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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6545167
(24)【登録日】2019年6月28日
(45)【発行日】2019年7月17日
(54)【発明の名称】ガスレーザ装置及びコンデンサ
(51)【国際特許分類】
H01S 3/097 20060101AFI20190705BHJP
H01S 3/0971 20060101ALI20190705BHJP
H01G 4/32 20060101ALI20190705BHJP
H01G 2/08 20060101ALI20190705BHJP
【ＦＩ】
H01S3/097 A
H01S3/0971
H01G4/32 511L
H01G4/32 510
H01G2/08 A
【請求項の数】16
【全頁数】39
(21)【出願番号】特願2016-529601(P2016-529601)
(86)(22)【出願日】2015年6月23日
(86)【国際出願番号】JP2015068058
(87)【国際公開番号】WO2015199079
(87)【国際公開日】20151230
【審査請求日】2018年5月10日
(31)【優先権主張番号】PCT/JP2014/067045
(32)【優先日】2014年6月26日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】300073919
【氏名又は名称】ギガフォトン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100105212
【弁理士】
【氏名又は名称】保坂 延寿
(72)【発明者】
【氏名】諏訪 輝
(72)【発明者】
【氏名】柿崎 弘司
(72)【発明者】
【氏名】對馬 弘朗
(72)【発明者】
【氏名】大久保 智幸
(72)【発明者】
【氏名】梅田 博
(72)【発明者】
【氏名】勝海 久和
【審査官】
廣崎 拓登
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００９−１３５１８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６４−０３１４８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第０４５５５７４６（ＵＳ，Ａ）
【文献】
特開平１０−２６１５４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平１１−２８８８３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−２１３２７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０２−１４６７１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０１−１１５１１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｓ ３／００− ３／３０
Ｈ０１Ｇ ４／００− ４／４０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部にレーザガスを含むレーザチャンバと、
前記レーザチャンバ内に配置された第１放電電極と、
前記レーザチャンバ内で前記第１放電電極に対向して配置された第２放電電極と、
ポリイミドを誘電体として前記第１放電電極と前記第２放電電極との間に電力を供給するコンデンサと、
を備えるガスレーザ装置であって、
前記コンデンサは、前記誘電体を構成するポリイミド膜と、互いの一部が前記ポリイミド膜を介して対向するように前記ポリイミド膜上に配置された一対の電極膜とによって構成されるコンデンサ層を含み、
前記一対の電極膜の表面は、電気絶縁層によって覆われており、
前記コンデンサは、複数の前記コンデンサ層が積層されることによって構成されており、
前記コンデンサは、積層された複数の前記コンデンサ層同士の間に配置される複数のヒートシンク層を更に含み、
複数の前記電気絶縁層のそれぞれは、第１絶縁部材と、前記第１絶縁部材よりも絶縁破壊電圧が大きい第２絶縁部材と、を少なくとも含み、
前記第２絶縁部材は、前記一対の電極膜の内の１つの電極膜及び前記ポリイミド膜に接触して設けられ、
前記第１絶縁部材は、前記第２絶縁部材及び前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層に接触して設けられている
ガスレーザ装置。
前記レーザチャンバ内に配置された第１放電電極と、
前記レーザチャンバ内で前記第１放電電極に対向して配置された第２放電電極と、
ポリイミドを誘電体として前記第１放電電極と前記第２放電電極との間に電力を供給するコンデンサと、
を備えるガスレーザ装置であって、
前記コンデンサは、前記誘電体を構成するポリイミド膜と、互いの一部が前記ポリイミド膜を介して対向するように前記ポリイミド膜上に配置された一対の電極膜とによって構成されるコンデンサ層を含み、
前記一対の電極膜の表面は、電気絶縁層によって覆われており、
前記コンデンサは、複数の前記コンデンサ層が積層されることによって構成されており、
前記コンデンサは、積層された複数の前記コンデンサ層同士の間に配置される複数のヒートシンク層を更に含み、
複数の前記電気絶縁層のそれぞれは、第１絶縁部材と、前記第１絶縁部材よりも絶縁破壊電圧が大きい第２絶縁部材と、を少なくとも含み、
前記第２絶縁部材は、前記一対の電極膜の内の１つの電極膜及び前記ポリイミド膜に接触して設けられ、
前記第１絶縁部材は、前記第２絶縁部材及び前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層に接触して設けられている
ガスレーザ装置。
【請求項2】
内部にレーザガスを含むレーザチャンバと、
前記レーザチャンバ内に配置された第１放電電極と、
前記レーザチャンバ内で前記第１放電電極に対向して配置された第２放電電極と、
ポリイミドを誘電体として前記第１放電電極と前記第２放電電極との間に電力を供給するコンデンサと、
を備えるガスレーザ装置であって、
前記コンデンサは、前記誘電体を構成するポリイミド膜と、互いの一部が前記ポリイミド膜を介して対向するように前記ポリイミド膜上に配置された一対の電極膜とによって構成されるコンデンサ層を含み、
前記一対の電極膜の表面は、電気絶縁層によって覆われており、
前記コンデンサは、複数の前記コンデンサ層が積層されることによって構成されており、
前記コンデンサは、積層された複数の前記コンデンサ層同士の間に配置される複数のヒートシンク層を更に含み、
複数の前記電気絶縁層のそれぞれは、弾性体の第１絶縁部材と、非弾性体の第２絶縁部材と、を少なくとも含み、
前記第２絶縁部材は、前記一対の電極膜の内の１つの電極膜及び前記ポリイミド膜に接触して設けられ、
前記第１絶縁部材は、前記第２絶縁部材及び前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層に接触して設けられている
ガスレーザ装置。
前記レーザチャンバ内に配置された第１放電電極と、
前記レーザチャンバ内で前記第１放電電極に対向して配置された第２放電電極と、
ポリイミドを誘電体として前記第１放電電極と前記第２放電電極との間に電力を供給するコンデンサと、
を備えるガスレーザ装置であって、
前記コンデンサは、前記誘電体を構成するポリイミド膜と、互いの一部が前記ポリイミド膜を介して対向するように前記ポリイミド膜上に配置された一対の電極膜とによって構成されるコンデンサ層を含み、
前記一対の電極膜の表面は、電気絶縁層によって覆われており、
前記コンデンサは、複数の前記コンデンサ層が積層されることによって構成されており、
前記コンデンサは、積層された複数の前記コンデンサ層同士の間に配置される複数のヒートシンク層を更に含み、
複数の前記電気絶縁層のそれぞれは、弾性体の第１絶縁部材と、非弾性体の第２絶縁部材と、を少なくとも含み、
前記第２絶縁部材は、前記一対の電極膜の内の１つの電極膜及び前記ポリイミド膜に接触して設けられ、
前記第１絶縁部材は、前記第２絶縁部材及び前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層に接触して設けられている
ガスレーザ装置。
【請求項3】
前記複数のヒートシンク層は、アルミナ、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、及びダイヤモンドライクカーボンのうちの少なくとも１つを用いて形成されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項4】
前記一対の電極膜は、第１電極膜及び第２電極膜を含み、
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項5】
前記一対の電極膜は、前記第１電極膜における前記複数の電極領域のそれぞれの一部と、前記第２電極膜における前記複数の電極領域のそれぞれの一部とが、前記ポリイミド膜を介して対向するように形成されている
請求項４に記載のガスレーザ装置。
請求項４に記載のガスレーザ装置。
【請求項6】
前記第１絶縁部材と前記第２絶縁部材とは、絶縁破壊電圧が互いに異なる
請求項２に記載のガスレーザ装置。
請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項7】
前記第１絶縁部材は、シリコーン樹脂を用いて形成されており、
前記第２絶縁部材は、ポリイミド樹脂を用いて形成されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記第２絶縁部材は、ポリイミド樹脂を用いて形成されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項8】
複数の前記電気絶縁層のそれぞれは、弾性体の絶縁部材を少なくとも含む
請求項１に記載のガスレーザ装置。
請求項１に記載のガスレーザ装置。
【請求項9】
前記一対の電極膜は、第１電極膜及び第２電極膜を含み、
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されており、
前記複数の電極領域のそれぞれは、長方形の形状を有する
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されており、
前記複数の電極領域のそれぞれは、長方形の形状を有する
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項10】
前記一対の電極膜は、第１電極膜及び第２電極膜を含み、
前記第１電極膜は、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて少なくとも３つの電極領域を含む複数の電極領域に分割されており、
前記複数の電極領域の内の両端に位置する２つの電極領域のそれぞれの前記所定方向における幅が、前記複数の電極領域の内の前記２つの電極領域の間に位置する電極領域の前記所定方向における幅より大きい
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記第１電極膜は、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて少なくとも３つの電極領域を含む複数の電極領域に分割されており、
前記複数の電極領域の内の両端に位置する２つの電極領域のそれぞれの前記所定方向における幅が、前記複数の電極領域の内の前記２つの電極領域の間に位置する電極領域の前記所定方向における幅より大きい
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項11】
前記一対の電極膜は、第１電極膜及び第２電極膜を含み、
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に略同一の間隔を開けて複数の電極領域に分割されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に略同一の間隔を開けて複数の電極領域に分割されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項12】
前記一対の電極膜は、第１電極膜及び第２電極膜を含み、
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されており、
前記間隔は、前記ポリイミド膜の膜厚より大きい
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記第１電極膜及び前記第２電極膜のそれぞれは、前記ポリイミド膜の面内方向において所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されており、
前記間隔は、前記ポリイミド膜の膜厚より大きい
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項13】
前記コンデンサは、複数の電極プレートを更に含み、
前記複数のコンデンサ層、前記複数の電気絶縁層、及び前記複数のヒートシンク層は、前記複数の電極プレートに挟持されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記複数のコンデンサ層、前記複数の電気絶縁層、及び前記複数のヒートシンク層は、前記複数の電極プレートに挟持されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項14】
前記コンデンサは、前記複数のコンデンサ層の内の両端に位置する２つのコンデンサ層の外側に位置する２つの外側ヒートシンク層を更に含む
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項15】
前記第２絶縁部材の前記第１絶縁部材側の面は略平坦である
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【請求項16】
前記一対の電極膜は、第１電極膜及び第２電極膜を含み、
前記複数のコンデンサ層は、第１のコンデンサ層と、前記第１のコンデンサ層の隣に位置する第２のコンデンサ層と、前記第２のコンデンサ層の隣に位置する第３のコンデンサ層と、を含み、
前記第１のコンデンサ層に含まれる前記第１の電極膜と、前記第２のコンデンサ層に含まれる前記第１の電極膜とが、前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層を介して向かい合うように配置されており、
前記第２のコンデンサ層に含まれる前記第２の電極膜と、前記第３のコンデンサ層に含まれる前記第２の電極膜とが、前記複数のヒートシンク層の内の他の１つのヒートシンク層を介して向かい合うように配置されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
