WO2015005427A1 - 予備電離放電装置及びレーザ装置 - Google Patents

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WO2015005427A1
WO2015005427A1 PCT/JP2014/068430 JP2014068430W WO2015005427A1 WO 2015005427 A1 WO2015005427 A1 WO 2015005427A1 JP 2014068430 W JP2014068430 W JP 2014068430W WO 2015005427 A1 WO2015005427 A1 WO 2015005427A1
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preionization
dielectric pipe
contact plate
laser
discharge device
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PCT/JP2014/068430
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弘司 柿崎
弘朗 對馬
准一 藤本
夏志 鈴木
久和 勝海
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ギガフォトン株式会社
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    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
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    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/0977—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser having auxiliary ionisation means

Definitions

  • the present disclosure relates to a preliminary ionization discharge apparatus and a laser apparatus.
  • the semiconductor exposure apparatus As semiconductor integrated circuits are miniaturized and highly integrated, improvement in resolving power is demanded in semiconductor exposure apparatuses.
  • the semiconductor exposure apparatus is referred to as “exposure apparatus”. For this reason, the wavelength of light emitted from the exposure light source is being shortened.
  • a gas laser device As a light source for exposure, a gas laser device is used instead of a conventional mercury lamp.
  • a gas laser apparatus for exposure a KrF excimer laser apparatus that emits ultraviolet light with a wavelength of 248 nm and an ArF excimer laser apparatus that emits ultraviolet light with a wavelength of 193 nm are used.
  • immersion exposure in which the apparent wavelength of the exposure light source is shortened by filling the space between the exposure lens on the exposure apparatus side and the wafer with a liquid and changing the refractive index, has been studied. Yes.
  • immersion exposure is performed using an ArF excimer laser device as an exposure light source, the wafer is irradiated with ultraviolet light corresponding to a wavelength of 134 nm in water. This technique is called ArF immersion exposure or ArF immersion lithography.
  • the spectral line width is referred to as “spectral width”.
  • a narrow band module Line Narrow Module
  • a narrow band element such as an etalon or a grating
  • the preionization discharge apparatus is a preionization discharge apparatus used in a laser chamber of a laser apparatus using preionization, wherein a dielectric pipe, a preionization inner electrode installed inside the dielectric pipe, and the dielectric pipe
  • a preionization outer electrode installed outside the contaction electrode, and the preionization outer electrode includes a contact plate portion that contacts the dielectric pipe, and a force in the direction of pushing the dielectric pipe in the contact plate portion. And an elastic part to be added.
  • the laser device includes a laser chamber in which a laser gas is placed, a pair of discharge electrodes installed in the laser chamber, and a preliminary ionization discharge device.
  • the preliminary ionization discharge device is a dielectric pipe.
  • a preionization inner electrode disposed inside the dielectric pipe, and a preionization outer electrode disposed outside the dielectric pipe, wherein the preionization outer electrode is in contact with the dielectric pipe
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a preionization electrode part.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration diagram (1) of an exemplary laser device according to an aspect of the present disclosure.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the laser chamber 10 of FIG.
  • FIG. 4 shows a perspective view of the preionization electrode part.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the preliminary ionization electrode unit according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the preliminary ionization electrode unit according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of another preliminary ionization electrode unit according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a preionization electrode part.
  • FIG. 2 shows a schematic configuration diagram (1) of an exemplary laser device according to an aspect of the present disclosure.
  • FIG. 3 shows a cross-sectional view of the laser chamber 10 of FIG.
  • FIG. 4 shows a perspective
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of the preliminary ionization electrode unit according to the third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of the preliminary ionization electrode unit according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram of the preliminary ionization electrode unit according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram of a preionization electrode unit according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram (1) of the protective film formed on the preionization electrode unit according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram (2) of the protective film formed on the preionization electrode unit according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 14 is an explanatory diagram of a charge / discharge circuit used in an exemplary laser apparatus according to an aspect of the present disclosure.
  • optical path is a path through which laser light passes.
  • the optical path may be an axis passing through the approximate center of the beam cross section of the laser light along the traveling direction of the laser light.
  • the preionization outer electrode in the preionization discharge part is consumed by repeatedly performing corona discharge, etc., but since the amount of wear is not uniform, there are places where the gap between the dielectric pipe and the preionization outer electrode becomes wide in some places. End up. Specifically, when the preionization outer electrode is not consumed, as shown in FIG. 1A, the dielectric pipe 42 and the contact plate portion 53 of the preionization outer electrode 43 are in contact with each other. is set up. However, by repeating corona discharge or the like in the preliminary ionization discharge portion, the preliminary ionization outer electrode 43 is shaved unevenly as shown in FIG. 1B, and the gap between the dielectric pipe 42 and the preliminary ionization outer electrode 43 is reduced.
  • a highly durable preionization discharge section or a preparatory discharge portion that can suppress a wide gap between the dielectric pipe and the outer electrode and can perform preionization for a long period of time.
  • An ionizing discharge device is preferred.
  • FIGS. 2 and 3 illustrate an excimer laser device that is an aspect of the present disclosure.
  • the “excimer laser device” may be simply referred to as “laser device”.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a plane parallel to the optical path of the pulsed laser beam as a schematic configuration diagram of the laser device.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the laser chamber of the laser device on the AA plane perpendicular to the optical path of the pulse laser beam.
  • the laser device of the present disclosure includes a control unit 30, a laser chamber 10, a laser resonator, a pulse energy measuring device 17, a charger 12, a pulse power module (PPM) 13, a laser gas supply unit 23, and a laser gas exhaust unit 24. May be included.
  • the laser chamber 10 includes a pair of discharge electrodes 11a and 11b, an electrical insulation unit 20, a preionization discharge unit 40, a cross flow fan 21, a heat exchanger 26, a motor 22, and two windows 10a that transmit light from the laser resonator. 10b and the pressure sensor 16 may be included.
  • one of the pair of discharge electrodes 11a and 11b may be referred to as a first discharge electrode 11a and the other may be referred to as a second discharge electrode 11b.
  • the laser chamber 10 may be disposed on the optical path of the laser resonator.
  • the laser resonator may include an output coupling mirror (OC: Output Coupler) 15 and a band narrowing module (LNM) 14.
  • the band narrowing module 14 may include a prism 14a and a grating 14b for expanding the beam.
  • the grating 14b may have a Littrow arrangement in which the incident angle and the diffraction angle are the same.
  • the output coupling mirror 15 may be a partial reflection mirror that reflects some pulsed laser light and transmits other pulsed laser light.
  • the pulse energy measuring device 17 may include a beam splitter 17a, a condensing lens 17b, and an optical sensor 17c.
  • the beam splitter 17a may be disposed on the optical path of the pulsed laser beam that has been transmitted through the output coupling mirror 15 and emitted.
  • the condensing lens 17b and the optical sensor 17c may be disposed on the optical path of the pulsed laser light reflected by the beam splitter 17a.
  • the pulse power module 13 includes a charging capacitor (not shown), and may be connected to the first discharge electrode 11a via the feedthrough 28 or the like. Moreover, the switch 13a for making it discharge between the 1st discharge electrode 11a and the 2nd discharge electrode 11b may be included.
  • the charger 12 may be connected to a charging capacitor (not shown) in the pulse power module 13.
  • Laser gas may be contained in the laser chamber 10.
  • the laser gas may include, for example, Ar or Kr as a rare gas, F 2 gas as a halogen gas, Ne or He as a buffer gas, or a mixed gas thereof.
  • the laser gas supply unit 23 may include a valve (not shown) and a flow rate control valve.
  • the laser gas supply unit 23 may be connected to a gas cylinder containing a laser gas (not shown).
  • the laser gas exhaust unit 24 may include a valve (not shown) and an exhaust pump.
  • the preionization discharge unit 40 may include a preionization inner electrode 41, a dielectric pipe 42, and a preionization outer electrode 43.
  • the preliminary ionization outer electrode 43 may include a fixed plate portion 51, a ladder portion 52, and a contact plate portion 53.
  • the ladder portion 52 connects the fixed plate portion 51 and the contact plate portion 53, and a plurality of elongated connection portions 52a may be formed at a predetermined interval.
