JP6063199B2 - 放電励起式ガスレーザ装置 - Google Patents

Description

本開示は、放電励起式ガスレーザ装置に関する。

半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、半導体露光装置（以下、「露光装置」という）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光の短波長化が進められている。近年、露光用光源には、従来の水銀ランプに代わってガスレーザ装置が用いられている。現在、露光用のガスレーザ装置としては、波長２４８ｎｍの深紫外光を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置、ならびに波長１９３ｎｍの真空紫外光を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。

次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウェハーとの間を液体で満たし、屈折率を変えることにより露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光も行われている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光では、ウェハーには水中における波長１３４ｎｍに相当する真空紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光（又はＡｒＦ液浸リソグラフィー）という。

ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振のスペクトル線幅は約３５０〜４００ｐｍと広いため、これらの投影レンズが使用されると色収差が発生し、解像力が低下する。そこで、色収差が無視できる程度となるまで、ガスレーザ装置から放出されるレーザビームのスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。このため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を有する狭帯域化モジュール（Line Narrow Module）が設けられ、スペクトル線幅の狭帯域化が実現されている。このように、スペクトル線幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。

特開平１１−８７８１０号公報 特開２００８−８２５４６号公報

概要

本開示の実施形態に係る放電励起式ガスレーザ装置よれば、レーザを発生させるレーザチャンバと、該レーザチャンバ内に設けられた一対の放電電極と、前記レーザチャンバ内に設けられ、前記レーザチャンバ内のガスを循環可能に構成された磁気軸受けを備えたファンと、前記レーザチャンバを収容する筐体と、前記磁気軸受けに電気的に接続され、前記磁気軸受けを制御可能であるとともに、前記レーザチャンバとは別体として前記筐体内に設けられた磁気軸受けコントローラと、前記レーザの発生を制御するレーザコントローラと、を備え、前記ファンは、ロータを備え、前記磁気軸受けは、前記ロータを浮上させる磁気浮上アクチュエータと、前記ロータの位置を検出する変位センサとを備え、前記レーザコントローラは、前記磁気軸受けコントローラに、前記変位センサ及び前記磁気浮上アクチュエータの較正を行わせるとともに、較正された前記変位センサ及び前記磁気浮上アクチュエータを用いて、前記磁気軸受けの制御に必要な制御パラメータを算出して設定させ、前記ファンの回転数を制御するモータコントローラが、前記ファンを回転させるモータと前記磁気軸受けコントローラとに接続されていてもよい。

従来から用いられている、一般的なエキシマレーザ装置の一例を示した図である。 レーザチャンバの断面構成の一例を示した図である。 従来から用いられている一般的なエキシマレーザ装置のレーザチャンバ及びその周辺の一例を示した図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置の一例を示した全体構成図である。 磁気軸受けを含む本実施形態に係るエキシマレーザ装置のレーザコントローラの制御フローのうち、レーザチャンバ交換時のフローを示した図である。 磁気軸受けの制御パラメータの再設定の時期の判定処理及び再設定を行う際にレーザコントローラが行う処理フローを示した図である。 レーザ光照射のショット数に応じて磁気軸受けの再調整の時期を判定し、再調整を行う場合のレーザコントローラが行う処理フローを示した図である。 レーザガス圧が変化したときのレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。 レーザチャンバの振動が検出されたときにレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。 レーザ光のエネルギ安定性の値に基づいてレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。 レーザ光の波長安定性の値に基づいてレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。 磁気軸受けコントローラのエラー出力時にレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。 磁気軸受けのタッチダウン時にレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。 磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定の処理ステップについてより詳細に説明するための第１の処理フローを示した図である。 図１４と同様に、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定の処理ステップについてより詳細に説明するための第２の処理フローを示した図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受け制御系の一例を示した制御ブロック図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受け制御系の一例を図１６よりも具体的に示した図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受けの変位センサの較正方法を説明するための図である。 センサ値と理論値との間の関係の一例を示した図である。 磁気軸受けセンサの較正の処理フローを示した図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受けのアクチュエータの較正方法を説明するための図である。 測定したアクチュエータ出力とロータ変位量との関係を示した図である。 磁気軸受けアクチュエータの較正の一例を示した処理フロー図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受けの制御系の一例を示したブロック図である。 ステップ関数の入力に対するステップ応答の周波数成分と、出力ゲイン調整値との関係を示した図である。 磁気軸受けの制御ゲインの取得及び設定方法の処理フローを示した図である。 慣性中心制御の制御パラメータの取得及び設定について説明するための図である。 幾何中心でロータを回転させた場合のロータ回転位置と電磁石ｎの設定値の一例を示した図である。図２８（Ａ）は、ロータ回転位置（位相）を示した図である。図２８（Ｂ）は、電磁石ｎの設定値と、幾何中心からのズレを示した図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置における慣性中心の算出方法の一例を示した図である。図２９（Ａ）は、ロータ回転位置（位相）を示した図である。図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）に示した各位相における電磁石ｎの算出値の一例を示した図である。 本実施形態に係るエキシマレーザ装置における慣性中心制御の制御パラメータの取得及び設定方法の処理フローの一例を示した図である。 アキシャル方向の磁気軸受けの断面構成の一例を示した図である。 ディスクと変位センサとの間の距離とセンサ値との関係の一例を示した図である。 アキシャル方向における変位センサの較正方法の一例を示した処理フロー図である。 アキシャル方向におけるアクチュエータのキャリブレーションの一例を説明するための図である。 アキシャル方向における磁気軸受けのアクチュエータ出力とロータ変位量との関係を示した図である。 アキシャル方向における磁気軸受けのアクチュエータの較正方法の処理フローの一例を示した図である。

実施形態

以下、本開示の実施形態について、下記の目次の流れに沿って説明する。

目次
１．概要
２．用語の説明
３．エキシマレーザ装置
３．１ 構成
３．２ 動作
３．３ 課題
４．磁気軸受けを含むエキシマレーザ装置
４．１ レーザコントローラの制御フロー
４．１．１ レーザチャンバ交換時のフロー
４．１．２ ショット数毎や一定期間毎のフロー
４．１．３ レーザガス圧変化時のフロー
４．１．４ 振動センサの検出に基づくフロー
４．１．５ エネルギ安定性の値に基づくフロー
４．１．６ 波長安定性の値に基づくフロー
４．１．７ 磁気軸受けコントローラのエラー出力時のフロー
４．１．８ タッチダウン時のフロー
４．２ 磁気軸受けの制御パラメータの取得と設定
５．磁気軸受けの制御システム
６．磁気軸受けの較正と制御パラメータの取得と設定
６．１ 磁気軸受けのセンサの較正
６．２ 磁気軸受けのアクチュエータの較正
６．３ 磁気軸受けの制御パラメータの取得と設定
６．３．１ 磁気軸受けの制御ゲインの取得と設定
６．３．２ 慣性中心制御パラメータの取得と設定
７．その他
７．１ アキシャル方向のセンサの較正とアクチュエータの較正

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。

１．概要
レーザチャンバ内に設けられたファンに用いられている磁気軸受けを制御する磁気軸受けコントローラを、レーザチャンバ外に配置し、レーザチャンバのみの交換を可能とする。磁気軸受けのセンサやゲインの調整は、レーザチャンバ交換時に行う。

２．用語の説明
本開示において使用される用語は、以下のように定義される。

「放電励起式ガスレーザ装置」とは、レーザチャンバ内で放電を発生させることで、レーザチャンバ内に封入されたレーザガスに励起エネルギを与え、レーザ光を発生させるレーザ装置であり、例えば、エキシマレーザ装置、ＣＯ_２レーザ装置、及びＦ_２レーザ装置等が含まれる。

「ラジアル方向」とは、回転体の径方向を意味する。

「アキシャル方向」とは、回転体の軸方向を意味する。「スラスト方向」と呼んでもよい。

「磁気軸受け」とは、ロータを磁気浮上させるアクチュエータをステータ側に備えるとともに、ロータを回転させるモータを備えた回転体の駆動機構を意味する。

３．エキシマレーザ装置
３．１ 構成
図１は、従来から用いられている、一般的なエキシマレーザ装置の一例を示した図である。なお、エキシマレーザ装置も、放電励起式ガスレーザ装置の一種である。エキシマレーザ装置は、露光装置３００の光源として用いられてよく、発生したレーザ光を露光装置３００に出力してよい。なお、露光装置３００には、露光装置コントローラ３０１が備えられ、エキシマレーザ装置のレーザコントローラ２４０と相互に通信を行い、エキシマレーザ装置からのレーザ光の出力命令を行うように構成されてよい。

エキシマレーザ装置は、レーザコントローラ２４０と、レーザ発振器２５０と、レーザガス供給及び排気装置２１０とを含んでいてもよい。

また、レーザ発振器システム２６０は、レーザチャンバ１０と、レーザ共振器２５０と、エネルギ検出器１９０と、充電器２２０と、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ：Pulse Power Module）５０と、スペクトル検出器２００を含んでいてもよい。

更に、レーザチャンバ１０は、１対の放電電極２０、２１と、レーザ共振器２５０の光を透過する２つのウインド６０、６１とを含んでいてもよい。レーザチャンバ１０は、レーザ共振器２５０の光路上に配置されてもよい。

レーザチャンバ１０は、さらに、クロスフローファン８０と、軸９０と、磁気軸受け１００、１０１と、回転数センサ１３０と、モータ１４０と磁気軸受けコントローラ１５０とモータコントローラ１６０と、電気絶縁部４０とを含んでいてもよい。磁気軸受け１００、１０１には、ラジアル磁気軸受けがそれぞれ１つ設置されてもよく、更に磁気軸受け１０２には、アキシャル方向の磁気軸受けと回転数センサ１３０が設置されていてもよい。回転数センサ１３０は、後述するが、２つの回転変位センサを含んでいてもよい。

