JPWO2016152738A1 - 高電圧パルス発生装置及びガスレーザ装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.概要
2.用語の説明
3.高電圧パルス発生装置を備えるガスレーザ装置及びその充放電回路
3.1 構成
3.2 動作
4.課題
5.第1実施形態の高電圧パルス発生装置
5.1 構成
5.2 動作
5.3 作用
6.第2実施形態の高電圧パルス発生装置
6.1 動作
6.2 作用
7.第3実施形態の高電圧パルス発生装置
8.第4実施形態の高電圧パルス発生装置
9.第5実施形態の高電圧パルス発生装置
10.第6実施形態の高電圧パルス発生装置
11.第7実施形態の高電圧パルス発生装置
12.第8実施形態の高電圧パルス発生装置
12.1 構成
12.2 動作
12.3 作用
12.4 変形例1
12.5 変形例2
13.その他
13.1 各制御部のハードウェア環境
13.2 その他の変形例等
本開示は、以下の実施形態を単なる例として少なくとも開示し得る。
このような構成により、高電圧パルス発生装置5は、パルスレーザ光の発振効率を向上させ得る。
「光路軸」は、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の中心を通る軸である。
「光路」は、レーザ光が通る経路である。光路には、光路軸が含まれてもよい。
「印加電圧」は、ガスレーザ装置のレーザチャンバ内に配置された一対の放電電極間に印加される予定の電圧である。印加電圧は、一対の放電電極間で実際に計測される電圧とは異なる場合があり得る。
図1及び図2を用いて、高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1及びその充放電回路について説明する。
ガスレーザ装置1は、放電励起式のガスレーザ装置であってもよい。ガスレーザ装置1は、エキシマレーザ装置であってもよい。レーザ媒質であるレーザガスは、レアガスとしてアルゴン若しくはクリプトン若しくはキセノン、ハロゲンガスとしてフッ素若しくは塩素、バッファガスとしてネオン若しくはヘリウム、又はこれらの混合ガスを用いて構成されてもよい。
図1は、高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1を説明するための図を示す。図2は、図1に示されたガスレーザ装置1の放電回路を説明するための図を示す。
ガスレーザ装置1は、レーザチャンバ10と、レーザ共振器と、パルスエネルギ計測器20と、モータ21と、レーザ制御部30と、充電器40と、ピーキングコンデンサCpと、パルスパワーモジュール(Pulse Power Module:PPM)50と、を備えてもよい。
なお、充電器40と、ピーキングコンデンサCpと、パルスパワーモジュール50と、レーザ制御部30と、を含めて高電圧パルス発生装置5ともいう。
レーザチャンバ10の内部空間を形成する壁10aは、例えばアルミ等の金属材料で形成されてもよい。当該金属材料の表面には、例えばニッケルめっきが施されてもよい。
レーザチャンバ10は、一対の放電電極11と、電流導入端子12と、絶縁ホルダ13と、導電ホルダ14と、配線15と、ファン16と、熱交換器17と、を含んでもよい。
第1及び第2放電電極11a及び11bは、レーザガスを主放電により励起するための電極であってもよい。主放電は、グロー放電であってもよい。
第1及び第2放電電極11a及び11bのそれぞれは、ハロゲンガスがフッ素を含む場合は銅を含む金属材料、ハロゲンガスが塩素を含む場合はニッケルを含む金属材料で形成されてもよい。
第1及び第2放電電極11a及び11bは、互いに所定距離だけ離隔し、且つ、互いの長手方向が略平行となるように対向して配置されてもよい。
第1及び第2放電電極11a及び11bは、それぞれカソード電極及びアノード電極であってもよい。
第1放電電極11aの放電面と第2放電電極11bの放電面との間の空間を、「放電空間」ともいう。
電流導入端子12の他方の端部は、ピーキングコンデンサCpを介して、パルスパワーモジュール50の負側の出力端子に接続されてもよい。
絶縁ホルダ13は、レーザガスと反応し難い絶縁材料で形成されてもよい。ハロゲンガスがフッ素又は塩素を含む場合、絶縁ホルダ13は、例えば高純度のアルミナセラミックスで形成されてもよい。
絶縁ホルダ13は、レーザチャンバ10の壁10aに固定されてもよい。
絶縁ホルダ13は、レーザチャンバ10の壁10aに配線15を介して電気的に接続されてもよい。
絶縁ホルダ13は、第1放電電極11a及び電流導入端子12と、レーザチャンバ10の壁10aとを電気的に絶縁してもよい。
導電ホルダ14は、アルミや銅等を含む金属材料で形成され、その表面にはニッケルめっきが施されてもよい。
導電ホルダ14は、レーザチャンバ10の壁10aに固定されてもよい。
導電ホルダ14は、レーザチャンバ10の壁10aに配線15を介して電気的に接続されてもよい。
配線15の他方の端部は、レーザチャンバ10の壁10a及びピーキングコンデンサCpを介して、パルスパワーモジュール50のグランド側の端子に接続されてもよい。
配線15は、第1及び第2放電電極11a及び11bの長手方向に沿って、所定間隔をあけて複数設けられてもよい。
ファン16は、クロスフローファンであってもよい。
ファン16は、第1及び第2放電電極11a及び11bの長手方向とファン16の長手方向とが略平行となるように配置されてもよい。
ファン16は、不図示の磁気軸受によって磁気浮上し、モータ21の駆動によって回転してもよい。
熱交換器17の動作は、レーザ制御部30によって制御されてもよい。
モータ21は、直流モータや交流モータであってもよい。
モータ21の動作は、レーザ制御部30によって制御されてもよい。
狭帯域化モジュール18は、プリズム18aと、グレーティング18bと、を含んでもよい。
グレーティング18bは、入射角度と回折角度とが同じ角度となるリトロー配置に配置されてもよい。
グレーティング18bは、プリズム18aを透過した光のうち特定の波長付近の光を回折角度に応じて選択的に取り出し、レーザチャンバ10内に戻してもよい。それにより、グレーティング18bからレーザチャンバ10に戻った光のスペクトル幅は、狭帯域化され得る。
出力結合ミラー19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。
パルスエネルギ計測器20は、ビームスプリッタ20aと、集光レンズ20bと、光センサ20cと、を含んでもよい。
集光レンズ20bは、ビームスプリッタ20aによって反射したパルスレーザ光を、光センサ20cの受光面に集光してもよい。
光センサ20cは、受光面に集光されたパルスレーザ光を検出してもよい。光センサ20cは、検出されたパルスレーザ光のパルスエネルギを計測してもよい。光センサ20cは、計測されたパルスエネルギを示す信号をレーザ制御部30に出力してもよい。
例えば、レーザ制御部30には、露光装置110に出力されるパルスレーザ光の目標パルスエネルギEtを指定する信号が、露光装置制御部111から送信されてもよい。レーザ制御部30には、レーザ発振を開始する契機を与えるための発振トリガ信号が、露光装置制御部111から送信されてもよい。
レーザ制御部30は、露光装置制御部111から送信された各種信号に基づいて、ガスレーザ装置1の各構成要素の動作を統括的に制御してもよい。特に、レーザ制御部30は、高電圧パルス発生装置5に含まれる他の構成要素の動作を制御してもよい。
なお、レーザ制御部30及び露光装置制御部111のハードウェア構成については、図24を用いて後述する。
充電器40の動作は、レーザ制御部30によって制御されてもよい。
ピーキングコンデンサCpは、パルスパワーモジュール50とレーザチャンバ10との間に並列に接続されてもよい。
或いは、ピーキングコンデンサCpは、レーザチャンバ10の内部に配置されてもよい。この場合、ガスレーザ装置1の充放電回路を構成する電流経路によって囲まれた領域の面積が小さくなるため、当該充放電回路のインダクタンスは小さくなり得る。よって、当該充放電回路でのエネルギ損失が低減され好適であり得る。
パルスパワーモジュール50は、磁気スイッチの磁気飽和現象を利用してパルス圧縮を行う磁気圧縮回路を用いて構成されてもよい。
パルスパワーモジュール50は、図2に示されるように、スイッチSWと、パルストランスTCと、磁気スイッチMS1〜MS3と、充電コンデンサC0と、コンデンサCa及びCbと、を含んでもよい。
スイッチSWは、パルストランスTCの1次側コイルのグランド側と充電コンデンサC0とに直列に接続されてもよい。
スイッチSWの動作は、レーザ制御部30によって制御されてもよい。
磁気スイッチMS2は、コンデンサCaとコンデンサCbとの間に設けられてもよい。
磁気スイッチMS3は、コンデンサCbとピーキングコンデンサCpとの間に設けられてもよい。
磁気スイッチMS1〜MS3に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチMS1〜MS3は、電流を流し易くなり得る。当該閾値は磁気スイッチごとに異なる値であってもよい。
レーザ制御部30は、露光装置制御部111から送信されたレーザ発振準備を指令する信号を受信してもよい。
レーザ制御部30は、モータ21を制御してファン16を回転させてもよい。
レーザチャンバ10内のレーザガスが循環し得る。レーザガスは、一対の放電電極11の間の放電空間を流れ得る。
レーザ制御部30は、目標パルスエネルギEtに応じた電圧Vhvを充電器40に設定してもよい。
充電器40は、設定された電圧Vhvに基づいて、充電コンデンサC0を充電し得る。
レーザ制御部30は、充電器40に設定された電圧Vhvの値を記憶してもよい。
レーザ制御部30は、発振トリガ信号をパルスパワーモジュール50のスイッチSWに出力してもよい。
発振トリガ信号がスイッチSWに入力されると、スイッチSWはON状態となって駆動し得る。スイッチSWがON状態となって駆動すると、充電コンデンサC0からパルストランスTCの1次側コイルにパルス状の電流が流れ得る。
磁気スイッチMS1に印加される電圧の時間積分値が閾値に達すると、磁気スイッチMS1は磁気飽和した状態となり、磁気スイッチMS1は閉じ得る。
磁気スイッチMS1が閉じると、パルストランスTCの2次側コイルからコンデンサCaに電流が流れ、コンデンサCaが充電され得る。このとき、コンデンサCaを充電する際の電流のパルス幅は、短くなり得る。コンデンサCaの電位は負の電位となり得る。
