JP6364476B2 - ガスレーザ装置及びその制御方法 - Google Patents

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Description

本開示は、ガスレーザ装置及びその制御方法に関する。
近年、半導体露光装置(以下、「露光装置」という)においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、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。一般的に、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る。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長248nmの紫外線のレーザ光を出力するKrFエキシマレーザ装置、ならびに波長193nmの紫外線のレーザ光を出力するArFエキシマレーザ装置が用いられる。
概要
本開示の第1の観点に係るガスレーザ装置は、レーザガスを封入するチャンバと、チャンバの内部に配置された一対の電極と、チャンバの内部に配置されたファンと、ファンの回転軸に接続されるモータと、一対の電極の消耗パラメータが示す一対の電極の消耗の進行に伴い、ファンの回転数を上げるように制御する回転数制御部と、を備え、消耗パラメータは、一対の電極の間隔、一対の電極がチャンバの内部に設置されてからの、一対の電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数、一対の電極がチャンバの内部に設置されてからの、一対の電極間に投入されたエネルギーの積算値、チャンバから出力されるレーザ光のパルスエネルギーの安定性、チャンバから出力されるレーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度、の少なくとも1つを含んでもよい。
本開示の第2の観点に係るガスレーザ装置は、レーザガスを封入するチャンバと、チャンバの内部に配置された一対の電極と、チャンバの内部に配置されたファンと、ファンの回転軸に接続されるモータと、一対の電極のうちの1つの電極を、もう1つの電極に近づくように移動させる電極移動機構と、一対の電極の消耗パラメータと電極移動機構による1つの電極の移動量とに基づいて、ファンの回転数を制御する回転数制御部と、を備え、消耗パラメータは、一対の電極がチャンバの内部に設置されてからの、一対の電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数、一対の電極がチャンバの内部に設置されてからの、一対の電極間に投入されたエネルギーの積算値、の少なくとも1つを含んでもよい。
本開示の第3の観点に係るガスレーザ装置は、レーザガスを封入するチャンバと、チャンバの内部に配置された一対の電極と、チャンバの内部に配置されたファンと、ファンの回転軸に接続されるモータと、一対の電極のうちの1つの電極を、もう1つの電極に近づくように移動させる電極移動機構と、電極移動機構による1つの電極の移動量に基づいて、ファンの回転数を制御する回転数制御部と、を備えてもよい。
本開示の第の観点に係るガスレーザ装置の制御方法は、レーザガスを封入するチャンバと、チャンバの内部に配置された一対の電極と、チャンバの内部に配置されたファンと、ファンの回転軸に接続されるモータと、を備えるガスレーザ装置の制御方法であって、一対の電極の消耗パラメータに基づいて、一対の電極の間隔を算出し、算出された一対の電極の間隔の拡大に伴い、ファンの回転数を上げるように制御することを含み、消耗パラメータは、一対の電極がチャンバの内部に設置されてからの、一対の電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数、一対の電極がチャンバの内部に設置されてからの、一対の電極間に投入されたエネルギーの積算値、の少なくとも1つを含んでもよい。
本開示のいくつかの実施形態を、単なる例として、添付の図面を参照して以下に説明する。
図1は、第1の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。 図2は、図1に示されるレーザチャンバの内部構成と、パルスパワーモジュールの構成とを示す。 図3は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第1の制御例を示すフローチャートである。 図4Aは、図3に示される電極ギャップの算出処理の例を示すフローチャートである。 図4Bは、イメージセンサからの出力データの一部を模式的に示す。 図5Aは、図3に示されるファンの回転数の目標値を算出する処理の1つの例を示すフローチャートである。 図5Bは、図3に示されるファンの回転数の目標値を算出する処理の別の例を示すフローチャートである。 図5Cは、ファンの回転数の目標値と電極ギャップとの関係を示す。 図6は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第2の制御例を示すフローチャートである。 図7Aは、図6に示される放電幅の算出処理の例を示すフローチャートである。 図7Bは、イメージセンサからの出力データの一部を模式的に示す。 図8Aは、図6に示されるファンの回転数の目標値を算出する処理の1つの例を示すフローチャートである。 図8Bは、図6に示されるファンの回転数の目標値を算出する処理の別の例を示すフローチャートである。 図8Cは、ファンの回転数の目標値と放電幅との関係を示す。 図9は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第3の制御例を示すフローチャートである。 図10Aは、図9に示される電極ギャップを算出する処理の1つの例を示すフローチャートである。 図10Bは、当該レーザチャンバの全パルス数を算出するためのフローチャートである。 図11Aは、図9に示される電極ギャップを算出する処理の別の例を示すフローチャートである。 図11Bは、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値を算出するためのフローチャートである。 図12は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第4の制御例を示すフローチャートである。 図13は、図12に示されるレーザ光のパルスエネルギー安定性を算出する処理の例を示すフローチャートである。 図14は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第5の制御例を示すフローチャートである。 図15は、図14に示されるレーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度を算出する処理の例を示すフローチャートである。 図16は、第2の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。 図17は、図16に示されるレーザチャンバの内部構成と、パルスパワーモジュールの構成とを示す。 図18は、図16に示されるコネクタの詳細な構成を示す。 図19は、図16に示される電極移動機構及び絶縁部の詳細な構成を示す。 図20は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第6の制御例を示すフローチャートである。 図21は、図20に示される電極ギャップ調整発振の処理の例を示すフローチャートである。 図22は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第7の制御例を示すフローチャートである。 図23は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第8の制御例を示すフローチャートである。 図24は、図23に示される電極移動の処理の例を示すフローチャートである。 図25は、当該レーザチャンバの全パルス数に応じた電極ギャップの推移を示すグラフである。 図26は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第9の制御例を示すフローチャートである。 図27は、図26に示される電極移動の処理の例を示すフローチャートである。 図28は、第3の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。 図29は、図28に示されるレーザチャンバの内部構成と、パルスパワーモジュールの構成とを示す。 図30は、第4の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。 図31は、第4の実施形態においてレーザ光のパルスエネルギーを制御するためのフローチャートである。 図32は、第4の実施形態においてレーザチャンバ内の圧力を制御するためのフローチャートである。 図33は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第10の制御例を示すフローチャートである。 図34は、一対の電極の消耗に伴うレーザチャンバ内の圧力の変化と、それに応じたファンの回転数の目標値の設定例を示すグラフである。 図35は、エキシマレーザ装置におけるファンの回転数と、レーザ光のパルスエネルギー安定性との関係を模式的に示す。 図36は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
実施形態
<内容>
1.概要
2.エキシマレーザ装置の構成(第1の実施形態)
2.1 レーザチャンバ
2.2 光共振器
2.3 各種センサ
2.4 レーザ制御部
2.5 熱交換器
2.6 パルスパワーモジュールの構成
2.7 電極の消耗による放電幅の拡大
3.ファンの回転数の制御
3.1 第1の制御例
3.2 第2の制御例
3.3 第3の制御例
3.4 第4の制御例
3.5 第5の制御例
4.電極移動機構を備えたエキシマレーザ装置(第2の実施形態)
4.1 構成
4.2 第6の制御例
4.3 第7の制御例
4.4 第8の制御例
4.5 第9の制御例
5.電極移動機構を備えたエキシマレーザ装置(第3の実施形態)
6.ガス供給及び排気装置を備えたエキシマレーザ装置(第4の実施形態)
6.1 構成
6.2 充電電圧によるパルスエネルギー制御
6.3 ガス圧制御
6.4 第10の制御例
7.音響波の影響について
8.制御部の構成
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示のいくつかの例を示すものであって、本開示の内容を限定するものではない。また、各実施形態で説明される構成及び動作の全てが本開示の構成及び動作として必須であるとは限らない。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、重複する説明を省略する。
1.概要
露光装置用のエキシマレーザ装置においては、チャンバの内部に一対の電極が配置されていてもよい。チャンバの内部にはレーザガスが封入されてもよく、チャンバの内部でファンによりレーザガスが循環されてもよい。このエキシマレーザ装置は、一対の電極に高電圧を印加して放電させることによって、レーザガスを励起し、レーザ発振するようにしてもよい。
しかしながら、エキシマレーザ装置において放電を繰り返すと、放電の回数に応じて一対の電極の表面が消耗し、一対の電極の間隔が広がる場合がある。一対の電極の間隔が広がると、電界分布が変化し、放電幅が広がり得る。放電幅が広がると、ファンの回転数が一定の場合には、以下の式で定義されるCR値が小さくなり得る。
CR=vt/W
但し、vは一対の電極間におけるレーザガスの流速であり、tは放電間隔であり、Wは放電幅であり得る。放電幅は、一対の電極間に形成される放電領域の、レーザガスの流れ方向に沿った長さであり得る。
上述のCR値が小さくなると、放電によって生成された物質が放電領域から十分に排出される前に次の放電が始まってしまうことがあり得る。その結果、放電が不安定となり、エネルギー安定性が悪化し得る。
そこで、一対の電極が消耗する前に、あらかじめファンの回転数を高く設定しておき、放電が不安定とならないようにすることも考えられる。しかしながら、一対の電極が消耗する前からファンの回転数を高くすると、ファンによる消費電力が必要以上に高くなり得る。
本開示の1つの観点によれば、一対の電極の消耗パラメータに基づいて、ファンの回転数が制御されてもよい。また、一対の電極を近づけるように移動させる移動機構を備え、移動機構による移動量に基づいて、ファンの回転数が制御されてもよい。
2.エキシマレーザ装置の構成(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。図1に示されるエキシマレーザ装置は、レーザチャンバ10と、一対の電極11a及び11bと、充電器12と、パルスパワーモジュール(PPM)13と、を含んでもよい。図1においては、レーザ光の進行方向に略垂直な方向からみたレーザチャンバ10の内部構成が示されている。
