(57)【要約】【課題】  所望の放電状態を得ることが容易なガスレーザ装置を提供する。【解決手段】  ガスレーザ装置は、レーザ媒質ガスが充填されたレーザチャンバと、レーザチャンバ内で放電を生じさせ、レーザ媒質ガスを励起させるための電極と、電極に電圧を印加する電源と、反射面が互いに対向する反射鏡及び部分反射鏡を含む光共振器と、レーザ媒質ガスに含まれるダストのダスト密度を計測する計測器とを有する。【選択図】  図１
2007149915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質ガスが充填されたレーザチャンバと、
前記レーザチャンバ内で放電を生じさせ、レーザ媒質ガスを励起させるための電極と、
前記電極に電圧を印加する電源と、
反射面が互いに対向する反射鏡及び部分反射鏡を含む光共振器と、
レーザ媒質ガスに含まれるダストのダスト密度を計測する計測器と
を有するガスレーザ装置。
【請求項２】
さらに、前記レーザチャンバから流出したレーザ媒質ガスが流れる第１の流路と、
前記第１の流路からレーザ媒質ガスが流入し、該レーザ媒質ガスに含まれるダストを除去する除去装置と、
前記除去装置から流出して前記レーザチャンバに戻るガスが流れる第２の流路と、
前記第１の流路と除去装置と第２の流路とを通るレーザ媒質ガスの流れを発生させるポンプと
を含む循環系を有し、さらに、
前記循環系を通るレーザ媒質ガスの少なくとも一部を前記計測器に導く第３の流路を有する請求項１に記載のガスレーザ装置。
【請求項３】
前記電源は、前記電極にパルス電圧を繰り返し印加することができ、
さらに、前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されている運転期間中に前記計測器で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスを交換するガス交換の時機を決定する第１の時機決定装置を有する請求項１または２に記載のガスレーザ装置。
【請求項４】
前記第１の時機決定装置は、前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されている運転期間中に前記計測器で計測されたダスト密度が、予め定められた第１の閾値以上であるかどうかを判定する請求項３に記載のガスレーザ装置。
【請求項５】
前記電源は、前記電極にパルス電圧を繰り返し印加することができ、
さらに、前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されていない停止期間中に前記計測器で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバを洗浄する時機を決定する第２の時機決定装置を有する請求項１または２に記載のガスレーザ装置。
【請求項６】
前記第２の時機決定装置は、前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されていない停止期間中に前記計測器で計測されたダスト密度が、予め定められた第２の閾値以上であるかどうかを判定する請求項５に記載のガスレーザ装置。
【請求項７】
前記第３の流路が、
前記第１の流路を流れるレーザ媒質ガスの少なくとも一部を前記計測器に導く第４の流路と、
前記第４の流路に取り付けられた第１のバルブと、
前記第２の流路を流れるレーザ媒質ガスの少なくとも一部を前記計測器に導く第５の流路と、
前記第５の流路に取り付けられた第２のバルブと
を含み、
さらに、前記第２のバルブが閉じられた状態で前記第４の流路を通って流入したレーザ媒質ガスに対して前記計測器が計測した第１のダスト密度と、前記第１のバルブが閉じられた状態で前記第５の流路を通って流入したレーザ媒質ガスに対して前記計測器が計測した第２のダスト密度とに基づいて、前記除去装置を洗浄する時機を決定する第３の時機決定装置を有する請求項１または２に記載のガスレーザ装置。
【請求項８】
前記第３の時機決定装置は、前記第１のダスト密度と第２のダスト密度との差が、予め定められた第３の閾値以下であるかどうかを判定する請求項７に記載のガスレーザ装置。
【請求項９】
前記電源は、前記電極にパルス電圧を繰り返し印加することができ、
さらに、前記レーザチャンバ内にレーザ媒質ガスを供給する供給装置と、
前記レーザチャンバ内からレーザ媒質ガスを排気する排気装置と、
前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されている運転期間中に、前記計測器で計測されたダスト密度に基づいて、供給流量及び排気流量を決定し、決定された供給流量のレーザ媒質ガスが供給されるように前記供給装置を制御するとともに、決定された排気流量のレーザ媒質ガスが排気されるように前記排気装置を制御する制御装置と
を有する請求項１または２に記載のガスレーザ装置。
【請求項１０】
前記制御装置は、予め定められた目標値を記憶する記憶手段を含み、前記計測器で計測されるダスト密度の単位時間当たりの増加量が前記目標値に近づくように、前記供給流量及び排気流量を決定する請求項９に記載のガスレーザ装置。
【請求項１１】
（ａ）レーザ媒質ガスが充填されたレーザチャンバ内で、電極間に放電を生じさせて、レーザビームを出射させる工程と、
（ｂ）レーザ媒質ガスに含まれるダストのダスト密度を計測する工程と
を有するガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１２】
前記工程（ａ）は、パルスレーザビームを出射させ、
前記工程（ｂ）は、パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射している運転期間中にダスト密度を計測し、さらに、
（ｃ）前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスを交換するガス交換の時機を決定する工程と、