磁気スイッチMS2が閉じると、コンデンサCaからコンデンサCbに電流が流れ、コンデンサCbが充電され得る。このとき、コンデンサCbを充電する際の電流のパルス幅は、コンデンサCaを充電する際の電流のパルス幅よりも短くなり得る。コンデンサCbの電位は負の電位となり得る。
磁気スイッチMS3が閉じると、コンデンサCbからピーキングコンデンサCpに電流が流れ、ピーキングコンデンサCpが充電され得る。このとき、ピーキングコンデンサCpを充電する際の電流のパルス幅は、コンデンサCbを充電する際の電流のパルス幅よりも短くなり得る。ピーキングコンデンサCpの電位は負の電位となり得る。
ピーキングコンデンサCpが充電されることにより、一対の放電電極11の間には、ピーキングコンデンサCpによってパルス状の高電圧が印加され得る。
一対の放電電極11の間に印加されるパルス状の高電圧がレーザガスの絶縁耐圧より大きくなると、レーザガスは絶縁破壊され得る。
レーザガスが絶縁破壊されると、一対の放電電極11の間の放電空間には主放電が発生し得る。このとき、主放電により電子が移動する方向は、カソード電極である第1放電電極11aからアノード電極である第2放電電極11bに向かう方向であり得る。
レーザガスから放出された光は、レーザ共振器を構成する狭帯域化モジュール18及び出力結合ミラー19で反射され、レーザ共振器内を往復し得る。レーザ共振器内を往復する光は、狭帯域化モジュール18により狭帯域化され得る。レーザ共振器内を往復する光は、一対の放電電極11の間を通過する度に増幅され、レーザ発振し得る。
その後、増幅された光の一部は、出力結合ミラー19を透過し得る。出力結合ミラー19を透過した光は、パルスレーザ光として露光装置110に出力され得る。
レーザ制御部30は、パルスエネルギの計測値Eと目標パルスエネルギEtとの差分ΔEを計算してもよい。レーザ制御部30は、当該差分ΔEに対応する電圧Vhvの変化量ΔVhvを計算してもよい。
レーザ制御部30は、計算された変化量ΔVhvを、上記で記憶された電圧Vhvに加算して、新たに設定する電圧Vhvを計算してもよい。
レーザ制御部30は、計算された電圧Vhvを充電器40に新たに設定してもよい。このようにして、レーザ制御部30は、電圧Vhvをフィードバック制御してもよい。
放電空間を流れるレーザガスは、熱交換器17に向かって流れ、熱交換器17を通過する際に冷却され得る。熱交換器17を通過したレーザガスは、ファン16を通過して、レーザチャンバ10内を再び循環し得る。
その結果、ガスレーザ装置1は、レーザガスの循環に対応する繰り返し周波数で、パルスレーザ光を出力し得る。
高電圧パルス発生装置5は、上述のように、磁気圧縮回路を用いて構成されてもよい。
磁気圧縮回路を用いた高電圧パルス発生装置5は、磁気スイッチ及びコンデンサのLC共振回路を多段に接続してパルス圧縮及びエネルギ転送を行い得るが、エネルギ転送効率が低く、また大型化するという点で改善の余地があり得る。
また、磁気圧縮回路を用いた高電圧パルス発生装置5は、スイッチSWが駆動してから一対の放電電極11で主放電が発生するタイミングまでの時間が長く、主放電の発生タイミング自体も大きく変化するという点で改善の余地があり得る。
更に、磁気圧縮回路を用いた高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11の間に最適なパルス波形の高電圧を印加することが困難であるという点で改善の余地があり得る。
特に、磁気圧縮回路が磁気スイッチ及びコンデンサのLC共振回路で構成されることから、一対の放電電極11に対する印加電圧の波形は基本的に正弦波となり得る。このため、磁気圧縮回路を用いた高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11へのエネルギ投入量を時間的に制御することが困難であり得る。それにより、磁気圧縮回路を用いた高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11に投入されたエネルギの多くが、熱に変換されたりパルスパワーモジュール50側に逆流したりして、レーザ発振に寄与できずに無駄となることがあり得る。
よって、磁気圧縮回路を用いた高電圧パルス発生装置5が抱えるこれらの課題を解決し得る新しい高電圧パルス発生装置5を提供することが求められている。
図3〜図6を用いて、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、図2に示された高電圧パルス発生装置5とは異なり、磁気圧縮回路ではなくLTD(Linear Transformer Driver)を用いた高電圧パルス発生装置5を備えてもよい。
第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、図2に示された高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図3は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5の構成を説明するための図を示す。
第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、パルスパワーモジュール50と、n個の充電器401〜40nと、スイッチ駆動部60と、レーザ制御部30と、を備えてもよい。
nは、2以上の自然数であってもよい。nは、例えば15〜30の範囲にある自然数であってもよい。
パルスパワーモジュール50は、n個の1次側電気回路511〜51nと、2次側電気回路52と、を含んでもよい。
n個の1次側電気回路511〜51nは、互いに並列に接続されてもよい。
n個の1次側電気回路511〜51nは、n個の1次側コイルLa1〜Lanと、n個のコンデンサC1〜Cnと、n個のスイッチSW1〜SWnと、を含んでもよい。
n個の1次側コイルLa1〜Lanは、互いに並列に接続されてもよい。
n個の1次側コイルLa1〜Lanの各一端は、n個の充電器401〜40nにそれぞれ接続されてもよい。
n個の1次側コイルLa1〜Lanの各他端は、グランドにそれぞれ接続されてもよい。
n個のコンデンサC1〜Cnの各一端は、n個の1次側コイルLa1〜Lanとn個の充電器401〜40nとをそれぞれ接続する各配線にそれぞれ接続されてもよい。
n個のコンデンサC1〜Cnの各他端は、n個のスイッチSW1〜SWnにそれぞれ接続されてもよい。
n個のスイッチSW1〜SWnの各一端は、n個のコンデンサC1〜Cnにそれぞれ接続されてもよい。
n個のスイッチSW1〜SWnの各他端は、n個の1次側コイルLa1〜Lanとグランドとをそれぞれ接続する各配線にそれぞれ接続されてもよい。
n個のスイッチSW1〜SWnが駆動することによって、n個のコンデンサC1〜Cnは、n個の充電器401〜40nによって充電された充電電圧に応じた電流をn個の1次側コイルLa1〜Lanに供給し得る。
n個のスイッチSW1〜SWnを駆動させてn個の1次側コイルLa1〜Lanに電流を供給することによって2次側コイルLb1〜Lbnに電流を流すことを、n個の1次側電気回路51nを駆動させるともいう。
2次側電気回路52は、n個の2次側コイルLb1〜Lbnと、n個のダイオードD1〜Dnと、を含んでもよい。
n個の2次側コイルLb1〜Lbnは、互いに直列に接続されてもよい。
n個の2次側コイルLb1〜Lbnは、一対の放電電極11に直列に接続されてもよい。
n個の2次側コイルLb1〜Lbnのうち、第1段目にある2次側コイルLb1及び最終段にある2次側コイルLbnは、第1及び第2放電電極11a及び11bにそれぞれ接続されてもよい。
n個のダイオードD1〜Dnは、n個の2次側コイルLb1〜Lbnを当該逆電流からそれぞれ保護するバイパスダイオードであってもよい。
n個のダイオードD1〜Dnは、n個の2次側コイルLb1〜Lbnの各両端に、当該逆電流が各ダイオード中を流れるような向きでそれぞれ接続されてもよい。
n個の充電器401〜40nは、n個の1次側電気回路511〜51nにそれぞれ接続されてもよい。
n個の充電器401〜40nは、所定の充電電圧でn個のコンデンサC1〜Cnをそれぞれ充電してもよい。
n個の充電器401〜40nは、n個のコンデンサC1〜Cnをそれぞれ略同一の充電電圧ΔVで充電してもよい。充電電圧ΔVは、例えば1kV程度であってもよい。
n個の充電器401〜40nの動作は、レーザ制御部30によって制御されてもよい。
スイッチ駆動部60は、レーザ制御部30に接続されてもよい。
スイッチ駆動部6には、レーザ制御部30から出力されるタイミングデータ及び発振トリガ信号が入力されてもよい。
スイッチ駆動部60は、タイミングデータ及び発振トリガ信号に基づいて、n個のスイッチSW1〜SWnの駆動を制御してもよい。
スイッチ駆動部60は、n個のスイッチSW1〜SWnのそれぞれに対し、駆動信号を出力することによって、n個のスイッチSW1〜SWnの駆動を制御してもよい。
スイッチ駆動部60の動作は、レーザ制御部30によって制御されてもよい。
タイミングデータには、n個のスイッチSW1〜SWnのうち何れのスイッチSWを所定の駆動タイミングで駆動させるかを定める情報が含まれていてもよい。
n個のスイッチSW1〜SWnのうち駆動させるスイッチSWの数及びその内訳は、ガスレーザ装置1から出力されるパルスレーザ光の目標パルスエネルギEtに基づいて決定されてもよい。
所定の駆動タイミングは、発振トリガ信号から所定の遅延時間T1だけ遅延したタイミングであってもよい。
所定の駆動タイミングは、駆動される複数のスイッチSWのそれぞれで略同一のタイミングであってもよい。
なお、スイッチ駆動部60のハードウェア構成については、図24を用いて後述する。
図4〜図6を用いて、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5の動作について説明する。
具体的には、パルスレーザ光のパルスエネルギを制御するために第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を動作させる際のレーザ制御部30が行う処理について説明する。
図4は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を動作させる際のレーザ制御部30が行う処理の概要を説明するためのフローチャートを示す。