レーザ共振器２５０は、出力結合ミラー（ＯＣ：Output Coupler）１８０と、狭帯域化モジュール（LNM：Line Narrowing Module）１７０とを含んでいてもよい。狭帯域化モジュール１７０は、ビームを拡大するプリズム１７１と、回転ステージ１７２と、グレーティング１７３とを含んでいてもよい。グレーティング１７３は、入射角度と回折角度が同じ角度となるようにリトロー配置してもよい。回転ステージ１７２の上には、レーザ光がグレーティング１７３に入射する角度が変化するように、グレーティング１７３が設置されてもよい。ここで、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０は、一部のレーザ光を反射し、一部の光を透過させる部分反射ミラーであってもよい。

パルスエネルギ検出器１９０は、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ１９１と、集光レンズ１９２と、光センサ１９３とを含んでいてもよい。

スペクトル検出器２００は、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の光路上に配置されるビームスプリッタ２０１と、集光レンズ２０２と、分光器２０３とを含んでいてもよい。分光器２０３は、例えば、図示しない拡散板とエアギャップエタロンと集光レンズと、ラインセンサとを含んでいてもよい。

パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）５０は、図示しない充電コンデンサを含み、放電電極２０、２１に接続され、放電電極２０、２１を放電させるためのスイッチ５１を含んでいてもよい。

充電器２２０は、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ）５０内にある図示しない充電コンデンサに接続されてもよい。

圧力センサ２３０は、レーザチャンバ１０内のレーザガス圧を測定するためのセンサである。圧力センサ２３０で測定されたレーザガス圧は、レーザコントローラ２４０に送信されてよい。

レーザチャンバ１０には、レーザガスが満たされる。レーザガスは、例えば、レアガスとしてＡｒ又はＫｒ、ハロゲンガスとしてＦ_２ガス、バッファガスとしてＮｅ又はＨｅであってもよいし、又はそれらの混合ガスであってもよい。

レーザガス供給及び排気装置は、図示しないバルブと流量制御弁を含んでいてもよい。この装置は図示しないレーザガスを含むガスボンベと接続され、図示しないバルブと排気ポンプ含んでいてもよい。

エキシマレーザ装置は、露光装置３００にレーザ光を出力してもよい。

図２は、レーザチャンバ１０の断面構成の一例を示した図である。図２に示すように、レーザチャンバ１０の内部には、熱交換器７０を配置してもよい。また、下側の電極２１は、電極ホルダ３０により下から支持されてよく、配線３１により電気的に接続されてよい。

また、図２に示すように、クロスフローファン８０の回転により、レーザチャンバ１０内のレーザガスがレーザチャンバ１０内を循環してよい。なお、レーザチャンバ１０内を循環するレーザガスは、熱交換器７０により循環しながら冷却されてよい。

３．２ 動作
次に、図１及び図２を参照して、エキシマレーザ装置の動作について説明する。

レーザコントローラ２４０は、露光装置コントローラ３０１からレーザ装置の発振準備の命令を受けると、レーザガス供給及び配置された装置を制御してよい。レーザコントローラ２４０は、所定組成のレーザガスを、レーザチャンバ１０内が所定の圧力となるまで、レーザチャンバ１０内に供給してもよい。

レーザコントローラ２４０は、磁気軸受けコントローラ１５０に、クロスフローファン８０及び軸９０の磁気浮上と、モータ１４０を回転させる信号を送信してもよい。磁気軸受けコントローラ１５０は、クロスフローファン８０の軸９０を磁気浮上させ、モータコントローラ１６０を介して、クロスフローファン８０の回転数が所定の回転数となるように制御してもよい。

レーザコントローラ２４０は、露光装置コントローラ３０１から、目標のパルスエネルギＥｔと発振トリガを受信してもよい。レーザコントローラ２４０から、出力するレーザ光が目標のパルスエネルギＥｔとなるように、充電器２２０に所定の充電電圧（Ｖｈｖ）を設定してもよい。そして、発振トリガに同期させてパルスパワーモジュール（ＰＰＭ）５０内のスイッチ５１を動作させ、電極２０、２１間に高電圧を印加してもよい。

その結果、電極２０、２１間で放電が発生し、レーザガスは励起され、出力結合ミラー（ＯＣ）１８０とグレーティング１７２とを含むレーザ共振器２５０でレーザ発振し得る。この時、プリズム１７１とグレーティング１７２によって、狭帯域化されたレーザ光が出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力され得る。

出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の一部は、パルスエネルギ検出器１９０に入射し、ビームスプリッタ１９１によって一部が反射され、レンズ１９２を介してレーザ光のパルスエネルギが検出されてもよい。ビームスプリッタ１９１の透過光は、露光装置３００に入射してもよい。このように、パルスエネルギ検出器１９０によって、出力結合ミラー（ＯＣ）から出力されたレーザ光のパルスエネルギＥを検出し得る。

レーザコントローラ２４０は、この時の充電電圧Ｖｈｖと、出力されたパルスエネルギＥの少なくとも１つを記憶してもよい。また、レーザコントローラ２４０は、目標パルスエネルギＥｔと実際に出力されたエネルギＥとの差ΔＥに基づいて、出力されたレーザ光のパルスエネルギＥが目標パルスエネルギＥｔとなるように、充電電圧Ｖｈｖをフィードバック制御してもよい。

レーザコントローラ２４０は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最大値より高くなったら、レーザガス供給及び排気装置２１０を制御して、所定の圧力となるまでレーザガスをレーチャンバ１０内に供給してもよい。また、レーザコントローラ２４０は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最小値より低くなったら、レーザガス供給及び排気装置２１０を制御して、所定の圧力となるなまでレーザガスをレーザチャンバ１０内から排気してもよい。

出力結合ミラー（ＯＣ）１８０から出力されたレーザ光の一部を、ビームスプリッタ２０１によりサンプリングし、分光器２０３に入射させてもよい。分光器２０３により、レーザ光の中心波長が計測され得る。

レーザコントローラ２４０は、スペクトル計測器によって計測された波長と目標波長の差Δλに基づいて、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１７０の回転ステージ１７２を制御することにより、レーザ光のグレーティング１７３に入射する角度が変化し得る。その結果、グレーティグ１７３の選択波長が変化することによって、レーザ光の波長を制御し得る。

エキシマレーザ装置は、必ずしも狭帯域化レーザ装置でなくてもよく、自然発振光を出力するエキシマレーザ装置であってもよい。たとえば、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ）１７０の代わりに、高反射ミラーを配置してもよい。

このような動作により、エキシマレーザ装置は、レーザ光を出力し得る。

３．３ 課題
次に、従来から用いられている一般的なエキシマレーザ装置の課題について説明する。

図３は、従来から用いられている一般的なエキシマレーザ装置のレーザチャンバ１０及びその周辺の一例を示した図である。なお、図３において、図１，２と同様の構成要素については、同一の参照符号を付してその説明を省略する。

図３において、レーザチャンバ１０内にクロスフローファン８０が設けられ、クロスフローファン８０の軸９０は、磁気軸受け１００、１０１により磁気浮上支持されている。磁気軸受け１００、１０１は、磁力により軸９０を浮上させ、モータ１４０により軸９０を回転させる軸受けであり、非接触な状態で軸９０を支承する。エキシマレーザ装置において、磁気軸受けが採用されている理由を以下に述べる。第１に、ボールベアリングを採用した場合に比べて、ボールの磨耗がないため、磁気軸受けの寿命が長くなり得る。第２に、ボールベアリングの潤滑材からレーザガスの不純物となる物質が放出され、レーザ光の出力が低下し得る。そのため、非接触で軸９０を支持する磁気軸受けがクロスフローファン８０に採用されている。

かかる磁気軸受け１００、１０１において、軸９０を磁気浮上させるためには、磁気軸受け１００に備えられている電磁石に電流を流して磁気浮上力を発生させるともに、軸９０が磁気軸受け１００、１０１と接触しないように、常に電流の大きさを制御する必要がある。磁気軸受け１００、１０１は、このような非接触状態で軸を支持するため、微妙な調整が必要な場合が多く、一対の磁気軸受け１００、１０１に対して、１つの磁気軸受けコントローラ１５０が一組となって設けられているのが一般的である。よって、磁気軸受けコントローラ１５０は、レーザチャンバ１０と一体となって設置され、設置されたレーザチャンバ１０内の一対の磁気軸受け１００、１０１の組を１対１で制御する構成とされている。

よって、レーザチャンバ１０を、例えば、電極２０、２１等の消耗によって交換する際には、レーザチャンバ１０毎に調整された磁気軸受けコントローラ１５０も一緒に交換する必要がある。同様に、磁気軸受けコントローラ１５０が故障した場合には、レーザチャンバ１０と一緒に磁気軸受けコントローラ１５０を交換する必要がある。従って、露光工程を行う半導体工場内では、レーザチャンバ１０の台数と同数の磁気軸受けコントローラ１５０が必要である。

一方、レーザチャンバ１０内に搭載された磁気軸受け１００、１０１の調整は、半導体工場内では行うことができず、レーザメーカ内の工場内で行う必要がある。例えば、電極２０、２１の消耗によってクロスフローファン８０に電極２０、２１のダストが付着し、重量や重心位置が変化した場合には、クロスフローファン８０の状態が変化し、レーザチャンバ１０の振動が多くなってしまうが、このような調整を半導体工場内で行うことができず、レーザメーカに持ち込むしか対処の方法が無い場合が多い。

