JP2004342964A

JP2004342964A - Two-stage laser equipment equipped with high precision synchronous control function

Info

Publication number: JP2004342964A
Application number: JP2003140070A
Authority: JP
Inventors: Junichi Kinoshita; 順一木下; Koji Kakizaki; 弘司柿崎; Yasufumi Kawasuji; 康文川筋; Osamu Wakabayashi; 理若林
Original assignee: Komatsu Ltd; Gigaphoton Inc; Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Komatsu Ltd; Gigaphoton Inc; Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve adjusting precision of the time of light emission or electricity discharge of both of an oscillation stage laser and an amplification stage laser by individually constituting the lasers. <P>SOLUTION: A laser beam emitted from the oscillation stage laser 1 is poured to the amplification stage laser 2 to be amplified and outputted by the amplification stage laser 2. A synchronization controller 21 respectively obtains a delay time since triggering of the switches 12a and 12b of the power sources 1c and 2c of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 until starting of light emission or electricity discharge from charging voltage, the temperature of the circuit element of a magnetic pulse compression circuit, and the gas pressure of laser chambers 1a and 2a. Furthermore, a time until actual starting of electric discharge is counted by a CO counter 25a and a CA counter 25b. Based on this counted value, the delay time is corrected to decide the time of triggering the power sources 1c and 2c of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2, and the switches 2a and 2b are triggered. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発振段レーザと増幅段レーザを有する２ステージレーザ装置に関し、特に、発振段レーザと増幅段レーザを最適なレーザ出力が得られるように個別に構成した場合でも、発振段レーザと増幅段レーザの高精度な同期制御が可能な２ステージレーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される露光光の短波長化が進められており、半導体露光用光源として、従来の水銀ランプから波長２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。さらに、次世代の半導体露光用光源として、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ装置及び波長１５７ｎｍのフッ素分子（Ｆ_２）レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置が有力である。
レーザ媒質であるレーザガスが封入されたレーザチャンバ内部には、レーザガスを励起するための一対の主放電電極が、レーザ発振方向に垂直な方向に所定の距離だけ離間して対向配置されている。この一対の主放電電極には高電圧パルスが印加され、主放電電極間にかかる電圧がある値（ブレークダウン電圧）に到達すると、主放電電極間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起される。よって、このような露光用ガスレーザ装置は主放電の繰返しによるパルス発振を行い、放出するレーザ光はパルス光となる。投影光学系を用いた露光装置に光源として適用する場合、上記投影光学系における色収差の問題を回避するために、上記したようなガスレーザ装置から放出されるレーザ光のスペクトル線幅は狭帯域化される。
例えば、レーザ共振器は、レーザチャンバを挟んだ出力鏡と狭帯域光学系から構成される。狭帯域化光学系〔ＬＮＭ（ＬｉｎｅＮａｒｒｏｗＭｏｄｕｌｅ）〕は、例えば、レーザ光が入射する側から、スリット、拡大プリズム等から構成される拡大光学系、反射型グレーティングとからなる。
【０００３】
近年、スループットの向上、更なる微細化の観点から、上記した露光用ガスレーザ装置のレーザ出力の高出力化、ならびに、レーザ光のスペクトル線幅の超狭帯域化が要請されている。
第一の要請である高出力化のためには、１パルスあたりのエネルギーを増加させる方法、あるいは低パルスエネルギーだが繰返し周波数を増加させる方法がある。
第二の要請である超狭帯域化は、上記したように、通常プリズムとグレーティングで構成される狭帯域化光学系の高分解能化や、特許文献１に記載されたようなレーザパルスのロングパルス化等による方法がある。しかしながら狭帯域化光学系の高分解能化やロングパルス化による超狭帯域化は、一般的に光学的ロスを増加させる等、パルスエネルギー低下を招く。つまり狭帯域化とパルスエネルギーはトレードオフの関係にある。
繰り返し周波数増加に関しても、４ｋＨｚを超える繰り返し周波数はＣｏＯ（Ｃｏｓｔｏｆｏｐｅｒａｔｉｏｎ）の観点より技術的ハードルが高い。そのため、１台のレーザにおいて超狭帯域化を維持したまま、繰り返し周波数増加によって高出力化するにはおのずと限界がある。
【０００４】
そこで超狭帯域化とパルスエネルギーとのトレードオフ関係をなくし、両要請を同時に満足させるため、超狭帯域化されたオシレータレーザ（発振段レーザ）と出力を増幅するアンプレーザ（増幅段レーザ）とを同期して用いる２ステージレーザ装置が、例えば、特許文献２、特許文献３等で提案されている。
１台目の発振段レーザは低パルスエネルギーながら超狭帯域化スペクトルをもつ。２台目の増幅段レーザにおいて、発振段レーザの超狭帯域化スペクトルを維持したままパルスエネルギーのみ増幅する。この方法は２台目の増幅段レーザにＬＮＭ（狭帯域化光学系）などの光学的ロスを含まないため、非常にレーザ発振効率が高い。この同期レーザ装置により所望の超狭帯域化スペクトル、レーザ出力を得ることが可能となる。
２ステージレーザ装置の形態としてはアンプ側に共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ方式とに大別される。
【０００５】
２ステージレーザ装置の構成例を、図１１、図１２に示す。
図１１はＭＯＰＡ方式の従来の２ステージレーザ装置の構成例を示し、図１２はＭＯＰＯ方式における増幅段レーザの構成例を示す。なお、図１２の発振段レーザには、例えば、図１１に示す発振段レーザと同様のものが用いられる。図１２、図１２はレーザ装置を上方から見た場合の概要図である。
図１１において、発振段レーザ１から放出されるレーザビームはレーザ装置のシードレーザビーム（種レーザビーム）としての機能を有する。増幅段レーザ２はそのシードレーザビームを増幅する機能を有する。すなわち、発振段レーザ１のスペクトル特性によりレーザ装置の全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ２によってレーザ装置からのレーザ出力（エネルギーまたはパワー）が決定される。
レーザチャンバ１ａ，２ａは内部に放電部を有している。放電部は紙面と垂直方向に上下に設置されている一対のカソード、アノード電極１ｂ、カソード、アノード電極２ｂからなる。これらの一対の電極に電源１ｃ，２ｃから高電圧パルスが印加されることにより、電極間で放電が発生する。なお、図１１、図１２では上部電極のみが図示されている。
チャンバ１ａ，２ａ内に設置された一対の電極１ｂ，２ｂの光軸延長上両端に、ＣａＦ_２等のレーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材１ｄ，２ｄがそれぞれ設置されている。ここでは両ウィンドウ部材のチャンバ１ａ，２ａと反対側の面（外側の面）は互いに平行にそして、レーザビームに対して反射損失を低減するためにブリュースタ角で設置されている。
発振段レーザ１は拡大プリズム３ｂとグレーティング（回折格子）３ａによって構成された狭帯域化モジュール（狭帯域化光学系）３を有し、この狭帯域化モジュール３内の光学素子とフロントミラー１ｆとでレーザ共振器を構成する。
発振段レーザ１からのレーザビーム（シードレーザビーム）は図示を省略した反射ミラー等を含むビーム伝播系により増幅段レーザ２へ導かれ注入される。
【０００６】
また、図１２に示すＭＯＰＯ方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ２には、例えば倍率が３倍以上の不安定型共振器が採用されている。
図１２に示すものでは、増幅段レーザ２の不安定共振器のリア側ミラー２ｅには穴が開いており、この穴を通過したレーザが上図の矢印のように反射し、また注入されたシードレーザビームは拡大し、放電部を有効に通過しレーザビームのパワーが増大する。
そして、凸面ミラーから構成されるフロントミラー２ｆよりレーザが出射される。
【０００７】
図１１、図１２に示す同期コントローラ１０は、発振段レーザ１、増幅段レーザ２の放電タイミングを制御する。
すなわち、まず、電源１ｃから発振段レーザ１の一対の電極１ｂに高電圧パルスを印加させるＯＮ指令として、発振段レーザ１の電源１ｃにトリガ信号を送信する。そして所定時間後、増幅段レーザ２の電源２ｃにＯＮ指令としてのトリガ信号を送信する。
上記所定時間とは、発振段レーザ１からシードレーザビームが増幅段レーザ２内に入射するタイミングと増幅段レーザ２が放電するタイミングを同期させるための時間である。
なお、後で述べるように、レーザチャンバ内で放電を発生させレーザガスを励起するための放電回路に、コンデンサと可飽和リアクトルとからなる磁気パルス圧縮回路を含む場合、コンデンサの充電電圧（Ｖ）と電荷の転送時間（ｔ）との積であるＶｔ積の値が一定という関係がある。
そのため、発振段レーザ１の一対の電極１ｂおよび増幅段レーザ２の一対の電極２ｂにそれぞれ印加する電圧の値によっては、同期コントローラ１０は、先に増幅段レーザ２の電源２ｃにＯＮ指令としてのトリガ信号を送信後、所定時間後、発振段レーザ１の電源１ｃにトリガ信号を送信する場合もある。
【０００８】
上記した２ステージレーザ装置において、上記したようにレーザチャンバ内で放電を発生させレーザガスを励起させるための放電回路の例を図１３に示す。図１３に示す放電回路は、発振段レーザ、増幅段レーザ各々に適用される。
図１３の放電回路は、主コンデンサＣ０を充電する充電器Ｃｈと可飽和リアクトルからなる３個の磁気スイッチＳＲ１，ＳＲ２，ＳＲ３を用いた２段の磁気パルス圧縮回路（以下ではＭＰＣ回路ともいう）からなる。
磁気スイッチＳＲ１はＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である固体スイッチＳＷでのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気アシストとも呼ばれる。コンデンサＣ１および第１の磁気スイッチＳＲ２からなる容量移行型回路と、コンデンサＣ２と第２の磁気スイッチＳＲ３からなる容量移行型回路とにより２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
充電器Ｃｈにより主コンデンサＣ０に充電されたエネルギーは、磁気パルス圧縮回路を移行するにつれ、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われピーキングコンデンサＣｐが充電され、主放電電極Ｅ，Ｅ間に短パルスの強い放電が実現される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１５６３６７号公報
【特許文献２】
特開２００１−０２４２６５号公報
【特許文献３】
特開２００２−１９８６０４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
２ステージレーザ装置においては、発振段レーザから放出されたレーザビームが増幅段レーザに注入されるタイミングと増幅段レーザが放電するタイミングを調整する必要がある。すなわち、前記したように発振段レーザの放電、発光タイミングと増幅段レーザの放電、発光タイミングに所定の遅延時間を設ける必要がある。両者の放電、発光のタイミングがずれると、発振段レーザから放出されたレーザビームは良好に増幅されない。
一般に、コンデンサと可飽和リアクトルからなる磁気パルス圧縮回路では、コンデンサの充電電圧（Ｖ）と電荷の転送時間（ｔ）との積であるＶｔ積の値が一定という関係がある。電圧Ｖの値が大きいと転送時間ｔは短くなり、電圧Ｖが小さいと転送時間ｔは長くなる。よって、充電電圧の充電精度がばらつくと、転送時間がばらつき、結局、発光あるいは放電タイミングがばらつくことになる。このようなばらつきを、以下、ジッタと呼ぶことにする。
上記した二つのレーザ（発振段レーザ、増幅段レーザ）を各々制御して両レーザの放電、発光タイミングの調整精度を向上させるためには、各レーザのジッタを小さくする必要がある。
【００１１】
このジッタを小さくするために、例えば、前記した特許文献３に記載のものにおいては、発振段レーザ、増幅段レーザの放電回路、レーザチャンバ、主放電電極を同一の構成とし、１台の充電器で各レーザ装置の放電回路の主コンデンサを充電する構成を採用している。
この構成では、同等の磁気パルス圧縮回路を用い、充電電圧も同じであるため、上記したジッタの大きさも発振段レーザ、増幅段レーザ両者でほぼ等しくなる。よって、両レーザの放電、発光タイミングの調整精度を向上させることが可能となる。
しかしながら、一般に、発振段レーザからの狭帯域化されたレーザビームのパルスエネルギーは数１０〜数１００μＪ程度でよく、増幅段に比較して、二桁から三桁小さい。これ以上大きくても、増幅段レーザで増幅されて出力されるレーザパルスのエネルギーに変化はない。
上記特許文献３に記載される構成では、発振段レーザ、増幅段レーザともに同等の構成となるため、発振段レーザから放出される狭帯域化されたレーザビームのパルスエネルギーは、必要以上に大きくなることが多い。よって、２ステージレーザ装置への投入電力に対する２ステージレーザ装置から放出されるレーザビームのパルスエネルギーの比で表される運転効率が低くなるという問題が発生する。
【００１２】
上記した問題を回避するためには、発振段レーザと増幅段レーザとをそれぞれ最適なレーザ出力が得られるよう個別に構成する必要がある。すなわち、２台の容量の異なる個別の充電器、回路定数が異なる個別のＭＰＣ回路、電極構造（放電体積）、レーザガス混合条件の異なる個別のレーザチャンバを用いて、２ステージレーザ装置を構成する必要がある。しかしながらこの場合、運転効率の点では改善されるものの、上記ジッタは、発振段レーザ、増幅段レーザ各々について個別の大きさになるので、両レーザの放電、発光タイミングの調整精度を向上させることが困難になる。
本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであって、本発明の第１の目的は、発振段レーザと増幅段レーザとをそれぞれ最適なレーザ出力が得られるよう個別に構成しても、両レーザの放電、発光タイミングの調整精度を向上させることが可能な２ステージレーザ装置を提供することである。
また、エキシマレーザの出力制御においては、各チャンバ内のハロゲンガスをその消耗に応じて注入する方法や、ガス圧を変化させてエネルギーを補償する方法があり、そうした場合には、同じ電圧で２つの磁気パルス圧縮回路を充電したとしても、２つのチャンバ間での放電開始タイミングがかならずしも一致するとは限らない。
そこで、本発明の第２の目的は、チャンバ内のガス圧が発振段レーザと増幅段レーザとでそれぞれ異なる変化をしたとしても、両レーザの発光あるいは放電タイミングの調整精度を向上させることが可能な２ステージレーザ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を本発明においては、次のようにして解決する。
（１）発振段レーザの磁気パルス圧縮回路をトリガするスイッチの動作タイミングと、増幅段レーザの磁気圧縮回路をトリガするスイッチの動作タイミングを、発振段レーザの放電電極および増幅段レーザの放電電極における放電開始タイミングと、発振段レーザの磁気パルス圧縮回路および増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路の動作を考慮して補正する。
（２）上記（１）において、発振段レーザの発光あるいは放電タイミングを計測する第１の発光あるいは放電モニタと、増幅段レーザの発光あるいは放電タイミングを計測する第２の発光あるいは放電モニタとを設け、上記第１の発光あるいは放電モニタおよび第２の発光あるいは放電モニタに基づき、発振段レーザの磁気パルス圧縮回路をトリガするスイッチおよび増幅段レーザの磁気圧縮回路をトリガするスイッチの動作タイミングをフィードバック補正する。
（３）上記（１）（２）において、発振段レーザの放電電極および増幅段レーザの放電電極における放電開始タイミングの補正を、発振段レーザの磁気パルス圧縮回路のコンデンサおよび増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路のコンデンサの充電電圧値と、発振段レーザのレーザチャンバおよび増幅段レーザのレーザチャンバ内のレーザガス圧力値に基づき行う。
（４）上記（１）（２）（３）において、発振段レーザの磁気パルス圧縮回路および増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路の動作を考慮した補正は、上記発振段レーザの磁気パルス圧縮回路のコンデンサおよび増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路のコンデンサの充電電圧値と、上記発振段レーザおよび増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路を構成する回路素子の温度値に基づき行なう。
（５）発振段レーザの磁気パルス圧縮回路および増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路の回路定数を異なった値とする。
（６）発振段レーザの電極構成と、増幅段レーザの電極構成を互いに異なった構成とする。
（７）発振段レーザの磁気パルス圧縮回路のコンデンサおよび増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路のコンデンサを充電する充電器を一つとする。
本発明においては、上記構成としたので、発振段レーザ、増幅段レーザの放電、発光タイミングの調整精度を向上させることが可能となる。このため、発振段レーザと増幅段レーザとをそれぞれ最適なレーザ出力が得られるよう個別に構成しても、発振段レーザ、増幅段レーザの放電、発光タイミングを最適な値に設定し、発振段レーザから放出されたレーザビームを良好に増幅することが可能となる。
また、発振段レーザと、増幅段レーザとを個別に構成することができるので、発振段レーザから放出されるレーザビームのパルスエネルギーが、必要以上に大きくなることがなく、運転効率を改善することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記の２ステージレーザ装置の形態としては、前記図１１、図１２に示したように、増幅側に共振器ミラーを設けないＭＯＰＡ方式と共振器ミラーを設けるＭＯＰＯ方式とに大別される。
