｖ（ｍ／Ｓ）、縦軸はコア間隔ｄＴＳである。
同図に示すように、クロスフローファンの周速度が高くなるにつれて、コアの温度が定格温度Ｔｓとなるコア間隔ｄＴＳは徐々に狭くなる。これは、ファンの周速度が増加するにつれ、コア間を流れる絶縁性冷媒の速度が増加し、熱交換効率が上昇するためと考えられる。
しかしながら、周速度がＶｍａｘ以上となると、上記コア間隔ｄＴＳはｄＴｍａｘからあまり変化しない。この原因は明らかではないが、コア側面に絶縁性冷媒が衝突したときの流れの乱れが大きくなり、コア間を流れる絶縁性冷媒の速度が制限されたためと考えられる。
【００２４】
前記第１、第２の実施例で示したコア間隔は、いずれも周速度がＶｍａｘとしたときの特性である。ここで、４ｋＨｚの場合、Ｖｍａｘは０．８ｍ／ｓ以上であった。
また、クロスフローファンのローター径が４０ｍｍより小さい場合、Ｖｍａｘ＝０．８ｍ／ｓを実現しようとすると、ファンの回転速度が大きくなりすぎてクロスフローファンを回転させるモータの負荷が大きくなり好ましくなかった。
さらに、クロスフローファンのローター径が１２０ｍｍより大きくなると、クロスフローファンを収容するタンクが大きくなりすぎ、好ましくない。
よって、４ｋＨｚ以上の場合、クロスフローファンのローター径Ｄは、４０≦Ｄ≦１２０（ｍｍ）が望ましいことがわかった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）放電励起ガスレーザ装置用高電圧パルス発生装置において、磁気アシスト、磁気スイッチ、昇圧トランスのコア部材の間隔を上記のように設定したので、コアの冷却効率を高めながら、巻線のインダクタンスを所望の値以下にすることができる。
このため、圧縮比を大きくする等の方策を講ずることなく、発熱量が増大する４ｋＨｚ以上の高繰返し周波数にも対処することが可能となり、装置を大型化することなく、発振周波数の高繰り返し周波数化に対応することができる。
（２）クロスフローファンのローター径を上記のように設定したので、ファンの回転数を必要以上に増大させたり、ファンの大きさを大きくすることなく、効率的にコアを冷却することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の高電圧パルス発生装置の全体構成を示す図（１）である。
【図２】本発明の第１の実施例の高電圧パルス発生装置の全体構成を示す図（２）である。
【図３】分割されたコアの間隔ｄとコアの温度の測定結果を示す図である。
【図４】インダクタンスの最大値Ｌとコア間隔ｄとの関係を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施例の高電圧パルス発生装置の全体構成を示す図である。
【図６】クロスフローファンの周速度と定格温度となるコア間隔との関係を示す図である。
【図７】高電圧パルス発生回路の例を示す図である。
【図８】磁気スイッチの構成例を示す図である。
【図９】分割したコア構造の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０        タンク
１１        絶縁性冷媒
２０        レーザチェンバ
２１，２２  導電性支持部材
２３        導電性接続部材
２４        絶縁材
２５        負高電圧導入部材
２６        ラジエター（熱交換器）
２７        クロスフローファン
Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ
Ｅ１，Ｅ２  主電極
ＳＲ３      磁気スイッチ
ＳＲ１      磁気アシスト
ＳＲ２      磁気スイッチ
Ｔｒ        昇圧トランス
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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