WO2023166570A1 - ガスレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 - Google Patents

ガスレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2023166570A1
WO2023166570A1 PCT/JP2022/008669 JP2022008669W WO2023166570A1 WO 2023166570 A1 WO2023166570 A1 WO 2023166570A1 JP 2022008669 W JP2022008669 W JP 2022008669W WO 2023166570 A1 WO2023166570 A1 WO 2023166570A1
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WO
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capacitor
transformer
main
magnetic
pulse compression
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Application number
PCT/JP2022/008669
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健史 植山
博 梅田
Original Assignee
ギガフォトン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ギガフォトン株式会社 filed Critical ギガフォトン株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/53—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use of an energy-accumulating element discharged through the load by a switching device controlled by an external signal and not incorporating positive feedback

Definitions

  • the present disclosure relates to a gas laser device and an electronic device manufacturing method.
  • a KrF excimer laser device that outputs laser light with a wavelength of about 248 nm and an ArF excimer laser device that outputs laser light with a wavelength of about 193 nm are used.
  • the spectral line width of the spontaneous oscillation light of the KrF excimer laser device and the ArF excimer laser device is as wide as 350-400 pm. Therefore, if the projection lens is made of a material that transmits ultraviolet light, such as KrF and ArF laser light, chromatic aberration may occur. As a result, resolution can be reduced. Therefore, it is necessary to narrow the spectral line width of the laser light output from the gas laser device to such an extent that the chromatic aberration can be ignored. Therefore, in the laser resonator of the gas laser device, a line narrowing module (LNM) including a band narrowing element (etalon, grating, etc.) is provided in order to narrow the spectral line width.
  • LNM line narrowing module
  • a gas laser device whose spectral line width is narrowed will be referred to as a band-narrowed gas laser device.
  • a gas laser device includes a power source, a main capacitor connected in parallel to the power source, a solid state switch, a step-up transformer whose primary side is connected in parallel to the main capacitor via the solid state switch, A first transfer capacitor to which the charge of the main capacitor is transferred, a first magnetic pulse compression circuit having a first magnetic switch and connected to the secondary side of the step-up transformer, and a charge of the first transfer capacitor is transferred.
  • a peaking capacitor to which the charge of the capacitor is transferred a cathode electrode and an anode electrode, a pair of discharge electrodes connected in parallel to the peaking capacitor, a primary side connected in parallel to the main capacitor, and a secondary side for the first transfer a regenerative transformer connected in parallel to the capacitor for transferring the charge generated by the pair of discharge electrodes after the main discharge to the main capacitor; and a reset circuit for resetting the first magnetic switch and the second magnetic switch.
  • the potential of the cathode electrode is in the range of -200 V to 200 V within a period of 0.5 ⁇ s to 20 ⁇ s after the start of the operation.
  • a method of manufacturing an electronic device is a method of manufacturing an electronic device, comprising: a power source; a main capacitor connected in parallel to the power source; a solid state switch; A step-up transformer connected in parallel to the capacitor, a first transfer capacitor for transferring the charge of the main capacitor, a first magnetic switch, and a first magnetic pulse compressor connected to the secondary side of the step-up transformer.
  • a second transfer capacitor to which the charge of the first transfer capacitor is transferred; a second magnetic pulse compression circuit having a second magnetic switch; the second magnetic pulse compression circuit connected after the first magnetic pulse compression circuit;
  • a peaking capacitor connected to the rear stage of the pulse compression circuit to transfer the charge of the second transfer capacitor, a cathode electrode and an anode electrode, a pair of discharge electrodes connected in parallel to the peaking capacitor, a regenerative transformer for transferring the charge generated by the pair of discharge electrodes after the main discharge to the main capacitor; a first magnetic switch and a second magnetic switch; and a reset circuit for resetting the gas laser device, wherein the potential of the cathode electrode is in the range of -200 V or more and 200 V or less within a period of 0.5 ⁇ s or more and 20 ⁇ s or less from the start of the main discharge. and outputting the laser light to an exposure device, and exposing the photosensitive substrate with the laser light in the exposure device to manufacture the electronic device.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing the configuration of a gas laser device according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a gas laser device according to a comparative example.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of a pulse power module according to a comparative example.
  • FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a saturable reactor that constitutes a general magnetic switch.
  • FIG. 5 is a graph showing the magnetization curve of the core of the saturable reactor.
  • FIG. 6 is a graph showing an example of voltage change of each capacitor during magnetic pulse compression operation and regeneration operation.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of potential change of the cathode electrode after main discharge in the gas laser device according to the comparative example.
  • FIG. 8 is a graph showing calculation results of the relationship between the capacitance of the first transfer capacitor and the residual voltage of the first transfer capacitor.
  • FIG. 9 is a graph showing an example of changes in the voltage of the first transfer capacitor with respect to elapsed time after the start of main discharge.
  • FIG. 10 is a graph showing an example of potential change of the cathode electrode after main discharge in the gas laser device according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a configuration example of an exposure apparatus.
  • the comparative examples of the present disclosure are forms known by the applicant to be known only by the applicant, and not known examples to which the applicant admits.
  • FIG. 1 schematically shows the configuration of a gas laser device 2.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the gas laser device 2 shown in FIG. 1 as viewed in the Z direction.
  • the gas laser device 2 is a discharge excitation type gas laser device, for example, an excimer laser device.
  • the traveling direction of the pulsed laser beam PL output from the gas laser device 2 is the Z direction.
  • the discharge direction which will be described later, is the Y direction.
  • a direction perpendicular to the Z direction and the Y direction is defined as the X direction.
  • the gas laser device 2 includes a laser chamber 10, a charger 11, a pulse power module (PPM) 12, a pulse energy measurement unit 13, a control unit 14, a pressure sensor 17, a laser and a resonator.
  • the laser resonator is composed of a band-narrowing module 15 and an output coupler (OC) 16 .
  • the charger 11 is an example of a “power source” according to the technology of the present disclosure.
  • the laser chamber 10 is, for example, a metal container made of aluminum metal plated with nickel on the surface.
  • a pair of discharge electrodes 20 , a ground plate 21 , wiring 22 , a fan 23 , a heat exchanger 24 , and a preliminary ionization discharge section 19 are provided in the laser chamber 10 .
  • the preionization discharge section 19 includes a preionization outer electrode 19a, a dielectric pipe 19b, and a preionization inner electrode 19c.
  • a laser gas as a laser medium is enclosed in the laser chamber 10 .
  • the laser gas contains, for example, argon, krypton, xenon, etc. as rare gases, neon, helium, etc. as buffer gases, and chlorine, fluorine, etc. as halogen gases.
  • an opening is formed in the laser chamber 10 .
  • An electrical insulating plate 26 is provided via an O-ring 18 as a sealing member so as to block this opening.
  • a plurality of feedthroughs 25 are embedded in the electrically insulating plate 26 .
  • a plurality of peaking capacitors 27 and a holder 28 for holding them are arranged on the electrically insulating plate 26 .
  • PPM 12 is arranged on this holder 28 .
  • the laser chamber 10 and holder 28 are grounded.
  • the pair of discharge electrodes 20 consists of a cathode electrode 20a and an anode electrode 20b.
  • the cathode electrode 20a and the anode electrode 20b are arranged to face each other in the laser chamber 10 so that their discharge surfaces face each other.
  • a space between the discharge surface of the cathode electrode 20a and the discharge surface of the anode electrode 20b is called a discharge space.
  • the cathode electrode 20a is supported by an electrically insulating plate 26 on the surface opposite to the discharge surface.
  • the anode electrode 20b is supported by a ground plate 21 on the surface opposite to the discharge surface.
  • the feedthrough 25 is connected to the cathode electrode 20a.
  • the feedthrough 25 is connected via a connection portion 29 to a peaking capacitor 27 held by a holder 28 .
  • the connecting portion 29 is a member for connecting the peaking capacitor 27 to other components.
  • a wall 28a forming an internal space of the holder 28 is made of a metal material such as aluminum metal. Inside the holder 28, a plurality of peaking capacitors 27, a connection portion 29, and the high voltage terminal 12b of the PPM 12 are arranged.
  • the peaking capacitor 27 is a capacitor that supplies the electrical energy received from the PPM 12 and stored to the pair of discharge electrodes 20 .
  • the peaking capacitor 27 is, for example, a ceramic capacitor whose dielectric material is strontium titanate.
  • Two peaking capacitors 27 are arranged in the X direction, and a plurality of peaking capacitors 27 are arranged in the Z direction. A plurality of peaking capacitors 27 are connected in parallel via a connection portion 29 .
  • one electrode 27a is connected via a connection 29 to the high voltage terminal 12b and the feedthrough 25, and the other electrode 27b is connected via a connection 29 to the wall 28a of the holder 28. It is connected to the.
  • connection portion 29 includes a connection plate 29a and connection terminals 29b and 29c.
