JP4169537B2

JP4169537B2 - High voltage pulse generator and discharge excitation gas laser device using the same

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Publication number: JP4169537B2
Application number: JP2002186247A
Authority: JP
Inventors: 康文川筋; 豊治井上
Original assignee: Gigaphoton Inc
Current assignee: Gigaphoton Inc
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2022-06-26
Also published as: JP2004032912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却用ファンを備えた高電圧パルス発生装置およびそれを用いた放電励起ガスレーザ装置に関し、特に、冷却用ファンの長寿命化を実現可能とした高電圧パルス発生装置およびそれを用いた放電励起ガス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（Ｆ₂）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。
ＫｒＦエキシマレーザ装置においては、フッ素（Ｆ₂）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス及びバッファーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガス、ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、フッ素（Ｆ₂）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及びバッファーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガス、フッ素（Ｆ₂）レーザ装置においては、フッ素（Ｆ₂）ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数百ｋＰａで封入されたレーザチェンバの内部で放電を発生させることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励起される。
【０００３】
レーザチェンバ内部には、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。現状、露光に用いられているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は２ｋＨｚ程度であるが、近年、スループットの増大、露光量のバラツキの減少のため、繰返し周波数４ｋＨｚ以上が要請されている。
【０００４】
上記した露光用ガスレーザ装置において、上記したようにレーザチェ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高電圧パルス発生装置の回路構成例を図１２に示す。
図１２の高電圧パルス発生装置は、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。第１の磁気スイッチＳＲ２と第２の磁気スイッチＳＲ３により２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
ここで、図１２（ａ）は磁気圧縮回路に加え昇圧トランスＴｒ１を含む回路、図１２（ｂ）は昇圧トランスを含まず、昇圧トランスの代わりにコンデンサＣ０の充電用のリアクトルＬ１を含む例である。
以下に図１２（ａ）にしたがって、回路の構成と動作を説明する。なお、図１２（ｂ）の回路は昇圧トランスにより昇圧される動作が無いだけで、他の動作は図１２（ａ）と同様なので、説明を省略する。
【０００５】
まず、高電圧電源ＨＶの電圧が所定の値Ｖｉｎに調整され、主コンデンサＣ０が充電される。このとき、固体スイッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体スイッチＳＷ両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。
磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる主コンデンサＣ０の充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１が飽和して磁気スイッチが入り、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷのループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ１に充電される。
この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電される。
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコンデンサＣｐ、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデンサＣｐが充電される。
【０００６】
予備電離のためのコロナ放電は、第１電極１１が挿入されている誘電体チューブ１２と第２電極１３とが接触している個所を基点として誘電体チューブ１２の外周面に発生するが、ピーキングコンデンサＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖｐが上昇し、Ｖｐが所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チューブ１２表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電によって誘電体チューブ１２の表面に紫外線が発生し、主放電電極Ｅ１、Ｅ２間のレーザ媒質であるレーザガス２が予備電離される。
ピーキングコンデンサＣｐの充電がさらに進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｐが上昇し、この電圧Ｖｐがある値（ブレークダウン電圧）Ｖｂに達すると、主放電電極Ｅ１、Ｅ２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、レーザ光が発生する。
この後、主放電によりピーキングコンデンサＣｐの電圧が急速に低下し、やがて充電開始前の状態に戻る。
【０００７】
このような放電動作が固体スイッチＳＷのスイッチング動作によって繰り返し行なわれることにより、パルスレーザ発振が行われる。固体スイッチＳＷのスイッチング動作は例えば外部からのトリガ信号に基づき行われる。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２で構成され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、主放電電極Ｅ１、Ｅ２間に短パルスの強い放電が実現される。
【０００８】
ところで、図１２（ａ）における３個の磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、コンデンサＣ１、Ｃ２、トランスＴＲ１（図１２（ａ）で一点鎖線で囲んだ部分）、図１２（ｂ）における３個の磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、コンデンサＣ１、Ｃ２、（図１２（ｂ）で一点鎖線で囲んだ部分）は、動作時の発熱量が大きいので冷却する必要がある。
通常これらは、冷却のため絶縁性冷媒、例えば、絶縁オイルによって満たされたタンクの中に設置される。レーザパルスの繰返し周波数２ｋＨｚ程度の条件における、磁気スイッチ、トランス、コンデンサ等の冷却構造の例を図１３に示す。なお、図１３は図１２（ａ）に対応している。図１２（ｂ）に対応する例は、図１３からトランスＴＲ１を省略した構成である（配線は異なる）ので、省略する。
図１３は、上記絶縁性冷媒が満たされたタンク内の概略構成例を示したものである。
タンク１の底面は導電性べ一ス２よりなり、導電性べ一ス２は接地されている。導電性べ一ス２に設けられた絶縁材２ａを貫通する負高電圧導入部材２ｂにより、負高電圧が電極Ｅ１に供給される。タンク内上部には、冷却水により冷却されるラジエター３が配置される。
磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３及びトランスＴｒ１は重箱状に配置され、タンク１内部における絶縁性冷媒を強制対流するために、冷却用ファン（クロスフローファン４）が設置される。これにより、磁気スイッチＳＲ１〜ＳＲ３やトランスＴｒ１のコア表面やコンデンサＣ１，Ｃ２表面上、および、ラジエター３表面を流れる絶縁性冷媒５の流速が増加して熱交換効率が上昇する。
【０００９】
特に冷却用ファンを同図に示すようにクロスフローファン４とすれば、例えば、磁気スイッチＳＲ３のコアが長円状である場合において、軸流ファンを複数並べる場合と比較して被冷却物付近での流速をほぼ均一化することが可能となり、被冷却物の温度分布がほぼ均一とすることが可能となる。
なお、図１２に示した回路における磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３のパルス幅を圧縮する性能（圧縮性能）は、磁気スイッチ飽和後のインダクタンスが小さいほど良くなることが知られている。そのため、図１３に示すように、通常、コンデンサ、コアの巻線を複数並列に設け、コンデンサの寄生インダクタンス、磁気スイッチのコイルのインダクタンスを小さくして、上記磁気スイッチ飽和後のインダクタンスを小さくしている。
一方、浮遊インダクタンスを小さくすることによっても、磁気スイッチ飽和後のインダクタンスを小さくすることが可能である。そのためには、例えば、コンデンサと磁気スイッチとを結ぶ配線を短くすればよく、図１３に示すように、複数のコンデンサは磁気スイッチに近接して配置される。
また、図１３に示すように、磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３及びトランスＴｒ１を重箱状に配置して、磁気スイッチ間、磁気スイッチとトランス間の配線を短くして、浮遊インダクタンスを小さくしている。さらに〔コンデンサＣ２―磁気スイッチＳＲ３―コンデンサＣｐ〕間のループできるだけ短くなるように配線される。
【００１０】
図１４はレーザ装置筐体の概略図を示す。主放電電極Ｅ１、Ｅ２を内部に有するレーザチェンバ６の上部に図１３に示すタンク１が設置される。冷却用ファンがクロスフローファン４の場合、クロスフローファン４の駆動はモータ７によって行われる。
モータ７からの回転駆動力は、例えば、従来放電励起ガスレーザのレーザチェンバ６内に充填されたレーザガスを循環させるガス循環用ファン（図示せず）を駆動させるときと同様、磁気カップリング８を介してクロスフローファン４に伝達される。クロスフローファン４はベアリング９によりタンク内に回転自在に保持される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来においては、レーザ装置に商用電源から電力が投入されると、タンクの冷却用ファン（例えばクロスフローファン）が動作するようになっていた。すなわち、レーザ動作待機中（スタンバイ中）、レーザ動作中の区別なくタンクの冷却用ファンは回転していた。
また、回転数は外部からのトリガ信号間隔が最小で、発熱量が最も大きいときに対応できるように設定されていた。ここで、トリガ信号間隔が最小の状態が継続される場合、レーザ動作の繰返し周波数は最大となる。