以下、本発明の実施例ではＭＯＰＯ方式による２ステージレーザ装置について説明する。ＭＯＰＡ方式の場合は、前記図１１に示したように増幅段レーザ（ＡＭＰ）に共振器ミラーが付いていない場合の構成となる。
図１、図２は本発明の実施例の２ステージレーザ装置に構成例を示す図であり、図１はレーザ装置の放電回路の主コンデンサを充電する充電器が１台の場合の構成例を示し、図２は充電器が２台の場合の構成例を示す。なお、図１、図２の構成図は装置を側面から見た場合の概要である。
図１、図２は、基本的には充電器が１台であるか２台であるかの点で相違するだけであり、図１、図２により、本実施例の２ステージレーザ装置の構成、および動作について説明する。
なお、充電器を２台とすれば、発振段レーザ、増幅段レーザの磁気パルス圧縮回路に応じた容量の充電器を用いることができるため、その分運転効率を向上させることができるが構成が複雑になる。また、充電器を１台とすれば、上記メリットはえられないが、構成を簡単にすることができる。
【００１５】
図１、図２において、発振段レーザ（ＯＳＣ）１から放出されるレーザビームは２ステージレーザ装置のシードレーザビーム（種レーザビーム）としての機能を有する。増幅段レーザ（ＡＭＰ）２はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。すなわち、発振段レーザ１のスペクトル特性によりレーザ装置の全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ２によってレーザ装置からのレーザ出力（エネルギーまたはパワー）が決定される。
発振段レーザ１、増幅段レーザ１は各々レーザチャンバ１ａ，２ａを有するレーザチャンバ１ａ，２ａの内部にはレーザガス供給ユニットから供給されたレーザガスが満たされており、内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極１ｂ，２ｂが設置される。
２ステージレーザ装置がフッ素分子（Ｆ_２）レーザ装置のとき、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともにチャンバ１ａ，２ａには、フッ素（Ｆ_２）ガスと、ヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。２ステージレーザ装置がＫｒＦレーザ装置のときには、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともにチャンバ１ａ，２ａには、クリプトン（Ｋｒ）ガス、フッ素（Ｆ_２）ガスと、ヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
さらに、２ステージレーザ装置がＡｒＦレーザ装置のときには、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともにチャンバ１ａ，２ａには、アルゴン（Ａｒ）ガス、フッ素（Ｆ_２）ガスと、ヘリウム（Ｈｅ）やネオン（Ｎｅ）等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
【００１６】
発振段レーザ１と増幅段レーザ２ともにレーザチャンバ１ａ，２ａは内部に放電部を有している。放電部は紙面と平行方向に上下に設置されている一対のカソード、アノード電極１ｂ，２ｂからなる。これらの一対の電極１ｂ，２ｂに電源１ｃ，２ｃから高電圧パルスが印加されることにより、電極１ｂ，２ｂ間で放電が発生する。
また、発振段レーザ１と増幅段レーザ２ともにチャンバ１ａ，２ａ内に設置された一対の電極１ｂ，２ｂの光軸延長上両端に、前記したようにＣａＦ_２等のレーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドー部材（図示せず）がそれぞれ設置されている。ここでは両ウィンドー部材のチャンバと反対側の面は互いに平行にそして、レーザ光に対して反射損失を低減するためにブリュースタ角で設置されている。また、レーザ光のＰ偏光成分が垂直になるよう、ウィンドーは設置されている。
チャンバ１ａ，２ａ内には、図示されないクロスフローファンが設置されており、レーザガスをチャンバ１ａ，２ａ内で循環させ、放電部にレーザガスを送り込んでいる。また、チャンバ１ａ，２ａ内には、レーザガスの温度調節をするための熱交換器１ｇ，２ｇが設けられている。
また、発振段レーザ１、増幅段レーザ２ともに、チャンバへＦ_２ガス、バッファーガスを供給するＦ_２ガス供給系、バッファーガス供給系、および、チャンバ内のレーザガスを排気するガス排気系が設けられている。図１、図２ではこれらをまとめて“ガス供給排気用制御バルブ１６ａ”及び“ガス供給排気用制御バルブ１６ｂ”として図示している。
なお、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置の場合は、各々Ｋｒガス供給系、Ａｒガス供給系も備える。チャンバ内ガス圧力は圧力センサＰ１，Ｐ２によってモニタされ、ガス圧力情報はユーティリティコントローラ２４へ送られる。そして、ユーティリティコントローラ２４がガス供給配給制御バルブ１６ａ，１６ｂを制御し、発振段チャンバ１ａ並びに増幅段チャンバ２ａ内ガス組成、ガス圧力が夫々制御される。
【００１７】
発振段レーザ１は拡大プリズムとグレーティング（回折格子）によって構成された狭帯域化モジュール３を有し、この狭帯域化モジュール３内の光学素子とフロントミラー（ＯＣ）１ｆとでレーザ共振器を構成する。または図示していないが拡大プリズム、グレーティングの代わりにエタロンと全反射ミラーを用いた狭帯域化モジュールを用いてもよい。
発振段レーザ１、増幅段レーザ２から放出されたレーザ光の一部は図示されていないビームスプリッタによって分岐され、モニターモジュール１５ａ，１５ｂに導光される。モニターモジュール１５ａ，１５ｂは夫々発振段レーザ１、増幅段レーザ２の出力、線幅そして中心波長等のレーザビーム特性をモニタする。図１、図２では発振段と増幅段レーザの両方にモニターモジュールが設置されているが、どちらか一方のみの設置でもよい。
モニターモジュール１５ａ，１５ｂからの中心波長の信号は波長コントローラ２３に送られる。そして、波長コントローラ２３はドライバ１８により狭帯域化モジュール３内の光学素子を駆動させて、波長を選択して発振段レーザ１の中心波長が所望の波長になるよう波長制御する。
なお、上記した波長制御を、増幅段レーザ２から放出されるレーザ光の一部が導光されるモニターモジュール１５ｂからの波長情報に基き、発振段レーザ１から放出されるレーザ光の波長が所定の波長となるように波長コントローラからドライバ１８に指令を出して行うことも可能である。
モニターモジュール１５ａ，１５ｂからのレーザ出力信号はエネルギーコントローラ２２へ送られる。そして、同期コントローラ２１を経由し印加電圧が制御され、発振段レーザ１、増幅段レーザ２のエネルギーが所望の値になるよう制御される。
【００１８】
発振段レーザ１からのレーザビーム（シードレーザビーム）はモニターモジュール１５ａを通過した後、光軸調整等を行うために設けられた反射ミラー等を含むビーム伝播系１７により増幅段レーザ２へ導かれ、注入される。
ＭＯＰＯ方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ２には、例えば倍率が３倍以上の増幅段出力ミラー２ｆと増幅段リア側ミラー２ｅとで構成された不安定型共振器が採用される。
ＭＯＰＯ方式における増幅段レーザの不安定共振器のリア側ミラー２ｅには穴が開いており、この穴を通過したレーザが上図の矢印のように反射し、また注入されたシードレーザビームは拡大し、放電部を有効に通過し、レーザビームのパワーが増大する。そして、増幅段出力ミラー２ｆよりレーザが出射される。
凹面ミラー２ｅに中心部には空間的穴が施してあり、周囲にはＨＲ（ＨｉｇｈＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートが施されている。凸面ミラー２ｆの中心部にはＨＲコートが施され、周囲のレーザ出射部にはＡＲ（ＡｎｔｉＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コートが施されてある。
凸面ミラー２ｆの穴は空間的に開いているのではなく、穴部のみＡＲコートが施されたミラー基板を用いてもよい。また、ミラーに透過部を持たせない不安定共振器を用いてもよい。
【００１９】
発振段レーザ１、増幅段レーザ２の各一対の電極１ｂ，２ｂには、それぞれ、スイッチ１２ａ−磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ）１３ａによって構成された電源１ｃおよびスイッチ１２ｂ−磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ）１３ｂによって構成された電源２ｃが接続されている。
そして、電源１ｃ，２ｃより高電圧パルスが印加され、上記電極１ｂ，２ｂ間で放電が生じる。この放電により、レーザチャンバ１ａ，２ａ内に充填されたレーザガスが励起される。
図１の場合には、電源１ｃ、２ｃは一台の充電器１１によって充電され、図２の場合には、電源１ｃ、２ｃはそれぞれ充電器１１ａ，１１ｂによって充電される。
また、磁気パルス圧縮回路１３ａ，１３ｂ内の温度は、温度センサＴ１，Ｔ２によりモニタされ、信号は同期コントローラ２１に送られる。
電源１ｃ，２ｃにおいて、充電器１１（もしくは充電器１１ａ，１１ｂ）によりコンデンサ（前記図１３に示す放電回路における主コンデンサＣ０）が充電される。コンデンサに充電されたエネルギーは、スイッチ１２ａ，１２ｂがＯＮ状態になると、電圧パルスとして磁気パルス圧縮回路１３ａ，１３ｂに転送され、パルス圧縮され、上記した一対の電極１ｂ，２ｂに印加される。
【００２０】
上記スイッチ１２ａ，１２ｂのＯＮ，ＯＦＦは、同期コントローラ２１からの動作指令（トリガ信号）によってなされる。
同期コントローラ２１は、発振段レーザ１から放出されるレーザビームが増幅段レーザ２に注入されるタイミングで増幅段レーザ２において放電が発生するように、スイッチ１２ａ−磁気パルス圧縮回路１３ａによって構成された電源１ｃそしてスイッチ１２ｂ−磁気パルス圧縮回路１３ｂによって構成された電源２ｃにトリガ信号を送出する。
発振段レーザ１、増幅段レーザ２の放電のタイミングがずれると、発振段レーザ２から放出されるレーザビームは効率よく増幅されない。同期コントローラ２１は、光・放電検出器１４ａ，１４ｂからの発振段レーザ１および増幅段レーザ２の放電開始の情報、そしてエネルギーコントローラ２２からのレーザ出力情報を基に、発振段レーザ１の電源１ｃに送出するトリガ信号と増幅段レーザ２の電源２ｃに送出するトリガ信号との間の遅延時間を設定する。
ユーティリーティーコントローラ２４、エネルギーコントローラ２２そして波長コントローラ２３はメインコントローラ２６と接続されている。また、メインコントローラ２６はインタフェース２７を介して露光装置２８と接続している。メインコントローラ２６は露光装置２８から指令に従い、各コントローラに制御分担を振り分け、その指令によって各コントローラは分担する制御を行う。
また、後述するように同期コントローラ２１がトリガ信号を送出したときにカウントを開始し、光・放電検出器１４ａ，１４ｂによりレーザ発光もしくは、放電時の発光（以下、総称して発光という）あるいは放電の開始が検出されたときにカウントを停止する発光計測カウンタ２５ａ（以下ＣＯカウンタという）、発光計測カウンタ２５ｂ（以下ＣＡカウンタという）が設けられており、このカウンタ２５ａ，２５ｂのカウント値に基づき、後述するように発振段レーザ１、増幅段レーザ２をトリガするタイミングを決定する。
なお、上記した光・放電検出器１４ａ，１４ｂが、レーザ発光、放電時の発光、放電電流、放電電圧、放電により発生する電磁波のうちの少なくとも１つを検出するセンサである。ここで発振段レーザ１と増幅段レーザ２において、それぞれ異なるものを検出してもよい。例えば、発振段レーザ１でレーザ発光の開始を、増幅段レーザ２で放電開始を検出してもよい。
【００２１】
なお、図１、図２では、ＭＯＰＯ方式の増幅段レーザ２のレーザ共振器が不安定共振器である場合を示したが、安定共振器であってもよい。
また、ＭＯＰＡ方式は、光が増幅段レーザを通過する回数は１回であるが、これに限るものではない。例えば、折り返しミラーを設けて、増幅段レーザを複数回通過させてもよい。このように構成することにより、より高い出力のレーザ光を取り出すことが可能となる。
【００２２】
次に、本発明の実施例の２ステージレーザ装置における発振段レーザ１と増幅段レーザ２の同期制御について説明する。
なお、以下では、図１に示した充電器を１台備えた装置の場合と、図２に示した充電器を２台備えた装置の場合を分けて説明する。ここでこれ以降、充電器が１台の場合を１充電器、充電器が２台の場合を２充電器と称することにする。
（１）エネルギーコントローラにおける制御
（ａ）１充電器の場合
図３に１充電器の場合のエネルギーコントローラ２２における処理フローを示し、同図によりエネルギーコントローラ２２における処理について説明する。
（ｉ）モニタモジュール１５ｂにより、増幅段レーザ２から放出されるレーザ光のパルスエネルギーを検出する。モニタモジュール１５ｂは検出値信号をエネルギコントローラ２２に送出する（図３のステップＳ１０１）。
（ｉｉ）モニタモジュール１５ｂから受信した検出値信号から、パルスエネルギーＥを求める。そして予め記憶していた、もしくはメインコントローラ２６から与えられていた目標エネルギーＥｔとの偏差ΔＥを、ΔＥ＝Ｅ−Ｅｔから計算する（ステップＳ１０２）。なお、上記目標エネルギーＥｔは露光装置２８から与えられ、インタフェース２７を介して、エネルギーコントローラ２２あるいはメインコントローラ２６に与えられる。
（ｉｉｉ）次に、求めた偏差ΔＥに基き、偏差ΔＥに得るのに相当する電源１ｃ、電源２ｃのコンデンサを充電するときの充電電圧の偏差分ΔＶを求める。ΔＶは、係数をＫとするとき、ΔＶ＝Ｋ・ΔＥの式から求める（ステップＳ１０３）。
（ｉｖ）目標エネルギーＥｔを得るための充電電圧ＨＶを求める。
すなわち、前回（今回の放電パルスの前の放電パルスを発生させたとき）の充電電圧ＨＶに、以下の式に示すように、ステップＳ１０３で求めたΔＶを加えることで補正する（ステップＳ１０４）。
ＨＶ（今回）＝ＨＶ（前回）＋ΔＶ
（ｖ）充電電圧ＨＶがレーザガス注入電圧Ｖ_ｍａｘより大きいかを判定し、大きければ、レーザガスを注入する（ステップＳ１０５）。また、小さければ、ステップＳ１０６に行く。
（ｖｉ）ステップＳ１０４で求めた充電電圧値（高電圧値）ＨＶ（今回）のデータを、同期コントローラ２１およびメインコントローラ２６に送出する（ステップＳ１０６）。
【００２３】
（ｂ）２充電器の場合
図４に２充電器の場合のエネルギーコントローラ２２における処理フローを示し、同図によりエネルギーコントローラ２２における処理について説明する。
（ｉ）モニタモジュール１５ａ，１５ｂにより、発振段レーザ１、増幅段レーザ２から放出されるレーザ光のパルスエネルギーを検出する。モニタモジュール１５ａ，１５ｂは検出値信号をエネルギコントローラ２２に送出する（図４のステップＳ１０１）。
（ｉｉ）モニタモジュール１５ａ，１５ｂから受信した検出値信号から、パルスエネルギーＥ１、Ｅ２を求める。そして予め記憶していた、もしくはメインコントローラ２６から与えられていた目標エネルギーＥｔ１とＥ１との偏差ΔＥ１、ならびに、目標エネルギーＥｔ２とＥ２との偏差ΔＥ２を、ΔＥ１＝Ｅ１−Ｅｔ１、ならびに、ΔＥ２＝Ｅ２−Ｅｔ２の式から計算する（ステップＳ１０２）。
（ｉｉｉ）次に、求めた偏差ΔＥ１、ΔＥ２に基き、偏差ΔＥ１、ΔＥ２に得るのに相当する電源１、電源２のコンデンサを充電するときの充電電圧の偏差分ΔＶ１、ΔＶ２を求める。ΔＶ１は、係数をＫとするとき、ΔＶ１＝Ｋ・ΔＥ１の式から求める。また、ΔＶ２は、係数をＫとするとき、ΔＶ２＝Ｋ・ΔＥ２の式から求める（ステップＳ１０３）。
（ｉｖ）目標エネルギーＥｔ１を得るための充電電圧ＨＶ１を求める。すなわち、以下の式により、前回（今回の放電パルスの前の放電パルスを発生させたとき）の充電電圧ＨＶ１にステップＳ１０３で求めたΔＶ１を加えることで補正する。
ＨＶ１（今回）＝ＨＶ１（前回）＋ΔＶ１
また、目標エネルギーＥｔ２を得るための充電電圧ＨＶ２を求める。すなわち、以下の式により、前回（今回の放電パルスの前の放電パルスを発生させたとき）の充電電圧ＨＶ２にステップＳ２０３で求めたΔＶ２を加えることで補正する（ステップＳ１０４）。
ＨＶ２（今回）＝ＨＶ２（前回）＋ΔＶ２
（ｖ）充電電圧値ＨＶ１，ＨＶ２がレーザガス注入電圧Ｖ_ｍａｘ１，Ｖ_ｍａｘ２より大きいかを判定し、大きければ、レーザガスを注入する（ステップＳ１０５）。また、小さければ、ステップＳ１０６に行く。
（ｖｉ）ステップＳ１０４で求めた充電電圧値（高電圧値）ＨＶ１（今回）のデータ、ならびに、充電電圧値（高電圧値）ＨＶ２（今回）のデータを、同期コントローラ２１およびメインコントローラ２６に送出する（ステップＳ１０６）。
【００２４】
（２）同期コントローラにおける制御
電源１ｃ，２ｃを構成する磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ回路）は、前記図１３に示したように可飽和リアクトルとコンデンサからなる容量移行型回路を数段接続したものである。
各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われる。ここで、各段の移行時間は、以下の式に示すように、可飽和リアクトルへの印加電圧Ｖに反比例する。
Ｖ・ｔｍ＝（一定）
すなわち、印加電圧Ｖが高いと移行時間ｔｍは小さくなるし、電圧Ｖが低いと移行時間ｔｍは大きくなる。
また、ＭＰＣ回路を構成する過飽和リアクトル、コンデンサはそれぞれ温度特性を持っているため、ＭＰＣ内部温度の変化により移行時間ｔｍは変化する。内部温度は、発振周波数、発振時間、バースト動作のデューティー、充電電圧などにより変化する。
同期コントローラ２１は、可飽和リアクトルへの印加電圧Ｖ（前記充電電圧値ＨＶ）と温度センサＴ１，Ｔ２によりモニタされたＭＰＣ回路の温度Ｔｐ１，Ｔｐ２に基づき、例えば近似式を用いて、あるいは、予め作成した、印加電圧、温度に対する移行時間ｔｍを記録したテーブルを参照して上記移行時間ｔｍを求める。
【００２５】
一方、チャンバ１ａ，２ａの電極１ｂ，２ｂ間に電圧印加されてから放電が開始するまでの時間（放電開始時間）ｔｂは、図５（ａ）に示すように、充電電圧が高いと電極間電圧の立上りが大きくなるため短くなり（ｔｂ１）、充電電圧が低いと電圧立上りが小さくなるため長くなる（ｔｂ３）。
また、図５（ｂ）に示すように、チャンバ内のガス圧が高いと、放電開始電圧は高くなる（−Ｖ１）ため、放電開始までの時間は長くなる（ｔｂ３）。反対にガス圧が低いと低いと放電開始電圧が低く（−Ｖ３）なるため、放電開始までの時間は短くなる（ｔｂ１）。したがって、放電開始時間ｔｂは、充電電圧とガス圧力の関数となる。
同期コントローラ２１は、上記充電電圧ＨＶと、圧力センサＰ１，Ｐ２によりモニタされるガス圧力に基づき、放電開始時間ｔｂを求める。
上記放電開始時間は、本発明においては充電電圧、ガス圧力を使用範囲で変化させて、各条件における放電開始時間ｔｂを測定して、これらの値を記録したテーブルを作成し、このテーブルを同期コントローラ２１にあらかじめ入力しておく方法（テーブル方式）を使用したが、近似式を用いて計算することも可能である。
【００２６】
以下、同期コントローラ２１における同期制御について説明する。
同期コントローラ２１における同期制御の概要は以下の通りである。なお、２充電器の場合は、それぞれの充電電圧ＨＶ１，ＨＶ２に基づき発振段レーザ１におけるディレイ値（ＯＳＣ−補正ディレイ）、増幅段レーザ２におけるディレイ値（ＡＭＰ−補正ディレイ）を求めるが、その他の点は１充電器の場合と同様である。
（ｉ）充電電圧ＨＶ（ＨＶ１，ＨＶ２）と、ＭＰＣの温度Ｔｐ１，Ｔｐ２、チャンバの圧力Ｐｐ１，Ｐｐ２より、前記移行時間ｔｍ、放電開始時間ｔｂを求める。そして、このｔｍ，ｔｂから、発振段レーザ１における、電源１ｃのスイッチ１２ａをオンにしてから、放電が開始するまでのディレイ時間（ＯＳＣ−補正ディレイという）、増幅段レーザ２における、電源２ｃのスイッチ１２ｂをオンにしてから、放電が開始するまでのディレイ時間（ＡＭＰ−補正ディレイ）をそれぞれ求める。
（ｉｉ）初回の放電時には、露光装置から送られてくるトリガ信号と、上記ＯＳＣ−補正ディレイ、ＡＭＰ−補正ディレイに基づき、発振段レーザ１と増幅段レーザ２の電源１ｃ，２ｃをトリガするタイミングを定め、スイッチ１２ａ，１２ｂをオンにする。