  • the connection plate 29 a is composed of a conductive plate having a U-shaped cross section and is connected to the high voltage terminal 12 b and the feedthrough 25 .
  • the ground plate 21 is connected to the laser chamber 10 via wiring 22 .
  • the laser chamber 10 is grounded.
  • the ground plate 21 is grounded through the wiring 22 .
  • the Z-direction end of the ground plate 21 is fixed to the laser chamber 10 .
  • the fan 23 is a cross-flow fan for circulating the laser gas in the laser chamber 10, and is arranged on the opposite side of the ground plate 21 from the discharge space.
  • a motor 23 a for rotating a fan 23 is connected to the laser chamber 10 .
  • the laser gas blown out from the fan 23 flows into the discharge space.
  • the flow direction of the laser gas flowing into the discharge space is substantially parallel to the X direction.
  • the laser gas flowing out of the discharge space can be sucked into the fan 23 via the heat exchanger 24 .
  • the heat exchanger 24 exchanges heat between the refrigerant supplied inside the heat exchanger 24 and the laser gas.
  • windows 10a and 10b are provided for emitting the light generated within the laser chamber 10 to the outside.
  • the laser chamber 10 is arranged so that the optical path of the optical resonator passes through the discharge space and the windows 10a and 10b.
  • the band narrowing module 15 includes a prism 15a and a grating 15b.
  • the prism 15a expands the beam width of the light emitted from the laser chamber 10 through the window 10a and transmits the light toward the grating 15b.
  • the grating 15b is arranged in a Littrow arrangement in which the incident angle and the diffraction angle are the same.
  • the grating 15b is a wavelength selection element that selectively extracts light around a specific wavelength according to the diffraction angle.
  • the spectral width of the light returning from grating 15b to laser chamber 10 via prism 15a is narrowed.
  • the output coupling mirror 16 transmits part of the light emitted from the laser chamber 10 through the window 10 b and reflects another part back to the laser chamber 10 .
  • the surface of the output coupling mirror 16 is coated with a partially reflective film.
  • the light emitted from the laser chamber 10 reciprocates between the band narrowing module 15 and the output coupling mirror 16, and is amplified every time it passes through the discharge space. Part of the amplified light is output as pulsed laser light PL via the output coupling mirror 16 .
  • the pulsed laser beam PL is an example of the “laser beam” according to the technology of the present disclosure.
  • the pulse energy measurement unit 13 is arranged on the optical path of the pulsed laser beam PL output via the output coupling mirror 16 .
  • the pulse energy measurement unit 13 includes a beam splitter 13a, a condensing optical system 13b, and an optical sensor 13c.
  • the beam splitter 13a transmits the pulsed laser beam PL with a high transmittance and reflects part of the pulsed laser beam PL toward the condensing optical system 13b.
  • the condensing optical system 13b converges the light reflected by the beam splitter 13a onto the light receiving surface of the optical sensor 13c.
  • the optical sensor 13 c measures the pulse energy of the light condensed on the light receiving surface and outputs the measured value to the controller 14 .
  • the pressure sensor 17 detects the gas pressure inside the laser chamber 10 and outputs the detected value to the controller 14 .
  • the controller 14 determines the gas pressure of the laser gas in the laser chamber 10 based on the detected value of the gas pressure and the charging voltage of the charger 11 .
  • the charger 11 is a high-voltage power supply that supplies a constant charging voltage to the main capacitor C0 included in the PPM 12 and described later.
  • PPM 12 includes a solid state switch SW controlled by controller 14 .
  • the solid state switch SW is a semiconductor switching element composed of an insulated gate bipolar transistor (IGBT). When the solid state switch SW is turned from OFF to ON, the PPM 12 generates a high voltage pulse from the electrical energy held in the main capacitor C0 and applies it to the pair of discharge electrodes 20 .
  • IGBT insulated gate bipolar transistor
  • the control unit 14 is a processor that transmits and receives various signals to and from the exposure apparatus control unit 110 provided in the exposure apparatus 100 . For example, signals regarding the target pulse energy of the pulsed laser beam PL output to the exposure apparatus 100 and the target oscillation timing are transmitted from the exposure apparatus control section 110 to the control section 14 .
  • the control unit 14 comprehensively controls the operation of each component of the gas laser apparatus 2 based on various signals, measured values of pulse energy, detected values of gas pressure, etc., which are transmitted from the exposure apparatus control unit 110 .
  • the controller 14 controls a laser gas supply unit (not shown) to supply the laser gas into the laser chamber 10 .
  • the control unit 14 drives the motor 23a to rotate the fan 23. Thereby, the laser gas in the laser chamber 10 circulates.
  • the control unit 14 receives signals regarding the target pulse energy Et and the target oscillation timing transmitted from the exposure apparatus control unit 110 .
  • the control unit 14 sets the charging voltage Vhv in the charger 11 according to the target pulse energy Et.
  • Control unit 14 stores the value of charging voltage Vhv set for charger 11 .
  • the control unit 14 operates the solid switch SW of the PPM 12 in synchronization with the target oscillation timing.
  • a main discharge occurs in the discharge space. Assuming that the discharge direction of the main discharge is the direction in which electrons flow, the discharge direction is the direction from the cathode electrode 20a to the anode electrode 20b. When the main discharge occurs, the laser gas in the discharge space is excited and emits light.
  • the light emitted from the laser gas is reflected by the band-narrowing module 15 and the output coupling mirror 16 and reciprocates in the laser resonator, resulting in laser oscillation.
  • the light band-narrowed by the band-narrowing module 15 is output from the output coupling mirror 16 as the pulsed laser light PL.
  • a portion of the pulsed laser beam PL output from the output coupling mirror 16 is incident on the pulse energy measurement unit 13 .
  • the pulse energy measuring unit 13 measures the pulse energy E of the incident pulsed laser beam PL and outputs the measured value to the control unit 14 .
  • the control unit 14 stores the measured value of the pulse energy E measured by the pulse energy measurement unit 13.
  • the control unit 14 calculates the difference ⁇ E between the measured value of the pulse energy E and the target pulse energy Et. Based on the difference ⁇ E, the controller 14 feedback-controls the charging voltage Vhv so that the measured value of the pulse energy E becomes the target pulse energy Et.
  • FIG. 3 schematically shows the configuration of the PPM 12 according to the comparative example.
  • the PPM 12 includes a power supply circuit 30 as a high voltage generator and a reset circuit 31 .
  • the plurality of peaking capacitors 27 connected in parallel are represented as one peaking capacitor Cp.
  • the power supply circuit 30 is connected between the charger 11 and the peaking capacitor Cp.
  • the power supply circuit 30 includes a main capacitor C0, a solid state switch SW, a step-up transformer TC1, a first magnetic pulse compression circuit MPC1, a second magnetic pulse compression circuit MPC2, and a regeneration transformer TC2.
  • the solid state switch SW is controlled by the control section 14 described above.
  • the main capacitor C0 is connected in parallel to the charger 11.
  • the step-up transformer TC1 has a primary side connected in parallel to the main capacitor C0 via a solid state switch SW.
  • the step-up transformer TC1 includes a primary winding TC11 and a secondary winding TC12.
  • a primary winding TC11 is connected in parallel to the main capacitor C0 via a solid state switch SW and a magnetic switch SR0.
  • the first magnetic pulse compression circuit MPC1 is connected in parallel to the secondary side of the step-up transformer TC1.
  • the first magnetic pulse compression circuit MPC1 includes a first transfer capacitor C1 and a first magnetic switch SR1.
  • the first transfer capacitor C1 is connected in parallel with the secondary winding TC12 of the step-up transformer TC1, and transfers the electric charge of the main capacitor C0 charged by the charger 11 to the first transfer capacitor C1.
  • the second magnetic pulse compression circuit MPC2 is connected after the first magnetic pulse compression circuit MPC1.
  • the second magnetic pulse compression circuit MPC2 includes a second transfer capacitor C2 and a second magnetic switch SR2.
  • the second transfer capacitor C2 is connected in parallel to the first transfer capacitor C1 via the first magnetic switch SR1, and charges in the first transfer capacitor C1 are transferred.
  • a peaking capacitor Cp is connected in parallel to the second transfer capacitor C2 via a second magnetic switch SR2. The charge of the second transfer capacitor C2 is transferred to the peaking capacitor Cp.
  • a pair of discharge electrodes 20 are connected in parallel to the peaking capacitor Cp.
  • the regenerative transformer TC2 and the diodes D1 and D2 store the charge transferred from the peaking capacitor Cp to the main capacitor C0 after the main discharge in the main capacitor C0, and regenerate it as part of the next charging energy. make up the circuit.
  • the regeneration transformer TC2 includes a primary winding TC21 and a secondary winding TC22.
  • Primary winding TC21 is connected in parallel with main capacitor C0 via diode D1.
  • a secondary winding TC22 is connected in parallel with the first transfer capacitor C1 via a diode D2.