前記複数のコンデンサ層は、第１のコンデンサ層と、前記第１のコンデンサ層の隣に位置する第２のコンデンサ層と、前記第２のコンデンサ層の隣に位置する第３のコンデンサ層と、を含み、
前記第１のコンデンサ層に含まれる前記第１の電極膜と、前記第２のコンデンサ層に含まれる前記第１の電極膜とが、前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層を介して向かい合うように配置されており、
前記第２のコンデンサ層に含まれる前記第２の電極膜と、前記第３のコンデンサ層に含まれる前記第２の電極膜とが、前記複数のヒートシンク層の内の他の１つのヒートシンク層を介して向かい合うように配置されている
請求項１又は請求項２に記載のガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ガスレーザ装置及びコンデンサに関する。 【背景技術】
【0002】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの紫外線を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。 【0003】
現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長１３４ｎｍの紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光という。ＡｒＦ液浸露光はＡｒＦ液浸リソグラフィーとも呼ばれる。 【0004】
ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光（紫外線光）の色収差が発生して解像力が低下する。そこで色収差が無視できる程度となるまでガスレーザ装置から出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内には狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module：ＬＮＭ）が設けられ、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。 【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許３９７９８６３号
【特許文献2】特開２００９−９９９０２号
【特許文献3】米国特許６２４０１１２号
【特許文献4】特開２００９−１３５１８９号
【特許文献5】特開昭６４−３１４８４号
【特許文献6】特開平１０−２６１５４３号
【特許文献7】特開平１１−２８８８３５号
【特許文献8】特開平８−２１３２７８号
【特許文献9】特開平２−１４６７１６号
【特許文献10】特開平１−１１５１１４号
【概要】
【0006】
本開示の１つの観点に係るガスレーザ装置は、内部にレーザガスを含むレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に配置された第１放電電極と、前記レーザチャンバ内で前記第１放電電極に対向して配置された第２放電電極と、ポリイミドを誘電体として前記第１放電電極と前記第２放電電極との間に電力を供給するコンデンサと、を備え、前記コンデンサは、前記誘電体を構成するポリイミド膜と、互いの一部が前記ポリイミド膜を介して対向するように前記ポリイミド膜上に配置された一対の電極膜とによって構成されるコンデンサ層を含み、前記一対の電極膜の表面は、電気絶縁層によって覆われており、前記コンデンサは、複数の前記コンデンサ層が積層されることによって構成されており、前記コンデンサは、積層された複数の前記コンデンサ層同士の間に配置される複数のヒートシンク層を更に含み、複数の前記電気絶縁層のそれぞれは、第１絶縁部材と、前記第１絶縁部材よりも絶縁破壊電圧が大きい第２絶縁部材と、を少なくとも含み、前記第２絶縁部材は、前記一対の電極膜の内の１つの電極膜及び前記ポリイミド膜に接触して設けられ、前記第１絶縁部材は、前記第２絶縁部材及び前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層に接触して設けられていてもよい。
【0007】
本開示の他の１つの観点に係るガスレーザ装置は、内部にレーザガスを含むレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に配置された第１放電電極と、前記レーザチャンバ内で前記第１放電電極に対向して配置された第２放電電極と、ポリイミドを誘電体として前記第１放電電極と前記第２放電電極との間に電力を供給するコンデンサと、を備え、前記コンデンサは、前記誘電体を構成するポリイミド膜と、互いの一部が前記ポリイミド膜を介して対向するように前記ポリイミド膜上に配置された一対の電極膜とによって構成されるコンデンサ層を含み、前記一対の電極膜の表面は、電気絶縁層によって覆われており、前記コンデンサは、複数の前記コンデンサ層が積層されることによって構成されており、前記コンデンサは、積層された複数の前記コンデンサ層同士の間に配置される複数のヒートシンク層を更に含み、複数の前記電気絶縁層のそれぞれは、弾性体の第１絶縁部材と、非弾性体の第２絶縁部材と、を少なくとも含み、前記第２絶縁部材は、前記一対の電極膜の内の１つの電極膜及び前記ポリイミド膜に接触して設けられ、前記第１絶縁部材は、前記第２絶縁部材及び前記複数のヒートシンク層の内の１つのヒートシンク層に接触して設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。 【実施形態】
【0009】
〜内容〜 １．概要
２．用語の説明
３．ガスレーザ装置
３．１ 構成
３．２ 動作
３．３ 課題
４．ポリイミドコンデンサ
４．１ 特性
４．２ 基本構造
４．３ 多層化されたコンデンサの構造
５．充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ
６．ポリイミドコンデンサを含むガスレーザ装置
７．ポリイミドコンデンサの変形例
８．その他
８．１ ガスレーザ装置に用いられる充放電回路
８．２ その他の変形例
【0010】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。 【0011】
［１．概要］ 本開示は、以下の実施形態を少なくとも開示し得る。
【0012】
ガスレーザ装置１は、内部にレーザガスを含むレーザチャンバ１０と、レーザチャンバ１０内に配置された第１放電電極１１ａと、レーザチャンバ１０内で第１放電電極１１ａに対向して配置された第２放電電極１１ｂと、ポリイミドを誘電体として第１放電電極１１ａと第２放電電極１１ｂとの間に電力を供給するポリイミドコンデンサ７０と、を備えてもよい。 このような構成により、ガスレーザ装置１は、コンデンサの性能を安定化させ、レーザ光の性能を安定化させ得る。
【0013】
［２．用語の説明］ 「光路軸」は、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の中心を通る軸である。
「光路」は、レーザ光が通る経路である。光路には、光路軸が含まれてもよい。
【0014】
［３．ガスレーザ装置］ ［３．１ 構成］
図１〜図３を用いて、ガスレーザ装置１の構成について説明する。
図１は、ガスレーザ装置１の構成を概略的に示す。図２は、図１に示されたレーザチャンバ１０のＺ軸方向から視た断面図を示す。
図１では、ガスレーザ装置１から出力されるレーザ光の進行方向をＺ軸方向とする。すなわち、レーザチャンバ１０から露光装置１１０へパルスレーザ光が出力される方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸は、Ｚ軸に直交し、且つ、互いに直交する軸とする。以降の図面でも図１の座標軸と同様とする。
【0015】
ガスレーザ装置１は、放電励起式のガスレーザ装置であってもよい。ガスレーザ装置１は、エキシマレーザ装置であってもよい。レーザ媒質であるレーザガスは、レアガスとしてアルゴン若しくはクリプトン、ハロゲンガスとしてフッ素、バッファガスとしてネオン若しくはヘリウム、又はこれらの混合ガスを用いて構成されてもよい。 【0016】
ガスレーザ装置１は、レーザチャンバ１０と、ホルダ５０と、絶縁プレート５１と、シール部材５２と、接続部１９と、ピーキングコンデンサ６０と、充電器１２と、パルスパワーモジュール（Pulse Power Module：ＰＰＭ）１３と、レーザ共振器と、パルスエネルギー計測器１７と、モータ２２と、圧力センサ１６と、レーザガス供給部２３と、レーザガス排出部２４と、制御部３０と、を備えてもよい。 【0017】
レーザチャンバ１０の内部には、レーザガスが封入されていてもよい。 レーザチャンバ１０の内部空間を形成する壁１０ｃは、例えばアルミ金属等の金属材料で形成されてもよい。レーザチャンバ１０の壁１０ｃを形成する金属材料の表面には、例えばニッケルめっきが施されてもよい。
レーザチャンバ１０の壁１０ｃは、接地されてもよい。
レーザチャンバ１０の壁１０ｃには、開口が設けられてもよい。
レーザチャンバ１０の開口周縁の壁１０ｃは、シール部材５２を介して、絶縁プレート５１と接合されてもよい。シール部材５２は、例えばＯリングであってもよい。
レーザチャンバ１０の開口周縁の壁１０ｃは、ホルダ５０の壁５０ａの端部と接合されてもよい。レーザチャンバ１０の壁１０ｃとホルダ５０の壁５０ａとは電気的に接続されてもよい。
【0018】
レーザチャンバ１０は、主放電部１１と、予備電離放電部４０と、ウインドウ１０ａと、ウインドウ１０ｂと、プレート２５と、配線２７と、フィードスルー１８と、ファン２１と、熱交換器２６と、を含んでもよい。 【0019】
主放電部１１は、レーザガスを主放電により励起してもよい。 主放電部１１は、第１放電電極１１ａと、第２放電電極１１ｂと、を含んでもよい。
第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂは、レーザガスを主放電により励起するための１対の電極であってもよい。主放電は、グロー放電であってもよい。
第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂは、それぞれ板状の導電部材で形成されてもよい。
第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂは、互いに所定距離だけ離隔し、且つ、互いの長手方向が略平行となるように対向して配置されてもよい。
第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂは、互いの放電面が対向して配置されてもよい。本実施形態では、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの互いの放電面が対向する方向をＹ軸方向としている。
【0020】
なお、本実施形態では、第１放電電極１１ａの放電面と第２放電電極１１ｂの放電面との間の空間を、「放電空間」ともいう。放電空間には、レーザチャンバ１０に封入されたレーザガスが存在し得る。放電空間には主放電が発生し得る。 【0021】
第１放電電極１１ａは、カソード電極であってもよい。 第１放電電極１１ａの放電面とは反対側の面は、フィードスルー１８及び接続部１９を介して、ピーキングコンデンサ６０に接続されてもよい。第１放電電極１１ａと第２放電電極１１ｂとの間には、パルスパワーモジュール１３からピーキングコンデンサ６０を経由してパルス電圧が印加され得る。
第２放電電極１１ｂは、アノード電極であってもよい。
第２放電電極１１ｂの放電面とは反対側の面は、プレート２５に固定されてもよい。
【0022】
プレート２５は、導電部材で形成されていてもよい。 プレート２５は、配線２７を介して、接地されたレーザチャンバ１０の壁１０ｃと接続されてもよい。プレート２５は、接地電位に保たれ得る。
プレート２５の端部は、レーザチャンバ１０の壁１０ｃに固定されてもよい。
【0023】
予備電離放電部４０は、主放電部１１による主放電の前段階として、コロナ放電によりレーザガスを予備電離するための電極であってもよい。 予備電離放電部４０は、プレート２５に固定されてもよい。
予備電離放電部４０は、第２放電電極１１ｂに対してレーザガス流の上流側に配置されてもよい。
予備電離放電部４０は、予備電離内電極４１と、誘電体パイプ４２と、予備電離外電極４３と、を含んでもよい。
【0024】
誘電体パイプ４２は、円筒状に形成されてもよい。 誘電体パイプ４２は、誘電体パイプ４２の長手方向と主放電部１１の長手方向とが略平行となるように配置されてもよい。
予備電離内電極４１は、棒状に形成されてもよい。
予備電離内電極４１は、誘電体パイプ４２の内側に挿入され、誘電体パイプ４２の内周面に固定されてもよい。
予備電離内電極４１の端部は、図示しないフィードスルーを介してホルダ５０内の図示しない予備電離用コンデンサに接続されてもよい。当該予備電離用のコンデンサは、ピーキングコンデンサ６０に接続されてもよい。
予備電離外電極４３は、屈曲部を有する板状に形成されてもよい。
屈曲された予備電離外電極４３の先端部は、当該予備電離外電極４３の長手方向に亘って、誘電体パイプ４２の外周表面と略接触するように配置されてもよい。
予備電離外電極４３は、第２放電電極１１ｂ又はプレート２５に固定されてもよい。
【0025】
フィードスルー１８は、レーザチャンバ１０の内部を外部から隔絶した状態で、レーザチャンバ１０の内部にある第１放電電極１１ａと、外部にあるピーキングコンデンサ６０とを電気的に接続するための導電部材であってもよい。 フィードスルー１８の一方の端部は、第１放電電極１１ａの放電面とは反対側の面と電気的に接続されてもよい。
フィードスルー１８の他方の端部は、接続部１９の後述する接続プレート１９ａと電気的に接続されてもよい。
【0026】
ファン２１は、レーザガスをレーザチャンバ１０内で循環させてもよい。 ファン２１は、クロスフローファンであってもよい。
ファン２１は、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの長手方向とファン２１の長手方向とが略平行となるように配置されてもよい。ファン２１は、プレート２５に対して放電空間の反対側に配置されてもよい。
ファン２１は、モータ２２の駆動によって回転してもよい。回転するファン２１は、レーザガス流を発生させてもよい。
【0027】
ファン２１が回転すると、レーザチャンバ１０内のレーザガスは、ファン２１の長手方向に略垂直な方向に略一様に吹き出し得る。 ファン２１から吹き出したレーザガスは、放電空間に流入し得る。放電空間に流入するレーザガス流の流れ方向は、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの長手方向に略垂直な方向であり得る。
放電空間に流入したレーザガスは、放電空間から流出し得る。放電空間から流出するレーザガス流の流れ方向は、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの長手方向に略垂直な方向であり得る。
