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

高電圧パルス発生装置は、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、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、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、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、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、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、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、n個の2次側コイルの各両端にそれぞれ接続され一対の放電電極から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n個のダイオードと、を含んでもよい。

Description

本開示は、高電圧パルス発生装置及び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、半導体露光装置においては解像力の向上が要請されている。半導体露光装置を以下、単に「露光装置」という。このため露光用光源から出力される光の短波長化が進められている。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の紫外線を出力するKrFエキシマレーザ装置ならびに、波長193nmの紫外線を出力するArFエキシマレーザ装置が用いられている。
現在の露光技術としては、露光装置側の投影レンズとウエハ間の間隙を液体で満たして、当該間隙の屈折率を変えることによって、露光用光源の見かけの波長を短波長化する液浸露光が実用化されている。ArFエキシマレーザ装置を露光用光源として用いて液浸露光が行われた場合は、ウエハには水中における波長134nmの紫外光が照射される。この技術をArF液浸露光という。ArF液浸露光はArF液浸リソグラフィーとも呼ばれる。
KrF、ArFエキシマレーザ装置の自然発振におけるスペクトル線幅は約350〜400pmと広いため、露光装置側の投影レンズによってウエハ上に縮小投影されるレーザ光(紫外線光)の色収差が発生して解像力が低下する。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出力されるレーザ光のスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅はスペクトル幅とも呼ばれる。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を有する狭帯域化モジュール(Line Narrowing Module:LNM)が設けられ、この狭帯域化モジュールによりスペクトル幅の狭帯域化が実現されている。なお、狭帯域化素子はエタロンやグレーティング等であってもよい。このようにスペクトル幅が狭帯域化されたレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
特許出願公開2002−151769号 特許出願公開平成4−171879号 特許出願公開平成4−208582号 特許出願公開平成11−308882号 特許出願公開平成7−245549号 特許出願公開平成7−162067号
概要
本開示の1つの観点に係る高電圧パルス発生装置は、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、一対の放電電極に接続されたパルストランスの2次側電気回路と、を備え、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、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、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、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、一対の放電電極から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、n個の1次側電気回路は、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、n個のコンデンサは、n個のスイッチが駆動することによって、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n個の1次側コイルに供給し、ダイオードは、n個のダイオードから構成されており、n個のダイオードは、n個の2次側コイルの各両端にそれぞれ接続されてもよい。
本開示の他の観点に係る高電圧パルス発生装置は、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、一対の放電電極に接続されたパルストランスの2次側電気回路と、スイッチ駆動部と、を備え、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、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、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、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、一対の放電電極から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、スイッチ駆動部は、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、n個のスイッチのそれぞれの駆動を制御してもよい。
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、高電圧パルス発生装置を備えるガスレーザ装置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の放電回路を説明するための図を示す。 図3は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置の構成を説明するための図を示す。 図4は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置を動作させる際のレーザ制御部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。 図5は、図4のステップS3における駆動タイミング計算処理を説明するためのフローチャートを示す。 図6は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置の動作を説明するためのタイムチャートを示す。 図7は、第2実施形態の高電圧パルス発生装置を動作させる際のレーザ制御部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。 図8は、図7のステップS21における初期値V0(t)を設定する処理を説明するためのフローチャートを示す。 図9は、図7のステップS23における駆動タイミング計算処理を説明するためのフローチャートを示す。 図10は、図7のステップS29における新たな印加電圧V(t)を設定する処理を説明するためのフローチャートを示す。 図11は、第2実施形態の高電圧パルス発生装置の動作を説明するためのタイムチャートを示す。 図12は、第3実施形態の高電圧パルス発生装置の構成を説明するための図を示す。 図13は、第4実施形態の高電圧パルス発生装置の構成を説明するための図を示す。 図14は、第5実施形態の高電圧パルス発生装置の構成を説明するための図を示す。 図15は、第6実施形態の高電圧パルス発生装置の構成を説明するための図を示す。 図16は、第7実施形態の高電圧パルス発生装置の構成を説明するための図を示す。 図17は、第7実施形態に係るレーザ制御部が行う駆動タイミング計算処理を説明するためのフローチャートを示す。 図18は、第8実施形態の高電圧パルス発生装置の構成を説明するための図を示す。 図19は、図18に示されたスイッチ駆動部に入力されるタイミングデータを説明するための図であって、n個のスイッチを構成する複数種類の半導体スイッチの組合わせ及びそれらの駆動タイミングの例を示す図である。 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から出力される電圧を説明するための図を示す。 図21は、第8実施形態の変形例1に係るスイッチ駆動部に入力されるタイミングデータを説明するための図であって、n個のスイッチを構成する複数種類の半導体スイッチの組合わせ及びそれらの駆動タイミングの例を示す図である。 図22は、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でn個のスイッチを駆動させることによって、第8実施形態の変形例1に係るパルスパワーモジュールから出力される電圧を説明するための図を示す。 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の構成を説明するための図を示す。 図24は、各制御部のハードウェア環境を説明するためのブロック図を示す。
