(57)【要約】【課題】ピーキングコンデンサおよび高電圧印加部分を効率的に冷却することができ、高繰り返し化が可能な放電励起ガスレーザ装置の冷却機構を提供すること。【解決手段】レーザチャンバ１の中には、アノードとカソード電極２ａ，２ｂが設けられ、高電圧供給部材３はカソード電極２ｂとピーキングコンデンサ４の一方の端子と電気的に接続され、ピーキングコンデンサ４の他方の端子は水冷ジャケット６が取り付けられた通電部材８を介して接地電位のレーザチャンバ１に接続されている。電圧供給部材３にはセラミックス製の冷却パイプ１１が取り付けられ、このセラミックス製冷却パイプ１１に冷媒流して、高電圧側を冷却する。上記冷却パイプ１１として、窒化アルミなどの高絶縁、高熱伝導率のセラミックス製部材を用いることができる。【選択図】          図１
2009099903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーキングコンデンサの高圧側が高電圧供給部材を介して高電圧側の電極に接続され、ピーキングコンデンサの低圧側が、接地電位のレーザチャンバに設けられた接地側導電部材に取りつけられ、接地側導電部材に冷却手段が設けられた放電励起ガスレーザ装置の冷却機構であって、
上記高電圧供給部材に、内部に冷媒が通る絶縁材から構成される冷却機構が設けられ、該絶縁材は、酸化アルミを超える熱伝導率を持ち、酸化アルミと同等以上の絶縁性能有する
ことを特徴とする放電励起ガスレーザ装置の冷却機構。
【請求項２】
上記内部に冷媒が通る絶縁材には金属パイプが貫通し、該金属パイプ内を冷媒が通る
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の冷却機構。
【請求項３】
上記絶縁材は、窒化アルミあるいは炭化珪素である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電励起ガスレーザ装置の冷却機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電励起ガスレーザ装置の冷却機構に関し、特に、レーザ装置の高圧側部材を効果的に冷却することができる放電励起ガスレーザ装置の冷却機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テクノロジーノードが進むにつれて、４５ｎｍから３２ｎｍノードでは、ＡｒＦエキシマレーザを光源とする露光装置において液浸技術による高ＮＡ（１．３〜１．５）化と２重露光、ダブルパターニング等の二回露光が主力となると考えられる。
ＡｒＦレーザ露光装置用光源の要求を以下に示す。
１．高ドーズ安定性の確保と高スループット化に伴い高繰返し周波数（１０ｋＨｚ以上）かつ高平均出力（１００Ｗ以上）が要求される。
２．高ＮＡ化にともない更なる超狭帯域化（スペクトル純度９５％で０．３ｐｍ以下のスペクトル幅）が要求される。
これは、加工寸法の微細化からの要求である。現状では、ＡｒＦレーザのスペクトル線幅は、９５％純度で０．５〜０．３５ｐｍである。将来的には、この狭帯域化はさらに進み、０．２ｐｍ以下が要求されていくと考えられる。
３．露光装置のマスク上でスペックルの影響を低くするために出力レーザ光の空間コヒーレンスは低いことが要求される。
特に、二回露光では、ウエハを二回露光する必要があるため、生産性を高めるためには、光源出力を高める必要がある。
【０００３】
このような要求を満たすために、光源としてのＡｒＦエキシマレーザでは、二台のチャンバを搭載したダブルチャンバシステムが採用されている。これは、単一のレーザチャンバを使用したレーザでは、狭いスペクトル幅など良好な光性能を保ったまま高出力化することが、システムの安定稼動や、各モジュールの寿命などの制限から、実用上、非常に困難なためである。
ダブルチャンバシステムでは、発振段と呼ばれる最初のチャンバが搭載されている部分で、小出力で、高度な光性能をもったレーザをつくり、それを増幅段と呼ばれる次のチャンバが搭載されている部分で増幅することにより、上述の実用化における困難さを克服し、上記のような産業応用上の要求にこたえている。
【０００４】