（ｄ）前記工程（ｃ）で決定された時機に基づいてガス交換を行う工程と
を有する請求項１１に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１３】
前記工程（ｃ）は、前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度が予め定められた第１の閾値以上であるかどうかを判定する工程を含む請求項１２に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１４】
前記工程（ａ）は、パルスレーザビームを出射させ、
前記工程（ｂ）は、パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射されない停止期間中にダスト密度を計測し、さらに、
（ｅ）前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバを洗浄する時機を決定する工程と、
（ｆ）前記工程（ｅ）で決定された時機に基づいて前記レーザチャンバの洗浄を行う工程と
を有する請求項１１に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１５】
前記工程（ｅ）は、前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度が予め定められた第２の閾値以上であるかどうかを判定する工程を含む請求項１４に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１６】
さらに、（ｇ）前記レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスを、該レーザ媒質ガスに含まれるダストを除去する除去装置に流入させ、該除去装置から流出したレーザ媒質ガスを該レーザチャンバ内に戻す工程
を有し、
前記工程（ｂ）が、（ｂ−１）前記レーザチャンバを流出しかつ前記除去装置でダストが除去されていないレーザ媒質ガスの第１のダスト密度を計測する工程と、（ｂ−２）前記除去装置でダストが除去されてから前記レーザチャンバに戻るまでのレーザ媒質ガスの第２のダスト密度を計測する工程とを含み、
さらに、（ｈ）前記工程（ｂ−１）で計測された第１のダスト密度と、前記工程（ｂ−２）で計測された第２のダスト密度とに基づいて、前記除去装置の洗浄の時機を決定する工程と、
（ｉ）前記工程（ｈ）で決定された時機に基づいて前記除去装置の洗浄を行う工程と
を有する請求項１１に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１７】
前記工程（ｈ）は、前記工程（ｂ−１）で計測された第１のダスト密度と、前記工程（ｂ−２）で計測された第２のダスト密度との差が、予め定められた第３の閾値以下であるかどうかを判定する工程を含む請求項１６に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１８】
前記工程（ａ）は、パルスレーザビームを出射させ、さらに、
（ｊ）パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射している運転期間中に、前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度に基づいて、レーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量を決定し、決定された供給流量のレーザ媒質ガスを前記レーザチャンバ内に供給するとともに、決定された排気流量のレーザ媒質ガスを前記レーザチャンバ内から排気する工程
を有する請求項１１に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項１９】
前記工程（ｊ）は、ダスト密度の単位時間当たりの増加量が予め定められた目標値に近づくように、前記供給流量及び排気流量を決定する請求項１８に記載のガスレーザ装置の運転方法。
【請求項２０】
ガスが充填された容器と、
前記容器内で放電を生じさせるための電極と、
前記ガスに含まれるダストのダスト密度を計測する計測器と
を有する放電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス中で放電を生じさせるガスレーザ装置とその運転方法、及び放電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスをレーザ媒質とするガスレーザ装置が用いられている。ガスレーザ装置では、レーザチャンバの内部にレーザ媒質ガスが充填される。レーザチャンバ内に配置された放電電極に電圧を印加し、レーザ媒質ガス中で放電を生じさせて、レーザ媒質ガスを励起させることにより、光が放出される。レーザ媒質ガスは例えばＸｅＣｌであり、放電電極は例えば、Ｎｉを含む合金で形成される。
【０００３】
放電に起因し、放電電極が磨耗して、粒子状の汚染物（ダスト）が発生する。レーザ媒質ガスに含まれるダストの密度（単位体積のレーザ媒質ガスに含まれるダストの粒子数）が高くなると、所望の放電状態が得られ難くなる。これを抑制するため、レーザ媒質ガスをダスト除去装置に送り、ダストを除去する。
【０００４】
ダストは、例えば、放電電極に含まれるＮｉとレーザ媒質ガスに含まれるＣｌとの反応生成物であるＮｉＣｌを含む。従って、ダストの発生に伴いレーザ媒質ガス中のＣｌが減少し、ＸｅとＣｌとの組成比が変化する。レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスを排気しレーザチャンバ内に適正な組成比のレーザ媒質ガスを充填するガス交換が、ガスレーザ装置を一定期間運転するごとに実施される。
【０００５】