実施形態
〜内容〜
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
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]
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。
本開示の高電圧パルス発生装置5は、ガスレーザ装置1のレーザチャンバ10内に配置された一対の放電電極11の間にパルス状の高電圧Vを印加する高電圧パルス発生装置5であって、パルストランスTC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511〜51nと、一対の放電電極11に接続されたパルストランスTCの2次側電気回路52と、を備え、n個の1次側電気回路511〜51nは、互いに並列に接続されたn個の1次側コイルLa1〜Lanと、n個の1次側コイルLa1〜Lanにそれぞれ並列に接続されたn個のコンデンサC1〜Cnと、n個のコンデンサC1〜Cnにそれぞれ直列に接続されたn個のスイッチSW1〜SWnと、を含み、2次側電気回路52は、互いに直列に接続されたn個の2次側コイルLb1〜Lbnと、一対の放電電極11から2次側電気回路52側に向かって逆電流が流れることを抑制するn個のダイオードD1〜Dnと、を含んでもよい。
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。
[2.用語の説明]
「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。
[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]
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。
[3.1 構成]
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は、その内部にレーザガスが封入されていてもよい。
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。
一対の放電電極11は、第1放電電極11aと、第2放電電極11b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の第2放電電極11bと対向する面、及び、第2放電電極11bの第1放電電極11aと対向する面を、それぞれ「放電面」ともいう。
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の一方の端部は、第1放電電極11aの放電面とは反対側の底面に接続されてもよい。
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、第1放電電極11a及び電流導入端子12の側面を囲むようにして第1放電電極11a及び電流導入端子12を保持してもよい。
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、第2放電電極11bの放電面とは反対側の面に接続され、当該第2放電電極11bを支持してもよい。
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の一方の端部は、導電ホルダ14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、レーザガスをレーザチャンバ10内で循環させてもよい。
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は、熱交換器17の内部に供給された冷媒とレーザガスとの間で熱交換を行ってもよい。
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、ファン16を回転させてもよい。
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。
レーザ共振器は、狭帯域化モジュール(Line Narrowing Module:LNM)18及び出力結合ミラー(Output Coupler:OC)19によって構成されてもよい。
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。
プリズム18aは、レーザチャンバ10からウインドウ10bを介して出射された光のビーム幅を拡大してもよい。プリズム18aは、拡大された光をグレーティング18b側に透過させてもよい。
グレーティング18bは、表面に多数の溝が所定間隔で形成された波長分散素子であってもよい。
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は、ウインドウ10cを介してレーザチャンバ10から出射された光の一部をパルスレーザ光として透過させ、他の一部を反射させてレーザチャンバ10に戻してもよい。
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、出力結合ミラー19を透過したパルスレーザ光のパルスエネルギを計測してもよい。
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。
ビームスプリッタ20aは、パルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。ビームスプリッタ20aは、出力結合ミラー19を透過したパルスレーザ光を高透過率で露光装置110に向けて透過させてもよい。ビームスプリッタ20aは、出力結合ミラー19を透過したパルスレーザ光の一部を、集光レンズ20bに向けて反射させてもよい。
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。
レーザ制御部30は、露光装置110に設けられた露光装置制御部111との間で各種信号を送受信してもよい。
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は、パルスパワーモジュール50内に含まれる充電コンデンサC0を所定電圧で充電する直流電源装置であってもよい。
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によって充電された電荷が第1放電電極11aと第2放電電極11bとの間で放電するように配置されてもよい。
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、ピーキングコンデンサCpを介して、一対の放電電極11の間にパルス状の高電圧を印加してもよい。
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、半導体スイッチであってもよい。
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MS1は、パルストランスTCの2次側コイルとコンデンサCaとの間に設けられてもよい。
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。
磁気スイッチMS1〜MS3が電流を流し易い状態であることを、「磁気スイッチが閉じている」ともいう。
パルストランスTCの1次側コイルと2次側コイルとは、電気的に絶縁されてもよい。パルストランスTCの1次側コイルの巻線方向と2次側コイルの巻線方向とは、逆方向であってもよい。パルストランスTCの2次側コイルの巻線数は、1次側コイルの巻線数より多くてもよい。
[3.2 動作]
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、露光装置制御部111から送信された目標パルスエネルギEtを指定する信号を受信してもよい。
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、露光装置制御部111から送信された発振トリガ信号を受信してもよい。
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。