しかし、冷却用ファンアッセンブリ（冷却用ファン４、モータ７、磁気カップリング８、ベアリング９）の寿命は、ファンを回転自在に保持するベアリング部９やファンを回転駆動するモータ７のベアリング部（不図示）の磨耗が支配的である。この磨耗は、ファンやモータ回転軸の回転時間、回転速度、温度に依存する。特に、レーザ動作の繰返し周波数が４ｋＨｚ以上になると、磁気スイッチやトランスのコア部での発熱量が大きくなるので冷却用ファンの回転速度を上昇させる必要がある。
【００１２】
上記のように、レーザの待機状態においても冷却用ファンが常に稼動していたり、高速回転を行っている状況下では、冷却用ファンアッセンブリの寿命は短くなってしまうという問題点があった。
また、冷却用ファンアッセンブリが設置されるタンク１はレーザチェンバ６と電気的に接続される関係上、レーザチェンバ６の近くに設置される。レーザチェンバ６やタンク１には様々な電気配線があり、また両者はレーザ装置筐体内部の比較的中心部に設置される。よって、冷却用ファンアッセンブリの交換には、レーザ装置筐体の外装パネルやその他の部品を外したり、電気配線を外したりする必要があり、作業に少なからぬ時間がかかる。
当然ながら、冷却用ファンアッセンブリの交換作業中、レーザ動作は停止させることが必要となるので、高稼動率を要求される露光装置においては、レーザ装置の高稼動率が要求される。このため、冷却用ファンアッセンブリの交換頻度はできるだけ小さく、即ち、冷却用ファンアッセンブリの長寿命化が要求される。本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、冷却用ファン駆動用のベアリング等の摩耗の進行を低減化し、冷却用ファンアッセンブリの超寿命化を図ることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
従来においてはレーザ装置に電力が投入されている期間中、外部からのトリガ信号間隔が最小で発熱量が最も大きいときに対応できるような回転速度で、常時ファンを回転させていた。
しかし、レーザ装置をトリガ信号間隔が最小の状態で運転する場合はあるが、通常の露光処理時のトリガ信号間隔は、上記最高周波数の０．２〜０．５倍である。例えばステッパにおいては、露光時に、所定の周波数でパルスを打って休止してウエハを次の領域に移動させ、次いで上記のように所定の周波数でパルスを打って休止してウエハを次の領域に移動させる動作を繰り返す。すなわち、トリガ信号の間隔の平均値は、通常、トリガ信号間隔が最小の状態より長くなることが多い。
上記点に着目し、本発明においては、以下の（１）〜（５）のように、冷却用ファンの回転をトリガ間隔の平均値あるいは絶縁性冷媒の温度等に応じて制御する。これにより、冷却用ファン駆動用のベアリング等の摩耗の進行を低減化し、冷却用ファンアッセンブリの超寿命化を図ることができる。
（１）少なくとも高電圧パルス発生装置を構成する可飽和リアクトルからなる磁気スイッチ、コンデンサが絶縁性冷媒を満たされた容器中にあり、この容器中にラジエターと、モータにより回転駆動する冷却用ファンが設けられ、この冷却用ファンによって上記絶縁性冷媒を循環させて上記高電圧パルス発生装置を構成する要素を冷却する高電圧パルス発生装置において、コントローラを設け、また該コントローラに、トリガ信号に相当するパルス信号を検出する手段およびモータ制御手段を設ける。
そして、上記コントローラは、上記パルス信号受信後、上記モータ制御手段を制御して所定の回転数で冷却用ファンを回転させ、パルス信号が所定期間無いとき、もしくは、その間隔の平均値が所定値以上となったとき、上記モータ制御手段を制御して、冷却用ファンの回転を停止させる。
（２）上記（１）において、冷却用ファン回転時の回転数を、予め記憶されているトリガ信号もしくはトリガ信号に相当する信号の間隔の最小値に対応した回転数とする。
（３）少なくとも高電圧パルス発生装置を構成する可飽和リアクトルからなる磁気スイッチ、コンデンサが絶縁性冷媒を満たされた容器中にあり、この容器中にラジエターと、モータにより回転駆動する冷却用ファンが設けられ、この冷却用ファンによって上記絶縁性冷媒を循環させて上記高電圧パルス発生装置を構成する要素を冷却する高電圧パルス発生装置において、コントローラを設け、また該コントローラに、トリガ信号に相当するパルス信号を検出する手段およびモータ制御手段と、トリガ信号に相当するパルス信号の間隔の平均値に対応して必要とされる冷却用ファンの回転数を格納したテーブルを設ける。
そして、上記コントローラは、過去一定期間内の上記トリガ間隔測定手段の測定データから、パルス信号の間隔の平均値を求め、上記テーブルを参照して、上記平均値に対応した冷却用ファンの回転数を求め、モータ制御手段を制御して該回転数になるように冷却用ファンの回転数を設定する。
（４）少なくとも高電圧パルス発生装置を構成する可飽和リアクトルからなる磁気スイッチ、コンデンサが絶縁性冷媒を満たされた容器中にあり、この容器中にラジエターと、モータにより回転駆動する冷却用ファンが設けられ、この冷却用ファンによって上記絶縁性冷媒を循環させて上記高電圧パルス発生装置を構成する要素を冷却する高電圧パルス発生装置において、コントローラと、モータ制御手段と、タンク内の所定の場所における絶縁性冷媒の温度もしくはタンクの外壁温度もしくは磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルのコアもしくはコンデンサのいずれかの温度を測定する温度センサとを設け、また、該コントローラに、トリガ信号に相当するパルス信号を検出する手段と、モータ制御手段と、トリガ信号に相当するパルス信号の間隔の平均値と、タンク内の所定の場所における絶縁性冷媒の温度もしくはタンクの外壁温度もしくは磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルのコアもしくはコンデンサのいずれかの温度とに対応して、必要とされる冷却用ファンの回転数を格納したテーブルを設ける。
そして上記コントローラは、過去一定期間内の上記トリガ間隔測定手段の測定データから、パルス信号の間隔の平均値を求め、上記テーブルを参照して、トリガ信号に相当するパルス信号の間隔の平均値と、温度センサによる検出温度に対応する冷却用ファンの回転数を求め、モータ制御手段を制御して該回転数になるように冷却用ファンの回転数を設定する。
（５）放電励起ガスレーザ装置の高電圧パルス発生装置を上記（１）〜（４）の構成とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１，２の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図である。同図では、タンク１内の構成、レーザチェンバ６内の構成は省略しているが、タンク１内の構成は、前記図１３と同様であり、また、レーザチェンバ６内には、前記図１４に示したように、主放電電極等が設けられている。
前記図１４に示したように、レーザチェンバ６の上部にタンク１が設置され、タンク内には、冷却用ファン４（クロスフローファン）が設けられ、磁気カップリング８を介してモータ７からの回転駆動力が伝達される。また、冷却用ファン４はベアリング９によりタンク内に回転自在に保持される。
タンク１内には、前記したように磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、トランスＴｒ１等が重箱状に配置され、これらから構成される磁気圧縮回路に、タンク１の外に設けられた高電圧発生回路２１から高電圧が印加される。
高電圧発生回路２１は前記したように、高電圧電源ＨＶ、コンデンサＣ０、固体スイッチＳＷ等から構成され（図１２参照）、上記固体スイッチＳＷを駆動するためのトリガ信号は、図示しない露光装置等に設けられたトリガ信号発生器から与えられる。
ファン制御装置２０は、上記モータ７を制御するモータ制御手段２０ａと、トリガ間隔測定手段２０ｂを備え、トリガ間隔測定手段２０ｂは、外部から与えられるトリガ信号の有無、もしくは、トリガ信号間隔の過去一定期間の平均値を検出し、モータ７の回転／停止を制御する。
なお、図１において、高電圧電源ＨＶ、コンデンサＣ０、固体スイッチＳＷ等から構成される高電圧発生回路２１と、タンク１内に設けられる磁気スイッチＳＲ１、ＳＲ２、ＳＲ３、トランスＴｒ１、コンデンサＣ１，Ｃ２等からなる部分が、前記図１２に示した高電圧パルス発生装置に対応している。
【００１５】
図２は、本発明の第１の実施例のファン制御装置における処理を示すフローチャートであり、本実施例は、トリガ信号の有無により、モータ７の回転／停止を制御するものである。
以下、本発明の第１の実施例を図２のフローチャートにより説明する。
ファン制御装置２０は、レーザの動作状態を判断するため、トリガ間隔測定手段２０ｂにより、外部からのトリガ信号を検出し（図２のステップＳ１）、所定期間内にトリガ信号があるかを調べる（ステップＳ２）。
そして、トリガ信号を所定期間内に受信した場合にはファン制御装置２０は、モータ制御手段２０ａにより、モータ７をＯＮとして冷却用ファンを回転させる（ステップＳ３）。なお、すでに冷却用ファンが回転中の場合は回転を続行する。
このとき冷却用ファン４の回転数は、外部からのトリガ信号のトリガ間隔の最小値が予め判明している場合は、それに対応した回転数であることが望ましい。これによりトリガ信号のトリガ間隔が最小になった場合、すなわちレーザ動作の繰返し周波数が最大となった場合にも十分可飽和リアクトルのコア等を冷却することができる。
【００１６】
また、トリガ信号を所定期間受信しないときは、ファン制御装置２０は、モータ制御手段２０ａにより、冷却用ファン４の運転を停止させる（ステップＳ４）。
なお、トリガ信号を受信しなくなった後も、所定時間冷却用ファン４の運転を継続させた後に停止させるほうが望ましい。
すなわち、トリガ信号を受信しなくなっても、それ以前にはレーザ装置が動作していたので、可飽和リアクトルのコア、昇圧トランスのコア、コンデンサ等が加熱されている場合がある。そこで、上記のようにトリガ信号を受信しなくなった後も、しばらく冷却用ファンの運転を継続させておけば、これらを所定温度まで下げることが可能となる。
【００１７】
図３は、本発明の第２の実施例のファン制御装置における処理を示すフローチャートであり、本実施例は、トリガ信号間隔の過去一定期間の平均値に応じて、モータ７の回転／停止を制御するものである。
以下、本発明の第２の実施例を図３のフローチャートにより説明する。
ファン制御装置２０は、レーザの動作状態を判断するため、トリガ間隔測定手段２０ｂにより、外部からのトリガ信号を検出し（ステップＳ１）、トリガ信号の間隔を測定し、トリガ信号の間隔の過去一定期間の平均値を算出する（ステップＳ２）。
次いで、ファン制御装置２０は、予め記憶している所定値と求めた平均値を比較し、平均値が所定値以下であるかを調べる（ステップＳ３）。
【００１８】
求めたトリガ間隔の平均値が、所定値より小さい場合、ファン制御装置２０は、モータ制御手段２０ａにより、モータＯＮとして冷却用ファン４を回転させる（ステップＳ４）。なお、前記したように、すでに冷却用ファン４が回転中の場合は回転を続行する。
また、前記したように、冷却用ファンの回転数は、外部からのトリガ信号のトリガ間隔の最小値が予め判明している場合は、それに対応した回転数であることが望ましく、これにより、レーザ動作の繰返し周波数が最大となった場合にも十分可飽和リアクトルのコア等を冷却することができる。
また、求めたトリガ間隔の平均値が所定値以上の場合は、ファン制御装置２０は、モータ制御手段２０ａにより、冷却用ファン４の運転を停止させる（ステップＳ５）。なお、前記と同様、トリガ間隔が所定値以上となった後も、所定時間冷却用ファンの運転を継続させた後に停止させるほうが望ましい。これにより、可飽和リアクトルのコア、昇圧トランスのコア、コンデンサ等が加熱されている場合でも、これらを所定温度まで下げることが可能となる。