ガスレーザ装置の運転時間が長くなるにつれ、ダスト除去装置が除去したダストの量が増加する。ダストの除去量の増加に伴い、ダスト除去装置の除去性能が低下する。また、ガスレーザ装置の運転時間が長くなるにつれ、レーザチャンバの内壁に付着したダストの量も増加する。ダスト除去装置の洗浄及びレーザチャンバの内壁の洗浄も、それぞれ、ガスレーザ装置を一定期間運転するごとに実施される。なお、一般に、ガス交換の周期よりもダスト除去装置の洗浄の周期の方が長く、ダスト除去装置の洗浄の周期よりもレーザチャンバ内壁の洗浄の周期の方が長い。
【０００６】
特許文献１に、レーザ媒質ガスとして例えばＫｒＦを用いるガスレーザ装置が開示されている。特許文献１のガスレーザ装置は、ダスト除去のための静電集塵器を有する。特許文献１のガスレーザ装置は、また、静電集塵器に印加する電圧に基づいて、レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスの組成を特定し、特定された組成に基づいて、不足している成分をレーザ媒質ガスに補充する機能を有する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１１８３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
例えば放電電極の磨耗の度合いに応じて、単位時間当たりに発生するダストの量が変動する。ガス交換、ダスト除去装置の洗浄等のメンテナンスを一定期間ごとに行う場合、適切な時機に作業が行われない可能性がある。
【０００９】
本発明の一目的は、所望の放電状態を得ることが容易なガスレーザ装置とその運転方法、及び放電装置を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、適切な時機にメンテナンスを行うことが可能なガスレーザ装置とその運転方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、ガスレーザ装置の運転期間中において、レーザチャンバ内のダスト密度の増加を抑制することが可能であり、新規な構成を有するガスレーザ装置とその運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第１の観点によれば、レーザ媒質ガスが充填されたレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内で放電を生じさせ、レーザ媒質ガスを励起させるための電極と、前記電極に電圧を印加する電源と、反射面が互いに対向する反射鏡及び部分反射鏡を含む光共振器と、レーザ媒質ガスに含まれるダストのダスト密度を計測する計測器とを有するガスレーザ装置が提供される。
【００１３】
本発明の第２の観点によれば、第１の観点のガスレーザ装置において、さらに、前記レーザチャンバから流出したレーザ媒質ガスが流れる第１の流路と、前記第１の流路からレーザ媒質ガスが流入し、該レーザ媒質ガスに含まれるダストを除去する除去装置と、前記除去装置から流出して前記レーザチャンバに戻るガスが流れる第２の流路と、前記第１の流路と除去装置と第２の流路とを通るレーザ媒質ガスの流れを発生させるポンプとを含む循環系を有し、さらに、前記循環系を通るレーザ媒質ガスの少なくとも一部を前記計測器に導く第３の流路を有するガスレーザ装置が提供される。
【００１４】
本発明の第３の観点によれば、第１の観点のガスレーザ装置において、前記電源は、前記電極にパルス電圧を繰り返し印加することができ、さらに、前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されている運転期間中に前記計測器で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスを交換するガス交換の時機を決定する第１の時機決定装置を有するガスレーザ装置が提供される。
【００１５】
本発明の第４の観点によれば、第１の観点のガスレーザ装置において、前記電源は、前記電極にパルス電圧を繰り返し印加することができ、さらに、前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されていない停止期間中に前記計測器で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバを洗浄する時機を決定する第２の時機決定装置を有するガスレーザ装置が提供される。
【００１６】
本発明の第５の観点によれば、第２の観点のガスレーザ装置において、前記第３の流路が、前記第１の流路を流れるレーザ媒質ガスの少なくとも一部を前記計測器に導く第４の流路と、前記第４の流路に取り付けられた第１のバルブと、前記第２の流路を流れるレーザ媒質ガスの少なくとも一部を前記計測器に導く第５の流路と、前記第５の流路に取り付けられた第２のバルブとを含み、さらに、前記第２のバルブが閉じられた状態で前記第４の流路を通って流入したレーザ媒質ガスに対して前記計測器が計測した第１のダスト密度と、前記第１のバルブが閉じられた状態で前記第５の流路を通って流入したレーザ媒質ガスに対して前記計測器が計測した第２のダスト密度とに基づいて、前記除去装置を洗浄する時機を決定する第３の時機決定装置を有するガスレーザ装置が提供される。
【００１７】
本発明の第６の観点によれば、第１の観点のガスレーザ装置において、前記電源は、前記電極にパルス電圧を繰り返し印加することができ、さらに、前記レーザチャンバ内にレーザ媒質ガスを供給する供給装置と、前記レーザチャンバ内からレーザ媒質ガスを排気する排気装置と、前記電極に前記電源からパルス電圧が繰り返し印加されている運転期間中に、前記計測器で計測されたダスト密度に基づいて、供給流量及び排気流量を決定し、決定された供給流量のレーザ媒質ガスが供給されるように前記供給装置を制御するとともに、決定された排気流量のレーザ媒質ガスが排気されるように前記排気装置を制御する制御装置とを有するガスレーザ装置が提供される。
【００１８】
