JP2000188439A - パルスレーザの発光タイミング信号制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】レーザの発光タイミングと半導体露光装置側で
の制御タイミングとの同期精度を向上させる。 【解決手段】充電電源ＨＶと複数の磁気スイッチＡＬ0
〜ＡＬ2と複数のコンデンサＣ0〜Ｃ2、Ｃpとによって構
成される複数段の電荷転送回路を有する磁気パルス圧縮
回路と、この磁気パルス圧縮回路に充電電源ＨＶを断続
するスイッチング手段ＳＷと、前記磁気パルス圧縮回路
の出力端に接続されたレーザ放電電極６とを有し、半導
体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有す
るレーザ発振同期信号をトリガとして前記スイッチング
手段をオンして、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ
発振を行うパルスレーザにおいて、前記磁気パルス圧縮
回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を
流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流パルス
検出センサ２０と、この電流パルス検出センサ２０の検
出信号を実発光前の所定時間前に各パルスレーザ発振の
発光タイミング信号Ｈｔとして前記半導体露光装置側へ
出力する補償を行う電圧補償部４０，温度補償部５０を
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気パルス圧縮
回路を用いて所定の繰り返し周波数でパルス放電を行う
ことでレーザ媒質を励起してパルスレーザ発振を行うパ
ルスレーザにおいて、パルスレーザの発光タイミングと
半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向
上させるようにしたパルスレーザの発光タイミング信号
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体装置製造用の縮小投影
露光装置（以下、ステッパ装置という）の光源としてエ
キシマレ―ザの利用が注目されている。これはエキシマ
レ―ザの波長が短い（ＫｒＦの波長は約２４８．４ｎ
ｍ）ことから光露光の限界を０．５μｍ以下に延ばせる
可能性があること、同じ解像度なら従来用いていた水銀
ランプのｇ線やｉ線に比較して焦点深度が深いこと、レ
ンズの開口数（ＮＡ）が小さくて済み、露光領域を大き
くできること、大きなパワ―が得られること等の多くの
優れた利点が期待できるからである。

【０００３】図３９に、エキシマレーザ１とステッパ装
置１０の制御系の一般的な構成を示す。

【０００４】エキシマレーザ１は、放電電極等が内蔵さ
れるレーザチャンバ２、放電電極間にパルス放電の繰り
返し周波数に同期した高周波電圧を印加するパルス電源
装置３、レーザチャンバ２から出射されたレーザ光のエ
ネルギーをモニタするエネルギーモニタ４、ステッパ装
置１０側からのエネルギー指令およびエネルギーモニタ
４のモニタ値等に基づいてパルス電源装置３の電源電圧
制御，レーザ発振波長制御、レーザガスの供給制御など
を実行するレーザコントローラ５などを有している。、
ステッパ装置１０は、繰り返しパルス発振のトリガ信号
となるパルス発振同期信号ＴＲ、レーザ発振の目標エネ
ルギー指令等をエキシマレーザ側に送信するステッパコ
ントローラ１１と、ウェハを載置した移動可能なウェハ
テーブル１２などを有しており、エキシマレーザ１から
入射されたレーザ光を用いてウェハテーブル１２上のウ
ェハを縮小投影露光する。

【０００５】図３９のパルス電源装置３としては、 近
年、サイラトロン、ＧＴＯなどの主スイッチの耐久性の
向上のために磁気パルス圧縮回路を使用したものが用い
られることが多く、図４０に一般的な容量移行型の磁気
パルス圧縮放電装置の等価回路を示す。また、図４１に
図４０の回路各部における電圧および電流の波形を示
す。

【０００６】この図４０の放電回路は、可飽和リアクト
ルから成る３個の磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和現象
を利用した２段の磁気パルス圧縮回路である。

【０００７】まず、１発目のレーザ発振トリガ信号が受
信される前にステッパ装置１０側からエネルギー指令値
が入力されるので、レーザコントローラ５はこのエネル
ギーを出すのに必要な電源電圧値を計算し、この計算値
に基づき高電圧電源ＨＶの電圧Ｖ0を調整する。そし
て、この時点でコンデンサＣ0に、磁気スイッチＡＬ0、
コイルＬ1を介して高電圧電源ＨＶからの電荷をプリチ
ャージしておく。

【０００８】その後、ステッパ装置１０側からの１発目
のレーザ発振同期信号（トリガ信号）ＴＲが受信される
と、この受信時点で主スイッチＳＷがオンにされる（図
４１、時刻ｔ0）。主スイッチＳＷがオンになった後、
コンデンサＣ0の電圧ＶC0の時間積（電圧ＶC0の時間積
分値）が磁気スイッチＡＬ0の設定特性で決まる限界値
に達すると、この時点ｔ1において磁気スイッチＡＬ0は
飽和し、コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、主スイッ
チＳＷ、コンデンサＣ1のループに電流パルスｉ0が流れ
る。この電流パルスｉ0が流れ始めてから０になる（時
刻ｔ2）までの時間τ0、即ちコンデンサＣ0からコンデ
ンサＣ1に電荷が完全に移行されるまでの電荷転送時間
τ0は、主スイッチＳＷなどによる損失を無視すれば、
コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、コンデンサＣ1の
各容量、インダクタンスによって決まる。

【０００９】この後、コンデンサＣ1の電圧ＶC1の時間
積が磁気スイッチＡＬ1の設定特性で決まる限界値に達
すると、この時点ｔ3において磁気スイッチＡＬ1は飽和
し、低インピーダンスとなる。これにより、コンデンサ
Ｃ1、コンデンサＣ2、磁気スイッチＡＬ1のループに電
流パルスｉ1が流れる。この電流パルスｉ1は、コンデン
サＣ1、Ｃ2および磁気スイッチＡＬ1の容量、インダク
タンスによって決定される所定の転送時間τ1を経由し
た後、時刻ｔ4で０になる。

【００１０】さらにこの後、コンデンサＣ2の電圧ＶC2
の時間積が磁気スイッチＡＬ2の設定特性で決まる限界
値に達すると、この時点ｔ5において磁気スイッチＡＬ2
は飽和し、これにより、コンデンサＣ2、ピーキングコ
ンデンサＣP、磁気スイッチＡＬ2のループに電流パルス
ｉ2が流れる。

【００１１】その後、ピーキングコンデンサＣpの電圧
ＶCpは充電の進展とともに上昇し、この電圧ＶCpが所定
の主放電開始電圧に達すると、この時点ｔ6において主
電極６間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始さ
れる。この主放電によってレーザ媒質が励起され、数ｎ
ｓｅｃ後にレーザ光が発生される。

【００１２】この後、主放電によってピーキングコンデ
ンサＣpの電圧は急速に低下し、所定時間経過後に充電
開始前の状態に戻る。

【００１３】このような放電動作が、トリガ信号ＴＲに
同期した主スイッチ５のスイッチング動作によって繰り
返し行われることにより、所定の繰り返し周波数（パル
ス発振周波数）でのパルスレーザ発振が行われる。

【００１４】図４０の磁気圧縮回路によれば、磁気スイ
ッチおよびコンデンサで構成される各段の電荷転送回路
のインダクタンスが後段にいくにつれ小さくなるように
設定されているので、電流パルスｉ0〜ｉ2のピーク値が
順次高くなりかつその通電幅も順次狭くなるようなパル
ス圧縮動作が行われ、この結果主電極６間に短時間での
強い放電が得られることになる。

【００１５】ところで、ステッパ装置１０側での露光方
式は、近年、ステージを停止させて露光を行う一括露光
方式からステージを移動させながら露光を行うステップ
＆スキャン方式に移行しつつある。このステップ＆スキ
ャン方式の利点は、大面積を露光できる点にあり、今
後、集積度が増すに従ってチップサイズは大きくなる傾
向にあり、ステップ＆スキャン方式が主流となっていく
であろう。

【００１６】このステップ＆スキャン方式では、図４２
に示すように、ウェハ上のＩＣチップ７に対しシートビ
ームと呼ばれるレーザ光を照射した状態でレーザ光また
はウェハを所定のピッチΔＰで移動させながら露光処理
を行うようにしており、この際、ＩＣチップ７上の全て
の点の移動積算露光量（例えば図４２ではＡ点の移動積
算露光量はＰ1+Ｐ2+Ｐ3+Ｐ4）が等しくなるように走査
ピッチΔＰやシートビームの照射面積を設定すること
で、ＩＣチップ７上の各点で均一な露光が行われるよう
にする。

【００１７】このように、ステップ＆スキャン方式で
は、ステージ（またはレーザ光）を移動させながら露光
を行う。このため、エキシマレーザ側での各パルスレー
ザの実際の発光タイミングとステッパ側でのウェハ（ま
たはレーザ光）の移動制御のタイミングが完全に同期し
ていないと、すなわちパルスレーザ光が発光していない
期間中にステージの移動が行われないと、レーザ照射中
にステージの移動が行われることになり、各位置での露
光量に大きなばらつきが発生することになる。

【００１８】このように、ステップ＆スキャン方式の露
光を行う場合は、実際にレーザの発光が起こるタイミン
グを正確に把握する必要があり、このため従来において
は、ステッパ装置側はレーザ発振同期信号ＴＲを出力し
てから実際にレーザ発振が行われるまでの時間を経験や
実測データ等を用いて予測し、この予測に基づきステッ
パ装置内の各種制御の同期をとるようにしていた。

【００１９】また、ウェハを載せたステージを停止させ
てひとつのチップ全体を一括レーザ照射する一括露光方
式のステッパにおいても、従来は、レーザ照射位置を露
光の終了したＩＣチップ位置から次のＩＣチップへと移
動させるタイミングや作業開始のタイミングを前述のレ
ーザ発振同期信号ＴＲを用いて前記と同様にして推定す
るようにしていた。