パルストランスTCの1次側コイルに電流が流れると、電磁誘導によってパルストランスTCの2次側コイルに逆方向のパルス状の電流が流れ得る。パルストランスTCの2次側コイルに電流が流れると、やがて磁気スイッチMS1に印加される電圧の時間積分値が閾値に達し得る。
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。
コンデンサCaが充電されることにより、やがて磁気スイッチMS2に印加される電圧の時間積分値が閾値に達した状態となり、磁気スイッチMS2は閉じ得る。
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。
コンデンサCbが充電されることにより、やがて磁気スイッチMS3に印加される電圧の時間積分値が閾値に達した状態となり、磁気スイッチMS3は閉じ得る。
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。
このように、コンデンサCaからコンデンサCb、コンデンサCbからピーキングコンデンサCpへと電流が順次流れることにより、当該電流のパルス幅は圧縮され得る。
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。
主放電が発生すると、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。
出力結合ミラー19を透過したパルスレーザ光の一部は、パルスエネルギ計測器20に入射してもよい。パルスエネルギ計測器20は、入射したパルスレーザ光のパルスエネルギを計測し、レーザ制御部30に出力してもよい。
レーザ制御部30は、パルスエネルギ計測器20によって計測されたパルスエネルギの計測値Eを記憶してもよい。
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。
また、主放電が発生すると、一対の放電電極11の間の放電空間には、放電生成物が発生し得る。放電生成物は、当該放電空間を流れるレーザガスの流れに乗って、当該放電空間から遠ざかり得る。
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。
[4.課題]
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。
[5.第1実施形態の高電圧パルス発生装置]
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。
[5.1 構成]
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。
図3に示されたパルスパワーモジュール50は、LTD(Linear Transformer Driver)で構成されたパルス圧縮回路であってもよい。
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、パルスパワーモジュール50を構成するパルストランスTCの1次側に配置された電気回路であってもよい。
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。
なお、互いに並列に接続されたn個の1次側電気回路511〜51nに含まれる個々の1次側電気回路は、接続順に、1次側電気回路511、1次側電気回路512、・・・、1次側電気回路51nと表記する。高電圧パルス発生装置5に含まれる他の構成要素にも同様に表記する。例えば、図3の最上段に記載された第1段目の1次側電気回路511には、1個の1次側コイルLa1と、1個のコンデンサC1と、1個のスイッチSW1とが含まれ得る。
n個の1次側コイルLa1〜Lanは、パルストランスTCの1次側コイルであってもよい。
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は、n個の1次側コイルLa1〜Lanにそれぞれ並列に接続されてもよい。
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は、n個のコンデンサC1〜Cnにそれぞれ直列に接続されてもよい。
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。
また、n個のスイッチSW1〜SWnは、スイッチ駆動部60にそれぞれ接続されてもよい。n個のスイッチSW1〜SWnの駆動は、スイッチ駆動部60によって制御されてもよい。
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。
なお、n個の1次側コイルLa1〜Lanに電流が供給されると、電磁誘導によってn個の2次側コイルLb1〜Lbnに逆方向の電流が流れ得る。
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、パルスパワーモジュール50を構成するパルストランスTCの2次側に配置された電気回路であってもよい。
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、パルストランスTCの2次側コイルであってもよい。
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、一対の放電電極11から2次側コイルLb1〜Lbn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、それぞれ直流電源装置であってもよい。
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、n個のスイッチSW1〜SWnのそれぞれと接続されてもよい。
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。
タイミングデータは、n個のスイッチSW1〜SWnのそれぞれの駆動タイミングを定めるデータであってもよい。
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。
第1実施形態に係る高電圧パルス発生装置5の他の構成については、図2に示された高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
[5.2 動作]
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。
ステップS1において、レーザ制御部30は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧Vとして初期値V0を設定してもよい。
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
ステップS2において、レーザ制御部30は、露光装置制御部111から指定された目標パルスエネルギEtを読み込んでもよい。
ステップS3において、レーザ制御部30は、駆動タイミング計算処理を行ってもよい。
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。
ステップS4において、レーザ制御部30は、ステップS3で作成したタイミングデータをスイッチ駆動部60に出力してもよい。
ステップS5において、レーザ制御部30は、露光装置制御部111から出力された発振トリガ信号をスイッチ駆動部60に出力してもよい。
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。
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。
ステップS6において、レーザ制御部30は、レーザ発振が行われたか否かを判定してもよい。
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。
ステップS7において、レーザ制御部30は、パルスエネルギ計測器20によって計測されたパルスエネルギの計測値Eを記憶してもよい。
ステップS8において、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、次式を用いて差分ΔEを計算してもよい。
ΔE=E−Et
ステップS9において、レーザ制御部30は、差分ΔEが0に近付くよう、新たな印加電圧Vを設定してもよい。
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。
ステップS10において、レーザ制御部30は、目標パルスエネルギEtが変更されたか否かを判定してもよい。
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。
ステップS11において、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か否かを判定してもよい。