初期値V0は、一対の放電電極11で少なくとも主放電が発生可能な電圧であってもよい。V0は、例えば10〜30kV程度であってもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて印加電圧Vの初期値V0を設定してもよい。
V=V0
駆動タイミング計算処理は、n個のスイッチSW1〜SWnのそれぞれの駆動タイミングを計算する処理であってもよい。
駆動タイミング計算処理の詳細については、図5を用いて後述する。
スイッチ駆動部60は、タイミングデータ及び発振トリガ信号に基づいて、n個のスイッチSW1〜SWnの駆動を制御してもよい。
具体的には、スイッチ駆動部60は、n個のスイッチSW1〜SWnのうちタイミングデータで定められたスイッチSWを、発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動させてもよい。
n個のスイッチSW1〜SWnのうち駆動させるスイッチSWの数及びその内訳については、図5を用いて後述する。
レーザ制御部30は、レーザ発振が行われていなければ、レーザ発振が行われるまで待機してもよい。一方、レーザ制御部30は、レーザ発振が行われれば、ステップS7に移行してもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて差分ΔEを計算してもよい。
ΔE=E−Et
レーザ制御部30は、次式を用いて新たな印加電圧Vを設定してもよい。
V=V+α・ΔE
なお、右辺のαは、予め実験等によって求められた比例定数であってもよい。
露光装置制御部111は、目標パルスエネルギEtを変更する場合があり得る。この場合、露光装置制御部111は、変更後の目標パルスエネルギEtを指定する信号をレーザ制御部30に出力してもよい。
レーザ制御部30は、目標パルスエネルギEtが変更されたならば、ステップS2に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、目標パルスエネルギEtが変更されていなければ、ステップS11に移行してもよい。
レーザ制御部30は、パルスレーザ光のパルスエネルギを制御する処理を終了しないならば、ステップS3に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、パルスレーザ光のパルスエネルギを制御する処理を終了するならば、本処理を終了してもよい。
識別番号Nは、高電圧パルス発生装置5に含まれる1次側電気回路511〜51n、2次側電気回路52、充電器401〜40n及びこれらに含まれる各素子を識別するために付与される通し番号であってもよい。
例えば、n個の1次側電気回路511〜51nのうち、図3の最上段から数えて第1段目の1次側電気回路511の識別番号Nは、1であってもよい。同様に、1次側電気回路511に含まれる1次側コイルLa1、コンデンサC1、スイッチSW1の識別番号は、1であってもよい。同様に、n個の充電器401〜40nのうち、1次側電気回路511に接続された充電器401の識別番号Nは、1であってもよい。同様に、2次側電気回路に含まれるn個の2次側コイルLb1〜Lbnのうち、1次側コイルLa1に対応する2次側コイルLb1及びその両端に接続されたダイオードD1の識別番号は、1であってもよい。
或いは、識別番号Nは、高電圧パルス発生装置5に含まれる1次側電気回路511〜51n、2次側電気回路52、充電器401〜40n及びこれらに含まれる各素子のうち、印加電圧Vの発生に使用される候補に対してだけ付与される通し番号であってもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて識別番号Nを設定してもよい。
N=1
上述のように、n個の充電器401〜40nのそれぞれは、互いに略同一の充電電圧ΔVで、n個のコンデンサC1〜Cnのそれぞれを充電してもよい。
レーザ制御部30は、充電電圧の合計値N・ΔVが印加電圧V以下でなければ、ステップS305に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、充電電圧の合計値N・ΔVが印加電圧V以下であれば、ステップS303に移行してもよい。
具体的には、レーザ制御部30は、識別番号NのスイッチSWNが、発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動するよう定めてもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて識別番号NのスイッチSWNの駆動タイミングを設定してもよい。
SWN=T1
レーザ制御部30は、次式のように識別番号Nをインクリメントすることによって更新してもよい。
N=N+1
その後、レーザ制御部30は、ステップS302に移行してもよい。
閾値番号KNは、n個の1次側電気回路511〜51nのうち、駆動させる対象の1次側電気回路と、駆動させる対象でない1次側電気回路との境界を示す識別番号Nであってもよい。閾値番号KNに設定された識別番号Nより前段の1次側電気回路である1次側電気回路511〜51KN−1は、駆動させる対象の1次側電気回路であってもよい。閾値番号KNに設定された識別番号N以降の1次側電気回路である1次側電気回路51KN〜51Nmaxは、駆動させる対象でない1次側電気回路であってもよい。
閾値番号KNの値は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧Vに応じて決定され得る。
Nmaxは、高電圧パルス発生装置5に含まれる1次側電気回路511〜51nの総数であってもよい。図3の例では、Nmaxは、nと等しくてもよい。
或いは、印加電圧Vの発生に使用される候補に対してだけ識別番号Nが付与される場合、Nmaxは、2以上であってnより小さい自然数であってもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて閾値番号KNを設定してもよい。
KN=N
ステップS306で駆動タイミングが設定されるスイッチSWNは、閾値番号KN以降の識別番号Nを有するスイッチSWK〜SWNmaxであり得る。レーザ制御部30は、これらのスイッチSWNが駆動しないよう定めてもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて識別番号NのスイッチSWNの駆動タイミングを設定してもよい。
SWN=OFF
レーザ制御部30は、次式のように識別番号Nをインクリメントすることによって更新してもよい。
N=N+1
レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上でなければ、ステップS306に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上であれば、本処理を終了した後にタイミングデータを作成し、図4のステップS4に移行してもよい。
そして、レーザ制御部30は、スイッチSW1〜SWKN−1のそれぞれが、発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動するよう定め得る。
一方、レーザ制御部30は、スイッチSWKN〜SWNmaxが駆動しないよう定め得る。
すなわち、レーザ制御部30は、スイッチSW1〜SWKN−1が発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動し、スイッチSWKN〜SWNmaxが駆動しないよう定めたタイミングデータを作成し得る。
発振トリガ信号が入力されると、スイッチ駆動部60は、スイッチSW1〜SWKN−1を、発振トリガ信号の入力タイミングから遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動させてもよい。スイッチ駆動部60は、スイッチSWKN〜SWNmaxを、駆動させなくてもよい。
一方、1次側電気回路51KN〜51Nmaxのそれぞれは、スイッチSWKN〜SWNmaxが駆動しないため、駆動しない状態のままであり得る。
電圧Vsのパルス波形におけるピークの絶対値は、(KN−1)・ΔVであり得る。(KN−1)・ΔVは、目標パルスエネルギEtのパルスレーザ光を出力するために必要な印加電圧Vに対応した値であり得る。
一対の放電電極11の間で実際に計測される印加電圧Vrのパルス波形は、レーザガスが絶縁破壊される前の領域では電圧Vsのパルス波形の略相似形となり、絶縁破壊後の領域では電位が急激に0に近付くような波形となり得る。
そして、一対の放電電極11の間の放電空間にあるレーザガスは励起されて光を放出し、ガスレーザ装置1からパルスレーザ光が出力され得る。
第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個のスイッチSW1〜SWnのうちで駆動させるスイッチSWを変更することで、駆動させる1次側電気回路を変更し得る。特に、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、パルスレーザ光の目標パルスエネルギEtに基づいて必要な印加電圧Vを決定し、決定された印加電圧Vに応じて、駆動させる1次側電気回路を変更し得る。
それにより、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧Vのパルス波形を、目標パルスエネルギEtを得るために適切なパルス波形に制御し得る。
その結果、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを、目標パルスエネルギEtとなるよう高精度で制御し得る。
そのため、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、駆動させる1次側電気回路及びその駆動タイミングを直ちに変更し得るため、一対の放電電極11へのエネルギ投入量を迅速に制御し得る。
その結果、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11に投入されたエネルギを効率よくレーザ発振に寄与させ、パルスレーザ光の発振効率を向上させ得る。
それにより、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、パルスパワーモジュール50のスイッチSWを比較的低廉な半導体スイッチで構成することができ、回路設計の設計自由度を向上させ得る。