そこで、本実施形態に係るエキシマレーザ装置においては、図４に示すような構成を採用し、かかる課題を解決する。

図４は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の一例を示した全体構成図である。図４において、本実施形態に係るエキシマレーザ装置は、図１〜３に示したエキシマレーザ装置とは、磁気軸受けコントローラ１５０をレーザチャンバ１０と別体として設けた点において、異なっている。また、レーザチャンバ１０に振動センサ１３１を更に設けた点でも、図１〜３に示したエキシマレーザ装置と異なっている。更に、エキシマレーザ装置全体を収容する筐体として、レーザフレーム２８０が示されている点においても、図１〜３に示したエキシマレーザ装置と異なっている。また、レーザコントローラ２４０内に、タイマ２４１及びショット数カウンタ２４２が具体的に示されている。

なお、磁気軸受けコントローラ１５０の構成及び機能自体は、図１〜３で説明した磁気軸受けコントローラ１５０と同様であるので、図１〜３と同様の符号を付すこととする。また、その他の構成要素についても、図１〜３で説明した構成要素と同様であるので、各々に同一の参照符号を付して、その説明を省略する。

また、図４において、レーザチャンバ１０を交換する際の範囲として、交換モジュール２７０が示されている。図４に示すように、レーザチャンバ１０を交換する際の交換モジュール２７０には、レーザチャンバ１０の内部又はレーザチャンバ１０に一体的に設けられた電極２０、２１、電極ホルダ３０、配線３１、電気絶縁部４０、ウインド６０、６１、クロスフローファン８０、軸９０、磁気軸受け１００、１０１、回転数センサ１３０及び振動センサ１３１が含まれる。つまり、本実施形態に係るエキシマレーザ装置においては、磁気軸受けコントローラ１５０は、交換モジュール２７０に含まれていない。そして、磁気軸受けコントローラ１５０は、レーザフレーム２８０内に設置され、レーザチャンバ１０とは別体であるが、エキシマレーザ装置内には設置された構成とされている。また、磁気軸受けコントローラ１５０は、レーザチャンバ１０と別体として構成されているが、電気的にはレーザチャンバ１０内の磁気軸受け１００、１０１と接続されており、磁気軸受け１００、１０１の制御自体は可能に構成されている。

このように、レーザチャンバ１０と別体として磁気軸受けコントローラ１５０を設けることにより、レーザチャンバ１０の交換モジュール２７０から磁気軸受けコントローラ１５０を除外することができ、レーザチャンバ１０の交換（たとえば、電極２０、２１等が摩耗してチャンバ１０の寿命がきた）場合には、磁気軸受けコントローラ１５０は交換の対象外とすることができる。これにより、レーザチャンバ１０に搭載された磁気軸受けの調整は、エキシマレーザ装置が設置された半導体工場内で行うことが可能となる。

ここで、振動センサ１３１は、レーザチャンバ１０の振動を検出するセンサであり、振動センサ１３１の検出値は、例えば、レーザコントローラ２４０に送られてもよい。これにより、レーザチャンバ１０の振動から、磁気軸受け１００、１０１の不具合状態を検出することも可能となり、エキシマレーザ装置のユーザの視点から磁気軸受け１００、１０１の不具合を検出することが可能となる。

なお、図４においては、振動センサ１３１をレーザチャンバ１０に設置した例を挙げたが、振動センサ１３１は必須ではなく、必要に応じて設けるようにしてよい。

また、タイマ２４１は、種々の時間計測を行う時間計測手段であるが、本実施形態に係るエキシマレーザ装置においては、レーザチャンバ１０を交換してからの経過時間を計測するための手段として用いられる。但し、その他の用途に用いることも可能である。

ショット数カウンタ２４２は、エキシマレーザ装置から出力されるパルスレーザ光の発射数（パルス数）を数える手段である。ショット数カウンタ２４２は、レーザチャンバ１０を交換してから、どれだけのパルスレーザ光を出力したか数えるために設けられてよい。

なお、タイマ２４１及びショット数カウンタ２４２の双方とも、必ずしも必須ではなく、必要に応じて設けられてよい。

４．磁気軸受けを含むエキシマレーザ装置
４．１ レーザコントローラの制御フロー
４．１．１ レーザチャンバ交換時のフロー
図５は、磁気軸受けを含む本実施形態に係るエキシマレーザ装置のレーザコントローラの制御フローのうち、レーザチャンバ交換時のフローを示した図である。なお、今まで説明した構成要素と同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

ステップＳ１００では、レーザチャンバ１０の交換の際に、新たなレーザチャンバ１０を設置したか否かが判定されてよい。ここで言う新たなとは、交換後という意味であり、必ずしも新規購入したものを意味している訳ではなく、交換により修理・点検・調整等が終了した交換後に新たに設置するレーザチャンバ１０と、新規購入したレーザチャンバ１０の双方が含まれる。なお、新たなレーザチャンバ１０が設置されたか否かは、例えば、近接スイッチ等で判定してもよい。ステップＳ１１０において、新たなレーザチャンバ１０の設置が検出された場合にはステップＳ１１０に進んでよく、検出されなかった場合には、ステップＳ１００の状態で待機してフローを繰り返してよい。

ステップＳ１１０では、レーザガスの交換が行われてよい。修理・点検・調整等が終了したレーザチャンバ１０が設置され、実際に使用される準備が整ったので、実際に使用するレーザガスに交換されてよい。好ましくは、実際に使用するレーザチャンバ最大圧力までレーザガスに交換してもよい。また、例えば、レーザガスの主成分がＮｅガスであるため、レアガス（ＫｒまたはＡｒ）を含むＮｅガスのみを、最大ガス圧力となるようにガス交換を行ってもよい。

ステップＳ１２０では、磁気軸受けセンサの較正が行われてよい。磁気軸受けセンサは、軸９０の変位を検出する変位センサを含む磁気軸受けの制御に関連したセンサであり、詳細は後述する。なお、磁気軸受けセンサの較正は、レーザコントローラ２４０が、磁気軸受けコントローラ１５０に磁気軸受けセンサの較正を行うように命令してもよい。

ステップＳ１３０では、磁気軸受けアクチュエータの較正が行われてよい。磁気軸受けアクチュエータは、軸９０を磁気浮上させるためのアクチュエータであり、例えば、電磁石が用いられる。磁気軸受けアクチュエータの較正の内容自体の詳細は後述するが、磁気軸受けアクチュエータの較正は、レーザコントローラ２４０が、磁気軸受けコントローラ１５０に、磁気軸受けのアクチュエータの較正を行うように命令して行われてもよい。

ステップＳ１４０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得と設定が行われてよい。磁気軸受けの制御パラメータとは、磁気軸受け１００、１０１の制御を行うための種々の制御値を意味する。よって、制御パラメータの取得では、種々の制御値の目標値が算出され、制御パラメータの設定により算出された制御パラメータへの変更が行われる。なお、制御パラメータの取得と設定は、レーザコントローラ２４０が、磁気軸受けコントローラ１５０に、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得と設定を行わせるように命令して行われてもよい。

ステップＳ１５０では、新たに設定した制御パラメータにおけるテスト運転が行われてよい。レーザコントローラ２４０は、磁気軸受けコントローラ１５０にクロスフローファン回転信号を送信し、クロスフローファン８０の回転動作が開始されてよい。

ステップＳ１６０では、磁気軸受け１００、１０１の動作が適切に行われるか否かが判定されてよい。つまり、磁気軸受け１００、１０１の回転動作が確認される。ステップ１６０において、磁気軸受け１００、１０１の動作が正常であると判定された場合にはステップＳ１７０に進んでよい。一方、正常でないと判定された場合には、ステップＳ１２０に戻り、磁気軸受けセンサの較正からフローをやり直してよい。

ステップＳ１７０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が、露光装置３００に送信されてよい。ステップＳ１６０において、磁気軸受け１００、１０１の動作が正常であることが確認されたので、レーザコントローラ２４０は、露光装置コントローラ３０１に、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号を送信してよい。

レーザコントローラ２４０は、レーザチャンバ交換時には、このような制御フローを実行してよい。

４．１．２ ショット数毎や一定期間毎のフロー
図６は、磁気軸受けの制御パラメータの再設定を行うべき時期であるか否かを判定するととともに、再設定を行う際にレーザコントローラが行う処理フローを示した図である。

レーザチャンバ１０内においては、レーザの発生動作とともに微細な塵等のパーチィクルが発生し、これがクロスフローファン８０に付着していくと、クロスフローファン８０の重心や重量が変化し、これにより偏芯等が生じるおそれがある。かかる場合に、従来は、クロスフローファン８０の洗浄を行い、クロスフローファン８０が正常に回転する状態に戻すしか無かった。しかしながら、本実施形態に係るエキシマレーザ装置においては、制御パラメータの再設定を行い、パーティクルが若干付着した状態であっても、洗浄を行うことなく運転を引き続き行うことが可能である。

図６においては、そのようなクロスフローファン８０の制御パラメータの再設定時期を判定し、制御パラメータの再設定を行う際の一連の処理フローについて説明する。

ステップＳ２００では、レーザコントローラ２４０内のタイマ２４１の計測値Ｔのリセットが行われてよい。つまり、Ｔ＝０とされ、タイマ２４１に計測が開始される。

ステップＳ２１０では、タイマ２４１の計測値が、所定時間Ｋ以上であるか否かが判定されてよい。つまり、レーザチャンバ１０が設置されてからＫ時間以上経過したら、クロスフローファン８０の磁気軸受けの制御パラメータの更新設定時期であると判定してよい。なお、所定値Ｋは、例えば、１０００〜１００００時間の間の所定の値であってもよい。