本発明の第７の観点によれば、（ａ）レーザ媒質ガスが充填されたレーザチャンバ内で、電極間に放電を生じさせて、レーザビームを出射させる工程と、（ｂ）レーザ媒質ガスに含まれるダストのダスト密度を計測する工程とを有するガスレーザ装置の運転方法が提供される。
【００１９】
本発明の第８の観点によれば、第７の観点のガスレーザ装置の運転方法において、前記工程（ａ）が、パルスレーザビームを出射させ、前記工程（ｂ）が、パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射している運転期間中にダスト密度を計測し、さらに、（ｃ）前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスを交換するガス交換の時機を決定する工程と、（ｄ）前記工程（ｃ）で決定された時機に基づいてガス交換を行う工程とを有するガスレーザ装置の運転方法が提供される。
【００２０】
本発明の第９の観点によれば、第７の観点のガスレーザ装置の運転方法において、前記工程（ａ）が、パルスレーザビームを出射させ、前記工程（ｂ）が、パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射されない停止期間中にダスト密度を計測し、さらに、（ｅ）前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度に基づいて、前記レーザチャンバを洗浄する時機を決定する工程と、（ｆ）前記工程（ｅ）で決定された時機に基づいて前記レーザチャンバの洗浄を行う工程とを有するガスレーザ装置の運転方法が提供される。
【００２１】
本発明の第１０の観点によれば、第７の観点のガスレーザ装置の運転方法において、さらに、（ｇ）前記レーザチャンバ内のレーザ媒質ガスを、該レーザ媒質ガスに含まれるダストを除去する除去装置に流入させ、該除去装置から流出したレーザ媒質ガスを該レーザチャンバ内に戻す工程を有し、前記工程（ｂ）が、（ｂ−１）前記レーザチャンバを流出しかつ前記除去装置でダストが除去されていないレーザ媒質ガスの第１のダスト密度を計測する工程と、（ｂ−２）前記除去装置でダストが除去されてから前記レーザチャンバに戻るまでのレーザ媒質ガスの第２のダスト密度を計測する工程とを含み、さらに、（ｈ）前記工程（ｂ−１）で計測された第１のダスト密度と、前記工程（ｂ−２）で計測された第２のダスト密度とに基づいて、前記除去装置の洗浄の時機を決定する工程と、（ｉ）前記工程（ｈ）で決定された時機に基づいて前記除去装置の洗浄を行う工程とを有するガスレーザ装置の運転方法が提供される。
【００２２】
本発明の第１１の観点によれば、第７の観点のガスレーザ装置の運転方法において、前記工程（ａ）が、パルスレーザビームを出射させ、さらに、（ｊ）パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射している運転期間中に、前記工程（ｂ）で計測されたダスト密度に基づいて、レーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量を決定し、決定された供給流量のレーザ媒質ガスを前記レーザチャンバ内に供給するとともに、決定された排気流量のレーザ媒質ガスを前記レーザチャンバ内から排気する工程を有するガスレーザ装置の運転方法が提供される。
【００２３】
本発明の第１２の観点によれば、ガスが充填された容器と、前記容器内で放電を生じさせるための電極と、前記ガスに含まれるダストのダスト密度を計測する計測器とを有する放電装置が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
第１の観点によるガスレーザ装置及び第７の観点によるガスレーザ装置の運転方法は、レーザ媒質ガス中で放電を生じさせる。放電に伴い電極がスパッタされてダストが発生し、ダストがレーザ媒質ガス中に混入する。ダスト密度が高くなると、所望の放電状態が得られ難くなる。第１の観点によるガスレーザ装置及び第７の観点によるガスレーザ装置の運転方法では、レーザ媒質ガス中のダスト密度が計測される。計測されたダスト密度に基づいて、所望の放電状態が得られ易いかどうか判定することができる。
【００２５】
第２の観点によるガスレーザ装置では、循環系を通るレーザ媒質ガスの少なくとも一部が計測器に導かれる。ダスト除去のために設けられた循環系を通るレーザ媒質ガスの流れを利用して、計測器でダスト密度を計測することができる。
【００２６】
第３の観点によるガスレーザ装置及び第８の観点によるガスレーザ装置の運転方法は、電極に電源からパルス電圧が繰り返し印加されている運転期間中（パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射している運転期間中）に計測されたダスト密度に基づいて、ガス交換の時機を決定する。これにより、ダスト密度に基づかない場合よりも、適切な時機にガス交換を行うことが容易になる。
【００２７】
第４の観点によるガスレーザ装置及び第９の観点によるガスレーザ装置の運転方法は、電極に電源からパルス電圧が繰り返し印加されていない停止期間中（パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射されない停止期間中）に計測されたダスト密度に基づいて、レーザチャンバを洗浄する時機を決定する。これにより、ダスト密度に基づかない場合よりも、適切な時機にレーザチャンバを洗浄することが容易になる。
【００２８】
第５の観点によるガスレーザ装置及び第１０の観点によるガスレーザ装置の運転方法は、除去装置でダストが除去されていないレーザ媒質ガスに対して計測された第１のダスト密度と、除去装置でダストが除去されたレーザ媒質ガスに対して計測された第２のダスト密度とに基づいて、除去装置を洗浄する時機を決定する。第１のダスト密度と第２のダスト密度とを相互に比較すれば、除去装置の性能低下を検知することができる。このため、第１及び第２のダスト密度に基づかない場合よりも、適切な時機に除去装置を洗浄することが容易になる。