（ｉｉｉ）上記トリガ信号から発振段レーザ１、増幅段レーザ２が発光あるいは放電を開始するまでの時間をＣＯカウンタ２５ａ，ＣＡカウンタ２５ｂでカウントし、上記トリガ信号を出力してから実際に発光あるいは放電を開始するまでの時間を求める。
（ｉｖ）２回目以降の放電時には、上記ＣＯカウンタ２５ａ，ＣＡカウンタ２５ｂでカウントした実際の時間に基づき、充電電圧ＨＶ、温度Ｔｐ１，Ｔｐ２、圧力Ｐｐ１，Ｐｐ２から求めたＯＳＣ−補正ディレイ、ＡＭＰ−補正ディレイを補正して、この補正された時間に基づき、発振段レーザ１と増幅段レーザ２の電源１ｃ，２ｃをトリガするタイミングを定め、スイッチ２ａ，２ｂがオンにする。
【００２７】
以下、１充電器を備えた場合と、２充電器を備えた場合に分けて、同期コントローラ２１における同期制御について詳細に説明する。
（ａ）１充電器の場合
図６に同期コントローラ２１の入出力信号を示す。同図に示すように、同期コントローラ２１には、インタフェース２７から与えられるトリガ信号、エネルギーコントローラ２２から与えられる充電電圧ＨＶ、発振段レーザ１、増幅段レーザ２のチャンバ１ａ，２ａの圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２、光・放電検出器１４ａ，１４ｂにより検出される発光あるいは放電が発生したことを示す光・放電検出信号、温度センサＴ１，Ｔ２によりモニタされた電源１ｃ，２ｃのＭＰＣ回路の温度Ｔｐ１，Ｔｐ２が入力される。同期コントローラ２１は、これらの信号に基づき、充電器１１に充電信号ＨＶを出力するとともに、電源１ｃ，２ｃのスイッチをトリガするタイミングを決定し、ＯＳＣ−トリガ信号、ＡＰＭ−トリガ信号を出力する。
図７は同期コントローラ２１の処理を示すフローチャート、図８は、同期コントローラの制御タイミングチャートであり、これらの図を参照しながら、同期コントローラ２１の同期制御について説明する。
【００２８】
（ｉ）エネルギコントローラ２２から送出された充電電圧値ＨＶのデータを受信する。また、ＭＰＣ回路に設けられた温度センサＴ１，Ｔ２から送出される磁気圧縮回路のＭＰＣ内部温度Ｔｐ１、Ｔｐ２のデータを受信する。
さらに、発振段レーザ１のチャンバ１ａ，増幅段レーザのチャンバ２ａに設けられたチャンバガス圧センサＰ１，Ｐ２から送出されたチャンバガス圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータを受信する（図７のステップＳ３０１）。
すなわち、エネルギーコントローラ２２は、前記した式により充電電圧値ＨＶを計算し、充電電圧値ＨＶのデータ信号を同期コントローラ２１に送出する。
また、電源１ｃ，２ｃに設けられたＭＰＣ温度センサＴ１，Ｔ２は内部温度Ｔｐ１、Ｔｐ２のデータ信号を、チャンバガス圧センサＰ１，Ｐ２はガス圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２を同期コントローラ２１に送出する。
同期コントーラ２１はこれらのデータ信号ＤＡＴＡ１ｉｎ，ＤＡＴＡ２ｉｎを受信する（図８のタイミングチャートのＳ４０１，Ｓ４０４）。そして、これらのデータを取込むタイミングを指示するデータ取込指令信号ＳＴＲＯＢＥ１、ＳＴＲＯＢＥ２（タイミングチャートのＳ４０２、Ｓ４０５）の立ち上がりでＤＡＴＡ１ｉｎデータ、ＤＡＴＡ２ｉｎデータを取込み、ＤＡＴＡ１ｒｅｇ、ＤＡＴＡ２ｒｅｇとして保持する（図８のタイミングチャートのＳ４０３、Ｓ４０６）
【００２９】
（ｉｉ）同期コントローラ２１は、図７のステップＳ３０１で受信し保持したＤＡＴＡ１ｒｅｇ，ＤＡＴＡ２ｒｅｇ（充電電圧ＨＶ、温度Ｔｐ１、Ｔｐ２のデータ）を基に、前記したように発振段レーザ１のＭＰＣ１３ａ、増幅段レーザ２のＭＰＣ１３ｂの電流パルスの移行時間ｔｍ１、ｔｍ２を求める。
また、ＤＡＴＡ１ｒｅｇ，ＤＡＴＡ２ｒｅｇ（充電電圧ＨＶ、圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータ）から、前記したように放電開始時間ｔｂ１、ｔｂ２を求める。さらに、ｔｍとｔｂの和から、以下のように補正ディレイｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ），ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を求める（図７のステップＳ３０２、タイミングチャートのＳ４０７、Ｓ４０８）。
ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔｍ１＋ｔｂ２
ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔｍ２＋ｔｂ２
【００３０】
（ｉｉｉ）運転を開始してから最初のレーザ発振（初回パルスという）であるかを判定し、初回パルスの場合には、ステップＳ３０３からステップＳ３０４に行く。
また初回パルスでない場合には、ステップＳ３１３に行く。
ステップＳ３０４で、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａへのトリガ信号の発生タイミングを求める。
初回パルスの場合は、ＣＯカウンタ２５ａ，ＣＡカウンタ２５ｂのカウント値が使用できず、後述する遅延フィードバック補正をできないため、上記充電電圧（ＨＶ）、ＭＰＣ温度（Ｔｐ１）、チャンバガス圧（Ｐｐ１）から求めたｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を、以下の式に示すように、トリガ遅延時間ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）とし、このトリガ遅延時間により、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する。
ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）
同様に、ステップＳ３０５で、増幅段レーザ２の電源２ｃのスイッチ１２ｂへのトリガ信号の発生タイミングを求める。
すなわち、上記充電電圧（ＨＶ）、ＭＰＣ温度（Ｔｐ２）、チャンバガス圧（Ｐｐ２）から求めたｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を、以下の式に示すように、トリガ遅延時間ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）とし、このトリガ遅延時間により、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する。
ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）
【００３１】
（ｉｖ）インターフェース２７を経由して、ステッパー等の露光装置２８からのプリトリガ（Ｐｒｅ＿ｔｒｉｇｉｎ）を受信する（図７のステップＳ３０６、タイミングチャートのＳ４０９）。
（ｖ）同期コントローラ２１は、ステップＳ３０６で受信した基準トリガを基に、充電制御信号（Ｃｈａｒｇｏｕｔ）、および、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）を作成する（図７のステップＳ３０７）。
ここで、上記充電制御信号（Ｃｈａｒｇｏｕｔ）は、充電器１１に送信され、充電器１１は前記したように主コンデンサＣ０の充電を行う。主コンデンサＣ０の充電が安定するまでの時間であるチャージャ充電安定時間ｔｓｔが経過後、同期コントローラ２１は、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）を作成し、出力する（タイミングチャートのＳ４１０、Ｓ４１１）。
（ｖｉ）ステップＳ３０７で作成したトリガ信号（Ｔｒｉｇ）の出力開始で発振段レーザ１の発光あるいは放電時刻を計測するＣＯカウンタ２５ａ、および増幅段レーザ２の発光あるいは放電時刻を計測するＣＡカウンタ２５ｂを動作させる。なお、ＣＯカウンタ２５ａと、ＣＡカウンタ２５ｂは上記プリトリガが入力されたとき、０クリアされている（図７のステップＳ３０８、タイミングチャートのＳ４１５、Ｓ４１７）。
これらのカウンタはプリトリガ受信から発振段レーザ、増幅段レーザにおいて放電によるレーザ発光が起こるまでの時間を一定にするためにフィードバック制御するためのものである。
【００３２】
（ｖｉｉ）トリガ信号（Ｔｒｉｇ）からトリガ遅延時間〔ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕により定まる遅延時間の後、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをＯＮにするＯＳＣトリガ信号（ＯＳＣ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する（ステップＳ３０９、タイミングチャートＳ４１２）。
また、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）からトリガ遅延時間〔ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕で定まる遅延時間の後、増幅段レーザ２の電源２ｃのスイッチ１２ｂをＯＮにするＡＭＰトリガ信号（ＡＭＰ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する（ステップＳ３１０、タイミングチャートＳ４１３）。
これにより発振段レーザ１，増幅段レーザ２が放電を開始する。
ここで、上記トリガ遅延時間（ＯＳＣトリガ信号、ＡＭＰトリガ信号を出力するタイミング）は、最初の一回目（初回パルス）は、上記のようにｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）、ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）に基づいて決定するが、２回目以降は、後述するように上記ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）、ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を、前記ＣＯカウンタ２５ａ、ＣＡカウンタ２５ｂのカウント値に基づき補正した値に基づいて決定する。
（ｖｉｉｉ）光・放電検出器１４ａにより発振段レーザ１の発光あるいは放電開始タイミングｔｏを検出し、ＣＯカウンタ２５ａを停止させる（図７のステップＳ３１１、タイミングチャートのＳ４１４、Ｓ４１５）。
また、光・放電検出器１４ｂにより増幅段レーザ２の発光あるいは放電開始タイミングｔａを検出し、ＣＡカウンタ２５ｂを停止させる（図７のステップＳ３１２、タイミングチャートのＳ４１６、Ｓ４１７）。
【００３３】
（ｉｘ）以上のように初回の放電が終わると、次いで、ステップＳ３０１に戻り、前記したように同期コントローラ２１は、充電電圧値ＨＶ、内部温度Ｔｐ１、Ｔｐ２、ガス圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を取り込んで保持し、受信した充電電圧ＨＶ、温度Ｔｐ１、Ｔｐ２のデータを基に、前記したように発振段レーザ１のＭＰＣ１３ａ、増幅段レーザ２のＭＰＣ１３ｂの電流パルスの移行時間ｔｍ１、ｔｍ２を求める。
また、充電電圧ＨＶ、圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２から前記したように放電開始時間ｔｂ１、ｔｂ２を求め、ｔｍとｔｂの和から、補正ディレイｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ），ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を求める（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。
（ｘ）初回のパルスではないので、ステップＳ３０３からステップＳ３１３に行き、ステップＳ３１１で計測したトリガ信号作成から発振段レーザ１が発光あるいは放電するまでの時間であるＣＯカウンタ２５ａの値を基に、発振段レーザ１のフィードバック演算を以下の式より行う。
Δｔｏ＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔ_ｏｔ−ｔ_ＣＯ
ここで、ｔ_ｏｔ：トリガから発振段レーザ１が発光あるいは放電するまでの遅延目標時間、ｔ_ＣＯ：ＣＯカウンタ２５ａで計測した時間である（ステップＳ３１３、タイミングチャートのＳ４０７）。
また、同期コントローラ２１はステップＳ３１２で計測したトリガ信号作成から増幅段レーザ２が発光あるいは放電するまでの時間であるＣＡカウンタ２５ｂの値を基に、増幅段レーザ２のフィードバック演算を以下の式により行う。
Δｔａ＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔ_Ａｔ−ｔ_ＣＡ
ここで、ｔ_Ａｔ：トリガから増幅段レーザ２が発光あるいは放電するまでの遅延目標時間、ｔ_ＣＡ：ＣＡカウンタ２５ｂで計測した時間である（ステップＳ３１４、タイミングチャートのＳ４０８）。
【００３４】
（ｘｉ）発振段レーザ１において、充電電圧（ＨＶ）、ＭＰＣ温度（Ｔｐ１）、チャンバガス圧（Ｐｐ１）から求めたｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）と、上記発光・放電タイミングフィードバック演算の結果Δｔｏ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）を基に、以下の式によりトリガ遅延時間ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）を求め、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する（ステップＳ３１５）。
ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＋Δｔｏ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）
同様に、増幅段レーザ２において、充電電圧（ＨＶ）、ＭＰＣ温度（Ｔｐ２）、チャンバガス圧（Ｐｐ２）から求めたｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）と、上記発光・放電タイミングフィードバック演算の結果Δｔａ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）を基に、以下の式によりトリガ遅延時間ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）を求め、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する（ステップＳ３１６）。
ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＋Δｔａ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）
【００３５】
（ｘｉｉ）ついで、ステップＳ３０６に行き、前記したようにインターフェース２７を経由して、ステッパー等の露光装置２８からのプリトリガ（Ｐｒｅ＿ｔｒｉｇｉｎ）を受信する。
以下、前記したように、チャージ出力信号、トリガ信号を作成し、ＣＯカウンタ２５ａ、ＣＡカウンタ２５ｂを動作させる。
そして、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）から、上記のように求めたトリガ遅延時間〔ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕により定まる遅延時間の後、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをＯＮにするＯＳＣトリガ信号（ＯＳＣ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する。また、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）からトリガ遅延時間〔ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕で定まる遅延時間の後、増幅段レーザ２の電源２ｃのスイッチ１２ｂをＯＮにするＡＭＰトリガ信号（ＡＭＰ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する。さらに、光・放電検出器１４ａにより発振段レーザ１の発光あるいは放電開始タイミングｔｏを検出し、ＣＯカウンタ２５ａを停止させ、光・放電検出器１４ｂにより増幅段レーザ２の発光あるいは放電開始タイミングｔａを検出し、ＣＡカウンタ２５ｂを停止させる（図７のステップＳ３０７〜Ｓ３１２）。
【００３６】
以上のように動作させることにより、プリトリガから発光あるいは放電タイミングｔｏまでの時間、及び発光あるいは放電タイミングｔａまでの時間が一定になるように制御することができる。
また、エネルギーコントローラからのＨＶの設定値、ＭＰＣ温度センサからのＴｐ１，Ｔｐ２の測定値、チャンバガス圧センサからのＰｐ１，Ｐｐ２ガス圧測定値により補正することで、常に発振段レーザ発光あるいは放電タイミングと増幅段レーザ発光あるいは放電タイミングを一定に保つように制御することができる。
このため、発振段レーザと増幅段レーザをそれぞれ最適なレーザ出力が得られるように個別に構成して、両レーザの放電、発光タイミングの調整精度を向上させ、高精度に同期させることができる。
なお、通常、露光装置のプリトリガ信号が発信されてからレーザ装置の発光あるいは放電までの時間は、所定の一定値となるように構成される。また、発振段レーザを効率よく、かつ、所望のビーム品質を維持したまま増幅するため、発振段レーザが発光あるいは放電してから、増幅段レーザが発光あるいは放電するまでの遅延時間は、ある所定値に維持される必要がある。
このため、実際には、上記のようにして求めたＯＳＣトリガ遅延時間〔ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕、ＡＭＰトリガ遅延時間〔ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕に所定の値を加算して、上記基準トリガ信号が発信されてからレーザ装置の発光あるいは放電までの時間、発振段レーザが発光あるいは放電して増幅段レーザが発光するまでの遅延時間を調整している。
【００３７】
（ｂ）２充電器の場合
図９に同期コントローラ２１の入出力信号を示す。２充電器の場合は、発振段レーザ１用の充電器１１ａ、増幅段レーザ２用の充電器１１ｂが設けられ、同期コントローラ２１が上記充電器１１ａ、充電器１１ｂにＨＶ１，ＨＶ２を出力する点を除き、前記図６と同様であり、同期コントローラ２１には、インタフェース２７から与えられるトリガ信号、エネルギーコントローラ２２から与えられる充電電圧ＨＶ１，ＨＶ２、発振段レーザ１、増幅段レーザ２のチャンバ１ａ，２ａの圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２、光・放電検出器１４ａ，１４ｂが出力する光・放電検出信号、温度センサＴ１，Ｔ２によりモニタされた温度Ｔｐ１，Ｔｐ２が入力される。同期コントローラ２１は、これらの信号に基づき、充電器１１に充電信号ＨＶ１，ＨＶ２を出力するとともに、電源１ｃ，２ｃのスイッチをトリガするタイミングを決定し、トリガ信号を出力する。
図１０は同期コントローラ２１の処理を示すフローチャートであり、充電電圧値ＨＶ１，ＨＶ２を用いる点で前記図７のフローチャートと相違するが、その他の点では基本的に図７と同様である。
以下、前記図８の制御タイミングチャートを参照しながら、２充電器の場合の同期コントローラ２１の同期制御について説明する。
【００３８】
（ｉ）エネルギコントローラ２２から送出された充電電圧値ＨＶ１，ＨＶ２のデータを受信する。また、磁気圧縮回路のＭＰＣ内部温度Ｔｐ１、Ｔｐ２のデータを受信する。さらにチャンバガス圧センサＰｐ１，Ｐｐ２から送出されたチャンバガス圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータ（ＤＡＴＡ１ｉｎ，ＤＡＴＡ２ｉｎ）を受信する（図１０のステップＳ３０１）。
同期コントローラ２１は、データ取込指令信号ＳＴＲＯＢＥ１、ＳＴＲＯＢＥ２（タイミングチャートのＳ４０２、Ｓ４０５）の立ち上がりでＤＡＴＡ１ｉｎデータ、ＤＡＴＡ２ｉｎデータを取込み、ＤＡＴＡ１ｒｅｇ、ＤＡＴＡ２ｒｅｇとして保持する（図１０のタイミングチャートのＳ４０３、Ｓ４０６）