放電空間から流出したレーザガスは、熱交換器２６を介してファン２１に吸い込まれ得る。
【0028】
熱交換器２６は、熱交換器２６の内部に供給された冷媒とレーザガスとの間で熱交換を行ってもよい。 熱交換器２６の内部に供給される冷媒の供給量は、制御部３０からの制御により変動してもよい。冷媒の供給量が変動すると、レーザガスから冷媒への伝熱量が変動し得る。
それにより、レーザチャンバ１０内のレーザガス温度は調節され得る。
【0029】
絶縁プレート５１は、レーザチャンバ１０の開口を塞いでもよい。 絶縁プレート５１は、レーザガスとの反応性が低い絶縁材料を用いて形成されてもよい。レーザガスがフッ素であれば、絶縁プレート５１は、例えばアルミナセラミックスを用いて形成されてもよい。
絶縁プレート５１は、レーザチャンバ１０とホルダ５０との間に配置されてもよい。絶縁プレート５１は、ホルダ５０の壁５０ａに固定されてもよい。絶縁プレート５１は、シール部材５２を介して、レーザチャンバ１０の開口周縁の壁１０ｃに接合されてもよい。絶縁プレート５１は、レーザチャンバ１０の内部空間と、ホルダ５０の内部空間とを隔絶してもよい。
絶縁プレート５１は、第１放電電極１１ａ及びフィードスルー１８の側面を囲むように設けられてもよい。絶縁プレート５１は、第１放電電極１１ａ及びフィードスルー１８を壁１０ｃに保持してもよい。絶縁プレート５１は、第１放電電極１１ａとレーザチャンバ１０の壁１０ｃとの間を電気的に絶縁してもよい。
【0030】
絶縁プレート５１は、第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の上流側及び下流側に位置してもよい。 第１放電電極１１ａの上流側に位置する絶縁プレート５１の一部は、上流側から下流側に向かうに従って厚くなるような傾斜面が形成されていてもよい。第１放電電極１１ａの下流側に位置する絶縁プレート５１の一部は、上流側から下流側に向かうに従って薄くなるような傾斜面が形成されていてもよい。
それにより、レーザガスは、絶縁プレート５１の傾斜面に導かれて、第１放電電極１１ａと第２放電電極１１ｂとの間を効率よく流れ得る。
なお、図示していないが、絶縁プレート５１と同様の傾斜面を有する絶縁部材が、第２放電電極１１ｂの側面を囲むように設けられてもよい。レーザガスは、第１放電電極１１ａと第２放電電極１１ｂとの間を更に効率よく流れ得る。
【0031】
ホルダ５０は、ピーキングコンデンサ６０を保持する容器であってもよい。 ホルダ５０の内部空間を形成する壁５０ａは、例えばアルミ金属等の金属材料を用いて形成されてもよい。ホルダ５０の壁５０ａを形成する金属材料の表面には、例えばニッケルめっきが施されてもよい。
ホルダ５０の内部には、ピーキングコンデンサ６０と、接続部１９と、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子１３ｂと、が配置されてもよい。
【0032】
ピーキングコンデンサ６０は、主放電部１１及び予備電離放電部４０に電力を供給するコンデンサであってもよい。 ピーキングコンデンサ６０は、主放電部１１及び予備電離放電部４０に印加するための電気エネルギーをパルスパワーモジュール１３から受け取って蓄積してもよい。ピーキングコンデンサ６０は、蓄積された当該電気エネルギーを主放電部１１及び予備電離放電部４０に放出してもよい。
ピーキングコンデンサ６０は、ホルダ５０の内部に複数個配置されてもよい。ピーキングコンデンサ６０は、ホルダ５０の内部であって、第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の上流側及び下流側の位置に、それぞれ複数個配置されてもよい。ピーキングコンデンサ６０は、第１放電電極１１ａの長手方向に沿って複数個配置されてもよい。
ピーキングコンデンサ６０の一方の電極６０ｂは、接続部１９を介して、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子１３ｂに接続されてもよい。ピーキングコンデンサ６０の一方の電極６０ｂは、接続部１９及びフィードスルー１８を介して、第１放電電極１１ａに接続されてもよい。
ピーキングコンデンサ６０の他方の電極６０ｃは、接続部１９を介して、ホルダ５０の壁５０ａに接続されてもよい。
なお、ピーキングコンデンサ６０の詳細な構成については、図３を用いて後述する。
【0033】
接続部１９は、ピーキングコンデンサ６０を他の構成要素と接続するための部材であってもよい。 接続部１９は、接続プレート１９ａと、接続端子１９ｂと、接続端子１９ｃとを含んでもよい。
【0034】
接続プレート１９ａは、断面がＵ字状の導電板によって構成されてもよい。 接続プレート１９ａは、第１放電電極１１ａの長手方向に沿って配置されてもよい。
接続プレート１９ａは、当該接続プレート１９ａの底面部が第１放電電極１１ａの放電面とは反対側の面と対向するように配置されてもよい。
接続プレート１９ａの底面部における外表面は、フィードスルー１８と電気的に接続されてもよい。
接続プレート１９ａの底面部における内表面は、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子１３ｂと電気的に接続されてもよい。
接続プレート１９ａの２つの側面部のそれぞれは、第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の上流側及び下流側に位置してもよい。
第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の上流側に位置する接続プレート１９ａの側面部は、当該上流側に位置する複数のピーキングコンデンサ６０のそれぞれの電極６０ｂと、複数の接続端子１９ｂのそれぞれを介して電気的に接続されてもよい。第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の下流側に位置する接続プレート１９ａの側面部は、当該下流側に位置する複数のピーキングコンデンサ６０のそれぞれの電極６０ｂと、複数の接続端子１９ｂのそれぞれを介して電気的に接続されてもよい。
【0035】
接続端子１９ｂは、複数のピーキングコンデンサ６０のそれぞれの電極６０ｂと、接続プレート１９ａの側面部とを電気的に接続してもよい。 それにより、ピーキングコンデンサ６０の電極６０ｂと、第１放電電極１１ａとは、接続プレート１９ａ及び接続端子１９ｂを含む接続部１９によって電気的に接続され得る。加えて、ピーキングコンデンサ６０の電極６０ｂと、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子１３ｂとは、接続プレート１９ａ及び接続端子１９ｂを含む接続部１９によって電気的に接続され得る。
また、接続端子１９ｃは、複数のピーキングコンデンサ６０のそれぞれの電極６０ｃと、ホルダ５０の壁５０ａとを電気的に接続してもよい。
それにより、ピーキングコンデンサ６０の電極６０ｃと、接地されたレーザチャンバ１０の壁１０ｃに接続されたホルダ５０の壁５０ａとは、接続端子１９ｃを含む接続部１９によって電気的に接続され得る。
【0036】
充電器１２は、パルスパワーモジュール１３の充電コンデンサＣ０に所定の電圧で充電する直流電源装置であってもよい。充電器１２は、制御部３０からの制御によりパルスパワーモジュール１３の充電コンデンサＣ０に所定の電圧で充電し得る。 【0037】
パルスパワーモジュール１３は、主放電部１１及び予備電離放電部４０にパルス状の電圧を印加してもよい。 パルスパワーモジュール１３の高電圧端子１３ｂは、接続部１９を介して、ピーキングコンデンサ６０に接続されてもよい。
パルスパワーモジュール１３は、制御部３０によって制御されるスイッチ１３ａを含んでもよい。
スイッチ１３ａがＯＦＦからＯＮになると、パルスパワーモジュール１３は、充電コンデンサＣ０に蓄積されていた電気エネルギーからパルス状の電圧を生成してもよい。パルスパワーモジュール１３は、生成されたパルス電圧を主放電部１１及び予備電離放電部４０に印加してもよい。
このとき、パルスパワーモジュール１３は、生成されたパルス電圧をピーキングコンデンサ６０に印加してピーキングコンデンサ６０を充電してもよい。そして、パルスパワーモジュール１３は、充電されたピーキングコンデンサ６０からの放電によって、主放電部１１及び予備電離放電部４０にパルス電圧を印加してもよい。
【0038】
レーザ共振器は、狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module：ＬＮＭ）１４及び出力結合ミラー（Output Coupler：ＯＣ）１５によって構成されてもよい。 狭帯域化モジュール１４は、プリズム１４ａと、グレーティング１４ｂと、を含んでもよい。
【0039】
プリズム１４ａは、レーザチャンバ１０からウインドウ１０ａを介して出射された光のビーム幅を拡大してもよい。プリズム１４ａは、拡大された光をグレーティング１４ｂ側に透過させてもよい。 【0040】
グレーティング１４ｂは、表面に多数の溝が所定間隔で形成された波長分散素子であってもよい。 グレーティング１４ｂは、入射角度と回折角度とが同じ角度となるリトロー配置に配置されてもよい。
グレーティング１４ｂは、回折角度に応じて特定の波長付近の光を選択的に取り出し得る。当該特定の波長付近の光は、グレーティング１４ｂからプリズム１４ａ及びウインドウ１０ａを介して、レーザチャンバ１０に戻り得る。
それにより、グレーティング１４ｂからレーザチャンバ１０に戻った光のスペクトル幅は、狭帯域化され得る。
【0041】
出力結合ミラー１５は、ウインドウ１０ｂを介してレーザチャンバ１０から出射された光の一部を透過させ、他の一部を反射させてレーザチャンバ１０に戻してもよい。 出力結合ミラー１５の表面には、部分反射膜がコーティングされていてもよい。
【0042】
上記構成により、出力結合ミラー１５及び狭帯域化モジュール１４は、レーザ共振器を構成し得る。 【0043】
レーザチャンバ１０から出射された光は、狭帯域化モジュール１４と出力結合ミラー１５との間で往復し得る。このとき、レーザチャンバ１０から出射された光は、レーザチャンバ１０内の主放電部１１の放電空間を通過する度に増幅され得る。増幅された光の一部は、出力結合ミラー１５を透過し得る。出力結合ミラー１５を透過した光は、パルスレーザ光として、パルスエネルギー計測器１７を介して露光装置１１０に出射され得る。 【0044】
パルスエネルギー計測器１７は、出力結合ミラー１５を透過したパルスレーザ光のパルスエネルギーを計測し、計測結果を制御部３０に出力してもよい。 パルスエネルギー計測器１７は、ビームスプリッタ１７ａと、集光レンズ１７ｂと、光センサ１７ｃとを含んでもよい。
【0045】
ビームスプリッタ１７ａは、パルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。ビームスプリッタ１７ａは、出力結合ミラー１５を透過したパルスレーザ光を高透過率で露光装置１１０に向けて透過させてもよい。ビームスプリッタ１７ａは、出力結合ミラー１５を透過したパルスレーザ光の一部を、集光レンズ１７ｂに向けて反射させてもよい。 集光レンズ１７ｂは、ビームスプリッタ１７ａによって反射したパルスレーザ光を、光センサ１７ｃの受光面に集光してもよい。
光センサ１７ｃは、受光面に集光されたパルスレーザ光を検出してもよい。光センサ１７ｃは、検出されたパルスレーザ光のパルスエネルギーを計測してもよい。光センサ１７ｃは、計測されたパルスエネルギーに関する信号を制御部３０に出力してもよい。
【0046】
圧力センサ１６は、レーザチャンバ１０内のガス圧を検出してもよい。圧力センサ１６は、検出されたガス圧の検出信号を制御部３０に出力してもよい。 【0047】
モータ２２は、ファン２１を回転させてもよい。 モータ２２は、ＤＣモータや交流モータであってもよい。
モータ２２は、制御部３０からの制御によりファン２１の回転数を変化させてもよい。
【0048】
レーザガス供給部２３は、レーザチャンバ１０内にレーザガスを供給してもよい。 レーザガス供給部２３は、図示しないガスボンベと、バルブと、流量制御弁とを含んでもよい。
ガスボンベには、レーザガスが充填されてもよい。
バルブは、ガスボンベからレーザチャンバ１０内へのレーザガスの流れを遮断してもよい。
流量制御弁は、ガスボンベからレーザチャンバ１０内へのレーザガスの供給量を変化させてもよい。
【0049】
レーザガス供給部２３は、制御部３０からの制御によりバルブを開閉してもよい。 レーザガス供給部２３は、制御部３０からの制御により流量制御弁の開度を変化させてもよい。流量制御弁の開度が変化すると、レーザチャンバ１０内へのレーザガスの供給量が変化し得る。
それにより、レーザチャンバ１０内のガス圧は調節され得る。
【0050】
レーザガス排出部２４は、レーザチャンバ１０内のレーザガスをレーザチャンバ１０外へ排出してもよい。 レーザガス排出部２４は、図示しないバルブと、排気ポンプとを含んでもよい。
バルブは、レーザチャンバ１０内からレーザチャンバ１０外へのレーザガスの流れを遮断してもよい。
排気ポンプは、レーザチャンバ１０内のレーザガスを吸引してもよい。
【0051】
レーザガス排出部２４は、制御部３０からの制御によりバルブを開閉してもよい。 レーザガス排出部２４は、制御部３０からの制御により排気ポンプを作動させてもよい。排気ポンプが作動すると、レーザチャンバ１０内のレーザガスは、排気ポンプ内に吸引され得る。
それにより、レーザチャンバ１０内のレーザガスはレーザチャンバ１０外へ排出され、レーザチャンバ１０内のガス圧は減圧され得る。
【0052】
制御部３０は、露光装置１１０に設けられた露光装置制御部１１１との間で各種信号を送受信してもよい。例えば、制御部３０には、露光装置１１０に出力されるパルスレーザ光の目標パルスエネルギーや目標発振タイミングに関する信号が、露光装置制御部１１１から送信されてもよい。 制御部３０は、露光装置制御部１１１から送信された各種信号に基づいて、ガスレーザ装置１の各構成要素の動作を統括的に制御してもよい。
【0053】
制御部３０には、パルスエネルギー計測器１７から出力されたパルスエネルギーに関する信号が入力されてもよい。 制御部３０は、当該パルスエネルギーに関する信号及び露光装置制御部１１１からの目標パルスエネルギーに関する信号に基づいて、充電器１２の充電電圧を決定してもよい。制御部３０は、決定された充電電圧に応じた制御信号を充電器１２に出力してもよい。当該制御信号は、決定された充電電圧が充電器１２に設定されるよう充電器１２の動作を制御するための信号であってもよい。
制御部３０は、パルスエネルギー計測器１７からのパルスエネルギーに関する信号及び露光装置制御部１１１からの目標発振タイミングに関する信号に基づいて、主放電部１１にパルス電圧を印加するタイミングを決定してもよい。制御部３０は、決定されたタイミングに応じた発振トリガ信号をパルスパワーモジュール１３に出力してもよい。当該発振トリガ信号は、決定されたタイミングに応じてスイッチ１３ａがＯＮ又はＯＦＦになるようパルスパワーモジュール１３の動作を制御するための制御信号であってもよい。
【0054】