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。
図5は、図4のステップS3における駆動タイミング計算処理を説明するためのフローチャートを示す。
ステップS301において、レーザ制御部30は、識別番号Nを1に設定してもよい。
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
ステップS302において、レーザ制御部30は、識別番号Nまでの充電器401〜40NによってコンデンサC1〜CNに充電される充電電圧の合計値であるN・ΔVが、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧V以下であるか否かを判定してもよい。
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。
ステップS303において、レーザ制御部30は、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。
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
ステップS304において、レーザ制御部30は、識別番号Nを更新してもよい。
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。
ステップS305において、レーザ制御部30は、閾値番号KNを設定してもよい。
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において、レーザ制御部30は、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。
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
ステップS307において、レーザ制御部30は、識別番号Nを更新してもよい。
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
ステップS308において、レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上であるか否かを判定してもよい。
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。
このような処理により、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。
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。
図6は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5の動作を説明するためのタイムチャートを示す。
スイッチ駆動部60には、レーザ制御部30から出力された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。
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。
1次側電気回路511〜51KN−1のそれぞれは、スイッチSW1〜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、1次側電気回路511〜51KN−1によって発生する各電圧を加算した電圧Vsに応じた印加電圧Vを発生させ得る。
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。
一対の放電電極11の間にレーザガスの絶縁破壊電圧Vbが印加されると、一対の放電電極11には主放電が発生し、第2放電電極11bから第1放電電極11aに電流が流れ得る。
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の他の動作については、図2に示された高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
[5.3 作用]
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。
しかも、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、目標パルスエネルギEtが変更された場合にはタイミングデータを直ちに変更することによって、駆動させるスイッチSW及びその駆動タイミングを直ちに変更し得る。
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。
また、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n個のスイッチSW1〜SWnによって構成し得るため、n個のスイッチSW1〜SWnのそれぞれに要求される耐電圧を抑制し得る。
それにより、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、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。
第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個のダイオードD1〜Dnによって、一対の放電電極11から2次側コイルLb1〜Lbnに向かって逆電流が流れることを抑制し得る。
それにより、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、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。
また、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5は、パルス圧縮に磁気飽和現象を利用しないLTDを用いて構成され得る。
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。
[6.第2実施形態の高電圧パルス発生装置]
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の構成は、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。第2実施形態の高電圧パルス発生装置5の動作は、レーザ制御部30の処理が、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と主に異なっていてもよい。
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。
[6.1 動作]
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。
ステップS21において、レーザ制御部30は、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧V(t)の初期値として、初期値V0(t)を設定してもよい。
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。
ステップS22において、レーザ制御部30は、露光装置制御部111から指定された目標パルスエネルギEtを読み込んでもよい。
ステップS23において、レーザ制御部30は、駆動タイミング計算処理を行ってもよい。
駆動タイミング計算処理の詳細については、図9を用いて後述する。
ステップS24及びS25において、レーザ制御部30は、図4に示されたステップS4及びS5と同様の処理を行ってもよい。
ステップS26において、レーザ制御部30は、レーザ発振が行われたか否かを判定してもよい。
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。
ステップS27及びS28において、レーザ制御部30は、図4に示されたステップS7及びS8と同様の処理を行ってもよい。
ステップS29において、レーザ制御部30は、差分ΔEが0に近付くよう、新たな印加電圧V(t)を設定してもよい。
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。
ステップS30において、レーザ制御部30は、目標パルスエネルギEtが変更されたか否かを判定してもよい。
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。
ステップS31において、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か否かを判定してもよい。
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。
図8は、図7のステップS21における初期値V0(t)を設定する処理を説明するためのフローチャートを示す。