  • the dots shown in the step-up transformer TC1 and the regeneration transformer TC2 in FIG. 3 represent the polarities of the windings.
  • the primary winding TC11 and the secondary winding TC12 have opposite polarities. Therefore, the step-up transformer TC1 transfers the voltage charged in the main capacitor C0 to the first transfer capacitor C1 by changing the polarity, that is, in the opposite phase.
  • the regeneration transformer TC2 the primary winding TC21 and the secondary winding TC22 have the same polarity. Therefore, the regeneration transformer TC2 transfers the voltage charged in the first transfer capacitor C1 to the main capacitor C0 without changing the polarity, that is, in the same phase.
  • the reset circuit 31 includes a reset power supply 32, a magnetic switch reset winding LR0, a first magnetic switch reset winding LR1, a second magnetic switch reset winding LR2, and a step-up transformer reset winding TC1R. , and a regenerative transformer reset winding TC2R.
  • the magnetic switch reset winding LR0, the first magnetic switch reset winding LR1, the second magnetic switch reset winding LR2, the step-up transformer reset winding TC1R, and the regeneration transformer reset winding TC2R are connected in series. , and is connected to the power supply 32 for resetting.
  • the reset power supply 32 is a constant current source.
  • the magnetic switch reset winding LR0 is wound around the core of the magnetic switch SR0, and resets the operating point of the core in response to energization.
  • the first magnetic switch reset winding LR1 is wound around the core of the first magnetic switch SR1, and resets the operating point of the core in response to energization.
  • the second magnetic switch reset winding LR2 is wound around the core of the second magnetic switch SR2, and resets the operating point of the core in response to energization.
  • the step-up transformer reset winding TC1R is wound around the core of the step-up transformer TC1, and resets the operating point of the core in response to energization.
  • the regeneration transformer reset winding TC2R is wound around the core of the regeneration transformer TC2, and resets the operating point of the core in response to energization.
  • the reset circuit 31 is magnetically coupled with the magnetic switches SR0, SR1, and SR2 included in the power supply circuit 30.
  • the magnetic switches SR0, SR1, SR2 are composed of saturable reactors. Magnetic switch SR0 reduces switching losses that occur in solid state switch SW.
  • Each element of the first magnetic pulse compression circuit MPC1 and the second magnetic pulse compression circuit MPC2 is designed to sequentially narrow the pulse width of the current pulse in order to generate a large discharge in the pair of discharge electrodes 20 .
  • the first magnetic pulse compression circuit MPC1 compresses the pulse width of the current pulse during charge transfer from the first transfer capacitor C1 to the second transfer capacitor C2.
  • the second magnetic pulse compression circuit MPC2 compresses the pulse width of the current pulse during charge transfer from the second transfer capacitor C2 to the peaking capacitor Cp.
  • FIG. 4 shows the configuration of a saturable reactor that constitutes a general magnetic switch.
  • FIG. 5 shows the magnetization curve of the core of the saturable reactor.
  • a main winding SR and a reset winding LR are wound around the core CR.
  • Reset winding LR is connected to reset circuit 31 .
  • the magnetic flux density B in the core CR becomes equal to or higher than the saturation magnetic flux density, and the saturable reactor is saturated.
  • the inductance of the saturable reactor drops sharply, and the main winding SR becomes conductive.
  • the operating point of the core CR is at a magnetic field strength H much greater than P1 when the saturable reactor is saturated, but moves from P1 towards P2 as the current flowing through the main winding SR decreases. .
  • the inductance of the saturable reactor sharply increases, so the current flowing through the main winding SR sharply decreases.
  • the operating point of the core SR stops at P2, and the magnetic flux remains in the core CR.
  • Time t2 in FIG. 6 indicates the timing at which the inductance of the first magnetic switch SR1 decreases.
  • Time t3 in FIG. 6 indicates the timing at which the inductance of the second magnetic switch SR2 decreases.
  • Time t4 in FIG. 6 indicates the timing at which the peaking capacitor Cp is charged to the positive side.
  • time t4 the charge is transferred from the peaking capacitor Cp to the second transfer capacitor C2, and the charge is transferred from the second transfer capacitor C2 to the first transfer capacitor C1.
  • the second transfer capacitor C2 and the first transfer capacitor C1 are applied with a voltage opposite in polarity to the charging voltage during the magnetic pulse compression operation. That is, the second transfer capacitor C2 and the first transfer capacitor C1 are positively charged.
  • Time t5 in FIG. 6 indicates the timing at which the second transfer capacitor C2 is charged to the positive side.
  • Time t6 in FIG. 6 indicates the timing at which the first transfer capacitor C1 is charged to the positive side.
  • the solid-state switch SW Since the solid-state switch SW is turned off during regeneration operation, charge transfer from the first transfer capacitor C1 to the main capacitor C0 is performed via the regeneration transformer TC2. As a result, the main capacitor C0 is charged to the same polarity as the voltage charged by the charger 11, ie, to the positive side. At this time, the solid state switch SW is turned off, and the diodes D1 and D2 are connected with opposite polarities. accumulated.
  • the voltages Vc1, Vc2, and Vcp are almost 0 when the regenerative operation is completed. However, the voltages Vc1, Vc2, and Vcp change because current still flows through the reset circuit 31 even after the main capacitor C0 is charged by the regenerative operation.
  • the voltage Vcp and the voltage Vc2 decrease over time, and then increase at the timing when the core of the second magnetic switch SR2 is reset. On the other hand, the voltage Vc1 rises over time and then falls.
  • the pulse interval is about 250 ⁇ s or more, so voltages Vc1, Vc2, Vcp converges to 0.
  • the pulse interval is about 166 ⁇ s or less, so the next magnetic pulse compression operation starts before the voltages Vc1, Vc2, and Vcp converge to 0. be done. This is because the voltages Vc1, Vc2 and Vcp have high peak values on the positive side and take time to converge to zero. If charging is initiated by the magnetic pulse compression action while voltage is present on the peaking capacitor Cp, the main discharge can be adversely affected.
  • the upper limit value VL is set at the elapsed time T from the main discharge, and the PPM 12 is adjusted so that the voltage Vcp is equal to or lower than the upper limit value VL.
  • VL 0V for a period of 1 ⁇ s ⁇ T ⁇ 20 ⁇ s
  • VL 300 V for a period of 20 ⁇ s ⁇ T ⁇ 30 ⁇ s
  • VL 500 V for a period of 30 ⁇ s ⁇ T.
  • the PPM 12 is adjusted in advance so as to satisfy the first adjustment condition and the second adjustment condition in order to suppress the voltage Vcp of the peaking capacitor Cp to the upper limit value VL or less.
  • the first adjustment condition is a condition for making the voltage Vc1 negative after completion of the regenerative operation.
  • the second adjustment condition is a condition for suppressing the rate of increase of the voltage Vcp after completion of the regeneration operation.
  • C C0 Capacity of main capacitor C0
  • C C1 Capacity of first transfer capacitor C1
  • C2 Capacity of second transfer capacitor C2
  • Cp Capacity of peaking capacitor Cp
  • TC11 Number of turns of primary winding TC11 of step-up transformer TC1 N
  • TC12 Number of turns of the secondary winding TC12 of the step-up transformer TC1 N
  • TC21 Number of turns of the primary winding TC21 of the transformer for regeneration TC2 N
  • TC22 Number of turns of the secondary winding TC22 of the transformer for regeneration TC2
  • the first adjustment condition is defined by the following formulas (1) and (2).
  • the second adjustment condition is defined by the following formulas (3) and (4).
  • K is a constant representing a predetermined voltage rise rate.
  • CM1200hc-66X (hereinafter referred to as “66X”) or 5SNA_1000N330300 (hereinafter referred to as “ABB”) is more effective than CM1200HC-66H (hereinafter referred to as "66H”) as a solid state switch SW. ) was confirmed to increase the intensity of the arc discharge.
  • 66H and 66X are IGBT modules manufactured by Mitsubishi Electric Corporation, and ABB is an IGBT module manufactured by ABB Corporation.
  • the increase in arc discharge intensity is attributed to the occurrence of a first peak PK1, a second peak PK2, and a third peak PK3 in the potential Ec of the cathode electrode 20a after the main discharge. Conceivable.
  • the first peak PK1 and the second peak PK2 occur in a period of 0.5 ⁇ s ⁇ T ⁇ 5 ⁇ s.
  • a third peak PK3 occurs in the period 5 ⁇ s ⁇ T ⁇ 20 ⁇ s.
  • the first peak PK1 and the second peak PK2 are negative potentials of about -1.5 kV.
  • the third peak PK3 is a negative potential of approximately -400V.
  • the second peak PK2 is caused by the fact that the first transfer capacitor C1 is charged and the non-regenerated voltage is generated because the solid-state switch SW is not completely turned off during the regeneration operation.
  • the non-regenerative voltage means voltage remaining in the first transfer capacitor C1 without being transferred to the main capacitor C0 during the regenerative operation. Specifically, at time t5 shown in FIG. 6, it is preferable that the solid state switch SW is completely turned off. A non-regenerated voltage is generated by not turning off completely.