制御部３０には、圧力センサ１６から出力されたガス圧の検出信号が入力されてもよい。 制御部３０は、当該ガス圧の検出信号及び充電器１２の充電電圧に基づいて、レーザチャンバ１０内におけるレーザガスのガス圧を決定してもよい。制御部３０は、決定されたガス圧に応じた制御信号を、レーザガス供給部２３又はレーザガス排出部２４に出力してもよい。当該制御信号は、決定されたガス圧に応じてレーザチャンバ１０内にレーザガスが供給又は排出されるようレーザガス供給部２３又はレーザガス排出部２４の動作を制御するための信号であってもよい。
【0055】
上記構成において、充電器１２、パルスパワーモジュール１３、フィードスルー１８、接続部１９、ピーキングコンデンサ６０、主放電部１１、予備電離放電部４０、プレート２５、配線２７、及び壁１０ｃにて形成される電流経路は、ガスレーザ装置１の放電回路を構成し得る。 本実施形態では、放電回路を構成する電流経路のループによって囲まれた領域の面積を、放電回路の「ループ面積」ともいう。ガスレーザ装置１の放電回路におけるループ面積が小さくなると、当該放電回路におけるインダクタンスは小さくなり得る。当該放電回路におけるインダクタンスは小さくなると、当該放電回路における放電効率は、高くなり得る。
なお、「放電効率」とは、ガスレーザ装置１が外部の電源装置から投入されたエネルギーと、ガスレーザ装置１が放電により放出したエネルギーとの比であり得る。
ガスレーザ装置１の放電回路における具体的な回路構成については、図１３を用いて後述する。
【0057】
ピーキングコンデンサ６０の外形は、略円筒形状に形成されてもよい。 ピーキングコンデンサ６０は、図３に示すように、誘電体６０ａと、電極６０ｂと、電極６０ｃと、タップ穴６０ｄと、タップ穴６０ｅと、絶縁層６０ｆとを含んでもよい。
誘電体６０ａは、チタン酸ストロンチウム等のセラミックスを用いて形成されてもよい。
電極６０ｂ及び６０ｃは、真鍮を用いて形成されてもよい。
タップ穴６０ｄは、電極６０ｂに対して接続部１９の接続端子１９ｂを接続するための穴であってもよい。タップ穴６０ｅは、電極６０ｃに対して接続部１９の接続端子１９ｃを接続するための穴であってもよい。
絶縁層６０ｆは、エポキシ樹脂を用いて形成されてもよい。
【0058】
［３．２ 動作］ 制御部３０は、レーザチャンバ１０内にレーザガスが供給させるようレーザガス供給部２３を制御してもよい。レーザチャンバ１０の内部にはレーザガスが封入され得る。
制御部３０は、モータ２２を駆動し、ファン２１を回転させてもよい。それにより、レーザチャンバ１０内のレーザガスが循環し得る。
【0059】
制御部３０は、露光装置制御部１１１から送信された目標パルスエネルギーＥｔ及び目標発振タイミングに関する信号を受信してもよい。 制御部３０は、目標パルスエネルギーＥｔに応じた充電電圧Ｖｈｖを充電器１２に設定してもよい。制御部３０は、充電器１２に設定された充電電圧Ｖｈｖの値を記憶してもよい。
制御部３０は、目標発振タイミングに同期させて、パルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａを動作させてもよい。
【0060】
パルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａがＯＦＦからＯＮになると、予備電離放電部４０の予備電離内電極４１と予備電離外電極４３との間には、電圧が印加され得る。そして、主放電部１１の第１放電電極１１ａと第２放電電極１１ｂとの間には、電圧が印加され得る。 それにより、予備電離放電部４０においてコロナ放電が発生し、ＵＶ（Ultraviolet）光が生成され得る。主放電部１１の放電空間にあるレーザガスに当該ＵＶ光が照射されると、当該レーザガスが予備電離され得る。
その後、主放電部１１の放電空間には、主放電が発生し得る。主放電の放電方向（電子が移動する方向）は、カソード電極である第１放電電極１１ａからアノード電極である第２放電電極１１ｂに向かう方向である。主放電が発生すると、放電空間のレーザガスは励起されて光を放出し得る。
【0061】
レーザガスから放出された光は、レーザ共振器を構成する狭帯域化モジュール１４及び出力結合ミラー１５で反射され、レーザ共振器内を往復し得る。レーザ共振器内を往復する光は、狭帯域化モジュール１４により狭帯域化され得る。レーザ共振器内を往復する光は、主放電部１１の放電空間を通過する度に増幅され得る。その後、増幅された光の一部は、出力結合ミラー１５を透過し得る。出力結合ミラー１５を透過した光は、パルスレーザ光として露光装置１１０に出力され得る。 【0062】
出力結合ミラー１５を透過したパルスレーザ光の一部は、パルスエネルギー計測器１７に入射してもよい。パルスエネルギー計測器１７は、入射したパルスレーザ光のパルスエネルギーＥを計測し、制御部３０に出力してもよい。 【0063】
制御部３０は、パルスエネルギー計測器１７によって計測されたパルスエネルギーＥを記憶してもよい。 制御部３０は、計測値である当該パルスエネルギーＥと目標パルスエネルギーＥｔとの差分ΔＥを計算してもよい。
制御部３０は、差分ΔＥに対応する充電電圧Ｖｈｖの増減量ΔＶｈｖを計算してもよい。
制御部３０は、計算されたΔＶｈｖを、上記で記憶された充電電圧Ｖｈｖに加算して、新たに設定する充電電圧Ｖｈｖを計算してもよい。
このようにして、制御部３０は、充電電圧Ｖｈｖをフィードバック制御し得る。
【0064】
制御部３０は、新たに設定する充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最大値よりも大きくなった場合、レーザガス供給部２３を制御して、所定のガス圧になるまでレーザチャンバ１０内にレーザガスを供給してもよい。 一方、制御部３０は、新たに設定する充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最小値よりも小さくなった場合、レーザガス排出部２４を制御して、所定のガス圧になるまでレーザチャンバ１０内からレーザガスを排出してもよい。
【0065】
［３．３ 課題］ ガスレーザ装置１は、高出力のパルスレーザ光を高繰り返し周波数で出力するために、高電圧のパルス電圧を高繰り返し周波数で主放電部１１に印加する必要があり得る。
そのため、ピーキングコンデンサ６０には、高電圧のパルス電圧により高繰り返し周波数で充放電を行う必要があり、発熱して温度上昇し易い。
ピーキングコンデンサ６０の誘電体６０ａには、高い耐電圧性能を有することから、チタン酸ストロンチウム等のセラミックスが用いられてもよい。
【0066】
しかし、セラミックスで形成された誘電体６０ａには、誘電率の温度依存性が大きいという特性が有り得る。誘電体６０ａの誘電率が変動すると、ピーキングコンデンサ６０の容量も変動し得る。 よって、ピーキングコンデンサ６０が高電圧のパルス電圧を高繰り返し周波数で充放電を行うと、当該ピーキングコンデンサ６０の容量が変動することが有り得た。
それにより、ガスレーザ装置１では、ピーキングコンデンサ６０から主放電部１１に印加されるパルス電圧が不安定となり、出力されるパルスレーザ光の性能が不安定になることが有り得た。具体的には、ガスレーザ装置１から出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギー、パルス幅の波形、スペクトル幅の波形等が不安定になることが有り得た。
【0067】
更に、セラミックスで形成された誘電体６０ａを含むピーキングコンデンサ６０は、高周波領域において誘電正接（ｔａｎδ）が大きいという特性が有り得る。ピーキングコンデンサ６０の誘電正接が大きいと、エネルギー損失が大きくなり、発熱して温度上昇し得る。それにより、ピーキングコンデンサ６０は、容量が変動したり劣化したりすることが有り得た。 このようなことから、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力するガスレーザ装置１において、ピーキングコンデンサ６０の性能を安定化させる技術が望まれている。
【0068】
［４．ポリイミドコンデンサ］ ガスレーザ装置１は、主放電部１１に電力を供給するコンデンサとして、セラミックスを誘電体とするピーキングコンデンサ６０の代りに、ポリイミドを誘電体とするコンデンサであるポリイミドコンデンサ７０を用いてもよい。
【0069】
［４．１ 特性］ 図４を用いて、ポリイミドを誘電体とするコンデンサの特性について説明する。
図４は、ポリイミドを誘電体とするコンデンサと、セラミックスを誘電体とするコンデンサとの諸特性を比較した図を示す。
【0070】
図４の表の第１行は、高周波数領域における両者のエネルギー損失として、３．５ＭＨｚの高周波数領域における両者の誘電正接を百分率で表した値を比較している。図４の表の第１行に示されるように、セラミックスを誘電体とするコンデンサは１．９９％の損失が生じるのに対し、ポリイミドを誘電体とするコンデンサは０．８％の損失で済み得る。 すなわち、ポリイミドを誘電体とするコンデンサは、セラミックスを誘電体とするコンデンサに比べて高周波数領域におけるエネルギー損失が抑制され得る。
【0071】
図４の表の第２行は、両者の容量の温度依存性として、１０℃〜８０℃の温度範囲における両者の容量変動幅を百分率で表した値を比較している。図４の表の第２行に示されるように、セラミックスを誘電体とするコンデンサの容量は５０％の変動が生じるのに対し、ポリイミドを誘電体とするコンデンサの容量は１０％未満の変動で済み得る。 すなわち、ポリイミドを誘電体とするコンデンサは、セラミックスを誘電体とするコンデンサに比べて容量の温度依存性が低くなり得る。
【0072】
図４の表の第３行は、両者の耐熱温度を比較している。図４の表の第３行に示されるように、セラミックスを誘電体とするコンデンサの耐熱温度は約８５℃であるのに対し、ポリイミドを誘電体とするコンデンサの耐熱温度は約２５０℃であり得る。 セラミックスを誘電体とするコンデンサは、当該誘電体の表面に沿って端子間で放電が発生し易いため、誘電体の表面を電気絶縁性の樹脂で覆う必要があり得る。セラミックスを誘電体とするコンデンサの耐熱温度が低い原因は、セラミックスの誘電体の表面を覆う当該樹脂が温度上昇に伴って軟化し易いからであり得る。
すなわち、ポリイミドを誘電体とするコンデンサは、セラミックスを誘電体とするコンデンサに比べて耐熱温度が高くなり得る。
【0073】
このように、ポリイミドを誘電体とするコンデンサは、セラミックスを誘電体とするコンデンサに比べて、エネルギー損失、容量の温度依存性、及び耐熱性の点で優位であり得る。 よって、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力するガスレーザ装置１において、ポリイミドを誘電体とするコンデンサを主放電部１１に電力を供給するコンデンサとして用いることは、好適であり得る。
【0074】
［４．２ 基本構造］ 図５Ａ〜図５Ｄを用いて、ポリイミドを誘電体とする本実施形態のコンデンサであるポリイミドコンデンサ７０の基本構造について説明する。
図５Ａは、ポリイミドコンデンサ７０の基本構造を説明するための図であって、側面図を示す。図５Ｂは、ポリイミドコンデンサ７０の基本構造を説明するための図であって、上面図を示す。図５Ｃは、ポリイミドコンデンサ７０の基本構造を説明するための図であって、下面図を示す。図５Ｄは、ポリイミドコンデンサ７０の基本構造を説明するための図であって、等価回路図を示す。
【0075】
なお、本実施形態では、図５Ａ〜図５Ｄに示されたポリイミドコンデンサ７０の基本構造を、「コンデンサ層７００」ともいう。 ポリイミドコンデンサ７０の基本構造であるコンデンサ層７００は、ポリイミド膜７１０と、一対の電極膜７２０と、を含んでもよい。
【0076】
ポリイミド膜７１０は、ポリイミドコンデンサ７０の誘電体を構成してもよい。 ポリイミド膜７１０は、適度な剛性を有して長方形形状に形成されてもよい。
ポリイミド膜７１０の厚みは、例えば５μｍ〜２５μｍ程度であってもよい。
【0077】
一対の電極膜７２０は、ポリイミドコンデンサ７０の電極を構成してもよい。 一対の電極膜７２０のそれぞれは、金、銀、銅、アルミニウム等の高熱伝導性を有する導電性材料で形成されてもよい。
一対の電極膜７２０のそれぞれは、ポリイミド膜７１０の上面及び下面に対し、プリント、めっき、溶射、蒸着等の方法によって形成されてもよい。
一対の電極膜７２０のそれぞれの厚みは、例えば５μｍ〜２０μｍ程度であってもよい。
一対の電極膜７２０は、ポリイミド膜７１０を挟んで互いに対向して配置されてもよい。
一対の電極膜７２０は、第１電極膜７２１と、第２電極膜７２６と、を含んでもよい。
【0078】
第１電極膜７２１は、ポリイミド膜７１０の上面又は下面に形成されている電極膜であってもよい。 第１電極膜７２１は、ポリイミド膜７１０の面内方向において所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されてもよい。
第１電極膜７２１が複数の電極領域に分割される数は、２以上の任意の数であってもよい。本実施形態では、第１電極膜７２１は、ポリイミド膜７１０の端から長手方向に沿って、間隔７２３ａ〜７２３ｄを開けて複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅに分割されているとしてもよい。
複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのそれぞれは、略同一の形状に形成されてもよい。
或いは、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのうち中間に位置する電極領域７２２ｂ〜７２２ｄは、略同一の形状に形成されてもよい。加えて、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのうち両端に位置する電極領域７２２ａ及び７２２ｅは、電極領域７２２ｂ〜７２２ｄよりも上記所定方向に幅が広い形状に形成されてもよい。
間隔７２３ａ〜７２３ｄのそれぞれは、略同一の間隔であってもよい。
間隔７２３ａ〜７２３ｄのそれぞれの大きさは、第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６並びにポリイミド膜７１０の厚みよりも十分に大きくてもよい。間隔７２３ａ〜７２３ｄのそれぞれの大きさは、例えば０．５ｍｍ程度であってもよい。
【0079】
第２電極膜７２６は、ポリイミド膜７１０の上面又は下面であって、第１電極膜７２１が形成されていない方の面に形成されている電極膜であってもよい。 第２電極膜７２６は、ポリイミド膜７１０の面内方向において上記所定方向に間隔を開けて複数の電極領域に分割されてもよい。
第２電極膜７２６が複数の電極領域に分割される数は、第１電極膜７２１が分割される数より１つ少ない数であってもよい。本実施形態では、第２電極膜７２６は、ポリイミド膜７１０の端から長手方向に沿って、間隔７２８ａ〜７２８ｅを開けて複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄに分割されてもよい。