それにより、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、逆電流による電磁誘導によってn個の1次側コイルLa1〜Lan側に電圧が発生することを抑制し、n個のスイッチSW1〜SWnやn個の充電器401〜40nの破損を抑制し得る。
それにより、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、磁気圧縮回路を用いた高電圧パルス発生装置5に比べて、エネルギ転送効率を向上させ得ると共に小型化し得る。
加えて、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、スイッチSWの駆動タイミングから主放電の発生タイミングまでの時間を短縮化し得ると共に、主放電の発生タイミングを安定化させ得る。
図7〜図11を用いて、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、図6に示されるように、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧Vのパルス波形が、1つのピークを有するパルス波形となり得る。すなわち、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5では、目標パルスエネルギEtの変更に応じて印加電圧Vのピーク値が変化するものの、印加電圧Vのパルス波形の形状自体は任意の形状に変化しない。
ガスレーザ装置1では、パルス波形の形状が時間的に変化するような印加電圧Vを、一対の放電電極11の間に印加した方が好ましい場合があり得る。この場合、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5では、印加電圧Vのパルス波形の形状が変化しないため、一対の放電電極11に投入されたエネルギの一部が無駄になることがあり得る。
第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、時間的に変化する印加電圧Vのパルス波形の形状に応じて、n個のスイッチSW1〜SWnの一部を特定の駆動タイミングで駆動させ、他の一部をこれと異なる駆動タイミングで駆動させてもよい。
第2実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図7は、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5を動作させる際のレーザ制御部30が行う処理の概要を説明するためのフローチャートを示す。
印加電圧V(t)は、あるタイミングtにおける印加電圧Vの値を示し、印加電圧Vが時間的に変化し得ることを示す。
初期値V0(t)を設定する処理の詳細については、図8を用いて後述する。
駆動タイミング計算処理の詳細については、図9を用いて後述する。
レーザ制御部30は、レーザ発振が行われていなければ、レーザ発振が行われるまで待機してもよい。一方、レーザ制御部30は、レーザ発振が行われれば、ステップS27に移行してもよい。
新たな印加電圧V(t)を設定する処理の詳細については、図10を用いて後述する。
レーザ制御部30は、目標パルスエネルギEtが変更されたならば、ステップS22に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、目標パルスエネルギEtが変更されていなければ、ステップS31に移行してもよい。
レーザ制御部30は、パルスレーザ光のパルスエネルギを制御する処理を終了しないならば、ステップS23に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、パルスレーザ光のパルスエネルギを制御する処理を終了するならば、本処理を終了してもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて印加電圧V(T1)の初期値V0(T1)を設定してもよい。
V(T1)=V0(T1)
レーザ制御部30は、次式を用いて印加電圧V(T2)の初期値V0(T2)を設定してもよい。
V(T2)=V0(T2)
レーザ制御部30は、次式を用いて印加電圧V(T3)の初期値V0(T3)を設定してもよい。
V(T3)=V0(T3)
T1〜T3は、次式のような関係であってもよい。
T1<T2<T3
レーザ制御部30は、本処理を終了した後、図7のステップS22に移行してもよい。
レーザ制御部30は、充電電圧の合計値N・ΔVが印加電圧V(T1)以下でなければ、ステップS2305に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、充電電圧の合計値N・ΔVが印加電圧V(T1)以下であれば、ステップS2303に移行してもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて識別番号NのスイッチSWNの駆動タイミングを設定してもよい。
SWN=T1
その後、レーザ制御部30は、ステップS2302に移行してもよい。
閾値番号K1は、n個の1次側電気回路511〜51nのうち、発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動させる対象の1次側電気回路と、それ以外の1次側電気回路との境界を示す識別番号Nであってもよい。閾値番号K1に設定された識別番号Nより前段の1次側電気回路である1次側電気回路511〜51K1−1は、発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動させる対象の1次側電気回路であってもよい。閾値番号K1に設定された識別番号N以降の1次側電気回路である1次側電気回路51K1〜51Nmaxは、発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動させる対象でない1次側電気回路であってもよい。
閾値番号K1の値は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧V(T1)に応じて決定され得る。
レーザ制御部30は、次式を用いて閾値番号K1を設定してもよい。
K1=N
レーザ制御部30は、充電電圧の合計値(N−K1+1)・ΔVが印加電圧V(T2)以下でなければ、ステップS2309に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、充電電圧の合計値(N−K1+1)・ΔVが印加電圧V(T2)以下であれば、ステップS2307に移行してもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて識別番号NのスイッチSWNの駆動タイミングを設定してもよい。
SWN=T2
その後、レーザ制御部30は、ステップS2306に移行してもよい。
閾値番号K2は、1次側電気回路51K1〜51Nmaxのうち、発振トリガ信号から遅延時間T2だけ遅延したタイミングで駆動させる対象の1次側電気回路と、それ以外の1次側電気回路との境界を示す識別番号Nであってもよい。閾値番号K2に設定された識別番号Nより前段の1次側電気回路である1次側電気回路51K1〜51K2−1は、発振トリガ信号から遅延時間T2だけ遅延したタイミングで駆動させる対象の1次側電気回路であってもよい。閾値番号K2に設定された識別番号N以降の1次側電気回路である1次側電気回路51K2〜51Nmaxは、発振トリガ信号から遅延時間T2だけ遅延したタイミングで駆動させる対象でない1次側電気回路であってもよい。
閾値番号K2の値は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧V(T2)に応じて決定され得る。
レーザ制御部30は、次式を用いて閾値番号K2を設定してもよい。
K2=N
レーザ制御部30は、充電電圧の合計値(N−K2+1)・ΔVが印加電圧V(T3)以下でなければ、ステップS2313に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、充電電圧の合計値(N−K2+1)・ΔVが印加電圧V(T3)以下であれば、ステップS2311に移行してもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて識別番号NのスイッチSWNの駆動タイミングを設定してもよい。
SWN=T3
その後、レーザ制御部30は、ステップS2310に移行してもよい。
閾値番号KNは、1次側電気回路51K2〜51Nmaxのうち、発振トリガ信号から遅延時間T3だけ遅延したタイミングで駆動させる対象の1次側電気回路と、駆動させる対象でない1次側電気回路との境界を示す識別番号Nであってもよい。閾値番号KNに設定された識別番号Nより前段の1次側電気回路である1次側電気回路51K2〜51KN−1は、発振トリガ信号から遅延時間T3だけ遅延したタイミングで駆動させる対象の1次側電気回路であってもよい。閾値番号KNに設定された識別番号N以降の1次側電気回路である1次側電気回路51KN〜51Nmaxは、駆動させる対象でない1次側電気回路であってもよい。
閾値番号KNの値は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧V(T3)に応じて決定され得る。
レーザ制御部30は、次式を用いて閾値番号KNを設定してもよい。
KN=N
ステップS2314で駆動タイミングが設定されるスイッチSWNは、閾値番号KN以降の識別番号Nを有するスイッチSWKN〜SWNmaxであり得る。レーザ制御部30は、これらのスイッチSWNが駆動しないよう定めてもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いて識別番号NのスイッチSWNの駆動タイミングを設定してもよい。
SWN=OFF
レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上でなければ、ステップS2314に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上であれば、本処理を終了した後にタイミングデータを作成し、図7のステップS24に移行してもよい。
また、レーザ制御部30は、発振トリガ信号から遅延時間T2だけ遅延したタイミングで印加電圧V(T2)が発生するよう、スイッチSWK1〜SWK2−1が、発振トリガ信号から遅延時間T2だけ遅延したタイミングで駆動するよう定め得る。