  • 66X and ABB have a shorter turn-on time and a longer turn-off time than 66H, so using 66X or ABB as the solid state switch SW increases the unregenerated voltage of the first transfer capacitor C1.
  • the third peak PK3 is generated in the first magnetic pulse compression circuit MPC1 and the second magnetic pulse compression circuit MPC2 by the reset current for resetting the first magnetic switch SR1 and the second magnetic switch SR2.
  • the current that flows is the cause. That is, the third peak PK3 is caused by energy injection from the reset circuit 31 to the pair of discharge electrodes 20 .
  • Ir indicates the reset current that flows through the reset circuit 31 when resetting the first magnetic switch SR1 and the second magnetic switch SR2.
  • Isr1 indicates the current generated in the first magnetic pulse compression circuit MPC1 at reset.
  • Isr2 indicates the current generated in the second magnetic pulse compression circuit MPC2 at reset.
  • the currents Isr1 and Isr2 are currents for returning the first magnetic switch SR1 and the second magnetic switch SR2 to their initial states.
  • Embodiment 2.1 Configuration and Operation A gas laser device 2 according to an embodiment of the present disclosure has the same configuration as the gas laser device 2 according to the comparative example, except that the conditions for adjusting the PPM 12 are different. Further, the operation of the gas laser device 2 according to this embodiment is the same as that of the gas laser device 2 according to the comparative example.
  • FIG. 8 shows the calculation result of the relationship between the capacitance CC1 of the first transfer capacitor C1 and the residual voltage of the first transfer capacitor C1. Specifically, FIG. 8 shows the results of changing the capacitance CC1 in the range of 5 nF to 10 nF using the capacitance CC2 of the second transfer capacitor C2 as a parameter.
  • Vrd represents the residual voltage of the first transfer capacitor C1.
  • FIG. 9 shows an example of changes in the voltage Vc1 of the first transfer capacitor C1 with respect to the elapsed time T after the start of the main discharge.
  • FIG. 9 shows changes in the voltage Vc1 when 66H and 66X are used as the solid-state switches SW.
  • the 66X has a longer turn-off time than the 66H and has a period during which it is not completely turned off during regenerative operation, so it generates an unregenerated voltage greater than that of the 66H.
  • the unregenerated voltage is suppressed by adjusting the regeneration transformer TC2 so as to satisfy the above equation (8).
  • 66X is used as the solid state switch SW
  • 66H is used as the solid state switch SW and the above formula (8) is not satisfied.
  • the unregenerated voltage is suppressed more than
  • the reset current Ir flowing through the reset circuit 31 is reduced to 3A or more. Furthermore, the current Isr1 generated in the first magnetic pulse compression circuit MPC1 at reset and the current Isr2 generated in the second magnetic pulse compression circuit MPC2 at reset satisfy the following equation (9).
  • the reset force of the second magnetic switch SR2 is higher than the reset force of the first magnetic switch SR1. Further, by setting the reset current Ir to 3 A or more, the reset power of the second magnetic switch SR2 is increased. As a result, energy injection from the reset circuit 31 to the pair of discharge electrodes 20 is suppressed, and the third peak PK3 is suppressed.
  • the potential Ec of the cathode electrode 20a within a period of 0.5 ⁇ s or more and 20 ⁇ s or less after the start of the main discharge falls within the range of ⁇ 200 V or more and 200 V or less.
  • the onset of the main discharge is identified as the point at which a breakdown occurs between the pair of discharge electrodes 20 due to the voltage transferred from the main capacitor C0 to the peaking capacitor Cp via a magnetic pulse compression operation, for example.
  • FIG. 11 schematically shows a configuration example of an exposure apparatus 100 .
  • Exposure apparatus 100 includes illumination optical system 104 and projection optical system 106 .
  • the illumination optical system 104 illuminates a reticle pattern of a reticle (not shown) placed on the reticle stage RT with, for example, the pulsed laser beam Lp incident from the gas laser device 2 .
  • the projection optical system 106 reduces and projects the pulsed laser beam Lp transmitted through the reticle to form an image on a workpiece (not shown) placed on the workpiece table WT.
  • the workpiece is a photosensitive substrate, such as a semiconductor wafer, coated with photoresist.