  • the opening part 52b may be provided between the adjacent connection part 52a and the connection part 52a.
  • the preliminary ionization outer electrode 43 may be formed of a metal material containing copper as a main component, for example, oxygen-free copper, phosphor bronze, brass or the like.
  • the dielectric pipe 42 may be formed of a dielectric material such as Al 2 O 3 .
  • connection part 52a has elasticity
  • the contact plate part 53 may be formed so that a force is applied in a direction in which the dielectric pipe 42 is pushed by an elastic restoring force in the connection part 52a.
  • the ladder part 52 including the connection part 52a may be described as an elastic part or a first elastic part.
  • the dielectric pipe 42 may be arranged via a fixed pipe 44 at a position in the vicinity of the second discharge electrode 11b.
  • the dielectric pipe 42 is formed in a cylindrical shape, and a preionized inner electrode 41 having a cylindrical rod structure may be placed inside the cylindrical shape.
  • the preliminary ionization inner electrode 41 may be connected to the high voltage side of the pulse power module 13 via wiring provided in the feedthrough 28 and the fixed pipe 44.
  • the fixed pipe 44 and the wiring in the fixed pipe 44 may be connected to both ends of the preionization inner electrode 41, respectively.
  • the preionization outer electrode 43 may be installed so that a predetermined force is applied to the tip of the contact plate portion 53 on the side where the dielectric pipe 42 is provided.
  • the second discharge electrode 11 b and the preionization discharge unit 40 may be installed in the electrode holder 25.
  • the second discharge electrode 11b and the preliminary ionization discharge unit 40 may be connected to a wiring 27 for supplying power.
  • the electrode holder 25 may be provided with a guide portion 45 configured to fix the second discharge electrode 11b and the preliminary ionization discharge portion 40 and formed of an insulator or the like.
  • the preliminary ionization outer electrode 43 may be fixed to the guide portion 45 by a bolt 46.
  • the preliminary ionization outer electrode 43 may be grounded.
  • the control unit 30 may receive the target pulse energy Et and the oscillation trigger from the exposure apparatus controller 110 in the exposure apparatus 100.
  • the laser device may set a predetermined charging voltage Vhv in the charger 12 so as to achieve the target pulse energy Et under the control of the control unit 30.
  • the switch 13a in the pulse power module 13 may be operated in synchronization with the oscillation trigger. By operating the switch 13a, a high voltage can be applied between the preionization inner electrode 41 and the preionization outer electrode 43 and between the pair of discharge electrodes 11a and 11b in the preionization discharge unit 40. .
  • corona discharge may occur in the preliminary ionization discharge unit 40, and UV light may be generated.
  • the laser gas between the discharge electrodes 11a and 11b can be preionized.
  • the laser gas can be excited by generating a discharge between the pair of discharge electrodes 11a and 11b.
  • the light emitted from the excited laser gas may reach the laser oscillation by reciprocating in the laser resonator formed by the output coupling mirror 15 and the band narrowing module 14.
  • the laser beam reciprocating in the laser resonator may be narrowed by the prism 14 a and the grating 14 b, and a part thereof may be emitted from the output coupling mirror 15.
  • a part of the pulsed laser light emitted from the output coupling mirror 15 may be incident on the pulse energy measuring device 17.
  • a part of the pulse laser beam incident on the pulse energy measuring device 17 may be reflected by the beam splitter 17a and may enter the optical sensor 17c via the condenser lens 17b. Then, the optical sensor 17c may measure the pulse energy of the incident pulse laser beam.
  • the pulsed laser light transmitted through the beam splitter 17 a may be incident on the exposure apparatus 100.
  • the pulse energy measuring device 17 may measure the pulse energy E of the pulse laser beam emitted from the output coupling mirror 15.
  • the controller 30 may store the charging voltage Vhv and the emitted pulse energy E when generating the pulse laser beam.
  • the control unit 30 may perform feedback control for adjusting the charging voltage Vhv so as to be the target pulse energy Et based on the difference ⁇ E between the target pulse energy Et and the actually output energy E. As described above, the charging voltage Vhv may be changed by the control performed by the control unit 30.
  • the control unit 30 may control the laser gas supply unit 23 to supply the laser gas into the laser chamber 10 until a predetermined pressure is reached. .
  • the control unit 30 controls the laser gas exhaust unit 24 to exhaust the laser gas from the laser chamber 10 until a predetermined pressure is reached. Also good.
  • the laser device is not necessarily a narrow-band laser device, but may be a laser device that outputs natural oscillation light.
  • a high reflection mirror may be arranged instead of the band narrowing module 14.
  • an example of an excimer laser device has been described.
  • an F 2 molecular laser device using a gas containing fluorine gas and buffer gas as a laser gas may be used.
  • Preionization discharge portion As shown in FIG. 1B, in the preionization discharge portion 40, the contact plate portion 53 of the preionization outer electrode 43 is shaved unevenly, and the dielectric pipe 42 and the preionization outer electrode 43 contact each other. The reason why a wide gap is generated between the plate portions 53 was examined.
  • the outer surface of the dielectric pipe 42 may have a swell of about 0.35 mm. For this reason, when the rigidity of the contact plate portion 53 in the preionization outer electrode 43 is high and the force pressing the contact plate portion 53 against the surface of the dielectric pipe 42 is weak, there are places between the contact plate portion 53 and the dielectric pipe 42. Some gaps can occur.
  • the preionization outer electrode 43 is required to have appropriate flexibility and pressing force.
  • the preliminary ionization outer electrode 43 as a method of increasing flexibility, there are a method of widening the opening 52b in the ladder portion 52 and reducing the number of the connection portions 52a, or a method of narrowing the width of the connection portion 52a. In this case, the pressing force may be reduced.
  • connection portions 52a As a method of increasing the pressing force, there are a method of increasing the number of the connection portions 52a by narrowing the openings 52b in the ladder portion 52, or a method of increasing the width of the connection portions 52a. It will be lost.
  • FIG. 5A shows a perspective view of the preionization outer electrode 43 portion in the present embodiment
  • FIG. 5B shows a side view.
  • a pre-ionization discharge having a structure in which a plate spring portion 60 is provided on the pre-ionization outer electrode 43 and the force by which the contact plate portion 53 pushes the dielectric pipe 42 by the additional elastic force of the plate spring portion 60 is strengthened.
  • the part 40 is included.
  • the leaf spring portion 60 may be formed by laminating a plurality of leaf springs formed of brass or the like.
  • the leaf spring portion 60 may be a guide portion 45 together with the fixed plate portion 51 by a bolt 46 at the lower end portion. It may be fixed to.
  • the contact plate portion 53 of the preliminary ionization outer electrode 43 can be pressed against the dielectric pipe 42 by a force greater than a predetermined pressing force due to the elastic force of the leaf spring portion 60.
  • the material of the material forming the leaf spring portion 60 is preferably brass, but may be nickel plated on stainless steel. As a result, even if the outer surface of the dielectric pipe 42 has undulations or irregularities, it can be pressed with a force equal to or greater than a predetermined pressing force over almost the entire length of the contact plate portion 53 in the longitudinal direction. And the preliminary ionization outer electrode 43 can be prevented from generating a gap.
  • plate spring part 60 may be described as an additional elastic part.
  • the present embodiment may have a structure in which a winding spring is provided instead of the leaf spring.
  • 6A shows a perspective view of the preliminary ionization outer electrode 43 portion in the present embodiment
  • FIG. 6B shows a side view.
  • This embodiment has a structure in which a winding spring 61 serving as a tension spring is provided, and one end of the winding spring 61 is connected to a connection portion 52a in the ladder portion 52 of the preliminary ionization outer electrode 43. The other end is connected to the end of the protrusion 25 a provided on the electrode holder 25.
  • the winding spring 61 installed in this way has a force acting in the contracting direction, and can increase the force with which the contact plate portion 53 pushes the dielectric pipe 42.
  • the winding spring 61 may be made of stainless steel plated with nickel. Alternatively, the winding spring 61 may be provided at all the connection portions 52 a in the ladder portion 52.
  • FIG. 7A shows a perspective view of the preionization outer electrode 43 portion in the present embodiment
  • FIG. 7B shows a side view.