ステップS2101は、レーザ制御部30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における印加電圧V(T1)の初期値V0(T1)を設定してもよい。
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)
ステップS2102は、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における印加電圧V(T2)の初期値V0(T2)を設定してもよい。
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)
ステップS2103は、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における印加電圧V(T3)の初期値V0(T3)を設定してもよい。
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)
なお、T1〜T3は、所望のパルスエネルギを有するパルスレーザ光を出力するために必要な主放電が継続できる時間以内の時間であればよい。
T1〜T3は、次式のような関係であってもよい。
T1<T2<T3
また、印加電圧Vの初期値V0(T1)〜V0(T3)のうちで絶対値が最大となるのは、初期値V0(T1)であってもよい。初期値V0(T1)は、一対の放電電極11の間のレーザガスが少なくとも絶縁破壊し得るような電圧であってもよい。
レーザ制御部30は、本処理を終了した後、図7のステップS22に移行してもよい。
図9は、図7のステップS23における駆動タイミング計算処理を説明するためのフローチャートを示す。
ステップS2301において、レーザ制御部30は、図5のステップS301と同様の処理を行ってもよい。
ステップS2302において、レーザ制御部30は、識別番号Nまでの充電器401〜40NによってコンデンサC1〜CNに充電される充電電圧の合計値であるN・ΔVが、印加電圧V(T1)以下であるか否かを判定してもよい。
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。
ステップS2303において、レーザ制御部30は、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。
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
ステップS2304において、レーザ制御部30は、図5のステップS304と同様の処理を行ってもよい。
その後、レーザ制御部30は、ステップS2302に移行してもよい。
ステップS2305において、レーザ制御部30は、閾値番号K1を設定してもよい。
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
ステップS2306において、レーザ制御部30は、識別番号K1〜Nの充電器40K1〜40NによってコンデンサCK1〜CNに充電される充電電圧の合計値である(N−K1+1)・ΔVが、印加電圧V(T2)以下であるか否かを判定してもよい。
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。
ステップS2307において、レーザ制御部30は、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。
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
ステップS2308において、レーザ制御部30は、図5のステップS304と同様の処理を行ってもよい。
その後、レーザ制御部30は、ステップS2306に移行してもよい。
ステップS2309において、レーザ制御部30は、閾値番号K2を設定してもよい。
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
ステップS2310において、レーザ制御部30は、識別番号K2〜Nの充電器40K2〜40NによってコンデンサCK2〜CNに充電される充電電圧の合計値である(N−K2+1)・ΔVが、印加電圧V(T3)以下であるか否かを判定してもよい。
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。
ステップS2311において、レーザ制御部30は、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。
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
ステップS2312において、レーザ制御部30は、図5のステップS304と同様の処理を行ってもよい。
その後、レーザ制御部30は、ステップS2310に移行してもよい。
ステップS2313において、レーザ制御部30は、閾値番号KNを設定してもよい。
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において、レーザ制御部30は、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。
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
ステップS2315において、レーザ制御部30は、図5のステップS307と同様の処理を行ってもよい。
ステップS2316において、レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上であるか否かを判定してもよい。
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。
このような処理により、レーザ制御部30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印加電圧V(T1)が発生するよう、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。
なお、スイッチSW1〜SWK1−1の駆動タイミングである、発振トリガ信号から遅延時間T1だけ遅延したタイミングを、第1駆動タイミングともいう。
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。
図10は、図7のステップS29における新たな印加電圧V(t)を設定する処理を説明するためのフローチャートを示す。
ステップS2901において、レーザ制御部30は、差分ΔEが0に近付くよう、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における新たな印加電圧V(T1)を設定してもよい。
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
ステップS2902において、レーザ制御部30は、差分ΔEが0に近付くよう、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における新たな印加電圧V(T2)を設定してもよい。
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
ステップS2903において、レーザ制御部30は、差分ΔEが0に近付くよう、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における新たな印加電圧V(T3)を設定してもよい。
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
なお、α1〜α3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。
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。
図11は、第2実施形態の高電圧パルス発生装置5の動作を説明するためのタイムチャートを示す。
スイッチ駆動部60には、レーザ制御部30から出力された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。
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511〜51K1−1のそれぞれは、スイッチSW1〜SWK1−1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T1だけ遅延したタイミングにおいて、1次側電気回路511〜51K1−1によって発生する各電圧を加算した電圧Vs1(T1)に応じた印加電圧V(T1)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。