ところで、エキシマレーザは、間欠的に光を出す、いわゆるパルスレーザである。よってレーザ出力は、一パルスあたりのエネルギと繰り返し周波数の積で表される。従って、露光機における光源の高出力化には、二通りの方法が考えられる。
一つは、光源のエネルギを高める方法である。もうひとつは、繰り返し周波数を高める方法である。これらの方法は、それぞれに長所、短所がある。どちらの方法を採用するかは、実用上の困難さなどで決定される。
現在、大きな問題点として挙げられるのは、光学素子の耐久性である。深紫外光を用いた露光機では、深紫外光のフォトンエネルギが高いため、光学素子が光によって損傷する可能性が高い。そのような損傷を起こさないように、光学素子は高い耐久性能が求められ、さまざまな工夫がなされる。
素子自体の耐久性能が求められるのは当然であるが、素子への負荷を低減するための工夫もなされる。光学素子への入射光の時間、位置のピーク強度を下げることで、光学素子への損傷が低減することがわかっている。
よって、上述の、パルスエネルギを増加させて光源出力を増大する方法は、光学素子への負荷を増大させるため、光学素子の寿命の観点からは好ましくない。従って、光学素子、ひいては、露光システム全体の寿命を長く、安定したシステムを構築する観点からは、繰り返し周波数を増大させて、レーザの高出力化を図るほうが好ましいと考えられる。
【０００５】
図５に一般的な放電励起レーザのレーザチャンバの断面図を示す。  
レーザチャンバ１００の中には、電極間にレーザガスを流すためのクロスフローファン１２１と、放電したレーザガスを冷却するための熱交換器１２２、放電励起させるためのアノードとカソード電極１３１，１３２、放電を均一に効率よく発生させるための予備電離機構１２５、クロスフローファン１２１によって流れるレーザガスを電極間に効率よく流すための風ガイド１２３からなっている。
電源１３０には、チャンバ１００との間を絶縁材１０１により絶縁された高電圧供給部材１３５が接続され、この高電圧供給部材１３５を介して、ピーキングコンデンサ１３４に電荷が充電される。
ピーキングコンデンサ１３４が充電されると、カソード電極（高電圧側）１３２とアノード電極（接地電位側）１３１の間に高電圧が生じる。その際、あるタイミングで予備電離機構１２５が動作し、放電空間を予備電離する。この予備電離機構１２５としては、コロナ放電を用いた機構が一般的である。予備電離発生後、カソード電極１３２とアノード電極１３１の電極間電圧が絶縁破壊電圧を超えると、放電が開始さる。この放電により発生したある波長の光を、共振器で選別、増幅することでエキシマレーザが発振する。
【０００６】
エキシマレーザを高い動作周波数で動作させる場合の技術課題としてもっとも大きなものは、高繰り返し動作時の放電安定性である。上記のように、エキシマレーザでは、間欠放電を起こして、レーザガスを励起し、レーザ発振させるが、繰り返し周波数を増加させると、この間欠放電が安定に生成できなくなるからである。これは、高繰り返し化を行うと、放電が正常なグロー放電ではなく、アーク放電、ストリーマ放電に変化し、放電中のレーザ利得が均一でなくなり、レーザ発振に必要な利得長が確保できなくなるからだと考えられている。
エキシマレーザにおける、高繰り返し化で、もっとも有効なのは、放電幅を狭くすることである。一般に、エキシマレーザにおける、動作可能な最大繰り返し周波数は、クリアランスレシオ（ＣｌｅａｒａｎｃｅＲａｔｉｏ、ＣＲ）と関連付けて説明される。ＣＲとは、電極間ガス流速をｖ、放電間隔時間ｔの積と放電幅Ｗとの比、すなわちＣＲ＝ｖｔ／Ｗである。ＣＲが十分大きいとき、放電は安定し、高繰り返し動作が可能となる。ＣＲが大きければ、放電は安定に生成され、レーザのエネルギ安定性も良くなる。
【０００７】
物理的な現象より、ＣＲについて説明すれば、以下のようになる。放電によって生成されるイオン、活性種などの放電生成物、電極からの飛散ダスト、デブリはガスの放電抵抗を著しく低下させる。また、放電によって、ガス希薄部が生じ、この部分は相対的にガス圧力が低いため、放電抵抗が小さい。よって、この部分（放電生成物）が、電極近傍に存在すると、次に生じる放電が、電極間ではなく、この部分に生じてしまう。ＣＲが大きいということは、この放電生成物を、次の放電が発生するときに、電極近傍から遠ざけるということを意味する。図６に、電極部分の断面図を示し、正常放電と異常放電の模式図を示す。同図において、１３１，１３２は電極、Ｇは電極間ギャップ、である。