  • This embodiment has a structure in which a winding spring 62 serving as a compression spring is provided, and one end of the winding spring 62 is connected to a connection portion 52a in the ladder portion 52 of the preliminary ionization outer electrode 43. The other end is connected to a part of the guide portion 45.
  • the winding spring 62 installed in this manner has a force acting in the extending direction, and can increase the force by which the contact plate portion 53 pushes the dielectric pipe 42.
  • the winding spring 62 may be made of stainless steel plated with nickel, or the winding spring 62 may be connected to all the connection portions 52 a in the ladder portion 52.
  • the dielectric pipe 42 and the preionized outer electrode 43 can be pressed with a force greater than a predetermined pressing force. It is possible to prevent a gap from being generated between the two.
  • the winding spring 61 or the winding spring 62 may be described as an additional elastic portion.
  • the present embodiment may have a structure in which the opening 52b in the ladder portion 52 is formed in a diamond shape or a triangle, and the length of the connection portion 52a is increased. In other words, it may have a structure in which the longitudinal direction of the connecting portion 52a is inclined with respect to the longitudinal direction of the contact plate portion 53 and the fixed plate portion 51, and each longitudinal direction forms an angle other than vertical.
  • . 8A shows a perspective view of the preliminary ionization outer electrode 43 portion in the present embodiment
  • FIG. 8B shows a side view.
  • the stroke amount X within the elastic deformation range can be increased in the preliminary ionization outer electrode 43 without increasing the overall size.
  • the stroke amount X can be increased without increasing the size of the preliminary ionization outer electrode 43 by forming the connection portion 52a to be inclined.
  • the angle formed by the longitudinal direction of the contact plate portion 53 and the fixed plate portion 51 and the longitudinal direction of the connection portion 52a is 30 °, the length of the connection portion 52a can be approximately doubled.
  • the minute stroke amount X can be increased. Further, in this embodiment, the number of parts does not increase.
  • FIG. 9 shows a perspective view of the preliminary ionization outer electrode 43 portion in the present embodiment
  • FIG. 9B shows a side view.
  • the pressing force can be increased by forming the connecting portion 52a so that the cross-sectional area of the connecting portion 52a gradually increases from the side closer to the contact plate portion 53 toward the side closer to the fixed plate portion 51. .
  • the pressing force can be increased by partially increasing the cross-sectional area of the connecting portion 52a, and the flexibility can be ensured by partially setting the thickness of the connecting portion 52a to the conventional level.
  • the width of the connecting portion 52a may be formed so that the side close to the contact plate portion 53 is 1.0 mm and the side close to the fixed plate portion 51 is 3.0 mm.
  • the thickness of the contact plate portion 53 is changed to the ladder portion in addition to the structure of the fourth embodiment.
  • 52 may have a structure that is thinner than the connection portion 52a and the fixed plate portion 51.
  • FIG. 10A shows a perspective view of the preionized outer electrode 43 portion in the present embodiment
  • FIG. 10B shows a side view.
  • both the flexibility and the pressing force are enhanced by making the thickness of the contact plate portion 53 formed in a plate shape thinner than the connection portion 52a and the fixed plate portion 51 in the ladder portion 52. be able to.
  • the thickness a1 of the contact plate portion 53 is formed at about 0.3 mm, and the thickness a2 of the connecting portion 52a and the fixed plate portion 51 in the ladder portion 52 is 0.5 mm. May be formed.
  • a protective film 150 may be formed by a dielectric or the like at the tip of the contact plate portion 53 in the preliminary ionization outer electrode 43.
  • the protective film 150 may be formed at least in a region where corona discharge occurs at the tip of the contact plate portion 53.
  • FIG. 11A shows a perspective view of the preionized outer electrode 43 portion in the present embodiment, and FIG. 11B shows a side view.
  • the dielectric film formed on the contact plate portion 53 in the preliminary ionization outer electrode 43 is preferably fluoride.
  • the pressing force of the contact plate portion 53 is 1.8 kgf or more, and corona discharge is performed about 1 ⁇ 10 9 times. Then, a copper fluoride (CuF 2 ) film is uniformly formed in the longitudinal direction. As described above, when the copper fluoride film is uniformly formed in the longitudinal direction, the contact plate portion 53 is hardly scraped even when corona discharge is performed.
  • the thickness of the protective film 150 to be formed is preferably 0.005 mm or more and 1.5 mm or less, and more preferably 0.1 mm or more and 1.0 mm or less. In the present embodiment, the consumption amount of the preionization outer electrode 43 can be reduced.
  • Examples of the material for forming the protective film 150 include copper fluoride (CuF 2 ), calcium fluoride (CaF 2 ), strontium fluoride (SrF 2 ), magnesium fluoride (MgF 2 ), and aluminum fluoride (AlF 3). ), Fluorides such as nickel fluoride (NiF 3 ), cobalt fluoride (CoF 3 ), and iron fluoride (FeF 3 ). Of these fluorides, CaF 2 and SrF 2 having a low vapor pressure are more preferable.
  • the protective film 150 may be a film in which a single fluoride is uniformly and densely formed.
  • the protective film 150 may be formed of a copper fluoride film having a thickness of about 0.1 mm.
  • fluorine-resistant aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), or the like may be used as a material for forming the protective film 150.
  • the method for forming the protective film 150 include thermal spraying, explosion, PVD (Physical Vapor Deposition), CVD (Chemical Vapor Deposition), and plasma deposition.
  • the protective film 150 is a mixture of a dielectric film such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) mixed with fine particles of metal having good electrical conductivity in order to ensure conductivity. It may be formed of a material.
  • the metal used at this time may be the same metal as the metal forming the preionization outer electrode 43, or may be a metal different from the metal forming the preionization outer electrode 43. Specifically, the metal used may be copper, aluminum, cobalt, nickel, strontium, iron or the like.
  • Such a protective film 150 sprays, for example, metal particles mainly composed of Cu and dielectrics mainly composed of Al 2 O 3 on the contact plate portion 53 of the preliminary ionization outer electrode 43. Can be formed. In this case, for example, the protective film 150 may be formed of Al 2 O 3 doped with Cu fine particles so as to have a thickness of about 0.1 mm.
  • the metals are aluminum (Al), calcium (Ca), strontium (Sr), magnesium (Mg), copper (Cu), nickel (Ni), cobalt (Co), Iron (Fe) or the like may be used. This is because a strong fluoride film is formed by fluorination of these metal materials.
  • the proportion of the metal doped in the dielectric is preferably 0.01 to 50% with respect to the dielectric.
  • the protective film 150 may be a film in which holes having a diameter of about 0.1 mm are formed in a non-uniform manner. The holes may not penetrate through the protective film 150. This is because, in the protective film 150, the thinned portions due to the presence of pores are sequentially broken down to obtain conductivity in the protective film 150.
  • the protective film 150 is formed by alternately laminating dielectric films 150a formed of, for example, Al 2 O 3 and metal films 150b formed of, for example, Cu. It may be a formed multilayer film.
  • the discharge in the main discharge can also be made uniform for a long period of time. As a result, the consumption amount in the discharge electrodes 11a and 11b can be reduced.
  • the pulse power module 13 may include the semiconductor switch that is the switch 13a described above, the transformer TC 1 , the magnetic switches MS 1 , MS 2 , MS 3 , the charging capacitor C 0 , and the capacitors C 1 , C 2 , C 3 . Good.
  • a current easily flows through the magnetic switch.
  • a state in which a current easily flows through the magnetic switch may be described as the magnetic switch being closed.
  • the threshold value is different for each magnetic switch.
  • the switch 13a may be provided between the primary side of the charging capacitor C 0 and the transformer TC 1.
  • the magnetic switch MS 1 may be provided between the secondary side of the transformer TC 1 and the capacitor C 1 .
  • Magnetic switch MS 2 may be provided between the capacitor C 1 and capacitor C 2.
  • Magnetic switch MS 3 may be provided between the capacitor C 2 and the capacitor C 3.
  • the primary side and the secondary side may be electrically insulated. Further, the primary and secondary winding directions may be reversed.
  • the laser chamber 10 and the electrode 11b are electrically connected and may be grounded together.