エキシマレーザ装置は、さらに、クロスフローファン21と、モータ22と、回転数制御部31と、を含んでもよい。本開示において、クロスフローファン21のことを単にファンと称することがある。エキシマレーザ装置は、さらに、狭帯域化モジュール14と、出力結合ミラー15と、パルスエネルギー計測部17と、ビームプロファイル計測部18と、レーザ制御部30と、を含んでもよい。ビームプロファイル計測部18は、本開示における間隔計測部を構成し得る。図1に示されるエキシマレーザ装置は、エキシマレーザ装置から出力されるレーザ光を用いて露光を行う露光装置100に接続されてもよい。
2.1 レーザチャンバ
レーザチャンバ10は、例えばアルゴン、ネオン及びフッ素等を含むレーザ媒質としてのレーザガスが封入されるチャンバでもよい。一対の電極11a及び11bは、レーザ媒質を放電により励起するための電極として、レーザチャンバ10内に配置され得る。レーザチャンバ10には開口が形成され、この開口を電気絶縁部20が塞いでいてもよい。電極11aは電気絶縁部20に支持され、電極11bはレーザチャンバ10の内部仕切板10cに支持されていてもよい。電気絶縁部20には、導電部20aが埋め込まれていてもよい。導電部20aは、パルスパワーモジュール13から供給される高電圧を電極11aに印加するものであってもよい。
クロスフローファン21の回転軸は、レーザチャンバ10の外部に配置されたモータ22に接続されていてもよい。モータ22がクロスフローファン21を回転させることにより、レーザガスがレーザチャンバ10の内部で循環してもよい。回転数制御部31は、モータ22の回転速度又はトルクを制御することによって、クロスフローファン21の回転速度を制御してもよい。モータ22が交流モータである場合には、回転数制御部31は、交流電源とインバータとを含んでもよい。インバータは、交流電源からモータ22に供給される交流電流の周波数を変更可能であってもよい。モータ22が直流モータである場合には、回転数制御部31は、モータ22に供給される直流電圧を変更可能な電源装置であってもよい。
充電器12は、例えば電源装置に接続されたコンデンサによって構成されてもよく、一対の電極11a及び11b間に高電圧を印加するための電気エネルギーを保持し得る。パルスパワーモジュール13は、レーザ制御部30によって制御されるスイッチ13aを含んでもよい。スイッチ13aがOFFからONになると、パルスパワーモジュール13は、充電器12に保持されていた電気エネルギーからパルス状の高電圧を生成し、この高電圧を一対の電極11a及び11b間に印加してもよい。
一対の電極11a及び11b間に高電圧が印加されると、一対の電極11a及び11b間に放電が起こり得る。この放電のエネルギーにより、レーザチャンバ10内のレーザ媒質が励起されて高エネルギー準位に移行し得る。励起されたレーザ媒質が、その後低エネルギー準位に移行するとき、そのエネルギー準位差に応じた光を放出し得る。
レーザチャンバ10の両端にはウインドウ10a及び10bが設けられてもよい。レーザチャンバ10内で発生した光は、ウインドウ10a及び10bを介してレーザチャンバ10の外部に出射し得る。
2.2 光共振器
狭帯域化モジュール14は、プリズム14aと、グレーティング14bとを含んでもよい。プリズム14aは、レーザチャンバ10のウインドウ10aから出射された光のビーム幅を拡大させるとともに、その光をグレーティング14b側に透過させ得る。また、プリズム14aは、グレーティング14bからの反射光のビーム幅を縮小させるとともに、その光をレーザチャンバ10側に透過させ得る。また、プリズム14aは、光を透過させるとき、光の波長に応じて異なった角度で光を屈折させ得る。従って、プリズム14aは波長分散素子としても機能し得る。
グレーティング14bは、高反射率の材料によって構成され、表面に多数の溝が所定間隔で形成されていてもよい。各溝は例えば三角溝であってもよい。プリズム14aからグレーティング14bに入射した光は、各溝の斜面において、各溝の方向(図1における上下方向)に対して垂直な多方向に反射し得る。1つの溝において反射した反射光と、他の1つの溝において反射した反射光とが重なり合うとき、それらの反射光の間の光路長の差は、それらの反射光の反射角度に依存し得る。そして、当該光路長の差に対応する波長の光は、それらの反射光どうしで位相が一致して強め合うことができ、当該光路長の差に対応しない波長の光は、それらの反射光どうしで位相が一致せずに弱め合うことができる。この干渉作用の結果、反射角度に応じて特定の波長付近の光を取り出すことができ、当該特定の波長の光を多く含む光がプリズム14aを介してレーザチャンバ10に戻され得る。従って、グレーティング14bは波長分散素子として機能し得る。
このように、プリズム14aとグレーティング14bとによって、レーザ光のスペクトル幅を狭くする狭帯域化モジュール14が構成され得る。
出力結合ミラー15の表面には、部分反射膜がコーティングされていてもよい。従って、出力結合ミラー15は、レーザチャンバ10のウインドウ10bから出力される光のうちの一部を透過させて出力し、他の一部を反射させてレーザチャンバ10内に戻してもよい。
出力結合ミラー15とグレーティング14bとの間の距離は、狭帯域化モジュール14によって選択される上記特定の波長の光が定常波を形成する距離に設定され得る。従って、狭帯域化モジュール14と出力結合ミラー15とで、光共振器が構成され得る。レーザチャンバ10から出射した光は、狭帯域化モジュール14と出力結合ミラー15との間で往復し、電極11aと電極11bとの間のレーザゲイン空間を通過する度に増幅され得る。増幅された光の一部が、出力結合ミラー15を介して、レーザ光として出力され得る。
2.3 各種センサ
パルスエネルギー計測部17は、ビームスプリッタ17aと、集光光学系17bと、光センサ17cとを含んでもよい。ビームスプリッタ17aは、出力結合ミラー15を透過したレーザ光を高い透過率で露光装置100に向けて透過させるとともに、レーザ光の一部を集光光学系17bに向けて反射してもよい。集光光学系17bは、ビームスプリッタ17aによって反射された光を光センサ17cの感光面に集光してもよい。光センサ17cは、感光面に集光されたレーザ光のパルスエネルギーを検出し、検出されたパルスエネルギーのデータをレーザ制御部30に出力してもよい。
ビームプロファイル計測部18は、ビームスプリッタ18aと、転写光学系18bと、イメージセンサ18cとを含んでもよい。ビームスプリッタ18aは、出力結合ミラー15及びビームスプリッタ17aを透過したレーザ光を高い透過率で露光装置100に向けて透過させるとともに、レーザ光の一部を転写光学系18bに向けて反射してもよい。転写光学系18bは、ビームスプリッタ18aによって反射された光の断面の像を、レーザ光のビームプロファイルとしてイメージセンサ18cの感光面に転写してもよい。イメージセンサ18cは、感光面に転写されたレーザ光のビームプロファイルを検出し、検出したビームプロファイルのデータをレーザ制御部30に出力してもよい。
2.4 レーザ制御部
レーザ制御部30は、露光装置100に設けられた露光装置制御部110との間で各種信号を送受信してもよい。例えば、露光装置制御部110からパルスレーザ光出力開始信号を受信してもよい。また、レーザ制御部30は、充電器12に対して充電電圧の設定信号を送信したり、パルスパワーモジュール13に対してスイッチON又はOFFの指令信号を送信したりしてもよい。
レーザ制御部30は、パルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーのデータを受信してもよく、このパルスエネルギーのデータを参照して充電器12の充電電圧を制御してもよい。充電器12の充電電圧を制御することにより、レーザ光のパルスエネルギーが制御されてもよい。
また、レーザ制御部30は、パルスエネルギー計測部17から受信したデータに基づいて、エキシマレーザ装置の発振パルス数を計数してもよい。また、レーザ制御部30は、クロスフローファン21の回転数の目標値に従って、回転数制御部31に回転数制御信号を送信してもよい。
2.5 熱交換器
図2は、図1に示されるレーザチャンバ10の内部構成と、パルスパワーモジュール13の構成とを示す。図2においては、レーザ光の進行方向に略平行な方向からみたレーザチャンバ10の内部構成が示されている。レーザチャンバ10の内部仕切板10cを含む導電性部材は、接地電位に接続されてもよい。電極11bは内部仕切板10cを介して接地電位に接続されていてもよい。
レーザチャンバ10の内部には、一対の電極11a及び11bと、クロスフローファン21との他に、熱交換器26が配置されてもよい。クロスフローファン21が回転することにより、レーザガスは、矢印Aで示されるようにレーザチャンバ10の内部で循環してもよい。熱交換器26は、放電によって高温となったレーザガスの熱エネルギーをレーザチャンバ10の外部に排出してもよい。
2.6 パルスパワーモジュールの構成
パルスパワーモジュール13は、主コンデンサC0と、固体スイッチSWと、昇圧トランスTrと、複数の磁気スイッチSr1〜Sr3と、複数のコンデンサC1〜C3と、を備えてもよい。
磁気スイッチSr1〜Sr3は、いずれも、可飽和リアクトルを含み得る。磁気スイッチSr1〜Sr3の各々は、その両端に印加された電圧の時間積分値が、各磁気スイッチの特性で決まる所定の値になると、低インピーダンスとなり得る。
主コンデンサC0は、充電器12から所定の充電電圧Vを印加されて、充電されてもよい。このとき、固体スイッチSWは絶縁状態となっていてもよい。
固体スイッチSWは、半導体スイッチを含んでもよく、図1を参照しながら説明したスイッチ13aに相当してもよい。固体スイッチSWは、レーザ制御部30からの信号に基づいて短絡し得る。
固体スイッチSWが短絡状態になると、充電電圧Vにより主コンデンサC0に蓄えられた電荷が、昇圧トランスTrの一次側に流れ得る。そして、昇圧トランスTrに発生した磁束によって、昇圧トランスTrの二次側に誘導起電力が発生し得る。このとき、昇圧トランスTrの一次側と二次側との巻数比に応じて、二次側の電圧が昇圧され得る。
昇圧トランスTrの二次側に発生する誘導起電力により、磁気スイッチSr1の両端に印加された電圧の時間積分値が所定の値になると、磁気スイッチSr1が低インピーダンスとなり得る。その結果、昇圧トランスTrの二次側と、磁気スイッチSr1と、コンデンサC1とを含む第1のループに、電流が流れ得る。これにより、コンデンサC1が充電され得る。
コンデンサC1の充電により、磁気スイッチSr2の両端に印加された電圧の時間積分値が所定の値になると、磁気スイッチSr2が低インピーダンスとなり得る。その結果、コンデンサC1と、磁気スイッチSr2と、コンデンサC2とを含む第2のループに、電流が流れ得る。これにより、コンデンサC2が充電され得る。
このとき、第2のループが、第1のループよりもインダクタンスが小さくなるように構成されていれば、パルスの圧縮が行われ得る。すなわち、第2のループを流れる電流は、第1のループを流れる電流よりもパルス幅が小さく、尖頭値が大きなパルス電流となり得る。
同様にして、第2のループから、コンデンサC2と、磁気スイッチSr3と、コンデンサC3とを含む第3のループに、パルス電流が転送され、さらにパルスの圧縮が行われ得る。
コンデンサC3の電圧がブレークダウン電圧に達すると、一対の電極11a及び11b間のレーザガスに絶縁破壊が生じ得る。これにより、レーザガスが励起され、パルスレーザ光が発生し得る。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されることにより、所定の発振周波数で、パルスレーザ光が出力され得る。ここで、一対の電極11a及び11bに投入されるエネルギーEinは以下の式で表され得る。
Ein=T・C・V/2
ここで、Tは転送効率であってもよい。Cは主コンデンサC0の容量であってもよい。
2.7 電極の消耗による放電幅の拡大
一対の電極11a及び11b間に高電圧が印加されると、図2に示される放電領域D1において放電が発生し得る。この放電領域D1は、電極11aの幅又は電極11bの幅よりも、若干広い放電幅W1を有してもよい。
放電の繰り返しにより、一対の電極11a及び11bが消耗し、電極ギャップG(図1参照)が拡大すると、放電領域も拡大し得る。一対の電極11a及び11bが消耗する前の放電領域D1に比べて、一対の電極11a及び11bが消耗することによって拡大した放電領域D2は、放電幅W1よりも大きい放電幅W2を有し得る。放電幅が広がると、クロスフローファン21の回転数が一定の場合には、上述のCR値が小さくなり得る。
そこで、以下に示される処理により、一対の電極11a及び11bの消耗に応じてクロスフローファン21の回転数を増大させる制御を行ってもよい。
3.ファンの回転数の制御
3.1 第1の制御例