【００２０】しかしながら、先の図４０に示した磁気圧
縮回路において、トリガ信号ＴＲが入力されて主スイッ
チＳＷが点呼される時点ｔ0から実際にレーザ光が発生
する時点ｔ6までの時間ｔd（以下これを発光遅延時間と
いう）は、電流パルスｉ0、ｉ1、ｉ2の通電幅τ0、τ
1、τ2と各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間σ0、
(τ0＋σ1)、（τ1＋σ2）によって左右される。

【００２１】通電幅（電荷転送時間）τ0、τ1、τ2
は、前述したように、各段の電荷転送回路に含まれるコ
ンデンサや磁気スイッチの容量およびインダクタンスに
よって決定されるので、これは磁気圧縮回路内の雰囲気
温度によって大きく影響を受ける。

【００２２】また、飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2
は、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2に加わる電圧の時間積
によって決定されるので、これらは高電圧電源ＨＶの電
圧Ｖ0によって大きく影響をうける。

【００２３】ここで、エキシマレーザにおいては、前述
したように、電源電圧Ｖ0は一定に制御されるのではな
く、レーザ出力を一定に制御するための制御パラメータ
の１つとなっており、レーザ運転中は可変制御されてい
る。すなわち、ハロゲンガスの減少によるレーザ出力の
低下を考慮して電源電圧を制御するパワーロック制御、
連続パルス発振の最初の数パルスが含まれるスパイク領
域が他の領域に比べレーザ出力が大きくなるスパイキン
グ現象を解消するために電源電圧を制御するスパイクキ
ラー制御などの各種の要因を考慮して電源電圧Ｖ0は可
変制御されている。

【００２４】このように、エキシマレーザにおいては、
電源電圧Ｖ0は制御パラメータの１つであるので、これ
を一定にしておくことは不可能であり、このため、上記
磁気スイッチの飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2は、
上記電源電圧の可変制御によって大きく変化することに
なる。

【００２５】ところで、上記飽和時間のばらつきσ0、
σ1、σ2および電荷転送時間τ0、τ1、τ2のばらつき
を実験によって調べたところ次のように結果を得た。

【００２６】電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、 σ0≒０ σ1≒０ σ2≒０ 電源電圧Ｖ0が最小電圧のとき σ0≒８００nsec σ1≒５００nsec σ2≒２００nsec 始動時（低温時） τ0≒１．６５μsec τ1≒５５０nsec τ2≒１５０nsec 連続運転時（高温時） τ0≒１．５μsec τ1≒５００nsec τ2≒１３０nsec したがって、上記実験によれば、発光遅延時間ｔdは、
電源電圧Ｖ0によって最大１．５μsec変化し、また温度
ドリフトによって最大２２０nsec変化することになる。

【００２７】なお、電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、飽
和時間σ0、σ1、σ2がほぼ０になっているのは、コン
デンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一
致するように、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電
源電圧Ｖ0の最大値を設定し、この最大電圧値を超えな
い範囲で電源電圧制御を行っているからである。このた
め、この場合には、コンデンサ間の電荷転送の途中に磁
気スイッチが飽和する、すなわちσ1、σ2が負の値をと
る事態は発生せず、これにより電流パルスのピーク値が
低下し、通電幅が増大することは確実に防止される

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
技術においては、実際の発光タイミングをレーザ発振同
期信号ＴＲに基づきステッパ装置側で予測するようにし
ていたが、実際の発光タイミングは電源電圧や温度によ
ってばらつくため、予測した発光タイミングが実際の発
光タイミングからずれ、レーザの発光タイミングとステ
ッパ側での制御タイミングとの間にうまく同期がとれな
いという問題があった。

【００２９】一方、ステッパ装置１０側から送られてき
たパルス発振同期信号ＴＲに対応して常に一定間隔の連
続パルス発振をさせたい場合があり、このような要求を
満足させる場合にも、依然として、レーザの発光タイミ
ングとステッパ側での制御タイミングとの間にうまく同
期がとれないという問題があった。

【００３０】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、実際のレーザ発光タイミングより前であって
かつ半導体露光装置から送られてくるレーザ発振同期信
号よりも実際のレーザ発光タイミングに近い物理量のタ
イミングをレーザ側で捉え、これに基づく発光タイミン
グ信号を半導体露光装置側へ送出することにより、レー
ザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミ
ングとの同期精度を向上させるパルスレーザの発光タイ
ミング信号制御装置を提供することを目的とする。

【００３１】また、この発明では、電源電圧および環境
温度の変化を補償することにより電源電圧および環境温
度の変化が発生しても常に各パルスレーザの実発光時点
より予め設定された所定時間だけ前の時点で発生される
発光タイミング信号を半導体露光装置側へ送信するよう
にして、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側で
の制御タイミングとの同期精度をさらに向上させるパル
スレーザの発光タイミング信号制御装置を提供すること
を目的とする。

【００３２】さらに、この発明では、パルス発振同期信
号が受信されてから実際にレーザが発光されるまでの時
間を各パルスに亘って常に一定になるようにして、レー
ザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミ
ングとの同期精度を向上させるパルスレーザの発光タイ
ミング信号制御装置を提供することを目的とする。

【００３３】

【課題を解決するための手段および効果】請求項１の発
明に係るパルスレーザの発光タイミング信号制御装置
は、充電電源に対し直列に接続された複数の磁気スイッ
チとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続された複
数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回路を構成
し、この複数段の電荷転送回路によって電流パルスを複
数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、この磁気パルス
圧縮回路に前記充電電源を断続するスイッチング動作を
行うスイッチング手段と、前記磁気パルス圧縮回路の出
力端に接続されたレーザ放電電極と、を有し、半導体露
光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有するレ
ーザ発振同期信号をトリガとして前記スイッチング手段
をオンすることにより、所定の繰り返し周波数のパルス
レーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、前記磁気
パルス圧縮回路における予め設定された所定の段の電荷
転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出する
電流検出手段と、前記充電電源に対する電圧指令値と前
記電流検出手段が検出した時点からパルスレーザの実発
光時点までの遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、
前記電圧指令値に応じた前記遅延時間から予め設定され
た所定時間を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流
検出手段から出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延
した遅延信号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信
号として前記半導体露光装置側に出力する出力制御手段
と、を具備したことを特徴とする。

【００３４】請求項１の発明では、予め設定された所定
の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点
を検出し、この検出信号を常にパルスレーザの実発光か
ら所定時間前に発光タイミング信号として前記半導体露
光装置側へ出力するようにしているので、半導体露光装
置側では入力された発光タイミング信号に基づき実際の
レーザ発光タイミングを予測し、この予測タイミングに
基づいてウェハ移動などの各種制御の同期をとることが
できるという作用効果を奏する。

【００３５】また、請求項１の発明では、前記電流検出
手段によって検出した電流パルスの立上がり時点からレ
ーザの実際の発光時点までの時間間隔の電源電圧の変動
によるばらつきを吸収し、当該パルスレーザの実発光時
点より予め設定された所定時間だけ前の時点で前記発光
タイミング信号が常に発せられるようにタイミング調整
を行うようにしたので、レーザの実発光タイミングと半
導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさら
に向上させることができるという作用効果を奏する。

【００３６】しかも、請求項１の発明では、双曲線近似
式を用いて待ち遅延時間を算出するようにしているの
で、簡易な構成によって遅延時間を迅速に出力すること
ができるという作用効果を奏する。

【００３７】請求項２の発明に係るパルスレーザの発光
タイミング信号制御装置は、充電電源に対し直列に接続
された複数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に
対し並列に接続された複数のコンデンサとによって複数
段の電荷転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路
によって電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮
回路と、この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続
するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、前記
磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電
極と、前記充電電源に対する電圧指令値を出力する制御
手段と、を有し、半導体露光装置側より受信した所定の
繰り返し周波数を有するパルス発振同期信号をトリガと
して前記スイッチング手段をオンすることにより、所定
の繰り返し周波数のパルスレーザ発振を実行するパルス
レーザにおいて、前記スイッチグ手段がオンされてから
レーザ発振が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範
囲の最大値以上である所定の基準遅延時間が予め設定さ
れる基準遅延時間設定手段と、前記設定された基準遅延
時間と前記制御手段から出力される電圧指令値に対応す
る当該パルス発振の前記実発光遅延時間との差を各パル
ス発振毎に求める遅延時間演算手段と、前記半導体露光
装置から受信されるパルス発振同期信号を前記遅延時間
演算手段で演算された差時間分だけ遅延して前記スイッ
チング手段に出力する遅延手段と、前記磁気パルス圧縮
回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を
流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流検出手
段と、前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出
手段が検出した時点からパルスレーザの実発光時点まで
の遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指
令値に応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間
を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段か
ら出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信
号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前
記半導体露光装置側に出力する出力制御手段と、を具備
したことを特徴とする。

【００３８】請求項２の発明では、スイッチグ手段がオ
ンされてからレーザ発振が開始されるまでの実発光遅延
時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間
を予め設定する。この基準遅延時間としては、例えば、
電圧指令値の下限値以下の所定の電圧値をもってレーザ
発振を行わせたときの前記スイッチグ手段がオンされて
からレーザ発振が開始されるまでの時間とする。そし
て、この基準遅延時間と前記当該パルス発振の実発光遅
延時間との差を各パルス発振毎に求め、この差だけ半導
体露光装置から受信されるパルス発振同期信号を遅延さ
せてスイッチング手段に出力することで、レーザ発振パ
ルス同期信号が受信された時点からレーザが実際に発光
するまでの時間を前記設定された基準遅延時間に各パル
スに亘って常に一致させるようにしているので、レーザ
発振パルス同期信号が受信された時点からレーザが実際
に発光するまでの時間が各パルスに亘って常に一定にな
るので、半導体装置側では、特に難しい予測制御などを
行うことなく、レーザの発光タイミングと半導体露光装
置側での制御タイミングとを完全に同期させることがで
きる作用効果を奏する。