通常、露光機からトリガ信号が送信されてくる場合、トリガ間隔は１ｍｓ以下（レーザ動作の繰返し周波数は１ｋＨｚ以上）であるので、例えば、上記第１の実施例の所定期間を１秒、第２の実施例の所定値を１秒とし、１秒以上トリガ信号が検出されない場合、あるいは、トリガ信号の間隔の平均値が１秒以上の場合に、レーザ動作ＯＦＦ（例えば、スタンバイ状態）、トリガ信号が１秒間に検出された場合、あるいは、トリガ信号の間隔の平均値が１秒以内の場合に、レーザ動作ＯＮと判定すればよい。
【００１９】
以上のように本発明の第１，第２の実施例においては、トリガ信号が所定期間内に検出された場合、あるいは、過去一定期間のトリガ信号の平均値が所定値以下の場合、すなわちレーザ動作中の場合は冷却用ファンを回転させ、レーザ動作待機中（スタンバイ中）は冷却用ファンの回転は停止させている。
前記したように冷却用ファンアッセンブリ（冷却用ファン、モータ、磁気カップリング、ベアリング）の寿命は、冷却用ファン４を回転自在に保持するベアリング９や冷却用ファン４を回転駆動するモータ７のベアリング部（不図示）の磨耗が支配的である。この磨耗は、冷却用ファンやモータ回転軸の回転時間、回転速度等に依存する。
上記第１、第２の実施例によれば、レーザ動作中以外は、冷却用ファンの回転は停止させており、従来に比べ冷却用ファンやモータ回転軸の回転時間を減少させることができる。このため、冷却用ファンアッセンブリの長寿命化が実現可能となり、レーザ装置の稼動率を高くすることができる。
【００２０】
図４は本発明の第３の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図であり、本実施例は、絶縁性冷媒の温度を測定し、測定された温度が所定値以下のとき冷却用ファンの回転を停止させるようにした実施例を示している。
図４において、前記図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、本実施例においては、絶縁性冷媒５の温度を測定する温度計Ｔｈが設けられ、温度計Ｔｈの出力がファン制御装置２０に送られる。また、ファン制御装置２０には、温度比較手段２０ｃが設けられ、上記温度計Ｔｈにより測定された絶縁性冷媒の温度と、予め定められた所定値とを比較する。そして、モータ制御手段２０ａは、上記温度比較手段２０ｃの出力に基づき、冷却用ファン４を駆動するモータ７の回転／停止を制御する。その他の構成は前記図１と同様である。
【００２１】
図５は本発明の第３の実施例のファン制御装置における処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の第３の実施例を図５のフローチャートにより説明する。
ファン制御装置２０は、温度計Ｔｈにより測定された絶縁性冷媒の温度を受信する（図５のステップＳ１）。そして、温度比較手段２０ｃにおいて予め記憶している所定の基準温度と測定した絶縁性冷媒の温度とを比較する（ステップＳ２）。測定温度が上記基準温度より高い場合、モータ制御手段２０ａは、モータ７をＯＮとして、冷却用ファン４を回転させる。なお、すでに冷却用ファンが回転中の場合は回転を続行する（ステップＳ３）。
このとき冷却用ファンの回転数は、前記したように、外部からのトリガ信号のトリガ間隔の最小値が予め判明している場合は、それに対応した回転数であることが望ましい。これによりトリガ信号のトリガ間隔が最小になった場合、すなわちレーザ動作の繰返し周波数が最大となった場合にも十分可飽和リアクトルのコア等を冷却することができる。
また、測定温度が基準温度以下の場合は、モータ制御手段２０は、モータ７の運転を停止させて冷却用ファン４の回転を停止させる（ステップＳ４）。
【００２２】
本実施例においては、上記のように、絶縁性冷媒の温度等の温度情報に基づき冷却用ファンの動作をＯＮ／ＯＦＦしている。このため、例えばレーザ動作ＯＦＦ（例えば、スタンバイ状態）での上記温度近傍を基準温度と設定しておけば、レーザ動作ＯＦＦ状態においては、冷却用ファンの動作が停止することになり、従来に比べ冷却用ファンやモータ回転軸の回転時間を減少させることができる。したがって、冷却用ファンアッセンブリの長寿命化が実現可能となり、レーザ装置の稼動率を高くすることができる。
また、レーザ動作後、インターバルを置いて再動作する場合、インターバル期間中であっても前回のレーザ動作の影響による可飽和リアクトルのコア、昇圧トランスのコア、コンデンサ等が加熱の影響があるうちは冷却用ファン４は回転することになるので、これらを所定温度まで下げることが可能となる。
【００２３】
ところで、磁気スイッチやトランスのコア部、コンデンサでの発熱量は、外部からのトリガ信号の間隔、すなわちレーザ動作の繰返し周波数に依存する。したがって、上記第１、第２の実施例のように、トリガ信号の有無、あるいは、トリガ信号の間隔の平均値に基づき、冷却用ファン４の回転を制御すれば、絶縁性冷媒の温度が上昇する前に冷却用ファン４を回転させることができ、絶縁性冷媒等の温度上昇を抑えることができる。すなわち、レーザ動作開始時には、制御遅延無く冷却用ファンを制御することができる。
一方、第１、第２の実施例のようにトリガ信号の有無、あるいは、トリガ信号の間隔の平均値に基づき冷却用ファン４の回転を制御する場合は、実際の温度を測定しているわけではないので、高繰返し周波数でのレーザ動作後、トリガ信号を受信しなくなったとき、直ちに冷却用ファンの回転を停止させると、絶縁性冷媒の温度は中々低下しないことになる。このため、前記したようにレーザ動作停止時には、トリガ信号が無くなったり、トリガ信号の間隔の平均値が大きくなった後も、所定時間冷却用ファンの運転を継続させた後に停止させるほうが望ましい。
これに対し、第３の実施例の場合は、絶縁性冷媒の温度を実際に測定しているので、レーザ動作停止時には、第１，第２の実施例のように所定時間冷却用ファンの運転を継続させる制御を行う必要はない。
しかし、レーザ動作の繰返し周波数が高くなっても絶縁性冷媒の温度は直ちに上昇しないので、上記第３の実施例のように、絶縁性冷媒の温度を測定し、冷却用ファン４の回転を制御する場合は、レーザ動作開始時には、制御遅延が生ずる。
【００２４】
上記実施例では、トリガ信号の有無、トリガ信号の間隔の平均値、あるいは温度に応じて冷却用ファンを回転／停止させていたが、トリガ信号の間隔の平均値、あるいは温度に応じて、冷却用ファンの回転数を設定するようにすれば、より効果的に冷却を行うことができる。
すなわち、磁気スイッチやトランスのコア部、コンデンサでの発熱量は、外部からのトリガ信号の間隔、すなわちレーザ動作の繰返し周波数に依存する。よって、繰返し周波数が高いときは、冷却用ファンの回転数を大きくし、繰り返し周波数が低い場合には、冷却用ファンの回転数を小さくする。
同様に、絶縁性冷媒の温度が高いときには、冷却用ファンの回転数を大きくして、ラジエターと絶縁性冷媒との間の熱交換効率を上昇させて、絶縁性冷媒の温度を下げ、絶縁性冷媒と磁気スイッチやトランスのコア部、コンデンサとの熱交換効率を上昇させる。
以下に説明する実施例では、上記のようにトリガ信号の間隔の平均値の大きさ、あるいは、絶縁性冷媒の温度の少なくとも１つを検出して、その検出データに応じて冷却用ファンの回転数を制御する。
【００２５】
図６は本発明の第４の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図であり、本実施例は、トリガ信号間隔の平均値に応じて、冷却用ファンの回転数を設定する実施例を示している。
図６において、前記図１に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、本実施例においては、ファン制御装置２０に、前記したモータ制御手段２０ａ、トリガ間隔測定手段２０ｂに加え、トリガ信号間隔平均値Ｉｎに対する冷却用ファンの設定回転数Ｖｓを格納したテーブル２０ｄと、該テーブルを参照して、冷却用ファンの回転数を求める冷却用ファン回転数設定手段２０ｅが設けられている。
冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、上記テーブル２０ｄを参照し、トリガ間隔測定手段２０ｂで求めたトリガ間隔の平均値Ｉｎに対応した冷却用ファンの設定回転数Ｖｓを読み出し、モータ制御手段２０ａに与える。モータ制御手段２０ａはモータ７の回転数が、上記設定回転数Ｖｓになるように制御する。
その他の構成は前記図１と同様である。
【００２６】
図７は本発明の第４の実施例のファン制御装置における処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の第４の実施例を図７のフローチャートにより説明する。
まず、ファン制御装置２０は、トリガ間隔測定手段２０ｂにより、外部からのトリガ信号を検出し（ステップＳ１）、トリガ信号の間隔の過去一定期間の平均値Ｉｎを算出する（ステップＳ２）。
次いで、ファン制御装置２０の冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、上記テーブル２０ｄを参照し、上記平均値Ｉｎが該テーブル２０ｄに格納された最小平均値Ｉｍｉｎより小さいかを調べる（ステップＳ３）。平均値ＩｎがＩｍｉｎより大きければ、冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、モータ制御手段２０ａにモータの停止信号を送出する。このため、冷却用ファン７は回転しない。
また、上記平均値Ｉｎが該テーブル２０ｄに格納された最小平均値Ｉｍｉｎより小さい場合には、上記テーブル２０ｄから平均値Ｉｎに対応した回転数Ｖｓを読み出し、モータ制御手段２０ａに送出する。
これにより、モータ制御手段２０ａは冷却用ファン７が上記回転数Ｖｓで回転するようにモータ７を制御する。
【００２７】
図８は本発明の第５の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図であり、本実施例は、絶縁性冷媒の温度に応じて、冷却用ファンの回転数を設定する実施例を示している。
図８において、前記図４に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、本実施例においては、ファン制御装置２０に、前記したモータ制御手段２０ａに加え温度Ｔに対する冷却用ファンの設定回転数Ｖｓを格納したテーブル２０ｆが設けられ、また、温度比較手段２０ｃに換え、テーブル２０ｆを参照して、冷却用ファンの回転数を求める冷却用ファン回転数設定手段２０ｅが設けられている。
冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、上記テーブル２０ｆを参照し、温度計Ｔにより測定された温度対応した冷却用ファンの設定回転数Ｖｓを読み出し、モータ制御手段２０ａに与える。モータ制御手段２０ａはモータ７の回転数が、上記設定回転数Ｖｓになるように制御する。
その他の構成は前記図４と同様である。
【００２８】
図９は本発明の第５の実施例のファン制御装置における処理を示すフローチャートである。
以下、本発明の第５の実施例を図９のフローチャートにより説明する。
まず、ファン制御装置２０は、温度計Ｔｈにより測定された絶縁性冷媒の温度を受信する（図５のステップＳ１）。冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、上記テーブル２０ｆを参照し、上記温度Ｔが該テーブル２０ｆに格納された最小温度Ｔｍｉｎより大きいかを調べる（ステップＳ３）。温度ＴがＴｍｉｎより小さければ、冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、モータ制御手段２０ａにモータの停止信号を送出する。このため、冷却用ファン７は回転しない。
また、上記温度Ｔが上記テーブル２０ｆに格納された最小平均値Ｔｍｉｎより大きい場合には、上記テーブル２０ｄから温度Ｔに対応した回転数Ｖｓを読み出し、モータ制御手段２０ａに送出する。
これにより、モータ制御手段２０ａは冷却用ファン７が上記回転数Ｖｓで回転するようにモータ７を制御する。
【００２９】
上記第４、第５の実施例のように制御することにより、例えば、レーザ装置が比較的長期間待機状態にある場合やレーザ動作時の条件が低繰返し周波数である場合、冷却用ファンの回転数を小さくしたり、冷却用ファンの回転を停止させるようにすることが可能となる。