  • a voltage dividing circuit including capacitors C 11 and C 12 and an inductance L 0 connected in parallel with the pair of electrodes 11a and 11b may be provided.
  • the voltage dividing circuit may be one in which capacitors C 11 and C 12 and an inductance L 0 are connected in series.
  • the charger 12 may be set with the charging voltage Vhv under the control of the control unit 30. Further, the charger 12, based on the set charge voltage Vhv, may charge the charging capacitor C 0.
  • the signal for the laser oscillation switch 13a from the control unit 30 is transmitted, the switch 13a is closed, may be a current flows from the charging capacitor C 0 to the primary side of the transformer TC 1 .
  • transformer TC 1 by a current flowing through the primary side of the transformer TC 1, by electromagnetic induction, the secondary side of the transformer TC 1, may be a current flows in the opposite direction.
  • the magnetic switch MS 1 is closed by the electromotive force generated by the current flowing on the secondary side of the transformer TC 1 , the current flows from the secondary side of the transformer TC 2 to the capacitor C 1 , and the capacitor C 1 is charged. May be.
  • the capacitor C 1 Thereafter, by the capacitor C 1 is charged, it closed magnetic switch MS 2, a current flows from the capacitor C 1 to capacitor C 2, the capacitor C 2 may be charged. In this case, at a pulse width shorter than the pulse width of the current in charging the capacitor C 1, the capacitor C 2 may be charged.
  • the capacitor C 2 is charged, closed magnetic switch MS 3, current flows from the capacitor C 2 to the capacitor C 3, the capacitor C 3 may be charged. In this case, at a pulse width shorter than the pulse width of the current in charging the capacitor C 2, the capacitor C 3 may be charged.
  • the current flows sequentially from the capacitor C 1 to the capacitor C 2 and from the capacitor C 2 to the capacitor C 3 , whereby the pulse width may be shortened and the capacitor C 3 may be charged.
  • a first electrode 11a and second electrode 11b provided from the capacitor C 3 to the laser chamber 10 A discharge may occur in the laser gas.
  • a negative potential ( ⁇ HV) may be applied to the first electrode 11a.
  • a pair of electrodes 11a, the capacitor C 11 and C 12 is provided in parallel with 11b, the voltage dividing circuit consisting of an inductance L 0, may be pressed a pair of electrodes 11a, a pulse voltage applied between the 11b minute.
  • the divided range may be a range of 25% to 75% of the pulse voltage applied between the pair of electrodes 11a and 11b.
  • the divided voltage may be applied to the preionization inner electrode 41 and the preionization outer electrode 43 in the preionization discharge unit 40.
  • the timing of the preionization discharge with respect to the main discharge may be adjusted by setting the time constant to a desired value.
  • the combined capacitance of the voltage divider circuit may be not more than 10% of the capacitance of the capacitor C 3.

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Abstract

　耐久性の高い予備電離放電装置を提供する。　予備電離を利用したレーザ装置のレーザチャンバに用いられる予備電離放電装置において、誘電体パイプと、前記誘電体パイプの内側に設置された予備電離内電極と、前記誘電体パイプの外側に設置された予備電離外電極と、を含み、前記予備電離外電極は、前記誘電体パイプと接触する接触プレート部と、前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える弾性部と、を備える。

Description

予備電離放電装置及びレーザ装置
　本開示は、予備電離放電装置及び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、「露光装置」という。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。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の紫外線を放出するＫｒＦエキシマレーザ装置ならびに、波長１９３ｎｍの紫外線を放出するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられている。
　次世代の露光技術としては、露光装置側の露光用レンズとウェハ間を液体で満たして、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研究されている。ＡｒＦエキシマレーザ装置を露光用光源として液侵露光が行われた場合は、ウェハには水中における波長１３４ｎｍに相当する紫外光が照射される。この技術をＡｒＦ液浸露光又はＡｒＦ液浸リソグラフィーという。
　ＫｒＦ、ＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振幅は、約３５０～４００ｐｍと広いため、これらの投影レンズが使用されると色収差が発生し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放出されるレーザビームのスペクトル線幅を狭帯域化する必要がある。スペクトル線幅を、以下、「スペクトル幅」という。このためガスレーザ装置のレーザ共振器内にはエタロンやグレーティング等の狭帯域化素子を有する狭帯域化モジュール（Line　Narrow　Module）が設けられ、スペクトル幅の狭帯域化が実現されている。このようにスペクトル幅が狭帯域化されるレーザ装置を狭帯域化レーザ装置という。