【０００８】
必要なＣＲの値は、レーザの用途によって異なる。レーザのエネルギ安定性がそれほど要求されないアプリケーションでは、ＣＲは２程度でよい。しかし、半導体露光用光源として使われる場合、高いエネルギ安定性が要求されるため、ＣＲは２以上必要となる。従って、たとえば、放電幅が３ｍｍで、６０００Ｈｚで動作させようとすると、電極間ガス流速は秒速５０ｍ程度以上の値が必要となる。
【０００９】
次に背景で述べたダブルチャンバについて説明する。
ダブルチャンバシステムを考えた場合、増幅段に比べて発振段チャンバのほうが、高繰り返し化に対する技術的困難さは小さい。これは、通常、発振段に要求される出力、エネルギが小さく、出力ビームのエネルギ密度を小さく設計できるからである。出力ビームのエネルギ密度が高いと、出力鏡、出力窓などの光学素子に損傷を与えるため、寿命性能などの実用上の性能が達成できなくなる。放電幅を狭めることは、レーザビームの幅を小さくすることになり、同じ出力エネルギを出そうとして、放電幅を狭めていった場合、エネルギ密度が高くなることになる。発振段の場合は、出力エネルギが小さいため、許容される放電幅が狭くなるが、増幅段では出力エネルギが高いために、許容される放電幅が太くなる。
エネルギ密度が高くなる問題を回避する手段としては、電極間距離を大きくとることが挙げられる。ビーム幅を狭める分、高さを大きくすることで、レーザビームの断面を大きくでき、エネルギ密度を小さくすることができる。
【００１０】
上記のほかの高繰り返し動作における技術課題は、排熱である。
レーザを動作させる場合には、ピーキングコンデンサ、電流経路の金属等で電気的損失が発生し、熱に変わる。特にピーキングコンデンサにおける損失は、正接損失、いわゆるｔａｎδが損失をあらわす代表的な値となるが、ｔａｎδは、繰り返し周波数に比例して大きくなる。
よって、高繰り返し時には、損失による熱量が増大する。ピーキングコンデンサの温度上昇は、ピーキングコンデンサの電気容量の変動をもたらし、レーザの設計上の最適動作点からのずれを生じさせる。そのために、高繰り返しレーザでは、ピーキングコンデンサ付近の冷却が必要となる。冷却にはいくつかの方法がある（特許文献１，２，３，４，５等参照）。
【００１１】
第一に、水等の冷媒を使用したジャケットタイプの冷却方法がとられている。例えば、特許文献５にあるように、ピーキングコンデンサの接続部分に冷却部材を取り付けて冷却を行っている。
第二に、雰囲気空気中の温度を低くする、強制空冷方式がある。
第三の方法としては、ピーキングコンデンサ部分を絶縁油中に浸しオイルを冷却し循環させる方法がある。この絶縁油の代わりに、フッ素系不活性液体（代表的なものとして商品名フロリナート（登録商標）で知られる）を使用する場合もある。このようにして、従来技術では不必要な熱を排熱している。
熱の問題は、レーザ性能に重要な影響を及ぼす予備電離機構でも問題となると考えられる。しかしながら、低繰り返しレーザでは、その影響はほとんど問題となっていない。それは、主放電に投入されるエネルギに比較して、予備電離機構への投入エネルギが小さいからである。一般的に、予備電離へ投入されるエネルギは、主放電に投入されるエネルギの１／５〜１／２０であり、そのエネルギに起因する温度上昇は、主放電回路に比べて小さく、これまでは、特に問題となっていない。
【００１２】
また、レーザを高繰り返し化した場合の課題として、電極の寿命がある。電極寿命は、投入エネルギが同じであれば、レーザのショット数で決まる。従って、繰り返し周波数を二倍にした場合、電極の時間寿命は半分となる。
背景で述べたように、高繰り返しレーザの目的は、スループットの向上である。従って、メンテナンス間隔が短くなるような、時間寿命の半減は、産業用機械としての性能を満たすことができなくなる。そこで、高繰り返しレーザの技術開発では、大きくは電極材料の改善によって、電極寿命を延長し、時間寿命が長い、高繰り返しレーザを開発してきた。従来においては、このようにして、高繰り返しレーザを設計、開発してきた。