また、レーザ制御部30は、発振トリガ信号から遅延時間T3だけ遅延したタイミングで印加電圧V(T3)が発生するよう、スイッチSWK2〜SWKN−1が、発振トリガ信号から遅延時間T3だけ遅延したタイミングで駆動するよう定め得る。
一方、レーザ制御部30は、スイッチSWKN〜SWNmaxが駆動しないよう定め得る。
すなわち、レーザ制御部30は、スイッチSW1〜SWK1−1が発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動するよう定めたタイミングデータを作成し得る。加えて、レーザ制御部30は、スイッチSWK1〜SWK2−1が発振トリガ信号から遅延時間T2だけ遅延したタイミングで駆動するよう定めたタイミングデータを作成し得る。加えて、レーザ制御部30は、スイッチSWK2〜SWKN−1が発振トリガ信号から遅延時間T3だけ遅延したタイミングで駆動するよう定めたタイミングデータを作成し得る。加えて、レーザ制御部30は、スイッチSWKN〜SWNmaxが駆動しないよう定めたタイミングデータを作成し得る。
スイッチSWK1〜SWK2−1の駆動タイミングである、発振トリガ信号から遅延時間T2だけ遅延したタイミングを、第2駆動タイミングともいう。
スイッチSWK2〜SWKN−1の駆動タイミングである、発振トリガ信号から遅延時間T3だけ遅延したタイミングを、第3駆動タイミングともいう。
レーザ制御部30は、次式を用いて新たな印加電圧V(T1)を設定してもよい。
V(T1)=V(T1)+α1・ΔE
レーザ制御部30は、次式を用いて新たな印加電圧V(T2)を設定してもよい。
V(T2)=V(T2)+α2・ΔE
レーザ制御部30は、次式を用いて新たな印加電圧V(T3)を設定してもよい。
V(T3)=V(T3)+α3・ΔE
α1〜α3は、それぞれが同じ値でなくてもよい。
また、印加電圧V(T1)〜V(T3)のうちで絶対値が最大となるのは、印加電圧V(T1)であってもよい。印加電圧V(T1)は、一対の放電電極11の間のレーザガスを少なくとも絶縁破壊し得るような電圧であってもよい。
印加電圧V(T1)が一対の放電電極11の間のレーザガスを少なくとも絶縁破壊し得るような電圧であれば、α1は0であってもよい。
レーザ制御部30は、本処理を終了した後、図7のステップS30に移行してもよい。
発振トリガ信号が入力されると、スイッチ駆動部60は、スイッチSW1〜SWK1−1を、発振トリガ信号の入力タイミングから遅延時間T1だけ遅延したタイミングで駆動させてもよい。スイッチ駆動部60は、スイッチSWK1〜SWK2−1を、発振トリガ信号の入力タイミングから遅延時間T2だけ遅延したタイミングで駆動させてもよい。スイッチ駆動部60は、スイッチSWK2〜SWKN−1を、発振トリガ信号の入力タイミングから遅延時間T3だけ遅延したタイミングで駆動させてもよい。スイッチ駆動部60は、スイッチSWKN〜SWNmaxを、駆動させなくてもよい。
1次側電気回路51K1〜51K2−1のそれぞれは、スイッチSWK1〜SWK2−1の駆動タイミングに同期して駆動し、充電電圧ΔVをピーク値とするパルス波形の電圧を発生させ得る。
1次側電気回路51K2〜51KN−1のそれぞれは、スイッチSWK2〜SWKN−1の駆動タイミングに同期して駆動し、充電電圧ΔVをピーク値とするパルス波形の電圧を発生させ得る。
一方、1次側電気回路51KN〜51Nmaxのそれぞれは、スイッチSWKN〜SWNmaxが駆動しないため、駆動しない状態のままであり得る。
2次側電気回路52は、発振トリガ信号の入力タイミングから遅延時間T2だけ遅延したタイミングにおいて、1次側電気回路51K1〜51K2−1によって発生する各電圧を加算した電圧Vs2(T2)に応じた印加電圧V(T2)を発生させ得る。
2次側電気回路52は、発振トリガ信号の入力タイミングから遅延時間T3だけ遅延したタイミングにおいて、1次側電気回路51K2〜51KN−1によって発生する各電圧を加算した電圧Vs3(T3)に応じた印加電圧V(T3)を発生させ得る。
また、電圧Vs1(t)〜Vs3(t)のパルス波形において最大となるピークの絶対値は、(K1−1)・ΔVであり得る。
そして、一対の放電電極11の間で実際に計測される印加電圧Vr(t)のパルス波形は、レーザガスが絶縁破壊される直前及び直後の領域を除いて、電圧Vs1(t)〜Vs3(t)のそれぞれのパルス波形を重ね合わせたパルス波形V(t)の略相似形となり得る。
そして、一対の放電電極11の間の放電空間にあるレーザガスは励起されて光を放出し、ガスレーザ装置1からパルスレーザ光が出力され得る。
第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個のスイッチSW1〜SWnの一部を特定の駆動タイミングで駆動させ、他の一部をこれと異なる駆動タイミングで駆動させ得る。
それにより、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧V(t)のパルス波形形状を任意の形状に変化させ得る。
その結果、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、印加電圧V(t)のパルス波形を、目標パルスエネルギEtを得るために最適なパルス波形に制御し得る。
しかも、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、印加電圧V(t)のパルス波形をアクティブに制御し得る。これは、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5が、一対の放電電極11で主放電が発生した後であっても、印加電圧V(t)のパルス波形を制御し得ることを意味する。すなわち、これは、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5が、主放電発生後であっても、一対の放電電極11へのエネルギ投入量を制御し得ることを意味する。
よって、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11に投入されるエネルギを更に効率よくレーザ発振に寄与させ、パルスレーザ光の発振効率を更に向上させ得る。
また、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、駆動されるスイッチSWの数を変更して印加電圧V(t)のパルス波形を変更することによって、一対の放電電極11の間に流れる放電電流の強さと時間を制御し得る。それにより、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、出力されるパルスレーザ光のパルス波形を制御し得る。
また、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、印加電圧V(T1)〜V(T3)のそれぞれを、駆動されるスイッチSWの数を変更することによって任意に変更し得る。
しかしながら、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、例えば、印加電圧V(T1)を、一対の放電電極11の間のレーザガスを絶縁破壊し得る電圧で一定としてもよい。そして、印加電圧V(T2)及びV(T3)を、駆動されるスイッチSWの数を変更することによって変更してもよい。このようにして、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11へのエネルギ投入量を制御してもよい。
図12を用いて、第3実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第3実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に対して、ピーキングコンデンサCp及び磁気スイッチMSが追加された構成を備えてもよい。
第3実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図12に示されたピーキングコンデンサCpは、図2に示されたピーキングコンデンサCpと同様に構成されてもよい。
ピーキングコンデンサCpは、2次側電気回路52と一対の放電電極11との間に並列に接続されてもよい。ピーキングコンデンサCpは、n個の2次側コイルLb1〜Lbnと一対の放電電極11との間に並列に接続されてもよい。
磁気スイッチMSは、図2に示された磁気スイッチMS1〜MS3と同様に構成されてもよい。
磁気スイッチMSは、n個の2次側コイルLb1〜Lbnと一対の放電電極11との間に直列に接続されてもよい。磁気スイッチMSは、n個の2次側コイルLb1〜LbnとピーキングコンデンサCpとの間に直列に接続されてもよい。
それにより、第3実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個の1次側電気回路511〜51nで発生する各電圧のパルス幅が長くても、当該磁気圧縮回路でパルス圧縮することによって、パルス幅が短く高電圧の印加電圧Vを一対の放電電極11に印加し得る。
図13を用いて、第4実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第4実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に対して、ピーキングコンデンサCp及び高耐圧ダイオードDhvが追加された構成を備えてもよい。
第4実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図13に示された2次側電気回路52は、ピーキングコンデンサCp及び高耐圧ダイオードDhvを含んでもよい。
ピーキングコンデンサCpは、図2に示されたピーキングコンデンサCpと同様に構成されてもよい。
ピーキングコンデンサCpは、n個の2次側コイルLb1〜Lbnと一対の放電電極11との間に並列に接続されてもよい。
高耐圧ダイオードDhvは、例えばSiC等の半導体材料で形成されてもよい。
高耐圧ダイオードDhvは、ピーキングコンデンサCpと一対の放電電極11との間に直列に接続されてもよい。高耐圧ダイオードDhvは、一対の放電電極11からの逆電流がピーキングコンデンサCpに流れること阻止する向きで接続されてもよい。
それにより、第4実施形態の高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11で異常なアーク放電が生成することを抑制し得る。