従来はレーザ動作の有無に拘わらず、レーザ装置の最大繰返し周波数時のレーザ動作に対応した最大回転数での冷却用ファンの動作が行われていた。よって、冷却用ファンアッセンブリの寿命は、露光装置の要請によりレーザ装置の繰返し周波数が大きくなるにつれ短くなっていたが、上記制御を行うことにより、冷却用ファンの回転数を必要最小限に制御できるので、ファン保持用ベアリングやモータのベアリングの磨耗の進行を低減することができ、冷却用ファンアッセンブリの長寿命化を実現することが可能となる。
また、絶縁性冷媒の温度に応じて冷却用ファンの回転数を制御すれば、例えば低繰返し動作時に絶縁性冷媒の温度が高い場合でも、所望の冷却を行うことが可能となる。
【００３０】
ところで、前記したように、トリガ信号の間隔の平均値等に基づき冷却用ファンの制御を行えば、レーザ動作開始時には、制御遅延無く冷却用ファンを制御することができるが、高繰返し周波数でのレーザ動作後、トリガ信号を受信しなくなったとき、直ちに冷却用ファンの回転を停止させたり、その速度を低下させると、絶縁性冷媒の温度は中々低下しないことになる。
すなわち、高繰返し周波数によるレーザ動作から低繰返し周波数によるレーザ動作に変わったときはしばらく絶縁性冷媒の温度は高いが、上記のような制御すると、冷却用ファンの回転数は低繰返し周波数に応じた回転数となるので、しばらくの間所望の冷却を行うことが不可能となる場合もある。
このような場合に対処する必要がある場合には、以下に説明する実施例のように、繰返し周波数および温度と、冷却用ファンの回転数との対応関係を格納したテーブルを用意し、冷却用ファンの回転数を設定するようにすればよい。
【００３１】
図１０は本発明の第６の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図であり、本実施例は、トリガ信号の間隔の平均値および絶縁性冷媒の温度に応じて、冷却用ファンの回転数を設定する実施例を示している。
図１０において、前記図６に示したものと同一のものには同一の符号が付されており、本実施例においては、ファン制御装置２０に、前記したモータ制御手段２０ａ、トリガ間隔測定手段２０ｂに加え、トリガ信号間隔平均値Ｉｎおよび温度Ｔに対する冷却用ファンの設定回転数Ｖｓを格納したテーブル２０ｇと、該テーブル２０ｇを参照して、冷却用ファンの回転数を求める冷却用ファン回転数設定手段２０ｅが設けられている。
上記テーブル２０ｇは、例えば、同図に示すように、温度Ｔとトリガ信号間隔平均値Ｉｎに対応した冷却用ファン４の設定回転数Ｖｓを格納したテーブルであり、温度Ｔが高くなれば設定回転数Ｖｓが高くなり、またトリガ信号間隔平均値Ｉｎが小さくなれば、設定回転数Ｖｓが高くなるようなデータが格納されている。
冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、上記テーブル２０ｇを参照し、トリガ間隔測定手段２０ｂで求めたトリガ間隔の平均値Ｉｎおよび温度Ｔに対応した冷却用ファンの設定回転数Ｖｓを読み出し、モータ制御手段２０ａに与える。モータ制御手段２０ａはモータ７の回転数が、上記設定回転数Ｖｓになるように制御する。その他の構成は前記図６と同様である。
【００３２】
図１１は本発明の第６の実施例のファン制御装置における処理を示すフローチャートである。以下、本発明の第６の実施例を図１１のフローチャートにより説明する。
ファン制御装置２０は、トリガ間隔測定手段２０ｂにより、外部からのトリガ信号を検出し（ステップＳ１）、トリガ信号の間隔の過去一定期間の平均値Ｉｎを算出する（ステップＳ２）。また、温度計Ｔｈにより測定された絶縁性冷媒の温度を受信する（ステップＳ３）。
冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、上記テーブル２０ｇを参照し、上記平均値Ｉｎが該テーブル２０ｇに格納された最小平均値Ｉｍｉｎより大きいかを調べるとともに、上記温度Ｔｈが該テーブル２０ｇに格納された最小温度Ｔｍｉｎより大きいかを調べる（ステップＳ５）。上記平均値Ｉｎが最小平均値Ｉｍｉｎより大きく、且つ、温度ＴｈがＴｍｉｎより小さければ、冷却用ファン回転数設定手段２０ｅは、モータ制御手段２０ａにモータの停止信号を送出する。このため、冷却用ファン７は回転しない。
【００３３】
また、上記平均値Ｉｎが上記テーブル２０ｇに格納された最小平均値Ｉｍｉｎより小さいまたは上記温度Ｔｈが上記テーブル２０ｇに格納された最小平均値Ｔｍｉｎより大きい場合には、上記テーブル２０ｇから平均値Ｉｎと温度Ｔｈに対応した設定回転数Ｖｓを読み出し、モータ制御手段２０ａに送出する。
ここで、例えば、上記平均値Ｉｎが最小平均値Ｉｍｉｎより大きいが、温度Ｔが最小温度Ｔｍｉｎより大きい場合には、最小平均値Ｉｍｉｎに対応し、かつ測定された温度Ｔに対応した設定回転数Ｖｓを上記テーブル２０ｇから読みだす。また、例えば、温度Ｔが最小温度Ｔｍｉｎより小さいが、上記平均値Ｉｎが最小平均値Ｉｍｉｎより小さい場合には、最小温度Ｔｍｉｎに対応し、かつ最小平均値Ｉｍｉｎに対応した設定回転数Ｖｓをテーブルから読みだす。
モータ制御手段２０ａは冷却用ファン７が上記回転数Ｖｓで回転するようにモータ７を制御する。
本実施例においては、トリガ信号の間隔の平均値および絶縁性冷媒の温度に応じて冷却用ファンの回転数を制御しているので、冷却用ファンの回転数を適正な回転数に設定することができ、ファン保持用ベアリングやモータのベアリングの磨耗の進行を低減することができ、冷却用ファンアッセンブリの長寿命化を実現することが可能となる。
【００３４】
なお、上記第１，第２、第４、第６の実施例では、トリガ信号を検出しているが、トリガ信号の代りにトリガ信号に相当する信号の間隔を測定して制御を行っても良い。トリガ信号に相当する信号としては、例えば、高電圧パルス発生装置の磁気パルス圧縮回路の電線周辺の電磁界変化の検出信号でもよいし、レーザ光の一部を取り出してレーザ光受光素子で受光し、この受光素子からの出力信号でもよい。
また、上記第２、第４、第６実施例では、所定期間内におけるトリガ間隔の平均値を用いて制御する場合について説明したが、平均値を例えば所定パルス数に対する移動平均で算出してもよい。また、トリガ信号間隔の平均値の代わりに、平均繰返し周波数を用いたり、所定期間内におけるトリガパルスの間隔の最小値、あるいは最大値等を用いてもよい。
さらに、上記第３、第５、第６の実施例では、温度計Ｔｈにより絶縁性冷媒の温度を測定する場合について説明したが、絶縁性冷媒の温度ではなく、タンクの外壁の温度、あるいは可飽和リアクトルや昇圧トランスのコアやコンデンサの温度等を測定してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、冷却用ファン駆動用のベアリング等の摩耗の進行を低減化し、冷却用ファンアッセンブリの超寿命化を図ることができる。
このため、冷却用ファンアッセンブリの交換頻度を少なくすることができ、保守作業を容易にすることができる。また、レーザ装置の稼働率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１，２の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第３の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第５の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図である。
【図９】本発明の第５の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第６の実施例の冷却用ファン制御系の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第６の実施例の処理を示すフローチャートである。
【図１２】高電圧パルス発生装置の回路構成例を示す図である。
【図１３】磁気スイッチ、トランス、コンデンサ等の冷却構造の例を示す図である。
【図１４】レーザ装置筐体の概略図である。
【符号の説明】
１タンク
４冷却用ファン（クロスフローファン）
５絶縁性冷媒
６レーザチェンバ
７モータ
８磁気カップリング
９ベアリング
２０ファン制御装置
２１高電圧発生回路
Ｅ１，Ｅ２電極
Ｃ０〜Ｃ２コンデンサ
ＣｐピーキングコンデンサＣｐ
ＳＲ１、ＳＲ２, ＳＲ３磁気スイッチ
ＳＷ固体スイッチ
Ｔｈ温度計
Ｔｒ１昇圧トランス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-voltage pulse generator equipped with a cooling fan and a discharge-excited gas laser device using the same, and more particularly to a high-voltage pulse generator capable of realizing a long life of a cooling fan and the same. The present invention relates to a discharge excitation gas laser device.
[0002]
[Prior art]
With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, improvement in resolving power is demanded in the projection exposure apparatus for production. For this reason, the wavelength of the exposure light emitted from the 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 light source for semiconductor exposure. Furthermore, as a next-generation light source for semiconductor exposure, an ArF excimer laser device having a wavelength of 193 nm and fluorine (F) having a wavelength of 157 nm are used. ₂ ) Gas laser devices that emit ultraviolet rays, such as laser devices, are promising.
In the KrF excimer laser device, fluorine (F ₂ ) Gas, krypton (Kr) gas, and mixed gas composed of noble gas such as neon (Ne) as buffer gas, and in an ArF excimer laser device, fluorine (F ₂ ) Gas, argon (Ar) gas, and mixed gas composed of noble gas such as neon (Ne) as buffer gas, fluorine (F ₂ ) In laser equipment, fluorine (F ₂ ) A laser gas, which is a mixed gas composed of a rare gas such as helium (He) as a gas and a buffer gas, generates a discharge inside a laser chamber sealed at several hundred kPa, thereby exciting the laser gas as a laser medium. .