  • the exposure apparatus 100 synchronously translates the reticle stage RT and the workpiece table WT, thereby exposing the workpiece to the pulsed laser beam Lp reflecting the reticle pattern.
  • a semiconductor device can be manufactured through a plurality of processes.
  • a semiconductor device is an example of an "electronic device" in this disclosure.

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Abstract

本開示の一観点に係るレーザ装置は、電源と、主コンデンサと、固体スイッチと、昇圧用トランスと、第１転送コンデンサと第１磁気スイッチを有し、昇圧用トランスの二次側に接続された第１磁気パルス圧縮回路と、第２転送コンデンサと第２磁気スイッチを有し、第１磁気パルス圧縮回路の後段に接続された第２磁気パルス圧縮回路と、第２磁気パルス圧縮回路の後段に接続されたピーキングコンデンサと、カソード電極とアノード電極とからなる一対の放電電極と、主放電後に一対の放電電極が生成した電荷を主コンデンサに転送する回生用トランスと、第１磁気スイッチ及び第２磁気スイッチをリセットするリセット回路と、を備え、主放電が開始してから０．５μｓ以上２０μｓ以下の期間内におけるカソード電極の電位（Ｅｃ）が－２００Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲内である。

Description

ガスレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法
　本開示は、ガスレーザ装置、及び電子デバイスの製造方法に関する。
　近年、半導体露光装置においては、半導体集積回路の微細化及び高集積化につれて、解像力の向上が要請されている。このため、露光用光源から放出される光の短波長化が進められている。例えば、露光用のガスレーザ装置としては、波長約２４８ｎｍのレーザ光を出力するＫｒＦエキシマレーザ装置、ならびに波長約１９３ｎｍのレーザ光を出力するＡｒＦエキシマレーザ装置が用いられる。
　ＫｒＦエキシマレーザ装置及びＡｒＦエキシマレーザ装置の自然発振光のスペクトル線幅は、３５０～４００ｐｍと広い。そのため、ＫｒＦ及びＡｒＦレーザ光のような紫外線を透過する材料で投影レンズを構成すると、色収差が発生してしまう場合がある。その結果、解像力が低下し得る。そこで、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、色収差が無視できる程度となるまで狭帯域化する必要がある。そのため、ガスレーザ装置のレーザ共振器内には、スペクトル線幅を狭帯域化するために、狭帯域化素子（エタロンやグレーティング等）を含む狭帯域化モジュール（Line Narrowing Module：ＬＮＭ）が備えられる場合がある。以下では、スペクトル線幅が狭帯域化されるガスレーザ装置を狭帯域化ガスレーザ装置という。
特許第４７０２８８９号公報 米国特許第７２９５５９１号明細書
概要
　本開示の１つの観点に係るガスレーザ装置は、電源と、電源に並列に接続された主コンデンサと、固体スイッチと、一次側が固体スイッチを介して主コンデンサに並列に接続された昇圧用トランスと、主コンデンサの電荷が転送される第１転送コンデンサと、第１磁気スイッチを有し、昇圧用トランスの二次側に接続された第１磁気パルス圧縮回路と、第１転送コンデンサの電荷が転送される第２転送コンデンサと、第２磁気スイッチを有し、第１磁気パルス圧縮回路の後段に接続された第２磁気パルス圧縮回路と、第２磁気パルス圧縮回路の後段に接続され、第２転送コンデンサの電荷が転送されるピーキングコンデンサと、カソード電極とアノード電極とからなり、ピーキングコンデンサに並列に接続された一対の放電電極と、主コンデンサに一次側が並列に接続され、二次側が第１転送コンデンサに並列に接続され、主放電後に一対の放電電極が生成した電荷を主コンデンサに転送する回生用トランスと、第１磁気スイッチ及び第２磁気スイッチをリセットするリセット回路と、を備え、主放電が開始してから０．５μｓ以上２０μｓ以下の期間内におけるカソード電極の電位が－２００Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲内である。
　本開示の１つの観点に係る電子デバイスの製造方法は、電子デバイスの製造方法であって、電源と、電源に並列に接続された主コンデンサと、固体スイッチと、一次側が固体スイッチを介して主コンデンサに並列に接続された昇圧用トランスと、主コンデンサの電荷が転送される第１転送コンデンサと、第１磁気スイッチを有し、昇圧用トランスの二次側に接続された第１磁気パルス圧縮回路と、第１転送コンデンサの電荷が転送される第２転送コンデンサと、第２磁気スイッチを有し、第１磁気パルス圧縮回路の後段に接続された第２磁気パルス圧縮回路と、第２磁気パルス圧縮回路の後段に接続され、第２転送コンデンサの電荷が転送されるピーキングコンデンサと、カソード電極とアノード電極とからなり、ピーキングコンデンサに並列に接続された一対の放電電極と、主コンデンサに一次側が並列に接続され、二次側が第１転送コンデンサに並列に接続され、主放電後に一対の放電電極が生成した電荷を主コンデンサに転送する回生用トランスと、第１磁気スイッチ及び第２磁気スイッチをリセットするリセット回路と、を備え、主放電が開始してから０．５μｓ以上２０μｓ以下の期間内におけるカソード電極の電位が－２００Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲内である、ガスレーザ装置によってレーザ光を生成し、レーザ光を露光装置に出力し、電子デバイスを製造するために、露光装置内で感光基板にレーザ光を露光することを含む。
　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、比較例に係るガスレーザ装置の構成を概略的に示す側面図である。 図２は、比較例に係るガスレーザ装置の構成を概略的に示す断面図である。 図３は、比較例に係るパルスパワーモジュールの構成を示す回路図である。 図４は、一般的な磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルの構成を示す図である。 図５は、可飽和リアクトルのコアの磁化曲線を示すグラフである。 図６は、磁気パルス圧縮動作及び回生動作時における各コンデンサの電圧変化の一例を示すグラフである。 図７は、比較例に係るガスレーザ装置における主放電後のカソード電極の電位変化の一例を示すグラフである。 図８は、第１転送コンデンサの容量と、第１転送コンデンサの残留電圧との関係の計算結果を示すグラフである。 図９は、主放電が開始してからの経過時間に対する第１転送コンデンサの電圧の変化の一例を示すグラフである。 図１０は、実施形態に係るガスレーザ装置における主放電後のカソード電極の電位変化の一例を示すグラフである。 図１１は、露光装置の構成例を概略的に示す図である。
実施形態
　＜内容＞
　１．比較例
　　１．１　ガスレーザ装置の概要
　　　１．１．１　構成
　　　１．１．２　動作
　　１．２　パルスパワーモジュール
　　　１．２．１　構成
　　　１．２．２　磁気スイッチ
　　　１．２．３　動作
　　　１．２．４　パルスパワーモジュールの調整
　　１．３　課題
　　　１．３．１　第１ピーク
　　　１．３．２　第２ピーク
　　　１．３．３　第３ピーク
　２．実施形態
　　２．１　構成及び動作
　　２．２　パルスパワーモジュールの調整
　　　２．２．１　第１ピーク
　　　２．２．２　第２ピーク
　　　２．２．３　第３ピーク
　　２．３　効果
　３．電子デバイスの製造方法
　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、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．比較例
　まず、本開示の比較例について説明する。本開示の比較例とは、出願人のみによって知られていると出願人が認識している形態であって、出願人が自認している公知例ではない。
　　１．１　ガスレーザ装置の概要
　　　１．１．１　構成
　図１及び図２を用いて比較例に係るガスレーザ装置２の構成を概略的に示す。図１は、ガスレーザ装置２の構成を概略的に示す。図２は、図１に示されるガスレーザ装置２をＺ方向から見た断面図である。ガスレーザ装置２は、放電励起式のガスレーザ装置であり、例えば、エキシマレーザ装置である。
　図１において、ガスレーザ装置２から出力されるパルスレーザ光ＰＬの進行方向を、Ｚ方向とする。後述する放電方向をＹ方向とする。また、Ｚ方向とＹ方向とに直交する方向をＸ方向とする。
　図１において、ガスレーザ装置２は、レーザチャンバ１０と、充電器１１と、パルスパワーモジュール（Pulse Power Module：ＰＰＭ）１２と、パルスエネルギ計測部１３と、制御部１４と、圧力センサ１７と、レーザ共振器と、を含む。レーザ共振器は、狭帯域化モジュール１５と出力結合ミラー（Output Coupler：ＯＣ）１６とで構成される。なお、充電器１１は、本開示の技術に係る「電源」の一例である。
　レーザチャンバ１０は、例えば、表面にニッケルのメッキが施されたアルミ金属で形成された金属容器である。レーザチャンバ１０内には、一対の放電電極２０と、グランドプレート２１と、配線２２と、ファン２３と、熱交換器２４と、予備電離放電部１９と、が設けられている。図２に示すように、予備電離放電部１９は、予備電離外電極１９ａと、誘電体パイプ１９ｂと、予備電離内電極１９ｃとが含まれる。
　レーザチャンバ１０内には、レーザ媒質としてのレーザガスが封入されている。レーザガスは、例えば、レアガスとしてのアルゴン、クリプトン、キセノン等を含み、バッファガスとしてのネオン、ヘリウム等を含み、ハロゲンガスとしての塩素、フッ素等を含む。