図3は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第1の制御例を示すフローチャートである。図3に示される処理は、第1の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。
まず、レーザ制御部30は、ビームプロファイル計測部18のイメージセンサ18cからの出力に基づいて、電極ギャップGを算出してもよい(S400)。この処理の詳細については、図4A及び図4Bを参照しながら後述する。
次に、レーザ制御部30は、算出された電極ギャップGに基づいて、ファンの回転数の目標値Rを算出してもよい(S500)。この処理の詳細については、図5A〜図5Cを参照しながら後述する。
次に、レーザ制御部30は、ファンの回転数が目標値Rとなるように、回転数制御部31に回転数制御信号を送信してもよい。回転数制御部31は、回転数制御信号に従い、モータ22の回転速度又はトルクを制御することにより、ファンの回転数を制御してもよい(S600)。
次に、レーザ制御部30は、回転数制御を停止するか否かを判定してもよい(S900)。例えば、露光装置制御部110からレーザ光の出力停止信号を受信した場合には、レーザ制御部30は、回転数制御を停止すると判定してもよい。回転数制御を停止する場合(S900;YES)、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了してもよい。回転数制御を停止しない場合(S900;NO)、レーザ制御部30は、処理を上述のS400に戻してそれ以降の処理を繰り返してもよい。
以上のように、第1の制御例においては、電極ギャップGの算出結果に基づいてファンの回転数を制御してもよい。
図4Aは、図3に示される電極ギャップGの算出処理の例を示すフローチャートである。図4Aに示される処理は、図3に示されるS400のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、レーザ発振が開始されたか否かを判定してもよい(S401)。レーザ発振が開始されたか否かは、レーザ制御部30が充電器12及びパルスパワーモジュール13に対してレーザ発振のための各種信号を送信したか否かによって、判定されてもよい。あるいは、レーザ発振が開始されたか否かは、レーザ制御部30がパルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーEのデータを受信したか否かによって、判定されてもよい。
レーザ制御部30は、レーザ発振が開始されていない場合は(S401;NO)、レーザ発振が開始されるまで上記の判定を繰り返してもよい。レーザ制御部30は、レーザ発振が開始された場合は(S401;YES)、処理をS402に進めてもよい。
S402において、レーザ制御部30は、ビームプロファイル計測部18のイメージセンサ18cからの出力データを読み込んでもよい。
図4Bは、イメージセンサ18cからの出力データの一部を模式的に示す。イメージセンサ18cからの出力データは、転写光学系18bによって転写されたレーザ光の断面の像を表す画像データであってもよい。画像データは、例えば、ビットマップデータとして表現され得る。ビットマップデータは、画像を多くの画素に格子状に分割し、それらの画素における光強度Iをそれぞれ数値で表現したデータであり得る。それらの画素の位置は、電極11a又は電極11bの幅方向に平行なH軸に沿った位置と、電極11aから電極11bに向かう方向に平行なV軸に沿った位置と、によって表されてもよい。
次に、レーザ制御部30は、イメージセンサ18cからの出力データに基づいて、レーザ光のビームサイズBvを算出してもよい(S403)。レーザ光のビームサイズBvの算出は、以下のように行われてもよい。レーザ制御部30は、図4Bに示される画像データにおいて、光強度Iが最も高い画素(HImax,VImax)を選んでもよい。レーザ制御部30は、図4Bの左側に示される画像データにおいて、HImaxの位置における光強度Iのデータを、V軸に沿って抽出してもよい。抽出された光強度Iのデータは、図4Bの右側に示される分布を有してもよい。レーザ制御部30は、図4Bの右側に示される分布から、ビームサイズBvを算出してもよい。ビームサイズBvは、画素(HImax,VImax)における光強度Imaxに対して1/e以上の光強度を有する部分の大きさであってもよい。eはネイピア数でもよい。光強度Imaxに対する比率は、1/eに限らず、これと異なる比率を用いてもよい。さらに、転写光学系18bによる転写倍率が1以外の場合には、転写倍率に基づく補正を行ってもよい。
次に、レーザ制御部30は、ビームサイズBvに基づいて電極ギャップGを算出してもよい(S404)。例えば、電極ギャップGは、ビームサイズBvと略一致するものとし、以下の式により算出されてもよい。
G=Bv
電極ギャップGを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図3に示されるS500に処理を進めてもよい。
図5Aは、図3に示されるファンの回転数の目標値Rを算出する処理の1つの例を示すフローチャートである。図5Aに示される処理は、図3に示されるS500のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、以下の式により、ファンの回転数の目標値Rを算出してもよい(S501)。
R=a・G
ここで、aは、比例定数として用いられる正の数であってもよい。このように、ファンの回転数の目標値Rは、電極ギャップGに比例するものとしてもよい。
ファンの回転数の目標値Rを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図3に示されるS600に処理を進めてもよい。
図5Bは、図3に示されるファンの回転数の目標値Rを算出する処理の別の例を示すフローチャートである。図5Bに示される処理は、図3に示されるS500のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、以下の式により、ファンの回転数の目標値Rを算出してもよい(S511)。
R=f(G)
ここで、f(G)は、電極ギャップGが大きくなるほど微分値が大きくなる関数であってもよい。例えば、f(G)は、2次関数や指数関数であってもよい。電極ギャップGの変化に応じて圧力損失が変化する場合には、ファンの回転数の目標値Rは電極ギャップGに比例しないことが望ましい場合がある。
ファンの回転数の目標値Rを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図3に示されるS600に処理を進めてもよい。
図5Cに、ファンの回転数の目標値Rと電極ギャップGとの関係が示されている。
3.2 第2の制御例
図6は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第2の制御例を示すフローチャートである。図6に示される処理は、第1の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。
第2の制御例は、イメージセンサ18cからの出力に基づいて放電幅Wを算出し(S420)、放電幅Wに基づいてファンの回転数の目標値Rを算出する点(S520)において、図3に示される第1の制御例と異なってもよい。他の点については、第1の制御例と同様でよい。
図7Aは、図6に示される放電幅Wの算出処理の例を示すフローチャートである。図7Aに示される処理は、図6に示されるS420のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、レーザ発振が開始されたか否かを判定してもよい(S421)。この処理は、図4Aを参照しながら説明したS401の処理と同様でよい。
S422において、レーザ制御部30は、ビームプロファイル計測部18のイメージセンサ18cからの出力データを読み込んでもよい。この処理は、図4Aを参照しながら説明したS402の処理と同様でよい。
次に、レーザ制御部30は、イメージセンサ18cからの出力データに基づいて、レーザ光のビームサイズBhを算出してもよい(S423)。
図7Bは、イメージセンサ18cからの出力データの一部を模式的に示す。
レーザ光のビームサイズBhの算出は、以下のように行われてもよい。レーザ制御部30は、図7Bに示される画像データにおいて、光強度Iが最も高い画素(HImax,VImax)を選んでもよい。レーザ制御部30は、図7Bの下側に示される画像データにおいて、VImaxの位置における光強度Iのデータを、H軸に沿って抽出してもよい。抽出された光強度Iのデータは、図7Bの上側に示される分布を有してもよい。レーザ制御部30は、図7Bの上側に示される分布から、ビームサイズBhを算出してもよい。ビームサイズBhは、画素(HImax,VImax)における光強度Imaxに対して1/e以上の光強度を有する部分の大きさであってもよい。
次に、レーザ制御部30は、ビームサイズBhに基づいて放電幅Wを算出してもよい(S424)。例えば、放電幅WとビームサイズBhとの関係式を後述のメモリに記憶しておき、その関係式に基づいて放電幅Wが算出されてもよい。放電幅WとビームサイズBhとの関係式は以下のように表されてもよい。
W=g(Bh)
放電幅Wを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図6に示されるS520に処理を進めてもよい。
図8Aは、図6に示されるファンの回転数の目標値Rを算出する処理の1つの例を示すフローチャートである。図8Aに示される処理は、図6に示されるS520のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、以下の式により、ファンの回転数の目標値Rを算出してもよい(S521)。
R=b・W
ここで、bは、比例定数として用いられる正の数であってもよい。このように、ファンの回転数の目標値Rは、放電幅Wに比例するものとしてもよい。
ファンの回転数の目標値Rを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図6に示されるS600に処理を進めてもよい。
図8Bは、図6に示されるファンの回転数の目標値Rを算出する処理の別の例を示すフローチャートである。図8Bに示される処理は、図6に示されるS520のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、以下の式により、ファンの回転数の目標値Rを算出してもよい(S531)。
R=h(W)
ここで、h(W)は、放電幅Wが大きくなるほど微分値が大きくなる関数であってもよい。例えば、h(W)は、2次関数や指数関数であってもよい。電極ギャップGの変化に応じて圧力損失が変化する場合には、ファンの回転数の目標値Rは放電幅Wに比例しないことが望ましい場合がある。
ファンの回転数の目標値Rを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図6に示されるS600に処理を進めてもよい。
図8Cに、ファンの回転数の目標値Rと放電幅Wとの関係が示されている。
3.3 第3の制御例
図9は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第3の制御例を示すフローチャートである。図9に示される処理は、第1の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。
第3の制御例は、一対の電極11a及び11bの消耗パラメータに基づいて、電極ギャップGを算出する点(S440)において、図3に示される第1の制御例と異なってもよい。他の点については、第1の制御例と同様でよい。
消耗パラメータは、一対の電極11a及び11bの消耗度合いと相関するパラメータであってもよい。消耗パラメータは、例えば、図10A及び図10Bを参照しながら後述される当該レーザチャンバの全パルス数Nchであってもよい。また、消耗パラメータは、例えば、図11A及び図11Bを参照しながら後述される当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値であってもよい。また、消耗パラメータは、例えば、第1の制御例における電極ギャップGであってもよく、第2の制御例における放電幅Wであってもよい。
図10Aは、図9に示される電極ギャップGを算出する処理の1つの例を示すフローチャートである。図10Aに示される処理は、図9に示されるS440のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchのデータを後述のメモリから読み込んでもよい(S441)。当該レーザチャンバの全パルス数Nchを算出する処理については、図10Bを参照しながら後述する。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchに基づいて、以下の式により電極ギャップGを算出してもよい(S442)。