ステップＳ２１０でＫ≦Ｔと判定された場合にはステップＳ２２０に進んでよく、Ｔ＜Ｋと判定された場合には、ステップＳ２１０で待機状態となり、Ｋ≦Ｔとなるまで処理フローを繰り返してよい。

ステップＳ２２０では、磁気軸受けの制御パラメータの取得と設定開始信号が送信されてよい。

ステップＳ２３０では、レーザチャンバ１０のレーザガスの交換が行われてよい。但し、レーザチャンバ１０内にレーザガスが充填されている場合には、レーザガスの交換は行わなくてもよく、ステップＳ２３０は省略されてよい。

ステップＳ２４０では、磁気軸受けの制御パラメータの取得と設定が行われてよい。この内容は、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ２５０では、クロスフローファン８０の試運転が行われてよい。この内容は、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ２６０では、磁気軸受け１００、１０１の動作確認が行われてよい。この内容は、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ２７０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。この内容は、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ２８０では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定される。つまり、時期軸受けの制御パラメータの再設定を繰り返しても、クロスフローファン８０に付着したパーティクルが所定量以上となった場合には、調整の限界が訪れる。そのような場合には、磁気軸受け１００、１０１の再設定を中止し、レーザチャンバ１０を取り外してクロスフローファン８０の洗浄を行う等の対策が必要となる。よって、磁気軸受け８０の制御パラメータの再設定の回数が例えば所定回数以上となった場合には、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止し、レーザチャンバ１０を交換し、クロスフローファン８０の洗浄を行うようにする。そのような判定をステップＳ２８０で行い、磁気軸受けの制御パラメータの更新中止の場合には処理フローを終了し、更新中止でない場合には、ステップＳ２００から処理フローを繰り返す。

なお、処理フロー終了後は、例えば、レーザチャンバ１０が交換され、クロスフローファン８０に付着したパーティクルがレーザ工場内で洗浄除去されてよい。

図７は、レーザ光照射のショット数に応じて磁気軸受けの再調整の時期を判定し、再調整を行う場合のレーザコントローラが行う処理フローを示した図である。

ステップＳ３００では、レーザコントローラ２４０内のショット数カウンタ２４２のショット数カウント値ＮをＮ＝０にリセットする。

ステップＳ３１０では、レーザチャンバ１０内で放電が発生したか否かが判定される。なお、放電の発生は、例えば、スイッチ５１を動作したか否かにより判定されてもよい。ステップＳ３１０において、放電が発生した場合にはステップＳ３２０に進んでよく、放電が発生していない場合には、ステップＳ３１０で待機状態となり、処理フローを繰り返してよい。

ステップＳ３２０では、ショット数カウンタ２４２のショット数カウント値Ｎが１つ繰り上げられ、Ｎ＝Ｎ＋１とされてよい。

ステップＳ３３０では、放電の数、つまりショット数カウント値Ｎが所定の最大値Ｎ_ｍａｘ以上になったか否かが判定されてよい。なお、放電数の最大値Ｎ_ｍａｘは、１×１０^９〜６０×１０^９ショットの間の所定のショット数であってもよい。ステップＳ３３０において、Ｎ_ｍａｘ≦Ｎと判定された場合にはステップＳ３４０に進んでよく、Ｎ＜Ｎ_ｍａｘと判定された場合には、ステップＳ３１０に戻り、Ｎ_ｍａｘ≦Ｎとなるまで放電の数がカウントされてよい。

ステップＳ３４０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータ取得及び設定開始信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ３５０では、レーザガスの交換が必要に応じて行われてよい。このステップは、図６のステップＳ２３０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ３６０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得と設定が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ３７０では、クロスフローファン８０のテスト運転が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ３８０では、磁気軸受け動作が問題無いか否かの確認が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ３９０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ４００では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定される。このステップは、図６のステップＳ２８０と同様であるので、その内容を省略する。

このように、パルスレーザ光のショット数を基準として、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの再設定を行う必要があるか否かを判定するようにしてもよい。

４．１．３ レーザガス圧変化時のフロー
図８は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザガス圧が変化したときのレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。

エキシマレーザ装置の運転において、レーザチャンバ１０内の電極２０、２１が消耗したり、レーザガス中に不純物が発生すると、レーザチャンバ１０内のレーザガス圧を上げてレーザ出力を担保する場合が多い。レーザガス圧が増加すると、クロスフローファン８０がレーザガスを循環させるためにより多くのパワーが必要となり、消費電力が大きくなる。よって、磁気軸受け１００、１０１の運転状態も変化するので、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの再設定が必要になると考えられる。図８においては、そのようなレーザガス圧が変化した場合の処理フローの一例を示している。

ステップＳ５００では、較正時の圧力Ｐｃａｌを、最初に較正する時のレーザガス圧Ｐ０としてよい。

ステップＳ５１０では、現在のレーザチャンバ１０内のレーザガスの圧力Ｐを圧力センサ２３０により読み込む。

ステップＳ５２０では、レーザチャンバ１０内部の前回較正時の較正圧力Ｐｃａｌと現在の圧力Ｐとの差△Ｐ（＝Ｐ−Ｐｃａｌ）が所定の最大圧力差△Ｐ_ｍａｘより高くなったかどうか判定が行われてよい。ここで、所定の最大圧力差△Ｐ_ｍａｘは、例えば、１００〜２００ｋＰａに設定されてもよい。また、処理フローの１回目においては、ステップＳ５００で説明したように、Ｐｃａｌ＝Ｐ０として計算してよい。

ステップＳ５３０では、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定開始信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ５４０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ５５０では、クロスフローファン８０の試運転が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ５６０では、磁気軸受け動作が正常か否かの確認がなされてよい。このステップは、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。ステップＳ５６０において、磁気軸受け動作が正常であった場合にはステップＳ５７０に進み、正常でなかった場合にはステップＳ５４０に戻り、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定からやり直してよい。

ステップＳ５７０では、較正圧力Ｐｃａｌを現在の圧力Ｐに置き換え、Ｐｃａｌ＝Ｐとする。

ステップＳ５８０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ５９０では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定される。このステップは、図６のステップＳ２８０と同様であるので、その内容を省略する。なお、ステップＳ５９０において、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきと判定された場合にはそのまま処理フローを終了し、中止すべきでないと判定された場合には、ステップＳ５１０に戻りレーザガス圧Ｐの読み込みから処理フローが繰り返される
このように、レーザガス圧の変化に基づいて、磁気軸受けの制御パラメータの再設定を行うようにしてもよい。

４．１．４ 振動センサの検出に基づくフロー
図９は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザチャンバ１０の振動が検出されたときのレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。

レーザチャンバ１０の振動が振動センサ１３１により検出されている場合には、クロスフローファン８０の振動が原因でレーザチャンバ１０の振動が発生していることも十分に考えられる。よって、レーザチャンバ１０の振動が検出された場合には、図９に示す処理フローで磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの再設定を行うようにしてもよい。

ステップＳ６００では、レーザチャンバ１０に設置された振動センサ１３１の検出加速度Ａが所定の許容最大値Ａ_ｍａｘ以上であるか否かが判定されてよい。ステップＳ６００において、検出加速度Ａが許容最大値Ａ_ｍａｘ以上であり、Ａ_ｍａｘ≦Ａの場合には、ステップＳ６１０に進み、Ａ＜Ａ_ｍａｘの場合には、待機状態となってステップＳ６００を繰り返してよい。

ステップＳ６１０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定開始信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ６２０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ６３０では、クロスフローファン８０の試運転が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ６４０では、磁気軸受け動作が正常か否かの確認がなされてよい。このステップは、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。ステップＳ６４０において、磁気軸受け動作が正常であった場合にはステップＳ６５０に進み、正常でなかった場合にはステップＳ６２０に戻り、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定からやり直してよい。

ステップＳ６５０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ６６０では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定される。このステップは、図６のステップＳ２８０と同様であるので、その内容を省略する。なお、ステップＳ６６０において、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきと判定された場合にはそのまま処理フローを終了し、中止すべきでないと判定された場合には、ステップＳ６００に戻り、処理フローが繰り返される
このように、振動センサ１３１の振動検出に基づいて、磁気軸受けの制御パラメータの再設定を行うようにしてもよい。

４．１．５ エネルギ安定性の値に基づくフロー
図１０は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ光のエネルギ安定性の値に基づいてレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。

エキシマレーザ装置が出力するレーザ光のエネルギ安定性が悪化している場合には、その要因の１つとして、磁気軸受け１００、１０１の動作が不安定であることも考えられる。例えば、レーザチャンバ１０の振動が大きくなると、レーザ共振器が振動し得る。その結果、レーザ光のエネルギ安定性Ｅσが悪化するので、エネルギ安定性をモニタすることによって、磁気軸受け制御の悪化をモニタし得る。

よって、図１０においては、レーザ光のエネルギ安定性に基づいて、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの再設定を行う処理フローの一例について説明する。

ステップＳ７００では、レーザ光のパルスエネルギ安定性Ｅσが最大値Ｅσ_ｍａｘを超えたか否かを判定してよい。つまり、Ｅσ_ｍａｘ＜Ｅσとなっているか否かを判定してよい。なお、エネルギ安定性Ｅσは、パルスエネルギ検出器１９０で計測されたエネルギの所定のサンプル数での標準偏差値であってもよい。

ステップＳ７００において、Ｅσ_ｍａｘ＜Ｅσを満たした場合にはステップＳ７１０に進み、Ｅσ≦Ｅσ_ｍａｘの場合には、ステップＳ７００で待機状態となってよい。

ステップＳ７１０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定開始信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ７２０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ７３０では、クロスフローファン８０の試運転が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ７４０では、磁気軸受け動作が正常か否かの確認がなされてよい。このステップは、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。ステップＳ７４０において、磁気軸受け動作が正常であった場合にはステップＳ７５０に進み、正常でなかった場合にはステップＳ７２０に戻り、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定からやり直してよい。