その結果、第4実施形態の高電圧パルス発生装置5は、出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを安定化させ得る。
第4実施形態の高電圧パルス発生装置5は、高耐圧ダイオードDhvを1つのダイオードで構成するのではなく、互いに並列に接続された複数のダイオードで構成してもよい。
第4実施形態の高電圧パルス発生装置5は、高耐圧ダイドート゛Dhvを、ピーキングコンデンサCpとダイオードD1の間に直列に、且つ、一対の放電電極11からの逆電流を抑制する向きで接続してよい。
図14を用いて、第5実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第5実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個の1次側電気回路511〜51nのそれぞれが、複数のコンデンサ及び複数のスイッチSWを含んでもよい。
第5実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図14に示されたn個の1次側電気回路511〜51nのそれぞれは、m個のコンデンサCと、m個のスイッチSWと、を含んでもよい。mは、2以上の自然数であってもよい。
言い換えると、第5実施形態の高電圧パルス発生装置5では、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に含まれるn個のコンデンサC1〜Cnのそれぞれが、m個のコンデンサCから構成されてもよい。同様に、第5実施形態の高電圧パルス発生装置5では、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に含まれるn個のスイッチSW1〜SWnのそれぞれが、m個のスイッチSWから構成されてもよい。
m個のコンデンサC11〜C1mのそれぞれは、1次側コイルLa1に並列に接続されてもよい。
m個のコンデンサC11〜C1mの各一端は、1次側コイルLa1と充電器401とを接続する配線に接続されてもよい。
m個のコンデンサC11〜C1mの各他端は、m個のスイッチSW11〜SW1mにそれぞれ接続されてもよい。
m個のスイッチSW11〜SW1mの各一端は、m個のコンデンサC11〜C1mにそれぞれ接続されてもよい。
m個のスイッチSW11〜SW1mの各他端は、1次側コイルLa1とグランドとを接続する配線に接続されてもよい。
スイッチ駆動部60は、m個のスイッチSW11〜SW1mが、それぞれ略同一の駆動タイミングで駆動するよう制御してもよい。
それにより、第5実施形態の高電圧パルス発生装置5の各1次側電気回路、例えば1次側電気回路511は、第1実施形態に係る1次側電気回路511に比べて、パルス幅が短いパルス波形の電圧を発生させ得る。
その結果、第5実施形態の高電圧パルス発生装置5は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧Vのパルス波形を、より適切なパルス波形に高精度で制御し得る。
よって、第5実施形態の高電圧パルス発生装置5は、パルスレーザ光の発振効率を更に向上させ得る。
図15を用いて、第6実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
図15は、第6実施形態の高電圧パルス発生装置5の構成を説明するための図を示す。
第6実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第5実施形態に係るn個の1次側電気回路511〜51n及び2次側電気回路52を含むモジュールが複数並列して接続された構成を備えてもよい。
また、第6実施形態の高電圧パルス発生装置5は、複数のモジュールのそれぞれに対してn個の充電器401〜40nが接続された構成を備えてもよい。
そして、モジュール50aに含まれるn個の1次側電気回路511a〜51naは、n個の充電器401a〜40naにそれぞれ接続された例が示されている。モジュール50bに含まれるn個の1次側電気回路511b〜51nbは、n個の充電器401b〜40nbにそれぞれ接続された例が示されている。
なお、図15では、レーザ制御部30及びスイッチ駆動部60の図示が省略されている。
図16及び図17を用いて、第7実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個の充電器401〜40nが、n個のコンデンサC1〜Cnをそれぞれ略同一の充電電圧ΔVで充電してもよい。
第7実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個の充電器401〜40nが、n個のコンデンサC1〜Cnをそれぞれ異なる充電電圧V1〜Vnで充電してもよい。
第7実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図16に示されたレーザ制御部30は、n個の充電器401〜40nからn個のコンデンサC1〜Cnにそれぞれ充電される充電電圧V1〜Vnの値を定めた充電電圧データをそれぞれ作成し、n個の充電器401〜40nにそれぞれ出力してもよい。
充電電圧V1〜Vnの値は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧Vの発生に必要な充電電圧が得られるのであれば、任意に決定されてもよい。
レーザ制御部30は、n個の充電器401〜40nのうち、印加電圧Vの発生に使用される充電器40に対する充電電圧データだけを作成し、出力してもよい。
n個の充電器401〜40nは、充電電圧データに基づいて、充電電圧V1〜Vnでn個のコンデンサC1〜Cnを充電してもよい。
第7実施形態に係るレーザ制御部30は、図4のステップS3において、図5に示された駆動タイミング計算処理の代りに、図17に示された駆動タイミング計算処理を行ってもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いてVsumをリセットしてもよい。
Vsum=0
充電器401〜40Nmaxに出力される充電電圧データは、充電器401〜40NmaxからコンデンサC1〜CNmaxにそれぞれ充電される充電電圧V1〜VNmaxの値を定めたデータであってもよい。
レーザ制御部30は、次式を用いてVsumを更新してもよい。
Vsum=Vsum+VN
レーザ制御部30は、Vsumが印加電圧V以下でなければ、ステップS318に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、Vsumが印加電圧V以下であれば、ステップS316に移行してもよい。
その後、レーザ制御部30は、ステップS314に移行してもよい。
レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上でなければ、ステップS319に移行してもよい。一方、レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上であれば、本処理を終了した後にタイミングデータを作成し、図4のステップS4に移行してもよい。
レーザ制御部30は、コンデンサC1〜CKN−1に充電された充電電圧V1〜VKN−1のVsumに応じた電流が1次側コイルLa1〜LaKN−1に供給されることで必要な印加電圧Vを発生させ得る場合、スイッチSW1〜SWKN−1だけを駆動させ得る。
つまり、レーザ制御部30は、コンデンサC1〜CNmaxがそれぞれ異なる充電電圧V1〜VNmaxで充電される場合でも、充電電圧V1〜VKN−1のVsumに応じてスイッチSW1〜SWKN−1を駆動させることで、必要な印加電圧Vを発生させ得る。
それにより、第7実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に比べて、印加電圧Vのパルス波形を更に適切なパルス波形に制御し得る。
その結果、第7実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に比べて、出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを更に高精度で制御し得る。
よって、第7実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に比べて、パルスレーザ光の発振効率を更に向上させ得る。
図18〜図20を用いて、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に対して、予備電離回路22及びピーキングコンデンサCpが追加された構成を備えてもよい。加えて、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個の1次側電気回路511〜51nに含まれるn個のスイッチSW1〜SWnが、複数種類の半導体スイッチを組合わせて構成されてもよい。
第8実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図18は、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5の構成を説明するための図を示す。
図18に示された予備電離回路22は、予備電離電極221と、予備電離コンデンサCp’とを含んでもよい。
予備電離電極221は、主放電の前段階として一対の放電電極11の間のレーザガスを予備電離させるための電極であってもよい。主放電は、上述のように、一対の放電電極11の間のレーザガスが絶縁破壊することで発生し得る。
予備電離電極221及び予備電離コンデンサCp’は、レーザチャンバ10の内部に配置されてもよい。或いは、予備電離コンデンサCp’は、不図示のフィードスルーを介して、レーザチャンバ10の外部に配置されてもよい。
予備電離電極221及び予備電離コンデンサCp’は、互いに直列に接続されてもよい。
予備電離電極221及び予備電離コンデンサCp’は、2次側電気回路52と一対の放電電極11との間に並列に接続されてもよい。予備電離電極221及び予備電離コンデンサCp’は、ピーキングコンデンサCpと一対の放電電極11との間に並列に接続されてもよい。
分圧される範囲は、一対の放電電極11の間に印加される電圧の25%〜75%の範囲であってもよい。分圧された電圧は、予備電離電極221に印加されてもよい。