G=G0+k1・Nch
但し、G0は、電極ギャップの初期値であってもよい。k1は、比例定数として用いられる正の数であってもよい。このように、電極ギャップGは、初期値G0を出発点として、当該レーザチャンバの全パルス数Nchの増加に比例して増加するものとしてもよい。
電極ギャップGを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図9に示されるS500に処理を進めてもよい。
図10Bは、当該レーザチャンバの全パルス数Nchを算出するためのフローチャートである。図10Bに示される処理は、図9に示される電極ギャップGの算出やファンの回転数制御とは独立に、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。当該レーザチャンバの全パルス数Nchは、当該レーザチャンバの内部に一対の電極11a及び11bが設置されてからの、当該電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数であってもよい。
まず、レーザ制御部30は、レーザチャンバ10が配置されたときに、当該レーザチャンバ10が配置されるまでの全パルス数Nch0のデータを読み込んでもよい(S11)。当該レーザチャンバ10が配置される前に、当該レーザチャンバ10が別の場所で使用されていた場合や、当該レーザチャンバ10の動作試験が行われていた場合には、当該レーザチャンバ10が配置されるまでの全パルス数Nch0は0より大きい数でもよい。当該レーザチャンバ10が配置されるまでの全パルス数Nch0のデータは、レーザチャンバを識別するためのコードとともに後述のメモリに記憶されていたデータでもよいし、ユーザが入力したデータでもよい。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数NchをNch0にセットしてもよい(S12)。
次に、レーザ制御部30は、パルスレーザ光が出力されたか否かを判定してもよい(S13)。パルスレーザ光は1パルスのレーザ光であってよい。パルスレーザ光が出力されたか否かは、例えば、パルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーEのデータを受信したか否かによって判定されてもよい。パルスレーザ光が出力されない場合(S13:NO)、レーザ制御部30は、パルスレーザ光が出力されるまでこの判定を繰り返してもよい。
パルスレーザ光が出力された場合(S13:YES)、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchに1を加えることにより、Nchの値を更新してもよい(S14)。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchのデータを後述のメモリに書き込んでもよい(S15)。当該レーザチャンバの全パルス数Nchにより、一対の電極11a及び11bの消耗度合いが判断されてもよい。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchの算出を中止するか否かを判定してもよい(S16)。中止する場合は、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了してもよい。例えば、レーザチャンバ10が寿命となって、レーザチャンバを交換する場合に、算出を中止してもよい。中止しない場合は、レーザ制御部30は、処理を上述のS13に戻して、それ以降の処理を繰り返してもよい。
図11Aは、図9に示される電極ギャップGを算出する処理の別の例を示すフローチャートである。図11Aに示される処理は、図9に示されるS440のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumのデータを後述のメモリから読み込んでもよい(S451)。当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumを算出する処理については、図11Bを参照しながら後述する。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumに基づいて、以下の式により電極ギャップGを算出してもよい(S452)。
G=G0+k2・Einsum
但し、G0は、電極ギャップの初期値であってもよい。k2は、比例定数として用いられる正の数であってもよい。このように、電極ギャップGは、初期値G0を出発点として、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumの増加に比例して増加するものとしてもよい。
電極ギャップGを算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図9に示されるS500に処理を進めてもよい。
図11Bは、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumを算出するためのフローチャートである。図11Bに示される処理は、図9に示される電極ギャップGの算出やファンの回転数制御とは独立に、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumは、当該レーザチャンバの内部に一対の電極11a及び11bが設置されてからの、当該電極間に投入されたエネルギーの積算値であってもよい。
まず、レーザ制御部30は、レーザチャンバ10が配置されたときに、当該レーザチャンバ10が配置されるまでの投入エネルギー積算値Einsum0のデータを読み込んでもよい(S21)。当該レーザチャンバ10が配置される前に、当該レーザチャンバが別の場所で使用されていた場合や、当該レーザチャンバの動作試験が行われていた場合には、当該レーザチャンバ10が配置されるまでの投入エネルギー積算値Einsum0は0より大きくてもよい。当該レーザチャンバ10が配置されるまでの投入エネルギー積算値Einsum0のデータは、レーザチャンバを識別するためのコードとともに後述のメモリに記憶されていたデータでもよいし、ユーザが入力したデータでもよい。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値EinsumをEinsum0にセットしてもよい(S22)。
次に、レーザ制御部30は、充電器12の充電電圧Vを読み込んでもよい(S23)。充電器12の充電電圧Vは、レーザ制御部30によって設定された充電電圧であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、パルスレーザ光が出力されたか否かを判定してもよい(S24)。パルスレーザ光は1パルスのレーザ光であってよい。パルスレーザ光が出力されたか否かは、例えば、パルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーEのデータを受信したか否かによって判定されてもよい。パルスレーザ光が出力されない場合(S24:NO)、レーザ制御部30は、処理を上述のS23に戻してもよい。
パルスレーザ光が出力された場合(S24:YES)、レーザ制御部30は、パルスごとの投入エネルギーEinを算出してもよい(S25)。パルスごとの投入エネルギーEinは、以下の式により算出されてもよい。
Ein=CV/2
ここで、Vは、充電器12の充電電圧であってもよい。Cは、図2を参照しながら説明した主コンデンサC0の容量をCとし、パルスパワーモジュール13におけるエネルギーの転送効率をtとした場合に、C=t・Cで与えられる値であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバのエネルギー積算値Einsumにパルスごとの投入エネルギーEinを加えることにより、Einsumの値を更新してもよい(S26)。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumのデータを後述のメモリに書き込んでもよい(S27)。当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumにより、一対の電極11a及び11bの消耗度合いが判断されてもよい。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumの算出を中止するか否かを判定してもよい(S28)。中止する場合は、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了してもよい。例えば、レーザチャンバ10が寿命となって、レーザチャンバを交換する場合に、算出を中止してもよい。中止しない場合は、レーザ制御部30は、処理を上述のS23に戻して、それ以降の処理を繰り返してもよい。
3.4 第4の制御例
図12は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第4の制御例を示すフローチャートである。図12に示される処理は、第1の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。
第4の制御例は、放電が不安定になったらファンの回転数を上げる処理を繰り返す点(S700、S800、S860)において、図3に示される第1の制御例と異なってもよい。図3に示される、電極ギャップGを算出して、電極ギャップGからファンの回転数の目標値Rを算出する処理(S400、S500)は、なくてもよい。
まず、レーザ制御部30は、ファンの回転数の目標値Rを初期値R0に設定してもよい(S100)。初期値R0は、一対の電極11a及び11bが新しいうちは放電が安定しているが、一対の電極11a及び11bの消耗が進めば放電が不安定になり得る程度の値であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、ファンの回転数が目標値Rとなるように、回転数制御部31に回転数制御信号を送信してもよい(S600)。この処理は、図3を参照しながら説明したS600の処理と同様でよい。
次に、レーザ制御部30は、レーザ光のパルスエネルギー安定性E%を算出してもよい(S700)。この処理の詳細については、図13を参照しながら後述する。
次に、レーザ制御部30は、レーザ光のパルスエネルギー安定性E%を、所定値E%maxと比較してもよい(S800)。所定値E%maxは、レーザ光のパルスエネルギー安定性に関する許容範囲の閾値であってもよい。レーザ光のパルスエネルギー安定性E%が、所定値E%max以下である場合(S800;NO)、レーザ制御部30は、処理を上述のS600に戻してもよい。レーザ光のパルスエネルギー安定性E%が、所定値E%maxを超える場合(S800;YES)、レーザ制御部30は、処理をS860に進めてもよい。
S860において、レーザ制御部30は、ファンの回転数の目標値Rを大きくしてもよい。例えば、現在のファンの回転数の目標値Rに所定値ΔRを加えることにより、ファンの回転数の目標値Rを更新してもよい。所定値ΔRは、正の数であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、回転数制御を停止するか否かを判定してもよい(S900)。この処理は、図3を参照しながら説明したS900の処理と同様でよい。但し、回転数制御を停止しない場合(S900;NO)、レーザ制御部30は、処理を上述のS600に戻してそれ以降の処理を繰り返してもよい。
図13は、図12に示されるレーザ光のパルスエネルギー安定性E%を算出する処理の例を示すフローチャートである。図13に示される処理は、図12に示されるS700のサブルーチンとして、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。レーザ光のパルスエネルギー安定性E%は、パルスエネルギー計測部17から受信したパルスエネルギーEに基づいて算出されてもよい。
まず、レーザ制御部30は、カウンターkを1にセットしてもよい(S701)。カウンターkは、自然数であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、パルスレーザ光が出力されたか否かを判定してもよい(S702)。パルスレーザ光は1パルスのレーザ光であってよい。パルスレーザ光が出力されたか否かは、例えば、パルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーEのデータを受信したか否かによって判定されてもよい。パルスレーザ光が出力されない場合(S702:NO)、出力されるまでこの判定を繰り返してもよい。
パルスレーザ光が出力された場合(S702:YES)、レーザ制御部30は、パルスエネルギー計測部17から受信したパルスエネルギーEのデータを読み込んでもよい(S703)。