複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれは、第１電極膜７２１の複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅと略同一の形状に形成されてもよい。
間隔７２８ａ〜７２８ｅのうち中間に位置する間隔７２８ｂ〜７２８ｄは、第１電極膜７２１の間隔７２３ａ〜７２３ｄと略同一の間隔であってもよい。間隔７２８ａ〜７２８ｅのうち両端に位置する間隔７２８ａ及び７２８ｅは、間隔７２８ｂ〜間隔７２８ｄよりも上記所定方向に長くてもよい。
間隔７２８ａ〜７２８ｅのそれぞれの大きさは、第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６並びにポリイミド膜７１０の厚みよりも十分に大きくてもよい。間隔７２８ａ〜７２８ｅのそれぞれの大きさは、例えば０．５ｍｍ程度であってもよい。
【0080】
一対の電極膜７２０のそれぞれの一部は、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。 具体的には、第１電極膜７２１の複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのそれぞれの一部と、第２電極膜７２６の複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。
【0081】
より詳細には、第１電極膜７２１の複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのそれぞれの一部と、第２電極膜７２６の複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの一部とは、次のようにして、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。 すなわち、第１電極膜７２１における電極領域７２２ａの間隔７２３ａ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ａの間隔７２８ａ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ａの間隔７２３ａ側の一部と、電極領域７２７ａの間隔７２８ａ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ１を構成し得る。
第１電極膜７２１における電極領域７２２ｂの間隔７２３ａ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ａの間隔７２８ｂ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ｂの間隔７２３ａ側の一部と、電極領域７２７ａの間隔７２８ｂ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ２を構成し得る。
第１電極膜７２１における電極領域７２２ｂの間隔７２３ｂ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ｂの間隔７２８ｂ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ｂの間隔７２３ｂ側の一部と、電極領域７２７ｂの間隔７２８ｂ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ３を構成し得る。
第１電極膜７２１における電極領域７２２ｃの間隔７２３ｂ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ｂの間隔７２８ｃ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ｃの間隔７２３ｂ側の一部と、電極領域７２７ｂの間隔７２８ｃ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ４を構成し得る。
第１電極膜７２１における電極領域７２２ｃの間隔７２３ｃ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ｃの間隔７２８ｃ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ｃの間隔７２３ｃ側の一部と、電極領域７２７ｃの間隔７２８ｃ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ５を構成し得る。
第１電極膜７２１における電極領域７２２ｄの間隔７２３ｃ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ｃの間隔７２８ｄ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ｄの間隔７２３ｃ側の一部と、電極領域７２７ｃの間隔７２８ｄ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ６を構成し得る。
第１電極膜７２１における電極領域７２２ｄの間隔７２３ｄ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ｄの間隔７２８ｄ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ｄの間隔７２３ｄ側の一部と、電極領域７２７ｄの間隔７２８ｄ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ７を構成し得る。
第１電極膜７２１における電極領域７２２ｅの間隔７２３ｄ側の一部と、第２電極膜７２６における電極領域７２７ｄの間隔７２８ｅ側の一部とが、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。電極領域７２２ｅの間隔７２３ｄ側の一部と、電極領域７２７ｄの間隔７２８ｅ側の一部と、これらに挟まれたポリイミド膜７１０の一部とは、図５Ｄに示されるように、１つのコンデンサＣ８を構成し得る。
【0082】
このように、一対の電極膜７２０は、第１電極膜７２１の複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのそれぞれの一部と、第２電極膜７２６の複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの一部とが、ポリイミド膜７１０を介して対向するように形成されてもよい。 それにより、一対の電極膜７２０及びポリイミド膜７１０を含むコンデンサ層７００は、図５Ｄに示されるように、直列に接続されたコンデンサＣ１〜Ｃ８を構成し得る。このため、コンデンサ層７００は、当該コンデンサ層７００を含むポリイミドコンデンサ７０の耐電圧を高くし得る。ポリイミドコンデンサ７０の耐電圧は、例えば１０ｋＶ〜５０ｋＶ程度であってもよい。
【0083】
コンデンサ層７００は、第１電極膜７２１の両端にある電極領域７２２ａ及び電極領域７２２ｅの間に電圧が印加されると、コンデンサＣ１〜Ｃ８に電気エネルギーを蓄積し得る。その後、当該電極領域７２２ａ及び電極領域７２２ｅの間に電圧が印加されなくなると、コンデンサ層７００は、コンデンサＣ１〜Ｃ８に蓄積された電気エネルギーを放出し得る。すなわち、コンデンサ層７００を含むポリイミドコンデンサ７０は、第１電極膜７２１の両端にある電極領域７２２ａ及び電極領域７２２ｅを電極端子として充放電を繰り返し得る。 【0084】
また、コンデンサ層７００は、第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６の電極領域の数を変更することで、当該コンデンサ層７００の内部に含まれる直列に接続されたコンデンサの数を適宜変更し得る。 それにより、コンデンサ層７００を含むポリイミドコンデンサ７０は、所望の耐電圧を簡単な設計変更で実現し得る。コンデンサ層７００の内部に含まれるコンデンサの数は、例えば８個〜２０個であってもよい。
【0085】
そして、コンデンサ層７００を含むポリイミドコンデンサ７０は、図４を用いて説明したように、エネルギー損失、容量の温度依存性、及び耐熱性の点で優れたポリイミドを誘電体としている。 【0086】
このように、ポリイミドコンデンサ７０は、エネルギー損失、容量の温度依存性、及び耐熱性の点で優れたポリイミドを誘電体とするコンデンサの耐電圧性能を簡単な構成で高め得る。 よって、ポリイミドコンデンサ７０は、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力するガスレーザ装置１においても高い性能を安定して発揮し得るため、主放電部１１に電力を供給するピーキングコンデンサに好適であり得る。
【0087】
［４．３ 多層化されたコンデンサの構造］ 図６Ａ〜図６Ｅを用いて、多層化されたポリイミドコンデンサ７０の構造について説明する。
図６Ａは、図５Ａ〜図５Ｄに示された基本構造のコンデンサ層７００を多層化して構成されたポリイミドコンデンサ７０を説明するための図であって、上面図を示す。図６Ｂは、図５Ａ〜図５Ｄに示された基本構造のコンデンサ層７００を多層化して構成されたポリイミドコンデンサ７０を説明するための図であって、図６Ａに示されたＢ−Ｂ線における断面図を示す。図６Ｃは、図５Ａ〜図５Ｄに示された基本構造のコンデンサ層７００を多層化して構成されたポリイミドコンデンサ７０を説明するための図であって、図６Ｂに示されたＣ−Ｃ線における断面図を示す。図６Ｄは、図５Ａ〜図５Ｄに示された基本構造のコンデンサ層７００を多層化して構成されたポリイミドコンデンサ７０を説明するための図であって、図６Ｂに示されたＤ−Ｄ線における断面図を示す。図６Ｅは、図５Ａ〜図５Ｄに示された基本構造のコンデンサ層７００を多層化して構成されたポリイミドコンデンサ７０を説明するための図であって、図６Ｂに示されたＥ−Ｅ線における断面図を示す。
【0088】
ポリイミドコンデンサ７０は、図５Ａ〜図５Ｄに示された基本構造のコンデンサ層７００が単層だけで構成されてもよい。或いは、ポリイミドコンデンサ７０は、図５Ａ〜図５Ｄに示された基本構造のコンデンサ層７００を多層化して構成されてもよい。多層化により、ポリイミドコンデンサ７０の容量増加を図り得る。 多層化されたポリイミドコンデンサ７０の構成において、図５Ａ〜図５Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０と同様の構成については説明を省略する。
【0089】
多層化されたポリイミドコンデンサ７０は、複数のコンデンサ層７００と、複数の電気絶縁層７３０と、複数のヒートシンク層７４０と、電極プレート７５１及び７５２と、電極端子７６１及び７６２と、コーティング部材７７０と、を含んでもよい。 複数のコンデンサ層７００、複数の電気絶縁層７３０、及び複数のヒートシンク層７４０は、それぞれが互いに略平行となるように配置されてもよい。
【0090】
複数のコンデンサ層７００は、１つのコンデンサ層７００がその厚み方向に複数積層されていてもよい。 複数のコンデンサ層７００のそれぞれは、互いに略平行となるように積層されてもよい。
複数のコンデンサ層７００は、隣り合う２つのコンデンサ層７００の第１電極膜７２１側の面同士又は第２電極膜７２６側の面同士が、互いに向かい合うように積層されてもよい。
例えば、図６Ｂの最上段にある第１段目のコンデンサ層７００と、当該第１段目の下側にある第２段目のコンデンサ層７００とは、隣り合う２つのコンデンサ層７００であり得る。そして、第１段目のコンデンサ層７００の第１電極膜７２１側の面と、第２段目のコンデンサ層７００の第１電極膜７２１側の面とは、電気絶縁層７３０及びヒートシンク層７４０を介しているが、互いに向かい合い得る。
【0091】
複数のコンデンサ層７００は、このように積層されることによって、隣り合う２つのコンデンサ層７００の向かい合う電極膜同士が、それぞれの第１電極膜７２１同士又はそれぞれの第２電極膜７２６同士となり得る。そのため、複数のコンデンサ層７００は、隣り合う２つのコンデンサ層７００において略同じ電位の電極膜同士が向かい合うこととなり得る。よって、複数のコンデンサ層７００は、隣り合う２つのコンデンサ層７００の電極膜同士が短絡してしまうことを抑制し得る。 複数のコンデンサ層７００における他の構成については、図５Ａ〜図５Ｄに示されたコンデンサ層７００の構成と同様であってもよい。
【0092】
複数の電気絶縁層７３０のそれぞれは、耐熱性及び電気絶縁性を有し、コンデンサ層７００に密着し得る材料を用いて形成されてもよい。例えば、複数の電気絶縁層７３０のそれぞれは、シリコーン樹脂を用いて形成されてもよい。 複数の電気絶縁層７３０のそれぞれの厚みは、例えば２０μｍ〜１００μｍ程度であってもよい。
【0093】
複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６の各表面を覆ってもよい。 複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第１電極膜７２１に含まれる複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのそれぞれの表面を覆ってもよい。このとき、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第１電極膜７２１に含まれる間隔７２３ａ〜７２３ｄのそれぞれを充填するように、当該複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅのそれぞれの表面を覆ってもよい。
複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第２電極膜７２６に含まれる複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの表面を覆ってもよい。このとき、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第２電極膜７２６に含まれる間隔７２８ａ〜７２８ｅのそれぞれを充填するように、当該複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの表面を覆ってもよい。
複数の電気絶縁層７３０のそれぞれは、互いに略平行となるように配置されてもよい。
【0094】
上記構成により、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００において隣り合う２つのコンデンサ層７００の向かう合う電極膜同士を絶縁し得る。 それにより、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００において隣り合う２つのコンデンサ層７００の電極膜同士が短絡してしまうことを抑制し得る。