特開２００１－７４２４号公報 特開平１０－２４２５５３号公報 特許第３４２８６３２号公報 特許第２９８０９８５号公報 特許第３３５９８３８号公報 特許第４１０４９３５号公報 特許第４３６７８８６号公報
概要
　予備電離放電装置は、予備電離を利用したレーザ装置のレーザチャンバに用いられる予備電離放電装置において、誘電体パイプと、前記誘電体パイプの内側に設置された予備電離内電極と、前記誘電体パイプの外側に設置された予備電離外電極と、を含み、前記予備電離外電極は、前記誘電体パイプと接触する接触プレート部と、前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える弾性部と、を備える。
　また、レーザ装置は、レーザガスが入れられているレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置されている１対の放電電極と、予備電離放電装置と、を含み、予備電離放電装置は、誘電体パイプと、前記誘電体パイプの内側に設置された予備電離内電極と、前記誘電体パイプの外側に設置された予備電離外電極と、を含み、前記予備電離外電極は、前記誘電体パイプと接触する接触プレート部と、前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える弾性部と、前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える付加弾性部と、を備える。
　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、予備電離電極部の説明図を示す。 図２は、本開示の一態様における例示的なレーザ装置の概略構成図（１）を示す。 図３は、図２のレーザチャンバ１０の断面図を示す。 図４は、予備電離電極部の斜視図を示す。 図５は、本開示の第１の実施の形態における予備電離電極部の説明図を示す。 図６は、本開示の第２の実施の形態における予備電離電極部の説明図を示す。 図７は、本開示の第２の実施の形態における他の予備電離電極部の説明図を示す。 図８は、本開示の第３の実施の形態における予備電離電極部の説明図を示す。 図９は、本開示の第４の実施の形態における予備電離電極部の説明図を示す。 図１０は、本開示の第５の実施の形態における予備電離電極部の説明図を示す。 図１１は、本開示の第６の実施の形態における予備電離電極部の説明図を示す。 図１２は、本開示の第６の実施の形態の予備電離電極部に形成される保護膜の説明図（１）を示す。 図１３は、本開示の第６の実施の形態の予備電離電極部に形成される保護膜の説明図（２）を示す。 図１４は、本開示の一態様における例示的なレーザ装置に用いられる充放電回路の説明図を示す。
実施形態
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。以下に説明される実施形態は、本開示の一例を示し、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。尚、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。
　目次
　１．用語の説明
　２．レーザ装置
　　２．１　課題
　　２．２　構成
　　２．３　動作
　　２．４　その他
　３．予備電離放電部
　　３．１　第１の実施の形態
　　３．２　第２の実施の形態
　　３．３　第３の実施の形態
　　３．４　第４の実施の形態
　　３．５　第５の実施の形態
　　３．６　第６の実施の形態
　４．充放電回路
　１．用語の説明
　本開示において使用される用語を、以下のように定義する。「光路」とは、レーザ光が通過する経路である。光路は、レーザ光の進行方向に沿ってレーザ光のビーム断面の略中心を通る軸であってもよい。
　２．レーザ装置
　　２．１　課題
　ところで、ＫｒＦ、ＡｒＦ等のエキシマレーザ装置においては、ガスを励起するための主放電を行う前に、コロナ放電等による予備電離が行われており、この予備電離は、予備電離放電部において行われる。尚、予備電離放電部は、円筒状の誘電体パイプの筒の内部に予備電離内電極が設けられており、誘電体パイプの外側において、誘電体パイプと予備電離外電極とが接触している構造のものである。予備電離放電部の詳細については後述する。また、本願においては、予備電離放電部を予備電離放電装置と記載する場合がある。
　予備電離放電部における予備電離外電極は、コロナ放電等を繰り返し行うことにより消耗するが、消耗量が均一ではないため、誘電体パイプと予備電離外電極との間隔が広くなる部分が所々に生じてしまう。具体的には、予備電離外電極が消耗していない時点では、図１（ａ）に示されるように、誘電体パイプ４２と予備電離外電極４３における接触プレート部５３とが、接触するように設置されている。しかしながら、予備電離放電部においてコロナ放電等を繰り返すことにより、図１（ｂ）に示されるように、予備電離外電極４３は不均一に削れ、誘電体パイプ４２と予備電離外電極４３との間で、所々広い隙間が生じてしまう。このように、誘電体パイプ４２と予備電離外電極４３との間で、所々広い隙間が生じてしまうと、後に行われる主放電が不安定となり、パルスレーザ光におけるエネルギ安定性等の特性の低下やビームプロファイル形状が所望の形状と異なる形状となる場合がある。この場合には、レーザチャンバを交換する必要があり、レーザチャンバの交換間隔が短いと、ランニングコストが増加するとともに、交換の際には装置を止める必要があるため、好ましくない。
　このため、予備電離を繰り返し行っても、誘電体パイプと外電極との間に、広い隙間が生じることを抑制し、長期間予備電離を行うことのできる耐久性の高い予備電離放電部または予備電離放電装置が好ましい。
　　２．２　構成
　図２及び図３は、本開示の一態様であるエキシマレーザ装置を示す。尚、本願においては、「エキシマレーザ装置」を単に「レーザ装置」と記載する場合がある。図２は、レーザ装置の概略構成図としての、パルスレーザ光の光路に平行な面における一部断面図を示す。図３は、パルスレーザ光の光路に垂直なＡ－Ａ面におけるレーザ装置のレーザチャンバの断面図を示す。
　本開示のレーザ装置は、制御部３０、レーザチャンバ１０、レーザ共振器、パルスエネルギ計測器１７、充電器１２、パルスパワーモジュール（ＰＰＭ：Pulse　Power　Module）１３、レーザガス供給部２３、レーザガス排気部２４を含んでいてもよい。
　レーザチャンバ１０は、１対の放電電極１１ａ、１１ｂ、電気絶縁部２０、予備電離放電部４０、クロスフローファン２１、熱交換器２６、モータ２２、レーザ共振器の光を透過する２つのウインド１０ａ、１０ｂ、圧力センサ１６を含んでいてもよい。尚、本願明細書においては、１対の放電電極１１ａ、１１ｂのうちの一方を第１の放電電極１１ａと記載し、他方を第２の放電電極１１ｂと記載する場合がある。
　レーザチャンバ１０は、レーザ共振器の光路上に配置されてもよい。レーザ共振器は、出力結合ミラー（ＯＣ：Output　Coupler)１５、狭帯域化モジュール（ＬＮＭ：Line　Narrowing　Module）１４を含んでいてもよい。狭帯域化モジュール１４は、ビームを拡大するプリズム１４ａとグレーティング１４ｂを含んでいてもよい。グレーティング１４ｂは、入射角度と回折角度が同じ角度となるリトロー配置にしてもよい。
　出力結合ミラー１５は、一部のパルスレーザ光を反射し、他のパルスレーザ光を透過する部分反射ミラーであってもよい。パルスエネルギ計測器１７は、ビームスプリッタ１７ａ、集光レンズ１７ｂ、光センサ１７ｃを含んでいてもよい。ビームスプリッタ１７ａは、出力結合ミラー１５を透過し出射されたパルスレーザ光の光路上に配置されていてもよい。集光レンズ１７ｂ及び光センサ１７ｃは、ビームスプリッタ１７ａにおいて反射されたパルスレーザ光の光路上に配置されてもよい。
　パルスパワーモジュール１３は、不図示の充電コンデンサを含み、フィードスルー２８等を介し、第１の放電電極１１ａに接続されていてもよい。また、第１の放電電極１１ａと第２の放電電極１１ｂとの間で放電をさせるためのスイッチ１３ａを含んでいてもよい。充電器１２は、パルスパワーモジュール１３内における不図示の充電コンデンサと接続されていてもよい。
　レーザチャンバ１０内には、レーザガスが入れられていてもよい。レーザガスは、たとえば、レアガスとしてのＡｒまたはＫｒと、ハロゲンガスとしてのＦ２ガスと、バッファガスとしてのＮｅまたはＨｅまたはそれらの混合ガスとを含んでもよい。レーザガス供給部２３は、不図示のバルブと流量制御弁を含んでいてもよい。レーザガス供給部２３は、不図示のレーザガスを含むガスボンベと接続されていてもよい。レーザガス排気部２４は、不図示のバルブと排気ポンプを含んでいてもよい。
　予備電離放電部４０は、予備電離内電極４１、誘電体パイプ４２、予備電離外電極４３を含んでいてもよい。
　図４に示されるように、予備電離外電極４３は、固定プレート部５１、ラダー部５２、接触プレート部５３を含んでいてもよい。ラダー部５２は、固定プレート部５１と接触プレート部５３とを接続するものであって、複数の細長い接続部５２ａが所定の間隔で形成されていてもよい。ラダー部５２において、隣り合う接続部５２ａと接続部５２ａとの間は、開口部５２ｂとなっていてもよい。予備電離外電極４３は、主成分として銅を含む金属材料、例えば、無酸素銅、リン青銅、黄銅等により形成されていてもよい。誘電体パイプ４２はＡｌ２Ｏ３等の誘電体により形成されていてもよい。