[0003]
Inside the laser chamber, a pair of main discharge electrodes for exciting the laser gas are disposed facing 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 breaks down and main discharge starts. The laser medium is excited by this main discharge. Therefore, such an exposure gas laser apparatus performs pulse oscillation by repeating main discharge, and the emitted laser light becomes pulse light. At present, the repetition frequency of the laser pulse of the laser apparatus used for exposure is about 2 kHz. However, in recent years, a repetition frequency of 4 kHz or more has been demanded in order to increase the throughput and decrease the variation in exposure amount.
[0004]
FIG. 12 shows an example of a circuit configuration of a high voltage pulse generator for generating discharge in the laser chamber and exciting the laser gas as described above in the above-described exposure gas laser apparatus.
The high-voltage pulse generator shown in FIG. 12 includes a two-stage magnetic pulse compression circuit using three magnetic switches SR1, SR2, and SR3 each composed of a saturable reactor. The magnetic switch SR1 is for reducing switching loss in the solid-state switch SW which is a semiconductor switching element such as IGBT, and is also called magnetic assist. The first magnetic switch SR2 and the second magnetic switch SR3 constitute a two-stage magnetic pulse compression circuit.
Here, FIG. 12A shows a circuit including the step-up transformer Tr1 in addition to the magnetic compression circuit, and FIG. 12B shows an example including the reactor L1 for charging the capacitor C0 instead of the step-up transformer instead of the step-up transformer. is there.
The circuit configuration and operation will be described below with reference to FIG. Note that the circuit in FIG. 12B has no operation of being boosted by the step-up transformer, and the other operations are the same as those in FIG.
[0005]
First, the voltage of the high voltage power supply HV is adjusted to a predetermined value Vin, and the main capacitor C0 is charged. At this time, the solid switch SW is turned off. When the charging of the main capacitor C0 is completed and the solid switch SW is turned on, the voltage applied to both ends of the solid switch SW is mainly applied to both ends of the magnetic switch SR1.
When the time integration value of the charging voltage V0 of the main capacitor C0 applied to both ends of the magnetic switch SR1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR1, the magnetic switch SR1 is saturated and the magnetic switch enters, and the main capacitor C0, the magnetic switch A current flows in the loop of SR1, the primary side of the step-up transformer Tr1, and the solid switch SW. At the same time, a current flows through the secondary side of the step-up transformer Tr1 and the loop of the capacitor C1, and the charge stored in the main capacitor C0 is transferred and charged to the capacitor C1.
Thereafter, when the time integral value of the voltage V1 in the capacitor C1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR2, the magnetic switch SR2 is saturated and the magnetic switch enters, and the capacitor C1, the capacitor C2, and the magnetic switch SR3 enter the loop. A current flows, and the charge stored in the capacitor C1 is transferred to charge the capacitor C2.
Thereafter, when the time integral value of the voltage V2 in the capacitor C2 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR3, the magnetic switch SR3 is saturated and the magnetic switch is turned on, and the capacitors C2, the peaking capacitor Cp, and the magnetic switch SR3 A current flows through the loop, and the charge stored in the capacitor C2 is transferred to charge the peaking capacitor Cp.
[0006]
Corona discharge for preionization occurs on the outer peripheral surface of the dielectric tube 12 starting from the point where the dielectric tube 12 in which the first electrode 11 is inserted and the second electrode 13 are in contact with each other. As the charging of the capacitor Cp proceeds, the voltage Vp increases. When Vp reaches a predetermined voltage, corona discharge is generated on the surface of the dielectric tube 12 in the corona preionization part. By this corona discharge, ultraviolet rays are generated on the surface of the dielectric tube 12, and the laser gas 2 as the laser medium between the main discharge electrodes E1 and E2 is preionized.
As the charging of the peaking capacitor Cp further proceeds, the voltage Vp of the peaking capacitor Cp increases. When this voltage Vp reaches a certain value (breakdown voltage) Vb, the laser gas between the main discharge electrodes E1 and E2 is broken down. The main discharge starts, the laser medium is excited by this main discharge, and laser light is generated.
Thereafter, the voltage of the peaking capacitor Cp rapidly decreases due to main discharge, and eventually returns to the state before the start of charging.
[0007]
Such a discharge operation is repeatedly performed by the switching operation of the solid switch SW, whereby pulse laser oscillation is performed. The switching operation of the solid switch SW is performed based on, for example, an external trigger signal.
Here, the pulse width of the current pulse flowing through each stage is set by setting the inductance of the capacity transfer type circuit of each stage composed of the magnetic switches SR2 and SR3 and the capacitors C1 and C2 to be smaller as it goes to the subsequent stage. The pulse compression operation is performed so as to be narrowed sequentially, and a strong discharge with a short pulse is realized between the main discharge electrodes E1 and E2.
[0008]
By the way, the three magnetic switches SR1, SR2, SR3 in FIG. 12A, capacitors C1, C2, and transformer TR1 (portion surrounded by a one-dot chain line in FIG. 12A), the three magnetic switches in FIG. 12B. Magnetic switches SR1, SR2, SR3 and capacitors C1, C2 (portions surrounded by a one-dot chain line in FIG. 12B) have a large amount of heat generated during operation and need to be cooled.
Usually they are placed in a tank filled with an insulating refrigerant, for example insulating oil, for cooling. FIG. 13 shows an example of a cooling structure such as a magnetic switch, a transformer, and a capacitor under the condition of a laser pulse repetition frequency of about 2 kHz. FIG. 13 corresponds to FIG. The example corresponding to FIG. 12B is a configuration in which the transformer TR1 is omitted from FIG.
FIG. 13 shows a schematic configuration example in a tank filled with the insulating refrigerant.
The bottom surface of the tank 1 is made of a conductive base 2, and the conductive base 2 is grounded. A negative high voltage is supplied to the electrode E1 by the negative high voltage introduction member 2b penetrating through the insulating material 2a provided in the conductive base 2. A radiator 3 that is cooled by cooling water is disposed in the upper part of the tank.
The magnetic switches SR1, SR2, SR3 and the transformer Tr1 are arranged in a heavy box shape, and a cooling fan (cross flow fan 4) is installed to forcibly convect the insulating refrigerant in the tank 1. Thereby, the flow rate of the insulating refrigerant 5 flowing on the core surfaces of the magnetic switches SR1 to SR3 and the transformer Tr1, the surfaces of the capacitors C1 and C2, and the surface of the radiator 3 is increased, and the heat exchange efficiency is increased.
[0009]
In particular, if the cooling fan is a cross flow fan 4 as shown in the figure, for example, when the core of the magnetic switch SR3 is oval, the vicinity of the object to be cooled is compared with the case where a plurality of axial fans are arranged. It is possible to make the flow velocity at the substantially uniform, and the temperature distribution of the object to be cooled can be made almost uniform.
It is known that the performance (compression performance) of compressing the pulse widths of the magnetic switches SR2 and SR3 in the circuit shown in FIG. 12 is improved as the inductance after saturation of the magnetic switch is reduced. Therefore, as shown in FIG. 13, usually, a plurality of capacitors and core windings are provided in parallel to reduce the parasitic inductance of the capacitor and the inductance of the coil of the magnetic switch, thereby reducing the inductance after saturation of the magnetic switch. Yes.
On the other hand, the inductance after saturation of the magnetic switch can be reduced by reducing the floating inductance. For this purpose, for example, the wiring connecting the capacitor and the magnetic switch may be shortened. As shown in FIG. 13, the plurality of capacitors are arranged close to the magnetic switch.
Further, as shown in FIG. 13, the magnetic switches SR1, SR2, SR3 and the transformer Tr1 are arranged in a heavy box shape, and the wiring between the magnetic switches and between the magnetic switch and the transformer is shortened to reduce the floating inductance. . Furthermore, the loop between [capacitor C2-magnetic switch SR3-capacitor Cp] is wired as short as possible.
[0010]
FIG. 14 is a schematic view of the laser device housing. A tank 1 shown in FIG. 13 is installed above a laser chamber 6 having main discharge electrodes E1 and E2 therein. When the cooling fan is the cross flow fan 4, the cross flow fan 4 is driven by the motor 7.
The rotational driving force from the motor 7 is, for example, via the magnetic coupling 8 as in the case of driving a gas circulation fan (not shown) for circulating the laser gas filled in the laser chamber 6 of the conventional discharge excitation gas laser. Is transmitted to the cross flow fan 4. The cross flow fan 4 is rotatably held in the tank by a bearing 9.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
Conventionally, when power is supplied from a commercial power source to a laser apparatus, a tank cooling fan (for example, a cross flow fan) is operated. That is, the cooling fan of the tank is rotating during the laser operation standby (standby), regardless of whether the laser is operating.
Further, the rotation speed is set so as to be able to cope with the smallest trigger signal interval from the outside and the largest amount of heat generation. Here, when the state where the trigger signal interval is minimum is continued, the repetition frequency of the laser operation becomes maximum.
However, the service life of the cooling fan assembly (cooling fan 4, motor 7, magnetic coupling 8, bearing 9) depends on the bearing part 9 that holds the fan rotatably and the bearing part of the motor 7 that rotates the fan (not suitable). The wear of the figure is dominant. This wear depends on the rotation time, rotation speed, and temperature of the fan and the motor rotation shaft. In particular, when the repetition frequency of the laser operation is 4 kHz or more, the amount of heat generated at the core of the magnetic switch or transformer increases, so the rotational speed of the cooling fan must be increased.
[0012]
As described above, there is a problem in that the life of the cooling fan assembly is shortened when the cooling fan is always in operation in the laser standby state or when the cooling fan is rotating at high speed.
The tank 1 in which the cooling fan assembly is installed is installed near the laser chamber 6 because it is electrically connected to the laser chamber 6. The laser chamber 6 and the tank 1 have various electric wirings, and both are installed at a relatively central portion inside the laser device casing. Therefore, in order to replace the cooling fan assembly, it is necessary to remove the outer panel and other parts of the laser device casing and to remove the electrical wiring, which requires a considerable amount of work.