【００３９】
（ｉｉ）同期コントローラ２１は、図１０のステップＳ３０１で受信し保持したＤＡＴＡ１ｒｅｇ、ＤＡＴＡ２ｒｅｇ（充電電圧ＨＶ１、ＨＶ２、温度Ｔｐ１、Ｔｐ２のデータ）を基に、前記したように発振段レーザ１のＭＰＣ１３ａ、増幅段レーザ２のＭＰＣ１３ｂの電流パルスの移行時間ｔｍ１、ｔｍ２を求める。
また、ＤＡＴＡ１ｒｅｇ、ＤＡＴＡ２ｒｅｇ（充電電圧ＨＶ１、ＨＶ２、圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータ）から、前記したように放電開始時間ｔｂ１、ｔｂ２を求める。さらに、ｔｍとｔｂの和から、以下のように補正ディレイｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ），ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を求める（図１０のステップＳ３０２、タイミングチャートのＳ４０７、Ｓ４０８）。
ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔｍ１＋ｔｂ２
ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔｍ２＋ｔｂ２
【００４０】
（ｉｉｉ）運転を開始してから最初のレーザ発振（初回パルスという）であるかを判定し、初回パルスの場合には、ステップＳ３０３からステップＳ３０４に行く。ステップＳ３０４で、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａへのトリガ信号の発生タイミングを求める。
初回パルスの場合は、前記したようにｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を、以下の式に示すように、トリガ遅延時間ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）とし、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する。
ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）
同様に、ステップＳ３０５で、増幅段レーザ２の電源２ｃのスイッチ１２ｂへのトリガ信号の発生タイミングを求める。
すなわち、前記したようにｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を、以下の式に示すように、トリガ遅延時間ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）とし、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する。
ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）
【００４１】
（ｉｖ）インターフェース２７を経由して、ステッパー等の露光装置２８からのプリトリガ（Ｐｒｅ＿ｔｒｉｇｉｎ）を受信する（図１０のステップＳ３０６、タイミングチャートのＳ４０９）。
（ｖ）同期コントローラ２１は、基準トリガを基に、充電制御信号（Ｃｈａｒｇｏｕｔ）、および、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）を作成する（図１０のステップＳ３０７）。
なお、前記したように、同期コントローラ２１は、チャージャ充電安定時間ｔｓｔが経過後、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）を作成し、出力する（タイミングチャートのＳ４１０、Ｓ４１１）。
（ｖｉ）ステップＳ３０７で作成したトリガ信号（Ｔｒｉｇ）出力開始で発振段レーザ１の発光あるいは放電時刻を計測するＣＯカウンタ２５ａ、および増幅段レーザ２の発光あるいは放電時刻を計測するＣＡカウンタ２５ｂを動作させる（図１０のステップＳ３０８、タイミングチャートのＳ４１５、Ｓ４１７）。
【００４２】
（ｖｉｉ）トリガ信号（Ｔｒｉｇ）からトリガ遅延時間〔ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕により定まる遅延時間の後、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをＯＮにするＯＳＣトリガ信号（ＯＳＣ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する（ステップＳ３０９、タイミングチャートＳ４１２）。
また、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）からトリガ遅延時間〔ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕で定まる遅延時間の後、増幅段レーザ２の電源２ｃのスイッチ１２ｂをＯＮにするＡＭＰトリガ信号（ＡＭＰ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する。これにより発振段レーザ１、増幅段レーザ２が放電を開始する（ステップＳ３１０、タイミングチャートＳ４１３）。
（ｖｉｉｉ）光・放電検出器１４ａにより発振段レーザ１の発光あるいは放電開始タイミングｔｏを検出し、ＣＯカウンタ２５ａを停止させる（ステップＳ３１１、タイミングチャートのＳ４１４、Ｓ４１５）。
また、光・放電検出器１４ｂにより増幅段レーザ２の発光あるいは放電開始タイミングｔａを検出し、ＣＡカウンタ２５ｂを停止させる（ステップＳ３１２、タイミングチャートのＳ４１６、Ｓ４１７）。
【００４３】
（ｉｘ）以上のように初回の放電が終わると、次いで、ステップＳ３０１に戻り、前記したように充電電圧値ＨＶ１，ＨＶ２、内部温度Ｔｐ１、Ｔｐ２、ガス圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を取り込んで保持し、発振段レーザ１のＭＰＣ１３ａ、増幅段レーザ２のＭＰＣ１３ｂの電流パルスの移行時間ｔｍ１、ｔｍ２を求める。
また、充電電圧ＨＶ１，ＨＶ２、圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２から前記したように放電開始時間ｔｂ１、ｔｂ２を求め、ｔｍとｔｂの和から、補正ディレイｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ），ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）を求める（ステップＳ３０１，Ｓ３０２）。
（ｘ）初回のパルスではないので、ステップＳ３０３からステップＳ３１３に行き、前記したようにＣＯカウンタ２５ａの値を基に、発振段レーザ１のフィードバック演算を以下の式より行う。
Δｔｏ＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔ_ｏｔ−ｔ_ＣＯ
ここで、ｔ_ｏｔ：トリガから発振段レーザ１が発光あるいは放電するまでの遅延目標時間、ｔ_ＣＯ：ＣＯカウンタ２５ａで計測した時間である（ステップＳ３１３、タイミングチャートのＳ４０７）。
また、前記したようにＣＡカウンタ２５ｂの値を基に、増幅段レーザ２のフィードバック演算を以下の式により行う。
Δｔａ＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＝ｔ_Ａｔ−ｔ_ＣＡ
ここで、ｔ_Ａｔ：トリガから増幅段レーザ２が発光あるいは放電するまでの遅延目標時間、ｔ_ＣＡ：ＣＡカウンタ２５ｂで計測した時間である（ステップＳ３１４、タイミングチャートのＳ４０８）。
【００４４】
（ｘｉ）発振段レーザ１において、ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）と、上記発光・放電タイミングフィードバック演算の結果Δｔｏ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）を基に、以下の式によりトリガ遅延時間ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）を求め、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する（ステップＳ３１５）。
ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ１＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＋Δｔｏ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）
同様に、増幅段レーザ２において、ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）と、上記発光・放電タイミングフィードバック演算の結果Δｔａ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）を基に、以下の式によりトリガ遅延時間ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）を求め、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをトリガするまでの時間を決定する（ステップＳ３１６）。
ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）＝ｔ２＿ｄｅｌａｙ（ｎ）＋Δｔａ＿ｄｅｌａｙ（ｎ−１）
【００４５】
（ｘｉｉ）ついで、ステップＳ３０６に行き、前記したようにインターフェース２７を経由して、ステッパー等の露光装置２８からのプリトリガ（Ｐｒｅ＿ｔｒｉｇｉｎ）を受信する。
以下、前記したように、チャージ出力信号、トリガ信号を作成し、ＣＯカウンタ２５ａ、ＣＡカウンタ２５ｂを動作させる。
そして、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）から、上記のように求めたトリガ遅延時間〔ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕により定まる遅延時間の後、発振段レーザ１の電源１ｃのスイッチ１２ａをＯＮにするＯＳＣトリガ信号（ＯＳＣ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する。また、トリガ信号（Ｔｒｉｇ）からトリガ遅延時間〔ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）〕で定まる遅延時間の後、増幅段レーザ２の電源２ｃのスイッチ１２ｂをＯＮにするＡＭＰトリガ信号（ＡＭＰ＿ｔｒｉｇｏｕｔ）を出力する。さらに、光・放電検出器１４ａにより発振段レーザ１の発光あるいは放電開始タイミングｔｏを検出し、ＣＯカウンタ２５ａを停止させ、光・放電検出器１４ｂにより増幅段レーザ２の発光あるいは放電開始タイミングｔａを検出し、ＣＡカウンタ２５ｂを停止させる（図１０のステップＳ３０７〜Ｓ３１２）。
【００４６】
以上のように動作させることにより、プリトリガから発光あるいは放電タイミングｔｏまでの時間、及び発光あるいは放電タイミングｔａまでの時間が一定になるように制御することができる。
また、エネルギーコントローラからのＨＶ１，ＨＶ２の設定値、ＭＰＣ温度センサからのＴｐ１，Ｔｐ２の測定値、チャンバガス圧センサからのＰｐ１，Ｐｐ２ガス圧測定値により補正することで、常に発振段レーザ発光あるいは放電タイミングと増幅段レーザ発光あるいは放電タイミングを一定に保つように制御することができる。
このため、発振段レーザと増幅段レーザをそれぞれ最適なレーザ出力が得られるように個別に構成して、両レーザの発光あるいは放電タイミングの調整精度を向上させ、高精度に同期させることができる。
また、本実施例では、発振段レーザ用の充電器と、増幅段レーザ用の充電器をそれぞれ設けているので、それぞれの充電器を発振段レーザ用、増幅段レーザ用に合わせて個別に設計することができる。
【００４７】
図８のタイミングチャートに示した動作について、以上の説明をまとめると以下のようになる。
（ｉ）エネルギコントローラ２２から送出された充電電圧値ＨＶ（２充電器の場合は、ＨＶ１、ＨＶ２）、ＭＰＣ回路１３ａ，１３ｂの温度センサＴ１，Ｔ２から送出された内部温度Ｔｐ１、Ｔｐ２、チャンバガス圧センサから送出されたチャンバガス圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のそれぞれのデータＤＡＴＡ１ｉｎ（Ｓ４０１），ＳＴＲＯＢＥ１（Ｓ４０２）、ＤＡＴＡ２ｉｎ（Ｓ４０４），ＳＴＲＯＢＥ２（Ｓ４０５）を受信する。
（ｉｉ）ＳＴＲＯＢＥ２（Ｓ４０２）の立ち上がりでＤＡＴＡ１ｉｎ（Ｓ４０１）データを取込みＤＡＴＡ１ｒｅｇ（Ｓ４０３）を作成する。ＳＴＲＯＢＥ２（Ｓ４０５）の立ち上がりでＤＡＴＡ２ｉｎ（Ｓ４０４）データを取込みＤＡＴＡ２ｒｅｇ（Ｓ４０６）を作成する。
（ｉｉｉ）初回のパルスの場合には、上記ＤＡＴＡ１ｒｅｇ、ＤＡＴＡ２ｒｅｇ〔充電電圧ＨＶ（２充電器の場合はＨＶ１，ＨＶ２）、温度Ｔｐ１、Ｔｐ２、圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータ〕から、ＯＳＣトリガ遅延時間ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）、ＡＭＰトリガ遅延時間ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）を求める（Ｓ４０７，Ｓ４０８）。
また、初回のパルスでない場合には、上記ＤＡＴＡ１ｒｅｇ、ＤＡＴＡ２ｒｅｇ〔充電電圧ＨＶ（２充電器の場合はＨＶ１，ＨＶ２）、温度Ｔｐ１、Ｔｐ２、圧力Ｐｐ１、Ｐｐ２のデータ〕と、１トリガパルス前のＣＯカウンタ２５ａ、ＣＡカウンタ２５ｂ（Ｓ４１５，Ｓ４１７）のデータに基づき、ＯＳＣトリガ遅延時間ｔｏ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）、ＡＭＰトリガ遅延時間ｔａ＿ｓｗｉｔｃｈ（ｎ）を求める（Ｓ４０７，Ｓ４０８）。
【００４８】
（ｉｖ）露光装置２８からのプリトリガ（Ｓ４０９）を受信し、充電制御信号（Ｓ４１０）、トリガ信号（Ｓ４１１）を作成する。
（ｖ）ＣＯカウンタ２５ａ（Ｓ４１５）はプリトリガ（Ｓ４０９）が入力されると０クリアし、トリガ信号（Ｓ４１１）受信と同時にカウントを開始する。
また、ＣＡカウンタ２５ｂ（Ｓ４１７）はプリトリガ（Ｓ４０９）が入力されると０クリアし、トリガ信号（Ｓ４１１）受信と同時にカウントを開始する。
（ｖｉ）ＯＳＣトリガ遅延時間、ＡＭＰトリガ遅延時間に基づいて決定された遅延時間だけトリガ信号（Ｓ４１１）を遅延させたＯＳＣ＿ｔｒｉｇｏｕｔ、ＡＭＰ＿ｔｒｉｇｏｕｔを出力する（Ｓ４１１，Ｓ４１２）。これにより、発振段レーザ１，増幅段レーザ２が放電を開始する。
（ｖｉｉ）光・放電検出器１４ａによりＯＳＣの発光あるいは放電開始タイミングｔｏを検出（Ｓ４１２）し、ＣＯカウンタ２５ａ（Ｓ４１５）のカウントを停止させる。
また、光・放電検出器１４ｂによりＡＭＰの発光あるいは放電開始タイミングｔａを検出（Ｓ４１３）し、ＣＡカウンタ２５ｂ（Ｓ４１７）のカウントを停止させる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては以下の効果を得ることができる。
（１）発振段レーザ、増幅段レーザの各電源へのトリガタイミングを、あらかじめ充電電圧値、チャンバガス圧力値、ＭＰＣ回路素子の温度で補正するとともに、さらに前回発光あるいは放電タイミングのズレ量を考慮して補正しているので、発振段レーザと増幅段レーザとをそれぞれ最適なレーザ出力が得られるよう個別に構成しても、両レーザの発光あるいは放電タイミングの調整精度を向上させることが可能となる。
（２）発振段レーザと、増幅段レーザとを個別に構成することができるので、発振段レーザから放出されるレーザビームのパルスエネルギーが、必要以上に大きくなることがなく、運転効率を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の２ステージレーザ装置の構成例（１充電器）を示す図である
【図２】本発明の実施例の２ステージレーザ装置の構成例（２充電器）を示す図である
【図３】エネルギーコントローラにおける処理フロー（１充電器）を示す図である。
【図４】エネルギーコントローラにおける処理フロー（２充電器）を示す図である。
【図５】充電電圧変化時およびガス圧変化時の放電開始時間を示す図である。
【図６】同期コントローラの入出力信号（１充電器）を示す図である。
【図７】同期コントローラにおける処理フロー（１充電器）を示す図である。
【図８】同期コントローラの制御タイミングチャートを示す図である。
【図９】同期コントローラの入出力信号（２充電器）を示す図である。
【図１０】同期コントローラにおける処理フロー（２充電器）を示す図である。
【図１１】ＭＯＰＡ方式の従来の２ステージレーザ装置の構成例を示す図である。
【図１２】ＭＯＰＯ方式における増幅段レーザの構成例を示す図である。
【図１３】レーザガスを励起させるための放電回路の例を示す図である。
【符号の説明】
１発振段レーザ
２増幅段レーザ
１ａ，２ａレーザチャンバ
１ｂ，２ｂ電極
１ｃ，２ｃ電源
３狭帯域化モジュール
１１充電器
１１ａ，１１ｂ充電器
１２ａ，１２ｂスイッチ
１３ａ，１３ｂ磁気パルス圧縮回路（ＭＰＣ回路）
１４ａ，１４ｂ光・放電検出器
１５ａ，１５ｂモニターモジュール
１６ａ，１６ｂガス供給排気用制御バルブ
１７ビーム伝播系
１８ドライバ
２１同期コントローラ
２２エネルギーコントローラ
２３波長コントローラ
２４ユーティリティコントローラ
２５ａ発光計測カウンタ（ＣＯカウンタ）
２５ｂ発光計測カウンタ（ＣＡカウンタ）
２６メインコントローラ
２７インタフェース
２８露光装置
Ｐ１，Ｐ２圧力センサ
Ｔ１，Ｔ２温度センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a two-stage laser device having an oscillation stage laser and an amplification stage laser. In particular, even when the oscillation stage laser and the amplification stage laser are individually configured to obtain an optimum laser output, the oscillation stage laser and the amplification stage The present invention relates to a two-stage laser device capable of performing high-accuracy synchronous control of a laser.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a semiconductor integrated circuit is miniaturized and highly integrated, an improvement in resolution is required for a projection exposure apparatus for manufacturing the semiconductor integrated circuit. For this reason, the wavelength of exposure light emitted from an exposure light source is being shortened, and a KrF excimer laser device having a wavelength of 248 nm from a conventional mercury lamp is used as a semiconductor exposure light source. Further, as a next-generation semiconductor exposure light source, an ArF excimer laser device having a wavelength of 193 nm and a fluorine molecule (F₂Gas laser devices that emit ultraviolet light, such as laser devices, are promising.