ステップＳ７５０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ７６０では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定されてよい。このステップは、図６のステップＳ２８０と同様であるので、その内容を省略する。なお、ステップＳ７６０において、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきと判定された場合にはそのまま処理フローを終了し、中止すべきでないと判定された場合には、ステップＳ７００に戻り、処理フローが繰り返されてよい。

このように、レーザ光のパルスエネルギ安定性Ｅσに基づいて、磁気軸受けの制御パラメータの再設定を行うようにしてもよい。

４．１．６ 波長安定性の値に基づくフロー
図１１は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ光の波長安定性の値に基づいてレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。

エキシマレーザ装置が出力するレーザ光の波長安定性が低下している場合には、その要因の１つとして、磁気軸受け１００、１０１の動作が不安定であることも考えられる。例えば、レーザチャンバ１０の振動が大きくなると、レーザ共振器が振動し得る。その結果、レーザ光の中心波長の安定性が悪化するので、レーザ光の中心波長の安定性をモニタすることによって、磁気軸受け制御の悪化をモニタし得る。

よって、図１１においては、レーザ光の波長安定性に基づいて、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの再設定を行う処理フローの一例について説明する。

ステップＳ８００では、レーザ光の中心波長の安定性λσが、最大値λσ_ｍａｘを超えたか否かを判定してよい。つまり、λσ_ｍａｘ＜λσとなっているか否かを判定してよい。なお、波長安定性λσは、スペクトル検出器２００で計測された中心波長の所定のサンプル数での標準偏差値であってもよい。

ステップＳ８００において、λσ_ｍａｘ＜λσを満たした場合にはステップＳ８１０に進み、λσ≦λσ_ｍａｘの場合には、ステップＳ８００で待機状態となってよい。

ステップＳ８１０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定開始信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ８２０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ８３０では、クロスフローファン８０の試運転が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ８４０では、磁気軸受け動作が正常か否かの確認がなされてよい。このステップは、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。ステップＳ８４０において、磁気軸受け動作が正常であった場合にはステップＳ８５０に進み、正常でなかった場合にはステップＳ８２０に戻り、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定からやり直してよい。

ステップＳ８５０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ８６０では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定されてよい。このステップは、図６のステップＳ２８０と同様であるので、その内容を省略する。なお、ステップＳ８６０において、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきと判定された場合にはそのまま処理フローを終了し、中止すべきでないと判定された場合には、ステップＳ８００に戻り、処理フローが繰り返されてよい。

このように、レーザ光の波長安定性λσに基づいて、磁気軸受けの制御パラメータの再設定を行うようにしてもよい。

４．１．７ 磁気軸受けコントローラのエラー出力時のフロー
図１２は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置において、磁気軸受けコントローラのエラー出力時にレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。

磁気軸受けコントローラ１５０がエラーを出力した時には、磁気軸受け１００、１０１で不具合が発生したことを意味するので、当然に磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの再設定が必要となる。図１２においては、磁気軸受けコントローラ１５０がエラーを出力した場合における処理フローの一例について説明する。

ステップＳ９００では、磁気軸受けコントローラ１５０にエラーが発生したか否かを判定してよい。例えば、磁気軸受け１００、１０１の変位センサの検出値が、磁気軸受け１００、１０１が安定に動作する所定の範囲を超えた場合には、磁気軸受けコントローラ１５０にエラーを出力させ、これに基づいてエラー発生と判定してよい。なお、ステップＳ９００において、磁気軸受けコントローラ１５０にエラーが発生したと判定した場合にはステップＳ９１０に進んでよい。エラーが発生していないと判定した場合にはステップＳ９００で待機状態となり、ステップＳ９００の処理を繰り返してよい。

ステップＳ９１０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定開始信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ９２０では、磁気軸受けセンサの較正が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１２０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ９３０では、磁気軸受けアクチュエータの較正が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１３０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ９４０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ９５０では、クロスフローファン８０の試運転が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ９６０では、磁気軸受け動作が正常か否かの確認がなされてよい。このステップは、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。ステップＳ９６０において、磁気軸受け動作が正常であった場合にはステップＳ９７０に進み、正常でなかった場合にはステップＳ９２０に戻り、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定からやり直してよい。

ステップＳ９７０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ９８０では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定されてよい。このステップは、図６のステップＳ２８０と同様であるので、その内容を省略する。なお、ステップＳ９８０において、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきと判定された場合にはそのまま処理フローを終了し、中止すべきでないと判定された場合には、ステップＳ９００に戻り、処理フローが繰り返されてよい。

このように、磁気軸受けコントローラ１５０のエラー検出に基づいて、センサの較正、アクチュエータの較正及び磁気軸受けの制御パラメータの再設定を行うようにしてもよい。

４．１．８ タッチダウン時のフロー
図１３は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置において、磁気軸受けのタッチダウン時にレーザコントローラが行う処理フローの一例を示した図である。

磁気軸受け１００、１０１の更に軸方向外側には、停電等が発生して磁気軸受け１００、１０１の磁気浮上力が突然に消滅した場合であっても、ロータとステータが直接接触して両者を破損することが無いように、接触式のタッチダウンベアリングが設置されている。かかるタッチダウンベアリングに軸９０が接触するいわゆるタッチダウンが発生した場合には、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータに影響を与えることも考えられるので、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの再設定を行うことが好ましい。図１３においては、磁気軸受け１００、１０１において、タッチダウンが発生した場合における処理フローの一例について説明する。

ステップＳ１０００では、磁気軸受け１００、１０１にタッチダウンが発生したか否かを判定してよい。タッチダウンが発生した場合には、変位センサ等を用いて磁気軸受けコントローラ１５０でタッチダウンの発生を検出できるので、例えば、磁気軸受けコントローラ１５０でタッチダウンを検出した場合には、ステップＳ１０１０に進んでよい。タッチダウンが発生していないと判定した場合にはステップＳ１０００で待機状態となり、ステップＳ１０００の処理を繰り返してよい。

ステップＳ１０１０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定開始信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ１０２０では、磁気軸受けセンサの較正が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１２０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ１０３０では、磁気軸受けアクチュエータの較正が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１３０と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ１０４０では、磁気軸受け１００、１０１の制御パラメータの取得及び設定が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１４０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ１０５０では、クロスフローファン８０の試運転が行われてよい。このステップは、図５のステップＳ１５０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ１０６０では、磁気軸受け動作が正常か否かの確認がなされてよい。このステップは、図５のステップＳ１６０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。ステップＳ１０６０において、磁気軸受け動作が正常であった場合にはステップＳ１０７０に進み、正常でなかった場合にはステップＳ１０２０に戻り、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定からやり直してよい。

ステップＳ１０７０では、磁気軸受けの制御パラメータ取得及び設定完了信号が送信されてよい。このステップは、図５のステップＳ１７０で説明した内容と同様であるので、その説明を省略する。

ステップＳ１０８０では、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきか否かが判定されてよい。このステップは、図６のステップＳ２８０と同様であるので、その内容を省略する。なお、ステップＳ１０８０において、磁気軸受けの制御パラメータの更新を中止すべきと判定された場合にはそのまま処理フローを終了し、中止すべきでないと判定された場合には、ステップＳ１０００に戻り、処理フローが繰り返されてよい。

このように、磁気軸受けコントローラ１５０によるタッチダウン検出に基づいて、センサの較正、アクチュエータの較正及び磁気軸受けの制御パラメータの再設定を行うようにしてもよい。

４．２ 磁気軸受けの制御パラメータの取得と設定
図１４は、図５のステップＳ１４０、図６のステップＳ２４０、図７のステップＳ３６０、図８のステップＳ５４０、図９のステップＳ６２０、図１０のステップＳ７２０、図１１のステップＳ８２０、図１２のステップＳ９４０及び図１３のステップＳ１０４０で示した磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定の処理ステップについてより詳細に説明するための第１の処理フローを示した図である。

図１４のステップＳ１１００において、磁気軸受け１００、１０１の制御ゲインの取得と設定が行われている。この処理は、クロスフローファン８０の軸９０の幾何学的中心の位置が一定となるように制御する場合の処理フローであり、磁気軸受け１００、１０１の制御ゲインを取得し、設定することにより、そのような制御が可能となる。

図１５は、図１４と同様に、磁気軸受けの制御パラメータの取得及び設定の処理ステップについてより詳細に説明するための第２の処理フローを示した図である。

図１５のステップＳ１１００は、図１４で示したステップＳ１１００と同じ処理であるので、同一のステップ番号が付されている。図１５の処理フローにおいても、まず、磁気軸受け１００、１０１の制御ゲインの取得と設定を行い、クロスフローファン８０の軸９０の幾何学的中心の位置が一定となるように制御することが可能な状態となる。

ステップＳ１１１０では、慣性中心制御パラメータの取得と設定が行われてよい。慣性中心制御においては、クロスフローファン８０の慣性中心の位置が一定となるように制御する。例えば、以下の場合に、慣性中心制御を行うとよい。第１に、クロスフローファン８０の軸９０の幾何学中心とクロスフローファン８０の慣性中心の位置が最初から、一致していない場合。第２に、放電電極の消耗によって、クロスフローファン８０の一部にパーティクルが付着すると、パーティクルの重さにより、クロスフローファン８０の幾何学的中心と、慣性中心との間にズレが生じた場合。第３に、クロスフローファン８０の軸９０が変形することによって、幾何学中心とクロスフローファン８０の慣性中心の位置がしだいにズレた場合。このような場合に、幾何学的中心ではなく、慣性中心が一定となるように軸９０を回転させる制御を行うのが慣性中心制御である。かかる慣性中心制御を行えば、最初から慣性中心と幾何学中心の位置がズレている場合や、レーザチャンバ１０の交換時から時間が経過し、慣性中心が変化していくような場合であっても、各々の段階の状態に応じて慣性中心制御を行うことにより、クロスフローファン８０の回転を安定化させ、振動を低減させ得る。