【００３９】また、請求項２の発明では、予め設定され
た所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上が
り時点を検出し、この検出信号を常にパルスレーザの実
発光から所定時間前に発光タイミング信号として前記半
導体露光装置側へ出力するようにしているので、半導体
露光装置側では入力された発光タイミング信号に基づき
実際のレーザ発光タイミングを予測し、この予測タイミ
ングに基づいてウェハ移動などの各種制御の同期をとる
ことができるという作用効果を奏する。

【００４０】また、請求項２の発明では、前記電流検出
手段によって検出した電流パルスの立上がり時点からレ
ーザの実際の発光時点までの時間間隔の電源電圧の変動
によるばらつきを吸収し、当該パルスレーザの実発光時
点より予め設定された所定時間だけ前の時点で前記発光
タイミング信号が常に発せられるようにタイミング調整
を行うようにしたので、レーザの実発光タイミングと半
導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさら
に向上させることができるという作用効果を奏する。

【００４１】しかも、請求項１の発明では、双曲線近似
式を用いて待ち遅延時間を算出するようにしているの
で、簡易な構成によって遅延時間を迅速に出力すること
ができるという作用効果を奏する。

【００４２】請求項３の発明に係るパルスレーザの発光
タイミング信号制御装置は、請求項２の発明において、
前記出力制御手段は、前記遅延時間演算手段が求めた差
を前記待ち遅延時間の最大値に正規化し、この差とこの
正規化した待ち遅延時間との双曲線近似関係を用いて前
記待ち遅延時間を計測するカウンタを具備したことを特
徴とする。

【００４３】請求項３の発明では、既に遅延時間演算手
段が求めた差を用いて待ち遅延時間を計測するようにし
ているので、簡易な構成によって請求項２の発明と同様
な作用効果を奏するまた、請求項３の発明では、カウン
タによってまち遅延時間を計測するようにしているの
で、迅速に待ち遅延時間を計測出力することができ、こ
れによって検出信号を得てから実発光までの非常に短い
時間であっても確実に計測できるという作用効果を奏す
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１にこの発明の第１の実
施形態を示す。この第１の実施形態においては、先の図
４０に示したものと同様の２段の磁気パルス圧縮回路を
用いており、各部での電圧ＶC0，ＶC1，ＶC2，ＶCpおよ
び電流パルス波形ｉ0，ｉ1，ｉ2も図４１に示したもの
と同様である。

【００４５】すなわち、この実施例回路では、高電圧電
源１、主スイッチＳＷ、３個の磁気スイッチＡＬ0〜Ａ
Ｌ2、コイルＬ1、４個のコンデンサＣ0，Ｃ1，Ｃ2，Ｃ
p、および放電電極６を有しており、コンデンサＣ0から
磁気スイッチＡＬ0、主スイッチＳＷを介してコンデン
サＣ1に至る電流ループｉ0を形成する第１段の電荷転送
回路、コンデンサＣ1から磁気スイッチＡＬ1を介してコ
ンデンサＣ2に至る電流ループｉ1を形成する第２段の電
荷転送回路、コンデンサＣ2から磁気スイッチＡＬ2を介
してピーキングコンデンサＣpに至る電流ループｉ2を形
成する第３段の電荷転送回路が形成されている。

【００４６】磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時および
非飽和時のインダクタンスは順に小さくなるように設定
され、また各段のコンデンサ容量は等しくなるように設
定されているため、先の図４１に示したように、各段の
電荷転送回路を流れる電流パルスの波高値が順次増幅さ
れ、そのパルス幅が順次圧縮されることになる。

【００４７】なお、この図１の放電回路においても、コ
ンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が
一致する、即ちσ1〜σ2が０になる電源電圧を最大電源
電圧Ｖ0とし、この最大電圧値Ｖ0を超えない範囲で電源
電圧制御を行っている。

【００４８】ここで、この図１の実施形態においては、
最終段の１つ前の段の電荷転送回路、即ち第２段の電荷
転送回路を流れる電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3（図
４１参照）を検出する電流パルス検出センサ２０を設
け、この電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaを信
号出力部２１を介して発光タイミング信号Ｈtとしてス
テッパ装置１０に送信するようにしている。

【００４９】図２は、エキシマレーザ１とステッパ装置
１０の制御系の構成を示すものであり、先の図３９に示
した構成に対し、パルス電源装置３からステッパ装置１
０に出力される発光タイミング信号Ｈtが追加されてい
る。

【００５０】この発光タイミング信号は図４１に示すよ
うにｔ3時点で発生される。したがって、発光タイミン
グ信号が発生されてからレーザが発光するまでの遅延時
間のばらつきは、従来技術の箇所で述べた実験結果によ
れば、 電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、 σ2≒０ 電源電圧Ｖ0が最小電圧のとき σ2≒２００nsec 始動時（低温時） τ1≒５５０nsec τ2≒１５０nsec 連続運転時（高温時） τ1≒５００nsec τ2≒１３０nsec となる。

【００５１】発光タイミング信号が発生される時点ｔ3
からレーザが発光する時点ｔ6までの期間を発光遅延時
間ｔd´とすると、このｔd´は電源電圧によって最大２
００nsec変化し、また温度ドリフトによって最大７０ns
ec変化することになる。

【００５２】したがって、電流パルス検出センサ２０に
よって電流パルスｉ1の立上がりを検出し、この検出信
号Ｓaを発光タイミング信号Ｈtとしてステッパ装置１０
側に出力するようにすれば、この発光タイミング信号Ｈ
ｔが出力されてから実際にレーザが発光するまでの発光
遅延時間ｔd´のばらつき（電圧で200nsec、温度で70ns
ec）は、従来方式における発光遅延時間ｔdのばらつき
（電圧で1.5μsec、温度で220nsec）に比べ、大幅に小
さくなる。

【００５３】したがって、半導体露光装置側では実際の
レーザ発光タイミングを知るのに、このレーザ側から送
られてきた発光タイミング信号Ｈｔを基準にするように
すれば、従来に比べ、より正確に発光タイミングを知る
ことができ、レーザの発光タイミングとステッパ装置側
での制御タイミングとの同期精度を向上させることがで
きる。

【００５４】つぎに、図３〜図７に電流パルス検出セン
サ２０の具体例を示す。

【００５５】図３においては、磁気スイッチＡＬ1に直
列にインダクタンス手段としての磁心（またはコイル）
２２を接続するようにしている。図３(b)に示すよう
に、電流パルスｉ1の電流変化による自己誘導により磁
心２２には誘導電圧ｖsが発生するので、この誘導電圧
ｖsを検出することで、電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ
3を検出することができる。

【００５６】図４においては、磁気スイッチＡＬ1の２
次巻線２３に誘導される誘導起電圧ｖs（図４(b)参照）
を検出し、この電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立
上がり時点ｔ3を検出するようにしている。

【００５７】図５においては、磁気スイッチＡＬ1に直
列に１次コイル２４を接続し、この１次コイル２４を流
れる電流パルスｉ0の電流変化によって発生する２次コ
イル２５の誘導電圧ｖs（図５(b)参照）を検出し、この
電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を
検出するようにしている。

【００５８】図６においては、磁気スイッチＡＬ1のリ
セット回路２６（磁気スイッチのＢ−Ｈ特性を所定の初
期状態にする回路）中に空心コイル２７を接続し、この
空心コイル２７の誘導電圧ｖsを検出し、この電圧検出
に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出する
ようにしている。

【００５９】図７においては、コンデンサＣ1と並列に
抵抗ｒ1、ｒ2を接続し、その分圧ｖs（図７(b)参照）を
検出することに基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点
ｔ3を検出するようにしている。

【００６０】図８にこの発明の第２の実施形態を示す。
この第２の実施形態においては、前記と同様の２段の磁
気パルス圧縮回路を用いており、各部での電圧ＶC0，Ｖ
C1，ＶC2，ＶCpおよび電流パルス波形ｉ0，ｉ1，ｉ2も
図１５に示したものと同様である。

【００６１】先の第１の実施形態においては、電流パル
スｉ0の立上がり時点ｔ3を検出し、この検出信号を発光
タイミング信号とするようにしたので、この発光タイミ
ング信号には、時点ｔ3から発光時点ｔ6までの期間ｔd
´における電源電圧および温度によるばらつきによる誤
差分が含まれている。

【００６２】そこで、この実施形態では、この発光遅延
時間ｔd´中の電源電圧および温度によるばらつき分を
吸収し、発光タイミング信号が常に実発光時点から一定
の時間だけ前の時点に発せられるように、電流パルス検
出センサ２０の検出信号Ｓaをタイミング調整した後、
ステッパ装置１０側に出力するようにしている。

【００６３】例えば、ステッパ装置側に対する発光タイ
ミング信号Ｈtの送出時点は、発光遅延時間ｔd´が最も
短くなる状態のときの、電流パルス検出センサ２０の検
出時点ｔ3とする。発光遅延時間ｔd´の最小値が例えば
５００nsecであるとすると、常に実際にレーザ発光が行
われる時点ｔ6から常に５００nsec前に発光タイミング
信号Ｈｔが送出されるように、電流パルス検出センサ２
０の検出信号をタイミング調整するのである。

【００６４】したがって、電流パルス検出センサ２０の
検出信号が出力された時点が発光前の５５０nsecである
と判断された場合は、この検出信号を５０nsecだけ遅延
させてから発光タイミング信号としてステッパ装置１０
側に送信する。