Inside a laser chamber in which a laser gas as a laser medium is sealed, a pair of main discharge electrodes for exciting the laser gas are opposed to each other at a predetermined distance in a direction perpendicular to the laser oscillation direction. A high voltage pulse is applied to the pair of main discharge electrodes, and when the voltage applied between the main discharge electrodes reaches a certain value (breakdown voltage), the laser gas between the main discharge electrodes is broken down and the main discharge starts. The laser medium is excited by the main discharge. Therefore, such an exposure gas laser device performs pulse oscillation by repetition of main discharge, and emitted laser light is pulsed light. When applied as a light source to an exposure apparatus using a projection optical system, in order to avoid the problem of chromatic aberration in the projection optical system, the spectral line width of laser light emitted from the gas laser device as described above is narrowed. You.
For example, a laser resonator includes an output mirror sandwiching a laser chamber and a narrow-band optical system. The band narrowing optical system [LNM (Line Narrow Module)] includes, for example, a magnifying optical system including a slit, a magnifying prism, and the like, and a reflection grating from the side where the laser beam enters.
[0003]
In recent years, from the viewpoint of improvement in throughput and further miniaturization, it has been demanded to increase the laser output of the above-described exposure gas laser device and to make the spectral line width of laser light extremely narrow.
In order to increase the output, which is the first requirement, there is a method of increasing energy per pulse or a method of increasing repetition frequency with low pulse energy.
As described above, the ultra-narrow band, which is the second requirement, is to increase the resolution of a narrow-band optical system composed of a normal prism and a grating, or to use a long pulse of a laser pulse as described in Patent Document 1. There is a method by conversion. However, ultra-narrow band by increasing the resolution and lengthening the pulse width of the narrow-band optical system generally causes a decrease in pulse energy such as an increase in optical loss. That is, narrowing of the band and pulse energy are in a trade-off relationship.
Regarding the increase of the repetition frequency, a repetition frequency exceeding 4 kHz has a high technical hurdle from the viewpoint of cost of operation (CoO). Therefore, there is naturally a limit to increasing the output by increasing the repetition frequency while maintaining the ultra-narrow band in one laser.
[0004]
In order to eliminate the trade-off relationship between ultra-narrow band and pulse energy, and to satisfy both requirements simultaneously, an ultra-narrow band oscillator laser (oscillation stage laser) and an amplifier laser (amplification stage laser) that amplifies the output are used. For example, a two-stage laser device that uses the two in a synchronized manner has been proposed in Patent Documents 2 and 3, and the like.
The first oscillation stage laser has an ultra-narrow band spectrum with low pulse energy. In the second amplification stage laser, only the pulse energy is amplified while maintaining the ultra-narrow band spectrum of the oscillation stage laser. In this method, since the second amplification stage laser does not include an optical loss such as an LNM (narrow band optical system), the laser oscillation efficiency is extremely high. This synchronous laser device makes it possible to obtain a desired ultra-narrow band spectrum and laser output.
The form of the two-stage laser device is roughly classified into a MOPA method in which no resonator mirror is provided on the amplifier side and a MOPO method in which a resonator mirror is provided.
[0005]
FIGS. 11 and 12 show configuration examples of the two-stage laser device.
FIG. 11 shows a configuration example of a conventional two-stage laser device of the MOPA system, and FIG. 12 shows a configuration example of an amplification stage laser of the MOPO system. The oscillation stage laser shown in FIG. 12 is, for example, the same as the oscillation stage laser shown in FIG. 12 and 12 are schematic diagrams when the laser device is viewed from above.
In FIG. 11, the laser beam emitted from the oscillation stage laser 1 has a function as a seed laser beam (seed laser beam) of the laser device. The amplification stage laser 2 has a function of amplifying the seed laser beam. That is, the overall spectral characteristics of the laser device are determined by the spectral characteristics of the oscillation stage laser 1. Then, the laser output (energy or power) from the laser device is determined by the amplification stage laser 2.
The laser chambers 1a and 2a have a discharge section inside. The discharge unit includes a pair of cathodes, an anode electrode 1b, a cathode, and an anode electrode 2b which are disposed vertically above and below the plane of the drawing. When a high voltage pulse is applied to the pair of electrodes from the power sources 1c and 2c, a discharge occurs between the electrodes. 11 and 12 show only the upper electrode.
CaF is provided at both ends of the pair of electrodes 1b, 2b installed in the chambers 1a, 2a on the optical axis extension.₂Window members 1d and 2d made of a material that is transparent to laser oscillation light such as the above are provided. Here, the surfaces (outer surfaces) of the two window members opposite to the chambers 1a and 2a are set in parallel with each other and at a Brewster angle in order to reduce the reflection loss with respect to the laser beam.
The oscillating stage laser 1 has a narrowing module (narrowing optical system) 3 composed of an expanding prism 3b and a grating (diffraction grating) 3a, and an optical element in the narrowing module 3, a front mirror 1f, Constitute a laser resonator.
A laser beam (seed laser beam) from the oscillation stage laser 1 is guided to and injected into the amplification stage laser 2 by a beam propagation system including a not-shown reflection mirror and the like.
[0006]
In the MOPO method shown in FIG. 12, an unstable resonator having a magnification of, for example, three times or more is adopted as the amplification stage laser 2 so that amplification can be performed even with a small input.
In FIG. 12, a hole is formed in the rear side mirror 2e of the unstable resonator of the amplification stage laser 2, and the laser passing through this hole is reflected and injected as shown by the arrow in the upper figure. The seed laser beam expands, effectively passes through the discharge part, and the power of the laser beam increases.
Then, the laser is emitted from the front mirror 2f composed of the convex mirror.
[0007]
The synchronous controller 10 shown in FIGS. 11 and 12 controls the discharge timing of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2.
That is, first, a trigger signal is transmitted to the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 as an ON command for applying a high voltage pulse to the pair of electrodes 1b of the oscillation stage laser 1 from the power supply 1c. After a predetermined time, a trigger signal as an ON command is transmitted to the power supply 2c of the amplification stage laser 2.
The predetermined time is a time for synchronizing the timing at which the seed laser beam from the oscillation laser 1 enters the amplification laser 2 and the timing at which the amplification laser 2 discharges.
As will be described later, when a discharge circuit for generating a discharge in the laser chamber to excite the laser gas includes a magnetic pulse compression circuit including a capacitor and a saturable reactor, the charge voltage (V) of the capacitor and There is a relationship that the value of the Vt product, which is the product of the charge transfer time (t), is constant.
Therefore, depending on the value of the voltage applied to each of the pair of electrodes 1b of the oscillation-stage laser 1 and the pair of electrodes 2b of the amplification-stage laser 2, the synchronous controller 10 first sends the ON command to the power supply 2c of the amplification-stage laser 2. After transmitting the trigger signal, a trigger signal may be transmitted to the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 a predetermined time later.
[0008]
FIG. 13 shows an example of a discharge circuit for generating a discharge in the laser chamber and exciting the laser gas in the two-stage laser device described above. The discharge circuit shown in FIG. 13 is applied to each of an oscillation stage laser and an amplification stage laser.
The discharge circuit in FIG. 13 is a two-stage magnetic pulse compression circuit (hereinafter also referred to as an MPC circuit) using a charger Ch for charging the main capacitor C0 and three magnetic switches SR1, SR2, and SR3 including saturable reactors. Consists of
The magnetic switch SR1 is for reducing switching loss in the solid-state switch SW, which is a semiconductor switching element such as an IGBT, and is also called magnetic assist. A two-stage magnetic pulse compression circuit is configured by a capacitance transfer type circuit including the capacitor C1 and the first magnetic switch SR2, and a capacitance transfer type circuit including the capacitor C2 and the second magnetic switch SR3.
As the energy charged in the main capacitor C0 by the charger Ch moves through the magnetic pulse compression circuit, a pulse compression operation is performed so that the pulse width of the current pulse flowing through each stage is sequentially reduced, and the peaking capacitor Cp is charged. A strong short-pulse discharge is realized between the main discharge electrodes E.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2001-15667 A
[Patent Document 2]
JP 2001-024265 A
[Patent Document 3]
JP-A-2002-198604
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the two-stage laser device, it is necessary to adjust the timing at which the laser beam emitted from the oscillation stage laser is injected into the amplification stage laser and the timing at which the amplification stage laser discharges. That is, as described above, it is necessary to provide a predetermined delay time between the discharge and emission timing of the oscillation stage laser and the discharge and emission timing of the amplification stage laser. If the timing of the discharge and the emission of the two are shifted, the laser beam emitted from the oscillation stage laser is not sufficiently amplified.
Generally, in a magnetic pulse compression circuit including a capacitor and a saturable reactor, there is a relationship that a value of a Vt product which is a product of a charge voltage (V) of the capacitor and a charge transfer time (t) is constant. When the value of the voltage V is large, the transfer time t becomes short, and when the voltage V is small, the transfer time t becomes long. Therefore, if the charging accuracy of the charging voltage varies, the transfer time varies, and eventually, the light emission or discharge timing varies. Such a variation is hereinafter referred to as jitter.
In order to control the two lasers (the oscillation stage laser and the amplification stage laser) to improve the accuracy of the discharge and emission timing adjustment of both lasers, it is necessary to reduce the jitter of each laser.
[0011]
In order to reduce this jitter, for example, in the device described in Patent Document 3 described above, the discharge circuit, the laser chamber, and the main discharge electrode of the oscillation stage laser and the amplification stage laser have the same configuration, and one charger In this configuration, the main capacitor of the discharge circuit of each laser device is charged.
In this configuration, since the same magnetic pulse compression circuit is used and the charging voltage is the same, the magnitude of the above-mentioned jitter is substantially equal in both the oscillation stage laser and the amplification stage laser. Therefore, it is possible to improve the accuracy of adjusting the discharge and emission timings of both lasers.
However, in general, the pulse energy of the narrowed laser beam from the oscillation stage laser may be about several tens to several hundreds μJ, which is two to three orders of magnitude smaller than that of the amplification stage. Even if it is larger than this, there is no change in the energy of the laser pulse amplified and output by the amplification stage laser.
In the configuration described in Patent Literature 3, since the oscillation stage laser and the amplification stage laser have the same configuration, the pulse energy of the narrowed band laser beam emitted from the oscillation stage laser becomes unnecessarily large. Often. Therefore, there arises a problem that the operating efficiency represented by the ratio of the pulse energy of the laser beam emitted from the two-stage laser device to the input power to the two-stage laser device is reduced.
[0012]
In order to avoid the above-described problem, it is necessary to separately configure the oscillation stage laser and the amplification stage laser so as to obtain optimum laser outputs. That is, it is necessary to configure a two-stage laser device using two separate chargers having different capacities, separate MPC circuits having different circuit constants, electrode structures (discharge volume), and separate laser chambers having different laser gas mixing conditions. There is. However, in this case, although the operation efficiency is improved, the jitter becomes an individual magnitude for each of the oscillation stage laser and the amplification stage laser, so that the accuracy of adjusting the discharge and emission timing of both lasers can be improved. It becomes difficult.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object of the present invention is to separately configure an oscillation stage laser and an amplification stage laser so as to obtain optimum laser outputs. Another object of the present invention is to provide a two-stage laser device capable of improving the accuracy of adjusting the discharge and emission timing of both lasers.
In the output control of the excimer laser, there are a method of injecting the halogen gas in each chamber in accordance with the consumption thereof, and a method of changing the gas pressure to compensate for the energy. Even if one magnetic pulse compression circuit is charged, the discharge start timing between the two chambers does not always match.
Therefore, a second object of the present invention is to improve the accuracy of adjusting the emission or discharge timing of both lasers even if the gas pressure in the chamber changes differently between the oscillation stage laser and the amplification stage laser. To provide a two-stage laser device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the above problems are solved as follows.
(1) The operation timing of the switch that triggers the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the operation timing of the switch that triggers the magnetic compression circuit of the amplification stage laser are determined by the discharge electrode of the oscillation stage laser and the discharge electrode of the amplification stage laser. The correction is made in consideration of the discharge start timing and the operations of the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the magnetic pulse compression circuit of the amplification stage laser.