このような慣性中心制御を行うために、ステップＳ１１１０では、慣性中心制御パラメータを取得してよい。そして、レーザを発振させるために、クロスフローファン８０を回転させる時には、取得した慣性中心制御パラメータを用いて慣性中心制御を行うようにしてよい。

５．磁気軸受けの制御システム
図１６は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受け制御系の一例を示した制御ブロック図である。図１６において、レーザチャンバ１０と軸受けコントローラ１３０からなるフィードバック制御系のブロック図が示されている。なお、レーザチャンバ１０内には、軸９０に変位を検出する変位センサ１２０が新たに設けられているものとする。

図１６において、軸受けコントローラ１３０内のＧａ（ｓ）をセンサ駆動周波数応答関数、Ｇｃ（ｓ）を制御系周波数応答関数、Ｇｓ（ｓ）をアクチュエータ駆動周波数応答関数とし、レーザチャンバ１０内のＨ（ｓ）をチャンバ（ロータ）周波数応答関数とすると、磁気軸受け制御系は図１６のように示される。例えば、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受けの制御系は、このようなブロックで構成されてよい。

図１７は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受け制御系の一例を図１６よりも具体的に示した図である。

図１７において、レーザチャンバ１０内には、磁気浮上のアクチュエータである電磁石１１０と、ロータ（軸）９０と、変位センサ１２０が設けられている。また、磁気軸受けコントローラ１３０内には、Ａ／Ｄコンバータ１３１と、デジタル回路１３２と、記憶素子又は外部端子１３３と、Ｄ／Ａコンバータ１３４と、パワーアンプ１３５が設けられている。

レーザチャンバ１０内において、ロータ（軸）９０が制御対象であり、電磁石１１０がアクチュエータであり、変位センサ１２０が検出器となる。電磁石１１０により磁気浮上駆動されたロータ（軸）の変位が変位センサ１２０で検出され、そのアナログ値が磁気軸受けコントローラ１３０のＡ／Ｄコンバータ１３１に入力され、デジタル値に変換される。デジタル値に変換された変位データは、デジタル回路１３２に入力され、ロータ（軸）９０を目標制御値にするために最適な値が算出され、記憶素子１３３に記憶される。また、算出された最適値は、Ｄ／Ａコンバータ１３４に入力されてアナログ値に変換され、パワーアンプ１３５に更に入力されて増幅される。増幅されたアナログ値はフィードバックされ、電磁石１１０の出力を制御し、ロータ（軸）９０を目標制御値にするためのフィードバック制御が行われる。

ここで、記憶素子又は外部端子１３３には、予めレーザの工場内で計測したデータを記憶させておき、デジタル回路１３２でこのデータを読み込む構成としてもよい。これにより、デジタル回路１３２での演算処理の負担を著しく軽減できる。また、記憶素子又は外部端子１３３は、外部記憶媒体であってもよいし、ネットワークでデータを取得してもよい。

６．磁気軸受けの較正と制御パラメータの取得と設定
６．１ 磁気軸受けのセンサの較正
図１８は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受けの変位センサの較正方法を説明するための図である。

図１８において、磁気軸受け１００、１０１の第１〜第４の変位センサ１２１〜１２４及び第１〜第４の電磁石１１１〜１１４を含むラジアル方向の断面図が示されている。図１８において、第１〜第４の変位センサ１２１〜１２４及び第１〜第４の電磁石１１１〜１１４の双方とも、ロータ（軸）９０の中心を原点としたときに、Ｘ軸上及びＹ軸上に原点を中心として十字をなすように対向して配置されている。かかる構成において、第１の電磁石１１１のみをオンとし、第２〜第４の電磁石１１２〜１１４をオフとすると、ｙ＋方向にロータ（軸）９０は浮上し、第１の電磁石１１１に吸引され、タッチダウンベアリングに接触した位置で固定される。この状態での変位は、第１の変位センサ１２１の最小値ｙ１_ｍｉｎであるとともに、反対側の第３の変位センサ１２３にとっては最大値ｙ_ｍａｘとなる。

同様にして、第３の電磁石１１３のみをオンとし、第１、第２及び第４の電磁石１１１、１１２、１１４をオフとすると、ロータ（軸）９０は、第３の電磁石１１３の存在する−ｙ方向に吸引され、タッチダウンベアリングと接触した箇所における第３の変位センサ１２３のｙ３_ｍｉｎと、第１の変位センサ１２１のｙ１_ｍａｘが求められる。同様にｘ方向についても行えば、総ての変位センサ１２１〜１２４の最小検出値及び最大検出値が測定される。ここで、各方向に最も接近した実測値（Ｒ_ｍｉｎ）と離間した距離の実測値（Ｒ_ｍａｘ）は、タッチダウンベアリングとロータ（軸）９０との配置関係で予め分かっているので、これに一致するように各変位センサ１１１〜１１４のキャリブレーションを行えば、総ての変位センサ１１１〜１１４について較正を行うことができる。

図１９は、センサ値と理論値との間の関係の一例を示した図である。図１９において、横軸に実際の磁気軸受けとロ−タとの距離、縦軸にセンサ値が示されている。変位センサ１２１〜１２４により実測されたセンサ値を較正直線Ａ、実際の寸法から分かる理論値を理論直線Ｂで表している。図１８で説明したように、最小値と最大値を用いて実測値を取得したので、例えば、距離の最小値と最大値の箇所の２点を通過する直線を求めて、センサ値のキャリブレーションを行えば、各変位センサ１２１〜１２４の中心位置を座標原点に補正することができる。

例えば、このようにして第１〜第４の変位センサ１２１〜１２４の較正を行うことができる。

図２０は、磁気軸受けセンサの較正の処理フローを示した図である。なお、今まで説明した構成要素と同様の構成要素には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

ステップＳ１２００では、第１の電磁石１１１のみがオンとされ、他の第２〜第４の電磁石１１２〜１１４はオフとされてよい。

ステップＳ１２１０では、磁気軸受け１００、１０１のタッチダウンベアリングと軸９０が接触し、第１の電磁石１１１に最も接近した位置で軸９０が固定される。

ステップＳ１２２０では、軸９０が第１の電磁石１１１に最も接近した変位量ｙ１_ｍｉｎと、第３の電磁石１１３から最も離れた変位量ｙ３_ｍａｘが記憶されてよい。この時の記憶は、例えば、記憶素子又は外部端子１３３で行われてもよい。

ステップＳ１２３０では、第２の電磁石１１２のみがオンとされ、第１、第３、第４の電磁石１１１、１１３、１１４が総てオフとされてよい。これにより、軸９０は、第２の電磁石１１２に接近するとともに、第４の電磁石１１４からは離間してゆく。

ステップＳ１２４０では、軸９０がタッチダウンベアリングに接触し、磁気軸受け１００、１０１の内周に最も接近する。

ステップＳ１２５０では、第２の変位センサ１２１の最小値ｘ２_ｍｉｎと第４の変位センサ１２４の最大値ｘ４_ｍａｘが記憶されてよい。

そして、同様のステップを、第３の電磁石１１３及び第４の電磁石１１４でも行ってよい。これにより、第３の変位センサ１２３の最小値ｙ３_ｍｉｎ及び第４の変位センサ１２４の最大値ｘ４_ｍａｘ、第４の変位センサ１２４の最小値ｘ４_ｍｉｎ及び第３の変位センサ１２３の最大値ｙ３_ｍａｘが順次求まる。

ステップＳ１２６０では、各４組の変位センサ１２１〜１２４の変位データｙ１_ｍｉｎ、ｙ１_ｍａｘ、ｙ３_ｍｉｎ、ｙ３_ｍａｘ、ｘ２_ｍｉｎ、ｘ２_ｍａｘ、ｘ４_ｍｉｎ、ｘ４_ｍａｘから、それぞれのセンサの較正直線が求められてよい。

ステップＳ１２７０では、それぞれのセンサの較正直線から、各変位センサ１２１〜１２４の出力値の座標が較正されてよい。

このように、各電磁石１１１〜１１４のうち、１つのみを順次オンにして電流を流して磁気浮上力を発生させることにより、各変位センサ１２１〜１２４の較正を行うことができる。

６．２ 磁気軸受けのアクチュエータの較正
図２１は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受けのアクチュエータの較正方法を説明するための図である。

図２１に示すように、アクチュエータの較正方法としては、まず、初期位置として、ロータ（軸）９０を幾何中心にセットする。つまり、ロータ（軸）９０の中心が、座標系の原点位置と一致するように調整される。この状態は、第１〜第４の電磁石１１１〜１１４からの磁力がバランスし、ロータ（軸）９０が座標系の原点と一致するように出力された状態である。

次いで、第２〜第４の電磁石１１２〜１１４の出力は一定とされた状態で、電磁石に流す電流の大きさを、何段階かの複数段階に変化させ、第１の変位センサ１２１の変位量を検出する。例えば、図２１に示すように、Ｇａ_１、Ｇａ_２、Ｇａ_３、Ｇａ_４の４段階に電磁石の磁力を変化させ、各々の変位量ｙ１＝ｈ（Ｇａ_１）、ｙ２＝ｈ（Ｇａ_２）、ｙ３＝（Ｇａ_３）、ｙ４＝（Ｇａ_４）を測定し、Ｇａ_１、Ｇａ_２、Ｇａ_３、Ｇａ_４とともに、ｙ１、ｙ２、ｙ３、ｙ４を記憶する。なお、ｙ＝ｈ（ｓ）は、アクチュエータ出力ｓのときの変位量を表す関数である。