また、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第１電極膜７２１に含まれる複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ同士を絶縁し得る。加えて、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第２電極膜７２６に含まれる複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄ同士を絶縁し得る。
それにより、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第１電極膜７２１に含まれる複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ同士が短絡してしまうことを抑制し得る。加えて、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第２電極膜７２６に含まれる複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄ同士が短絡してしまうことを抑制し得る。
【0095】
複数のヒートシンク層７４０のそれぞれは、高熱伝導性及び電気絶縁性を有する材料を用いて形成されてもよい。例えば、複数のヒートシンク層７４０のそれぞれは、アルミナ、窒化アルミニウム、ダイヤモンド、及びダイヤモンドライクカーボンのうちの少なくとも１つを用いて形成されてもよい。 複数のヒートシンク層７４０のそれぞれの厚みは、例えば４００μｍ〜１０００μｍ程度であってもよい。より高い熱伝導性及び電気絶縁性を有する材料で形成されていれば、複数のヒートシンク層７４０のそれぞれの厚みは、例えば２００μｍ程度であってもよい。
【0096】
複数のヒートシンク層７４０は、複数のコンデンサ層７００同士の間に配置されてもよい。複数のヒートシンク層７４０は、隣り合う２つのコンデンサ層７００の向かい合う電極膜同士を覆いながら隣り合う２つの電気絶縁層７３０の間に配置されてもよい。ここで、電気絶縁層７３０は、上述のように例えばシリコーン樹脂のような弾性体であってもよく、コンデンサ層７００及びヒートシンク層７４０のそれぞれと密着するように設けられてもよい。例えば、図６Ｂの最上段にある第１段目のコンデンサ層７００の第１電極膜７２１を覆う電気絶縁層７３０と、第２段目のコンデンサ層７００の第１電極膜７２１を覆う電気絶縁層７３０とは、隣り合う２つの電気絶縁層７３０であり得る。そして、当該隣り合う２つの電気絶縁層７３０の間には、ヒートシンク層７４０が配置され得る。電気絶縁層７３０が弾性体である場合、コンデンサ層７００及びヒートシンク層７４０のそれぞれの熱膨張係数が異なっていても、コンデンサ層７００とヒートシンク層７４０とは電気絶縁層７３０を介して近接し得る。このため、弾性体の電気絶縁層７３０は、コンデンサ層７００で発生した熱がヒートシンク層７４０に伝わる効率が低下することを抑制し得る。
更に、ヒートシンク層７４０は、複数のコンデンサ層７００のうちの最も外側ある２つのコンデンサ層７００のそれぞれの外側に配置されてもよい。
例えば、図６Ｂの最上段にある第１段目のコンデンサ層７００は、複数のコンデンサ層７００のうちの最も外側あるコンデンサ層７００であり得る。そして、当該第１段目の更に上段側には、ヒートシンク層７４０が配置され得る。加えて、図６Ｂの最下段にある第６段目のコンデンサ層７００は、複数のコンデンサ層７００のうちの最も外側あるコンデンサ層７００であり得る。そして、当該第６段目の更に下段側には、ヒートシンク層７４０が配置され得る。
複数のヒートシンク層７４０のそれぞれは、互いに略平行となるように配置されてもよい。
【0097】
上記構成により、複数のヒートシンク層７４０のそれぞれは、複数のコンデンサ層７００において隣り合う２つのコンデンサ層７００の向かう合う電極膜同士を絶縁し得る。 それにより、複数の電気絶縁層７３０は、複数のコンデンサ層７００において隣り合う２つのコンデンサ層７００の電極膜同士が短絡してしまうことを更に抑制し得る。
また、複数のヒートシンク層７４０のそれぞれは、当該ヒートシンク層７４０に近接するコンデンサ層７００で発生した熱を熱伝導により吸収し得る。特に、複数のヒートシンク層７４０は、隣り合う２つのコンデンサ層７００の間に配置され、且つ、外側にある２つのコンデンサ層７００のそれぞれの外側に配置されているため、発熱した複数のコンデンサ層７００同士の熱干渉を抑制し得る。
それにより、複数のヒートシンク層７４０は、複数のコンデンサ層７００の温度分布を略均一化しながら温度上昇を抑制し得る。
【0098】
電極プレート７５１及び７５２のそれぞれは、高い熱伝導性及び電気伝導性を有する金属材料を用いて形成されてもよい。例えば、電極プレート７５１及び７５２は、銅やアルミを用いて形成されてもよい。 電極プレート７５１及び７５２は、複数のコンデンサ層７００、複数の電気絶縁層７３０、及び複数のヒートシンク層７４０を挟持してもよい。具体的には、電極プレート７５１及び７５２は、上述のように積層された状態において、これらの層をその層の側面側から挟持してもよい。
電極プレート７５１及び７５２は、当該電極プレート７５１及び７５２の面内方向が複数のコンデンサ層７００の積層方向に対して略平行となるように形成されてもよい。
【0099】
電極プレート７５１には、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第１電極膜７２１の一端にある各電極領域７２２ａが電気的に接続されてもよい。電極プレート７５２には、複数のコンデンサ層７００のそれぞれの第１電極膜７２１の他端にある各電極領域７２２ｅが電気的に接続されてもよい。 それにより、電極プレート７５１及び７５２は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれを電気的に並列に接続し得る。
電極プレート７５１及び７５２には、複数のヒートシンク層７４０のそれぞれの両端が熱的に接続されてもよい。このとき、複数のヒートシンク層７４０のそれぞれの両端には、電極プレート７５１及び７５２と同じ材料が予め溶射されていてもよい。電極プレート７５１及び７５２と、複数のヒートシンク層７４０のそれぞれの両端との間の接触熱抵抗が低減され得る。
それにより、電極プレート７５１及び７５２には、複数のヒートシンク層７４０によって吸収された熱が熱伝導により効率的に伝達され得る。
【0100】
電極端子７６１及び７６２は、電極プレート７５１及び７５２にそれぞれ電気的及び熱的に接続されてもよい。 電極端子７６１及び７６２のそれぞれは、電極プレート７５１及び７５２と同一の材料を用いて形成されてもよい。電極端子７６１は、電極プレート７５１と一体的に形成されてもよい。電極端子７６２は、電極プレート７５２と一体的に形成されてもよい。
電極端子７６１及び７６２は、複数のコンデンサ層７００の積層方向に対して略垂直な方向に向かって延びるように形成されてもよい。
それにより、電極端子７６１及び７６２は、ポリイミドコンデンサ７０の電極端子を構成し得る。
また、電極端子７６１及び７６２には、複数のヒートシンク層７４０によって吸収され電極プレート７５１及び７５２に伝わった熱が熱伝導により効率的に伝達され得る。なお、電極端子７６１及び７６２が冷媒流路等の冷却機構と熱的に接続されていると、電極端子７６１及び７６２には当該熱が更に効率的に伝達され得る。
【0101】
コーティング部材７７０は、電気絶縁性を有する樹脂材料を用いて形成されてもよい。例えば、コーティング部材７７０は、エポキシ樹脂を用いて形成されてもよい。 コーティング部材７７０は、電極端子７６１及び７６２以外のポリイミドコンデンサ７０全体を覆ってもよい。
それにより、コーティング部材７７０は、ポリイミドコンデンサ７０の内部を外部から電気的に絶縁し得る。
【0102】
上述のような構成を備えることで、ポリイミドコンデンサ７０は、電極端子７６１及び７６２の間に電圧が印加されると、複数のコンデンサ層７００のそれぞれに電気エネルギーが蓄積され得る。その後、電極端子７６１及び７６２の間に電圧が印加されなくなると、ポリイミドコンデンサ７０は、複数のコンデンサ層７００に蓄積された電気エネルギーを放出し得る。すなわち、ポリイミドコンデンサ７０は、電極端子７６１及び７６２を介して充放電を繰り返し得る。 充放電を繰り返すと、ポリイミドコンデンサ７０に含まれる複数のコンデンサ層７００は発熱し得る。複数のコンデンサ層７００で発生した熱は、複数のヒートシンク層７４０によって吸収され得る。特に、上述した複数のヒートシンク層７４０の構成により、発熱した複数のコンデンサ層７００同士の熱干渉を抑制しながら、複数のコンデンサ層７００で発生した熱が複数のヒートシンク層７４０に吸収され得る。
複数のヒートシンク層７４０によって吸収された熱は、電極プレート７５１及び７５２を介して電極端子７６１及び７６２に伝達され得る。電極端子７６１及び７６２に伝達された熱は、当該電極端子７６１及び７６２に接続された冷却機構に伝達され、ポリイミドコンデンサ７０の外部に排出され得る。それにより、ポリイミドコンデンサ７０の温度上昇は抑制され得る。ポリイミドコンデンサ７０の温度は、例えば８０℃以下に維持されてもよい。
【0103】
また、ポリイミドコンデンサ７０は、コンデンサ層７００の数を変更することで、当該ポリイミドコンデンサ７０の内部に含まれる並列に接続されたコンデンサの数を適宜変更し得る。 それにより、ポリイミドコンデンサ７０は、所望の容量を簡単な設計変更で実現し得る。ポリイミドコンデンサ７０に含まれる複数のコンデンサ層７００の数は、例えば１６層〜２４層であってもよい。ポリイミドコンデンサ７０の容量がピーキングコンデンサ６０と同程度である場合、ポリイミドコンデンサ７０は、ピーキングコンデンサ６０よりも小型化され得る。
【0104】
このように、ポリイミドコンデンサ７０は、誘電体をポリイミドとしてエネルギー損失、容量の温度依存性、及び耐熱性等の優位性を確保し、簡単な構成で耐電圧性能を向上させると共に、多層化により簡単に容量増加を図りつつ、効率的に温度上昇を抑制し得る。 よって、ポリイミドコンデンサ７０は、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力するガスレーザ装置１においても高い性能を安定して発揮し得るため、主放電部１１に電力を供給するピーキングコンデンサに好適であり得る。
【0105】
なお、ポリイミドコンデンサ７０は、図５Ａ〜図５Ｄに示されるように、単層構造のコンデンサ層７００を有する構成である場合にも、電気絶縁層７３０、ヒートシンク層７４０、電極プレート７５１及び７５２、電極端子７６１及び７６２、コーティング部材７７０を含んでもよい。 この場合、電気絶縁層７３０は、単層構造のコンデンサ層７００に含まれる第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６の表面を覆ってもよい。
ヒートシンク層７４０は、電気絶縁層７３０に覆われた第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６のそれぞれの外側に２つ配置されてもよい。
電極プレート７５１及び７５２は、コンデンサ層７００、電気絶縁層７３０、及びヒートシンク層７４０が積層された状態において、これらの層をその側面側から挟持してもよい。
電極端子７６１及び７６２は、電極プレート７５１及び７５２にそれぞれ接続されてもよい。
コーティング部材７７０は、電極端子７６１及び７６２以外のポリイミドコンデンサ７０全体を覆ってもよい。
【0106】
［５．充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ］ 図７Ａ及び図７Ｂを用いて、充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０について説明する。
上述のように、図５Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０は、主放電部１１に電力を供給するピーキングコンデンサに適用された場合の構成を示し得る。
パルスパワーモジュール１３に含まれる充電コンデンサは、充電器１２から受け取った電気エネルギーを、パルス圧縮用のコンデンサを介してピーキングコンデンサに充電させ得る。主放電部１１には、充電されたピーキングコンデンサからの放電によってパルス電圧が印加され得る。すなわち、パルスパワーモジュール１３の充電コンデンサは、ピーキングコンデンサと同様に、主放電部１１に電力を供給するためのコンデンサであり得る。
ポリイミドコンデンサ７０は、パルスパワーモジュール１３に含まれる充電コンデンサにも適用され得る。当該充電コンデンサはピーキングコンデンサほどの高い耐電圧を必要としない。このため、充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０は、ピーキングコンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０よりも耐電圧性能が低くてもよい。
充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０の構成において、図５Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０と同様の構成については説明を省略する。
【0107】
図７Ａは、充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０の基本構造を説明するための図を示す。 なお、本実施形態では、図７Ａに示されたポリイミドコンデンサ７０の基本構造を、図５Ａ〜図６Ｅと同様に、「コンデンサ層７００」ともいう。
充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０の基本構造であるコンデンサ層７００は、ポリイミド膜７１０と、一対の電極膜７２０と、を含んでもよい。
【0108】
ポリイミド膜７１０の厚みは、例えば５μｍ〜２５μｍ程度あってもよい。好適には、ポリイミド膜７１０の厚みは、例えば１２．５μｍであってもよい。 【0109】
一対の電極膜７２０に含まれる第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６のそれぞれは、金、銀、銅、アルミニウム等の高い熱伝導性を有する導電性材料で形成されてもよい。好適には、第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６のそれぞれは、銅を用いて形成されてもよい。 第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６のそれぞれの厚みは、例えば５μｍ〜２０μｍ程度であってもよい。好適には、第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６のそれぞれの厚みは、例えば１０μｍであってもよい。
【0110】
第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６のそれぞれは、図５Ａ〜図６Ｅに示された一対の電極膜７２０のように、複数の電極領域に分割されていなくてもよい。 第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６は、図７Ａに示されるように、それぞれ略一様な電極膜であってもよい。当該第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６のそれぞれの一部は、ポリイミド膜７１０を介して互いに対向してもよい。