【００２９】
第６の観点によるガスレーザ装置及び第１１の観点によるガスレーザ装置の運転方法では、電極に電源からパルス電圧が繰り返し印加されている運転期間中に（パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射している運転期間中に）、レーザチャンバ内にレーザ媒質ガスが供給されるとともに、レーザチャンバ内からレーザ媒質ガスが排気される。これにより、ダスト密度の単位時間当たりの増加量を抑制することができる。
【００３０】
第１２の観点による放電装置は、ガス中で放電を生じさせる。放電に伴い電極がスパッタされてダストが発生し、ダストがガス中に混入する。ダスト密度が高くなると、所望の放電状態が得られ難くなる。第１２の観点による放電装置では、レーザ媒質ガス中のダスト密度が計測される。計測されたダスト密度に基づいて、所望の放電状態が得られ易いかどうか判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、本発明の第１の実施例によるガスレーザ装置について説明する。図１（Ａ）に示すように、レーザチャンバ１の内部に、主放電電極２、予備電離電極３、循環用ファン５、及び熱交換器６が配置されている。レーザ媒質ガスが、レーザチャンバ１の内部に充填されている。レーザ媒質ガスは、例えばＸｅＣｌである。
【００３２】
主放電電極２は、互いに平行に配置された細長い２本の電極２ａ及び２ｂから構成される。図１（Ａ）には、電極２ａ及び２ｂの長手方向（これを主放電電極２の長手方向と呼ぶこととする）に平行な視線で見たレーザチャンバ１を概略的に示す。
【００３３】
図１（Ｂ）に、主放電電極２の長手方向及び２本の電極２ａと２ｂとが相互に対向する方向の双方に直交する視線で見たレーザチャンバ１を概略的に示す。主放電電極２の長手方向に関して、レーザチャンバ１の一端の近傍に反射鏡Ｍ１が配置され、レーザチャンバ１の他端の近傍に部分反射鏡Ｍ２が配置されている。両反射鏡は、反射面が互いに対向するように配置されている。反射鏡Ｍ１及び部分反射鏡Ｍ２が、光共振器を構成する。
【００３４】
図１（Ａ）に戻って説明を続ける。主放電電極２の近傍に予備電離電極３が配置されている。予備電離電極３と主放電電極２との間に所定電圧が印加されることにより、予備電離が生じる。また、主放電電極２の電極２ａ及び２ｂの間に所定電圧が印加されることにより、主放電が生じる。パルス電源４が、主放電電極２の電極２ａ及び２ｂの間に所定電圧を印加する。放電により、レーザ媒質ガスが励起される。光共振器内を往復する光によって誘導放出が生じ、図１（Ｂ）に示す部分反射鏡Ｍ２を透過してレーザビームが出射する。レーザビームは、主放電電極２の長手方向に平行に伝搬する。
【００３５】
ガスレーザ装置の運転期間中は、パルス電源４が主放電電極２に所定の周波数で電圧パルスを印加することにより、所定の周波数のパルスレーザビームが出射する（パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射される）。一方、ガスレーザ装置の停止期間中は、主放電電極２に電圧パルスが印加されず、パルスレーザビームが出射しない（パルスレーザビームのパルスが繰り返し出射されない）。
【００３６】
循環用ファン５が、レーザチャンバ１内でレーザ媒質ガスの流れを発生させる。これにより、主放電電極２の間の空間から、発光に寄与した直後のレーザ媒質ガスが除かれるとともに、主放電電極２の間の空間に、新しいレーザ媒質ガスが供給される。熱交換器６が、放電に伴って温度が上昇したレーザ媒質ガスを冷却する。
【００３７】
主放電電極２は、例えばＮｉを含んだ合金で形成される。放電に伴い、主放電電極２がスパッタされて磨耗し、粒子状の汚染物（ダスト）が発生する。ダスト密度（単位体積のレーザ媒質ガスに含まれるダストの粒子数）が増加すると、所望の放電状態を得ることが困難になる。放電状態が所望の状態から外れると、パルスレーザビームの所望の出力が得られなくなる。
【００３８】
ダストには、例えば、主放電電極２に含まれるＮｉとレーザ媒質ガスに含まれるＣｌとの反応生成物であるＮｉＣｌが含まれる。従って、ダストの発生に伴いレーザ媒質ガス中のＣｌが減少し、ＸｅとＣｌとの組成比が適正な範囲から外れる。
【００３９】
レーザチャンバ１と循環ポンプ８とが流路７により接続される。循環ポンプ８とダスト除去装置１０とが流路９により接続される。ダスト除去装置１０とチャンバ１とが流路１１により接続される。循環ポンプ８は、レーザチャンバ１内のレーザ媒質ガスが流路７と流路９とを順に通ってダスト除去装置１０に流入し、さらに流路１１を通ってレーザチャンバ１内に戻る流れを生成する。ダスト除去装置１０が、レーザ媒質ガス中のダストを除去する。流路７、循環ポンプ８、流路９、ダスト除去装置１０及び流路１１が、ダスト除去用循環系４０を構成する。
【００４０】
循環ポンプ８とダスト除去装置１０とを接続する流路９から、流路１２が分岐する。流路１２は、バルブ１２ａ、流量コントローラ１３、及びパーティクルカウンタ１４を順に経由して流路１１に合流する。
【００４１】
パーティクルカウンタ１４は、規定の流量のレーザ媒質ガスが流入しているとき、レーザ媒質ガス中のダスト密度を計測する。流量コントローラ１３が、パーティクルカウンタ１４に、規定の流量のレーザ媒質ガスを流入させる。計測されたダスト密度に対応するデータが、パーティクルカウンタ１４から制御装置１００に送出される。制御装置１００は、例えばパーソナルコンピュータを含んで構成される。制御装置１００は、メモリ１０１を有する。
【００４２】