【００１３】
【特許文献１】特開平５−８２８６３号公報
【特許文献２】実開平６−６６０５２号公報
【特許文献３】特開平７−２２１３７２号公報
【特許文献４】特表平８−５０５００６号公報
【特許文献５】特開２００３−２４９７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
高繰り返しレーザの実用化において、一番の課題は、必要電力である。レーザの繰り返し周波数を増加させようとする場合、前述したＣＲの観点から、２つの方策が可能であると考えられる。
例えば、６０００Ｈｚ動作するレーザの繰り返し周波数を１２０００ｋＨｚに増加させ、レーザエネルギの安定性も確保しようとした場合、ガス流速ｖを二倍にするか、放電幅を１／２にすることで、ＣＲを２〜３にすることができる。レーザを実用可能なものとする場合、この二つの方策のうち、前者が格段に困難である。それは、ガス流速を二倍にすることで、ガス流を生成するファンを駆動するモータに必要な電力は８倍に増加するからである。現在実用化されているレーザの電力から推測すると、モータに必要な電力が２０ｋＷ以上必要となる。これは、レーザ発振のための放電入力と匹敵する電力となり、効率の観点から実用化において許容できる範囲ではない。
【００１５】
よって、１０ｋＨｚ以上の高繰り返しレーザを実現するためには、モータの電力は実用範囲内に収め、放電幅を狭めてＣＲを必要な範囲に収めることが実用的である。実際に、オシレータチャンバの高繰り返し化と狭帯域化のためには、放電の狭幅化、すなわち、放電幅を狭くすることが有効である。
これを実現するために、電極幅と電極間距離を適正な範囲に収めることでスペクトル純度が０．２ｐｍ以下、繰り返し動作が１０ｋＨｚ以上のオシレータチャンバが実現できる。
このように、レーザの高繰り返し化のための放電安定性が実現できると、従来技術で述べたように、損失による排熱と、電極寿命の延伸が必要となる。
【００１６】
まず、排熱の問題からのべる。従来技術で述べた、第一の方法、水等の冷媒を使用したジャケットタイプの冷却方法では、高電圧側の冷却が難しいという特徴がある。これは、一般に冷媒は電気伝導性を持つため、高電圧側にジャケットを設置すると、電気絶縁が確保できず、レーザが動作できないからである。
この問題に対して、たとえば、前記特許文献５では、冷却機構に用いる冷媒に絶縁物を使用することで問題を解決すると述べている。
しかしながら、冷却機構における冷却パイプには金属を用いるため、パイプの接続箇所等で、電気絶縁性に脆弱さが生じる。
また、電気絶縁性を確保するためには、絶縁物の沿面距離を長くする必要がある。しかしながら、金属パイプを使用する際には装置寸法が大きくなるという欠点がある。このため、高電圧側の冷却にはリスクが伴い、構造が複雑になるという欠点がある。
【００１７】
従って、通常は信頼性の高い冷却方法である接地側の冷却のみを行っている。この場合の問題点として高電圧側からの冷却ができないため冷却効率が悪いということがある。
これは、接地側と高電圧側はピーキングコンデンサにより電気絶縁されているため、基本的に熱伝導性が悪いためである。一般にピーキングコンデンサに用いられる誘電体、すなわち絶縁物は、単位体積当たりの静電容量を大きくすることを目的に作られており、その熱伝導率は低い。従って、ピーキングコンデンサを通しての高電圧側およびコンデンサ自体の冷却が効率的に行えない、という問題がある。
【００１８】
第二の方法である雰囲気空気中の温度を低くする、強制空冷方式の問題としても、冷却の効率が悪いことが挙げられる。
冷却効率を改善するためには、発熱部分にフィンなどを取り付けて熱交換を効率的に行う方法があるが、根本的に、気体による冷却であり、一般に気体の熱伝導率は小さいため、効率が悪い。
さらに、高電圧部分での放熱効果を高めるためのフィンは、表面積を大きくとることが効率を高める上で不可欠であるが、そのために構造が複雑になる点と、そのような構造では、高電圧に対する電気絶縁性の脆弱さが増大する。