(2) In the above (1), a first light emission or discharge monitor for measuring light emission or discharge timing of an oscillation stage laser and a second light emission or discharge monitor for measuring light emission or discharge timing of an amplification stage laser are provided. Based on the first light emission or discharge monitor and the second light emission or discharge monitor, the operation timing of the switch for triggering the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the switch for triggering the magnetic compression circuit of the amplification stage laser is feedback corrected. I do.
(3) In the above (1) and (2), the correction of the discharge start timing at the discharge electrode of the oscillation stage laser and the discharge electrode of the amplification stage laser is performed by adjusting the capacitor of the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the magnetic pulse of the amplification stage laser. This is performed based on the charging voltage value of the capacitor of the compression circuit and the laser gas pressure value in the laser chamber of the oscillation stage laser and the laser chamber of the amplification stage laser.
(4) In the above (1), (2) and (3), the correction in consideration of the operation of the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the magnetic pulse compression circuit of the amplification stage laser is performed. This is performed based on the charging voltage value of the condenser and the capacitor of the magnetic pulse compression circuit of the amplification stage laser, and the temperature value of the circuit element constituting the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the amplification stage laser.
(5) The circuit constants of the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the magnetic pulse compression circuit of the amplification stage laser are set to different values.
(6) The electrode configuration of the oscillation stage laser and the electrode configuration of the amplification stage laser are different from each other.
(7) A single charger charges the capacitor of the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the capacitor of the magnetic pulse compression circuit of the amplification stage laser.
In the present invention, since the above configuration is adopted, it is possible to improve the accuracy of adjusting the discharge and emission timing of the oscillation stage laser and the amplification stage laser. For this reason, even if the oscillation stage laser and the amplification stage laser are individually configured to obtain the optimum laser output, the discharge and emission timing of the oscillation stage laser and the amplification stage laser are set to the optimal values, and the oscillation stage laser is set. The laser beam emitted from the laser can be favorably amplified.
In addition, since the oscillation stage laser and the amplification stage laser can be configured separately, it is possible to improve the operation efficiency without increasing the pulse energy of the laser beam emitted from the oscillation stage laser more than necessary. Can be.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As shown in FIGS. 11 and 12, the form of the two-stage laser device is roughly classified into a MOPA method in which no resonator mirror is provided on the amplification side and a MOPO method in which a resonator mirror is provided.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with respect to a two-stage laser device using the MOPO method. In the case of the MOPA method, as shown in FIG. 11, the configuration is such that the amplification stage laser (AMP) does not have a resonator mirror.
1 and 2 are views showing an example of a configuration of a two-stage laser device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an example of a configuration in which a single charger charges a main capacitor of a discharge circuit of the laser device. FIG. 2 shows a configuration example in the case where there are two chargers. 1 and 2 are schematic views when the apparatus is viewed from the side.
1 and 2 are basically different only in that the number of chargers is one or two. According to FIGS. 1 and 2, the configuration of the two-stage laser device of the present embodiment is shown. , And operation.
If the number of chargers is two, a charger having a capacity corresponding to the magnetic pulse compression circuit of the oscillation stage laser and the amplification stage laser can be used. It gets complicated. Further, if the number of chargers is one, the above advantages cannot be obtained, but the configuration can be simplified.
[0015]
1 and 2, a laser beam emitted from an oscillation stage laser (OSC) 1 has a function as a seed laser beam (seed laser beam) of a two-stage laser device. The amplification stage laser (AMP) 2 has a function of amplifying the seed laser light. That is, the overall spectral characteristics of the laser device are determined by the spectral characteristics of the oscillation stage laser 1. Then, the laser output (energy or power) from the laser device is determined by the amplification stage laser 2.
The oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 1 are filled with laser gas supplied from a laser gas supply unit inside the laser chambers 1a and 2a having the laser chambers 1a and 2a, respectively. A pair of electrodes 1b and 2b spaced apart from each other are provided.
The two-stage laser device uses fluorine molecules (F₂In the case of a laser device, both the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 contain fluorine (F) in the chambers 1a and 2a.₂) A laser gas composed of a gas and a buffer gas composed of helium (He) or neon (Ne) is filled. When the two-stage laser device is a KrF laser device, krypton (Kr) gas and fluorine (F) are provided in the chambers 1a and 2a for both the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2.₂) A laser gas composed of a gas and a buffer gas composed of helium (He) or neon (Ne) is filled.
Further, when the two-stage laser device is an ArF laser device, both the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 contain argon (Ar) gas, fluorine (F) in the chambers 1a and 2a.₂) A laser gas composed of a gas and a buffer gas composed of helium (He) or neon (Ne) is filled.
[0016]
The laser chambers 1a and 2a of both the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 have a discharge portion inside. The discharge unit is composed of a pair of cathodes and anode electrodes 1b and 2b which are installed vertically in a direction parallel to the plane of the drawing. When a high voltage pulse is applied to the pair of electrodes 1b and 2b from the power supplies 1c and 2c, a discharge occurs between the electrodes 1b and 2b.
As described above, both the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 are provided on both ends of the pair of electrodes 1b, 2b installed in the chambers 1a, 2a on the optical axis extension as described above.₂A window member (not shown) made of a material that is transparent to laser oscillation light such as the above is installed. Here, the surfaces of the window members opposite to the chamber are set parallel to each other and at a Brewster angle in order to reduce reflection loss with respect to laser light. The window is installed so that the P-polarized component of the laser beam becomes vertical.
A cross-flow fan (not shown) is installed in the chambers 1a and 2a, and circulates the laser gas in the chambers 1a and 2a to feed the laser gas to the discharge unit. Further, heat exchangers 1g and 2g for controlling the temperature of the laser gas are provided in the chambers 1a and 2a.
Further, both the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2₂F to supply gas and buffer gas₂A gas supply system, a buffer gas supply system, and a gas exhaust system for exhausting the laser gas in the chamber are provided. 1 and 2 collectively illustrate these as a “gas supply / exhaust control valve 16a” and a “gas supply / exhaust control valve 16b”.
In the case of a KrF laser device and an ArF laser device, a Kr gas supply system and an Ar gas supply system are provided, respectively. The gas pressure in the chamber is monitored by the pressure sensors P1 and P2, and the gas pressure information is sent to the utility controller 24. Then, the utility controller 24 controls the gas supply / distribution control valves 16a and 16b to control the gas composition and the gas pressure in the oscillation stage chamber 1a and the amplification stage chamber 2a, respectively.
[0017]
The oscillating stage laser 1 has a band narrowing module 3 constituted by an expansion prism and a grating (diffraction grating), and a laser resonator is constituted by an optical element in the band narrowing module 3 and a front mirror (OC) 1f. I do. Alternatively, although not shown, a narrowing module using an etalon and a total reflection mirror may be used instead of the magnifying prism and the grating.
A part of the laser light emitted from the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 is branched by a beam splitter (not shown) and guided to the monitor modules 15a and 15b. The monitor modules 15a and 15b monitor the laser beam characteristics such as the output, line width, and center wavelength of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2, respectively. In FIGS. 1 and 2, the monitor modules are installed in both the oscillation stage and the amplification stage laser, but only one of them may be installed.
Signals of the center wavelength from the monitor modules 15a and 15b are sent to the wavelength controller 23. Then, the wavelength controller 23 drives the optical element in the band-narrowing module 3 by the driver 18 to select a wavelength and control the wavelength so that the center wavelength of the oscillation stage laser 1 becomes a desired wavelength.
The wavelength control described above is performed based on the wavelength information from the monitor module 15b through which a part of the laser light emitted from the amplification stage laser 2 is guided. It is also possible to issue a command from the wavelength controller to the driver 18 so that the wavelength becomes the above wavelength.
Laser output signals from the monitor modules 15a and 15b are sent to the energy controller 22. Then, the applied voltage is controlled via the synchronous controller 21 so that the energy of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 is controlled to a desired value.
[0018]
After the laser beam (seed laser beam) from the oscillation stage laser 1 passes through the monitor module 15a, it is guided to the amplification stage laser 2 by a beam propagation system 17 including a reflection mirror and the like provided for performing optical axis adjustment and the like. Is injected.
In the MOPO system, an unstable resonator including, for example, an amplification stage output mirror 2f having a magnification of 3 times or more and an amplification stage rear side mirror 2e is adopted as the amplification stage laser 2 so that amplification can be performed even with a small input. You.
A hole is formed in the rear side mirror 2e of the unstable resonator of the amplification stage laser in the MOPO method, and the laser passing through this hole is reflected as shown by the arrow in the above figure, and the injected seed laser beam is expanded. Then, the laser beam effectively passes through the discharge portion, and the power of the laser beam increases. Then, a laser is emitted from the amplification stage output mirror 2f.
The concave mirror 2e is provided with a spatial hole in the center and an HR (High Reflection) coat on the periphery. An HR coating is applied to the center of the convex mirror 2f, and an AR (Anti Reflection) coating is applied to the surrounding laser emitting portion.
The holes of the convex mirror 2f are not spatially opened, and a mirror substrate in which only the holes are AR-coated may be used. Also, an unstable resonator that does not have a transmission part in the mirror may be used.
[0019]
The pair of electrodes 1b and 2b of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 respectively have a power supply 1c constituted by a switch 12a and a magnetic pulse compression circuit (MPC) 13a and a switch 12b and a magnetic pulse compression circuit (MPC). 13b is connected to the power supply 2c.
Then, a high voltage pulse is applied from the power supplies 1c and 2c, and a discharge occurs between the electrodes 1b and 2b. This discharge excites the laser gas filled in the laser chambers 1a and 2a.
In the case of FIG. 1, the power supplies 1c and 2c are charged by one charger 11, and in the case of FIG. 2, the power supplies 1c and 2c are charged by the chargers 11a and 11b, respectively.
The temperatures in the magnetic pulse compression circuits 13a and 13b are monitored by temperature sensors T1 and T2, and a signal is sent to the synchronous controller 21.
In the power supplies 1c and 2c, the capacitor (the main capacitor C0 in the discharge circuit shown in FIG. 13) is charged by the charger 11 (or the chargers 11a and 11b). When the switches 12a and 12b are turned on, the energy charged in the capacitors is transferred to the magnetic pulse compression circuits 13a and 13b as voltage pulses, pulse-compressed, and applied to the pair of electrodes 1b and 2b.
[0020]
The ON and OFF of the switches 12a and 12b are performed by an operation command (trigger signal) from the synchronous controller 21.
The synchronous controller 21 is configured by a switch 12a and a magnetic pulse compression circuit 13a such that a discharge occurs in the amplification stage laser 2 at a timing when the laser beam emitted from the oscillation stage laser 1 is injected into the amplification stage laser 2. A trigger signal is transmitted to a power supply 1c and a power supply 2c composed of a switch 12b and a magnetic pulse compression circuit 13b.
If the discharge timings of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 are shifted, the laser beam emitted from the oscillation stage laser 2 is not efficiently amplified. The synchronization controller 21 supplies a power 1c to the oscillation stage laser 1 based on information on the start of discharge of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 from the light / discharge detectors 14a and 14b and laser output information from the energy controller 22. The delay time between the trigger signal transmitted to the power supply 2c of the amplification stage laser 2 and the trigger signal transmitted to the power supply 2c of the amplification stage laser 2 is set.
The utility controller 24, the energy controller 22, and the wavelength controller 23 are connected to the main controller 26. The main controller 26 is connected to an exposure device 28 via an interface 27. The main controller 26 allocates control to each controller in accordance with a command from the exposure device 28, and each controller performs control to be shared by the command.
As will be described later, counting starts when the synchronous controller 21 sends a trigger signal, and the light / discharge detectors 14a and 14b emit laser light, light emission during discharge (hereinafter collectively referred to as light emission) or discharge. A light emission measurement counter 25a (hereinafter referred to as a CO counter) and a light emission measurement counter 25b (hereinafter referred to as a CA counter) that stop counting when the start of the operation is detected are provided. Based on the count values of the counters 25a and 25b, As will be described later, the timing for triggering the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 is determined.
The light / discharge detectors 14a and 14b are sensors that detect at least one of laser light emission, light emission during discharge, discharge current, discharge voltage, and electromagnetic waves generated by discharge. Here, different lasers may be detected in the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2, respectively. For example, the start of laser emission may be detected by the oscillation stage laser 1, and the start of discharge may be detected by the amplification stage laser 2.
[0021]
Although FIGS. 1 and 2 show a case where the laser resonator of the MOPO type amplification stage laser 2 is an unstable resonator, it may be a stable resonator.
In the MOPA method, the number of times that light passes through the amplification stage laser is one, but the number is not limited thereto. For example, a folding mirror may be provided to allow the amplification stage laser to pass a plurality of times. With this configuration, it is possible to extract a higher-output laser beam.
[0022]
Next, synchronization control of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 in the two-stage laser device according to the embodiment of the present invention will be described.
In the following, the case of the device having one charger shown in FIG. 1 and the case of the device having two chargers shown in FIG. 2 will be described separately. Hereafter, the case where there is one charger will be referred to as one charger, and the case where there are two chargers will be referred to as two chargers.
(1) Control in the energy controller
(A) In case of one charger
FIG. 3 shows a processing flow in the energy controller 22 for one charger, and the processing in the energy controller 22 will be described with reference to FIG.
(I) The pulse energy of the laser light emitted from the amplification stage laser 2 is detected by the monitor module 15b. The monitor module 15b sends a detection value signal to the energy controller 22 (Step S101 in FIG. 3).
(Ii) The pulse energy E is obtained from the detection value signal received from the monitor module 15b. Then, a deviation ΔE from the target energy Et stored in advance or given from the main controller 26 is calculated from ΔE = E−Et (step S102). The target energy Et is given from the exposure device 28 and is given to the energy controller 22 or the main controller 26 via the interface 27.
(Iii) Next, based on the obtained deviation ΔE, a deviation ΔV of the charging voltage when charging the capacitors of the power supply 1c and the power supply 2c corresponding to obtaining the deviation ΔE is obtained. ΔV is obtained from the equation ΔV = K · ΔE, where K is a coefficient (step S103).
(Iv) A charging voltage HV for obtaining the target energy Et is obtained.
That is, correction is performed by adding ΔV obtained in step S103 to the previous charging voltage HV (when the discharge pulse before the current discharge pulse is generated), as shown in the following equation (step S104).
HV (current) = HV (previous) + ΔV
(V) The charging voltage HV is the laser gas injection voltage V_maxIt is determined whether the value is larger than the value. If the value is larger, a laser gas is injected (step S105). If it is smaller, the procedure goes to step S106.
(Vi) The data of the charging voltage value (high voltage value) HV (current) obtained in step S104 is sent to the synchronous controller 21 and the main controller 26 (step S106).
[0023]
(B) Two chargers
FIG. 4 shows a processing flow in the energy controller 22 in the case of two chargers, and the processing in the energy controller 22 will be described with reference to FIG.
(I) The pulse energy of the laser light emitted from the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 is detected by the monitor modules 15a and 15b. The monitor modules 15a and 15b send detection value signals to the energy controller 22 (Step S101 in FIG. 4).
(Ii) The pulse energies E1 and E2 are obtained from the detection value signals received from the monitor modules 15a and 15b. The deviation ΔE1 between the target energies Et1 and E1 and the deviation ΔE2 between the target energies Et2 and E2, which are stored in advance or given from the main controller 26, are calculated as follows: ΔE1 = E1-Et1, and ΔE2 = E2 -It is calculated from the equation of Et2 (step S102).
(Iii) Next, based on the obtained deviations ΔE1 and ΔE2, deviations ΔV1 and ΔV2 of the charging voltage when charging the capacitors of the power supplies 1 and 2 corresponding to obtaining the deviations ΔE1 and ΔE2 are obtained. ΔV1 is obtained from the equation of ΔV1 = K · ΔE1, where K is a coefficient. Further, ΔV2 is obtained from an equation of ΔV2 = K · ΔE2, where K is a coefficient (step S103).
(Iv) A charging voltage HV1 for obtaining the target energy Et1 is obtained. That is, the correction is performed by adding ΔV1 calculated in step S103 to the previous charging voltage HV1 (when the discharge pulse before the current discharge pulse is generated) according to the following equation.
HV1 (current) = HV1 (previous) + ΔV1
Further, a charging voltage HV2 for obtaining the target energy Et2 is obtained. That is, the correction is performed by adding ΔV2 obtained in step S203 to the previous charging voltage HV2 (when the discharge pulse before the current discharge pulse is generated) according to the following equation (step S104).
HV2 (current) = HV2 (previous) + ΔV2
(V) The charging voltage values HV1 and HV2 are equal to the laser gas injection voltage V_max1, V_maxIt is determined whether it is larger than 2 and if it is larger, a laser gas is injected (step S105). If it is smaller, the procedure goes to step S106.