ダスト除去装置１０とチャンバ１とを接続する流路１１から分岐した流路１５が、流路１２に合流する。流路１５の流路１１からの分岐位置は、流路１２が流路１１に合流する位置よりもダスト除去装置１０側である。流路１５の流路１２への合流位置は、バルブ１２ａの取り付け位置から流量コントローラ１３の入口までの間に配置される。流路１５にバルブ１５ａが取り付けられている。流路１１の流路１５の分岐位置から流路１２の合流位置までの間に、バルブ１１ａが取り付けられている。バルブ１１ａは、流量可変バルブである。制御装置が、バルブ１１ａ、１２ａ、及び１５ａを制御する。
【００４３】
図２（Ａ）に示すように、バルブ１２ａが開かれ、バルブ１５ａが閉じられているとき、ダスト除去装置１０に流入する前のレーザ媒質ガスの一部が、バルブ１２ａ及び流量コントローラ１３を経由してパーティクルカウンタ１４に流入する。このようにして、ダスト除去装置１０で処理される直前のレーザ媒質ガス中のダスト密度（これを除去装置前ダスト密度と呼ぶこととする）を計測することができる。
【００４４】
図２（Ｂ）に示すように、バルブ１２ａが閉じられ、バルブ１５ａが開かれているとき、ダスト除去装置１０から流出した後のレーザ媒質ガスの一部が、バルブ１２ａ及び流量コントローラ１３を経由してパーティクルカウンタ１４に流入する。このようにして、ダスト除去装置１０で処理された直後のレーザ媒質ガス中のダスト密度（これを除去装置後ダスト密度と呼ぶこととする）を計測することができる。
【００４５】
除去装置前ダスト密度を計測する場合、及び、除去装置後ダスト密度を計測する場合の双方で、流路１１のバルブ１１ａは開かれている。ただし、除去装置後ダスト密度を計測する場合は、流路１１を通るレーザ媒質ガスの一部が流路１５に流入するように、除去装置前ダスト密度を計測する場合よりも、バルブ１１ａが絞られる。
【００４６】
図１（Ａ）に戻って説明を続ける。ガス供給源２０が、適正な組成のレーザ媒質ガスを送出する。ガス供給源２０とレーザチャンバ１とが、流路２１により接続される。流路２１にバルブ２１ａが取り付けられている。ガス供給源２０からバルブ２１ａの取り付け位置までの間で、流路２１から流路２２が分岐する。流路２２が、バルブ２２ａ及び流量コントローラ２３を経由してレーザチャンバ１に接続される。
【００４７】
流路２２を通ってレーザチャンバ１に供給されるレーザ媒質ガスの流量を、流量コントローラ２３が調整する。制御装置１００が、バルブ２１ａ、バルブ２２ａ、及び流量コントローラ２３を制御する。ガス供給源２０、流路２１、バルブ２１ａ、流路２２、バルブ２２ａ、及び流量コントローラ２３が、ガス供給装置３０を構成する。
【００４８】
レーザチャンバ１と排気ポンプ２７とが、流路２４により接続される。流路２４にバルブ２４ａが取り付けられている。レーザチャンバ１に接続された流路２５が、流量コントローラ２６及びバルブ２５ａを経由して、バルブ２４ａよりも排気ポンプ２７側で流路２４に合流する。
【００４９】
流路２５を通ってレーザチャンバ１から排気されるレーザ媒質ガスの流量を、流量コントローラ２６が調整する。制御装置１００が、バルブ２４ａ、バルブ２５ａ、及び流量コントローラ２６を制御する。流路２４、バルブ２４ａ、流路２５、バルブ２５ａ、流量コントローラ２６、及び排気ポンプ２７が、ガス排気装置３１を構成する。
【００５０】
次に、ガスレーザ装置の第２の実施例による運転方法について説明する。運転開始前の停止期間中に、レーザチャンバ１内にガス供給装置３０から適正な組成のレーザ媒質ガスが充填される。除去装置前ダスト密度を計測できるように、バルブ１１ａ、１２ａ、及び１５ａの状態が設定されている。レーザチャンバ１内に適正な組成のレーザ媒質ガスが充填された後、運転開始前に、除去装置前ダスト密度が計測される。この計測値を、ガス交換時ダスト密度と呼ぶこととする。
【００５１】
ガス交換時ダスト密度の計測の後、ガスレーザ装置の運転が開始される。運転期間中は、ガス供給装置３０のバルブ２１ａ、２２ａ、及びガス排気装置３１のバルブ２４ａ、２５ａが閉じられ、レーザ媒質ガスの供給及び排気が行われない。運転期間中に放電が繰り返されることにより、電極の磨耗に起因してダストが発生する。循環ポンプ８によりダスト除去装置１０にレーザ媒質ガスが送り込まれ、ダストが除去される。
【００５２】
運転期間中に、除去装置前ダスト密度が計測される。この計測値を、運転時ダスト密度と呼ぶこととする。ダスト除去装置１０がダストを除去するものの、ダストは完全には除去されないため、運転時間が長くなるにつれレーザ媒質ガス中のダスト密度が増加する。制御装置１００は、計測された運転時ダスト密度を予め定められた第１の閾値と比較し、運転時ダスト密度が第１の閾値以上となったら、ガス交換が必要であるとの警告を発する。
【００５３】
運転時ダスト密度が第１の閾値以上となったら、以下のようにしてガス交換を行う。まず、パルス電源４からの電圧パルスの供給を停止して、パルスレーザビームの出射を停止させる。次いで、ガス排気装置３１を動作させて、レーザチャンバ１内を真空排気する。      
【００５４】
これにより、ダストを含んだレーザ媒質ガスがレーザチャンバ１内から排気される。
【００５５】
レーザチャンバ１内を真空排気したら、ガス供給装置３０を動作させて、レーザチャンバ１内に適正な組成のレーザ媒質ガスを充填する。レーザ媒質ガスの充填が完了したら、再びガス交換時ダスト密度が計測される。ガス交換時ダスト密度の計測の後、ガスレーザ装置の運転を再開する。以後、ガスレーザ装置の運転とガス交換とが交互に繰り返される。各回のガス交換の後、運転前に、ガス交換時ダスト密度が計測される。
【００５６】
ガスレーザ装置の運転に伴い、レーザチャンバ１の内壁にダストが付着する。ガスレーザ装置を運転した時間が長くなるにつれ、レーザチャンバ１の内壁に付着したダストの量が増加する。
【００５７】
ガス交換によりダスト密度は低下するが、レーザチャンバ１の内壁に付着したダストに起因して、ガス交換の直後、運転開始前であってもレーザ媒質ガス中にダストが混入し、このダストの密度がガス交換時ダスト密度として計測される。ガス交換の回数が増えるほど、つまりガスレーザ装置を運転した時間が長くなるほど、ガス交換時に計測されるガス交換時ダスト密度が増加する。