【００６５】図８の実施形態では、このような制御を行
うようにしており、以下その構成及び作用について説明
する。

【００６６】電流パルス検出センサ２０は、先の第１の
実施形態と同様、電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検
出する。この電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓa
は電圧補償部４０および温度補償部５０に入力されてい
る。

【００６７】電流パルス検出センサ３０は、第１段目の
電荷転送回路を流れる電流パルスｉ0の立上がり時点ｔ1
を検出する。その具体的な構成は図３〜図７に示した電
流パルスセンサと同様である。電流パルス検出センサ３
０の検出信号Ｓbは温度補償部５０に入力されている。

【００６８】なお、上記電流パルス検出センサ２０、３
０の出力Ｓa，Ｓbをそのまま通常の電気ケーブルを介し
て電圧補償部４０および温度補償部５０に入力するよう
にした場合、磁気パルス圧縮回路から発生される高速、
高電圧パルスと電磁結合して前記検出出力Ｓa，Ｓbに多
大なノイズが混入し、その後の信号処理が非常に困難に
なる。そこで、この場合は、上記電流パルス検出センサ
２０、３０の出力Ｓa，Ｓbを発光ダイオードなどを用い
て光信号に変換し、該変換した光信号を光ファイバを介
して電圧補償部４０及び温度補償部５０に入力するよう
にしている。

【００６９】電圧補償部４０は、電源電圧の変動による
発光遅延時間ｔd´のばらつきを補償するものであり、
この場合は電源電圧変動による磁気スイッチＡＬ2の飽
和時間(τ1＋σ2)のばらつきσ2を補償する。

【００７０】図９は、電圧補償部４０の一例を示すもの
で、遅延時間変換部４１および遅延部４２で構成されて
いる。遅延時間変換部４１は、電源電圧指令値を電圧補
償用の遅延時間Ｔdyに変換するもので、例えば、最小電
圧から最大電圧までの範囲内での各種電源電圧値と、電
圧補償用の遅延時間Ｔdyとの関係が設定記憶されたメモ
リテーブルで構成されている。

【００７１】前述したように、ステッパ装置側に対する
発光タイミング信号Ｈtの送出時点を発光遅延時間ｔd´
が最も短くなる状態のときの、電流パルス検出センサ２
０の検出時点ｔ3とするようにした場合は、各種電源電
圧に応じた磁気スイッチＡＬ2の飽和時間ばらつきσ2を
計測または計算によって求め、このσ2と電源電圧との
対応関係をそのままメモリテーブルに記憶するようにす
ればよい。

【００７２】遅延部４２では、図１０にその入出力のタ
イムチャートを示すように、遅延時間変換部４１から出
力される遅延時間Ｔdy分だけ電流パルス検出センサ２０
の検出信号Ｓaを遅延することにより、発光タイミング
信号Ｈtの電源電圧補償を実行する。

【００７３】ここで、さらに遅延時間変換部４１の詳細
構成について説明する。

【００７４】まず、図１１は、遅延時間変換部４１の詳
細構成の具体例を示し、メモリテーブル４１ａに複数の
異なる電源電圧値Ｖ0に応じた遅延時間Ｔdyを予め記憶
している。これらの遅延時間Ｔdyは、各電源電圧Ｖ0を
各種変化させて実発光遅延時間ｔdを実測することで、
各電源電圧Ｖ0に対応する適当な値を予め演算し、これ
をメモリテーブル４０に記憶する。

【００７５】したがって、実際にレーザ発振を行う際に
は、各パルス発振の毎に、読出し部４１ｂで、当該電源
電圧Ｖ0に対応する遅延時間Ｔdyを読み出し、これを遅
延部４２に出力することで、パルス発振同期信号ＴＲを
遅延時間Ｔdyだけ遅延させる。なお、読出し部４１ｂ
は、メモリテーブル４１ａにない電源電圧値Ｖ0が入力
された場合は、この電源電圧Ｖ0に近い２つの電源電圧
Ｖ01、Ｖ02（Ｖ01＜Ｖ0＜Ｖ02）に対応する遅延時間Ｔd
y1、Ｔdy2をメモリテーブル４１ａから読み出し、これ
ら用いて直線補間を行うことで、Ｖ0に対応する遅延時
間Ｔdyを求めるようにする。

【００７６】このようなメモリテーブル４１ａを用いて
電圧指令値Ｖ0に対応する遅延時間Ｔdyを変換出力する
ようにしてもよい。

【００７７】図１２は、遅延時間変換部４１の詳細構成
の他の具体例を示し、この場合は、電源電圧Ｖ0に対応
する遅延時間Ｔdyを実際に双曲線近似演算を行うことで
求めるようにしている。すなわち、遅延時間変換部４１
は、Ｔdy演算部４１ｃを有し、このＴdy演算部４１ｃ
が、入力された電圧指令値Ｖ0に対応する遅延時間Ｔdy
を双曲線近似演算を行って出力するようにしている。

【００７８】図１３は、Ｔdy演算部４１ｃによる演算内
容を説明する図である。まず、外部トリガ信号ＴＲから
実発光開始の時点ｔ６までの実発光遅延時間ｔd（図４
１参照）は、 ｔd＝(ａ／Ｖ0)＋ｂ …（１） なる双曲線近似を行うことができる（図１３参照）。

【００７９】一方、外部トリガ信号ＴＲから時点ｔ３
（電流パルス検出センサ２０の出力Ｓa）までの期間は
（ｔd−ｔd’）も、次式（２）に示す双曲線近似を行う
ことができる。すなわち、 ｔd−ｔd’＝(ｃ／Ｖ0)＋ｄ …（２） である。ここで、ａ〜ｄは、定数である。従って、遅延
時間ｔd’は、 ｔd’＝ｔd−（ｔd−ｔd’） ＝(ａ−ｃ）／Ｖ0＋（ｂ−ｄ） …（３） となり、遅延時間ｔｄ’も双曲線近似することができ
る。但し、この遅延時間ｔd’は、雰囲気温度等の環境
が同じであるとした前提のもとに得られるもので、電圧
補償部４０によって電圧補償される部分のみの遅延時間
Ｔdyに相当する。従って、遅延時間Ｔdyは、電圧指令値
Ｖ0に対応して、直ちに双曲線近似演算によって出力す
ることができることになる。

【００８０】なお、上記式におけるパラメータａ〜ｄ
は、２つの異なる電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いてレーザ発
振を行わせた際の、実発光遅延時間をｔd1、ｔd2、およ
び（ｔd1−ｔd1’）、（ｔd2−ｔd2’）を計測し、これ
らの計測値と電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いて、予め計算し
ておく。

【００８１】図１４は、上記双曲線近似式（１）〜
（３）のパラメータａ〜ｄを自動生成するための構成を
示すものである。

【００８２】発光タイミング検出部６２は、出射された
レーザ光の一部を適宜サンプリングすることで、実際の
レーザ光の発光時点を示す発光タイミング信号（ｔ６）
を出力する。計測部６３は、パルス発振同期信号ＴＲ
と、発光タイミング信号とに基づいて、パルス発振同期
信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加された時点からレーザ
が実際に発光するまでの実発光遅延時間ｔdを計測し、
さらに、パルス発振同期信号ＴＲと、出力信号Ｓaとに
基づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに
印加された時点から出力Ｓaが得られる時点までの遅延
時間（ｔd−ｔd’）を計測し、記憶部６４に出力する。

【００８３】記憶部６４は、計測部６３で計測された各
種計測値ｔd1、ｔd2、ｔd3、…，（ｔd1−ｔd1’）、
（ｔd2−ｔd２’）、（ｔd3−ｔd3’）、…をそのとき
の電源電圧指令値Ｖ0（Ｖ01、Ｖ02、Ｖ03、…）に対応
付けて記憶する。計算部６５は、記憶部６４に記憶され
た複数組のｔd値，（ｔd−ｔd’）値およびＶ0値を用い
てパラメータａ〜ｄを複数回計算し、それらの平均値を
求めることで最終的なパラメータ値ａ〜ｄを求める。そ
して、このようにして求めたパラメータ値ａ〜ｄをＴdy
演算部４１ｃに設定させ、上記双曲線近似式のパラメー
タａ〜ｄを定期的に更新するようにする。

【００８４】このようにして、双曲線近似式を用いて直
接に演算出力することによっても、遅延時間Ｔdyを出力
することができる。

【００８５】ここで、温度補償を行わない場合で、発光
前の一定時間前に発光タイミング信号Ｈｔを送出する場
合には、図１５に示すように、さらに、一定時間ｔcons
tを減算した遅延時間ｔwaitを出力するようにすればよ
い。

【００８６】すなわち、 ｔwait＝ｔd’−ｔconst ＝（ａ−ｃ）／Ｖ0＋（ｂ−ｄ−ｔconst） …（５） であり、この遅延時間ｔwaitも、双曲線近似式となり、
上述したように、双曲線近似演算を行うことによって、
一定時間ｔconst前に発光タイミング信号Ｈｔをステッ
パ装置１０側に送出することができる。

【００８７】このようにして、図８の電圧補償部４０か
らは電源電圧に起因する発光タイミングの変動が補償さ
れたタイミング信号Ｓa´が出力される。

【００８８】次に、図８の温度補償部５０は、磁気パル
ス回路内の温度の変動による発光遅延時間ｔd´のばら
つきを補償する。すなわち、この場合は、電流パルスｉ
1が流れる第２段の電荷転送回路の電荷転送時間τ1およ
び電流パルスｉ2が流れる第３段の電荷転送回路の電荷
転送時間τ2の温度ばらつきを補償する。