一対の放電電極11の間にレーザガスの絶縁破壊電圧Vbが印加されると、一対の放電電極11には主放電が発生し、第2放電電極11bから第1放電電極11aに電流が流れ得る。そして、一対の放電電極11の間にはレーザガスが絶縁破壊された後においても電圧Vs2(t)及びVs3(t)が印加されるので、一対の放電電極11の間に発生した主放電が第1実施形態に比べて継続し得る。
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の他の動作については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
[6.2 作用]
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。
なお、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のそれぞれの駆動タイミングをT1〜T3の3つの遅延時間で定めていたが、2つの遅延時間で定めてもよいし、4つ以上の遅延時間で定めてもよい。遅延時間の数が増えると、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)のパルス波形がより高精度に制御され得る。
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。
[7.第3実施形態の高電圧パルス発生装置]
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は、第3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。
図12に示された2次側電気回路52は、磁気スイッチMSを含んでもよい。
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。
第3実施形態の高電圧パルス発生装置5の他の構成については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
上記構成により、第3実施形態の高電圧パルス発生装置5は、n個の2次側コイルLb1〜Lbnで発生した電圧を、ピーキングコンデンサCp及び磁気スイッチMSで構成される磁気圧縮回路にて更にパルス圧縮し得る。そして、第3実施形態の高電圧パルス発生装置5は、当該磁気圧縮回路にてパルス圧縮した電圧を、印加電圧Vとして一対の放電電極11の間に印加し得る。
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。
なお、第3実施形態の高電圧パルス発生装置5は、ピーキングコンデンサCp及び磁気スイッチMSの両方が設けられたが、ピーキングコンデンサCpのみが設けられてもよい。
[8.第4実施形態の高電圧パルス発生装置]
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は、第4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、一対の放電電極11からピーキングコンデンサCpに向かって逆電流が流れることを抑制するダイオードであってもよい。
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。
第4実施形態の高電圧パルス発生装置5の他の構成については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
上記構成により、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を備えることで、一対の放電電極11の間に印加電圧Vが印加される際に逆電流が発生することを抑制し得る。
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。
なお、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を備えることで逆電流の発生を抑制し得るため、n個のダイオードD1〜Dnを省略してもよい。
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。
[9.第5実施形態の高電圧パルス発生装置]
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は、第5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。
例えば、図14の最上段に記載された第1段目の1次側電気回路511は、m個のコンデンサC11〜C1mと、m個のスイッチSW11〜SW1mと、を含んでもよい。
m個のコンデンサC11〜C1mは、互いに並列に接続されていてもよい。
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は、m個のコンデンサC11〜C1mにそれぞれ直列に接続されてもよい。
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。
また、m個のスイッチSW11〜SW1mは、スイッチ駆動部60にそれぞれ接続されてもよい。m個のスイッチSW11〜SW1mの駆動は、スイッチ駆動部60によって制御されてもよい。
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。
図14に示された他の1次側電気回路512〜51nのそれぞれに含まれるm個のコンデンサC及びm個のスイッチSWは、1次側電気回路511に含まれるm個のコンデンサC11〜C1m及びm個のスイッチSW11〜SW1mと同様に構成されてもよい。
第5実施形態の高電圧パルス発生装置5の他の構成については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
上記構成により、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m個のコンデンサC及びm個のスイッチSWを含み、m個のスイッチSWが略同一の駆動タイミングで駆動し得る。
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。
[10.第6実施形態の高電圧パルス発生装置]
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。
図15には、n個の1次側電気回路511a〜51na及び2次側電気回路52aを含むモジュール50aと、n個の1次側電気回路511b〜51nb及び2次側電気回路52bを含むモジュール50bとが並列に接続された例が示されている。
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。
第6実施形態の高電圧パルス発生装置5の他の構成については、第5実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
上記構成により、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増加させ得る。
[11.第7実施形態の高電圧パルス発生装置]
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は、第7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実施形態の高電圧パルス発生装置5の他の構成については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
図17は、第7実施形態に係るレーザ制御部30が行う駆動タイミング計算処理を説明するためのフローチャートを示す。
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。
ステップS311において、レーザ制御部30は、図5のステップS301と同様の処理を行ってもよい。
ステップS312において、レーザ制御部30は、識別番号Nまでの充電器401〜40NによってコンデンサC1〜CNに充電される充電電圧V1〜VNの合計値Vsumをリセットしてもよい。
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
ステップS313において、レーザ制御部30は、印加電圧Vの発生に使用される充電器401〜40Nmaxに充電電圧データをそれぞれ出力してもよい。
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。
ステップS314において、レーザ制御部30は、識別番号Nの充電器40NからコンデンサCNに充電される充電電圧VNを用いて、Vsumを更新してもよい。
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
ステップS315において、レーザ制御部30は、Vsumが、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧V以下であるか否かを判定してもよい。