【００５８】
制御装置１００は、計測されたガス交換時ダスト密度を予め定められた第２の閾値と比較し、ガス交換時ダスト密度が第２の閾値以上となったら、レーザチャンバ１の洗浄が必要であるとの警告を発する。制御装置１００の発する警告に基づき、レーザチャンバ１の洗浄を行う。
【００５９】
図３を参照して、ガス交換及びレーザチャンバ洗浄の時機決定の例について説明する。図３は、除去装置前ダスト密度の時間変化を概略的に示すグラフである。時刻ｔ０にガスレーザ装置の運転が開始される。時刻ｔ０における運転開始の前のガス交換時ダスト密度がｄｇ０である。
【００６０】
運転時間が長くなるにつれてダスト密度が増加し、時刻ｔ１に第１の閾値ｄ１に達する。ダスト密度が第１の閾値ｄ１に達したら１回目のガス交換が行われる。１回目のガス交換後のガス交換時ダスト密度がｄｇ１である。
【００６１】
時刻ｔ２に再び運転が開始され、ダスト密度が増加し、時刻ｔ３に第１の閾値ｄ１に達する。ダスト密度が第１の閾値ｄ１に達したら２回目のガス交換が行われる。２回目のガス交換後のガス交換時ダスト密度がｄｇ２である。時刻ｔ４に再び運転が開始され、ダスト密度が増加し、時刻ｔ５に第１の閾値ｄ１に達する。ダスト密度が第１の閾値ｄ１に達したら３回目のガス交換が行われる。３回目のガス交換後のガス交換時ダスト密度がｄｇ３である。
【００６２】
ガス交換ごとにガス交換時ダスト密度が増加し、３回目のガス交換後のガス交換時ダスト密度ｄｇ３が、第２の閾値ｄ２以上となっている。ガス交換時ダスト密度が第２の閾値ｄ２以上となっているので、レーザチャンバの洗浄が行われる。
【００６３】
ガスレーザ装置の運転中に所定の頻度で、除去装置後ダスト密度を計測できるように、一時的にバルブ１１ａ、１２ａ、及び１５ａの設定を切り替え、除去装置後ダスト密度を計測する。除去装置後ダスト密度の計測は、一定のショット数のパルスレーザビームの出射ごとに行われ、このショット数は経験的に決められる。計測された除去装置後ダスト密度と、除去装置後ダスト密度を計測する直前に計測された除去装置前ダスト密度との差（除去装置前ダスト密度−除去装置後ダスト密度）を、除去装置前後ダスト密度差と呼ぶこととする。
【００６４】
ガスレーザ装置を運転した時間が長くなるにつれ、ダスト除去装置１０のダスト除去性能が低下する。ダスト除去装置１０が所望の性能を保っているうちは、除去装置前ダスト密度に比べてダスト除去装置後ダスト密度が充分に小さい。ダスト除去装置１０の除去性能が低下すると、ダスト除去装置後ダスト密度が大きくなり、除去装置前後ダスト密度差が小さくなる。
【００６５】
制御装置１００は、除去装置前後ダスト密度差を予め定められた第３の閾値と比較し、除去装置前後ダスト密度差が第３の閾値以下となったら、ダスト除去装置１０の洗浄が必要であるとの警告を発する。制御装置１００の発する警告に基づき、ダスト除去装置１０の洗浄を行う。
【００６６】
ただし、ダスト密度が充分に小さいうちは、ダスト除去装置１０が所望の性能を保っていたとしても、除去装置前後ダスト密度差は第３の閾値以下に留まる。運転時間が伸び、ダスト密度が増加するとともに、除去装置前後ダスト密度差は第３の閾値より大きい範囲まで増加する。ダスト除去装置１０の性能が低下するとともに、除去装置前後ダスト密度差が減少する。除去装置前後ダスト密度差が、第３の閾値より大きい範囲から第３の閾値以下まで減少する挙動を示す状況で、除去装置前後ダスト密度差が第３の閾値以下となったら、ダスト除去装置１０の洗浄が行われる。
【００６７】
なお、ガス交換の時機を決定するために用いるダスト密度に関する第１の閾値、レーザチャンバ洗浄の時機を決定するために用いるダスト密度に関する第２の閾値、及び、ダスト除去装置洗浄の時機を決定するために用いるダスト密度差に関する第３の閾値は、例えば、予め実験により求めておくことができる。
【００６８】
以上説明したように、実施例によるガスレーザ装置を用いれば、パーティクルカウンタで計測したダスト密度に基づき、ガス交換、ダスト除去装置の洗浄、及びレーザチャンバの洗浄の適切な時機を決定し、決定された時機にガス交換、ダスト除去装置の洗浄、及びレーザチャンバの洗浄を行うことができる。
【００６９】
ガス交換、ダスト除去装置の洗浄、及びレーザチャンバの洗浄を必要以上の頻度で行うことが抑制されるので、ガスレーザ装置を時間効率良く運転することが可能になる。また、ガス交換、ダスト除去装置の洗浄、及びレーザチャンバの洗浄が必要なときに行われない問題が抑制されるので、所望の放電状態を安定的に得ることが容易になる。
【００７０】
実施例によるガスレーザ装置は、ダスト除去用循環系を通るレーザ媒質ガスの一部を、パーティクルカウンタに流入させる。ダスト除去用循環系を通るレーザ媒質ガスの流れを利用して、ダスト密度を計測することができる。
【００７１】
なお、上記実施例では、運転時ダスト密度が第１の閾値以上となったらガス交換を行い、ガス交換時ダスト密度が第２の閾値以上となったらレーザチャンバの洗浄を行い、除去装置前ダスト密度と除去装置後ダスト密度との差が第３の閾値以下となったらダスト除去装置の洗浄を行ったが、ガス交換、レーザチャンバの洗浄、及びダスト除去装置の洗浄の時機を他の方法で定めてもよい。
【００７２】
例えば、運転時ダスト密度の増加傾向から、運転時ダスト密度が第１の閾値に達する時機を予測して、ガス交換の時機を定めることも可能であろう。同様に、ガス交換時ダスト密度の増加傾向から、ガス交換時ダスト密度が第２の閾値に達する時機を予測して、レーザチャンバの洗浄の時機を定めることも可能であろう。
【００７３】
また、ダスト除去装置の洗浄の時機の決定に関して、除去装置前ダスト密度と除去装置後ダスト密度との差ではなく、除去装置前ダスト密度と除去装置後ダスト密度との比について閾値を設けておくこともできるであろう。除去装置前ダスト密度と除去装置後ダスト密度との差（除去装置前ダスト密度−除去装置後ダスト密度）が小さくなることは、除去装置前ダスト密度に対する除去装置後ダスト密度の比が大きくなることに対応する。
