【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は放電励起型エキシマレー
ザ装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge excitation type excimer laser device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知のように放電励起型のガスレーザ装
置は、一対の対向する細長い主電極間で放電を発生させ
てレーザガスを励起し、レーザ発振を誘起するように構
成されている。図１はその構成を示し、レーザチャンバ
１内にレーザ媒質であるガスを絶対圧力３ａｔｍ程度で
充填しておき、主電極２，３間で放電させてガスを励起
する。この励起によってエキシマを生成し発光させ、そ
の光をフロントミラー４とリアミラー５との間で光共振
させる。そしてフロントミラー４よりレーザ光６を取り
出す。７，８は出力窓である。2. Description of the Related Art As is well known, a discharge excitation type gas laser device is configured to generate a discharge between a pair of opposed elongated main electrodes to excite laser gas to induce laser oscillation. FIG. 1 shows the configuration thereof, in which the laser chamber 1 is filled with a gas as a laser medium at an absolute pressure of about 3 atm, and the gas is excited by causing a discharge between the main electrodes 2 and 3. The excitation causes excimers to emit light, and the light is optically resonated between the front mirror 4 and the rear mirror 5. Then, the laser light 6 is extracted from the front mirror 4. Reference numerals 7 and 8 are output windows.
【０００３】主電極２，３間での放電を発生させるため
に、高電圧充電電源９によりコンデンサ１０を充電し、
充電された電気エネルギーは、サイラトロンスイッチ１
１をオンとすることにより、コンデンサ１２に移行さ
れ、これにより主電極２，３間でグロー放電を発生させ
る。In order to generate a discharge between the main electrodes 2 and 3, a capacitor 10 is charged by a high voltage charging power source 9,
The charged electrical energy is the thyratron switch 1
When 1 is turned on, it is transferred to the capacitor 12, which causes glow discharge between the main electrodes 2 and 3.
【０００４】このグロー放電は次のような過程を経て形
成される。すなわちコンデンサ１０に充電された電気エ
ネルギーがコンデンサ１２に移行される際、予備電離電
極１３で放電が起こり、これから出る紫外線によって主
電極２，３間のレーザガスが予備電離され、予備電子が
ばらまかれる。この後、予備電離されたレーザガスのブ
レークダウン電圧まで主電極２，３間の電圧が上昇する
と、ここで主電極２，３間で主放電が始まり、レーザガ
スが励起されることになる。This glow discharge is formed through the following process. That is, when the electric energy charged in the capacitor 10 is transferred to the capacitor 12, discharge occurs in the preionization electrode 13, and ultraviolet rays emitted from this preionize the laser gas between the main electrodes 2 and 3 to scatter the spare electrons. After that, when the voltage between the main electrodes 2 and 3 rises to the breakdown voltage of the pre-ionized laser gas, the main discharge starts between the main electrodes 2 and 3 and the laser gas is excited.
【０００５】この主放電は、空間的に均一な電流密度分
布となるグロー放電であることが必要である。これがア
ーク放電となると、放電により励起されるレーザガスの
体積が低下するとともに、アーク放電がエキシマレーザ
光に対して不透明であることから、レーザ光の出力エネ
ルギーの低下を招くことになる。This main discharge needs to be a glow discharge that provides a spatially uniform current density distribution. When this becomes an arc discharge, the volume of the laser gas excited by the discharge decreases, and the arc discharge is opaque to the excimer laser light, which causes a decrease in the output energy of the laser light.
【０００６】またアーク放電により主電極の表面が損傷
し、電極の寿命が短くなるばかりでなく、アーク放電に
よってスパッタされた電極材料がレーザチャンバ１内を
浮遊して、主放電のグロー放電を不安定にするととも
に、レーザチャンバ１からレーザ光を取り出す出力窓
７，８に付着し、取り出すレーザ光の出力エネルギーを
低下させてしまうことがある。Further, not only the surface of the main electrode is damaged by the arc discharge and the life of the electrode is shortened, but also the electrode material sputtered by the arc discharge floats in the laser chamber 1 to prevent the glow discharge of the main discharge from occurring. In addition to being stable, it may adhere to the output windows 7 and 8 for extracting the laser light from the laser chamber 1 and reduce the output energy of the laser light to be extracted.