次に、レーザ制御部30は、パルスエネルギーEのデータをパルスエネルギーEとして後述のメモリに記憶させてもよい(S704)。
次に、レーザ制御部30は、カウンターkの値が、一定値nに達したか否かを判定してもよい(S705)。一定値nは、レーザ光のパルスエネルギー安定性E%を算出するために用いられるパルスエネルギーEの値のサンプル数であってもよい。一定値nは、例えば、30以上、100以下であってもよい。
カウンターkの値が、一定値nに達していない場合(S705;NO)、レーザ制御部30は、カウンターkの値に1を加えて(S706)、処理を上述のS702に戻してもよい。
カウンターkの値が、一定値nに達した場合(S705;YES)、レーザ制御部30は、処理をS707に進めてもよい。
S707において、レーザ制御部30は、サンプル数を示す一定値nとパルスエネルギーE(k=1,2,…,n)とから、パルスエネルギーの標準偏差σとパルスエネルギーの平均値Eavとを算出してもよい。
次に、レーザ制御部30は、レーザ光のパルスエネルギー安定性E%を以下の式によって算出してもよい(S708)。
E%=σ/Eav
レーザ光のパルスエネルギー安定性E%により、一対の電極11a及び11bの消耗度合いが判断されてもよい。レーザ光のパルスエネルギー安定性E%を算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図12に示されるS800に処理を進めてもよい。
3.5 第5の制御例
図14は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第5の制御例を示すフローチャートである。図14に示される処理は、第1の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。
第5の制御例は、放電が不安定になったらファンの回転数を上げる処理を繰り返す点(S720、S820、S860)において、図3に示される第1の制御例と異なってもよい。図3に示される、電極ギャップGを算出して、電極ギャップGからファンの回転数の目標値Rを算出する処理(S400、S500)は、なくてもよい。
第5の制御例は、レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%を算出し(S720)、所定値D%maxと比較する点(S820)において、図12に示される第4の制御例と異なってもよい。
S720の処理の詳細については、図15を参照しながら後述する。
S820において、所定値D%maxは、レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%に関する許容範囲の閾値であってもよい。レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%が、所定値D%max以下である場合(S820;NO)、レーザ制御部30は、処理をS600に戻してもよい。レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%が、所定値D%maxを超える場合(S820;YES)、レーザ制御部30は、処理をS860に進めてもよい。
他の点については、第4の制御例と同様でよい。
図15は、図14に示されるレーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%を算出する処理の例を示すフローチャートである。図15に示される処理は、図14に示されるS720のサブルーチンとして、レーザ制御部30(図1)によって行われてもよい。レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%は、パルスエネルギー計測部17から受信したパルスエネルギーEのデータに基づいて算出されてもよい。
まず、レーザ制御部30は、変数Esum及び変数Etsumの値を、いずれも初期値0に設定してもよい(S721)。
次に、レーザ制御部30は、カウンターkを1にセットしてもよい(S722)。カウンターkは、自然数であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、レーザ光の目標パルスエネルギーEtの値を読み込んでもよい(S723)。目標パルスエネルギーEtの値は、例えば露光装置制御部110によって要求される値でもよい。
次に、レーザ制御部30は、パルスレーザ光が出力されたか否かを判定してもよい(S724)。パルスレーザ光は1パルスのレーザ光であってよい。パルスレーザ光が出力されたか否かは、例えば、パルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーEのデータを受信したか否かによって判定されてもよい。パルスレーザ光が出力されない場合(S724:NO)、レーザ制御部30は、処理を上述のS723に戻してもよい。
パルスレーザ光が出力された場合(S724:YES)、レーザ制御部30は、パルスエネルギー計測部17から受信したパルスエネルギーEのデータを読み込んでもよい(S725)。
次に、レーザ制御部30は、現在の変数Esumの値にパルスエネルギーEの値を加算することにより、変数Esumの値を更新してもよい。また、レーザ制御部30は、変数Etsumの値に目標パルスエネルギーEtの値を加算することにより、変数Etsumの値を更新してもよい(S726)。
次に、レーザ制御部30は、カウンターkの値が、一定値nに達したか否かを判定してもよい(S727)。一定値nは、レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%を算出するために用いられるパルスエネルギーEの値のサンプル数であってもよい。一定値nは、例えば、30以上、100以下であってもよい。
カウンターkの値が、一定値nに達していない場合(S727;NO)、レーザ制御部30は、カウンターkの値に1を加えて(S728)、処理を上述のS723に戻してもよい。
カウンターkの値が、一定値nに達した場合(S727;YES)、レーザ制御部30は、処理をS729に進めてもよい。
S729において、レーザ制御部30は、変数Esumの値及び変数Etsumの値に基づいて、以下の式によりレーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%を算出してもよい。
D%=|Etsum−Esum|/Etsum×100
レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%により、一対の電極11a及び11bの消耗度合いが判断されてもよい。レーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度D%を算出したら、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図14に示されるS820に処理を進めてもよい。
4.電極移動機構を備えたエキシマレーザ装置(第2の実施形態)
4.1 構成
図16は、第2の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。図17は、図16に示されるレーザチャンバ10の内部構成と、パルスパワーモジュール13の構成とを示す。図16及び図17に示されるエキシマレーザ装置は、複数のコネクタ60と、電極移動機構61及び62と、絶縁部63及び64と、ドライバ65とを備えていてもよい。これらの構成により、一方の電極11aが、他方の電極11bに近づくように移動可能となっていてもよい。他の点については、図2及び図3を参照しながら説明した第1の実施形態の構成と同様でよい。
図16及び図17に示される複数のコネクタ60は、複数の導電部20aにそれぞれ電気的に接続され、且つ複数の導電部20aにそれぞれ固定されていてもよい。
図16に示される電極移動機構61及び62は、電気絶縁部20に固定されていてもよい。
図18は、図16に示されるコネクタ60の詳細な構成を示す。コネクタ60は、ロッド部材60aと、板バネ部材60bと、を含んでもよい。ロッド部材60aの先端には溝60cが形成されていてもよい。板バネ部材60bは、溝60cに挿入されて、ロッド部材60aに保持されてもよい。
電極11aは、溝60cにおいて、板バネ部材60bに挟まれた状態で、板バネ部材60bに保持されてもよい。電極11aは、図18における上下方向に重力以上の外力を受けたとき、板バネ部材60b及びロッド部材60aに対して相対的に移動可能であってもよい。ロッド部材60a及び板バネ部材60bは、いずれも電気伝導性を有し、パルスパワーモジュール13から供給される高電圧を電極11aに印加可能であってもよい。
図19は、図16に示される電極移動機構61及び絶縁部63の詳細な構成を示す。電極移動機構62及び絶縁部64の構成も同様でよい。電極移動機構61は、マイクロメータヘッド61aと、シリンダ61bと、スピンドル61cと、ピストン61dと、フレキシブル管61eと、バネ61fと、シャフト61gと、を含んでいてもよい。
シリンダ61bは、電気絶縁部20に固定されていてもよい。シリンダ61bと電気絶縁部20との接触面にはOリング61hが配置され、シリンダ61bと電気絶縁部20との接触面が気密状態に保持されていてもよい。
ピストン61dは、シリンダ61bの内部において移動可能に設けられていてもよい。シャフト61gの第1の端部は、シリンダ61bの内部においてピストン61dに固定されていてもよい。シャフト61gは、シリンダ61bの開口61i及び電気絶縁部20の貫通孔を貫通し、且つ、電気絶縁部20の貫通孔に沿って移動可能であってもよい。シャフト61gの第2の端部は、電気絶縁部20からみてシリンダ61bとは反対側に位置し、絶縁部63に固定されていてもよい。絶縁部63は、電極11aに固定されていてもよい。
シリンダ61bの内部に配置されたフレキシブル管61eに、シャフト61gが挿入されていてもよい。フレキシブル管61eの第1の端部は、ピストン61dにシールされ、フレキシブル管61eの第2の端部は、シリンダ61bの開口61iの周囲にシールされていてもよい。これにより、電気絶縁部20の貫通孔は、フレキシブル管61e及びピストン61dによって気密にシールされてもよい。
バネ61fは、シリンダ61bの内部に、フレキシブル管61eを囲むように配置されていてもよい。ピストン61dは、電気絶縁部20から離れる方向に、バネ61fの反発力を受けていてもよい。
マイクロメータヘッド61aは、シリンダ61bに固定されていてもよい。マイクロメータヘッド61aは、図16に示されたレーザ制御部30により、ドライバ65を介して駆動されてもよい。これにより、マイクロメータヘッド61aは、シリンダ61bの内部に位置するスピンドル61cを、電気絶縁部20に近づく方向に移動させるように構成されてもよい。スピンドル61cは、バネ61fの反発力に逆らってピストン61dを押してもよい。
以上の構成により、電極移動機構61が、電極11aを図19の下方に、すなわち放電方向と略平行な方向に、移動させてもよい。
4.2 第6の制御例
図20は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第6の制御例を示すフローチャートである。図20に示される処理は、第2の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図16)によって行われてもよい。
第6の制御例は、電極ギャップGの算出結果に基づいて電極ギャップGを調整する処理(S140、S200、S300)を含む点において、図3に示される第1の制御例と異なってもよい。他の点については、第1の制御例と同様でよい。
まず、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchが、電極ギャップ調整発振の基準値Nchtに達したか否かを判定してもよい(S140)。当該レーザチャンバの全パルス数Nchは、上述の図10Bに示される処理によって算出されたものでもよい。
当該レーザチャンバの全パルス数Nchが、電極ギャップ調整発振の基準値Nchtに達していない場合(S140;NO)、レーザ制御部30は、処理をS400に進めてもよい。当該レーザチャンバの全パルス数Nchが、電極ギャップ調整発振の基準値Nchtに達した場合(S140;YES)、レーザ制御部30は、処理をS200に進めてもよい。
S200において、レーザ制御部30は、電極ギャップ調整発振を行ってもよい。電極ギャップ調整発振においては、電極ギャップGの算出結果に基づいて、電極ギャップGを調整してもよい。電極ギャップGの調整は、電極の消耗による電極ギャップGの拡大を補償するように、電極11aを移動させるものでもよい。この処理の詳細については、図21を参照しながら後述する。
次に、レーザ制御部30は、電極ギャップ調整発振の基準値Nchtを更新することにより、次の電極ギャップ調整発振の基準値を設定してもよい(S300)。次の電極ギャップ調整発振の基準値は、現在の電極ギャップ調整発振の基準値Nchtに、一定値Ncht0を加算した値としてもよい。