すなわち、放熱フィンの先端などは、放熱効果を高めるために表面積を増やそうとすることは、針状など、先端が尖ったような構造にせざるを得ない。しかしながら、そのような構造は、高電圧印加時に電界の集中を招き、絶縁性能が劣化する。従って、放熱最適化と絶縁性確保の両立が難しくなる。また、効率を高める他の方法として、ファンによる強制循環があるが、構造が複雑になる欠点がある。また、気体で熱伝導性の良いものとして、ヘリウムガスを使用しても良いが、チャンバ上部の気密性を高める必要があるために、構造が複雑になる。
【００１９】
第三の方法である、ピーキングコンデンサ部分を絶縁油中、もしくはフッ素系不活性液体に浸し液体を冷却し循環させる方法がある。この方法の優れている点は、高電圧側と接地側の両側を、効率よく冷却できることである。また、この方法の欠点としては、構造が複雑になる、装置重量が増大する、メンテナンス性に劣る点である。
まず、従来良く使われる絶縁油を液体として使用した場合、絶縁油の高い粘性を考慮し、効率的に対流を発生させようとすると、油を封じ込めるタンクの大きさが大きくなる。ファンなどを用いて強制循環させる場合も、やはり大型化する。フッ素系不活性液体を用いた場合は、その粘性の低さから、絶縁油を用いる際の欠点を緩和できるが、液体が漏れた場合や、メンテナンス時の環境への悪影響が懸念される。従って、現在実用化されている繰り返し周波数以上の繰り返し周波数を達成するためには、もっと効率の良い、ピーキングコンデンサ付近の冷却方法が必要となる。
【００２０】
従来技術でも述べたように、ピーキングコンデンサの温度上昇は、ピーキングコンデンサの静電容量の低下をもたらし、設計上の最適な静電容量からのずれを引き起こし、結果としてレーザの性能を損なう。ひいては、レーザ出力の安定性などに悪影響を及ぼす。
また、エキシマレーザの電極は、少なからず、腐食性ガスであるハロゲンガスによる腐食の影響を受ける。
電極の劣化は、カソードはガスのスパッタリング、アノードはハロゲンガスによる腐食が主な原因である。スパッタリングや腐食は温度が高ければ、反応速度が高くなり、電極寿命を短くしてしまう。図５に示すように、カソード電極は、ピーキングコンデンサと電気的に接続されている。電気回路であるため、その電気抵抗は最小になるように設計されており、そのため熱抵抗もあまり小さくできない。従ってピーキングコンデンサの熱は、容易に電極側に流れ込み、電極は加熱、温度が上昇する。従って高繰り返し動作時のコンデンサの発熱が、電極寿命を短くする可能性がある。
以上の理由から、ピーキングコンデンサおよび、高電圧印加部分の効率的な冷却が、高繰り返し動作時の大きな課題となる。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、ピーキングコンデンサおよび高電圧印加部分を効率的に冷却することができ、高繰り返し化が可能な放電励起ガスレーザ装置の冷却機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するため、本発明においては、エキシマレーザの高電圧印加部位を、電気絶縁を持ちながら、高い熱伝導性を持つ材料を用いて冷媒を高電圧部分と熱的に接触させて、冷却する。
すなわち、本発明は次のようにして前記課題を解決する。
（１）ピーキングコンデンサの高圧側が高電圧供給部材を介して高電圧側の電極に接続され、ピーキングコンデンサの低圧側が、接地電位のレーザチャンバに設けられた接地側導電部材に取りつけられ、接地側導電部材に冷却手段が設けられた放電励起ガスレーザ装置において、上記高電圧供給部材に、内部に冷媒が通る絶縁材から構成される冷却機構を設け、該絶縁材として、酸化アルミを超える熱伝導率を持ち、酸化アルミと同等以上の絶縁性能有する材料を用いる。
（２）上記（１）において、内部に冷媒が通る絶縁材の内部に金属パイプを貫通させ、該金属パイプ内に冷媒を流す。
が通る
（３）上記（１）（２）において、上記絶縁材として、窒化アルミあるいは炭化珪素を用いる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）高電圧供給部材に、内部に冷媒が通る絶縁材から構成される冷却機構を設け、該絶縁材として、酸化アルミを超える熱伝導率を持ち、酸化アルミと同等以上の絶縁性能有する材料を用いたので、高電圧供給部分やピーキングコンデンサを効果的に冷却することができる。