【００８９】図１６は、温度補償部５０の内部構成の一
例を示すもので、この場合は、温度を実際に検出するこ
となく温度補償を行うようにしている。

【００９０】時間差カウンタ５１では、電流パルス検出
センサ２０の検出信号Ｓaと電流パルス検出センサ３０
の検出信号Ｓbの時間差をカウントすることで、電流パ
ルスｉ0の立上がり時点ｔ1から電流パルスｉ1の立上が
り時点ｔ3までの経過時間（τ0＋σ1）を求め、この時
間差データをτ0算出部５２に出力する（図１７(a)〜
(c)参照）。

【００９１】τ0算出部５２では、電圧指令値によって
電流パルスｉ0の立下がり時点ｔ2から電流パルスｉ1の
立上がり時点ｔ3までの経過時間σ1を推定し、時間差カ
ウンタ５１から入力され時間差データ（τ0＋σ1）から
前記推定した時間データσ1を減算することにより、電
流パルスｉ0のパルス幅τ0を求める。したがって、τ0
算出部５２内には、例えば電源電圧とσ1との対応関係
が記憶されたメモリテーブルを有している。

【００９２】遅延時間算出部５３は、τ0に関して磁気
パルス圧縮回路の雰囲気温度の変化に対応してとり得る
各種値と、発光タイミング信号Ｈtを実発光時点から一
定の時間だけ前の時点に常に発生させるための温度補償
用の遅延時間Ｔdy´との対応関係が記憶されたメモリテ
ーブルを有している。上記遅延時間Ｔdy´には、温度の
変動に応じたτ1、τ2の変動分が考慮されており、該遅
延時間Ｔdy´をτ0値と対応付けられるように設定して
いる。すなわち、τ0が決まれば、τ1、τ2との各値は
予測できるので、これらτ1およびτ2を用いれば、実際
の発光時点ｔ6が電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3から
何nsec後であるか（この場合は、温度補償だけであるの
でσ2＝０とする）を予測することができる。そして、
この予測した実発光時点までの時間τ1+τ2に基づき、
発光タイミング信号Ｈtを常に実発光時点から一定の時
間だけ前の時点に発生させるためには、電流パルス検出
センサ２０の検出信号Ｓaをどのくらい遅延させればよ
いかを計算することで、上記遅延時間Ｔdy´を求めるこ
とができる。

【００９３】遅延時間算出部５３では、メモリテーブル
からτ0 算出部５２から出力されるτ0値に対応する遅
延時間Ｔdy´値を選択し、該選択した遅延時間Ｔdy´値
を遅延部５４に出力する。

【００９４】遅延部５４では、図１７(d)にそのタイム
チャートを示すように、遅延時間算出部５３から出力さ
れる遅延時間Ｔdy´分だけ電流パルス検出センサ２０の
検出信号Ｓa（この場合は電圧補償部４０の出力信号Ｓa
´）を遅延することにより、発光タイミング信号Ｈtの
温度補償を実行する。

【００９５】このようにして、図８の温度補償部５０か
らは雰囲気温度の変動分が補償された発光タイミング信
号Ｈtが出力される。

【００９６】もちろん、図１８に示すように、電流パル
ス検出センサ２０および３０とから等価的に求められる
環境パラメータの一つとしての温度データを温度センサ
７０から取得するようにしてもよい。この温度センサ７
０は、例えば、可飽和リアクトルＡＬ0〜ＡＬ2等で用い
る絶縁油の温度を検出する。その他、パルスレーザ側に
おける環境を検出するようにして補償するようにしても
よいのは、言うまでもない。

【００９７】このようにこの第２の実施形態では、電源
電圧および環境温度の変化を補償することにより電源電
圧および環境温度の変化が発生しても常に各パルスレー
ザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時
点で発生される発光タイミング信号Ｈｔを半導体露光装
置側へ送信するようにしているので、レーザの発光タイ
ミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期
精度をさらに向上させることができる。

【００９８】なお、上記実施形態においては、２段の磁
気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしたが、３
段以上磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにし
てもよい。また、本発明では、前記磁気パルス圧縮回路
の最終段の１つ前の段の電荷転送回路を流れる電流パル
スの立上がり時点を検出するようにしたが、レーザ同期
トリガ信号ＴＲより後の磁気パルス圧縮途中のタイミン
グを検出できるものであれば、電流パルスの立上がり時
点を検出する電荷転送回路の段数は任意に設定するよう
にすればよい。

【００９９】また、上記実施形態では、コンデンサ間の
電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するよう
に、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0
の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電
源電圧制御を行うようにしているが、このような電源電
圧制御を行わない装置に対しても本発明を適用すること
ができる。

【０１００】また、上記実施形態では、温度補償および
電圧補償はレーザ側で行うようにしたが、これら補償の
ために必要なデータを発光タイミング信号とともにレー
ザ側からステッパ側に送信し、温度補償および電圧補償
をステッパ側で行わせるようにしてもよい。また、上記
実施例では、発光タイミング信号が常に実発光時点から
所定時間前に発せられるようにレーザ側で温度補償およ
び電圧補償を行うようにしたが、電流パルス検出センサ
２０の検出信号を発光タイミング信号としてステッパ側
に送出するとともに、この発光タイミング信号から何ns
ec後に実発光が発生することを示す数値データをステッ
パ側に送出するようにしてもよい。

【０１０１】さらに、上記実施形態では、レーザ装置を
ステップスキャン方式の露光制御を行う半導体露光装置
に接続し、レーザ装置から発生された発光タイミング信
号をステップスキャン方式の半導体露光装置に入力する
ようにしたが、レーザ装置が一括露光方式の半導体露光
装置に接続されるような場合であっても上記発光タイミ
ング信号を一括照射方式の半導体露光装置に入力するよ
うにしてもよい。一括露光方式においては、ウェハが載
置されたステージを停止させてひとつのＩＣチップ全体
を一括レーザ照射して露光を行うが、レーザ照射位置を
露光の終了したＩＣチップ位置から次のＩＣチップへと
移動させる際にはステージの移動制御を行わなくてはな
らない。そこで、一括照射方式の半導体露光装置におい
ても、レーザ装置側から送られてくる上記発光タイミン
グ信号を利用して、ステージ移動開始のタイミングや作
業開始のタイミングを決定するようにすれば、レーザの
発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミング
との同期精度を向上させることが可能になる。

【０１０２】また、上記実施形態では、電圧指令値の値
および雰囲気温度による電圧補償および温度補償を行う
ようにしているが、これに限らず、遅延時間に影響を及
ぼす他の要因がある場合には、その要因による影響を考
慮した補償を行うようにすればよい。例えば、温度は磁
気パルス圧縮回路における可飽和リアクトルの絶縁油の
温度変化や磁気パルス圧縮回路の近傍の雰囲気温度の双
方を取得してその影響を補償するようにしてもよい。ま
たレーザ発振機構自体から生ずる影響を加味して補償す
るようにしてもよい。

【０１０３】次に、第３の実施形態について説明する。

【０１０４】図２０は、この発明の第３の実施形態に関
し、エキシマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の構
成を示すものであり、先の図２に示した構成との違い
は、レーザコントローラ５が、ステッパ装置１０側から
受信したパルス発振同期信号ＴＲを電源電圧指令Ｖ0に
応じて遅延し（詳細は後述する）、その遅延信号ＴＲＬ
をパルス電源回路３に入力するようにしている点であ
る。

【０１０５】図１９にパルス電源回路３およびレーザコ
ントローラ５の内部構成例を示す。

【０１０６】パルス電源回路３は、先の図４０に示した
ものと同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いている。

【０１０７】レーザコントローラ５の電圧指令演算部８
０は、エネルギーモニタ４から入力されたエネルギーモ
ニタ値Ｅaをフィードバック信号として、ステッパ装置
１０側から入力されたエネルギー指令値Ｅどおりのエネ
ルギーを出すのに必要な電圧指令値Ｖ0を計算し、この
計算値Ｖ0を高電圧電源ＨＶおよび遅延時間演算部８２
に出力する。

【０１０８】この場合、電圧指令値Ｖ0の調整範囲は、
Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxであるとする。

【０１０９】なお、この場合、コンデンサＣ0〜Ｃ2、Ｃ
p間の電荷転送時間と磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和
時間が一致するように、すなわち図４１のσ0〜σ2が０
になるように電源電圧Ｖ0の最大値Ｖmaxを設定し、この
最大電圧値Ｖmaxを超えない範囲で電源電圧制御を行う
ようにしている。このため、コンデンサ間の電荷転送の
途中に磁気スイッチが飽和する、すなわちσ1、σ2が負
の値をとるような事態は発生せず、これにより電流パル
スのピーク値が低下し、通電幅が増大することは確実に
防止される。

【０１１０】基準遅延時間設定部８１、遅延時間演算部
８２および遅延部８３による構成は、レーザ発振パルス
同期信号ＴＲがエキシマレーザ１側で受信された時点か
らレーザが実際に発光するまでの時間を各パルスに亘っ
て常に一致させるためのものである。

【０１１１】基準遅延時間設定部８１には、主スイッチ
ＳＷがオンされてからレーザ発振が実際に開始されるま
での発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の
基準遅延時間Ｔdsが予め設定される。例えば、電圧指令
値Ｖ0の調整範囲Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxにおける最低電圧Ｖ
minに等しいかあるいはそれより小さな所定の電圧値Ｖs
（≦Ｖmin）を決定し、この電圧Ｖsでレーザ発振を行わ
せた際の主スイッチＳＷがオンされてからレーザ発振が
実際に開始されるまでの発振遅延時間を基準遅延時間Ｔ
dsとして設定する。基準遅延時間設定部２１の設定基準
時間Ｔdsは遅延時間演算部８２に入力される。