As a matter of course, since it is necessary to stop the laser operation during the replacement of the cooling fan assembly, a high operating rate of the laser device is required in an exposure apparatus that requires a high operating rate. For this reason, the replacement frequency of the cooling fan assembly is as small as possible, that is, it is required to extend the life of the cooling fan assembly. The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the progress of wear of a cooling fan drive bearing and the like and to extend the life of the cooling fan assembly.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Conventionally, during the period when power is supplied to the laser device, the fan is always rotated at a rotation speed that can cope with the minimum interval between trigger signals from the outside and the largest amount of heat generation.
However, although the laser apparatus may be operated with a minimum trigger signal interval, the trigger signal interval during normal exposure processing is 0.2 to 0.5 times the maximum frequency. For example, in a stepper, during exposure, a pulse is applied at a predetermined frequency and paused to move the wafer to the next region, and then a pulse is applied at a predetermined frequency to pause the wafer as described above. Repeat the movement. That is, the average value of the trigger signal interval is usually longer than the minimum trigger signal interval.
Focusing on the above points, in the present invention, as in the following (1) to (5), the rotation of the cooling fan is controlled according to the average value of the trigger interval or the temperature of the insulating refrigerant. As a result, it is possible to reduce the progress of wear of the cooling fan drive bearing and the like and to extend the life of the cooling fan assembly.
(1) At least a magnetic switch comprising a saturable reactor constituting a high-voltage pulse generator, a capacitor is in a container filled with an insulating refrigerant, and a radiator and a cooling fan that is rotationally driven by a motor are contained in the container. In the high voltage pulse generator, which is provided and circulates the insulating refrigerant by the cooling fan to cool elements constituting the high voltage pulse generator, a controller is provided, and the controller corresponds to a trigger signal. Means for detecting a pulse signal and motor control means are provided.
Then, after receiving the pulse signal, the controller controls the motor control means to rotate the cooling fan at a predetermined number of revolutions, and when the pulse signal does not exist for a predetermined period, or the average value of the interval is a predetermined value. When it becomes above, the said motor control means is controlled and rotation of the cooling fan is stopped.
( 2 )the above (1) The number of rotations when the cooling fan rotates is set to the number corresponding to the minimum value of the trigger signal stored in advance or the signal interval corresponding to the trigger signal.
( 3 ) At least a magnetic switch consisting of a saturable reactor that constitutes a high voltage pulse generator, a capacitor is in a container filled with an insulating refrigerant, and a radiator and a cooling fan that is driven to rotate by a motor are provided in the container. In the high voltage pulse generator for cooling the elements constituting the high voltage pulse generator by circulating the insulating refrigerant by the cooling fan, a controller is provided, and a pulse signal corresponding to a trigger signal is provided in the controller. Detecting means and motor control means, and a table storing the number of rotations of the cooling fan required corresponding to the average value of the intervals of the pulse signals corresponding to the trigger signal is provided.
Then, the controller obtains an average value of the pulse signal interval from the measurement data of the trigger interval measuring means within a certain period in the past, and refers to the table, and the number of rotations of the cooling fan corresponding to the average value And the number of revolutions of the cooling fan is set so that the number of revolutions is controlled by controlling the motor control means.
( 4 ) At least a magnetic switch consisting of a saturable reactor that constitutes a high voltage pulse generator, a capacitor is in a container filled with an insulating refrigerant, and a radiator and a cooling fan that is driven to rotate by a motor are provided in the container. In the high voltage pulse generator for cooling the elements constituting the high voltage pulse generator by circulating the insulating refrigerant by the cooling fan, the controller, the motor control means, and the insulation at a predetermined place in the tank And a temperature sensor for measuring the temperature of the outer wall of the tank or the temperature of either the core of the saturable reactor or the capacitor constituting the magnetic switch, and a pulse signal corresponding to the trigger signal is provided to the controller. Detecting means, motor control means, and pulse signal corresponding to the trigger signal. Corresponding to the temperature of the insulating refrigerant at a predetermined location in the tank, the temperature of the outer wall of the tank, or the temperature of the core or capacitor of the saturable reactor constituting the magnetic switch. A table storing the number of rotations of the cooling fan is provided.
Then, the controller obtains an average value of the pulse signal interval from the measurement data of the trigger interval measuring means within a predetermined period in the past, and refers to the table to determine the average value of the pulse signal interval corresponding to the trigger signal. Then, the number of rotations of the cooling fan corresponding to the temperature detected by the temperature sensor is obtained, and the number of rotations of the cooling fan is set to be the number of rotations by controlling the motor control means.
( 5 ) The high voltage pulse generator of the discharge excitation gas laser device is the above (1) to ( 4 ).
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the cooling fan control system of the first and second embodiments of the present invention. In the drawing, the configuration in the tank 1 and the configuration in the laser chamber 6 are omitted, but the configuration in the tank 1 is the same as that in FIG. 13, and the laser chamber 6 has the configuration in FIG. As shown in FIG. 2, a main discharge electrode and the like are provided.
As shown in FIG. 14, the tank 1 is installed in the upper part of the laser chamber 6, the cooling fan 4 (cross flow fan) is provided in the tank, and the motor 7 is connected via the magnetic coupling 8. A rotational driving force is transmitted. The cooling fan 4 is rotatably held in the tank by a bearing 9.
In the tank 1, as described above, the magnetic switches SR1, SR2, SR3, the transformer Tr1 and the like are arranged in a heavy box shape, and a high voltage generating circuit provided outside the tank 1 is arranged in a magnetic compression circuit composed of these. A high voltage is applied from 21.
As described above, the high voltage generation circuit 21 includes the high voltage power supply HV, the capacitor C0, the solid switch SW, and the like (see FIG. 12), and a trigger signal for driving the solid switch SW is an exposure device (not shown). Is provided from a trigger signal generator provided in
The fan control device 20 includes a motor control unit 20a for controlling the motor 7 and a trigger interval measurement unit 20b. The trigger interval measurement unit 20b includes the presence or absence of an externally applied trigger signal or a constant past trigger signal interval. The average value of the period is detected, and the rotation / stop of the motor 7 is controlled.
In FIG. 1, a high voltage generation circuit 21 including a high voltage power supply HV, a capacitor C0, a solid switch SW, and the like, magnetic switches SR1, SR2, SR3 provided in the tank 1, a transformer Tr1, capacitors C1, C2 The portion consisting of the above corresponds to the high voltage pulse generator shown in FIG.
[0015]
FIG. 2 is a flowchart showing processing in the fan control apparatus of the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the rotation / stop of the motor 7 is controlled according to the presence or absence of a trigger signal.
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
In order to determine the operating state of the laser, the fan control device 20 detects a trigger signal from the outside by the trigger interval measuring means 20b (step S1 in FIG. 2), and checks whether there is a trigger signal within a predetermined period (step S1). Step S2).
When the trigger signal is received within a predetermined period, the fan control device 20 turns on the motor 7 and rotates the cooling fan by the motor control means 20a (step S3). If the cooling fan is already rotating, the rotation is continued.
At this time, when the minimum value of the trigger interval of the trigger signal from the outside is known in advance, it is desirable that the rotation number of the cooling fan 4 is a rotation number corresponding to the minimum value. Thereby, even when the trigger interval of the trigger signal is minimized, that is, when the repetition frequency of the laser operation is maximized, the saturable reactor core and the like can be sufficiently cooled.
[0016]
When the trigger signal is not received for a predetermined period, the fan control device 20 causes the motor control means 20a to stop the operation of the cooling fan 4 (step S4).
Even after the trigger signal is not received, it is preferable to stop the cooling fan 4 after the operation of the cooling fan 4 is continued for a predetermined time.
That is, even when the trigger signal is not received, the laser device was operating before that time, so the core of the saturable reactor, the core of the step-up transformer, the capacitor, etc. may be heated. Therefore, if the operation of the cooling fan is continued for a while after the trigger signal is not received as described above, these can be lowered to a predetermined temperature.
[0017]
FIG. 3 is a flowchart showing processing in the fan control apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, the rotation / stop of the motor 7 is controlled according to the average value of the trigger signal interval in the past certain period. It is something to control.
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
In order to determine the operating state of the laser, the fan control device 20 detects the trigger signal from the outside by the trigger interval measuring means 20b (step S1), measures the interval of the trigger signal, and keeps the trigger signal interval constant in the past. The average value of the period is calculated (step S2).
Next, the fan control device 20 compares the predetermined value stored in advance with the obtained average value, and checks whether the average value is equal to or less than the predetermined value (step S3).
[0018]
If the obtained average value of the trigger intervals is smaller than the predetermined value, the fan control device 20 causes the motor control means 20a to rotate the cooling fan 4 with the motor turned on (step S4). As described above, when the cooling fan 4 is already rotating, the rotation is continued.
Further, as described above, when the minimum value of the trigger interval of the trigger signal from the outside is known in advance, it is desirable that the number of rotations of the cooling fan be the number of rotations corresponding to the minimum value. Even when the repetition frequency of the operation becomes maximum, the core of the saturable reactor can be sufficiently cooled.
If the average value of the determined trigger intervals is equal to or greater than the predetermined value, the fan control device 20 stops the operation of the cooling fan 4 by the motor control means 20a (step S5). As described above, after the trigger interval becomes equal to or greater than the predetermined value, it is preferable to stop the cooling fan after continuing the operation for a predetermined time. Thereby, even when the core of the saturable reactor, the core of the step-up transformer, the capacitor, and the like are heated, it is possible to lower them to a predetermined temperature.
Normally, when a trigger signal is transmitted from the exposure machine, the trigger interval is 1 ms or less (the repetition frequency of the laser operation is 1 kHz or more). For example, the predetermined period of the first embodiment is 1 second, When the predetermined value in the embodiment is 1 second and the trigger signal is not detected for 1 second or more, or when the average value of the trigger signal interval is 1 second or more, the laser operation is turned off (for example, in the standby state), the trigger signal May be determined to be ON when the laser operation is detected within 1 second, or when the average trigger signal interval is within 1 second.
[0019]
As described above, in the first and second embodiments of the present invention, when the trigger signal is detected within a predetermined period, or when the average value of the trigger signal in the past certain period is equal to or smaller than the predetermined value, that is, laser The cooling fan is rotated during operation, and the rotation of the cooling fan is stopped during laser operation standby (during standby).