一対の電極膜７２０及びポリイミド膜７１０を含むコンデンサ層７００は、１つのコンデンサを構成し得る。このとき、１つのコンデンサ層７００によって構成された１つのコンデンサの容量は、一対の電極膜７２０のそれぞれ電極膜が略一様に形成されているため、図５Ａ〜図６Ｅに示された１つのコンデンサ層７００に比べて大容量となり得る。
なお、コンデンサ層７００の他の構成については、図５Ａ〜図６Ｅに示されたコンデンサ層７００の構成と同様であってもよい。
【0111】
図７Ｂは、図７Ａに示された基本構造のコンデンサ層７００を多層化して構成されたポリイミドコンデンサ７０を説明するための図を示す。 多層化されたポリイミドコンデンサ７０は、複数のコンデンサ層７００と、複数の電気絶縁層７３０と、電極プレート７５１及び７５２と、電極端子７６１及び７６２と、コーティング部材７７０とを含んでもよい。
図７Ｂに示されたポリイミドコンデンサ７０には、図５Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０に含まれる複数のヒートシンク層７４０が含まれていなくてもよい。
【0112】
複数のコンデンサ層７００のそれぞれに含まれる第１電極膜７２１の一端は、電極プレート７５１に対して電気的及び熱的に接続されてもよい。複数のコンデンサ層７００のそれぞれに含まれる第２電極膜７２６の一端は、電極プレート７５２に対して電気的及び熱的に接続されてもよい。 【0113】
複数の電気絶縁層７３０のそれぞれの厚みは、例えば２０μｍ〜１００μｍ程度であってもよい。好適には、複数の電気絶縁層７３０のそれぞれの厚みは、例えば７０μｍであってもよい。 ポリイミドコンデンサ７０の他の構成については、図５Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０の構成と同様であってもよい。
【0114】
上述のような構成を備えることで、ポリイミドコンデンサ７０は、図５Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０と同様に、電極端子７６１及び７６２を介して充放電を繰り返し得る。 充放電を繰り返すと、ポリイミドコンデンサ７０に含まれる複数のコンデンサ層７００は発熱し得る。複数のコンデンサ層７００で発生した熱は、当該複数のコンデンサ層７００のそれぞれに含まれる一対の電極膜７２０を伝って、電極プレート７５１及び７５２によって吸収され得る。これは、当該一対の電極膜７２０の第１電極膜７２１及び第２電極膜７２６が、分割されておらず略一様に形成されているためであり得る。このことから、当該ポリイミドコンデンサ７０には複数のヒートシンク層７４０が含まれていなくてもよい。
電極プレート７５１及び７５２によって吸収された熱は、電極端子７６１及び７６２に伝達され得る。電極端子７６１及び７６２に伝達された熱は、当該電極端子７６１及び７６２に接続された冷却機構に伝達され、ポリイミドコンデンサ７０の外部に排出され得る。それにより、ポリイミドコンデンサ７０の温度上昇は抑制され得る。
【0115】
このように、図７Ｂに示されたポリイミドコンデンサ７０は、図５Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０と比べて、エネルギー損失、容量の温度依存性、及び耐熱性等の優位性を確保しつつ、より簡単な構成で更なる容量増加を図ると共に温度上昇を抑制し得る。 よって、ポリイミドコンデンサ７０は、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力するガスレーザ装置１においても高い性能を安定して発揮し得るため、主放電部１１に電力を供給する充電コンデンサにも好適であり得る。
【0116】
なお、充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０の多層構造は、図７Ｂに示された複数のコンデンサ層７００が積層された構造に限定されない。 例えば、複数のコンデンサ層７００のそれぞれに含まれるポリイミド膜７１０が１つのシート状に繋がって形成されていてもよい。当該ポリイミド膜７１０は、幅５０ｍｍ〜１００ｍｍ、長さ１０００ｍｍ〜２０００ｍｍの大きさに形成されてもよい。シート状のポリイミド膜７１０の上面及び下面には、複数対の電極膜７２０が形成されてもよい。
そして、充電コンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０は、複数対の電極膜７２０が形成されたシート状のポリイミド膜７１０を、蛇腹状に折り畳んだり、渦巻き状に巻き込んだりすることによって、多層化されてもよい。
【0117】
［６．ポリイミドコンデンサを含むガスレーザ装置］ 図８及び図９を用いて、ポリイミドコンデンサ７０を含むガスレーザ装置１について説明する。
図８は、ポリイミドコンデンサ７０を含むガスレーザ装置１の構成を説明するための図を示す。図９は、図８に示されたレーザチャンバ１０のＺ軸方向から視た断面図を示す。
【0118】
ポリイミドコンデンサ７０は、上述のように、ピーキングコンデンサや充電コンデンサ等の主放電部１１に電力を供給するコンデンサに適用され得る。 図８及び図９に示されたガスレーザ装置１では、図１〜図３に示されたピーキングコンデンサ６０の代りに、図６Ａ〜図６Ｅの多層化されたポリイミドコンデンサ７０が適用されている。当該ポリイミドコンデンサ７０は、ピーキングコンデンサ６０よりも小型であり得る。
図８及び図９に示されたガスレーザ装置１の構成において、図１及び図２に示されたガスレーザ装置１と同様の構成については説明を省略する。図８及び図９に示されたガスレーザ装置１に含まれるポリイミドコンデンサ７０の構成において、図５Ａ〜図６Ｅと同様の構成については説明を省略する。
【0119】
図６Ａ〜図６Ｅの多層化されたポリイミドコンデンサ７０は、ピーキングコンデンサ６０と同様に、当該第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の上流側及び下流側の位置に、それぞれ複数個配置されてもよい。 ポリイミドコンデンサ７０の電極端子７６１は、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子１３ｂに接続されてもよい。ポリイミドコンデンサ７０の電極端子７６１は、接続部１９及びフィードスルー１８を介して、第１放電電極１１ａに接続されてもよい。
ポリイミドコンデンサ７０の電極端子７６２は、ホルダ５０の壁５０ａに接続されてもよい。
ポリイミドコンデンサ７０がピーキングコンデンサ６０よりも小型化され得るため、ポリイミドコンデンサ７０は、ピーキングコンデンサ６０よりもレーザチャンバ１０側に近い位置に配置されてもよい。
それにより、図８及び図９に示されたガスレーザ装置１の放電回路におけるループ面積は、図１及び図２に示されたガスレーザ装置１よりも小さくなり得る。図８及び図９に示されたガスレーザ装置１の放電効率は、図１及び図２に示されたガスレーザ装置１よりも向上し得る。
【0120】
ガスレーザ装置１の接続部１９は、ピーキングコンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０を他の構成要素と接続するための部材であってもよい。 接続部１９は、接続プレート１９ａと、接続端子１９ｂと、接続端子１９ｃとを含まなくてもよい。接続部１９は、接続プレート１９ｄを含んでもよい。
【0121】
接続プレート１９ｄは、断面が矩形状の導電板によって構成されてもよい。 接続プレート１９ｄは、第１放電電極１１ａの長手方向に沿って配置されてもよい。
接続プレート１９ｄの下面は、フィードスルー１８と電気的に接続されてもよい。
接続プレート１９ｄの上面は、パルスパワーモジュール１３の高電圧端子１３ｂと電気的に接続されてもよい。
第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の上流側に位置する接続プレート１９ｄの上面は、当該上流側に位置する複数のポリイミドコンデンサ７０のそれぞれの電極端子７６１と電気的に接続されてもよい。第１放電電極１１ａにおけるレーザガス流の下流側に位置する接続プレート１９ｄの上面は、当該下流側に位置する複数のポリイミドコンデンサ７０のそれぞれの電極端子７６１と電気的に接続されてもよい。
【0122】
ホルダ５０は、ピーキングコンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０を保持する容器であってもよい。 ポリイミドコンデンサ７０がピーキングコンデンサ６０よりも小型化され得るため、ホルダ５０のＹ軸方向の大きさは、ピーキングコンデンサ６０を保持するホルダ５０に比べて小さくてもよい。
ホルダ５０の壁５０ａの内部には、冷媒が流れる冷媒流路５３が設けられてもよい。冷媒は冷却水であってもよい。
冷媒流路５３は、図示しないポンプに連結されてもよい。冷媒流路５３を流れる冷媒は、当該ポンプによって循環してもよい。
冷媒流路５３は、ポリイミドコンデンサ７０の電極端子７６２が接続された位置付近の壁５０ａの内部に設けられてもよい。
ポリイミドコンデンサ７０で発生した熱は、電極端子７６２を介してホルダ５０の壁５０ａに伝達され得る。当該壁５０ａに伝達された熱は、冷媒流路５３を循環する冷媒に伝達され、ホルダ５０の外部に排出され得る。
それにより、図８及び図９に示されたガスレーザ装置１に含まれるポリイミドコンデンサ７０は、図１及び図２に示されたガスレーザ装置１に含まれるより温度上昇が抑制され得る。
図８及び図９に示されたガスレーザ装置１の他の構成については、図１及び図２に示されたガスレーザ装置１の構成と同様であってもよい。
【0123】
上述のような構成を備えることで、図８及び図９に示されたガスレーザ装置１は、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力する場合であってもピーキングコンデンサの性能を安定化させ得る。 それにより、図８及び図９に示されたガスレーザ装置１は、ピーキングコンデンサから主放電部１１に印加されるパルス電圧を安定化させ、出力されるパルスレーザ光の性能を安定化させ得る。特に、図８及び図９に示されたガスレーザ装置１は、出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギー、パルス幅の波形、スペクトル幅の波形等を安定化させ得る。
更に、図８及び図９に示されたガスレーザ装置１は、当該ガスレーザ装置１の放電回路において放電効率を向上させ得る。
【0124】
［７．ポリイミドコンデンサの変形例］図１０〜図１２を用いて、ポリイミドコンデンサ７０の変形例について説明する。
半導体露光装置の光源として用いられるガスレーザ装置１において、ポリイミドコンデンサ７０には、例えば１５０ｐＦ〜４００ｐＦ程度の容量が要求され得る。更に、ポリイミドコンデンサ７０には、例えば２０ｋＶ〜５０ｋＶ程度の耐電圧性能が要求され得る。
しかしながら、ポリイミドを誘電体とするコンデンサにおいて、上記のような容量で上記のような高い耐電圧性能を有するコンデンサは普及していないのが現状であり得る。
【0125】
図１０は、図６Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０に含まれる１つのコンデンサ層７００の一部を拡大した図を示す。上述のように、１つのコンデンサ層７００には、一対の電極膜７２０及びポリイミド膜７１０が含まれ得る。一対の電極膜７２０には、第１及び第２電極膜７２１及び７２６が含まれ得る。第１及び第２電極膜７２１及び７２６には、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄが含まれ得る。
【0126】
ポリイミドコンデンサ７０に高電圧が印加されると、図１０の破線部分に示されるように、一対の電極膜７２０に含まれる複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄの角部分には、電界集中が発生し易い。加えて、図１０の破線部分に示されるように、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄと、ポリイミド膜７１０と、電気絶縁層７３０との三者の境界部分には、電界集中が発生し易い。そのため、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ同士や複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄ同士で絶縁破壊が発生し、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ同士の間や複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄ同士が短絡し易い。
よって、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ同士や複数の電極領域７２７ａ〜７２７ｄ同士で発生する絶縁破壊を抑制することには改善の余地があり得る。当該絶縁破壊を抑制することによってポリイミドコンデンサ７０の耐電圧性能を向上させ得る。
【0127】
なお、図１０に示されたポリイミドコンデンサ７０のポリイミド膜７１０の厚みは、例えば１２〜１５μｍ程度であってもよい。一対の電極膜７２０に含まれる複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの厚みは、例えば１０μｍ程度であってもよい。
電気絶縁層７３０の厚みは、ポリイミド膜７１０の表面から例えば７０μｍ〜８０μｍ程度であってもよい。
【0128】
図１１は、ポリイミドコンデンサ７０の変形例を説明するための図を示す。図１２は、図１１に示されたポリイミドコンデンサ７０に含まれる１つのコンデンサ層７００の一部を拡大した図を示す。変形例に係るポリイミドコンデンサ７０は、図６Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０に対して、複数の電気絶縁層７３０の構成が主に異なってもよい。
変形例に係るポリイミドコンデンサ７０の構成において、図６Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０と同様の構成については説明を省略する。
【0129】
変形例に係るポリイミドコンデンサ７０に含まれる複数の電気絶縁層７３０のそれぞれは、絶縁破壊電圧が互いに異なる複数の絶縁部材を含んでもよい。複数の電気絶縁層７３０のそれぞれは、少なくとも弾性体の絶縁部材を含んでもよい。
複数の電気絶縁層７３０のそれぞれは、絶縁破壊電圧及び弾性体の有無が互いに異なる複数の絶縁部材を含んでもよい。
複数の電気絶縁層７３０のそれぞれは、第１絶縁部材７３１と、第２絶縁部材７３２と、を含んでもよい。