　尚、接続部５２ａは弾性を有しており、接続部５２ａにおける弾性の復元力により、接触プレート部５３が、誘電体パイプ４２を押す方向に力が加わるように形成されていてもよい。本願においては、接続部５２ａを含むラダー部５２を弾性部、または、第１の弾性部と記載する場合がある。
　誘電体パイプ４２は、第２の放電電極１１ｂの近傍の位置に、固定パイプ４４を介して配置してもよい。誘電体パイプ４２は、筒状の形状で形成されており、筒状の形状の内側には、円柱形の棒構造の予備電離内電極４１が入れられていてもよい。予備電離内電極４１は、パルスパワーモジュール１３の高圧側と、フィードスルー２８及び固定パイプ４４内に設けられている配線を介して接続されていてもよい。固定パイプ４４及び固定パイプ４４内の配線は、予備電離内電極４１の両端部に各々接続されてもよい。
　図４に示されるように、予備電離外電極４３は、接触プレート部５３の先端において、誘電体パイプ４２が設けられている側に所定の力が加わるように設置されていてもよい。
　図３に示されるように、第２の放電電極１１ｂ及び予備電離放電部４０は、電極ホルダ２５に設置されていてもよい。第２の放電電極１１ｂ及び予備電離放電部４０は、電力を供給するための配線２７が接続されていてもよい。電極ホルダ２５には、第２の放電電極１１ｂ及び予備電離放電部４０を固定するよう構成され、絶縁体等により形成されたガイド部４５が設けられていてもよい。予備電離外電極４３は、ボルト４６によりガイド部４５に固定されていてもよい。予備電離外電極４３は、接地されていてもよい。
　　２．３　動作
　制御部３０は、露光装置１００における露光装置コントローラ１１０より、目標のパルスエネルギＥｔと発振トリガとを受信してもよい。レーザ装置は、制御部３０による制御により、目標のパルスエネルギＥｔとなるように、充電器１２に所定の充電電圧Ｖｈｖを設定してもよい。そして、発振トリガに同期させてパルスパワーモジュール１３内におけるスイッチ１３ａを動作させてもよい。スイッチ１３ａが動作することにより、予備電離放電部４０における予備電離内電極４１と予備電離外電極４３との間と、及び１対の放電電極１１ａ、１１ｂの間とに、高電圧が印加され得る。
　これにより、まず、予備電離放電部４０においてコロナ放電が発生し、ＵＶ光が生成されてもよい。主放電をさせるための１対の放電電極１１ａ、１１ｂの間におけるレーザガスに、生成されたＵＶ光が照射されると、放電電極１１ａ、１１ｂの間のレーザガスが予備電離され得る。この後、１対の放電電極１１ａ、１１ｂの間で放電が生じることにより、レーザガスは励起されうる。励起されたレーザガスから放出される光は、出力結合ミラー１５と狭帯域化モジュール１４とにより形成されるレーザ共振器内を往復することによってレーザ発振に至ってもよい。レーザ共振器内を往復するレーザ光は、プリズム１４ａとグレーティング１４ｂによって、狭帯域化され、一部が出力結合ミラー１５より出射されてもよい。
　出力結合ミラー１５より出射されたパルスレーザ光の一部は、パルスエネルギ計測器１７に入射してもよい。パルスエネルギ計測器１７に入射したパルスレーザ光は、ビームスプリッタ１７ａにより一部は反射され、集光レンズ１７ｂを介して光センサ１７ｃに入射してもよい。そして、光センサ１７ｃが、入射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。また、パルスエネルギ計測器１７に入射したパルスレーザ光のうち、ビームスプリッタ１７ａを透過したパルスレーザ光は、露光装置１００に入射してもよい。このように、パルスエネルギ計測器１７は、出力結合ミラー１５より出射されたパルスレーザ光のパルスエネルギＥを計測してもよい。
　制御部３０は、パルスレーザ光を生成する際の充電電圧Ｖｈｖと出射されたパルスエネルギＥを記憶してもよい。制御部３０は、目標パルスエネルギＥｔと実際に出力されたエネルギＥとの差ΔＥに基づいて、目標パルスエネルギＥｔとなるように充電電圧Ｖｈｖを調整するフィードバック制御を行ってもよい。このように、制御部３０が行う制御によって、充電電圧Ｖｈｖが変動してもよい。
　制御部３０は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最大値よりも高くなった場合には、レーザガス供給部２３を制御して、所定の圧力となるまでレーザガスをレーザチャンバ１０内に供給してもよい。また、制御部３０は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最小値よりも低くなった場合には、レーザガス排気部２４を制御して、所定の圧力となるまでレーザガスをレーザチャンバ１０内から排気してもよい。
　　２．４　その他
　レーザ装置は、必ずしも狭帯域化レーザ装置でなく、自然発振光を出力するレーザ装置であってもよい。例えば、狭帯域化モジュール１４に代えて、高反射ミラーを配置してもよい。また、上記においては、エキシマレーザ装置の例を示したが、レーザガスとしてフッ素ガスとバッファガスを含むガスを用いたＦ２分子レーザ装置であってもよい。
　３．予備電離放電部
　図１（ｂ）に示されるように、予備電離放電部４０において、予備電離外電極４３における接触プレート部５３が不均一に削れ、誘電体パイプ４２と予備電離外電極４３における接触プレート部５３の間において、広い隙間が生じる理由について検討を行った。
　誘電体パイプ４２の外側表面には、約０．３５ｍｍのうねり等が生じている場合がある。このため、予備電離外電極４３における接触プレート部５３の剛性が高く、接触プレート部５３を誘電体パイプ４２表面に押し付ける力が弱い場合、接触プレート部５３と誘電体パイプ４２との間において、所々若干の隙間が生じうる。
　このような隙間が生じてしまうと、コロナ放電させた際に生じる電子が、予備電離外電極４３における接触プレート部５３に衝突し、接触プレート部５３を形成している材料が電子衝突等により損傷することがある。このため、コロナ放電を繰り返すことにより、接触プレート部５３と誘電体パイプ４２との間における隙間が徐々に広がり、例えば、１．５ｍｍの隙間が生じてしまう。このように、接触プレート部５３と誘電体パイプ４２との間において広い隙間が生じてしまうと、前述したように、主放電において悪影響を与える。
　このため、予備電離外電極４３においては、適切な柔軟性と押し付け力とが求められている。予備電離外電極４３において、柔軟性を高める方法としては、ラダー部５２における開口部５２ｂを広くし接続部５２ａの本数を減らす方法、または、接続部５２ａの幅を狭くする方法があるが、この場合、押し付け力が減ってしまう可能性がある。
　また、押し付け力を高める方法としては、ラダー部５２における開口部５２ｂを狭くし接続部５２ａの本数を増やす方法、または、接続部５２ａの幅を広くする方法があるが、この場合、柔軟性は失われてしまう。
　このように、予備電離外電極４３において、柔軟性と押し付け力とは、トレードオフの関係にあるため、双方の要求を満たすことは容易ではなかった。
　　３．１　第１の実施の形態
　第１の実施の形態について、図５に基づき説明する。尚、図５（ａ）は本実施の形態における予備電離外電極４３部分の斜視図を示し、図５（ｂ）は側面図を示す。本実施の形態は、予備電離外電極４３に板バネ部６０を設け、板バネ部６０の付加的な弾性力によって接触プレート部５３が誘電体パイプ４２を押す力を強めた構造の予備電離放電部４０を含むものである。板バネ部６０は、黄銅等により形成されている板バネを複数積層することにより形成したものであってもよい板バネ部６０は、下端部において、ボルト４６により固定プレート部５１とともにガイド部４５に固定されていてもよい。本実施の形態においては、板バネ部６０の弾性力により、予備電離外電極４３における接触プレート部５３は、所定の押し付け力以上の力で、誘電体パイプ４２に押し付けられ得る。板バネ部６０を形成する材料の材質は、黄銅が好ましいが、ステンレスにニッケルメッキしたものであってもよい。これにより、誘電体パイプ４２の外側表面にうねりや凹凸があったとしても、接触プレート部５３の長手方向のほぼ全域において、所定の押し付け力以上の力で押し付けることができるため、誘電体パイプ４２と予備電離外電極４３との間において隙間が生じることを抑制することができる。尚、本願においては、板バネ部６０を付加弾性部と記載する場合がある。
　　３．２　第２の実施の形態
　次に、第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図６に示されるように、板バネに代えて巻バネを設けた構造のものであってもよい。尚、図６（ａ）は本実施の形態における予備電離外電極４３部分の斜視図を示し、図６（ｂ）は側面図を示す。本実施の形態は、引っ張りバネとなる巻バネ６１を設けた構造のものであり、巻バネ６１の一方の端は、予備電離外電極４３のラダー部５２における接続部５２ａと接続されており、他方の端は、電極ホルダ２５に設けられた突起部２５ａの端部と接続されている。このように設置された巻バネ６１は、縮む方向に力が働くものであり、接触プレート部５３が誘電体パイプ４２を押す力を強めることができる。尚、巻バネ６１は、ステンレスにニッケルメッキをしたものであってもよく、また、ラダー部５２におけるすべての接続部５２ａに巻バネ６１を設けてもよい。