　また、レーザチャンバ１０には開口部が形成されている。この開口部を塞ぐように、シール部材としてのＯリング１８を介して電気絶縁プレート２６が設けられている。電気絶縁プレート２６には、複数のフィードスルー２５が埋め込まれている。電気絶縁プレート２６上には、複数のピーキングコンデンサ２７と、これらを保持するホルダ２８とが配置されている。このホルダ２８上に、ＰＰＭ１２が配置されている。レーザチャンバ１０及びホルダ２８は、グランドに接地されている。
　一対の放電電極２０は、カソード電極２０ａとアノード電極２０ｂとからなる。カソード電極２０ａとアノード電極２０ｂは、レーザチャンバ１０内において互いの放電面が対向するように対向配置されている。カソード電極２０ａの放電面とアノード電極２０ｂとの放電面との間の空間を、放電空間という。カソード電極２０ａは、放電面とは反対側の面が、電気絶縁プレート２６により支持されている。アノード電極２０ｂは、放電面とは反対側の面が、グランドプレート２１により支持されている。
　フィードスルー２５は、カソード電極２０ａに接続されている。また、図２に示すように、フィードスルー２５は、接続部２９を介して、ホルダ２８に保持されたピーキングコンデンサ２７に接続されている。接続部２９は、ピーキングコンデンサ２７を他の構成要素と接続するための部材である。
　ホルダ２８の内部空間を形成する壁２８ａは、アルミ金属等の金属材料により形成されている。ホルダ２８の内部には、複数のピーキングコンデンサ２７と、接続部２９と、ＰＰＭ１２の高電圧端子１２ｂとが配置されている。ピーキングコンデンサ２７は、ＰＰＭ１２から受け取って蓄積した電気エネルギを一対の放電電極２０に供給するコンデンサである。ピーキングコンデンサ２７は、例えば、誘電体材料がチタン酸ストロンチウムからなるセラミックコンデンサである。
　ピーキングコンデンサ２７は、マトリクス状に、Ｘ方向に２個配置され、かつＺ方向に複数個配置されている。複数のピーキングコンデンサ２７は、接続部２９を介して並列に接続されている。それぞれのピーキングコンデンサ２７において、一方の電極２７ａは、接続部２９を介して、高電圧端子１２ｂ及びフィードスルー２５に接続され、他方の電極２７ｂは、接続部２９を介して、ホルダ２８の壁２８ａに接続されている。
　接続部２９は、接続プレート２９ａと、接続端子２９ｂ，２９ｃと、を含む。接続プレート２９ａは、断面がＵ字状の導電板によって構成されており、高電圧端子１２ｂ及びフィードスルー２５に接続されている。
　グランドプレート２１は、配線２２を介してレーザチャンバ１０に接続されている。レーザチャンバ１０は、グランドに接地されている。グランドプレート２１は、配線２２を介してグランドに接地されている。グランドプレート２１のＺ方向に関する端部は、レーザチャンバ１０に固定されている。
　ファン２３は、レーザガスをレーザチャンバ１０内で循環させるためのクロスフローファンであって、グランドプレート２１に対して放電空間の反対側に配置されている。レーザチャンバ１０には、ファン２３を回転駆動するモータ２３ａが接続されている。
　ファン２３から吹き出したレーザガスは、放電空間に流入する。放電空間に流入するレーザガスの流れ方向は、Ｘ方向にほぼ平行である。放電空間から流出したレーザガスは、熱交換器２４を介してファン２３に吸い込まれ得る。熱交換器２４は、熱交換器２４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う。
　レーザチャンバ１０の端部には、レーザチャンバ１０内で発生した光を外部に出射するためのウィンドウ１０ａ，１０ｂが設けられている。レーザチャンバ１０は、放電空間及びウィンドウ１０ａ，１０ｂを光共振器の光路が通過するように配置されている。
　狭帯域化モジュール１５は、プリズム１５ａと、グレーティング１５ｂとを含んでいる。プリズム１５ａは、レーザチャンバ１０からウィンドウ１０ａを介して出射された光を、ビーム幅を拡大してグレーティング１５ｂ側へ透過させる。
　グレーティング１５ｂ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いる。グレーティング１５ｂは、回折角度に応じて特定の波長付近の光を選択的に取り出す波長選択素子である。グレーティング１５ｂからプリズム１５ａを介してレーザチャンバ１０に戻る光のスペクトル幅は、狭帯域化される。
　出力結合ミラー１６は、ウィンドウ１０ｂを介してレーザチャンバ１０から出射された光の一部を透過させ、他の一部を反射させてレーザチャンバ１０に戻す。出力結合ミラー１６の表面には、部分反射膜がコーティングされている。
　レーザチャンバ１０から出射された光は、狭帯域化モジュール１５と出力結合ミラー１６との間で往復し、放電空間を通過する度に増幅される。増幅された光の一部が、出力結合ミラー１６を介して、パルスレーザ光ＰＬとして出力される。パルスレーザ光ＰＬは、本開示の技術に係る「レーザ光」の一例である。
　パルスエネルギ計測部１３は、出力結合ミラー１６を介して出力されたパルスレーザ光ＰＬの光路に配置されている。パルスエネルギ計測部１３は、ビームスプリッタ１３ａと、集光光学系１３ｂと、光センサ１３ｃと、を含む。
　ビームスプリッタ１３ａは、パルスレーザ光ＰＬを高い透過率で透過させるとともに、パルスレーザ光ＰＬの一部を集光光学系１３ｂに向けて反射する。集光光学系１３ｂは、ビームスプリッタ１３ａによって反射された光を、光センサ１３ｃの受光面に集光する。光センサ１３ｃは、受光面に集光された光のパルスエネルギを計測して、計測値を制御部１４に出力する。
　圧力センサ１７は、レーザチャンバ１０内のガス圧を検出して、検出値を制御部１４に出力する。制御部１４は、ガス圧の検出値及び充電器１１の充電電圧に基づいて、レーザチャンバ１０内におけるレーザガスのガス圧を決定する。
　充電器１１は、ＰＰＭ１２に含まれる後述する主コンデンサＣ０に一定の充電電圧を供給する高電圧電源である。ＰＰＭ１２は、制御部１４によって制御される固体スイッチＳＷを含んでいる。固体スイッチＳＷは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）により構成された半導体スイッチング素子である。固体スイッチＳＷがＯＦＦからＯＮになると、ＰＰＭ１２は、主コンデンサＣ０に保持されていた電気エネルギから高電圧パルスを生成して、一対の放電電極２０に印加する。
　制御部１４は、露光装置１００に設けられた露光装置制御部１１０との間で各種信号を送受信するプロセッサである。例えば、制御部１４には、露光装置１００に出力されるパルスレーザ光ＰＬの目標パルスエネルギ、目標発振タイミングに関する信号等が、露光装置制御部１１０から送信される。
　制御部１４は、露光装置制御部１１０から送信された各種信号、パルスエネルギの計測値、ガス圧の検出値等に基づいて、ガスレーザ装置２の各構成要素の動作を統括的に制御する。
　　　１．１．２　動作
　制御部１４は、レーザチャンバ１０内にレーザガスが供給させるよう図示しないレーザガス供給部を制御する。
　制御部１４は、モータ２３ａを駆動してファン２３を回転させる。それにより、レーザチャンバ１０内のレーザガスが循環する。
　制御部１４は、露光装置制御部１１０から送信された目標パルスエネルギＥｔ及び目標発振タイミングに関する信号を受信する。
　制御部１４は、目標パルスエネルギＥｔに応じた充電電圧Ｖｈｖを充電器１１に設定する。制御部１４は、充電器１１に設定された充電電圧Ｖｈｖの値を記憶する。制御部１４は、目標発振タイミングに同期させて、ＰＰＭ１２の固体スイッチＳＷを動作させる。
　ＰＰＭ１２の固体スイッチＳＷがＯＦＦからＯＮになると、予備電離放電部１９の予備電離内電極１９ｃと予備電離外電極１９ａとの間に、電圧が印加され得る。これにより、予備電離放電部１９でコロナ放電が発生し、ＵＶ（Ultraviolet）光が生成される。放電空間のレーザガスにＵＶ光が照射されることにより、レーザガスが予備電離される。そして、一対の放電電極２０には、電圧が印加される。
　その後、放電空間には、主放電が発生する。主放電の放電方向を電子が流れる方向とすると、放電方向は、カソード電極２０ａからアノード電極２０ｂに向かう方向である。主放電が発生すると、放電空間のレーザガスは励起されて光を放出する。
　レーザガスから放出された光が、狭帯域化モジュール１５及び出力結合ミラー１６で反射されてレーザ共振器内を往復することにより、レーザ発振する。狭帯域化モジュール１５で狭帯域化された光が、パルスレーザ光ＰＬとして出力結合ミラー１６から出力される。
　出力結合ミラー１６から出力されたパルスレーザ光ＰＬの一部は、パルスエネルギ計測部１３に入射する。パルスエネルギ計測部１３は、入射したパルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギＥを計測して、計測値を制御部１４に出力する。
　制御部１４は、パルスエネルギ計測部１３によって計測されたパルスエネルギＥの計測値を記憶する。制御部１４は、パルスエネルギＥの計測値と目標パルスエネルギＥｔとの差ΔＥを計算する。制御部１４は、差ΔＥに基づき、パルスエネルギＥの計測値が目標パルスエネルギＥｔとなるように、充電電圧Ｖｈｖをフィードバック制御する。
　　１．２　パルスパワーモジュール
　　　１．２．１　構成
　図３を用いて比較例に係るＰＰＭ１２の構成を概略的に示す。ＰＰＭ１２は、高電圧発生装置としての電源回路３０と、リセット回路３１と、を含む。なお、図３では、上述の並列接続された複数のピーキングコンデンサ２７を、１つのピーキングコンデンサＣｐとして表している。
　電源回路３０は、充電器１１とピーキングコンデンサＣｐとの間に接続されている。電源回路３０は、主コンデンサＣ０と、固体スイッチＳＷと、昇圧用トランスＴＣ１と、第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１と、第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２と、回生用トランスＴＣ２と、を含む。固体スイッチＳＷは、上述の制御部１４により制御される。
　主コンデンサＣ０は、充電器１１に並列に接続されている。昇圧用トランスＴＣ１は、一次側が固体スイッチＳＷを介して主コンデンサＣ０に並列に接続されている。具体的には、昇圧用トランスＴＣ１は、一次巻線ＴＣ１１及び二次巻線ＴＣ１２を含む。一次巻線ＴＣ１１は、固体スイッチＳＷ及び磁気スイッチＳＲ０を介して主コンデンサＣ０に並列に接続されている。