【0130】
第２絶縁部材７３２は、非弾性体の電気絶縁材料を用いて形成されてもよい。第２絶縁部材７３２は、第１絶縁部材７３１より大きい絶縁破壊電圧を有する電気絶縁材料を用いて形成されてもよい。第２絶縁部材７３２は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれに含まれる一対の電極膜７２０及びポリイミド膜７１０に密着し得る電気絶縁材料を用いて形成されてもよい。第２絶縁部材７３２は、ポリイミド樹脂を用いて形成されてもよい。
第２絶縁部材７３２は、ポリイミドワニス等の液体状のポリイミド樹脂を一対の電極膜７２０及びポリイミド膜７１０の上に塗布した後、乾燥されて固化されることによって、形成されてもよい。
第２絶縁部材７３２の厚みは、ポリイミド膜７１０の表面から例えば２０μｍ程度であってもよい。第２絶縁部材７３２の厚みは、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの表面から例えば１０μｍ程度であってもよい。
【0131】
第２絶縁部材７３２は、複数のコンデンサ層７００のそれぞれに含まれる一対の電極膜７２０及びポリイミド膜７１０のそれぞれに接触して設けられてもよい。第２絶縁部材７３２は、一対の電極膜７２０に含まれる複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄのそれぞれの表面を覆い、且つ、ポリイミド膜７１０の表面を覆ってもよい。このとき、第２絶縁部材７３２は、間隔７２３ａ〜７２３ｄ及び７２８ａ〜７２８ｅのそれぞれを充填するように、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄ並びにポリイミド膜７１０のそれぞれの表面を覆ってもよい。更に、第２絶縁部材７３２は、その表面が略平坦で且つポリイミド膜７１０に略平行となるように、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄ並びにポリイミド膜７１０のそれぞれの表面を覆ってもよい。
【0132】
第２絶縁部材７３２の表面が、略平坦でなく、複数の電極領域７２２ａ〜７２２ｅ及び７２７ａ〜７２７ｄと間隔７２３ａ〜７２３ｄ及び７２８ａ〜７２８ｅとの凹凸形状に追従するように形成されると、凹凸形状となった第２絶縁部材７３２の角部分で電界集中が発生し易い。このため、第２絶縁部材７３２の表面は略平坦であることが好ましい。
【0133】
第１絶縁部材７３１は、弾性体の電気絶縁材料を用いて形成されてもよい。第１絶縁部材７３１は、第２絶縁部材７３２より小さい絶縁破壊電圧を有する電気絶縁材料を用いて形成されてもよい。第１絶縁部材７３１は、ある程度の熱伝導性を有する電気絶縁材料を用いて形成されてもよい。第１絶縁部材７３１は、第２絶縁部材７３２及びヒートシンク層７４０に密着し得る材料を用いて形成されてもよい。第１絶縁部材７３１は、シリコーン樹脂を用いて形成されてもよい。第１絶縁部材７３１を形成する材料は、図６Ａ〜図６Ｅに示された複数の電気絶縁層７３０のそれぞれを形成する材料と実質的に同一であってもよい。
第１絶縁部材７３１の厚みは、第２絶縁部材７３２の表面から例えば５０μｍ程度であってもよい。
【0134】
第１絶縁部材７３１は、第２絶縁部材７３２及びヒートシンク層７４０のそれぞれに接触して設けられてもよい。第１絶縁部材７３１は、第２絶縁部材７３２とヒートシンク層７４０との間を充填するように、設けられてもよい。
【0135】
また、変形例に係るポリイミドコンデンサ７０に含まれる１つのコンデンサ層７００の内部に含まれる直列に接続されたコンデンサの数は、要求される耐電圧性能が絶縁破壊電圧で２０ｋＶ〜５０ｋＶである場合、例えば８〜３０個であってもよい。変形例に係るポリイミドコンデンサ７０に含まれる複数のコンデンサ層７００の数は、要求される容量が１５０ｐＦ〜４００ｐＦである場合、例えば１６層〜５０層であってもよい。
【0137】
上記構成により、変形例に係るポリイミドコンデンサ７０は、半導体露光装置の光源として用いられるガスレーザ装置１のコンデンサにおいて最適な１５０ｐＦ〜４００ｐＦ程度の容量を確保し得る。更に、変形例に係るポリイミドコンデンサ７０は、複数の電気絶縁層７３０のそれぞれが第２絶縁部材７３２を含むことにより、耐電圧性能を向上させて２０ｋＶ〜５０ｋＶ程度の高い耐電圧性能を確保し得る。
また、変形例に係るポリイミドコンデンサ７０は、複数の電気絶縁層７３０のそれぞれが第１絶縁部材７３１を含むことにより、コンデンサ層７００で発熱した熱を、第２絶縁部材７３２を介してヒートシンク層７４０に効率的に伝達し得る。
しかも、変形例に係るポリイミドコンデンサ７０は、複数の電気絶縁層７３０のそれぞれが第１絶縁部材７３１を含むことにより、コンデンサ層７００、第２絶縁部材７３２及びヒートシンク層７４０の熱変形を、第１絶縁部材７３１の弾性変形によって吸収し得る。
【0138】
それにより、変形例に係るポリイミドコンデンサ７０は、図６Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０よりも更に耐電圧性能及び耐久性能を向上させ得るため、高繰り返し周波数でパルスレーザ光を出力する場合であってもコンデンサの性能を更に安定化させ得る。その結果、変形例に係るポリイミドコンデンサ７０を備えるガスレーザ装置１は、図６Ａ〜図６Ｅに示されたポリイミドコンデンサ７０を備えるガスレーザ装置１よりも、出力されるパルスレーザ光の性能を更に安定化させ得る。
【0139】
なお、図１１及び図１２に示されたポリイミドコンデンサ７０の変形例は、図６Ａ〜図６Ｅに示されたピーキングコンデンサに適用されたポリイミドコンデンサ７０に限定されない。図１１及び図１２に示されたポリイミドコンデンサ７０の変形例は、図７Ａ及び図７Ｂに示された充電コンデンサに適用されるポリイミドコンデンサ７０においても、適用され得る。【0140】
［８．その他］ ［８．１ ガスレーザ装置に用いられる充放電回路］
図１３を用いて、ガスレーザ装置１に用いられる充放電回路について説明する。
図１３は、ガスレーザ装置１に用いられる充放電回路の回路構成を説明するための図を示す。
【0141】
パルスパワーモジュール１３は、上述したスイッチ１３ａである半導体スイッチと、トランスＴＣ１と、磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３と、充電コンデンサＣ０と、コンデンサＣ１及びＣ２と、を含んでもよい。 コンデンサＣ１及びＣ２は、パルス圧縮用のコンデンサであってもよい。
コンデンサＣ３は、ピーキングコンデンサであってもよい。
コンデンサＣｃは、予備電離用のコンデンサであってもよい。
磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３には電流が流れ易くなり得る。当該閾値は磁気スイッチ毎に異なる値であってもよい。
本実施形態では、磁気スイッチＭＳ１〜ＭＳ３が電流を流し易い状態であることを、「磁気スイッチが閉じている」ともいう。
【0142】
スイッチ１３ａは、トランスＴＣ１の１次側と充電コンデンサＣ０との間に設けられてもよい。 磁気スイッチＭＳ１は、トランスＴＣ１の２次側とコンデンサＣ１との間に設けられてもよい。
磁気スイッチＭＳ２は、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に設けられてもよい。
磁気スイッチＭＳ３は、コンデンサＣ２とコンデンサＣ３との間に設けられてもよい。
トランスＴＣ１の１次側と２次側とは、電気的に絶縁されていてもよい。トランスＴＣ１の１次側の巻き線の方向と２次側の巻き線の方向とは、逆方向であってもよい。
【0143】
第２放電電極１１ｂ及び予備電離外電極４３は、接地されていてもよい。 コンデンサＣｃを含む分圧回路は、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂに対して並列に接続されてもよい。
コンデンサＣｃは、予備電離内電極４１、誘電体パイプ４２、及び予備電離外電極４３に対して直列に接続されてもよい。
【0144】
図１３に示された充放電回路の動作について説明する。 充電器１２には、制御部３０により充電電圧Ｖｈｖが設定されてもよい。充電器１２は、設定された充電電圧Ｖｈｖに基づいて、充電コンデンサＣ０を充電してもよい。
パルスパワーモジュール１３のスイッチ１３ａには、制御部３０により発振トリガ信号が出力されてもよい。発振トリガ信号がスイッチ１３ａに入力されると、パルスパワーモジュール１３は、スイッチ１３ａがＯＮになってもよい。スイッチ１３ａがＯＮになると、充電コンデンサＣ０からトランスＴＣ１の１次側に電流が流れ得る。
【0145】
トランスＴＣ１の１次側に電流が流れると、電磁誘導によってトランスＴＣ１の２次側に逆方向の電流が流れ得る。トランスＴＣ１の２次側に電流が流れると、やがて磁気スイッチＭＳ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達し得る。 磁気スイッチＭＳ１に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチＭＳ１は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＭＳ１は閉じ得る。
磁気スイッチＭＳ１が閉じると、トランスＴＣ１の２次側からコンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１が充電され得る。
【0146】
コンデンサＣ１が充電されることにより、やがて磁気スイッチＭＳ２は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＭＳ２は閉じ得る。 磁気スイッチＭＳ２が閉じると、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電流が流れ、コンデンサＣ２が充電され得る。このとき、コンデンサＣ１を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ２が充電されてもよい。
【0147】
コンデンサＣ２が充電されることにより、やがて磁気スイッチＭＳ３は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチＭＳ３は閉じ得る。 磁気スイッチＭＳ３が閉じると、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３に電流が流れ、コンデンサＣ３が充電され得る。このとき、コンデンサＣ２を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ３が充電されてもよい。
【0148】
このように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３へと電流が順次流れることにより、当該電流のパルス幅は圧縮され得る。 【0149】
コンデンサＣ３が充電されることにより、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの間には、コンデンサＣ３によってパルス電圧が印加され得る。 【0150】
第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂに対して並列に接続された分圧回路は、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの間に印加されるパルス電圧を分圧してもよい。 分圧される範囲は、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの間に印加されるパルス電圧の２５％〜７５％の範囲であってもよい。分圧されたパルス電圧は、予備電離内電極４１及び予備電離外電極４３の間に印加されてもよい。
分圧回路における分圧比、コンデンサＣｃの容量、及びインダクタＬ０のインダクタンスを調節することにより、分圧回路の時定数は所望の値に調節され得る。それにより、主放電に対する予備電離放電のタイミングは調節され得る。分圧回路における合成容量は、コンデンサＣ３の容量の１０％以下に調節されてもよい。
予備電離内電極４１と予備電離外電極４３との間にパルス電圧が印加されると、誘電体パイプ４２の表面にコロナ放電が生成し得る。そして、このコロナ放電により生成したＵＶ光によって、主放電部１１の放電空間内のレーザガスは予備電離され得る。
【0151】
第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの間に印加されたパルス電圧がレーザガスの絶縁耐圧より大きくなると、レーザガスは絶縁破壊され得る。レーザガスが絶縁破壊されると、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂの間には主放電が発生し得る。このとき、第１放電電極１１ａには、負の電位が印加されてもよい。 【0152】
［８．２ その他の変形例］ ガスレーザ装置１は、エキシマレーザ装置ではなく、フッ素ガス及びバッファガスをレーザガスとするフッ素分子レーザ装置であってもよい。
【0153】
第１放電電極１１ａは、カソード電極ではなくアノード電極であってもよい。第２放電電極１１ｂは、アノード電極ではなくカソード電極であってもよい。この場合、例えば、パルスパワーモジュール１３のトランスＴＣ１における１次側の巻き線方向と２次側の巻き線方向とを同一の方向にすることで、第１放電電極１１ａ及び第２放電電極１１ｂをそれぞれアノード電極及びカソード電極にすればよい。 【0154】
ガスレーザ装置１は、狭帯域化モジュール１４を備えた狭帯域化レーザ装置でなく、自然発振光を出力するレーザ装置であってもよい。この場合、ガスレーザ装置１には、狭帯域化モジュール１４の代りに高反射ミラーが配置されてもよい。 【0155】
上記で説明した実施形態は、変形例を含めて、各実施例同士や各実施形態同士で互いの技術を適用し得ることは、当業者には明らかであろう。 【0156】
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。 【0157】
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書、及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾語「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。 【符号の説明】
【0158】
１ …ガスレーザ装置 １０ …レーザチャンバ
１１ …主放電部
１１ａ …第１放電電極
１１ｂ …第２放電電極
３０ …制御部
７０ …ポリイミドコンデンサ
７００ …コンデンサ層
７１０ …ポリイミド膜
７２０ …電極膜
７２１ …第１電極膜
７２２ …電極領域
７２３ …間隔
７２６ …第２電極膜
７２７ …電極領域
７２８ …間隔
７３０ …電気絶縁層
７３１ …第１絶縁部材
７３２ …第２絶縁部材
７４０ …ヒートシンク層