（２）絶縁材の内部に金属パイプを貫通させ、該金属パイプ内に冷媒を流すように構成すれば、セラミックスと金属パイプのロウ付けなどの難度の高い加工が必要なく、比較的容易にを製造することができ、また、冷媒が漏れるといった問題も生じない。
（３）上記絶縁材として窒化アルミあるいは炭化珪素を用いることにより、機械的な強度を保ちながら必要な熱伝導率を確保することができ、効果的な冷却が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本発明の実施例を示す図であり、同図は放電励起ガスレーザ装置を電極の長手方向に垂直な平面で切ったときの一部断面図を示し、同図は電極付近の断面図を示している。
レーザチャンバ１の中には、放電励起させるためのアノードとカソード電極２ａ，２ｂ、放電を均一に効率よく発生させるための予備電離機構７が設けられ、アノード電極２ａの近傍には、図示しないクロスフローファンによって流れるレーザガスを電極間に効率よく流すための風ガイド９が配置される。
負の高電圧が印加される上記カソード電極２ｂは、セラミックスなどからなる絶縁材５を介して、接地電位のレーザチャンバ１に取り付けられている。
レーザチャンバ１上には、高電圧供給部材３とピーキングコンデンサ４と通電部材８が取り付けられ、高電圧供給部材３は上記カソード電極２ｂとピーキングコンデンサ４の一方の端子と電気的に接続されている。また、ピーキングコンデンサ４の他方の端子は通電部材８を介して接地電位のレーザチャンバ１に接続されている。
通電部材８には、金属製の水冷ジャケット６が設けられている。水冷ジャケット６には例えば冷却液を流すための流路が設けられ、この流路に冷却液を流して通電部材８を介してピーキングコンデンサ６の接地側を冷却する。
【００２４】
また、ピーキングコンデンサ４の高電圧側に接触している高電圧供給部材３にはセラミックス製の冷却パイプ１１が取り付けられ、このセラミックス製冷却パイプ１１に冷媒、たとえば水を流して、冷却する。
上記セラミックスとしては、例えば、後述するように窒化アルミを用いることができる。窒化アルミは、セラミックスでありながら、高い熱伝導率を持つ材料である。
一般的な窒化アルミの電気絶縁性は、おおよそ３０ｋＶ／ｍｍ程度である。これは電気絶縁性が良いため、エキシマレーザチャンバで多用される酸化アルミとほぼ同等である。  このように高い絶縁性能を持ちながら、窒化アルミの熱伝導率は常温付近で１００〜２６０Ｗ／ｍ・Ｋであり、金属並みの熱伝導率を持っている。
これに対し、酸化アルミの熱伝導率は３０Ｗ／ｍ・Ｋであり、単結晶化した酸化アルミ（いわゆるサファイア）でも、約５０Ｗ／ｍ・Ｋであり、排熱効果が小さい。
従って、本実施例によれば、これまでのように、冷媒と高電圧印加部分の電気絶縁を十分に確保できなかったか、もしくは酸化アルミを用いた場合のように、熱伝導率が悪いために冷媒と高電圧部分の熱伝達効率が悪いといった問題から冷却できなかった高電圧印加部材を、効果的に冷却することが可能となる。
【００２５】
ここで、セラミックス製パイプ１１の中に冷媒を直接流すためには、セラミックスと金属パイプのロウ付けなどの加工が伴い加工難度が高くなる。
このような問題を回避するため、図２に示すように、セラミックス製冷却パイプ１１の中に、金属（たとえば銅など）のパイプ１２を通すような構造にしても良い。
このように構成すれば、セラミックスと金属パイプのロウ付けなどの加工が不要となり、製造が容易となる。
また、高電圧供給部材３は、チャンバ筺体などの接地部材から、十分距離をとっておく必要がある。そこで、図３に示すガイシ状形成部１１ａのように、セラミックス製冷却パイプの端部に襞を設けるなど、いわゆる碍子状に加工し、高電圧部と接地部との沿面距離を十分にとり、電気絶縁を行うことが、実施上、有効である。
【００２６】
上記冷却パイプ用セラミックス部材として、以下に説明する高絶縁、高熱伝導率の種々の部材を用いることができる。
図４に各種材料の熱伝導率を示す。一般に、ヒートシンク等、冷却などの温調機器に使われる金属は銅である。よって、理想的には、銅と同様の熱伝導率を持ち、電気絶縁性を持つセラミックスが望ましい。しかしながら現状で、銅を超える熱伝導率を持つセラミックス材料として一般的なものは、炭素系のものしかない。