　第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１は、昇圧用トランスＴＣ１の二次側に並列に接続されている。具体的には、第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１は、第１転送コンデンサＣ１及び第１磁気スイッチＳＲ１を含む。第１転送コンデンサＣ１は、昇圧用トランスＴＣ１の二次巻線ＴＣ１２に並列に接続されており、充電器１１により充電された主コンデンサＣ０の電荷が転送される。
　第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２は、第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１の後段に接続されている。具体的には、第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２は、第２転送コンデンサＣ２及び第２磁気スイッチＳＲ２を含む。第２転送コンデンサＣ２は、第１磁気スイッチＳＲ１を介して第１転送コンデンサＣ１に並列に接続されており、第１転送コンデンサＣ１の電荷が転送される。
　第２転送コンデンサＣ２には、第２磁気スイッチＳＲ２を介してピーキングコンデンサＣｐが並列に接続されている。ピーキングコンデンサＣｐには、第２転送コンデンサＣ２の電荷が転送される。ピーキングコンデンサＣｐには、一対の放電電極２０が並列に接続されている。
　一対の放電電極２０の間で主放電が生じた後、ピーキングコンデンサＣｐと主コンデンサＣ０との間で電荷が逆方向に進行し、さらに順方向に進行することによって、主放電に悪影響を及ぼすことがあった。そこで、回生用トランスＴＣ２及びダイオードＤ１，Ｄ２は、主放電後にピーキングコンデンサＣｐから主コンデンサＣ０に転送される電荷を主コンデンサＣ０に蓄積して、次の充電エネルギの一部として回生するための回生回路を構成している。
　回生用トランスＴＣ２は、一次巻線ＴＣ２１及び二次巻線ＴＣ２２を含む。一次巻線ＴＣ２１は、ダイオードＤ１を介して主コンデンサＣ０に並列に接続されている。二次巻線ＴＣ２２は、ダイオードＤ２を介して第１転送コンデンサＣ１に並列に接続されている。
　図３において昇圧用トランスＴＣ１及び回生用トランスＴＣ２に示されたドットは、巻線の極性を表している。昇圧用トランスＴＣ１では、一次巻線ＴＣ１１と二次巻線ＴＣ１２とが逆極性の関係にある。このため、昇圧用トランスＴＣ１は、主コンデンサＣ０に充電された電圧を、極性を変えて、すなわち逆相で第１転送コンデンサＣ１に転送する。回生用トランスＴＣ２は、一次巻線ＴＣ２１と二次巻線ＴＣ２２とが同極性の関係にある。このため、回生用トランスＴＣ２は、第１転送コンデンサＣ１に充電された電圧を、極性を変えずに、すなわち同相で主コンデンサＣ０に転送する。
　リセット回路３１は、リセット用電源３２と、磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ０と、第１磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ１と、第２磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ２と、昇圧用トランスリセット巻線ＴＣ１Ｒと、回生用トランスリセット巻線ＴＣ２Ｒと、を含む。磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ０、第１磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ１、第２磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ２、昇圧用トランスリセット巻線ＴＣ１Ｒ、及び回生用トランスリセット巻線ＴＣ２Ｒは、直列に接続され、かつリセット用電源３２に接続されている。リセット用電源３２は、定電流源である。
　磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ０は、磁気スイッチＳＲ０のコアに巻回されており、通電に応じて当該コアの動作点をリセットする。第１磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ１は、第１磁気スイッチＳＲ１のコアに巻回されており、通電に応じて当該コアの動作点をリセットする。第２磁気スイッチ用リセット巻線ＬＲ２は、第２磁気スイッチＳＲ２のコアに巻回されており、通電に応じて当該コアの動作点をリセットする。昇圧用トランスリセット巻線ＴＣ１Ｒは、昇圧用トランスＴＣ１のコアに巻回されており、通電に応じて当該コアの動作点をリセットする。回生用トランスリセット巻線ＴＣ２Ｒは、回生用トランスＴＣ２のコアに巻回されており、通電に応じて当該コアの動作点をリセットする。
　リセット回路３１は、電源回路３０に含まれる磁気スイッチＳＲ０，ＳＲ１，ＳＲ２と磁気的に結合されている。磁気スイッチＳＲ０，ＳＲ１，ＳＲ２は、可飽和リアクトルにより構成されている。磁気スイッチＳＲ０は、固体スイッチＳＷで生ずるスイッチングロスを低減する。
　第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１及び第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２は、一対の放電電極２０で大きな放電を発生させるために、電流パルスのパルス幅を順次狭くするように各素子が設計されている。第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１は、第１転送コンデンサＣ１から第２転送コンデンサＣ２への電荷転送の際に、電流パルスのパルス幅を圧縮する。第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２は、第２転送コンデンサＣ２からピーキングコンデンサＣｐへの電荷転送の際に、電流パルスのパルス幅を圧縮する。
　　　１．２．２　磁気スイッチ
　次に、電源回路３０に含まれる磁気スイッチＳＲ０，ＳＲ１，ＳＲ２の詳細な構成及び動作を説明する。図４は、一般的な磁気スイッチを構成する可飽和リアクトルの構成を示す。図５は、可飽和リアクトルのコアの磁化曲線を示す。図４に示すようにコアＣＲには主巻線ＳＲとリセット巻線ＬＲが巻回されている。リセット巻線ＬＲは、リセット回路３１に接続されている。
　コアＣＲの動作点が図５の“０”点にあるときに、リセット巻線ＬＲに直流電流が流れると、コアＣＲの動作点はＰ５に移動する。主巻線ＳＲに励磁電流が流れると磁界強度Ｈが増加する。これにより、コアＣＲの動作点は、Ｐ５からＰ４を通り、Ｐ１に向かって移動する。
　コアＣＲの動作点がＰ１に達すると、コアＣＲ内の磁束密度Ｂが飽和磁束密度以上となり、可飽和リアクトルは飽和する。このとき可飽和リアクトルのインダクタンスが急激に低下し、主巻線ＳＲは導通状態となる。コアＣＲの動作点は、可飽和リアクトルが飽和しているときには、Ｐ１よりも磁界強度Ｈがはるかに大きいところにあるが、主巻線ＳＲを流れる電流の減少とともにＰ１からＰ２に向かって移動する。このとき可飽和リアクトルのインダクタンスが急激に増加するので、主巻線ＳＲを流れる電流は急激に減少する。主巻線ＳＲの電流が０となったときのコアＣＲの動作点はＰ２で停止し、コアＣＲには磁束が残る。
　コアＣＲの動作点がＰ２にある状態で再び主巻線ＳＲに励磁電流が流れると、コアＣＲの動作点はＰ２からＰ１に向かって移動する。このときの磁束密度Ｂの変化量は、Ｐ５からＰ４を通りＰ１に向かって移動する場合の変化量よりも小さい。このため非飽和時の可飽和リアクトルのインダクタンスが十分に大きくならず、磁気パルス圧縮動作をほとんど行うことができない。磁気パルス圧縮動作を行うためには、コアＣＲの動作点をＰ２からＰ３を介してＰ５に戻すように磁気リセットを行う必要がある。そこで、リセット巻線ＬＲには、リセット電流として主巻線ＳＲとは逆方向の直流電流が流される。コアＣＲの動作点は、主巻線ＳＲの電流が０となった後にＰ５に戻される。
　　　１．２．３　動作
　図６を用いて比較例に係るＰＰＭ１２の動作を説明する。まず、制御部１４により固体スイッチＳＷがＯＦＦにされた状態で、充電器１１によって主コンデンサＣ０が充電される。ここで、充電された主コンデンサＣ０の電圧Ｖｃ０は、正である。
　制御部１４により固体スイッチＳＷがＯＦＦからＯＮに切り換えられると、主コンデンサＣ０の電圧Ｖｃ０が磁気スイッチＳＲ０に印加される。主コンデンサＣ０の電圧Ｖｃ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ０の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ０が飽和してインダクタンスが低下する。図６の時刻ｔ１は、磁気スイッチＳＲ０のインダクタンスが低下するタイミングを示している。
　時刻ｔ１の後、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ０、昇圧用トランスＴＣ１の一次巻線ＴＣ１１、及び固体スイッチＳＷのループに電流が流れる。同時に、昇圧用トランスＴＣ１の二次巻線ＴＣ１２、及び第１転送コンデンサＣ１のループにも電流が流れる。これにより、主コンデンサＣ０に蓄積されていた電荷が第１転送コンデンサＣ１に転送されて、第１転送コンデンサＣ１が負側に充電される。
　第１転送コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１の時間積分値が第１磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、第１磁気スイッチＳＲ１が飽和してインダクタンスが低下する。図６の時刻ｔ２は、第１磁気スイッチＳＲ１のインダクタンスが低下するタイミングを示している。
　時刻ｔ２の後、第１転送コンデンサＣ１、第２転送コンデンサＣ２、及び第１磁気スイッチＳＲ１のループに電流が流れる。これにより、第１転送コンデンサＣ１に蓄積されていた電荷が第２転送コンデンサＣ２に転送されて、第２転送コンデンサＣ２が負側に充電される。
　第２転送コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２の時間積分値が第２磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、第２磁気スイッチＳＲ２が飽和してインダクタンスが急激に低下する。図６の時刻ｔ３は、第２磁気スイッチＳＲ２のインダクタンスが低下するタイミングを示している。