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。
ステップS316において、レーザ制御部30は、図5のステップS303と同様の処理を行ってもよい。
ステップS317において、レーザ制御部30は、図5のステップS304と同様の処理を行ってもよい。
その後、レーザ制御部30は、ステップS314に移行してもよい。
ステップS318〜S320において、レーザ制御部30は、図5のステップS305〜S307と同様の処理を行ってもよい。
ステップS321において、レーザ制御部30は、更新後の識別番号NがNmax以上であるか否かを判定してもよい。
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。
このような処理により、レーザ制御部30は、印加電圧Vの発生に使用される充電器401〜40Nmaxのそれぞれに、充電電圧V1〜VNmaxでそれぞれ充電させ得る。
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。
レーザ制御部30は、必要な印加電圧Vを発生させ得る充電電圧V1〜VKN−1のVsumに応じて、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。
第7実施形態の高電圧パルス発生装置5の他の動作については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
上記構成により、第7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を、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5のように充電電圧ΔVの整数倍ではなく、任意の値を取り得る充電電圧V1〜Vnを用いて発生させ得る。
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。
なお、第7実施形態の高電圧パルス発生装置5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が0に近づくよう、全てのスイッチSW1〜SWnを駆動させ、全ての充電器401〜40nの充電電圧を変更することによって印加電圧Vを制御してもよい。
[12.第8実施形態の高電圧パルス発生装置]
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。
[12.1 構成]
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。
予備電離回路22は、一対の放電電極11の間に印加される電圧を分圧する分圧回路として機能してもよい。
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。
図18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、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。
図18に示された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は、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。
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。
n個のスイッチSW1〜SWnを構成する半導体スイッチは、例えばSiを半導体材料とするMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のパワーデバイスであってもよい。或いは、n個のスイッチSW1〜SWnを構成する半導体スイッチは、GaN、4H−SiC、β−Ga等を半導体材料とするパワーデバイスであってもよい。
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。
なお、MOSFETは、IGBTよりもスイッチング速度が速いという特性があり得る。このため、MOSFETは、一対の放電電極11の間に印加される印加電圧Vのパルス幅を短くすること、及び、印加電圧Vを一対の放電電極11の間に瞬時に印加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。
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。
また、図18に示されたスイッチ駆動部60は、図3に示された第1実施形態に係るスイッチ駆動部60と同様に、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。
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は、図18に示されたスイッチ駆動部60に入力されるタイミングデータを説明するための図であって、n個のスイッチSW1〜SWnを構成する複数種類の半導体スイッチの組合わせ及びそれらの駆動タイミングの例を示す図である。
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。
また、図19では、n個のスイッチSW1〜SWnが次のような駆動タイミングで駆動するよう定められた例を示す。すなわち、図19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19では、スイッチSW1〜SW9の駆動タイミングから100ns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19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50ns経過後に、スイッチSW1〜SW9及びスイッチSW26〜SW56の駆動を停止する例を示す。加えて、図19では、スイッチSW1〜SW9及びスイッチSW26〜SW56の駆動を停止したタイミングから100ns経過後に、スイッチSW10〜SW25の駆動を停止する例を示す。
第8実施形態の高電圧パルス発生装置5の他の構成については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
[12.2 動作]
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。
発振トリガ信号が入力されると、スイッチ駆動部60は、IGBTで構成された9個のスイッチSW1〜SW9を駆動させてもよい。
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。
スイッチSW1〜SW9の駆動タイミングから100ns経過後、スイッチ駆動部60は、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を駆動させてよい。
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。
スイッチSW10〜SW25及びスイッチSW26〜SW56の駆動タイミングから50ns経過後、スイッチ駆動部60は、スイッチSW1〜SW9及びスイッチSW26〜SW56の駆動を停止してもよい。一方、スイッチ駆動部60は、スイッチSW1〜SW9及びスイッチSW26〜SW56の駆動停止後、スイッチSW10〜SW25を100nsの間駆動させてもよい。
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の他の動作については、第1実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
[12.3 作用]
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。
[12.4 変形例1]
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は、第8実施形態の変形例1に係るスイッチ駆動部60に入力されるタイミングデータを説明するための図であって、n個のスイッチSW1〜SWnを構成する複数種類の半導体スイッチの組合わせ及びそれらの駆動タイミングの例を示す図である。
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は、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でn個のスイッチSW1〜SWnを駆動させることによって、第8実施形態の変形例1に係る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。