このような測定を、第２〜第４の電磁石１１２〜１１４についても行い、総ての電磁石１１１〜１１４について、アクチュエータ出力と変位量との関係を取得する。

図２２は、測定したアクチュエータ（電磁石１１１〜１１４）出力とロータ変位量との関係を示した図である。かかるデータを取得することにより、各々のアクチュエータ駆動値と実際のロータ（軸）９０の変位量の関係を把握することができる。

図２３は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置における磁気軸受けアクチュエータの較正の一例を示した処理フロー図である。

ステップＳ１３００では、ロータ（軸）９０を座標系の中心に合わせた後、第１の電磁石の出力値Ｇａ_１を設定する。このとき、第２〜第４の電磁石１１２〜１１４は、出力が一定とされる。

ステップＳ１３１０では、変位量ｙ１＝ｈ（Ｇａ_１）の読み取りが行われる。

ステップＳ１３２０では、出力値Ｇａ_１とともに、変位量が記憶される。

ステップＳ１３３０では、第１の電磁石１１１について、出力値Ｇａ_２が設定される。このときも、他の第２〜第４の電磁石１１２〜１１４は、出力値は一定とされており、最初に設定した出力値が保たれている。

ステップＳ１３４０では、ｙ２＝ｈ（Ｇａ_２）の読み取りが行われる。

ステップＳ１３５０では、Ｇａ_２とともに、変位量ｙ２が記憶される。そして、ステップＳ１３００〜Ｓ１３５０と同様のステップを、Ｇａ_３、・・・、Ｇａ_Ｎについて行い、第１の電磁石１１１についての出力値対変位量の関係を取得する。また、第２〜第４の電磁石１１２〜１１４についても、ステップＳ１３００〜Ｓ１３５０までの処理フローを繰り返し、総ての電磁石について、出力値と変位量の関係を取得する。

ステップＳ１３６０では、アクチュエータ出力値と変位データから、アクチュエータゲインを較正する。

このように、本実施形態に係るエキシマレーザ装置によれば、最初に中心位置にロータ（軸）が配置されるように各アクチュエータの出力値を調整し、その後、１つのアクチュエータだけ出力値を変化させ、順次変位データを取得することにより、アクチュエータゲインを較正することができる。

６．３ 磁気軸受けの制御パラメータの取得と設定
６．３．１ 磁気軸受けの制御ゲインの取得と設定
図２４は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置の磁気軸受けの制御系の一例を示したブロック図である。

図２４において、上側がレーザチャンバ１０であって、レーザチャンバアクチュエータ（電磁石）１１０及び変位センサ１２０を含んでいてもよい。下側が磁気軸受けコントローラ１５０を示している。図中、Ｇｓ（ｓ）はセンサ駆動周波数応答関数であり、Ｇｃ（ｓ）は制御系周波数応答関数であり、Ｇａ（ｓ）はアクチュエータ駆動周波数応答関数であり、Ｈ（ｓ）はチャンバ（ロータ）周波数応答関数である。

図２４に示すように、電磁石１１０にステップ関数を入力したときのステップ応答の変位センサデータから、周波数成分を抽出し、浮上位置が安定となるような制御ゲインを決定する。これは、長時間使用、長時間不使用又は環境の変化に対応するために行う。なお、この実施形態では、ステップ関数を入力したときのステップ応答の変位センサデータから周波数成分を抽出しているが、この例に限定されることなく、所定の関数を入力して、応答したセンサデータから周波数成分を抽出してもよい。

図２５は、図２４で説明したように求めたステップ関数の入力に対するステップ応答の周波数成分と、出力ゲイン調整値との関係を示した図である。図２５において、横軸が周波数、縦軸が出力ゲイン調整値を示している。図２５に示すように、変位センサの応答の周波数成分解析を行い、これから浮上位置が安定となるゲイン量を決定する。

図２６は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置における磁気軸受けの制御ゲインの取得及び設定方法の処理フローを示した図である。

ステップＳ１４００では、第１の電磁石１１１にステップ関数が入力され、ステップ応答が出力される。

ステップＳ１４１０では、第１の変位センサ１２１と、これに対向する第３の変位センサ１２３とから、Ｘ方向におけるステップ応答のデータが取得される。

ステップＳ１４２０では、ステップ応答の周波数成分ｆ１，ｆ２，・・・ｆｎが解析される。

ステップＳ１４３０では、ステップ応答の周波数成分解析結果が記憶保存される。次いで、第２〜第４の電磁石１１２〜１１４について、ステップＳ１４００〜Ｓ１４３０の処理フローが繰り返され、第１〜第４の電磁石１１１〜１１４のステップ応答の周波数成分解析結果データが保存される。

ステップＳ１４４０では、総ての周波数成分解析結果データから、ロータ（軸）９０が最適な浮上位置となる制御ゲインが決定される。

このように、各電磁石１１１〜１１４に個別にステップ関数を入力し、そのステップ応答の周波数成分を解析することにより、最適な制御ゲインを算出することができる。

６．３．２ 慣性中心制御パラメータの取得と設定
図２７は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置における慣性中心制御の制御パラメータの取得及び設定について説明するための図である。

図２７において、第１〜第４の電磁石１１１〜１１４及び第１〜第４の変位センサ１２１〜１２４を含むラジアル方向の断面が示されている。図２７において、第１〜第４の電磁石１１１〜１１４及び第１〜第４の変位センサ１２１〜１２４の他、ステータ側の回転位置検出センサ１２５と、ロータ（軸）９０側の回転位置検出センサ１２６が各々磁気軸受け１００、１０１側とロータ（軸）９０側に設けられている点で、今まで説明した実施形態の断面図とは異なっている。

慣性中心制御とは、幾何学的な中心位置を回転軸としてロータを回転させるのではなく、ロータの重心（慣性中心）を回転軸としてロータを回転させる制御のことを意味する。よって、ロータ（クロスフローファン８０及び軸９０、以下、「ロータ８０、９０」と呼んでよいこととする）の重心が幾何学的な中心から外れた場合には、重心を回転軸としてロータ８０、９０を回転させるようにする。これにより、ロータ８０、９０の回転が常にスムーズに行われ、高速回転時においても振動を抑制することができる。

かかる慣性中心制御を行うためには、まず、ロータ８０、９０の重心位置を検出する。重心位置の検出のためには、まずはモータ１４０側の磁気軸受け１００と、モータ１４０の反対側の磁気軸受け１０１の双方について、幾何中心でロータ８０、９０が回転するように制御し、回転位置情報とともに、電磁石１１１〜１１４の最適設定値を記憶する。

そして、位相と電磁石１１１〜１１４の設定値の分布から慣性中心を求め、回転の位相に応じたオフセット量の調整をしながらロータ８０、９０を慣性中心で回転させる、という処理を行う。

図２８は、幾何中心でロータ（軸）９０を回転させた場合のロータ回転位置（位相）と電磁石ｎの設定値の一例を示した図である。図２８（Ａ）は、ロータ回転位置（位相）を示し、図２８（Ｂ）は、電磁石ｎの設定値と、幾何中心からのズレを示した図である。

図２８（Ａ）で示した位相変化に基づいて、電磁石ｎの設定値は特性線Ａのように変化する。また、同様に、図２８（Ａ）で示した位相変化に基づいて、幾何中心からのズレは、特性線２８Ｂのように変化する。

つまり、ロータ８０、９０の慣性中心（重心）が幾何中心と異なっている場合に、ロータを幾何中心で無理に回転させると、ロータ８０、９０は遠心力を受けて幾何中心からずれようとする。そこで、ロータ８０、９０を複数回回転させ、前回の同位相の電磁石の設定値と比較することで、幾何中心を回転軸としてロータ８０、９０を回転させた場合に、幾何中心付近で安定した回転となるように、位相と設定値を求める。これにより、幾何中心で回転させた場合の各位相における最適設定値、つまり幾何中心で回転させた場合の制御モデルが得られる。

図２８（Ｂ）に示すように、特性線Ａで示す電磁石ｎの設定値と、特性線Ｂで示す幾何中心からのズレが求まるが、このズレを最小にするように制御した電磁石ｎの各位相における設定値を算出すれば、上述の制御モデルを求めることができる。

図２９は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置における慣性中心の算出方法の一例を示した図である。図２９（Ａ）は、ロータ回転位置（位相）を示した図であり、図２９（Ｂ）は、図２９（Ａ）に示した各位相における電磁石ｎの算出値の一例を示した図である。

図２８で説明した、幾何中心でロータを回転させた場合の各位相における最適設定値の情報から、慣性中心（重心）を算出してよい。そして、その慣性中心のオフセット値を電磁石１１１〜１１４の出力に反映させることで、ロータ８０、９０が慣性中心で回転するように制御してよい。

図３０は、本実施形態に係るエキシマレーザ装置における慣性中心制御の制御パラメータの取得及び設定方法の処理フローの一例を示した図である。

ステップＳ１５００では、ロータ８０、９０を、幾何中心を回転軸として回転させる幾何中心制御が行われる。

一方、ステップＳ１５０１では、ステップＳ１５００に並行して、回転位置情報の取得が行われる。つまり、幾何中心制御によりロータ８０、９０を回転させつつ、その回転位置情報を取得してゆく。