As described above, the life of the cooling fan assembly (cooling fan, motor, magnetic coupling, bearing) is the bearing 9 of the bearing 9 that rotatably holds the cooling fan 4 and the motor 7 that rotationally drives the cooling fan 4. The wear of the part (not shown) is dominant. This wear depends on the rotation time and the rotation speed of the cooling fan and the motor rotation shaft.
According to the first and second embodiments, the rotation of the cooling fan is stopped except during the laser operation, and the rotation time of the cooling fan and the motor rotation shaft can be reduced as compared with the conventional case. For this reason, the lifetime of the cooling fan assembly can be increased, and the operating rate of the laser apparatus can be increased.
[0020]
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the cooling fan control system according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, the temperature of the insulating refrigerant is measured, and the cooling is performed when the measured temperature is not more than a predetermined value. 1 shows an embodiment in which the rotation of the fan is stopped.
In FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, a thermometer Th for measuring the temperature of the insulating refrigerant 5 is provided. The output of Th is sent to the fan control device 20. Further, the fan control device 20 is provided with a temperature comparison means 20c, which compares the temperature of the insulating refrigerant measured by the thermometer Th with a predetermined value. The motor control means 20a controls the rotation / stop of the motor 7 that drives the cooling fan 4 based on the output of the temperature comparison means 20c. Other configurations are the same as those in FIG.
[0021]
FIG. 5 is a flowchart showing the processing in the fan control apparatus of the third embodiment of the present invention.
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
The fan control device 20 receives the temperature of the insulating refrigerant measured by the thermometer Th (Step S1 in FIG. 5). Then, a predetermined reference temperature stored in advance in the temperature comparison means 20c is compared with the measured temperature of the insulating refrigerant (step S2). When the measured temperature is higher than the reference temperature, the motor control means 20a turns on the motor 7 and rotates the cooling fan 4. If the cooling fan is already rotating, the rotation is continued (step S3).
At this time, as described above, when the minimum value of the trigger interval of the external trigger signal is known in advance, the number of rotations of the cooling fan is preferably the number of rotations corresponding thereto. As a result, even when the trigger interval of the trigger signal is minimized, that is, when the repetition frequency of the laser operation is maximized, the saturable reactor core and the like can be sufficiently cooled.
If the measured temperature is equal to or lower than the reference temperature, the motor control unit 20 stops the operation of the motor 7 and stops the rotation of the cooling fan 4 (step S4).
[0022]
In the present embodiment, as described above, the operation of the cooling fan is turned on / off based on temperature information such as the temperature of the insulating refrigerant. For this reason, for example, if the vicinity of the above temperature when the laser operation is OFF (for example, in the standby state) is set as the reference temperature, the cooling fan operation is stopped in the laser operation OFF state, which is compared with the conventional case. The rotation time of the cooling fan and the motor rotation shaft can be reduced. Therefore, it is possible to extend the life of the cooling fan assembly, and the operating rate of the laser device can be increased.
In addition, when the laser is operated again after an interval after laser operation, the saturable reactor core, the core of the step-up transformer, the capacitor, etc. are affected by heating even during the interval period due to the influence of the previous laser operation. Since the cooling fan 4 rotates, these can be lowered to a predetermined temperature.
[0023]
Incidentally, the amount of heat generated by the magnetic switch, the core of the transformer, and the capacitor depends on the interval between trigger signals from the outside, that is, the repetition frequency of the laser operation. Therefore, if the rotation of the cooling fan 4 is controlled based on the presence or absence of the trigger signal or the average value of the trigger signal interval as in the first and second embodiments, the temperature of the insulating refrigerant increases. Before cooling, the cooling fan 4 can be rotated, and the temperature rise of the insulating refrigerant or the like can be suppressed. That is, at the start of laser operation, the cooling fan can be controlled without a control delay.
On the other hand, when the rotation of the cooling fan 4 is controlled based on the presence or absence of the trigger signal or the average value of the trigger signal interval as in the first and second embodiments, the actual temperature is measured. Therefore, when the trigger signal is not received after the laser operation at the high repetition frequency, if the rotation of the cooling fan is stopped immediately, the temperature of the insulating refrigerant does not decrease moderately. For this reason, as described above, when the laser operation is stopped, it is preferable to stop the cooling fan after the operation of the cooling fan is continued for a predetermined time even after the trigger signal disappears or the average value of the trigger signal interval becomes large.
On the other hand, in the case of the third embodiment, since the temperature of the insulating refrigerant is actually measured, when the laser operation is stopped, the cooling fan is operated for a predetermined time as in the first and second embodiments. There is no need to perform control to continue the process.
However, since the temperature of the insulating refrigerant does not increase immediately even if the repetition frequency of the laser operation is increased, the temperature of the insulating refrigerant is measured and the rotation of the cooling fan 4 is controlled as in the third embodiment. In this case, a control delay occurs at the start of the laser operation.
[0024]
In the above embodiment, the cooling fan is rotated / stopped according to the presence / absence of the trigger signal, the average value of the trigger signal interval, or the temperature. However, the cooling fan is cooled according to the average value of the trigger signal interval or the temperature. If the rotational speed of the fan is set, cooling can be performed more effectively.
That is, the amount of heat generated by the magnetic switch, the core of the transformer, and the capacitor depends on the interval between trigger signals from the outside, that is, the repetition frequency of the laser operation. Therefore, when the repetition frequency is high, the rotational speed of the cooling fan is increased, and when the repetition frequency is low, the rotational speed of the cooling fan is decreased.
Similarly, when the temperature of the insulating refrigerant is high, the number of rotations of the cooling fan is increased to increase the heat exchange efficiency between the radiator and the insulating refrigerant, thereby lowering the temperature of the insulating refrigerant and increasing the insulating property. The heat exchange efficiency between the refrigerant and the magnetic switch, transformer core, and condenser is increased.
In the embodiment described below, at least one of the average value of the trigger signal interval or the temperature of the insulating refrigerant is detected as described above, and the cooling fan is rotated according to the detected data. Control the number.
[0025]
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the cooling fan control system of the fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, the number of rotations of the cooling fan is set according to the average value of the trigger signal interval. An example is shown.
In FIG. 6, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the fan controller 20 includes the motor control means 20a and the trigger interval measurement means 20b. In addition to this, there is provided a table 20d that stores the cooling fan set rotational speed Vs with respect to the trigger signal interval average value In, and a cooling fan rotational speed setting means 20e that refers to the table to obtain the rotational speed of the cooling fan. It has been.
The cooling fan rotation speed setting means 20e refers to the table 20d, reads the cooling fan set rotation speed Vs corresponding to the average value In of the trigger intervals obtained by the trigger interval measurement means 20b, and sends it to the motor control means 20a. give. The motor control means 20a controls so that the rotation speed of the motor 7 becomes the set rotation speed Vs.
Other configurations are the same as those in FIG.
[0026]
FIG. 7 is a flow chart showing processing in the fan control apparatus of the fourth embodiment of the present invention.
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
First, the fan control device 20 detects an external trigger signal by using the trigger interval measuring means 20b (step S1), and calculates an average value In of the trigger signal interval for a certain past period (step S2).
Next, the cooling fan rotational speed setting means 20e of the fan control device 20 refers to the table 20d and checks whether the average value In is smaller than the minimum average value Imin stored in the table 20d (step S3). If the average value In is larger than Imin, the cooling fan rotation speed setting means 20e sends a motor stop signal to the motor control means 20a. For this reason, the cooling fan 7 does not rotate.
If the average value In is smaller than the minimum average value Imin stored in the table 20d, the rotational speed Vs corresponding to the average value In is read from the table 20d and sent to the motor control means 20a.
Thereby, the motor control means 20a controls the motor 7 so that the cooling fan 7 rotates at the rotation speed Vs.
[0027]
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the cooling fan control system of the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, the number of rotations of the cooling fan is set according to the temperature of the insulating refrigerant. Is shown.
In FIG. 8, the same components as those shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the fan controller 20 is cooled to the temperature T in addition to the motor controller 20a. A table 20f storing the set rotational speed Vs of the cooling fan is provided, and a cooling fan rotational speed setting means 20e for obtaining the rotational speed of the cooling fan is provided by referring to the table 20f instead of the temperature comparison means 20c. It has been.
The cooling fan rotation speed setting means 20e refers to the table 20f, reads the set rotation speed Vs of the cooling fan corresponding to the temperature measured by the thermometer T, and gives it to the motor control means 20a. The motor control means 20a controls so that the rotation speed of the motor 7 becomes the set rotation speed Vs.
Other configurations are the same as those in FIG.
[0028]
FIG. 9 is a flowchart showing the processing in the fan control apparatus of the fifth embodiment of the present invention.
The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
First, the fan control device 20 receives the temperature of the insulating refrigerant measured by the thermometer Th (Step S1 in FIG. 5). The cooling fan rotation speed setting means 20e refers to the table 20f and checks whether the temperature T is higher than the minimum temperature Tmin stored in the table 20f (step S3). If the temperature T is lower than Tmin, the cooling fan rotation speed setting means 20e sends a motor stop signal to the motor control means 20a. For this reason, the cooling fan 7 does not rotate.
If the temperature T is greater than the minimum average value Tmin stored in the table 20f, the rotational speed Vs corresponding to the temperature T is read from the table 20d and sent to the motor control means 20a.
Thereby, the motor control means 20a controls the motor 7 so that the cooling fan 7 rotates at the rotation speed Vs.
[0029]
By controlling as in the fourth and fifth embodiments, for example, when the laser device is in a standby state for a relatively long period of time or when the laser operation condition is a low repetition frequency, the cooling fan rotates. It is possible to reduce the number or stop the rotation of the cooling fan.
Conventionally, the cooling fan is operated at the maximum number of rotations corresponding to the laser operation at the maximum repetition frequency of the laser device regardless of the presence or absence of the laser operation. Therefore, the life of the cooling fan assembly was shortened as the repetition frequency of the laser device was increased at the request of the exposure apparatus. However, by performing the above control, the number of rotations of the cooling fan can be controlled to the minimum necessary. Therefore, the progress of wear of the fan holding bearing and the motor bearing can be reduced, and the life of the cooling fan assembly can be extended.
Further, if the number of rotations of the cooling fan is controlled according to the temperature of the insulating refrigerant, desired cooling can be performed even when the temperature of the insulating refrigerant is high, for example, during low repetition operation.