【０００７】そのため従来では、主電極２，３の放電面
をできるだけ平滑に、たとえば表面あらさが最大高さ
（Ｒｍａｘ）が２５μｍ以下の滑らかな面に形成するよ
うにし、これによって主電極２，３間での電界分布が均
一になるようにし、主電極２，３間で空間的に放電電流
が集中したアーク放電にならないようにしていた。Therefore, in the prior art, the discharge surfaces of the main electrodes 2 and 3 are formed as smooth as possible, for example, smooth surfaces having a maximum surface roughness (Rmax) of 25 μm or less. The electric field distribution is made uniform between the main electrodes 2 and 3 so that the arc discharge in which the discharge current is spatially concentrated between the main electrodes 2 and 3 is prevented.
【０００８】しかし実際問題として、主電極２，３間に
放電電流が流れるにつれて放電抵抗が急速に低下し、主
電極２，３間に印加される電圧が低下することにより、
カソード側の主電極２から供給される電子が減少するこ
とになる。そのため主電極２の周辺の電子が少なくなり
（カソードシース効果）、放電電流が空間的に集中した
フィラメント状放電（ストリーマ）が発生し、放電開始
初期のグロー放電からアーク放電に移行してしまうこと
になる。However, as a practical matter, the discharge resistance rapidly decreases as the discharge current flows between the main electrodes 2 and 3, and the voltage applied between the main electrodes 2 and 3 decreases,
The number of electrons supplied from the main electrode 2 on the cathode side is reduced. Therefore, the number of electrons around the main electrode 2 is reduced (cathode sheath effect), and a filamentary discharge (streamer) in which the discharge current is spatially concentrated is generated, and the glow discharge at the initial stage of the discharge starts to shift to an arc discharge. become.
【０００９】また、平滑化されている主放電２，３の表
面がこのような現象によって発生したアーク放電によっ
て局部的に荒らされることにより、微細な突出部が局部
的に形成され、その突出部に電界が局部的に集中するこ
とによってアーク放電が発生しやすくなる。Further, the smoothed surfaces of the main discharges 2 and 3 are locally roughened by the arc discharge generated by such a phenomenon, so that fine projections are locally formed and the projections are formed. The electric field locally concentrates on the arc, and arc discharge easily occurs.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、レーザガス
を励起するためにグロー放電を主電極間で発生させるに
あたり、そのグロー放電を、安定して形成し維持するこ
とを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to stably form and maintain a glow discharge between main electrodes in order to excite a laser gas.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、一対の主電極
のうちの少なくともカソード側の主電極の表面を、その
表面あらさが、最大高さ５０〜１０００μｍの粗い表面
としてなることを特徴とする。The present invention is characterized in that at least the surface of the main electrode on the cathode side of the pair of main electrodes is a rough surface having a maximum height of 50 to 1000 μm. To do.
【００１２】[0012]
【作用】主電極特にカソード側の主電極の表面を微細な
均一に粗面化すると、マクロ的な主電極間の放電部分の
電界分布を乱すことなく、電極の表面のミクロ的な凹凸
部分で電界が集中し、カソード側の主電極からの電子の
放出を増加させることができる。その結果主放電のカソ
ードシース効果によるフィラメント状放電（ストリー
マ）の発生を妨げることができ、空間的に放電電流密度
の均一なグロー放電を安定して維持、生成することがで
きるようになる。[Function] By finely and uniformly roughening the surface of the main electrode, especially on the cathode side, the microscopic unevenness on the surface of the electrode does not disturb the electric field distribution in the discharge area between the main electrodes. The electric field is concentrated, and the emission of electrons from the main electrode on the cathode side can be increased. As a result, it is possible to prevent the filament discharge (streamer) from being generated due to the cathode sheath effect of the main discharge, and it is possible to stably maintain and generate the glow discharge having a uniform discharge current density.