(Vi) The data of the charging voltage value (high voltage value) HV1 (current) and the data of the charging voltage value (high voltage value) HV2 (current) obtained in step S104 are sent to the synchronous controller 21 and the main controller 26. (Step S106).
[0024]
(2) Control in the synchronous controller
The magnetic pulse compression circuits (MPC circuits) constituting the power supplies 1c and 2c are formed by connecting several stages of capacitance-shifting circuits each composed of a saturable reactor and a capacitor as shown in FIG.
By setting the inductance of the capacitance transfer type circuit of each stage to be smaller as going to the subsequent stage, a pulse compression operation is performed such that the pulse width of the current pulse flowing through each stage becomes smaller gradually. Here, the transition time of each stage is inversely proportional to the voltage V applied to the saturable reactor as shown in the following equation.
V · tm = (constant)
That is, when the applied voltage V is high, the transition time tm decreases, and when the voltage V is low, the transition time tm increases.
Further, since the supersaturated reactor and the capacitor constituting the MPC circuit have temperature characteristics, the transition time tm changes due to a change in the temperature inside the MPC. The internal temperature changes depending on the oscillation frequency, the oscillation time, the duty of the burst operation, the charging voltage, and the like.
The synchronous controller 21 uses, for example, an approximate expression, or an approximate expression based on the applied voltage V (the charging voltage value HV) to the saturable reactor and the temperatures Tp1, Tp2 of the MPC circuit monitored by the temperature sensors T1, T2. The transition time tm is obtained by referring to the table in which the transition time tm for the applied voltage and the temperature is recorded.
[0025]
On the other hand, the time (discharge start time) tb from when a voltage is applied between the electrodes 1b and 2b of the chambers 1a and 2a until the discharge starts, as shown in FIG. The rise of the voltage becomes shorter because it increases (tb1), and the lower the charging voltage becomes, the longer the rise (tb3) because the rise of the voltage becomes small.
Further, as shown in FIG. 5B, when the gas pressure in the chamber is high, the discharge start voltage becomes high (−V1), so that the time until the start of discharge becomes long (tb3). Conversely, if the gas pressure is low, the discharge starting voltage is low (-V3) if the gas pressure is low, so that the time until the start of the discharge is short (tb1). Therefore, the discharge start time tb is a function of the charging voltage and the gas pressure.
The synchronous controller 21 calculates a discharge start time tb based on the charging voltage HV and the gas pressure monitored by the pressure sensors P1 and P2.
In the present invention, the discharge start time is measured by changing the charge voltage and the gas pressure in the usage range, measuring the discharge start time tb under each condition, and creating a table recording these values, and synchronizing this table. Although a method (table method) of inputting data to the controller 21 in advance is used, it is also possible to calculate using an approximate expression.
[0026]
Hereinafter, the synchronization control in the synchronization controller 21 will be described.
The outline of the synchronization control in the synchronization controller 21 is as follows. In the case of the two charger, the delay value (OSC-correction delay) in the oscillation stage laser 1 and the delay value (AMP-correction delay) in the amplification stage laser 2 are obtained based on the respective charging voltages HV1 and HV2. Is similar to the case of one charger.
(I) From the charging voltage HV (HV1, HV2), the temperatures Tp1, Tp2 of the MPC, and the chamber pressures Pp1, Pp2, the transition time tm and the discharge start time tb are obtained. From the tm and tb, the delay time from turning on the switch 12a of the power supply 1c in the oscillation stage laser 1 to the start of discharge (referred to as OSC-correction delay), the power supply 2c in the amplification stage laser 2 The delay time (AMP-correction delay) from the time when the switch 12b is turned on to the time when the discharge starts is obtained.
(Ii) Timing of triggering the power supplies 1c and 2c of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 based on the trigger signal sent from the exposure apparatus and the OSC-correction delay and AMP-correction delay at the time of the first discharge. And switches 12a and 12b are turned on.
(Iii) The time from the trigger signal until the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 start emitting or discharging light is counted by the CO counter 25a and the CA counter 25b. The time until the start of discharge is determined.
(Iv) During the second and subsequent discharges, based on the actual time counted by the CO counter 25a and the CA counter 25b, the OSC-correction delay calculated from the charging voltage HV, the temperatures Tp1, Tp2, and the pressures Pp1, Pp2, AMP- The correction delay is corrected, and based on the corrected time, the timing for triggering the power supplies 1c and 2c of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 is determined, and the switches 2a and 2b are turned on.
[0027]
Hereinafter, the synchronization control in the synchronization controller 21 will be described in detail for a case where one charger is provided and a case where two chargers are provided.
(A) In case of one charger
FIG. 6 shows input / output signals of the synchronous controller 21. As shown in the figure, the synchronous controller 21 has a trigger signal provided from the interface 27, a charging voltage HV provided from the energy controller 22, pressures Pp1 and Pp2 of the chambers 1a and 2a of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2. A light / discharge detection signal indicating that light emission or discharge detected by the light / discharge detectors 14a, 14b has occurred, and the temperatures Tp1, Tp2 of the MPC circuits of the power supplies 1c, 2c monitored by the temperature sensors T1, T2. Will be entered. The synchronization controller 21 outputs a charging signal HV to the charger 11 based on these signals, determines a timing for triggering a switch of the power supply 1c, 2c, and outputs an OSC-trigger signal and an APM-trigger signal.
FIG. 7 is a flowchart showing the processing of the synchronous controller 21, and FIG. 8 is a control timing chart of the synchronous controller. The synchronous control of the synchronous controller 21 will be described with reference to these drawings.
[0028]
(I) The data of the charging voltage HV transmitted from the energy controller 22 is received. Further, it receives data of the MPC internal temperatures Tp1 and Tp2 of the magnetic compression circuit sent from the temperature sensors T1 and T2 provided in the MPC circuit.
Further, data of the chamber gas pressures Pp1 and Pp2 sent from the chamber gas pressure sensors P1 and P2 provided in the chamber 1a of the oscillation stage laser 1 and the chamber 2a of the amplification stage laser are received (step S301 in FIG. 7).
That is, the energy controller 22 calculates the charging voltage value HV according to the above equation, and sends a data signal of the charging voltage value HV to the synchronous controller 21.
The MPC temperature sensors T1 and T2 provided in the power supplies 1c and 2c send data signals of the internal temperatures Tp1 and Tp2, and the chamber gas pressure sensors P1 and P2 send the gas pressures Pp1 and Pp2 to the synchronous controller 21.
The synchronous controller 21 receives these data signals DATA1in and DATA2in (S401 and S404 in the timing chart of FIG. 8). Then, at the rising edge of the data fetch command signals STROBE1 and STROBE2 (S402 and S405 in the timing chart) indicating the timing of fetching these data, DATA1in data and DATA2in data are fetched and held as DATA1reg and DATA2reg (the timing of FIG. 8). (S403 and S406 in the chart)
[0029]
(Ii) Based on DATA1reg and DATA2reg (data of charging voltage HV and temperatures Tp1 and Tp2) received and held in step S301 of FIG. 7, the synchronization controller 21 uses the MPC 13a of the oscillation stage laser 1 and the amplification stage as described above. The transition times tm1 and tm2 of the current pulse of the MPC 13b of the laser 2 are obtained.
Further, the discharge start times tb1 and tb2 are obtained from DATA1reg and DATA2reg (data of the charging voltage HV and the pressures Pp1 and Pp2) as described above. Further, correction delays t1_delay (n) and t2_delay (n) are obtained from the sum of tm and tb as follows (step S302 in FIG. 7, and S407 and S408 in the timing chart).
t1_delay (n) = tm1 + tb2
t2_delay (n) = tm2 + tb2
[0030]
(Iii) It is determined whether it is the first laser oscillation (referred to as an initial pulse) after the operation is started, and in the case of the initial pulse, the process proceeds from step S303 to step S304.
If it is not the first pulse, the procedure goes to step S313.
In step S304, the generation timing of a trigger signal to the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is obtained.
In the case of the first pulse, the count values of the CO counter 25a and the CA counter 25b cannot be used, and the delay feedback correction described later cannot be performed. Therefore, the charge voltage (HV), the MPC temperature (Tp1), and the chamber gas pressure (Pp1) The obtained t1_delay (n) is defined as a trigger delay time to_switch (n) as shown in the following equation. After the trigger delay time, a trigger is generated and the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is triggered. Determine the time to do so.
to_switch (n) = t1_delay (n)
Similarly, in step S305, the generation timing of the trigger signal to the switch 12b of the power supply 2c of the amplification stage laser 2 is obtained.
That is, t2_delay (n) obtained from the charging voltage (HV), the MPC temperature (Tp2), and the chamber gas pressure (Pp2) is defined as a trigger delay time ta_switch (n) as shown in the following equation. The time from when the trigger is generated to when the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is triggered is determined based on the time.
ta_switch (n) = t2_delay (n)
[0031]
(Iv) Receive a pre-trigger (Pre_trigin) from the exposure device 28 such as a stepper via the interface 27 (step S306 in FIG. 7, S409 in the timing chart).
(V) The synchronization controller 21 creates a charge control signal (Chargout) and a trigger signal (Trig) based on the reference trigger received in step S306 (step S307 in FIG. 7).
Here, the charge control signal (Chargout) is transmitted to the charger 11, and the charger 11 charges the main capacitor C0 as described above. After the charger charging stabilization time tst, which is the time until the charging of the main capacitor C0 is stabilized, the synchronous controller 21 creates and outputs a trigger signal (Trig) (S410, S411 in the timing chart).
(Vi) The CO counter 25a that measures the emission or discharge time of the oscillation stage laser 1 at the start of the output of the trigger signal (Trig) created in step S307, and the CA counter 25b that measures the emission or discharge time of the amplification stage laser 2. Let it work. When the pre-trigger is input, the CO counter 25a and the CA counter 25b are cleared to 0 (step S308 in FIG. 7, and S415 and S417 in the timing chart).
These counters are used to perform feedback control in order to keep the time from the reception of the pre-trigger to the occurrence of laser emission due to discharge in the oscillation laser and the amplification laser.
[0032]
(Vii) After a delay time determined by a trigger delay time [to_switch (n)] from the trigger signal (Trig), an OSC trigger signal (OSC_trigout) for turning on the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is output (step). S309, timing chart S412).
Further, after a delay time determined by the trigger delay time [ta_switch (n)] from the trigger signal (Trig), an AMP trigger signal (AMP_trigout) for turning on the switch 12b of the power supply 2c of the amplification stage laser 2 is output (step S310). , Timing chart S413).
Thereby, the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 start discharging.
Here, the trigger delay time (timing for outputting the OSC trigger signal and the AMP trigger signal) is determined based on t1_delay (n) and t2_delay (n) as described above for the first first time (first pulse). However, after the second time, as described later, t1_delay (n) and t2_delay (n) are determined based on values corrected based on the count values of the CO counter 25a and the CA counter 25b.
(Viii) The light / discharge detector 14a detects the emission or discharge start timing to of the oscillation stage laser 1, and stops the CO counter 25a (step S311 in FIG. 7, and S414 and S415 in the timing chart).
The light / discharge detector 14b detects the light emission or discharge start timing ta of the amplification stage laser 2, and stops the CA counter 25b (step S312 in FIG. 7, and S416 and S417 in the timing chart).
[0033]
(Ix) When the first discharge is completed as described above, the process returns to step S301, and as described above, the synchronous controller 21 determines that the data signal DATA1 of the charge voltage value HV, the internal temperatures Tp1, Tp2, and the gas pressures Pp1, Pp2. , And DATA2, and based on the received data of the charging voltage HV and the temperatures Tp1 and Tp2, the transition times tm1 and tm2 of the current pulses of the MPC 13a of the oscillation stage laser 1 and the MPC 13b of the amplification stage laser 2 as described above. Ask for.
Further, as described above, the discharge start times tb1 and tb2 are obtained from the charge voltage HV and the pressures Pp1 and Pp2, and the correction delays t1_delay (n) and t2_delay (n) are obtained from the sum of tm and tb (steps S301 and S302). .
(X) Since this is not the first pulse, the process goes from step S303 to step S313, and based on the value of the CO counter 25a, which is the time from the generation of the trigger signal measured in step S311 until the emission or discharge of the oscillation stage laser 1, is performed. The feedback calculation of the oscillation stage laser 1 is performed by the following equation.
Δto_delay (n) = t_ot-T_CO
Where t_ot: Target delay time from trigger to emission or discharge of oscillation stage laser 1, t_CO: Time measured by the CO counter 25a (step S313, S407 in the timing chart).
Further, the synchronous controller 21 calculates the feedback operation of the amplification stage laser 2 by the following equation based on the value of the CA counter 25b, which is the time from the generation of the trigger signal measured in step S312 to the emission or discharge of the amplification stage laser 2. Do.
Δta_delay (n) = t_At-T_CA
Where t_At: Target delay time from trigger to emission or discharge of amplification stage laser 2, t_CA: Time measured by the CA counter 25b (step S314, S408 in the timing chart).
[0034]
(Xi) In the oscillation stage laser 1, t1_delay (n) obtained from the charging voltage (HV), the MPC temperature (Tp1), and the chamber gas pressure (Pp1), and the result Δto_delay (n−1) of the above emission / discharge timing feedback calculation ), A trigger delay time to_switch (n) is obtained by the following formula, and from this trigger delay time, the time from when a trigger is generated until when the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is triggered is determined. (Step S315).
to_switch (n) = t1_delay (n) + Δto_delay (n-1)
Similarly, in the amplification stage laser 2, t2_delay (n) obtained from the charging voltage (HV), the MPC temperature (Tp2), and the chamber gas pressure (Pp2), and the result Δta_delay (n−1) of the above emission / discharge timing feedback calculation. ), A trigger delay time ta_switch (n) is obtained by the following formula, and from this trigger delay time, the time from when a trigger is generated until when the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is triggered is determined. (Step S316).
ta_switch (n) = t2_delay (n) + Δta_delay (n-1)
[0035]
(Xii) Then, the process proceeds to step S306, and receives a pre-trigger (Pre_trigin) from the exposure device 28 such as a stepper via the interface 27 as described above.
Hereinafter, as described above, the charge output signal and the trigger signal are generated, and the CO counter 25a and the CA counter 25b are operated.
Then, after a delay time determined by the trigger delay time [to_switch (n)] determined from the trigger signal (Trig) as described above, an OSC trigger signal (OSC_trigout) for turning on the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1. ) Is output. Further, after a delay time determined by the trigger delay time [ta_switch (n)] from the trigger signal (Trig), an AMP trigger signal (AMP_trigout) for turning on the switch 12b of the power supply 2c of the amplification stage laser 2 is output. Further, the light / discharge detector 14a detects the light emission or discharge start timing to of the oscillation stage laser 1, the CO counter 25a is stopped, and the light / discharge detector 14b determines the light emission or discharge start timing ta of the amplification stage laser 2. Upon detection, the CA counter 25b is stopped (steps S307 to S312 in FIG. 7).
[0036]
By operating as described above, it is possible to control so that the time from the pre-trigger to the light emission or discharge timing to and the time from the light emission or discharge timing to become constant.
In addition, by correcting with the HV set value from the energy controller, the Tp1 and Tp2 measured values from the MPC temperature sensor, and the Pp1 and Pp2 gas pressure measured values from the chamber gas pressure sensor, the oscillation stage laser emission or discharge timing is always maintained. In addition, it is possible to control so that the laser emission or discharge timing of the amplification stage is kept constant.
For this reason, the oscillation stage laser and the amplification stage laser can be individually configured so as to obtain optimum laser outputs, and the accuracy of adjusting the discharge and emission timing of both lasers can be improved and synchronized with high accuracy.
Normally, the time from when the pre-trigger signal of the exposure device is transmitted to when the laser device emits or discharges is configured to be a predetermined constant value. Further, in order to efficiently amplify the oscillation stage laser while maintaining the desired beam quality, the delay time from emission or discharge of the oscillation stage laser to emission or discharge of the amplification stage laser is a predetermined time. Must be maintained at a value.
Therefore, in practice, a predetermined value is added to the OSC trigger delay time [to_switch (n)] and the AMP trigger delay time [ta_switch (n)] obtained as described above, and the reference trigger signal is transmitted. The delay time from when the laser device emits or discharges to when the oscillation stage laser emits or discharges the light until the amplification stage laser emits light is adjusted.