[0030]
By the way, as described above, if the cooling fan is controlled based on the average value of the trigger signal interval, the cooling fan can be controlled without a control delay at the start of the laser operation. When the trigger signal is no longer received after the laser operation, if the rotation of the cooling fan is immediately stopped or the speed thereof is reduced, the temperature of the insulating refrigerant will not decrease moderately.
That is, when the laser operation with a high repetition frequency is changed to the laser operation with a low repetition frequency, the temperature of the insulating refrigerant is high for a while, but with the control as described above, the rotation speed of the cooling fan corresponds to the low repetition frequency. Since the rotation speed is reached, it may be impossible to perform desired cooling for a while.
When it is necessary to deal with such a case, a table storing the correspondence relationship between the repetition frequency and temperature and the number of rotations of the cooling fan is prepared as in the embodiment described below. What is necessary is just to set the rotation speed of a fan.
[0031]
FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the cooling fan control system of the sixth embodiment of the present invention. This embodiment is a cooling fan according to the average value of the interval of trigger signals and the temperature of the insulating refrigerant. The example which sets the rotation speed of is shown.
10, the same components as those shown in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the fan control device 20 includes the motor control means 20a and the trigger interval measurement means 20b. In addition to the table 20g storing the cooling fan set rotational speed Vs with respect to the trigger signal interval average value In and the temperature T, the cooling fan rotational speed setting for obtaining the rotational speed of the cooling fan with reference to the table 20g. Means 20e are provided.
The table 20g is a table storing, for example, the set rotation speed Vs of the cooling fan 4 corresponding to the temperature T and the trigger signal interval average value In as shown in FIG. If the number Vs increases and the trigger signal interval average value In decreases, data is stored so that the set rotational speed Vs increases.
The cooling fan rotation speed setting means 20e refers to the table 20g, reads the average value In of the trigger interval obtained by the trigger interval measurement means 20b and the cooling fan set rotation speed Vs corresponding to the temperature T, and performs motor control. Provided to means 20a. The motor control means 20a controls so that the rotation speed of the motor 7 becomes the set rotation speed Vs. Other configurations are the same as those in FIG.
[0032]
FIG. 11 is a flowchart showing the processing in the fan control apparatus of the sixth embodiment of the present invention. The sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the flowchart of FIG.
The fan control device 20 detects the trigger signal from the outside by using the trigger interval measuring means 20b (step S1), and calculates the average value In of the interval of the trigger signal in the past certain period (step S2). Further, the temperature of the insulating refrigerant measured by the thermometer Th is received (step S3).
The cooling fan rotation speed setting means 20e refers to the table 20g to check whether the average value In is greater than the minimum average value Imin stored in the table 20g, and the temperature Th is stored in the table 20g. Whether the temperature is higher than the minimum temperature Tmin is checked (step S5). If the average value In is larger than the minimum average value Imin and the temperature Th is smaller than Tmin, the cooling fan rotation speed setting means 20e sends a motor stop signal to the motor control means 20a. For this reason, the cooling fan 7 does not rotate.
[0033]
When the average value In is smaller than the minimum average value Imin stored in the table 20g or the temperature Th is higher than the minimum average value Tmin stored in the table 20g, the average value In is obtained from the table 20g. The set rotation speed Vs corresponding to the temperature Th is read and sent to the motor control means 20a.
Here, for example, when the average value In is greater than the minimum average value Imin, but the temperature T is greater than the minimum temperature Tmin, the set rotational speed corresponding to the minimum average value Imin and corresponding to the measured temperature T. Vs is read from the table 20g. Further, for example, when the temperature T is smaller than the minimum temperature Tmin, but the average value In is smaller than the minimum average value Imin, the set rotational speed Vs corresponding to the minimum temperature Tmin and corresponding to the minimum average value Imin is a table. Read from.
The motor control means 20a controls the motor 7 so that the cooling fan 7 rotates at the rotation speed Vs.
In this embodiment, since the rotation speed of the cooling fan is controlled according to the average value of the interval of the trigger signal and the temperature of the insulating refrigerant, the rotation speed of the cooling fan should be set to an appropriate rotation speed. Thus, the progress of wear of the fan holding bearing and the motor bearing can be reduced, and the life of the cooling fan assembly can be extended.
[0034]
In the first, second, fourth, and sixth embodiments, the trigger signal is detected. However, instead of the trigger signal, the control may be performed by measuring the interval of the signal corresponding to the trigger signal. good. The signal corresponding to the trigger signal may be, for example, a detection signal of an electromagnetic field change around the electric wire of the magnetic pulse compression circuit of the high voltage pulse generator, or a part of the laser light is taken out and received by the laser light receiving element. An output signal from the light receiving element may be used.
In the second, fourth, and sixth embodiments, the control is performed using the average value of the trigger intervals within a predetermined period. However, the average value may be calculated, for example, as a moving average with respect to a predetermined number of pulses. Good. Further, instead of the average value of the trigger signal interval, an average repetition frequency may be used, or the minimum value or maximum value of the trigger pulse interval within a predetermined period may be used.
Further, in the third, fifth, and sixth embodiments, the case where the temperature of the insulating refrigerant is measured by the thermometer Th has been described. However, the temperature of the outer wall of the tank or the temperature of the tank is not the temperature of the insulating refrigerant. You may measure the temperature of a saturation reactor, the core of a step-up transformer, a capacitor, and the like.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the progress of wear of a cooling fan driving bearing and the like and to extend the life of the cooling fan assembly.
For this reason, the replacement frequency of the cooling fan assembly can be reduced, and maintenance work can be facilitated. In addition, the operating rate of the laser device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a cooling fan control system according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing processing of the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart showing processing of a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a cooling fan control system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing processing of a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a cooling fan control system according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart showing processing of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a cooling fan control system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a flowchart showing processing of a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a cooling fan control system according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart showing processing of a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a circuit configuration example of a high voltage pulse generator.
FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a cooling structure such as a magnetic switch, a transformer, and a capacitor.
FIG. 14 is a schematic view of a laser device housing.
[Explanation of symbols]
1 tank
4 Cooling fan (cross flow fan)
5 Insulating refrigerant
6 Laser chamber
7 Motor
8 Magnetic coupling
9 Bearing
20 Fan control device
21 High voltage generator
E1, E2 electrodes
C0-C2 capacitors
Cp Peaking capacitor Cp
SR1, SR2, SR3 Magnetic switch
SW Solid switch
Th thermometer
Tr1 step-up transformer

Claims

A high voltage pulse generator including a magnetic compression circuit or a magnetic compression circuit and a step-up transformer circuit, and generating a high voltage pulse based on an external trigger signal, comprising at least a saturable reactor constituting the high voltage pulse generator The magnetic switch and the capacitor are in a container filled with an insulating refrigerant, and a radiator and a cooling fan that is rotationally driven by a motor are provided in the container.
In the high voltage pulse generator for cooling the elements constituting the high voltage pulse generator by circulating the insulating refrigerant by the cooling fan,
The high-voltage pulse generator has a controller, and the controller has means for detecting a pulse signal corresponding to the trigger signal and motor control means,
The above controller
After receiving the pulse signal, control the motor control means to rotate the cooling fan at a predetermined speed,
High voltage pulse generation characterized by stopping the rotation of the cooling fan by controlling the motor control means when there is no pulse signal for a predetermined period or when the average value of the interval exceeds a predetermined value apparatus.

2. The high voltage pulse according to claim 1, wherein the number of rotations when the cooling fan rotates is a number corresponding to a minimum value of a trigger signal stored in advance or a signal interval corresponding to the trigger signal. Generator.

A high voltage pulse generator that includes a magnetic compression circuit or a magnetic compression circuit and a step-up transformer circuit and generates a high voltage pulse based on an external trigger signal,
At least a magnetic switch composed of a saturable reactor constituting the high-voltage pulse generator, a capacitor is in a container filled with an insulating refrigerant, and a cooling fan that is rotationally driven by a radiator and a motor is provided in the container,
In the high voltage pulse generator for cooling the elements constituting the high voltage pulse generator by circulating the insulating refrigerant by the cooling fan,
The high voltage pulse generator has a controller,
The controller has means for detecting a pulse signal corresponding to the trigger signal and motor control means,
The above controller
It has a table storing the number of rotations of the cooling fan required corresponding to the average value of the interval of the pulse signal corresponding to the trigger signal,
The average value of the pulse signal interval is obtained from the measurement data of the trigger interval measurement means within the past fixed period, the rotation speed of the cooling fan corresponding to the average value is obtained by referring to the table, and the motor control means And the number of rotations of the cooling fan is set so as to reach the number of rotations.

A high voltage pulse generator that includes a magnetic compression circuit or a magnetic compression circuit and a step-up transformer circuit and generates a high voltage pulse based on an external trigger signal,
At least a magnetic switch comprising a saturable reactor constituting the high voltage pulse generator, a condenser is in a container filled with an insulating refrigerant, and a cooling fan that is rotationally driven by a radiator and a motor is provided in the container. In the high voltage pulse generator for cooling the elements constituting the high voltage pulse generator by circulating the insulating refrigerant by a cooling fan,
The high voltage pulse generator includes a controller and a temperature sensor that measures the temperature of the insulating refrigerant at a predetermined location in the tank, the outer wall temperature of the tank, or the temperature of the core or the condenser of the saturable reactor constituting the magnetic switch. And
The controller includes means for detecting a pulse signal corresponding to the trigger signal, motor control means, an average value of intervals of pulse signals corresponding to the trigger signal, and the temperature of the insulating refrigerant at a predetermined location in the tank or Corresponding to the temperature of the outer wall of the tank or the temperature of the core or condenser of the saturable reactor constituting the magnetic switch, it has a table storing the required number of rotations of the cooling fan,
From the measurement data of the trigger interval measurement means in the past fixed period, find the average value of the pulse signal interval,
Referring to the above table, obtain the number of rotations of the cooling fan corresponding to the temperature detected by the temperature sensor and the average value, and control the motor control means to set the number of rotations of the cooling fan to be the number of rotations A high voltage pulse generator characterized by:

A discharge-excited gas laser device comprising the high-voltage pulse generator according to any one of claims 1, 2, 3 and 4 .