【０１１２】遅延時間演算部８２は、入力された電圧指
令値Ｖ0に基づいて、当該電圧指令値Ｖ0でレーザ発振を
行ったときの実発光遅延時間ｔdを予測演算するととも
に、前記基準遅延時間Ｔdsと実発光遅延時間ｔdとの差
を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）と
して遅延部８３に出力する。すなわち、電圧指令値演算
部８０から出力される電圧指令Ｖ0は、基準遅延時間Ｔd
sを求めるために使われた電源電圧Ｖsよりも常に大きい
値であるので（Ｖ0≧Ｖs）、遅延時間演算部８２で予測
演算される実発光遅延時間ｔdは常に基準遅延時間Ｔds
よりも小さな値となり、その差が遅延時間τとして演算
されるのである。すなわち、電源電圧Ｖ0が大きいほ
ど、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間が短縮され
るので、これに伴って実発光遅延時間ｔdも短くなる。

【０１１３】遅延部８３は、受信したパルス発振同期信
号ＴＲを遅延時間演算部８２から入力された遅延時間τ
だけ遅延し、この遅延した信号ＴＲＬを主スイッチＳＷ
に出力する。

【０１１４】この結果、各パルス発振の際、パルス発振
同期信号ＴＲが遅延部８３で受信された時点から実際に
レーザ発光が発生するまでの時間は、実発光遅延時間ｔ
d＋遅延時間τ（＝基準遅延時間Ｔds）となり、一定値
である基準遅延時間Ｔdsに常に一致することになる。

【０１１５】図２１(a)は電源電圧Ｖ0を前記基準遅延時
間Ｔds設定用の電圧Ｖsとしてレーザ発振させた際の図
１９の磁気パルス圧縮回路の各部での電圧波形を示すも
ので、また図２１(d)は電源電圧Ｖ0を前記電圧Ｖsより
大きな所定の電圧Ｖaでレーザ発振させた際の磁気パル
ス圧縮回路の各部での電圧波形を示すものであり、これ
らの時間軸は共通としている。

【０１１６】これらの電圧波形の比較から明らかなよう
に、初期充電電圧（指令電圧）Ｖ0が大きくなると、電
圧時間積の部分（Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2）が時間軸方向に縮ま
り、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ1の各飽和時間が短くな
る。

【０１１７】したがって、図２１(a)に示すように、初
期充電電圧Ｖ0が小さいＶsの場合は、パルス発振同期信
号ＴＲが主スイッチＳＷに印加されてから実際にレーザ
が発光するまでに基準遅延時間Ｔdsを要しているが、図
２１(b)に示すように、初期充電電圧Ｖ0が大きいＶaの
場合は、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印
加されてから実際にレーザが発光するまでに時間ｔd
（＜Ｔds）しか要してはいない。

【０１１８】図１９の遅延時間演算部８２では、この実
発光遅延時間ｔdを予測演算し、基準遅延時間Ｔdsから
この演算した実発光遅延時間ｔdを差し引き、その差
（Ｔds−ｔd）を遅延時間τとして遅延部８３に出力す
る。遅延部８３では、受信したパルス発振同期信号ＴＲ
をこの遅延時間τ分だけ遅延した信号ＴＲＬを形成し、
この遅延信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力すること
で、図２１に示すように、パルス発振同期信号ＴＲがレ
ーザコントローラ５で（遅延部８３に）受信された時点
から実際にレーザ発光が発生するまでの時間を、基準遅
延時間Ｔdsに常に一致させる。

【０１１９】図２２は、遅延時間演算部８２の具体例を
示すもので、メモリテーブル９０に複数の異なる電源電
圧値Ｖ0に応じた遅延時間τを予め記憶している。これ
らの遅延時間τは、各電源電圧Ｖ0を各種変化させて実
発光遅延時間ｔdを実測することで、各電源電圧Ｖ0に対
応する適当な値を予め演算し、これをメモリテーブル９
０に記憶する。

【０１２０】したがって、実際にレーザ発振を行う際に
は、各パルス発振の毎に、読出し部９１で、当該電源電
圧Ｖ0に対応する遅延時間τを読み出し、これを遅延部
８３に出力することで、パルス発振同期信号ＴＲを遅延
時間τだけ遅延させる。なお、読出し部９１は、メモリ
テーブル９０にない電源電圧値Ｖ0が入力された場合
は、この電源電圧Ｖ0に近い２つの電源電圧Ｖ01、Ｖ02
（Ｖ01＜Ｖ0＜Ｖ02）に対応する遅延時間τ1、τ2をメ
モリテーブル９０から読み出し、これら用いて直線補間
を行うことで、Ｖ0に対応する遅延時間τを求めるよう
にする。

【０１２１】図２３は、遅延時間演算部８２の他の具体
例を示すもので、この場合は、電源電圧Ｖ0に対応する
遅延時間τを実際に双曲線近似演算を行うことで求める
ようにしている。

【０１２２】ｔd演算部１００は当該電源電圧指令に対
応する実発光遅延時間ｔdを予測演算するもので、上述
した双曲線近似式（１）に対応するプログラムまたは回
路が設定されている。すなわち、 ｔd＝(ａ／Ｖ0)＋ｂ …（１） である。

【０１２３】なお、上記式におけるパラメータａ，ｂ
は、２つの異なる電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いてレーザ発
振を行わせた際の、実発光遅延時間をｔd1、ｔd2を計測
し、これらの計測値と電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いて、予
め計算しておく。

【０１２４】ｔd演算部１００は、上記（１）式に基づ
いて、入力された電源電圧指令Ｖ0に対応する実発光遅
延時間ｔdを各パルス発振毎に計算し、この計算値ｔdを
τ演算部１０１に出力する。τ演算部１０１では、設定
されている基準遅延時間Ｔdsから入力された実発光遅延
時間ｔdを減算し、この減算結果τ（＝Ｔds−ｔd）を遅
延部８３に出力する。

【０１２５】図２４は、上記双曲線近似式（１）のパラ
メータａ，ｂを自動生成するための構成を示すものであ
る。

【０１２６】発光タイミング検出部１０２は、出射され
たレーザ光の一部を適宜サンプリングすることで、実際
のレーザ光の発光時点を示す発光タイミング信号を出力
する。ｔd計測部１０３は、図２５に示すように、パル
ス発振同期同期信号ＴＲと、発光タイミング信号とに基
づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印
加された時点からレーザが実際に発光するまでの実発光
遅延時間ｔdを計測し、それらの計測値をＶ0−ｔd記憶
部１０４に出力する。

【０１２７】Ｖ0−ｔd記憶部１０４は、ｔd計測部１０
３で計測された各種計測値ｔd1、ｔd2、ｔd3、…をその
ときの電源電圧指令値Ｖ0（Ｖ01、Ｖ02、Ｖ03、…）に
対応付けて記憶する。ａｂ計算部１０５は、Ｖ0−ｔd記
憶部１０４に記憶された複数組のｔd値およびＶ0値を用
いてパラメータａ、ｂを複数回計算し、それらの平均値
を求めることで最終的なパラメータ値ａ，ｂを求める。
そして、このようにして求めたパラメータ値ａ，ｂを図
２３に示したｔd演算部１００に入力することで、上記
双曲線近似式（１）のパラメータａ，ｂを定期的に更新
するようにする。

【０１２８】図２６は、この発明の第４の実施形態を示
すもので、この場合は電源電圧Ｖ0の他に、磁気圧縮回
路の雰囲気温度による実発光遅延時間ｔdのばらつきを
考慮して前述した遅延時間τ´を決定し、この決定した
遅延時間τ´だけパルス発振同期信号ＴＲを遅延させる
ようにしている。

【０１２９】すなわち、発光遅延時間は、磁気スイッチ
ＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間のみならず電流パルスｉ0、ｉ
1、ｉ2の通電幅δ0、δ1、δ2（図４１参照）によって
も左右されるが、通電幅（電荷転送時間）δ0、δ1、δ
2は、各段の電荷転送回路に含まれるコンデンサや磁気
スイッチの容量およびインダクタンスによって決定され
るので、これは磁気圧縮回路内の雰囲気温度によって影
響を受ける。

【０１３０】図２６の基準遅延時間設定部８１に設定記
憶される基準遅延時間Ｔdsは、この場合、温度が所定の
基準温度ｕ0であってかつ前述したように電源電圧Ｖ0が
最低電圧Ｖmin以下の所定の電圧値Ｖsであるときの値が
設定されている。遅延時間演算部８１は、前述したよう
に、入力された電圧指令値Ｖ0に基づいて当該電圧指令
値Ｖ0でレーザ発振を行ったときの実発光遅延時間ｔdを
演算し、この演算値ｔdと前記基準遅延時間Ｔdsとの差
を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）と
して温度補償部１１１に出力する。

【０１３１】温度センサ１１０は、磁気圧縮回路の雰囲
気温度ｕを検出するもので、その検出温度ｕを温度補償
部１１１に出力する。

【０１３２】温度補償部１１１は、複数の雰囲気温度ｕ
と、これら雰囲気温度ｕに対応する遅延時間ε（この遅
延時間εは温度変化のみを考慮したもの）との対応関係
を記憶するメモリテーブルを有している。すなわち、電
源電圧Ｖ0を前記基準遅延時間Ｔds設定用の電圧Ｖsとし
た状態で、温度ｕを各種変化させて実発光遅延時間ｔd
を実測し、これらの実測値ｔdと、電源電圧Ｖ0を前記電
圧Ｖsとした状態でかつ温度が所定の基準温度ｕ0である
ときの基準遅延時間Ｔdsとの差ε（＝Ｔds−ｔd）をそ
れぞれ求め、これらの差εを雰囲気温度ｕに対応付けて
記憶するようにしている。