　また、本実施の形態は、図７に示されるように、圧縮バネとなる巻バネ６２を用いたものであってもよい。尚、図７（ａ）は本実施の形態における予備電離外電極４３部分の斜視図を示し、図７（ｂ）は側面図を示す。本実施の形態は、圧縮バネとなる巻バネ６２を設けた構造のものであり、巻バネ６２の一方の端は、予備電離外電極４３のラダー部５２における接続部５２ａと接続されており、他方の端は、ガイド部４５の一部と接続されている。このように設置された巻バネ６２は、伸びる方向に力が働いており、接触プレート部５３が誘電体パイプ４２を押す力を強めることができる。尚、巻バネ６２は、ステンレスにニッケルメッキをしたものであってもよく、また、ラダー部５２におけるすべての接続部５２ａに巻バネ６２を接続してもよい。
　以上より、本実施の形態は、誘電体パイプ４２の外側表面にうねりや凹凸があったとしても、所定の押し付け力以上の力で押すことができるため、誘電体パイプ４２と予備電離外電極４３との間において隙間が生じることを防ぐことができる。尚、本願においては、巻バネ６１または巻バネ６２を付加弾性部と記載する場合がある。
　　３．３　第３の実施の形態
　次に、第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図８に示されるように、ラダー部５２における開口部５２ｂをひし形や三角形で形成し、接続部５２ａの長さを長くした構造のものであってもよい。言い換えるならば、接触プレート部５３及び固定プレート部５１の長手方向に対し、接続部５２ａの長手方向が傾斜し、各長手方向が垂直以外の角度なすように形成した構造のものであってもよい。尚、図８（ａ）は本実施の形態における予備電離外電極４３部分の斜視図を示し、図８（ｂ）は側面図を示す。本実施の形態は、全体の大きさを大きくすることなく、予備電離外電極４３において、弾性変形範囲内でのストローク量Ｘを増やすことができる。即ち、ストローク量Ｘを増やすためには、一般的には、接続部５２ａの長さを長くすればよいが、この場合、予備電離外電極４３の大きさが大きくなってしまう。従って、本実施の形態においては、接続部５２ａが斜めとなるように形成することにより、予備電離外電極４３の大きさを大きくすることなく、ストローク量Ｘを増やすことができる。例えば、接触プレート部５３及び固定プレート部５１の長手方向と、接続部５２ａの長手方向とのなす角が３０°の場合では、接続部５２ａの長さを約２倍にすることができ、この分ストローク量Ｘを増やすことができる。また、本実施の形態においては、部品点数が増えることもない。
　本実施の形態は、誘電体パイプ４２の外側表面にうねりや凹凸があったとしても、ストローク量Ｘを増やすことにより、うねり等の形状に対する対応性を高めることができ、誘電体パイプ４２と予備電離外電極４３との間において隙間が生じることを防ぐことができる。
　　３．４　第４の実施の形態
　次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図９に示されるように、押し付け力を高めるために、接触プレート部５３に近い側から固定プレート部５１に近い側に向かって、接続部５２ａにおける長手方向に直交する面の断面積が徐々に大きくなるように形成したものであってもよい。尚、図９（ａ）は本実施の形態における予備電離外電極４３部分の斜視図を示し、図９（ｂ）は側面図を示す。本実施の形態は、接触プレート部５３に近い側から固定プレート部５１に近い側に向かって、接続部５２ａの断面積が徐々に大きくなるように形成することにより、押し付け力を高めることができる。即ち、接続部５２ａの断面積を部分的に大きくすることにより、押し付け力を高めることができ、接続部５２ａの太さを部分的に従来並みとすることにより、柔軟性を確保することができる。本実施の形態においては、例えば、接続部５２ａの幅は、接触プレート部５３に近い側が１．０ｍｍ、固定プレート部５１に近い側が３．０ｍｍとなるように形成してもよい。
　　３．５　第５の実施の形態
　次に、第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１０に示されるように、柔軟性と押し付け力との双方を高めるために、第４の実施の形態の構造に加えて、接触プレート部５３の厚さを、ラダー部５２における接続部５２ａ及び固定プレート部５１よりも薄くした構造のものであってもよい。尚、図１０（ａ）は本実施の形態における予備電離外電極４３部分の斜視図を示し、図１０（ｂ）は側面図を示す。本実施の形態は、板状に形成される接触プレート部５３の厚さを、ラダー部５２における接続部５２ａ及び固定プレート部５１よりも薄くすることにより、柔軟性と押し付け力との双方を高めることができる。即ち、接触プレート部５３の厚さを薄くすることにより、柔軟性を高めることができ、ラダー部５２における接続部５２ａの断面積を部分的に大きくすることにより、押し付け力を高めることができる。本実施の形態においては、例えば、接触プレート部５３の厚さａ１は、約０．３ｍｍで形成されており、ラダー部５２における接続部５２ａ及び固定プレート部５１の厚さａ２は、０．５ｍｍで形成してもよい。
　　３．６　第６の実施の形態
　次に、第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、図１１に示されるように、予備電離外電極４３における接触プレート部５３の先端に誘電体等により保護膜１５０を成膜してもよい。保護膜１５０は、接触プレート部５３の先端において、少なくともコロナ放電する領域に成膜してもよい。図１１（ａ）は本実施の形態における予備電離外電極４３部分の斜視図を示し、図１１（ｂ）は側面図を示す。
　レーザガスとしてフッ素ガスを含む放電励起ガスレーザ装置に用いられる予備電離外電極４３においては、予備電離外電極４３における接触プレート部５３に成膜される誘電体膜としては、フッ化物が好ましい。
　例えば、予備電離外電極４３が、銅または銅を主成分とする材料により形成されている場合は、接触プレート部５３の押付け力が、１．８ｋｇｆ以上で、約１×１０９回コロナ放電させると、長手方向において均一にフッ化銅（ＣｕＦ２）の膜が形成される。このように、長手方向において均一にフッ化銅の膜が形成されると、コロナ放電させても接触プレート部５３が殆ど削れなくなる。成膜される保護膜１５０の厚さは、０．００５ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下が好ましく、更には、０．１ｍｍ以上、１．０ｍｍ以下が好ましい。本実施の形態においては、予備電離外電極４３における消耗量を減少させることができる。
　保護膜１５０を形成する材料の例としては、フッ化銅（ＣｕＦ２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ３）、フッ化ニッケル（ＮｉＦ３）、フッ化コバルト（ＣｏＦ３）、フッ化鉄（ＦｅＦ３）等のフッ化物が挙げられる。これらのフッ化物のうち、蒸気圧の低いＣａＦ２、ＳｒＦ２がより好ましい。
　保護膜１５０は、単一のフッ化物を均一で緻密に形成した膜でもよい。例えば、保護膜１５０は、厚さが約０．１ｍｍのフッ化銅の膜により形成されてもよい。また、保護膜１５０を形成する材料としては、耐フッ素性を持つ酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いてもよい。保護膜１５０の成膜方法としては、溶射、爆射、ＰＶＤ（Physical　Vapor　Deposition）、ＣＶＤ（Chemical　Vapor　Deposition）、プラズマ蒸着等が挙げられる。
　また、図１２に示されるように、保護膜１５０は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）等の誘電体膜に、導電性を確保するために、電気伝導性の良い金属の微粒子を混ぜた混合材料により形成されているものであってもよい。この際用いられる金属は、予備電離外電極４３を形成している金属と同じ金属であってもよく、予備電離外電極４３を形成している金属とは異なる金属であってもよい。具体的には、用いられる金属は、銅、アルミニウム、コバルト、ニッケル、ストロンチウム、鉄等であってもよい。このような保護膜１５０は、予備電離外電極４３における接触プレート部５３に、例えば、Ｃｕを主成分とする金属粒子と、例えば、Ａｌ２Ｏ３を主成分とする誘電体とを溶射することにより形成することができる。この場合、例えば、保護膜１５０は、Ａｌ２Ｏ３にＣｕの微粒子をドープした膜を約０．１ｍｍの厚さとなるように形成してもよい。
　また、レーザガスにフッ素が含まれる場合には、金属は、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）等であってもよい。これらの金属材料は、フッ化することにより強いフッ化膜が形成されるからである。誘電体にドープされる金属の割合は、誘電体に対して０．０１～５０％が好ましい。
　また、保護膜１５０は、直径が０．１ｍｍ程度の空孔が不均一に分散して形成されているような膜であってもよい。空孔は、保護膜１５０を貫通していなくともよい。何故ならば、保護膜１５０において、空孔が存在して薄くなっている部分が順次、絶縁破壊されて、保護膜１５０において導電性を得ることができるからである。
　また、図１３に示されるように、保護膜１５０は、例えばＡｌ２Ｏ３等により形成される誘電体膜１５０ａと、例えばＣｕ等により形成される金属膜１５０ｂとを交互に積層形成することにより形成された多層膜であってもよい。
　本実施の形態では、予備電離外電極４３における消耗量を減少させ、予備電離における放電を長期間均一化させることができるため、主放電における放電も長期間均一化させることができる。結果として、放電電極１１ａ、１１ｂにおける消耗量を減らすことができる。
　４．充放電回路