予備電離回路22の時定数は、予備電離コンデンサCp’の容量等を調節することにより、所望の値に調節され得る。それにより、主放電に対する予備電離のタイミングが調節され得る。予備電離回路22における合成容量は、ピーキングコンデンサCpの容量の10%以下に調節されてもよい。
予備電離電極221に電圧が印加されると、予備電離電極221には予備電離放電が発生し得る。予備電離放電は、予備電離電極221内に配置された不図示の誘電体の表面にコロナ放電が発生することであり得る。このコロナ放電により生成したUV(Ultraviolet)光によって、一対の放電電極11の間のレーザガスが予備電離され得る。
ピーキングコンデンサCpは、レーザチャンバ10の内部に配置されてもよい。
ピーキングコンデンサCpは、2次側電気回路52と予備電離回路22との間に並列に接続されてもよい。
n個のスイッチSW1〜SWnを構成する半導体スイッチの種類は、そのスイッチング速度に応じて分類されてもよい。すなわち、n個のスイッチSW1〜SWnの一部は、第1スイッチング速度で動作する第1半導体スイッチで構成されてもよい。加えて、n個のスイッチSW1〜SWnの他の一部は、第1スイッチング速度よりも速い第2スイッチング速度で動作する第2半導体スイッチで構成されてもよい。
或いは、n個のスイッチSW1〜SWnを構成する半導体スイッチの種類は、その電流容量に応じて分類されてもよい。すなわち、n個のスイッチSW1〜SWnの一部は、第1電流容量を有する第1半導体スイッチで構成されてもよい。加えて、n個のスイッチSW1〜SWnの他の一部は、第1電流容量よりも小さい第2電流容量を有する第2半導体スイッチで構成されてもよい。
図18に示されれたn個のスイッチSW1〜SWnを構成する半導体スイッチの種類の数は、2以上であれば特に限定されない。
一方、IGBTは、MOSFETよりも電流容量が大きいという特性があり得る。このため、IGBTは、主放電の発生及び持続に必要なエネルギーを供給することを実現するための半導体スイッチとして適している。
図18に示されたn個のスイッチSW1〜SWnを構成する半導体スイッチのうち、上述の第1半導体スイッチはIGBTであり、上述の第2半導体スイッチはMOSFETであってもよい。
このとき、タイミングデータには、少なくとも第1半導体スイッチが予備電離の発生タイミングに応じた駆動タイミングで駆動するよう定めた情報が含まれていてもよい。加えて、タイミングデータには、少なくとも第2半導体スイッチが主放電の発生タイミングに応じた駆動タイミングで駆動するよう定めた情報が含まれていてもよい。
図19では、n個のスイッチSW1〜SWnが次のような組合わせで構成された例を示す。すなわち、図19では、第1段目〜第9段目の1次側電気回路511〜519に含まれる9個のスイッチSW1〜SW9がIGBTで構成された例を示す。加えて、図19では、第10段目〜第25段目の1次側電気回路5110〜5125に含まれる16個のスイッチSW10〜SW25がIGBTで構成された例を示す。加えて、図19では、第26段目〜第56段目の1次側電気回路5126〜5156に含まれる30個のスイッチSW26〜SW56がMOSFETで構成された例を示す。
図20は、図19に示された半導体スイッチの組合わせ及び駆動タイミングでn個のスイッチSW1〜SWnを駆動させることによって、図18に示されたパルスパワーモジュール50から出力される電圧を説明するための図を示す。
図20の実線は、パルスパワーモジュール50の出力電圧として実際に計測される電圧波形を示す。図20の破線は、パルスパワーモジュール50の出力電圧における制御目標電圧を示し、図19に示された半導体スイッチの組合わせ及び駆動タイミングの例と対応している。
それにより、予備電離回路22には予備電離放電に必要な電圧が印加され、一対の放電電極11の間のレーザガスが予備電離され得る。
それにより、ピーキングコンデンサCpが充電され、一対の放電電極11の間には主放電の発生に必要なパルス状の高電圧が印加され得る。ピーキングコンデンサCpが一旦充電されることによって、パルスパワーモジュール50の出力電圧は、ピーク値が高くパルス幅が短くなり、主放電の発生に必要なパルス状の高電圧となり得る。
一対の放電電極11の間に印加された電圧がレーザガスの絶縁耐圧より大きくなると、レーザガスは絶縁破壊され、一対の放電電極11の間には主放電が発生し得る。
それにより、パルスパワーモジュール50の出力電圧は、一対の放電電極11の間で発生した主放電が適切に持続し得る程度の大きさ及び時間で、一対の放電電極11の間に印加され得る。
一対の放電電極11の間で発生した主放電はレーザガスが適切に励起されるよう持続し、レーザ発振が適切に行われ得る。
第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個の1次側電気回路511〜51nに含まれるn個のスイッチSW1〜SWnを、スイッチング速度及び電流容量の少なくとも1つが異なる複数種類の半導体スイッチを組合わせて構成し得る。
このため、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、主放電及び予備電離放電の発生に最適な半導体スイッチの組合せ及び駆動タイミングでn個のスイッチSW1〜SWnを駆動させ得る。
言い換えると、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、予備電離回路22及び一対の放電電極11に印加される各電圧のパルス波形を、予備電離放電及び主放電が適切に発生し得るようなパルス波形に制御し得る。
それにより、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に比べて、出力されるパルスレーザ光のパルスエネルギを更に高精度で制御し得る。
また、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、主放電及び予備電離放電の発生に最適な半導体スイッチの組合せでn個のスイッチSW1〜SWnを構成し得る。
それにより、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に比べて、n個のスイッチSW1〜SWnを含むパルスパワーモジュール50を必要最小限度の装置構成とし得る。
よって、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に比べて、コンパクトな装置構成で、パルスレーザ光の発振効率を更に向上させ得る。
図21及び図22を用いて、第8実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5について説明する。
第8実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5は、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5に対して、ピーキングコンデンサCpが省略された構成を備えてもよい。加えて、第8実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5は、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5に対して、スイッチ駆動部60に入力されるタイミングデータの内容が異なってもよい。
第8実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1において、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5を備えるガスレーザ装置1と同様の構成及び動作ついては説明を省略する。
図21では、n個のスイッチSW1〜SWnを構成する半導体スイッチの組合せは、図19に示された第8実施形態に係る半導体スイッチの組合せと同様であってもよい。
一方、図21では、n個のスイッチSW1〜SWnの駆動タイミングは、図19に示された第8実施形態に係るn個のスイッチSW1〜SWnの駆動タイミングと異なっていてもよい。すなわち、図21では、まず、IGBTで構成された9個のスイッチSW1〜SW9を駆動させる例を示す。加えて、図21では、スイッチSW1〜SW9の駆動タイミングから30ns経過後に、IGBTで構成された16個のスイッチSW10〜SW25及びMOSFETで構成された30個のスイッチSW26〜SW56を駆動させる例を示す。加えて、図21では、スイッチSW10〜SW25及びスイッチSW26〜SW56の駆動タイミングから60ns経過後に、スイッチSW26〜SW56の駆動を停止する例を示す。加えて、図21では、スイッチSW26〜SW56の駆動を停止したタイミングから110ns経過後に、スイッチSW1〜スイッチSW9及びスイッチSW10〜SW25の駆動を停止する例を示す。
図22の実線は、パルスパワーモジュール50の出力電圧として実際に計測される電圧波形を示す。図22の破線は、パルスパワーモジュール50の出力電圧における制御目標電圧を示し、図21に示された半導体スイッチの組合わせ及び駆動タイミングの例と対応している。
それにより、第8実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5は、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様に、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5に比べて、コンパクトな装置構成で、パルスレーザ光の発振効率を更に向上させ得る。
図23を用いて、第8実施形態の変形例2の高電圧パルス発生装置5について説明する。
図23は、第8実施形態の変形例2の高電圧パルス発生装置5の構成を説明するための図を示す。
第8実施形態の変形例2の高電圧パルス発生装置5は、第8実施形態に係るn個の1次側電気回路511〜51nのそれぞれが、第5実施形態に係るn個の1次側電気回路511〜51nと同様に、複数のコンデンサ及び複数のスイッチSWを含んでもよい。
すなわち、第8実施形態の変形例2の高電圧パルス発生装置5は、第8実施形態に係るn個のスイッチSW1〜SWn及びタイミングデータを、第5実施形態に係るn個の1次側電気回路511〜51nに適用することによって構成されてよい。このとき、n個の1次側電気回路511〜51nのそれぞれに含まれるm個のスイッチSWのそれぞれは、互いに同一種類の半導体スイッチで構成されてもよい。