【０１３３】そして、温度制御部１１１は、温度センサ
の検出値ｕに対応する遅延時間εを前記メモリテーブル
から読み出し、遅延時間演算部２１から入力された電源
電圧のみを考慮した遅延時間τに対し、温度を考慮した
遅延時間εを加え、この加算結果 τ´（＝τ＋ε）を
最終的な遅延時間τ´として遅延部８３に出力する。

【０１３４】遅延部８３では、パルス発振同期信号ＴＲ
を遅延時間τ´分だけ遅延して主スイッチＳＷに印加す
るようにしている。したがって、この実施形態では、電
源電圧および雰囲気温度の変化が補償されることにな
り、パルス発振同期信号ＴＲがエキシマレーザ側で受信
された時点（またはパルス発振同期信号がステッパ装置
１０で送信された時点）から実際にレーザ発光が起こる
までの時間間隔を各パルスに亘って常に一定にすること
ができる。

【０１３５】次に第５の実施形態について説明する。

【０１３６】第５の実施形態では、第３および第４の実
施形態で示したように、レーザコントローラ５がステッ
パ装置１０側からパルス発振同期信号ＴＲを受信した後
に基準遅延時間Ｔds後にレーザ発光するように制御する
とともに、第１および第２の実施形態で示したように一
定時間ｔconst前にレーザ発光することをステッパ装置
１０側に通知する発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装
置１０側に送出するようにしたものである。

【０１３７】図２７は、この発明の第５の実施形態であ
るパルス電源回路３およびレーザコントローラ５の内部
構成を示す。図２７において、このパルス電源回路３お
よびレーザコントローラ５では、第１の実施形態に示し
た電流パルス検出センサ２０と同一の電流パルス検出セ
ンサ８５を設け、電流パルス検出センサ８５は磁気スイ
ッチＡＬ1がオンになる電流パルスｉ1の立ち上がり時点
ｔ3を検出し、検出信号Ｓaを出力する。

【０１３８】また、遅延部８３には、さらに信号遅延部
８４が設けられ、信号遅延部８４は、遅延時間演算部８
２が演算した遅延時間τをもとに、実発光の一定時間ｔ
const前に発光タイミング信号Ｈｔがステッパ装置１０
側に送出するように、検出信号Ｓaを遅延させた発光タ
イミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に出力する。

【０１３９】図２８は、信号遅延部８４の詳細構成を示
す。図２８において、ｔwait算出部８６は後述するτ／
Ｎカウンタ８７を有し、遅延時間演算部８２から入力さ
れる遅延時間τをもとに時間ｔwaitを算出し、Ｈｔ出力
遅延部８８に出力する。Ｈｔ出力遅延部８８は、電流パ
ルス検出センサ８５から入力される検出信号Ｓaを時間
ｔwaitだけ遅延した発光タイミング信号Ｈｔをステッパ
装置１０側に送出する。

【０１４０】図２９は、図１５と同様な電圧指令値Ｖ0
と時間ｔとの関係を示す図である。この図２９に示すよ
うに、パルス発振同期信号ＴＲから基準遅延時間Ｔds経
過後に実発光をさせるために、パルス発振同期信号ＴＲ
の受信から遅延時間τだけ遅らせた信号ＴＲＬを主スイ
ッチＳＷに出力するが、さらに発光タイミング信号Ｈｔ
を生成してステッパ装置１０側に一定時間ｔconst前に
出力するため、時点ｔ3からの時間ｔwaitを算出しなけ
ればならない。この時間ｔwaitを算出するのが、ｔwait
算出部８６であるが、ｔwait算出部８６は次のようにし
て遅延時間τからこの時間ｔwaitを算出する。

【０１４１】すなわち、図３０に示すように、遅延時間
τは、最小の電圧指令値Ｖminから最大の電圧指令値Ｖm
axまでの間で双曲線近似で増大し、時間ｔwaitは、逆に
双曲線近似で減少する。

【０１４２】そこで、遅延時間τの最大値τmaxを時間
ｔwaitの最大値ｔwait(max)に正規化すると、図３１に
示すように、時間ｔwaitと正規化された遅延時間τ／Ｎ
とは、それぞれの値を加算した値が常に時間ｔwaitとな
る関係になる。この場合、正規化された遅延時間τ／Ｎ
も双曲線近似した特性を有することは言うまでもない。
ここで、 Ｎ＝ｔwait(max)／τmax である。この結果、 ｔwait＝ｔwait(max)−τ／Ｎ となり、最小の電圧指令値Ｖminのときの時間ｔwait(ma
x)と、最大の電圧指令値Ｖmaxのときの遅延時間τmaxと
を予め求めておけば、時間wait(max)と正規化値Ｎとが
定まり、これにより、任意の遅延時間τから、この遅延
時間τに対応する時間ｔwaitが求まることになる。

【０１４３】例えば、図３１において、電圧指令値Ｖx
に対応する遅延時間τxが遅延時間演算部８２から入力
されると、時間ｔwait(max)から正規化遅延時間τx／Ｎ
が減算され、この電圧指令値Ｖxのときの時間ｔwait(x)
が求まる。この場合、ｔwait算出部８６は、電圧指令値
Ｖxの値を知る必要はなく、入力された遅延時間τxのみ
から、これに対応する時間ｔwait(x)を直ちに算出する
ことができる。

【０１４４】なお、ここでは遅延時間τを時間ｔwaitに
正規化するようにしたが、逆に時間ｔwaitを遅延時間τ
に正規化するようにしてもよい。さらには、遅延時間τ
maxと時間ｔwaitとの中間の所定時間にお互いを正規化
するようにしてもよい。

【０１４５】このようにして、第５の実施形態では、遅
延時間演算部８２が演算した遅延時間τを有効活用して
発光タイミング信号Ｈｔを効率的に出力するようにして
いる。

【０１４６】次に、このｔwait算出部８６のτ／Ｎカウ
ンタ８７の具体的な構成について説明する。

【０１４７】まず、図３２および図３３を参照してｔwa
it算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第１の具体的構成
について説明する。図３２において、遅延時間τがイネ
ーブル信号としてタイマ１２１に入力される（図３３
（ａ）参照）と、タイマ１２１は、イネーブルされた期
間におけるクロック信号をカウントし、遅延時間τのデ
ィスエーブルによって、このカウントされた値をホール
ドする（図３３（ｃ）参照）。このカウントされた値は
除算器１２２に出力され、除算器１２２は、このカウン
トされた値（τ相当量）を正規化値Ｎで除算し、その値
が確定した段階でτ／Ｎが出力される。その後、ｔwait
算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この
減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力
することになる。

【０１４８】次に、図３４および図３５を参照してｔwa
it算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第２の具体的構成
について説明する。図３４において、遅延時間τはｍ進
カウンタ１３１に入力され、ｍ進カウンタ１３１は、入
力されるクロック信号をもとに１／ｍ倍に相当するイネ
ーブル信号を生成し（図３５（ｃ）参照）、ｎ倍カウン
タ１３２に出力する。ｎ倍カウンタ１３２は、クロック
信号をｎ倍したｎ倍クロック信号を生成しており、入力
されるイネーブル信号によってｎ倍クロックをカウント
し（図３５（ｅ）参照）、ｎ倍カウンタ１３２からは結
果的にτ／Ｎが出力される。その後、ｔwait算出部８６
は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結
果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することに
なる。

【０１４９】この第２の具体的構成では、除算する演算
時間がないため、迅速にτ／Ｎを出力することができ
る。

【０１５０】次に、図３６および図３７を参照してｔwa
it算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第３の具体的構成
について説明する。図３６において、遅延時間τはアン
ド回路１４１の一端に入力される（図３７（ａ）参
照）。一方、シフトレジスタ１４２は、均等に正論理を
１／Ｎで巡回して生成する論理信号を生成し、アンド回
路１４１の他端に入力する（図３７（ｂ）参照）。例え
ば１０段のシフトレジスタで１／５の正論理を生成する
場合には、「００１００００１００」を繰り返し出力す
ることになる。アンド回路１４１は、遅延時間τとシフ
トレジスタ１４２からの信号との論理積をとり（図３７
（ｃ）参照）、この論理積をイネーブル信号としてタイ
マ１４３に出力する。タイマ１４３は、イネーブル信号
によってイネーブルされた期間をクロック信号をもとに
計時し、この計時された時間データを出力する。この結
果、タイマから出力される時間データは、τ／Ｎに相当
し、その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ
／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出
力遅延部８８に出力することになる。

【０１５１】この第３の具体的構成では、シフトレジス
タ１４２から出力される１／Ｎによってクロック信号を
間引くことによってτ／Ｎを得ることができ、シフトレ
ジスタ１４２の値を変更するのみで、迅速にτ／Ｎを出
力することができる。

【０１５２】次に、図３８を参照してｔwait算出部８６
のτ／Ｎカウンタ８７の第４の具体的構成について説明
する。図３８において、この第４の具体的構成は、第３
の具体的構成と同様に、遅延時間τはアンド回路１５１
の一端に入力される。一方、シフトレジスタ１５２は、
均等に正論理を１／Ｎで巡回して生成する論理信号を生
成し、アンド回路１５１の他端に入力する。アンド回路
１５１は、遅延時間τとシフトレジスタ１５２からの信
号との論理積をとり、この論理積をイネーブル信号とし
てタイマ１５３に出力する。タイマ１５３は、イネーブ
ル信号によってイネーブルされた期間をクロック信号を
もとに計時し、この計時された時間データを出力する。

【０１５３】この第４の具体的構成ではさらに、シフト
レジスタ１５２に設定される複数の論理パターンＰＴ１
〜ＰＴｎがメモリ１５４に格納されている。制御部１５
７は、セレクタ１５６によって所望の論理パターンＰＴ
１〜ＰＴｎを選択させ、シフトレジスタ１５２にロード
させる。このロードが終了すると、制御部１５７は、シ
フトレジスタ１５２に対してシフト動作を実行させて、
第３の具体的構成と同様に論理パターンをアンド回路１
５１に出力する。