【００７４】
次に、ガスレーザ装置の第３の実施例による運転方法について説明する。運転期間中にレーザ媒質ガスの供給及び排気を行うことが、第２の実施例による運転方法との相違点である。以下詳しく説明する。
【００７５】
運転期間中に、ガス供給装置３０のバルブ２１ａが閉じられ、バルブ２２ａが開かれており、流量コントローラ２３を経由してレーザ媒質ガスがレーザチャンバ１内に供給される。また、運転期間中に、ガス排気装置３１のバルブ２４ａが閉じられ、バルブ２５ａが開かれており、流量コントローラ２６を経由してレーザ媒質ガスがレーザチャンバ１内から排気される。運転期間中のレーザ媒質ガスの供給流量と排気流量とは等しく設定される。
【００７６】
運転期間中に、レーザチャンバ１内にレーザ媒質ガスを供給し、レーザチャンバ１内からレーザ媒質ガスを排気することにより、第２の実施例の運転方法と比べて、運転時ダスト密度の単位時間当たりの増加量を低減できる。
【００７７】
なお、レーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量を増やすほど運転時ダスト密度の単位時間当たりの増加量を低減できるが、レーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量が多すぎると、レーザチャンバ１内の圧力差が大きくなりすぎてレーザ媒質ガスの不要な流れが生じ、放電状態に悪影響を与えることが懸念される。また、レーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量が多くなれば（すなわち、レーザ媒質ガスの消費量が増えれば）、コスト的な観点からも好ましくない。
【００７８】
レーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量は、例えば、運転時ダスト密度の単位時間当たりの増加量が予め定められた目標値に維持されるように制御される。以下具体的に説明する。制御装置１００が、運転時ダスト密度の単位時間当たりの増加量を算出し、単位時間当たりの増加量が目標値より大きければ、目標値に近づくようにレーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量を増やし、単位時間当たりの増加量が目標値より小さければ、目標値に近づくようにレーザ媒質ガスの供給流量及び排気流量を減らす。この目標値は、例えば、予め実験により求めておくことができる。目標値は、制御装置１００が有するメモリ１０１に格納される。
【００７９】
運転期間中にレーザ媒質ガスの供給及び排気を行っても、レーザ媒質ガス中のダスト密度が増加する。運転時ダスト密度が第１の閾値以上となったら、ガス交換が行われる。ガス交換時の排気は、ガス排気装置３１の流量コントローラ２６を経ない経路で行われる。つまり、ガス供給装置３０のバルブ２１ａ及び２２ａ、及びガス排気装置３１のバルブ２５ａを閉じた状態とし、ガス排気装置３１のバルブ２４ａを開いた状態として、流路２４を通してレーザチャンバ１内の排気が行われる。
【００８０】
ガス交換時のガス供給は、ガス供給装置３０の流量コントローラ２３を経ない経路で行われる。つまり、ガス供給装置３０のバルブ２２ａ、及びガス排気装置３１のバルブ２４ａ及び２５ａを閉じた状態とし、ガス供給装置３０のバルブ２１ａを開いた状態として、流路２１を通してレーザチャンバ１内にレーザ媒質ガスが供給される。
【００８１】
第３の実施例による運転方法を用いれば、運転中のダスト密度の単位時間当たりの増加量を低減できるので、あるガス交換からその次のガス交換までの期間を長くできる。つまり、所定期間内に必要となるガス交換の回数を減らすことができる。
【００８２】
なお、ガスレーザ装置に限らず、例えばオゾン発生装置や放電脱臭装置等の他の放電装置においても、ガス中で放電を生じさせる。放電に用いられる電極がスパッタされてダストが生じ、ガス中のダスト密度が増加するほど所望の放電状態を得ることが難しくなると考えられる。
【００８３】
実施例のガスレーザ装置のように、他の放電装置においても、パーティクルカウンタを用いてガス中のダスト密度を計測すれば、計測されたダスト密度に基づいて、所望の放電状態を得られるかどうか判定することが容易になると考えられる。
【００８４】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】図１（Ａ）は、本発明の実施例によるガスレーザ装置の概略図であり、図１（Ｂ）は、主放電電極の長手方向に直交する視線で見たレーザチャンバの概略図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、レーザ媒質ガスの経路について説明するための、ガスレーザ装置の一部を示す概略図である。
【図３】除去装置前ダスト密度の時間変化を概略的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
１  レーザチャンバ
２  主放電電極
３  予備電離電極
４  パルス電源
５  循環用ファン
６  熱交換器
Ｍ１  反射鏡
Ｍ２  部分反射鏡
７、９、１１、１２、１５  流路
１１ａ、１２ａ、１５ａ  バルブ
８  循環ポンプ
１０  ダスト除去装置
１３  流量コントローラ
１４  パーティクルカウンタ
２０  ガス供給源
２１、２２  流路
２１ａ、２２ａ  バルブ
２３  流量コントローラ
２４、２５  流路
２４ａ、２５ａ  バルブ
２６  流量コントローラ
２７  排気ポンプ
３０  ガス供給装置
３１  ガス排気装置
４０  ダスト除去用循環系
１００  制御装置
１０１  メモリ
【図１】
2007149915.tif 000003
【図２】
2007149915.tif 000004
【図３】
2007149915.tif 000005