言い換えると、第8実施形態の変形例2の高電圧パルス発生装置5は、n個の1次側電気回路511〜51nの各段に含まれるn個のスイッチ群は、複数種類の半導体スイッチ群で構成されてもよい。但し、n個のスイッチ群のそれぞれに含まれるm個のスイッチSWのそれぞれは、互いに同一種類の半導体スイッチで構成されてもよい。
例えば、図23の第n段目の1次側電気回路51nに含まれるm個のスイッチSWn1〜SWnmは、互い同一種類の半導体スイッチで構成されてもよい。具体例を挙げると、図23の第n段目の1次側電気回路51nに含まれるm個のスイッチSWn1〜SWnmは、それぞれがMOSFETで構成されてもよい。
そして、第8実施形態の変形例2に係るスイッチ駆動部60は、図19に例示されたようなタイミングデータに基づいて、n個のスイッチ群のそれぞれを駆動させてもよい。
また、第8実施形態の変形例2の高電圧パルス発生装置5は、第8実施形態に係るn個のスイッチSW1〜SWn及びタイミングデータを、第2〜第4、第6又は第7実施形態に係る1次側電気回路に適用することによって構成されてよい。
[13.1 各制御部のハードウェア環境]
当業者は、汎用コンピュータまたはプログラマブルコントローラにプログラムモジュールまたはソフトウェアアプリケーションを組み合わせて、ここに述べられる主題が実行されることを理解するだろう。一般的に、プログラムモジュールは、本開示に記載されるプロセスを実行できるルーチン、プログラム、コンポーネント、データストラクチャー等を含む。
ガスレーザ装置1は、狭帯域化モジュール18の代りに高反射ミラーを用いてもよい。当該ガスレーザ装置1では、狭帯域化されていない自然励起光が、パルスレーザ光として露光装置110に出力され得る。
10 …レーザチャンバ
11 …一対の放電電極
221 …予備電離電極
30 …レーザ制御部
401〜40n …n個の充電器
50a、50b …モジュール
511〜51n …n個の1次側電気回路
52 …2次側電気回路
60 …スイッチ駆動部
C1〜Cn …n個のコンデンサ
Cp …ピーキングコンデンサ
D1〜Dn …n個のダイオード
Dhv …高耐圧ダイオード
La1〜Lan …n個の1次側コイル
Lb1〜Lbn …n個の2次側コイル
MS …磁気スイッチ
SW1〜SWn …n個のスイッチ
Claims (16)
- ガスレーザ装置のレーザチャンバ内に配置された一対の放電電極間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生装置であって、
パルストランスの1次側において互いに並列に接続されたn(nは2以上の自然数)個の1次側電気回路と、
前記一対の放電電極に接続された前記パルストランスの2次側電気回路と、
を備え、
前記n個の1次側電気回路は、互いに並列に接続されたn個の1次側コイルと、前記n個の1次側コイルにそれぞれ並列に接続されたn個のコンデンサと、前記n個のコンデンサにそれぞれ直列に接続されたn個のスイッチと、を含み、
前記2次側電気回路は、互いに直列に接続されたn個の2次側コイルと、前記一対の放電電極から前記2次側コイル側に向かって逆電流が流れることを抑制するダイオードと、を含み、
前記n個の1次側電気回路は、前記n個のコンデンサをそれぞれ充電するn個の充電器に接続され、
前記n個のコンデンサは、前記n個のスイッチが駆動することによって、前記n個の充電器によって充電された充電電圧に応じた電流を前記n個の1次側コイルに供給し、
前記ダイオードは、n個のダイオードから構成されており、
前記n個のダイオードは、前記n個の2次側コイルの各両端にそれぞれ接続されている
高電圧パルス発生装置。 - 前記n個の2次側コイルと前記一対の放電電極との間に並列に接続されたピーキングコンデンサを更に備える
請求項1に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記ピーキングコンデンサと前記一対の放電電極との間に直列に接続され、前記逆電流が前記ピーキングコンデンサに流れることを抑制する高耐圧ダイオードを更に備える
請求項2に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記n個の2次側コイルと前記ピーキングコンデンサとの間に直列に接続された磁気スイッチを更に備える
請求項2に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記n個のコンデンサのそれぞれは、互いに並列に接続されたm(mは2以上の自然数)個のコンデンサから構成されており、
前記n個のスイッチのそれぞれは、前記m個のコンデンサにそれぞれ直列に接続されたm個のスイッチから構成されている
請求項1に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記n個の1次側電気回路と前記2次側電気回路とを含むモジュールが複数並列して接続されている
請求項5に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記n個のスイッチのそれぞれの駆動タイミングを定めるタイミングデータに基づいて、前記n個のスイッチのそれぞれの駆動を制御するスイッチ駆動部を更に備える
請求項1に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記一対の放電電極間に印加される印加電圧は、前記ガスレーザ装置から出力されるパルスレーザ光の目標パルスエネルギに基づいて予め決定され、
前記タイミングデータは、前記印加電圧に応じて、前記n個のスイッチの少なくとも一部が所定の駆動タイミングで駆動するよう定められており、
前記スイッチ駆動部は、前記タイミングデータに基づいて、前記n個のスイッチの少なくとも一部を前記所定の駆動タイミングで駆動させる
請求項7に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記タイミングデータは、時間的に変化する前記印加電圧のパルス波形の形状に応じて、前記n個のスイッチの一部が第1駆動タイミングで駆動し前記n個のスイッチの他の一部が前記第1駆動タイミングとは異なる第2駆動タイミングで駆動するよう定められており、
前記スイッチ駆動部は、前記タイミングデータに基づいて、前記n個のスイッチの一部をそれぞれを前記第1駆動タイミングで駆動させ、前記n個のスイッチの他の一部をそれぞれ前記第2駆動タイミングで駆動させる
請求項8に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記n個の充電器は、互いに異なる前記充電電圧で前記n個のコンデンサを充電し、
前記タイミングデータは、前記n個のコンデンサの少なくとも一部にそれぞれ充電される各充電電圧の合計値に応じて、前記n個のスイッチの少なくとも一部が所定の駆動タイミングで駆動するよう定められており、
前記スイッチ駆動部は、前記タイミングデータに基づいて、前記n個のスイッチの少なくとも一部を前記所定の駆動タイミングで駆動させる
請求項8に記載の高電圧パルス発生装置。 - 請求項7に記載の高電圧パルス発生装置と、
前記タイミングデータを前記スイッチ駆動部に出力するレーザ制御部と、
を備えるガスレーザ装置。 - 前記n個のスイッチの一部は、第1スイッチング速度で動作する第1半導体スイッチで構成され、
前記n個のスイッチの他の一部は、第1スイッチング速度よりも速い第2スイッチング速度で動作する第2半導体スイッチで構成されている
請求項1に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記2次側電気回路と前記一対の放電電極との間に並列に接続され、前記一対の放電電極間のレーザガスが絶縁破壊されることで発生する主放電の前に前記レーザガスに予備電離を発生させる予備電離電極と、
前記n個のスイッチのそれぞれの駆動タイミングを定めるタイミングデータに基づいて、前記n個のスイッチのそれぞれの駆動を制御するスイッチ駆動部と、
を更に備え、
前記タイミングデータは、少なくとも前記第1半導体スイッチが前記予備電離の発生タイミングに応じた駆動タイミングで駆動するよう定められ、少なくとも前記第2半導体スイッチが前記主放電の発生タイミングに応じた駆動タイミングで駆動するよう定められており、
前記スイッチ駆動部は、前記タイミングデータに定められた駆動タイミングに応じて、前記第1及び第2半導体スイッチを駆動させる
請求項12に記載の高電圧パルス発生装置。 - ガスレーザ装置のレーザチャンバ内に配置された一対の放電電極間にパルス状の高電圧を印加する高電圧パルス発生装置であって、
パルストランスの1次側において互いに並列に接続されたn(nは2以上の自然数)個の1次側電気回路と、
前記一対の放電電極に接続された前記パルストランスの2次側電気回路と、
スイッチ駆動部と、
を備え、
前記n個の1次側電気回路は、互いに並列に接続されたn個の1次側コイルと、前記n個の1次側コイルにそれぞれ並列に接続されたn個のコンデンサと、前記n個のコンデンサにそれぞれ直列に接続されたn個のスイッチと、を含み、
前記2次側電気回路は、互いに直列に接続されたn個の2次側コイルと、前記一対の放電電極から前記2次側コイル側に向かって逆電流が流れることを抑制するダイオードと、を含み、
前記スイッチ駆動部は、前記n個のスイッチのそれぞれの駆動タイミングを定めるタイミングデータに基づいて、前記n個のスイッチのそれぞれの駆動を制御する
高電圧パルス発生装置。 - 前記n個のスイッチの一部は、第1スイッチング速度で動作する第1半導体スイッチで構成され、
前記n個のスイッチの他の一部は、第1スイッチング速度よりも速い第2スイッチング速度で動作する第2半導体スイッチで構成されている
請求項14に記載の高電圧パルス発生装置。 - 前記2次側電気回路と前記一対の放電電極との間に並列に接続され、前記一対の放電電極間のレーザガスが絶縁破壊されることで発生する主放電の前に前記レーザガスに予備電離を発生させる予備電離電極を更に備え、
前記タイミングデータは、少なくとも前記第1半導体スイッチが前記予備電離の発生タイミングに応じた駆動タイミングで駆動するよう定められ、少なくとも前記第2半導体スイッチが前記主放電の発生タイミングに応じた駆動タイミングで駆動するよう定められており、
前記スイッチ駆動部は、前記タイミングデータに定められた駆動タイミングに応じて、前記第1及び第2半導体スイッチを駆動させる
請求項15に記載の高電圧パルス発生装置。
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