【０１５４】従って、タイマから出力される時間データ
は、シフトレジスタ１５２にロードされた所望の１／Ｎ
の論理パターンに対応したτ／Ｎに相当し、その後、ｔ
wait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、
この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に
出力することになる。

【０１５５】この結果、第３の具体的構成では、例えば
１／Ｎが１／１００である場合、１００段のシフトレジ
スタを必要とするが、第４の具体的構成では、「０００
０００００００」の論理パターンの９回繰り返しと「１
０００００００００」の論理パターンの１回繰り返しと
を切換選択させて用いればよいので、１０段のシフトレ
ジスタで実現することができ、小型軽量化と柔軟な拡張
性を持たせることができる。

【０１５６】なお、上述した第５の実施形態には、τ／
Ｎの演算時間の少ない第２〜第４の具体的構成が好まし
く、さらに、Ｎの変更設定が容易である第３および第４
の具体的構成が好ましい。

【０１５７】なお、上記実施形態において、遅延部８３
はパルス発振同期信号ＴＲが入力された時点でタイムカ
ウントを開始し、前記遅延時間τが経過した時点でパル
ス発振同期信号ＴＲを出力するためのトリガ信号を発生
する適宜のタイマー手段で構成することができる。ま
た、この遅延部８３を、パルス発振同期信号ＴＲが入力
された時点で積分動作を開始する積分器と、この積分器
の出力と遅延時間に対応する出力τを比較し、その比較
結果が一致したときにパルス発振同期信号ＴＲを出力す
るためのトリガ信号を発生するコンパレータとから構成
するようにしてもよい。

【０１５８】なお、上記実施形態においては、２段の磁
気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしたが、３
段以上磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにし
てもよい。

【０１５９】また、上記実施形態では、コンデンサ間の
電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するよう
に、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0
の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電
源電圧制御を行うようにしているが、このような電源電
圧制御を行わない装置に対しても本発明を適用すること
ができる。

【０１６０】また、この発明は、ステップスキャン方式
および一括露光方式の何れの露光制御を行う半導体露光
装置に対して適用可能である。

【０１６１】また、上記実施形態では、電圧指令値の値
および雰囲気温度による電圧補償および温度補償を行う
ようにしているが、これに限らず、遅延時間に影響を及
ぼす他の要因がある場合には、その要因による影響を考
慮した補償を行うようにすればよい。例えば、温度は磁
気パルス圧縮回路における可飽和リアクトルの絶縁油の
温度変化や磁気パルス圧縮回路の近傍の雰囲気温度の双
方を取得してその影響を補償するようにしてもよい。ま
たレーザ発振機構自体から生ずる影響を加味して補償す
るようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路ブロック図
である。

【図２】本発明を適用したエキシマレーザ及びステッパ
の制御系の構成を示すブロック図である。

【図３】電流パルス検出センサの具体的構成およびその
場合の電流および電圧波形を示す図である。

【図４】電流パルス検出センサの他の具体的構成および
その場合の電流および電圧波形を示す図である。

【図５】電流パルス検出センサの他の具体的構成および
その場合の電流および電圧波形を示す図である。

【図６】電流パルス検出センサの他の具体的構成を示す
図である。

【図７】電流パルス検出センサの他の具体的構成および
その場合の電流および電圧波形を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施形態を示す回路ブロック図
である。

【図９】電圧補償部の内部構成例を示す図である。

【図１０】図９の遅延部の入出力信号のタイムチャート
である。

【図１１】電圧補償部の具体的詳細構成を示す図であ
る。

【図１２】電圧補償部の他の具体的詳細構成を示す図で
ある。

【図１３】電圧指令値と遅延時間との関係が双曲線近似
曲線となることを説明する説明図である。

【図１４】双曲線近似曲線のパラメータ取得のための構
成を示す図である。

【図１５】発光前、一定時間前に発光タイミング信号を
送出する場合における双曲線近似曲線と一定時間との関
係を示す図である。

【図１６】温度補償部の内部構成例を示す図である。

【図１７】図１６の各部の信号のタイムチャートであ
る。

【図１８】温度センサを用いて温度補償を行う場合で本
発明の第２の実施形態における変形例を示す回路ブロッ
ク図である。

【図１９】本発明の第３の実施形態を示す回路ブロック
図である。

【図２０】本発明を適用したエキシマレーザ及びステッ
パの制御系の構成を示すブロック図である。

【図２１】本発明の作用を示すための磁気圧縮回路の各
部の電圧波形、パルス発振同期信号等の信号を示すタイ
ムチャートである。

【図２２】遅延時間演算部の内部構成例を示す図であ
る。

【図２３】遅延時間演算部の他の内部構成例を示す図で
ある。

【図２４】双曲線近似曲線のパラメータを自動生成する
ための構成を示す図である。

【図２５】図２４の作用を説明するタイムチャートであ
る。

【図２６】本発明の第４の実施形態を示す回路ブロック
図である。

【図２７】本発明の第５の実施形態を示す回路ブロック
図である。

【図２８】出力信号遅延部８４の詳細構成を示す図であ
る。

【図２９】基準遅延時間Ｔdsを設定した場合における電
圧指令値Ｖ0に対する各時間の関係を示す図である。

【図３０】電圧指令値Ｖ0に対する時間τと時間ｔwait
との関係を示す図である。

【図３１】図３０において時間τを時間ｔwaitに対して
正規化した場合の図である。

【図３２】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第
１の具体的構成を示す図である。

【図３３】図３２の各部の信号を示すタイミングチャー
トである。

【図３４】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第
２の具体的構成を示す図である。

【図３５】図３４の各部の信号を示すタイミングチャー
トである。

【図３６】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第
３の具体的構成を示す図である。

【図３７】図３６の各部の信号を示すタイミングチャー
トである。

【図３８】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第
４の具体的構成を示す図である。

【図３９】従来のエキシマレーザ及びステッパの制御系
の構成を示す図である。

【図４０】一般的な磁気圧縮回路を示す図である。

【図４１】磁気圧縮回路の各部の電圧および電流波形を
示す図である。

【図４２】ステップスキャン方式の縮小投影露光を説明
する説明図である。

【符号の説明】

１…エキシマレーザ ２…レーザチャンバ ３…パルス
電源装置 ４…エネルギーモニタ ５…レーザコントローラ ６…
主放電電極 ７…ＩＣ １０…ステッパ装置 １１…ステッパコント
ローラ １２…ウェハテーブル ２０，３０…電流パルス検出セ
ンサ ２２…コア ４０…電圧補償部 ４１…遅延時間変換部 ４１ａ，９
０…メモリテーブル ４１ｂ，９１…読出し部 ４１ｃ…Ｔdy演算部 ４２，
５４，８３…遅延部 ５０，１１１…温度補償部 ５１…時間差カウンタ ５
２…τ0算出部 ５３…遅延時間算出部 ８０…電圧指令値演算部 ８１…基準遅延時間設定部 ８２…遅延時間演算部 ８
４…出力信号遅延部 ８６…ｔwait算出部 ８７…τ／Ｎカウンタ １００…
ｔd演算部 １０１…τ演算部 １１０…温度センサ ＡＬ0〜ＡＬ2
…磁気スイッチ ＨＶ…高電圧電源 ＳＷ…主スイッチ Ｃ0〜Ｃ2a…コ
ンデンサ Ｃp…ピーキングコンデンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 充電電源に対し直列に接続された複数の
   磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接
   続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送
   回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流
   パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、 この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイ
   ッチング動作を行うスイッチング手段と、 前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放
   電電極と、 を有し、 半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を
   有するレーザ発振同期信号をトリガとして前記スイッチ
   ング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数
   のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、 前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の
   段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を
   検出する電流検出手段と、 前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が
   検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延
   時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に
   応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算
   した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力
   される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各
   パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導
   体露光装置側に出力する出力制御手段と、 を具備したことを特徴とするパルスレーザの発光タイミ
   ング信号制御装置。
2. 【請求項２】 充電電源に対し直列に接続された複数の
   磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接
   続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送
   回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流
   パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、 この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイ
   ッチング動作を行うスイッチング手段と、 前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放
   電電極と、 前記充電電源に対する電圧指令値を出力する制御手段
   と、 を有し、 半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を
   有するパルス発振同期信号をトリガとして前記スイッチ
   ング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数
   のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、 前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始
   されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上で
   ある所定の基準遅延時間が予め設定される基準遅延時間
   設定手段と、 前記設定された基準遅延時間と前記制御手段から出力さ
   れる電圧指令値に対応する当該パルス発振の前記実発光
   遅延時間との差を各パルス発振毎に求める遅延時間演算
   手段と、 前記半導体露光装置から受信されるパルス発振同期信号
   を前記遅延時間演算手段で演算された差時間分だけ遅延
   して前記スイッチング手段に出力する遅延手段と、 前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の
   段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を
   検出する電流検出手段と、 前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が
   検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延
   時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に
   応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算
   した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力
   される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各
   パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導
   体露光装置側に出力する出力制御手段と、 を具備したことを特徴とするパルスレーザの発光タイミ
   ング信号制御装置。
3. 【請求項３】 前記出力制御手段は、 前記遅延時間演算手段が求めた差を前記待ち遅延時間の
   最大値に正規化し、この差とこの正規化した待ち遅延時
   間との双曲線近似関係を用いて前記待ち遅延時間を計測
   するカウンタを具備したことを特徴とする請求項２に記
   載のパルスレーザの発光タイミング信号制御装置。