第8実施形態の変形例1に係るスイッチ駆動部60は、第8実施形態に係るスイッチ駆動部60と同様に、図21に示されたタイミングデータに基づいて、n個のスイッチSW1〜SWnを構成するIGBT及びMOSFETを駆動させてもよい。
第8実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5における他の構成及び動作については、第8実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
上記構成により、第8実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5は、ピーキングコンデンサCpが無くても、図22に示されるように、主放電の発生に必要なパルス状の高電圧を、一対の放電電極11の間に印加し得る。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、図22に示されるように、一対の放電電極11の間で発生した主放電をレーザガスが適切に励起されるよう持続し得る。
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。
[12.5 変形例2]
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の最上段に記載された第1段目の1次側電気回路511に含まれるm個のスイッチSW11〜SW1m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の最上段に記載された第1段目の1次側電気回路511に含まれるm個のスイッチSW11〜SW1mは、それぞれがIGBT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。
第8実施形態の変形例2に係るスイッチ駆動部60は、第5実施形態に係るスイッチ駆動部60と同様に、1つのスイッチ群に含まれるm個のスイッチSWのそれぞれが、互いに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。
第8実施形態の変形例2の高電圧パルス発生装置5における他の構成及び動作については、第5及び第8実施形態の高電圧パルス発生装置5と同様であってもよい。
上記構成により、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。
なお、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実施形態の変形例1の高電圧パルス発生装置5と同様に、ピーキングコンデンサCpが省略された構成を備えると共に図21に例示されようなタイミングデータを備えてもよい。
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.その他]
[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。
図24は、開示される主題の様々な側面が実行され得る例示的なハードウェア環境を示すブロック図である。図24の例示的なハードウェア環境100は、処理ユニット1000と、ストレージユニット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とを含んでもよいが、ハードウェア環境100の構成は、これに限定されない。
処理ユニット1000は、中央処理ユニット(CPU)1001と、メモリ1002と、タイマ1003と、画像処理ユニット(GPU)1004とを含んでもよい。メモリ1002は、ランダムアクセスメモリ(RAM)とリードオンリーメモリ(ROM)とを含んでもよい。CPU1001は、市販のプロセッサのいずれでもよい。デュアルマイクロプロセッサや他のマルチプロセッサアーキテクチャが、CPU1001として使用されてもよい。
図24におけるこれらの構成物は、本開示において記載されるプロセスを実行するために、相互に接続されていてもよい。
動作において、処理ユニット1000は、ストレージユニット1005に保存されたプログラムを読み込んで、実行してもよい。また、処理ユニット1000は、ストレージユニット1005からプログラムと一緒にデータを読み込んでもよい。また、処理ユニット1000は、ストレージユニット1005にデータを書き込んでもよい。CPU1001は、ストレージユニット1005から読み込んだプログラムを実行してもよい。メモリ1002は、CPU1001によって実行されるプログラムおよびCPU1001の動作に使用されるデータを、一時的に保管する作業領域であってもよい。タイマ1003は、時間間隔を計測して、プログラムの実行に従ってCPU1001に計測結果を出力してもよい。GPU1004は、ストレージユニット1005から読み込まれるプログラムに従って、画像データを処理し、処理結果をCPU1001に出力してもよい。
パラレルI/Oコントローラ1020は、露光装置制御部110との間で目標パルスエネルギEtや発振トリガ信号等を送受信するレーザ制御部30、スイッチ駆動部60、充電器40、n個の充電器401〜40n、n個の充電器401a〜40na及びn個の充電器401b〜40nb等の、処理ユニット1000と通信可能なパラレルI/Oデバイスに接続されてもよく、処理ユニット1000とそれらパラレルI/Oデバイスとの間の通信を制御してもよい。シリアルI/Oコントローラ1030は、露光装置制御部110との間で各種データ信号を送受信するレーザ制御部30、モータ21及び熱交換器17等の、処理ユニット1000と通信可能なシリアルI/Oデバイスに接続されてもよく、処理ユニット1000とそれらシリアルI/Oデバイスとの間の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、光センサ20c等のアナログデバイスに接続されてもよく、処理ユニット1000とそれらアナログデバイスとの間の通信を制御したり、通信内容のA/D、D/A変換を行ってもよい。
ユーザインターフェイス1010は、操作者が処理ユニット1000にプログラムの停止や、割込みルーチンの実行を指示できるように、処理ユニット1000によって実行されるプログラムの進捗を操作者に表示してもよい。
例示的なハードウェア環境100は、本開示における露光装置制御部110、レーザ制御部30及びスイッチ駆動部60等の構成に適用されてもよい。当業者は、それらのコントローラが分散コンピューティング環境、すなわち、通信ネットワークを介して繋がっている処理ユニットによってタスクが実行される環境において実現されてもよいことを理解するだろう。本開示において、露光装置制御部110、レーザ制御部30及びスイッチ駆動部60等は、イーサネットやインターネットといった通信ネットワークを介して互いに接続されてもよい。分散コンピューティング環境において、プログラムモジュールは、ローカルおよびリモート両方のメモリストレージデバイスに保存されてもよい。
[13.2 その他の変形例等]
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。
ガスレーザ装置1は、エキシマレーザ装置ではなく、フッ素ガス及びバッファガスをレーザガスとするフッ素分子レーザ装置であってもよい。
スイッチ駆動部60とレーザ制御部30とは、一体的に構成されてもよい。この場合、スイッチ駆動部60がレーザ制御部30に統合さてもよいし、高電圧パルス発生装置5の各構成要素を制御するレーザ制御部30の機能が、スイッチ駆動部60に統合されてもよい。
また、スイッチ駆動部60は、パルスパワーモジュール50内に含まれてもよい。この場合、スイッチ駆動部60には、高電圧パルス発生装置5の各構成要素を制御するレーザ制御部30の機能が統合されていてもよい。
上記で説明した実施形態は、変形例を含めて各実施形態同士で互いの技術を適用し得ることは、当業者には明らかであろう。
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語「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。
1 …ガスレーザ装置
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. 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。
  14. 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。
  15. 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。
  16. 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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