(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスが封入された本体容器内に、主放電空間に対してレーザ発振に必要な主放電を発生させる主電極と、前記主電極の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に配置され、前記主放電の前にコロナ放電を行って前記主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極と、前記主放電空間を通り一方向に前記レーザガスを還流させるガス還流手段とを備えて成る放電励起型レーザ装置において、
前記本体容器の内壁表面の、前記レーザガスの流れ方向が変化する部分の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施したことを特徴とする放電励起型レーザ装置。
【請求項２】
前記主放電空間に対して還流ガスを導く第１の整流板と、該主放電空間から流出される還流ガスを前記ガス還流手段側に導く第２の整流板を更に備え、
前記第１および第２の整流板の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施したことを特徴とする請求項１記載の放電励起型レーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コロナ放電による紫外光予備電離を用いた放電励起型レーザ装置に関し、特に、このレーザ装置のレーザチャンバ構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のレーザ装置のチャンバ内では、放電によるスパッタリングでダストが発生するため、ファンを回してレーザガスを還流させ、フィルターを介してダストを除去するようにしている。
【０００３】
ところで、従来のチャンバ内においては、レーザガス流の進行方向が変化する位置において、ガスの流速が低下することがあった。これは、レーザガス流の進行方向が変化する位置にあるチャンバ内壁や整流板がガス流れの抵抗となっているためである。
【０００４】
このように、ガス流速が低下すると、主放電空間付近にダストが滞在して放電に悪影響を及ぼすため、従来では、平均流速を上げるためにチャンバ内に備えられるファンを大型化する必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のチャンバでは、レーザガス流の進行方向が変化する位置にある、チャンバ内壁や整流板等がガス流れの抵抗となって、ガスの流速が低下することがあったため、チャンバ内に備えられるファンを大型化して、チャンバ内のガス流の平均流速を上昇させる必要があり、その結果、装置規模が大きくなり、コストアップにつながっていた。
【０００６】
そこで、本発明では、上記不都合を解消し、レーザガス流の進行方向が変化する位置にあるチャンバ内壁や整流板等によってガスの流速が低下することを防止し、それにより、チャンバ内部のファンを大型化することなく、ガスの平均流速を上げることができるようにする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、レーザガスが封入された本体容器内に、主放電空間に対してレーザ発振に必要な主放電を発生させる主電極と、前記主電極の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に配置され、前記主放電の前にコロナ放電を行って前記主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極と、前記主放電空間を通り一方向に前記レーザガスを還流させるガス還流手段とを備えて成る放電励起型レーザ装置において、前記本体容器の内壁表面の、前記レーザガスの流れ方向が変化する部分の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施すようにしている。
【０００８】
この構成によれば、還流されるレーザガスの流れ方向が変化する本体容器の内壁部分を、レーザガスに乱流を引き起こさせる形状としているため、レーザガスの流れ方向が変化する部分において、ガス流速が下がるのを防ぐことができ、チャンバ内のガスの平均流速を上げることができる。つまり、従来のように、ファンを大型化しなくても済むようになり、装置規模を小さく抑え、コスト削減につながる。
【０００９】
また、この構成によれば、将来的に、パルスレーザ発振の繰り返し数（主放電のピッチ）が上昇することを考慮すれば、必然的にダスト量が増大し且つ主放電空間に滞在するダストが、次の放電に影響を及ぼす虞が発生すると考えられる。このため、チャンバ内のガス流速を上昇させねばならないのは必至であり、このような状況下においても有効な手段となる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記主放電空間に対して還流レーザガスを導く第１の整流板と、該主放電空間から流出される還流ガスを前記ガス還流手段側に導く第２の整流板を更に備え、前記第１および第２の整流板の表面に、前記レーザガスに乱流を引き起こさせるクボミ、穴、網目のいずれかを施すようにしている。
【００１１】
この構成によれば、前記本体容器の内壁だけでなく、この整流板によっても、更に、ガス流速の平均流速を上げることができるようになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る一実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係るガスレーザ装置におけるレーザチャンバの断面構成を示したもので、コロナ放電による紫外光予備電離を用いた放電励起型レーザ装置に用いられるレーザチャンバ１を示している。また、図２は、図１に示したレーザチャンバの内部構成を明らかにするため、チャンバの外部筐体を取り除いた場合の斜視図を示している。なお、このレーザチャンバ１は、ガスレーザ装置に実装されるハーフミラー（ＭＨ）および狭帯域モジュール（ＮＨ）の間に配置され、レーザガスを封入し、レーザーの発振に必要な放電を生成させる部分である。そして、材質としては、例えば、アルミニウムにニッケルメッキを施すことによって構成した容器である。