【００２７】
なお、図４には示していないが、炭素系の材料としては、工業用ダイヤモンドが、本特許の目的としてもっとも適した材料となる。商品として入手可能な工業用ダイヤモンドの諸特性として、熱伝導度は２０００Ｗ／ｍ・Ｋ、絶縁耐性の特性を表す比抵抗は１０１４Ω・ｍにもなる。しかしながら、ダイヤモンドはコスト、加工性、製作可能寸法で問題がある。
また、炭素繊維、グラファイトシートなどは、熱伝導率８００Ｗ／ｍ・Ｋのものが入手性がよい。しかしながら、グラファイト系は電気絶縁性が悪く、ものによっては導電性を示すので、本特許では使用できない。よって、炭素系セラミックスとしては、単結晶となるダイヤモンドが、使用部位によっては使用可能であるが、すべてに使えるというわけではない。
【００２８】
これに対して、図４に載せたセラミックス材料は、比較的加工性、入手性が良く、実用的である。これらを勘案して、熱伝導率がどの程度まであることが望ましいかということを考える。
金属で一般的に熱設計をするときに避ける材料として、ステンレス（ＳＵＳ）がある。図４にＳＵＳの一種であるＳＵＳ３０４の熱伝導率を示している。ＳＵＳ３０４の熱伝導率は１６Ｗ／ｍ・Ｋである。従って、本特許で使用するセラミックスの熱伝導率は少なくともＳＵＳ材料よりも大きなことが求められる。
【００２９】
従来レーザ装置において絶縁材として多く用いられるのは、酸化アルミ、いわゆるアルミナであり、高電圧印加部分はアルミナを通してチャンバ筺体に熱的に接続されている。よって、現状のエキシマレーザにおけるチャンバの高電圧側は、十分でないにしても、高電圧側から排熱されているといえる。
それは、レーザ動作中は、レーザガスの温調等により、筺体は室温から７０℃程度までの温度になるが、少なくとも、高電圧印加部分よりは低い温度となっているからである。  従って、現状のエキシマレーザチャンバが用いられるエキシマレーザの性能をさらに良くする、もしくは、さらに高い熱量を加えても安定化しようとする場合には、少なくとも、アルミナ以上の熱伝導率を持つ材料が好ましいと考えられる。
【００３０】
以上により、図４から、セラミックス材料として望ましいものは、酸化ベリリウム、窒化アルミ、シリコン、炭化珪素（シリコン）、サファイア（単結晶アルミナ）、アルミナだといえる。このうち、酸化ベリリウムは毒性を持つため、実用性には劣る。
また、シリコンは割れやすいため取り扱いにやや注意を要する。また、炭化珪素は、純度によって、絶縁性能が劣る場合があるが、窒化アルミと同程度の熱伝導率を持つ。
よって、本特許で使用する、酸化アルミを超える熱伝導率を持ち、酸化アルミと同等以上の絶縁性能有する絶縁材が望ましく、このうちで、もっとも望ましいものとしては、窒化アルミと炭化珪素（シリコン）である。
例えば図４では、窒化アルミの熱伝導率は１６２Ｗ／ｍ・Ｋと示しているが、この値は、さまざまなグレードのものを平均した値で、試作品レベルでは、２３０Ｗ／ｍ・Ｋを超えるものもある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】冷却パイプ内に金属パイプを通した構造を示す図である。
【図３】セラミックス製冷却パイプの端部をいわゆる碍子状に加工した場合を示す図である。
【図４】各種材料の熱伝導率を示す図である。
【図５】一般的な放電励起レーザのレーザチャンバの断面図である。
【図６】正常放電と異常放電の模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    レーザチャンバ
２ａ  アノード電極
２ｂ  カソード電極
３    高電圧供給部材
４    ピーキングコンデンサ
５    絶縁材
６    水冷ジャケット
７    予備電離機構
８    通電部材
９    風ガイド
１１  セラミックス製冷却パイプ
１２  金属パイプ
【図１】
2009099903.tif 000003
【図２】
2009099903.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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