S300の後、レーザ制御部30は、処理をS400に進めてもよい。
第6の制御例においては、第1の制御例と同様に、S400〜S600の処理により、電極ギャップGの算出結果に基づいてファンの回転数が制御されてもよい。但し、当該レーザチャンバの全パルス数Nchが電極ギャップ調整発振の基準値Nchtに達するごとに、電極ギャップGの計測結果に基づいて電極ギャップGが調整されてもよい。
図21は、図20に示される電極ギャップ調整発振の処理の例を示すフローチャートである。図21に示される処理は、図20に示されるS200のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、電極ギャップの目標値Gtを後述のメモリから読み込んでもよい(S201)。
次に、レーザ制御部30は、エキシマレーザ装置が所定の繰り返し周波数でレーザ発振するように、充電器12及びパルスパワーモジュール13に各種信号を送信してもよい(S202)。
次に、レーザ制御部30は、ビームプロファイル計測部18のイメージセンサ18cからの出力に基づいて、電極ギャップGを算出してもよい(S203)。この処理は、図4A及び図4Bを参照しながら説明したものと同様でよい。
次に、レーザ制御部30は、算出された電極ギャップGと、上述の目標値Gtとの差ΔGを、以下の式により算出してもよい(S204)。
ΔG=G−Gt
次に、レーザ制御部30は、算出された差ΔGの絶対値|ΔG|を、所定値ΔGtrと比較してもよい(S205)。所定値ΔGtrは、電極ギャップGと目標値Gtとの差ΔGに関する許容範囲の閾値であってもよい。
上述の絶対値|ΔG|が、所定値ΔGtrを超えている場合(S205;NO)、レーザ制御部30は、ドライバ65を介して電極移動機構61及び62(図16)を制御し、電極11aをΔG移動させてもよい(S206)。S206の後、レーザ制御部30は、処理を上述のS203に戻して、電極ギャップGの算出をやり直してもよい。
上述の絶対値|ΔG|が、所定値ΔGtr以下である場合(S205;YES)、レーザ制御部30は、電極移動機構61及び62を制御せずに、本フローチャートによる処理を終了して、図20に示されるS300に処理を進めてもよい。
4.3 第7の制御例
図22は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第7の制御例を示すフローチャートである。図22に示される処理は、第2の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図16)によって行われてもよい。
第7の制御例は、電極ギャップGの算出結果に基づいて電極ギャップGを調整する処理(S160、S200、S320)を含む点において、図3に示される第1の制御例と異なってもよい。他の点については、第1の制御例と同様でよい。
第7の制御例は、電極ギャップ調整発振の基準値を、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumに基づいて定める点(S160、S320)において、図20に示される第6の制御例と異なってもよい。他の点については、第6の制御例と同様でよい。
まず、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumが、電極ギャップ調整発振の基準値Einsumtに達したか否かを判定してもよい(S160)。当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumは、上述の図11Bに示される処理によって算出されたものでもよい。
当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumが、電極ギャップ調整発振の基準値Einsumtに達していない場合(S160;NO)、レーザ制御部30は、処理をS400に進めてもよい。当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumが、電極ギャップ調整発振の基準値Einsumtに達した場合(S160;YES)、レーザ制御部30は、処理をS200に進めてもよい。
S200において、レーザ制御部30は、電極ギャップ調整発振を行ってもよい。この処理は、図20及び図21を参照しながら説明したS200の処理と同様でよい。
次に、レーザ制御部30は、電極ギャップ調整発振の基準値Einsumtを更新することにより、次の電極ギャップ調整発振の基準値を設定してもよい(S320)。次の電極ギャップ調整発振の基準値は、現在の電極ギャップ調整発振の基準値Einsumtに、一定値Einsumt0を加算した値としてもよい。
S320の後、レーザ制御部30は、処理をS400に進めてもよい。
第7の制御例においては、第1の制御例と同様に、S400〜S600の処理により、電極ギャップGの算出結果に基づいてファンの回転数が制御されてもよい。但し、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumが電極ギャップ調整発振の基準値Einsumtに達するごとに、電極ギャップGの算出結果に基づいて電極ギャップGが調整されてもよい。
4.4 第8の制御例
図23は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第8の制御例を示すフローチャートである。図23に示される処理は、第2の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図16)によって行われてもよい。
第8の制御例においては、一対の電極11a及び11bの消耗パラメータに基づいて電極ギャップGを算出して、電極11aを移動させてもよい(S220)。また、第8の制御例においては、電極移動量の積算値ΔGsumを記憶しておいて、その後の電極ギャップGの算出に用いてもよい(S120、S260、S460、S490)。これらの点において、第8の制御例は、図20に示される第6の制御例と異なってもよい。他の点については、第6の制御例と同様でよい。
まず、レーザ制御部30は、電極移動量の積算値ΔGsumの初期値を0に設定してもよい(S120)。電極移動量の積算値ΔGsumは、電極11aが移動される度に更新され(S260)、その後の電極ギャップGの算出に用いられてもよい(S490)。
次に、レーザ制御部30は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchが、電極移動の基準値Nchtに達したか否かを判定してもよい(S140)。当該レーザチャンバの全パルス数Nchは、上述の図10Bに示される処理によって算出されたものでもよい。
当該レーザチャンバの全パルス数Nchが、電極移動の基準値Nchtに達していない場合(S140;NO)、レーザ制御部30は、処理をS460に進めてもよい。当該レーザチャンバの全パルス数Nchが、電極移動の基準値Nchtに達した場合(S140;YES)、レーザ制御部30は、処理をS220に進めてもよい。
S220において、レーザ制御部30は、電極11aを移動させてもよい。電極移動量ΔGは、一対の電極11a及び11bの消耗パラメータに基づいて算出されてもよい。この処理の詳細については、図24を参照しながら後述する。
次に、レーザ制御部30は、電極移動量の積算値ΔGsumを更新してもよい(S260)。電極移動量の積算値は、現在の電極移動量の積算値ΔGsumに、S220における電極移動量ΔGを加算した値としてもよい。
次に、レーザ制御部30は、電極移動の基準値Nchtを更新することにより、次の電極移動の基準値を設定してもよい(S300)。次の電極移動の基準値は、現在の電極移動の基準値Nchtに、一定値Ncht0を加算した値としてもよい。
S300の後、レーザ制御部30は、処理をS460に進めてもよい。
S460において、レーザ制御部30は、電極11aを移動させていない場合の電極ギャップGcalcを算出してもよい。電極11aを移動させていない場合の電極ギャップGcalcは、一対の電極11a及び11bの消耗パラメータに基づいて、例えば以下の式により算出されてもよい。
Gcalc=G0+k1・Nch
但し、G0は、電極ギャップの初期値であってもよい。k1は、比例定数として用いられる正の数であってもよい。当該レーザチャンバの全パルス数Nchは、上述の図10Bに示される処理によって算出されたものでもよい。
次に、レーザ制御部30は、以下の式により、電極ギャップGを算出してもよい(S490)。
G=Gcalc−ΔGsum
S490の後、レーザ制御部30は、処理をS500に進めてもよい。
第8の制御例においては、第1の制御例と同様に、S500及びS600の処理により、電極ギャップGの算出結果に基づいてファンの回転数が制御されてもよい。但し、当該レーザチャンバの全パルス数Nchが電極移動の基準値Nchtに達するごとに、電極11aがΔG移動されてもよい。
図25は、当該レーザチャンバの全パルス数Nchに応じた電極ギャップGの推移を示すグラフである。電極11aを移動させていない場合の電極ギャップGcalcは、初期値G0を出発点として、当該レーザチャンバの全パルス数Nchの増加に比例して増加するものであってもよい。但し、電極11aがΔG移動される度に、電極ギャップGはΔG減少してもよい。図25に示されるように、電極ギャップGの推移は鋸歯状に表されてもよい。
図24は、図23に示される電極移動の処理の例を示すフローチャートである。図24に示される処理は、図23に示されるS220のサブルーチンとして、レーザ制御部30によって行われてもよい。
レーザ制御部30は、電極ギャップの目標値Gtを後述のメモリから読み込んでもよい(S221)。
次に、レーザ制御部30は、電極11aを移動させていない場合の電極ギャップGcalcを算出してもよい(S222)。電極11aを移動させていない場合の電極ギャップGcalcは、一対の電極11a及び11bの消耗パラメータに基づいて、例えば以下の式により算出されてもよい。
Gcalc=G0+k1・Nch
但し、G0は、電極ギャップの初期値であってもよい。k1は、比例定数として用いられる正の数であってもよい。当該レーザチャンバの全パルス数Nchは、上述の図10Bに示される処理によって算出されたものでもよい。
次に、レーザ制御部30は、電極ギャップGと、上述の目標値Gtとの差ΔGを、以下の式により算出してもよい(S223)。
ΔG=G−Gt
電極ギャップGは、以下の式により算出され得る。
G=Gcalc−ΔGsum
従って、電極ギャップGと、上述の目標値Gtとの差ΔGは、以下の式により算出されてもよい。
ΔG=Gcalc−ΔGsum−Gt
次に、レーザ制御部30は、ドライバ65を介して電極移動機構61及び62(図16)を制御し、電極11aをΔG移動させてもよい(S224)。S224の後、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了して、図23に示されるS260に処理を進めてもよい。
図25には、電極ギャップGと目標値Gtとの差がΔGであることが示されている。目標値Gtは、電極ギャップの初期値G0と異なる値であってもよいし、同じ値であってもよい。
4.5 第9の制御例
図26は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第9の制御例を示すフローチャートである。図26に示される処理は、第2の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図16)によって行われてもよい。
図27は、図26に示される電極移動の処理の例を示すフローチャートである。図26及び図27に示される処理は、当該レーザチャンバの投入エネルギー積算値Einsumを用いる点(S160、S320、S242など)で、図23及び図24に示される処理と異なってもよい。他の点については、図23及び図24に示される処理と同様でよい。
5.電極移動機構を備えたエキシマレーザ装置(第3の実施形態)
図28は、第3の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。図29は、図28に示されるレーザチャンバ10の内部構成と、パルスパワーモジュール13の構成とを示す。図28及び図29に示されるエキシマレーザ装置は、複数のコネクタ70と、電極移動機構71及び72と、三角ブロック73及び74と、ドライバ78とを備えていてもよい。これらの構成により、一方の電極11aに、他方の電極11bが近づくように移動可能となっていてもよい。コネクタ60と、電極移動機構61及び62と、絶縁部63及び64とは、なくてもよい。他の点については、図16及び図17を参照しながら説明した第2の実施形態の構成と同様でよい。