[0037]
(B) Two chargers
FIG. 9 shows input / output signals of the synchronous controller 21. In the case of two chargers, a charger 11a for the oscillation stage laser 1 and a charger 11b for the amplification stage laser 2 are provided, and the synchronous controller 21 outputs HV1 and HV2 to the chargers 11a and 11b. 6 except that the synchronization controller 21 includes a trigger signal supplied from the interface 27, charging voltages HV1 and HV2 supplied from the energy controller 22, the oscillation stage laser 1, the chamber 1a of the amplification stage laser 2, and the like. The pressures Pp1 and Pp2 of 2a, the light / discharge detection signals output by the light / discharge detectors 14a and 14b, and the temperatures Tp1 and Tp2 monitored by the temperature sensors T1 and T2 are input. The synchronization controller 21 outputs the charging signals HV1 and HV2 to the charger 11 based on these signals, determines the timing of triggering the switches of the power supplies 1c and 2c, and outputs a trigger signal.
FIG. 10 is a flowchart showing the processing of the synchronous controller 21, which is different from the flowchart of FIG. 7 in that the charging voltage values HV1 and HV2 are used, but is otherwise basically the same as FIG.
Hereinafter, the synchronous control of the synchronous controller 21 in the case of two chargers will be described with reference to the control timing chart of FIG.
[0038]
(I) Receive the data of the charging voltage values HV1 and HV2 sent from the energy controller 22. Further, it receives data on the MPC internal temperatures Tp1 and Tp2 of the magnetic compression circuit. Further, the data (DATA1in, DATA2in) of the chamber gas pressures Pp1, Pp2 sent from the chamber gas pressure sensors Pp1, Pp2 is received (step S301 in FIG. 10).
The synchronization controller 21 fetches DATA1in data and DATA2in data at the rise of the data fetch command signals STROBE1 and STROBE2 (S402 and S405 in the timing chart) and holds them as DATA1reg and DATA2reg (S403 and S406 in the timing chart of FIG. 10).
[0039]
(Ii) Based on DATA1reg and DATA2reg (data of charging voltages HV1, HV2, and temperatures Tp1, Tp2) received and held in step S301 in FIG. 10, the synchronization controller 21 uses the MPC 13a of the oscillation stage laser 1 as described above, The transition times tm1 and tm2 of the current pulse of the MPC 13b of the amplification stage laser 2 are obtained.
Further, the discharge start times tb1 and tb2 are obtained from DATA1reg and DATA2reg (data of the charge voltages HV1 and HV2 and the pressures Pp1 and Pp2) as described above. Further, correction delays t1_delay (n) and t2_delay (n) are obtained from the sum of tm and tb as follows (step S302 in FIG. 10, and S407 and S408 in the timing chart).
t1_delay (n) = tm1 + tb2
t2_delay (n) = tm2 + tb2
[0040]
(Iii) It is determined whether it is the first laser oscillation (referred to as an initial pulse) after the operation is started, and in the case of the initial pulse, the process proceeds from step S303 to step S304. In step S304, the generation timing of a trigger signal to the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is obtained.
In the case of the first pulse, as described above, t1_delay (n) is set to a trigger delay time to_switch (n) as shown in the following equation. Is determined until the switch 12a of the power supply 1c is triggered.
to_switch (n) = t1_delay (n)
Similarly, in step S305, the generation timing of the trigger signal to the switch 12b of the power supply 2c of the amplification stage laser 2 is obtained.
That is, as described above, t2_delay (n) is set to a trigger delay time ta_switch (n) as shown in the following equation, and a trigger is generated from this trigger delay time before the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is generated. The time until the switch 12a is triggered is determined.
ta_switch (n) = t2_delay (n)
[0041]
(Iv) Receive a pre-trigger (Pre_trigin) from the exposure device 28 such as a stepper via the interface 27 (step S306 in FIG. 10, S409 in the timing chart).
(V) The synchronization controller 21 creates a charging control signal (Chargout) and a trigger signal (Trig) based on the reference trigger (step S307 in FIG. 10).
As described above, after the charger charging stabilization time tst has elapsed, the synchronous controller 21 creates and outputs a trigger signal (Trig) (S410, S411 in the timing chart).
(Vi) The CO counter 25a that measures the light emission or discharge time of the oscillation stage laser 1 at the start of the output of the trigger signal (Trig) created in step S307, and the CA counter 25b that measures the light emission or discharge time of the amplification stage laser 2 (Step S308 in FIG. 10, S415 and S417 in the timing chart).
[0042]
(Vii) After a delay time determined by a trigger delay time [to_switch (n)] from the trigger signal (Trig), an OSC trigger signal (OSC_trigout) for turning on the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is output (step). S309, timing chart S412).
Further, after a delay time determined by the trigger delay time [ta_switch (n)] from the trigger signal (Trig), an AMP trigger signal (AMP_trigout) for turning on the switch 12b of the power supply 2c of the amplification stage laser 2 is output. Thereby, the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 start discharging (step S310, timing chart S413).
(Viii) The light / discharge detector 14a detects the emission or discharge start timing to of the oscillation stage laser 1, and stops the CO counter 25a (step S311, timing charts S414 and S415).
Further, the light / discharge detector 14b detects the light emission of the amplification stage laser 2 or the discharge start timing ta, and stops the CA counter 25b (step S312, S416 and S417 in the timing chart).
[0043]
(Ix) When the first discharge is completed as described above, the process returns to step S301, and as described above, the data signals DATA1 and DATA2 of the charge voltage values HV1 and HV2, the internal temperatures Tp1 and Tp2, and the gas pressures Pp1 and Pp2 are output. The acquired and held current pulse transition times tm1 and tm2 of the MPC 13a of the oscillation stage laser 1 and the MPC 13b of the amplification stage laser 2 are obtained.
Further, as described above, the discharge start times tb1 and tb2 are obtained from the charge voltages HV1 and HV2 and the pressures Pp1 and Pp2, and the correction delays t1_delay (n) and t2_delay (n) are obtained from the sum of tm and tb (steps S301 and S301). S302).
(X) Since this is not the first pulse, the process goes from step S303 to step S313, and the feedback calculation of the oscillation stage laser 1 is performed by the following equation based on the value of the CO counter 25a as described above.
Δto_delay (n) = t_ot-T_CO
Where t_ot: Target delay time from trigger to emission or discharge of oscillation stage laser 1, t_CO: Time measured by the CO counter 25a (step S313, S407 in the timing chart).
As described above, the feedback calculation of the amplification stage laser 2 is performed by the following equation based on the value of the CA counter 25b.
Δta_delay (n) = t_At-T_CA
Where t_At: Target delay time from trigger to emission or discharge of amplification stage laser 2, t_CA: Time measured by the CA counter 25b (step S314, S408 in the timing chart).
[0044]
(Xi) In the oscillation stage laser 1, based on t1_delay (n) and the result Δto_delay (n−1) of the light emission / discharge timing feedback calculation, a trigger delay time to_switch (n) is obtained by the following equation, and this trigger From the delay time, the time from when the trigger is generated to when the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is triggered is determined (step S315).
to_switch (n) = t1_delay (n) + Δto_delay (n-1)
Similarly, based on t2_delay (n) and the result Δta_delay (n−1) of the emission / discharge timing feedback operation, the trigger delay time ta_switch (n) is calculated in the amplification stage laser 2 by the following equation. From the delay time, the time from when the trigger is generated to when the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1 is triggered is determined (step S316).
ta_switch (n) = t2_delay (n) + Δta_delay (n-1)
[0045]
(Xii) Then, the process proceeds to step S306, and receives a pre-trigger (Pre_trigin) from the exposure device 28 such as a stepper via the interface 27 as described above.
Hereinafter, as described above, the charge output signal and the trigger signal are generated, and the CO counter 25a and the CA counter 25b are operated.
Then, after a delay time determined by the trigger delay time [to_switch (n)] determined from the trigger signal (Trig) as described above, an OSC trigger signal (OSC_trigout) for turning on the switch 12a of the power supply 1c of the oscillation stage laser 1. ) Is output. Further, after a delay time determined by the trigger delay time [ta_switch (n)] from the trigger signal (Trig), an AMP trigger signal (AMP_trigout) for turning on the switch 12b of the power supply 2c of the amplification stage laser 2 is output. Further, the light / discharge detector 14a detects the light emission or discharge start timing to of the oscillation stage laser 1, the CO counter 25a is stopped, and the light / discharge detector 14b determines the light emission or discharge start timing ta of the amplification stage laser 2. Upon detection, the CA counter 25b is stopped (steps S307 to S312 in FIG. 10).
[0046]
By operating as described above, it is possible to control so that the time from the pre-trigger to the light emission or discharge timing to and the time from the light emission or discharge timing to become constant.
In addition, by correcting the values of HV1 and HV2 from the energy controller, the measured values of Tp1 and Tp2 from the MPC temperature sensor, and the measured values of Pp1 and Pp2 gas pressure from the chamber gas pressure sensor, the oscillation stage laser emission or It is possible to control the discharge timing and the amplification stage laser emission or discharge timing to be kept constant.
Therefore, the oscillation-stage laser and the amplification-stage laser can be individually configured so as to obtain the optimum laser output, and the adjustment accuracy of the emission timing or discharge timing of both lasers can be improved and synchronized with high accuracy.
In this embodiment, a charger for the oscillation stage laser and a charger for the amplification stage laser are provided, so that each charger is individually designed for the oscillation stage laser and the amplification stage laser. can do.
[0047]
The operation described in the timing chart of FIG. 8 is summarized as follows.
(I) The charging voltage value HV sent from the energy controller 22 (HV1, HV2 in the case of two chargers), the internal temperatures Tp1, Tp2 sent from the temperature sensors T1, T2 of the MPC circuits 13a, 13b, and the chamber gas The respective data DATA1in (S401), STROBE1 (S402), DATA2in (S404), and STROBE2 (S405) of the chamber gas pressures Pp1 and Pp2 sent from the pressure sensors are received.
(Ii) At the rise of STROBE2 (S402), DATA1in (S401) data is fetched and DATA1reg (S403) is created. At the rise of STROBE2 (S405), DATA2in (S404) data is taken in, and DATA2reg (S406) is created.
(Iii) In the case of the first pulse, the OSC trigger delay time to_switch is obtained from the above-mentioned DATA1reg and DATA2reg [charging voltage HV (HV1 and HV2 for two chargers), temperatures Tp1 and Tp2, and pressures Pp1 and Pp2]. (N), AMP trigger delay time ta_switch (n) is obtained (S407, S408).
If the pulse is not the first pulse, the above-mentioned DATA1reg, DATA2reg [data of the charging voltage HV (HV1, HV2 in the case of a two-charger), temperatures Tp1, Tp2, pressures Pp1, Pp2] and CO before the one trigger pulse The OSC trigger delay time to_switch (n) and the AMP trigger delay time ta_switch (n) are obtained based on the data of the counter 25a and the CA counter 25b (S415, S417) (S407, S408).
[0048]
(Iv) The pre-trigger (S409) is received from the exposure device 28, and a charge control signal (S410) and a trigger signal (S411) are created.
(V) When the pre-trigger (S409) is input, the CO counter 25a (S415) clears to 0, and starts counting simultaneously with the reception of the trigger signal (S411).
The CA counter 25b (S417) clears to 0 when the pre-trigger (S409) is input, and starts counting at the same time as receiving the trigger signal (S411).
(Vi) The OSC_trigout and the AMP_trigout are output by delaying the trigger signal (S411) by the delay time determined based on the OSC trigger delay time and the AMP trigger delay time (S411, S412). Thereby, the oscillation stage laser 1 and the amplification stage laser 2 start discharging.
(Vii) OSC light emission or discharge start timing to is detected by the light / discharge detector 14a (S412), and the counting of the CO counter 25a (S415) is stopped.
The light / discharge detector 14b detects the light emission of the AMP or the discharge start timing ta (S413), and stops counting by the CA counter 25b (S417).
[0049]
【The invention's effect】
As described above, the following effects can be obtained in the present invention.
(1) The trigger timing for each power supply of the oscillation stage laser and the amplification stage laser is corrected in advance by the charging voltage value, the chamber gas pressure value, and the temperature of the MPC circuit element, and further, the deviation amount of the previous emission or discharge timing is considered. Therefore, even if the oscillation stage laser and the amplification stage laser are individually configured to obtain the optimum laser output, it is possible to improve the accuracy of adjusting the emission or discharge timing of both lasers. Become.
(2) Since the oscillation stage laser and the amplification stage laser can be configured separately, the pulse energy of the laser beam emitted from the oscillation stage laser does not become unnecessarily large, and the operation efficiency is improved. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example (one charger) of a two-stage laser device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example (two chargers) of a two-stage laser device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a processing flow (one charger) in the energy controller.
FIG. 4 is a diagram showing a processing flow (two chargers) in the energy controller.
FIG. 5 is a diagram showing a discharge start time when a charging voltage changes and when a gas pressure changes.
FIG. 6 is a diagram showing input / output signals (one charger) of the synchronous controller.
FIG. 7 is a diagram showing a processing flow (one charger) in the synchronous controller.
FIG. 8 is a diagram showing a control timing chart of the synchronous controller.
FIG. 9 is a diagram showing input / output signals (two chargers) of the synchronous controller.
FIG. 10 is a diagram showing a processing flow (two chargers) in the synchronous controller.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a conventional two-stage laser device of the MOPA system.
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of an amplification stage laser in the MOPO method.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a discharge circuit for exciting a laser gas.
[Explanation of symbols]
1 Oscillation stage laser
2 Amplification stage laser
1a, 2a Laser chamber
1b, 2b electrode
1c, 2c power supply
3 Narrowband module
11 Charger
11a, 11b charger
12a, 12b switch
13a, 13b Magnetic pulse compression circuit (MPC circuit)
14a, 14b Light / discharge detector
15a, 15b monitor module
16a, 16b Control valve for gas supply and exhaust
17 Beam propagation system
18 Driver
21 Synchronous controller
22 Energy Controller
23 Wavelength controller
24 Utility Controller
25a Light emission measurement counter (CO counter)
25b Light emission measurement counter (CA counter)
26 Main controller
27 Interface
28 Exposure equipment
P1, P2 pressure sensor
T1, T2 temperature sensor

Claims

A first capacitor charged to a high voltage, a first switch, and a first magnet that pulse-compresses and outputs the charge stored in the first capacitor when the first switch is turned on. A pulse compression circuit;
A first laser chamber containing a laser gas sealed therein and a first pair of discharge electrodes disposed in the first laser chamber and connected to an output terminal of the first magnetic pulse compression circuit. A gas laser device,
A second capacitor charged to a high voltage, a second switch, and a second magnet that pulse-compresses and outputs the charge stored in the second capacitor when the second switch is turned on. A pulse compression circuit;
A second laser chamber filled with a laser gas; and a second pair of discharge electrodes disposed in the second laser chamber and connected to an output end of the second magnetic pulse compression circuit. A second gas laser device into which a laser beam emitted from the first gas laser device is injected and amplifies and emits the injected laser beam;
At least one charger for charging the first capacitor and the second capacitor;
In order to adjust the light emission timing of the first gas laser device and the second gas laser device, a two-stage laser device including: a synchronous controller that controls the operation timing of the first switch and the second switch;
The synchronization controller is configured to determine a predetermined operation timing of the first switch and the second switch based on a discharge start timing of the first discharge electrode and the second discharge electrode and a first magnetic pulse compression timing. A two-stage laser device wherein the correction is performed in consideration of the operation of the circuit and the second magnetic pulse compression circuit.

The two-stage laser device further includes a first light emission or discharge monitor for measuring light emission or discharge timing of the first gas laser device, and a second light emission or discharge for measuring light emission or discharge timing of the second gas laser device. A monitor and
The said synchronous controller is performing feedback correction of the operation timing of said 1st switch and 2nd switch based on said 1st light emission or discharge monitor and 2nd light emission or discharge monitor. 2. The two-stage laser device according to 1.

The correction in consideration of the discharge start timing at the first discharge electrode and the second discharge electrode is performed based on the charge voltage value of the first capacitor and the second capacitor and the charge voltage value in the first laser chamber and the second laser chamber. The two-stage laser apparatus according to claim 1, wherein the laser irradiation is performed based on the laser gas pressure value.

The correction in consideration of the operations of the first magnetic pulse compression circuit and the second magnetic pulse compression circuit is performed by correcting the charging voltage values of the first capacitor and the second capacitor and the first magnetic pulse compression circuit and the second magnetic pulse compression circuit. 4. The two-stage laser device according to claim 1, wherein the temperature is determined based on a temperature value of a circuit element constituting the magnetic pulse compression circuit.

5. The two-stage laser device according to claim 1, wherein a circuit constant of the first magnetic pulse compression circuit and a circuit constant of the second magnetic pulse compression circuit are different from each other.

The two-stage laser device according to claim 5, wherein the first electrode configuration and the second electrode configuration are different from each other.

7. The two-stage laser device according to claim 1, wherein the number of chargers for charging the first and second capacitors is one.