【００１３】主電極の表面あらさが最大高さ５０μｍよ
り小さい場合は、その表面が平滑となり、従来と同様に
グロー放電がアーク放電に移行しやすくなるし、またこ
れが１０００μｍを超えると、放電開始の当初からアー
ク放電が発生するようになって都合が悪い。主電極の表
面を粗面化するには、サンドブラスト、ショットブラス
トまたはウェットブラストなどの方法で表面処理を施せ
ばよい。When the surface roughness of the main electrode is less than the maximum height of 50 μm, the surface becomes smooth and the glow discharge is easily transferred to the arc discharge as in the conventional case, and when it exceeds 1000 μm, the discharge starts. It is inconvenient because arc discharge is generated from the beginning. To roughen the surface of the main electrode, surface treatment may be performed by a method such as sand blasting, shot blasting or wet blasting.
【００１４】[0014]
【実施例】本発明の実施例を図１によって説明する。図
１に示す例はカソード側の主電極２と、アノード側の主
電極３の両方の放電表面を粗面化した構成である。なお
図２に示すように主電極の全表面を粗面化してもよい。
図１，図２は両主電極２，３の表面を粗面化している
が、図３のようにカソード側の主電極２のみを粗面化
し、アノード側の主電極３を従来と同様に平滑面として
もよい。Embodiment An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the example shown in FIG. 1, the discharge surfaces of both the main electrode 2 on the cathode side and the main electrode 3 on the anode side are roughened. The entire surface of the main electrode may be roughened as shown in FIG.
In FIGS. 1 and 2, the surfaces of both main electrodes 2 and 3 are roughened. However, as shown in FIG. 3, only the cathode-side main electrode 2 is roughened, and the anode-side main electrode 3 is made the same as in the conventional case. It may be a smooth surface.
【００１５】主電極の表面あらさが前記した範囲にあれ
ば、主電極２，３間におけるマクロ的な放電部分の電界
分布に大きな乱れが生ずることはない。そして主電極の
ミクロ的な多数の凹凸部分で電界が集中する。これによ
りグロー放電はアーク放電に移行することなく、安定し
て生成され、維持されるようになる。When the surface roughness of the main electrode is within the above range, the electric field distribution in the macro discharge portion between the main electrodes 2 and 3 will not be greatly disturbed. Then, the electric field is concentrated on many microscopic uneven portions of the main electrode. As a result, glow discharge is stably generated and maintained without shifting to arc discharge.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
電極間でのグロー放電によりレーザガスを励起してレー
ザ光を発振させるにあたり、主電極の表面を粗面化する
ことにより、そのグロー放電を安定して生成、維持する
ことができる効果を奏する。As described above, according to the present invention, when the laser gas is excited by the glow discharge between the main electrodes and the laser light is oscillated, the surface of the main electrode is roughened to make the glow. The effect that discharge can be stably generated and maintained is achieved.
【図１】本発明の実施例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
【図２】主電極の変形例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a modified example of a main electrode.
【図３】主電極の他の変形例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another modification of the main electrode.
１ レーザチャンバ ２ 主電極（カソード側） ３ 主電極（アノード側） ４ フロントミラー ５ リアミラー １０ コンデンサ １２ コンデンサ 1 Laser Chamber 2 Main Electrode (Cathode Side) 3 Main Electrode (Anode Side) 4 Front Mirror 5 Rear Mirror 10 Capacitor 12 Capacitor
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33942092AJPH06152011A (en) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | Electric discharge excitation excimer-laser device |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33942092AJPH06152011A (en) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | Electric discharge excitation excimer-laser device |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06152011Atrue JPH06152011A (en) | 1994-05-31 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33942092APendingJPH06152011A (en) | 1992-11-06 | 1992-11-06 | Electric discharge excitation excimer-laser device |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06152011A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066461A1 (en)* | 2003-01-24 | 2004-08-05 | Trumpf, Inc. | Diffusion-cooled laser system |
| WO2024105833A1 (en)* | 2022-11-16 | 2024-05-23 | ギガフォトン株式会社 | Discharge electrode, production method for discharge electrode, and production method for electronic device |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004066461A1 (en)* | 2003-01-24 | 2004-08-05 | Trumpf, Inc. | Diffusion-cooled laser system |
| US6879616B2 (en) | 2003-01-24 | 2005-04-12 | Trumpf, Inc. | Diffusion-cooled laser system |
| WO2024105833A1 (en)* | 2022-11-16 | 2024-05-23 | ギガフォトン株式会社 | Discharge electrode, production method for discharge electrode, and production method for electronic device |
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