図28及び図29に示されるコネクタ70は、接続端子70aに電気的に接続され、且つ接続端子70aに固定されていてもよい。接続端子70aは、レーザチャンバ10の内部仕切板10cに電気的に接続され、且つ内部仕切板10cに固定されていてもよい。コネクタ70は、第2の実施形態におけるコネクタ60と同様の構成を有してもよい。コネクタ70は、電極11bと電気的に接続された状態で、電極11bを保持してもよい。これにより、電極11bは、コネクタ70、接続端子70a及び内部仕切板10cを介して、接地電位に接続されていてもよい。
図28及び図29に示される電極移動機構71及び72は、レーザチャンバ10に固定されていてもよい。電極移動機構71及び72は、第2の実施形態における電極移動機構61及び62と同様の構成を有してもよい。電極移動機構71に含まれるシャフト71gの先端は、レーザチャンバ10内に位置し、三角ブロック73に固定されていてもよい。電極移動機構72に含まれるシャフト72gの先端は、レーザチャンバ10内に位置し、三角ブロック74に固定されていてもよい。電極11bが接地電位に接続されているので、三角ブロック73及び74は、絶縁体で構成されていなくてもよい。
電極11bにも、三角ブロック75及び76が固定されていてもよい。三角ブロック73の斜面と三角ブロック75の斜面とは互いに滑り移動できるように接していてもよい。三角ブロック74の斜面と三角ブロック76の斜面とは互いに滑り動くことができるように接していてもよい。電極11bには、さらに、バネ77の一端が固定されていてもよい。バネ77の他端は、内部仕切板10cに固定されていてもよい。電極11bは、内部仕切板10cに近づく方向に、バネ77の張力を受けていてもよい。
ドライバ78が電極移動機構71及び72を駆動することにより、シャフト71g及びシャフト72gがそれぞれレーザチャンバ10の中央に向かって移動してもよい。これにより、三角ブロック73及び74がそれぞれ三角ブロック75及び76を押し、それぞれの斜面において互いに滑り移動してもよい。電極11bは、三角ブロック75及び76に押されて、内部仕切板10cから離れる方向に、すなわち放電方向と略平行な方向に、バネ77の張力に逆らって移動してもよい。
このようにして、電極11bが移動されることにより、電極ギャップが調整されてもよい。電極ギャップの調整動作及びファンの回転数の制御については、図20〜図27を参照しながら説明したものと同様でよい。
6.ガス供給及び排気装置を備えたエキシマレーザ装置(第4の実施形態)
6.1 構成
図30は、第4の実施形態に係るエキシマレーザ装置の構成を模式的に示す。図30に示されるエキシマレーザ装置は、圧力センサ16と、レーザガス供給装置23と、レーザガス排気装置24とを備えていてもよい。ビームプロファイル計測部18(図1参照)は、なくてもよい。
圧力センサ16は、レーザチャンバ10内の圧力Pを検出し、レーザ制御部30に出力してもよい。
レーザガス供給装置23は、図示しないバルブと、流量調節弁とを含んでもよい。レーザガス供給装置23は、レーザチャンバ10と図示しないガスボンベとの間に接続されていてもよい。レーザガス供給装置23は、レーザ制御部30からの制御信号に従って、ガスボンベからレーザチャンバ10に供給されるレーザガスの流量を調節してもよい。
レーザガス排気装置24は、図示しないバルブと、排気ポンプとを含んでもよい。レーザガス排気装置24は、レーザ制御部30からの制御信号に従って、レーザチャンバ10内のガスの一部を排気してもよい。
他の点については、図1を参照しながら説明した第1の実施形態の構成と同様でよい。
6.2 充電電圧によるパルスエネルギー制御
図31は、第4の実施形態においてレーザ光のパルスエネルギーを制御するためのフローチャートである。図31に示される処理は、図33を参照しながら後述するファンの回転数制御とは独立に、レーザ制御部30(図30)によって行われてもよい。図31に示される処理においては、レーザ光のパルスエネルギーを所望の値に維持するために、パルスエネルギー計測部17から得られたデータに基づいて充電器12の充電電圧Vを制御してもよい。図31に示される処理は、図33に示されるファンの回転数制御とは別個に行われるものであるが、ファンの回転数制御の前提となり得るので以下に説明する。
まず、レーザ制御部30は、レーザ光の目標パルスエネルギーEtの値を読み込んでもよい(S31)。目標パルスエネルギーEtの値は、例えば露光装置制御部110によって要求される値であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、レーザ発振が開始されたか否かを判定してもよい(S32)。レーザ発振が開始されたか否かは、レーザ制御部30が充電器12及びパルスパワーモジュール13に対してレーザ発振のための各種信号を送信したか否かによって、判定されてもよい。あるいは、レーザ発振が開始されたか否かは、レーザ制御部30がパルスエネルギー計測部17からパルスエネルギーEのデータを受信したか否かによって、判定されてもよい。
レーザ制御部30は、レーザ発振が開始されていない場合は(S32;NO)、レーザ発振が開始されるまで上記の判定を繰り返してもよい。レーザ制御部30は、レーザ発振が開始された場合は(S32;YES)、処理をS33に進めてもよい。
S33において、レーザ制御部30は、レーザ光のパルスエネルギーEのデータを読み込んでもよい。パルスエネルギーEの値は、パルスエネルギー計測部17から受信したものであってもよい。
次に、レーザ制御部30は、レーザ光のパルスエネルギーEの値と目標パルスエネルギーEtの値とを比較してもよい(S34)。
パルスエネルギーEの値が目標パルスエネルギーEtの値に等しい場合(E=Et)、レーザ制御部30は、充電器12の充電電圧Vを、現在の充電電圧Vのまま維持してもよい(S35:V=V)。
パルスエネルギーEの値が目標パルスエネルギーEtの値より小さい場合(E<Et)、レーザ制御部30は、充電器12の充電電圧Vを、現在の充電電圧Vに所定の増減幅ΔVを加算した値に上昇させてもよい(S36:V=V+ΔV)。これにより、パルスエネルギーEを上昇させ目標パルスエネルギーEtに近づけ得る。
パルスエネルギーEの値が目標パルスエネルギーEtの値より大きい場合(E>Et)、レーザ制御部30は、充電器12の充電電圧Vを、現在の充電電圧Vから所定の増減幅ΔVを減算した値に低下させてもよい(S37:V=V−ΔV)。これにより、パルスエネルギーEを低下させ目標パルスエネルギーEtに近づけ得る。
S35〜S37のいずれかで示される充電電圧Vの制御が終了したら、レーザ制御部30は、充電電圧Vのデータを後述のメモリに書き込んでもよい(S38)。
次に、レーザ制御部30は、充電電圧Vが閾値Vmax以上であるか否かを判定してもよい(S39)。充電電圧Vが閾値Vmax以上である場合(S39;YES)、レーザ光の発光効率が悪く、レーザ発振を停止させてメンテナンスすることが必要となり得るため、本フローチャートによる処理を終了してもよい。充電電圧Vが閾値Vmax以上でない場合(S39;NO)、上述のS31に戻り、引き続き充電電圧Vを制御してパルスエネルギーEを安定化するとともに、充電電圧Vのデータを後述のメモリに書き込んでもよい。
6.3 ガス圧制御
図32は、第4の実施形態においてレーザチャンバ10内の圧力を制御するためのフローチャートである。図32に示される処理は、図33を参照しながら後述するファンの回転数制御とは独立に、レーザ制御部30(図30)によって行われてもよい。図32に示される処理においては、充電器12の充電電圧Vに基づいてレーザチャンバ内の圧力Pを制御してもよい。図32に示される処理は、図33に示されるファンの回転数制御とは別個に行われるものであるが、ファンの回転数制御の前提となり得るので以下に説明する。
まず、レーザ制御部30は、レーザチャンバ10内の圧力Pのデータを読み込んでもよい(S41)。圧力Pのデータは、圧力センサ16から出力されたものでもよい。
次に、レーザ制御部30は、充電器12の充電電圧Vを読み込んでもよい(S42)。充電電圧Vは、上述のS38(図31)において後述のメモリに書き込まれたものでもよい。
次に、レーザ制御部30は、充電器12の充電電圧Vと、第1の閾値Vmin及び第2の閾値Vmaxと、を比較してもよい(S43)。充電器12の充電電圧Vが、第1の閾値Vmin以上、第2の閾値Vmax以下である場合(S43;YES)、レーザ制御部30は、圧力の目標値Ptを、現在の圧力Pのままとしてもよい(S44)。S44の後、レーザ制御部30は、処理をS51に進めてもよい。
充電器12の充電電圧Vが、第1の閾値Vmin未満である場合(S43;V<Vmin)、レーザ制御部30は、現在の圧力Pから所定値ΔPを減算した値を、圧力の目標値Ptとして設定してもよい(S45)。次に、レーザ制御部30は、設定された圧力の目標値Ptと、閾値Pminとを比較してもよい(S46)。
設定された圧力の目標値Ptが、閾値Pmin以上である場合(S46;YES)、レーザ制御部30は、処理をS47に進めてもよい。S47において、レーザ制御部30は、レーザチャンバ10内の圧力Pが目標値Ptとなるように、レーザガス排気装置24を制御してもよい。S47の後、レーザ制御部30は、処理をS51に進めてもよい。
設定された圧力の目標値Ptが、閾値Pmin未満である場合(S46;NO)、レーザ制御部30は、レーザガス排気装置24を制御することなく、処理をS51に進めてもよい。
充電器12の充電電圧Vが、第2の閾値Vmaxを超えている場合(S43;V>Vmax)、レーザ制御部30は、現在の圧力Pに所定値ΔPを加算した値を、圧力の目標値Ptとして設定してもよい(S48)。次に、レーザ制御部30は、設定された圧力の目標値Ptと、閾値Pmaxとを比較してもよい(S49)。
設定された圧力の目標値Ptが、閾値Pmax以下である場合(S49;YES)、レーザ制御部30は、処理をS50に進めてもよい。S50において、レーザ制御部30は、レーザチャンバ10内の圧力Pが目標値Ptとなるように、レーザガス供給装置23を制御してもよい。S50の後、レーザ制御部30は、処理をS51に進めてもよい。
設定された圧力の目標値Ptが、閾値Pmaxを超えている場合(S49;NO)、レーザ制御部30は、レーザガス供給装置23を制御することなく、処理をS51に進めてもよい。
S51において、レーザ制御部30は、再び、レーザチャンバ10内の圧力Pを読み込んでもよい。
次に、レーザ制御部30は、圧力Pのデータを、後述のメモリに書き込んでもよい(S52)。
次に、レーザ制御部30は、ガス圧制御を停止するか否かを判定してもよい(S53)。例えば、露光装置制御部110からレーザ光の出力停止信号を受信した場合には、レーザ制御部30は、ガス圧制御を停止すると判定してもよい。ガス圧制御を停止する場合(S53;YES)、レーザ制御部30は、本フローチャートによる処理を終了してもよい。ガス圧制御を停止しない場合(S53;NO)、レーザ制御部30は、処理を上述のS42に戻して、それ以降の処理を繰り返してもよい。
以上のように、充電器12の充電電圧Vが、第1の閾値Vmin以上、第2の閾値Vmax以下である場合には、図32に示される処理によるレーザガスの供給又は排出は行われなくてもよい。
充電器12の充電電圧Vが第1の閾値Vmin未満になった場合、図32に示される処理により、レーザガスの一部の排気が行われてもよい。レーザガスの一部の排気により、レーザチャンバ10内の圧力Pが低下し得る。レーザチャンバ10内の圧力Pが低下すると、エキシマレーザ装置の出力が低下しようとするので、エキシマレーザ装置の出力を一定化するために、図31に示される処理により、充電電圧Vが上昇し得る。
このようにして、レーザチャンバ10内の圧力Pを低下させることにより、一対の電極11a及び11b間に供給される電圧の過度の低下が抑制され得る。
充電器12の充電電圧Vが第2の閾値Vmaxを超えた場合、図32に示される処理により、レーザガスの供給が行われてもよい。レーザガスの供給により、レーザチャンバ10内の圧力Pが上昇し得る。レーザチャンバ10内の圧力Pが上昇すると、エキシマレーザ装置の出力が上昇しようとするので、エキシマレーザ装置の出力を一定化するために、図31に示される処理によって充電電圧Vが低下し得る。
このようにして、レーザチャンバ10内の圧力Pを上昇させることにより、一対の電極11a及び11b間に供給される電圧の過度の上昇が抑制され得る。
しかし、充電器12の充電電圧Vが第2の閾値Vmaxを超えて、レーザガスの供給が行われても、一対の電極11a及び11bが消耗した状態では、エキシマレーザ装置の出力の上昇が鈍くなり得る。その結果、一対の電極11a及び11bが新しい場合に比べて、一対の電極11a及び11bが消耗した状態では、レーザチャンバ10内の圧力Pが上昇しやすくなり得る。
6.4 第10の制御例
図33は、本開示におけるファンの回転数制御に関する第10の制御例を示すフローチャートである。図33に示される処理は、第4の実施形態に係るエキシマレーザ装置において、レーザ制御部30(図30)によって行われてもよい。