ステップＳ１５１０では、回転位置情報と、幾何中心制御中の電磁石設定値が保存される。

ステップＳ１５２０では、Ｍ回回転させ、幾何中心制御の各回転位置における電磁石設定の最適値が算出される。

ステップＳ１５３０では、算出した結果から、幾何中心制御の各回転位置情報における最適な電磁石設定を示した制御モデルが決定される。

ステップＳ１５４０では、回転位置情報と電磁石１１１〜１１４の電流値から、慣性中心（重心）の位置が算出される。

ステップＳ１５５０では、幾何中心から慣性中心へのオフセット分を算出する演算処理が行われる。

ステップＳ１５６０では、ロータ８０、９０の回転軸が、幾何中心から慣性中心位置に補正され、慣性中心制御による回転駆動が行われる。

７．その他
７．１ アキシャル方向の変位センサの較正とアクチュエータの較正
図３１は、アキシャル方向の磁気軸受けの断面構成の一例を示した図である。今まで、ラジアル方向について変位センサ及びアクチュエータを較正する実施形態について説明したが、同様に、アキシャル方向についても、変位センサ及びアクチュエータの較正を行うことが可能である。以下、その内容について説明する。

図３１において、アキシャル方向の軸軸受け１０２は、アキシャル方向において、軸９０と、ディスク９１と、第５の電磁石１１５と、第６の電磁石１１６と、第５の変位センサ１２７と、第６の変位センサ１２８とを備える。軸９０は、端部に円盤状のディスク９１を備える。第５の変位センサ１２７及び第６の変位センサ１２８は、ディスク９１をアキシャル方向に挟むように両側に配置される。また、第５の電磁石１１５及び第６の電磁石１１６は、第５の変位センサ１２７及び第６の変位センサ１２８のそれぞれアキシャル方向における外側に配置される。例えば、第６の電磁石１１６のみをオンとし、第５の電磁石１１５をオフとすれば、ディスク９１は第６の電磁石１１６の方向に吸引されて移動する。そのような動きは、第５及び第６の変位センサ１２７、１２８で各々検出でき、各々の値から、ディスク９１のアキシャル方向における位置を検出できる。

キャリブレーションの方法としては、まず、第５の電磁石１１５をオフ、第６の電磁石１１６をオンとし、磁気軸受け１０２に最も接近するまでディスク９１を移動させる。そして、そのときのセンサ変位量を記憶する。

次いで、反対側の方向にも同様の動作を行い、総ての変位量のデータ（例えば、Ｚ_ｍａｘ、Ｚ_ｍｉｎ）から、センサと座標系との関係を補正して、第５及び第６の変位センサ１２７、１２８のキャリブレーションを行う。

図３２は、実際の磁気軸受け１０２とディスク９１との距離と変位センサ１２７、１２８のセンサ値との関係の一例を示した図である。Ｚ_ｍｉｎ、Ｚ_ｍａｘを含めた磁気軸受け１０２の寸法は既知であるので、各々の変位センサ１２７、１２８の較正直線を求めることができる。得られたそれぞれの較正直線から、変位センサ１２７、１２８の中心位置を座標原点に較正してよい。

図３３は、アキシャル方向における変位センサの較正方法の一例を示した処理フロー図である。

ステップＳ１６００では、第５の電磁石１１５がオンとされ、第６の電磁石１１６はオフとされてよい。

ステップＳ１６１０では、ディスク９１が、第５の電磁石１１５側の軸軸受け１０２に最も接近し、最終的に接触してよい。この場合は、Ｒ_ｍｉｎ＝０としてよい。

ステップＳ１６２０では、第５のセンサ１２７及び第６の変位センサ１２８で計測した変位量が記憶される。

ステップＳ１６３０では、第６の電磁石１１６がオンとされ、第５の電磁石１１５がオフとされてよい。ディスク９１は、第６の電磁石１１６側に移動する。

ステップＳ１６４０では、ディスク９１が第６の電磁石１１６側の磁気軸受け１０２に最も接近し、最終的に接触してよい。

ステップＳ１６５０では、ディスク９１が第６の電磁石１１６側の磁気軸受け１０２に接触した状態で、第５の変位センサ及び第６の変位センサの測定値である変位量が記憶される。

ステップＳ１６６０では、各１組の変位センサ１２７、１２８の変位データであるｚ５_ｍｉｎ、ｚ５_ｍａｘ、ｚ６_ｍｉｎ、ｚ６_ｍａｘからそれぞれのセンサの較正直線が求まる。

ステップＳ１６７０では、それぞれのセンサの較正直線からセンサ出力値の座標が較正され、キャリブレーションが完了する。

図３４は、アキシャル方向におけるアクチュエータのキャリブレーションの一例を説明するための図である。

図３４において、図３１と同様に、アキシャル方向の磁気軸受け１０２の断面構成が示されている。まず、ロータである軸９０が、初期位置として磁気軸受け１０２のアキシャル方向の幾何中心に位置するように、第５及び第６の電磁石１１５、１１６の設定値をセットする。

次に、第５の電磁石１１５に流れる電流は一定としたまま、第６の電磁石１１６に流れる電流の大きさを、何段階かの複数段階に変化させ、変位センサの変位量を計測する。図３４に示すように、例えば、ｚ＝ｈ（ｓ）を、アクチュエータ出力ｓのときの変位量を表す関数としたときに、ｚ１＝ｈ（Ｇａ_１）、ｚ２＝ｈ（Ｇａ_２）、ｚ３＝ｈ（Ｇａ_３）、ｚ４＝ｈ（Ｇａ_４）と４段階にアクチュエータ出力の段階を変化させ、変位センサ１１５、１１６の変位量を検出する。

この動作を、第５の電磁石１２７についても行えば、総ての変位量のデータから、電磁石１１５、１１６のキャリブレーションを行うことができる。

図３５は、アキシャル方向における磁気軸受けのアクチュエータ出力とディスク変位量との関係を示した図である。図３５に示すようなデータを取得することにより、アクチュエータ駆動値と実際のディスクの変位量との関係が分かる。

図３６は、アキシャル方向における磁気軸受けのアクチュエータの較正方法の処理フローの一例を示した図である。

ステップＳ１７００では、軸９０の端部であるディスク９１が、磁気軸受け１０２の幾何中心となるように第５及び第６の電磁石１１５、１１６が設定され、その後、第５の電磁石の出力値Ｇａ_５が設定されるとともに、第６の電磁石の出力値は一定とされる。

ステップＳ１７１０では、ディスク９１の変位量ｚ５＝ｈ（Ｇａ_５）の読み取りが行われる。

ステップＳ１７２０では、Ｇａ_５とともに、変位量が記憶される。

ステップＳ１７３０では、軸９０の端部であるディスク９１が、磁気軸受け１０２の幾何中心となるように第５及び第６の電磁石１１５、１１６が設定され、その後、第６の電磁石の出力値Ｇａ_６が設定されるとともに、第５の電磁石の出力値は一定とされる。

ステップＳ１７４０では、ディスク９１の変位量ｚ６＝ｈ（Ｇａ_６）の読み取りが行われる。

ステップＳ１７５０では、Ｇａ_６とともに、変位量が記憶される。

ステップＳ１７６０では、アクチュエータ（電磁石１１５、１１６）出力値と変位データから、アクチュエータゲインがキャリブレーションされる。

このように、本実施形態によれば、アキシャル方向についても、センサ及びアクチュエータの較正を行うことができる。

以上、本開示の好ましい実施形態について詳説したが、本開示は、上述した実施形態に制限されることはなく、本開示の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

１０ レーザチャンバ
２０、２１ 電極
８０ クロスフローファン
９０ 軸
１００、１０１ 磁気軸受け
１５０ 磁気軸受けコントローラ
２４０ レーザコントローラ
２８０ レーザフレーム

Claims (3)

1. レーザを発生させるレーザチャンバと、
   該レーザチャンバ内に設けられた一対の放電電極と、
   前記レーザチャンバ内に設けられ、前記レーザチャンバ内のガスを循環可能に構成された磁気軸受けを備えたファンと、
   前記レーザチャンバを収容する筐体と、
   前記磁気軸受けに電気的に接続され、前記磁気軸受けを制御可能であるとともに、前記レーザチャンバとは別体として前記筐体内に設けられた磁気軸受けコントローラと、
   前記レーザの発生を制御するレーザコントローラと、
   を備え、
   前記ファンは、ロータを備え、
   前記磁気軸受けは、前記ロータを浮上させる磁気浮上アクチュエータと、前記ロータの位置を検出する変位センサとを備え、
   前記レーザコントローラは、前記磁気軸受けコントローラに、
   前記変位センサ及び前記磁気浮上アクチュエータの較正を行わせるとともに、較正された前記変位センサ及び前記磁気浮上アクチュエータを用いて、前記磁気軸受けの制御に必要な制御パラメータを算出して設定させ、
   前記ファンの回転数を制御するモータコントローラが、前記ファンを回転させるモータと前記磁気軸受けコントローラとに接続されている
   放電励起式ガスレーザ装置。
2. 前記レーザコントローラは、前記レーザチャンバの交換後の設置と、前記磁気軸受けのタッチダウンと、前記磁気軸受けのエラーの少なくとも１つを検出したときに、前記制御パラメータの算出及び設定を前記磁気軸受けコントローラに行わせる
   請求項１に記載の放電励起式ガスレーザ装置。
3. 前記レーザチャンバは、独立して交換可能であり、
   前記レーザコントローラは、前記レーザチャンバの交換後に、所定の時間経過、前記レーザの所定の出力回数、前記レーザチャンバ内の所定のガス圧の所定の変化、前記レーザチャンバの振動、前記レーザの波長安定性の所定の変化、前記レーザのエネルギ安定性の所定の変化、前記磁気軸受けのタッチダウン、及び前記磁気軸受けコントローラのエラー、の少なくとも１つを検出したときに、前記磁気軸受けコントローラに、前記制御パラメータの算出と設定を行わせる
   請求項１に記載の放電励起式ガスレーザ装置。

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