　次に、図１４に基づきパルスパワーモジュール１３を含む充放電回路の構成について説明する。
　パルスパワーモジュール１３は、上述したスイッチ１３ａである半導体スイッチ、トランスＴＣ１、磁気スイッチＭＳ１、ＭＳ２、ＭＳ３、充電コンデンサＣ０、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３、を含んでいてもよい。尚、磁気スイッチに印加される電圧の時間積分値が、しきい値に達すると、その磁気スイッチに電流が流れ易くなる。本願においては、磁気スイッチに電流が流れ易くなっている状態を、磁気スイッチが閉じていると記載する場合がある。しきい値は磁気スイッチ毎に異なる値である。
　また、スイッチ１３ａは充電コンデンサＣ０とトランスＴＣ１の１次側との間に設けられていてもよい。磁気スイッチＭＳ１はトランスＴＣ１の２次側とコンデンサＣ１との間に設けられていてもよい。磁気スイッチＭＳ２はコンデンサＣ１とコンデンサＣ２との間に設けられていてもよい。磁気スイッチＭＳ３はコンデンサＣ２とコンデンサＣ３との間に設けられていてもよい。
　トランスＴＣ１は、１次側と２次側が電気的に絶縁されていてもよい。また、１次側と２次側の巻き線の方向が逆であってもよい。
　レーザチャンバ１０と電極１１ｂとは電気的に接続されており、ともに接地されていてもよい。
　１対の電極１１ａ、１１ｂと並列に接続される、コンデンサＣ１１及びＣ１２、インダクタンスＬ０を含む分圧回路を設けてもよい。この分圧回路は、コンデンサＣ１１及びＣ１２、インダクタンスＬ０が、直列に接続されているものであってもよい。
　次に、充電器１２及びパルスパワーモジュール１３の動作について説明する。
　充電器１２は、制御部３０による制御により、充電電圧Ｖｈｖが設定されてもよい。また、充電器１２は、設定された充電電圧Ｖｈｖに基づき、充電コンデンサＣ０を充電してもよい。
　パルスパワーモジュール１３においては、制御部３０よりスイッチ１３ａにレーザ発振させるための信号が送信されると、スイッチ１３ａが閉じ、充電コンデンサＣ０よりトランスＴＣ１の１次側に電流が流れてもよい。
　トランスＴＣ１においては、トランスＴＣ１の１次側に電流が流れることにより、電磁誘導により、トランスＴＣ１の２次側において、逆の方向に電流が流れてもよい。
　この後、トランスＴＣ１の２次側において電流が流れることにより生じた起電力により、磁気スイッチＭＳ１が閉じ、トランスＴＣ２の２次側からコンデンサＣ１へ電流が流れ、コンデンサＣ１が充電されてもよい。
　この後、コンデンサＣ１が充電されることにより、磁気スイッチＭＳ２が閉じ、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２へ電流が流れて、コンデンサＣ２が充電されてもよい。この際、コンデンサＣ１を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ２が充電されてもよい。
　この後、コンデンサＣ２が充電されることにより、磁気スイッチＭＳ３が閉じ、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３へ電流が流れて、コンデンサＣ３が充電されてもよい。この際、コンデンサＣ２を充電する際の電流のパルス幅よりも短いパルス幅で、コンデンサＣ３が充電されてもよい。
　このように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２、コンデンサＣ２からコンデンサＣ３へと電流が順次流れることにより、パルス幅が短くなり、コンデンサＣ３に電荷が充電されてもよい。
　この後、コンデンサＣ３からレーザチャンバ１０内に設けられた第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂとの間に電圧が印加され、第１の電極１１ａと第２の電極１１ｂとの間におけるレーザガスにおいて放電が生じてもよい。この際、第１の電極１１ａには、負の電位（－ＨＶ）が印加されてもよい。
　１対の電極１１ａ、１１ｂと並列に設けられたコンデンサＣ１１及びＣ１２、インダクタンスＬ０からなる分圧回路により、１対の電極１１ａ、１１ｂの間に加わるパルス電圧を分圧してもよい。分圧される範囲は、１対の電極１１ａ、１１ｂの間に加わるパルス電圧の２５％～７５％の範囲であってもよい。分圧された電圧は、予備電離放電部４０における予備電離内電極４１と予備電離外電極４３に印加されてもよい。
　分圧回路における分圧比、コンデンサＣ１１、Ｃ１２の容量、インダクタンスＬ０の値を調整することにより、時定数を所望の値にして、主放電に対する予備電離放電のタイミングを調整してもよい。この分圧回路における合成容量は、コンデンサＣ３の容量の１０％以下であってもよい。
　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不定冠詞「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。
１０　　　　レーザチャンバ
１０ａ　　　ウインド
１０ｂ　　　ウインド
１１ａ　　　放電電極（第１の放電電極）
１１ｂ　　　放電電極（第２の放電電極）
１２　　　　充電器
１３　　　　パルスパワーモジュール
１３ａ　　　スイッチ
１４　　　　狭帯域化モジュール
１４ａ　　　プリズム
１４ｂ　　　グレーティング
１５　　　　出力結合ミラー
１６　　　　圧力センサ
１７　　　　パルスエネルギ計測器
１７ａ　　　ビームスプリッタ
１７ｂ　　　集光レンズ
１７ｃ　　　光センサ
２０　　　　電気絶縁部
２１　　　　クロスフローファン
２２　　　　モータ
２３　　　　レーザガス供給部
２４　　　　レーザガス排気部
２５　　　　電極ホルダ
２６　　　　熱交換器
２７　　　　配線
２８　　　　フィードスルー
３０　　　　制御部
４０　　　　予備電離放電部（予備電離放電装置）
４１　　　　予備電離内電極
４２　　　　誘電体パイプ
４３　　　　予備電離外電極
４４　　　　固定パイプ
４５　　　　ガイド部
４６　　　　ボルト
５１　　　　固定プレート部
５２　　　　ラダー部（弾性部、第１の弾性部）
５２ａ　　　接続部
５２ｂ　　　開口部
５３　　　　接触プレート部
６０　　　　板バネ部（付加弾性部）
６１　　　　巻バネ（付加弾性部）
６２　　　　巻バネ（付加弾性部）
１００　　　露光装置
１１０　　　露光装置制御部
１５０　　　保護膜

Claims (10)

  1. 　予備電離を利用したレーザ装置のレーザチャンバに用いられる予備電離放電装置において、
    　誘電体パイプと、
    　前記誘電体パイプの内側に設置された予備電離内電極と、
    　前記誘電体パイプの外側に設置された予備電離外電極と、
    　を含み、
    　前記予備電離外電極は、前記誘電体パイプと接触する接触プレート部と、前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える弾性部と、を備える予備電離放電装置。
  2. 　前記予備電離外電極には、前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える付加弾性部がさらに設けられている請求項１に記載の予備電離放電装置。
  3. 　前記付加弾性部は、板バネまたは巻バネである請求項２に記載の予備電離放電装置。
  4. 　前記弾性部には、前記接触プレート部と接続されている接続部が複数設けられており、
    　前記接続部が弾性を有することにより前記弾性部となっている請求項１に記載の予備電離放電装置。
  5. 　前記弾性部は板状であり、前記接触プレート部よりも厚く形成されている請求項４に記載の予備電離放電装置。
  6. 　前記接触プレート部の長手方向に対し、前記接続部の長手方向が傾斜するように形成されている請求項４に記載の予備電離放電装置。
  7. 　予備電離を利用したレーザ装置のレーザチャンバに用いられる予備電離放電装置において、
    　誘電体パイプと、
    　前記誘電体パイプの内側に設置された予備電離内電極と、
    　前記誘電体パイプの外側に設置された予備電離外電極と、
    　を含み、
    　前記予備電離外電極は、前記誘電体パイプと接触する接触プレート部を備え、
    　前記接触プレート部の表面には、誘電体を含む材料により保護膜が形成されている予備電離放電装置。
  8. 　前記保護膜は、フッ化物を含む材料により形成されている請求項７に記載の予備電離放電装置。
  9. 　前記保護膜は、誘電体膜と金属膜とを交互に積層することにより形成されている請求項７に記載の予備電離放電装置。
  10. 　レーザガスが入れられているレーザチャンバと、
    　前記レーザチャンバ内に設置されている１対の放電電極と、
    　予備電離放電装置と、を含み、
    　予備電離放電装置は、
    　誘電体パイプと、
    　前記誘電体パイプの内側に設置された予備電離内電極と、
    　前記誘電体パイプの外側に設置された予備電離外電極と、
    　を含み、
    　前記予備電離外電極は、
    　前記誘電体パイプと接触する接触プレート部と、
    　前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える弾性部と、
    　前記接触プレート部において、前記誘電体パイプを押す方向に力を加える付加弾性部と、
    　を備えるレーザ装置。
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