第10の制御例は、レーザチャンバ10内の圧力Pが閾値P1を超えたらファンの回転数を上げる点(S740、S840、S880)において、図3に示される第1の制御例と異なってもよい。図3に示される、電極ギャップGを算出して、電極ギャップGからファンの回転数の目標値Rを算出する処理(S400、S500)は、なくてもよい。
まず、レーザ制御部30は、ファンの回転数の目標値Rを初期値R0に設定してもよい(S100)。初期値R0は、レーザチャンバ10内の圧力Pが閾値P1に達するまでの間は放電が安定しているが、一対の電極11a及び11bの消耗が進めば放電が不安定になり得る程度の回転数であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、ファンの回転数が目標値Rとなるように、回転数制御部31に回転数制御信号を送信してもよい(S600)。この処理は、図3を参照しながら説明したS600の処理と同様でよい。
次に、レーザ制御部30は、レーザチャンバ10内の圧力Pのデータを後述のメモリから読み込んでもよい(S740)。
次に、レーザ制御部30は、レーザチャンバ10内の圧力Pを、閾値P1と比較してもよい(S840)。レーザチャンバ10内の圧力Pが、閾値P1以下である場合(S840;NO)、レーザ制御部30は、処理をS600に戻してもよい。レーザチャンバ10内の圧力Pが、閾値P1を超える場合(S840;YES)、レーザ制御部30は、処理をS880に進めてもよい。
S880において、レーザ制御部30は、ファンの回転数の目標値Rを初期値R0からR1に変更してもよい。R1は、初期値R0よりも大きい値であってもよい。R1は、レーザチャンバ10内の圧力PがPmax(図34参照)に達するまでの間は放電が安定し得る程度の回転数であってもよい。Pmaxは、閾値P1より大きい値であってもよい。
次に、レーザ制御部30は、回転数制御を停止するか否かを判定してもよい(S900)。この処理は、図3を参照しながら説明したS900の処理と同様でよい。但し、回転数制御を停止しない場合(S900;NO)、レーザ制御部30は、処理を上述のS600に戻してそれ以降の処理を繰り返してもよい。
図34は、一対の電極11a及び11bの消耗に伴うレーザチャンバ10内の圧力Pの変化と、それに応じたファンの回転数の目標値Rの設定例を示すグラフである。上述のように、一対の電極11a及び11bの消耗に伴い、レーザチャンバ10内の圧力Pが上昇し得る。ファンの回転数の目標値Rは、レーザチャンバ10内の圧力Pが閾値P1以下であるうちは初期値R0に設定され、レーザチャンバ10内の圧力Pが閾値P1を超えたらR1に設定されてもよい。
第10の制御例においては、ファンの回転数の目標値Rを2段階で制御する場合について説明したが、3段階以上で制御してもよい。
7.音響波の影響について
図35は、エキシマレーザ装置におけるファンの回転数と、レーザ光のパルスエネルギー安定性E%との関係を模式的に示す。図35においては、一対の電極11a及び11bの消耗量は変化しないものとしてもよい。
上述の実施形態に係るエキシマレーザ装置においては、放電により生じた音響波が、回転しているクロスフローファン21のブレードによって反射され、再び放電領域に戻り得る。音響波が放電領域に戻ってきたとき、放電領域におけるレーザガスのガス密度が揺らぎ、放電の安定性に影響を与える場合がある。音響波が放電の安定性に与える影響は、放電の繰り返し周波数と、ファンの回転数との関係に依存し得る。図35に示されるように、放電の繰り返し周波数を一定としたとき、ファンの回転数が特定の値の付近になると、レーザ光のパルスエネルギー安定性E%が極端に悪化する場合がある。
そこで、上述の実施形態においては、放電の繰り返し周波数に対するファンの回転数の禁止帯を、あらかじめ後述のメモリに記憶させておいてもよい。例えば、放電の繰り返し周波数ごとに、レーザ光のパルスエネルギー安定性E%が所定の基準値より悪化するファンの回転数の範囲を求めておき、その範囲を禁止帯としてもよい。
そして、ファンの回転数制御においては、禁止帯を避けるように、ファンの回転数の目標値Rが決定されてもよい。例えば、上述の実施形態において、算出されたファンの回転数の目標値Rが禁止帯に入っているか否かを判定する処理が追加されてもよい。算出されたファンの回転数の目標値Rが禁止帯に入っている場合、算出されたファンの回転数の目標値Rに一定値を加算することにより、新たな目標値を決定してもよい。
8.制御部の構成
図36は、制御部の概略構成を示すブロック図である。
上述した実施の形態におけるレーザ制御部30等の制御部は、コンピュータやプログラマブルコントローラ等汎用の制御機器によって構成されてもよい。例えば、以下のように構成されてもよい。
(構成)
制御部は、処理部1000と、処理部1000に接続される、ストレージメモリ1005と、ユーザインターフェイス1010と、パラレルI/Oコントローラ1020と、シリアルI/Oコントローラ1030と、A/D、D/Aコンバータ1040とによって構成されてもよい。また、処理部1000は、CPU1001と、CPU1001に接続された、メモリ1002と、タイマー1003と、GPU1004とから構成されてもよい。
(動作)
処理部1000は、ストレージメモリ1005に記憶されたプログラムを読み出してもよい。また、処理部1000は、読み出したプログラムを実行したり、プログラムの実行に従ってストレージメモリ1005からデータを読み出したり、ストレージメモリ1005にデータを記憶させたりしてもよい。
パラレルI/Oコントローラ1020は、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器1021〜102xに接続されてもよい。パラレルI/Oコントローラ1020は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うパラレルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
シリアルI/Oコントローラ1030は、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器1031〜103xに接続されてもよい。シリアルI/Oコントローラ1030は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うシリアルI/Oポートを介した、デジタル信号による通信を制御してもよい。
A/D、D/Aコンバータ1040は、アナログポートを介して通信可能な機器1041〜104xに接続されてもよい。A/D、D/Aコンバータ1040は、処理部1000がプログラムを実行する過程で行うアナログポートを介した、アナログ信号による通信を制御してもよい。
ユーザインターフェイス1010は、オペレータが処理部1000によるプログラムの実行過程を表示したり、オペレータによるプログラム実行の中止や割り込み処理を処理部1000に行わせたりするよう構成されてもよい。
処理部1000のCPU1001はプログラムの演算処理を行ってもよい。メモリ1002は、CPU1001がプログラムを実行する過程で、プログラムの一時記憶や、演算過程でのデータの一時記憶を行ってもよい。タイマー1003は、時刻や経過時間を計測し、プログラムの実行に従ってCPU1001に時刻や経過時間を出力してもよい。GPU1004は、処理部1000に画像データが入力された際、プログラムの実行に従って画像データを処理し、その結果をCPU1001に出力してもよい。
パラレルI/Oコントローラ1020に接続される、パラレルI/Oポートを介して通信可能な機器1021〜102xは、露光装置制御部110、他の制御部等であってもよい。
シリアルI/Oコントローラ1030に接続される、シリアルI/Oポートを介して通信可能な機器1031〜103xは、充電器12、パルスパワーモジュール13、回転数制御部31等であってもよい。
A/D、D/Aコンバータ1040に接続される、アナログポートを介して通信可能な機器1041〜104xは、圧力センサ16、パルスエネルギー計測部17、ビームプロファイル計測部18等の各種センサであってもよい。
以上のように構成されることで、制御部は各実施形態に示された動作を実現可能であってよい。
上記の説明は、制限ではなく単なる例示を意図したものである。従って、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「1つの」は、「少なくとも1つ」又は「1又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (9)

  1. レーザガスを封入するチャンバと、
    前記チャンバの内部に配置された一対の電極と、
    前記チャンバの内部に配置されたファンと、
    前記ファンの回転軸に接続されるモータと、
    前記一対の電極の消耗パラメータが示す前記一対の電極の消耗の進行に伴い、前記ファンの回転数を上げるように制御する回転数制御部と、
    を備え
    前記消耗パラメータは、
    前記一対の電極の間隔、
    前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数、
    前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に投入されたエネルギーの積算値、
    前記チャンバから出力されるレーザ光のパルスエネルギーの安定性、
    前記チャンバから出力されるレーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度、
    の少なくとも1つを含む、ガスレーザ装置。
  2. レーザガスを封入するチャンバと、
    前記チャンバの内部に配置された一対の電極と、
    前記チャンバの内部に配置されたファンと、
    前記ファンの回転軸に接続されるモータと、
    前記一対の電極のうちの1つの電極を、もう1つの電極に近づくように移動させる電極移動機構
    前記一対の電極の消耗パラメータと前記電極移動機構による前記1つの電極の移動量とに基づいて、前記ファンの回転数を制御する回転数制御部と
    を備え、
    前記消耗パラメータは、
    前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数、
    前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に投入されたエネルギーの積算値、
    の少なくとも1つを含む、ガスレーザ装置。
  3. 前記一対の電極の間隔を計測する間隔計測部をさらに備え、
    前記消耗パラメータは、前記一対の電極の間隔を含む、請求項1記載のガスレーザ装置。
  4. 前記消耗パラメータは、前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数である、請求項1又は請求項2記載のガスレーザ装置。
  5. 前記消耗パラメータは、前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に投入されたエネルギーの積算値である、請求項1又は請求項2記載のガスレーザ装置。
  6. 前記消耗パラメータは、前記チャンバから出力されるレーザ光のパルスエネルギーの安定性である、請求項1記載のガスレーザ装置。
  7. 前記消耗パラメータは、前記チャンバから出力されるレーザ光のパルスエネルギーの目標値との一致度である、請求項1記載のガスレーザ装置。
  8. レーザガスを封入するチャンバと、
    前記チャンバの内部に配置された一対の電極と、
    前記チャンバの内部に配置されたファンと、
    前記ファンの回転軸に接続されるモータと、
    前記一対の電極のうちの1つの電極を、もう1つの電極に近づくように移動させる電極移動機構と、
    前記電極移動機構による前記1つの電極の移動後に算出された前記一対の電極の間隔に基づいて、前記ファンの回転数を制御する回転数制御部と、
    を備える、ガスレーザ装置。
  9. レーザガスを封入するチャンバと、前記チャンバの内部に配置された一対の電極と、前記チャンバの内部に配置されたファンと、前記ファンの回転軸に接続されるモータと、を備えるガスレーザ装置の制御方法であって、
    前記一対の電極の消耗パラメータに基づいて、前記一対の電極の間隔を算出し、
    算出された前記一対の電極の間隔の拡大に伴い、前記ファンの回転数を上げるように制御する
    ことを含み、
    前記消耗パラメータは、
    前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に供給されたパルス電圧の全パルス数、
    前記一対の電極が前記チャンバの内部に設置されてからの、前記一対の電極間に投入されたエネルギーの積算値、
    の少なくとも1つを含む、ガスレーザ装置の制御方法。
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