【００１４】
図１に示すように、このレーザチャンバ１には、チャンバ外に電源部として、充電器２と、パルスパワーモジュール３とを備えている。ここで、充電器２は、コンデンサであり、放電に必要な電荷を蓄積するものである。また、パルスパワーモジュール３は、高速パルスを発生させ放電を生成するもので、エキシマレーザーの励起には高速かつ高電圧の放電が必要なため、高速、大電流、高電圧で低インピーダンスで動作可能なスイッチング素子であるサイラトロンが使用されている。
【００１５】
また、チャンバ内には、上記ハーフミラー（ＨＭ）および狭帯域化モジュール（ＮＨ）の光軸を挟んで互いに上下となる位置に一対の主電極（カソード）４と主電極（アノード）５を備えている。なお、この主電極４、５は、主放電空間に対してレーザ発振に必要な主放電を発生させるものである。また、主電極（カソード）４は、絶縁体６および導体７によりチャンバ内中央上部に支持され、一方、主電極（アノード）５は、導体８により上記主電極（カソード）４から所定位置離れた所に支持されている。また、上記導体８には、上記主電極４、５の長手方向に沿って延びるように主放電空間の側方に配置され、主放電の前にコロナ放電を行って主放電空間に予備電離を発生させる予備電離電極９、１０が保持されている。
【００１６】
また、このチャンバ内には、チャンバ内に封入されたレーザガスを冷却して熱交換を行う熱交換機１１と、このチャンバ内に封入されたレーザガスを一方の予備電離電極９の側片から上記１対の主電極４、５間の主放電空間Ａを経由して他方の予備電離電極１０の側片へと流し込み、その後、上記熱交換機１１により熱交換を行った後、再度、主放電空間Ａへと流し込むようにレーザガスを還流させるファン（送風機）１２と、上記導体８の長手方向の両側面付近に各々配され、チャンバ内で還流されるレーザガスをチャンバ内壁との間で主放電空間Ａへと導く整流板１３および該主放電空間Ａを通過したレーザガスをチャンバ内壁との間で熱交換機１１へと導く整流板１４とを備えている。
【００１７】
そして、本発明では、ファン１２により還流されるレーザガスが通過する経路のうち、レーザガスの進行方向が変化する位置にあるチャンバ内壁の表面および整流板の表面にシート１５、１６、１７およびシート１８、１９が埋め込まれるように取り付けられている。
【００１８】
このシート１５、１６、１７およびシート１８、１９は、本発明の特徴部分であり、ガス還流経路のうちガス流れの抵抗となる部分に取り付けられ、チャンバ内で還流されるレーザガスに乱流を引き起こすように作用する。
【００１９】
そして、このシート１５、１６、１７およびシート１８、１９の拡大構成図を図３に示す。図３に示すように、この実施例では、例えば、材質としてアルミを用いたシートに、半円球のクボミ状（テンプル加工を施した）を多数設けた構成となっている。なお、図３（ａ）が、シートを平面から見た図であり、図３（ｂ）が、図３（ａ）のＩ−Ｉ線断面図を示している。そして、このシートの全面には、無電解ニッケルめっきを施している。なお、理想的には、上記多数の穴の直径を３ｍｍ、隣り合う円の中心間距離を５ｍｍで配置するのが望ましい。
【００２０】
このように、本実施例では、レーザガスが通過する経路のうち、レーザガスの進行方向が変化する位置に、レーザガスに乱流を引き起こす形状を有するシートを埋め込むように取り付けたため、ガス還流経路のうちガス流の進行方向が変化する位置でのガス流速の低下を防ぎ、これにより、チャンバ内のガスの平均流速を上げることができる。また、従来のように、ファンを大型化しなくても済むようになり、装置規模を小さく抑え、コスト削減につながる。
【００２１】
また、この構成によれば、将来的に、パルスレーザ発振の繰り返し数（主放電のピッチ）が上昇することを考慮すれば、必然的にダスト量が増大し且つ主放電空間に滞在するダストが、次の放電に影響を及ぼす虞が発生すると考えられる。このため、チャンバ内のガス流速を上昇させねばならないのは必至であり、このような状況下においても有効な手段となる。
【００２２】
また、上記図３に示したシートの形状、つまり、多数の半円球のクボミ（テンプル加工）以外の他の変形例について図４および図５を参照して説明する。図４は、上述した図３に示すシートに、多数の円穴を加工処理した構成を示しており、図４（ａ）が、シートを平面から見た図であり、図４（ｂ）が、図４（ａ）のＩ−Ｉ線断面図を示している。また、図５は、上述した図３に示すシートを、網目（メッシュ）状に加工処理した構成を示しており、図５（ａ）が、シートを平面から見た図である。
【００２３】
このように、本実施例では、図３に示した半円球のクボミ状（テンプル加工を施した）を多数設けた構成以外にも、上述したような多数の円穴および網目（メッシュ）状に加工処理した構成でも良い。なお、加工処理においては、ガス流速の低下が起こらないように乱流を引き起こすことが可能な形状（サイズ）に処理する。
【００２４】
なお、上記実施例では、チャンバ内壁および整流板の表面に、ガス流速に乱流を引き起こす形状を有するシートを埋め込むように取り付けているが、本発明は、これに限定されるものではなく、直接チャンバ内壁および整流板の表面部分に、上述したシートと同一の形状を加工処理するようにしても良いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るガスレーザ装置におけるレーザチャンバの断面構成を示す図。
【図２】図１に示したレーザチャンバの内部構成を示す図。
【図３】乱流を引き起こす形状部分の拡大構成図。
【図４】図３に示す形状部分の他の変形例。
【図５】図３に示す形状部分の他の変形例。
【符号の説明】
１  レーザチャンバ
２  充電器
３  パルスパワーモジュール
４  主電極（カソード）
５  主電極（アノード）
６  絶縁体
７  導体
８  導体
９  予備電離電極
１０  予備電離電極
１１  熱交換機
１２  ファン
１３  整流板
１４  整流板
１５  シート
１６  シート
１７  シート
１８  シート
１９  シート
【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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