　時刻ｔ３の後、第２転送コンデンサＣ２、ピーキングコンデンサＣｐ、第２磁気スイッチＳＲ２のループに電流が流れる。これにより、第２転送コンデンサＣ２に蓄積されていた電荷がピーキングコンデンサＣｐに転送されて、ピーキングコンデンサＣｐが負側に充電される。
　ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｃｐがブレークダウン電圧に達すると、一対の放電電極２０の間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始する。この主放電によってレーザ媒質が励起されることにより、光が発生する。
　主放電後にピーキングコンデンサＣｐには主放電の残留電荷等によって逆電圧が印加される。すなわち、ピーキングコンデンサＣｐは、正側に充電される。図６の時刻ｔ４は、ピーキングコンデンサＣｐが正側に充電されるタイミングを示している。
　時刻ｔ４の後、ピーキングコンデンサＣｐから第２転送コンデンサＣ２へ電荷が転送され、第２転送コンデンサＣ２から第１転送コンデンサＣ１へと電荷が転送される。第２転送コンデンサＣ２及び第１転送コンデンサＣ１は、ピーキングコンデンサＣｐと同様に、磁気パルス圧縮動作時の充電電圧とは逆極性の電圧が印加される。すなわち、第２転送コンデンサＣ２及び第１転送コンデンサＣ１は、正側に充電される。図６の時刻ｔ５は、第２転送コンデンサＣ２が正側に充電されるタイミングを示している。図６の時刻ｔ６は、第１転送コンデンサＣ１が正側に充電されるタイミングを示している。
　回生動作時には固体スイッチＳＷはＯＦＦにされているので、第１転送コンデンサＣ１から主コンデンサＣ０への電荷転送は、回生用トランスＴＣ２を介して行われる。これにより、主コンデンサＣ０は、充電器１１によって充電される電圧と同じ極性、すなわち正側に充電される。このとき固体スイッチＳＷはＯＦＦにされており、また、ダイオードＤ１，Ｄ２は逆極性で接続されているので、制御部１４により固体スイッチＳＷがＯＮに切り換えられるまでの間、電荷は主コンデンサＣ０に蓄積される。
　回生動作が完了した時点で電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃｐはほぼ０である。しかし、回生動作によって主コンデンサＣ０が充電された後もリセット回路３１には電流が流れているため、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃｐは変化する。電圧Ｖｃｐと電圧Ｖｃ２は、時間経過とともに下降し、第２磁気スイッチＳＲ２のコアがリセットされるタイミングで一致して上昇する。一方、電圧Ｖｃ１は、時間経過とともに上昇した後に下降する。
　そして、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃｐは、第１磁気スイッチＳＲ１のコアがリセットされるタイミングで一致してともに上昇し、昇圧用トランスＴＣ１のコアがリセットされるタイミングで下降して最終的には０に収束する。
　パルスレーザ光ＰＬの繰り返し周波数が約４ｋＨｚ以下である場合には、パルス間隔が約２５０μｓ以上であるので、主放電が発生してから次の磁気パルス圧縮動作までの間に電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃｐは０に収束する。
　しかし、パルスレーザ光ＰＬの繰返し周波数が約６ｋＨｚ以上である場合には、パルス間隔が約１６６μｓ以下であるので、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃｐが０に収束する前に次の磁気パルス圧縮動作が開始される。これは、電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２，Ｖｃｐは、正側におけるピーク値が高く、０に収束するまでに時間を要するためである。ピーキングコンデンサＣｐに電圧が生じているときに磁気パルス圧縮動作によって充電が開始されると、主放電に悪影響が及ぶ可能性がある。
　　　１．２．４　パルスパワーモジュールの調整
　上記の主放電への悪影響を抑制するために、主放電後にリセット電流に起因して生じる電圧Ｖｃｐのピーク値を小さくすることが好ましい。比較例では、主放電からの経過時間Ｔにおいて上限値ＶＬを設定し、電圧Ｖｃｐが上限値ＶＬ以下になるようにＰＰＭ１２が調整されている。例えば、１μｓ≦Ｔ＜２０μｓの期間についてはＶＬ＝０Ｖとし、２０μｓ≦Ｔ＜３０μｓの期間についてはＶＬ＝３００Ｖとし、３０μｓ≦Ｔの期間についてはＶＬ＝５００Ｖとする。
　具体的には、比較例では、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｃｐを上限値ＶＬ以下に抑制するために、第１調整条件及び第２調整条件を満たすようにＰＰＭ１２が予め調整されている。第１調整条件は、回生動作完了後の電圧Ｖｃ１を負にするための条件である。第２調整条件は、回生動作完了後の電圧Ｖｃｐの上昇速度を抑制するための条件である。
　第１調整条件及び第２調整条件に係るパラメータを以下のように定義する。
　　ＣＣ０：主コンデンサＣ０の容量
　　ＣＣ１：第１転送コンデンサＣ１の容量
　　ＣＣ２：第２転送コンデンサＣ２の容量
　　ＣＣｐ：ピーキングコンデンサＣｐの容量
　　ＮＴＣ１１：昇圧用トランスＴＣ１の一次巻線ＴＣ１１の巻数
　　ＮＴＣ１２：昇圧用トランスＴＣ１の二次巻線ＴＣ１２の巻数
　　ＮＴＣ２１：回生用トランスＴＣ２の一次巻線ＴＣ２１の巻数
　　ＮＴＣ２２：回生用トランスＴＣ２の二次巻線ＴＣ２２の巻数
　　ＩＴＣ１Ｒ：昇圧用トランスリセット巻線ＴＣ１Ｒに流れるリセット電流
　　ＩＴＣ２Ｒ：回生用トランスリセット巻線ＴＣ２Ｒに流れるリセット電流
　第１調整条件は、下式（１）及び下式（２）で規定される。

　第２調整条件は、下式（３）及び下式（４）で規定される。ここで、Ｋは、所定の電圧上昇速度を表す定数である。

　また、容量ＣＣ１，ＣＣ２，ＣＣｐは、下式（５）の関係を満たす。
　　１．３　課題
　出願人は、上記のようにＰＰＭ１２が調整された比較例に係るガスレーザ装置２を放電させると、主放電後に一対の放電電極２０の間に負のキックバック波形が発生して、アーク放電の強度が上昇することを確認した。アーク放電の強度が上昇すると、一対の放電電極２０の摩耗量が大きくなり寿命が短くなる。また、レーザ出力のエネルギ安定性も低下する。
　さらに、出願人は、固体スイッチＳＷとしてＣＭ１２００ＨＣ－６６Ｈ（以下、「６６Ｈ」という。）を用いた場合よりも、ＣＭ１２００ｈｃ－６６Ｘ（以下、「６６Ｘ」という。）又は５ＳＮＡ＿１０００Ｎ３３０３００（以下、「ＡＢＢ」という。）を用いた場合のほうがアーク放電の強度が上昇することを確認した。６６Ｈ及び６６Ｘは三菱電機株式会社製のＩＧＢＴモジュールであり、ＡＢＢはＡＢＢ株式会社製のＩＧＢＴモジュールである。
　アーク放電の強度の上昇は、図７に示すように、主放電後のカソード電極２０ａの電位Ｅｃに、第１ピークＰＫ１、第２ピークＰＫ２、及び第３ピークＰＫ３が生じることが原因であると考えられる。主放電からの経過時間をＴとした場合に、第１ピークＰＫ１及び第２ピークＰＫ２は、０．５μｓ＜Ｔ＜５μｓの期間に生じる。第３ピークＰＫ３は、５μｓ＜Ｔ＜２０μｓの期間に生じる。第１ピークＰＫ１及び第２ピークＰＫ２は、約－１．５ｋＶの負電位である。第３ピークＰＫ３は、約－４００Ｖの負電位である。
　　　１．３．１　第１ピーク
　第１ピークＰＫ１は、磁気パルス圧縮動作後に第１転送コンデンサＣ１に電圧が残留することが発生要因である。具体的には、主放電のために第１転送コンデンサＣ１から第２転送コンデンサＣ２へ電圧を転送するときに、第１転送コンデンサＣ１に電圧が残留することが要因である。第１転送コンデンサＣ１に電圧が残留する原因は、第１磁気スイッチＳＲ１の損失により転送効率が１００％でないことと、上式（５）のようにＣＣ１＝ＣＣ２としていることにある。第１転送コンデンサＣ１の残留電圧が、主放電後に、第１転送コンデンサＣ１、第２転送コンデンサＣ２、及びピーキングコンデンサＣｐを介して一対の放電電極２０に移行することにより第１ピークＰＫ１を生じさせる。
　　　１．３．２　第２ピーク
　第２ピークＰＫ２は、回生動作時に固体スイッチＳＷが完全にはＯＦＦにならないことにより第１転送コンデンサＣ１が充電されて未回生電圧が生じることが発生要因である。未回生電圧とは、回生動作時に主コンデンサＣ０へ転送されずに第１転送コンデンサＣ１に残る電圧を意味する。具体的には、図６に示す時刻ｔ５の時点で、固体スイッチＳＷが完全にＯＦＦとなっていることが好ましいが、固体スイッチＳＷのターンオフ時間の関係により、時刻ｔ５の時点で固体スイッチＳＷが完全にＯＦＦとならないことにより未回生電圧が生じる。
　６６Ｘ及びＡＢＢは、６６Ｈに比べて、ターンオン時間が短い一方でターンオフ時間が長いため、固体スイッチＳＷとして６６Ｘ又はＡＢＢを用いることにより、第１転送コンデンサＣ１の未回生電圧が増大する。
　　　１．３．３　第３ピーク
　第３ピークＰＫ３は、第１磁気スイッチＳＲ１及び第２磁気スイッチＳＲ２をリセットするためのリセット電流により第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１及び第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２に発生する電流が発生要因である。すなわち、第３ピークＰＫ３は、リセット回路３１から一対の放電電極２０へのエネルギ注入が発生要因である。
　図３において、Ｉｒは、第１磁気スイッチＳＲ１及び第２磁気スイッチＳＲ２をリセットする際にリセット回路３１に流れるリセット電流を示している。Ｉｓｒ１は、リセット時に第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１に発生する電流を示している。Ｉｓｒ２は、リセット時に第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２に発生する電流を示している。電流Ｉｓｒ１，Ｉｓｒ２は、第１磁気スイッチＳＲ１及び第２磁気スイッチＳＲ２を初期状態に戻すための電流である。
　２．実施形態
　　２．１　構成及び動作
　本開示の実施形態に係るガスレーザ装置２は、ＰＰＭ１２の調整条件が異なること以外は、比較例に係るガスレーザ装置２と同様の構成である。また、本実施形態に係るガスレーザ装置２の動作は、比較例に係るガスレーザ装置２の動作と同様である。
　　２．２　パルスパワーモジュールの調整
　本実施形態では、比較例に係るＰＰＭ１２の調整条件を変更することにより、主放電後のカソード電極２０ａの電位Ｅｃに生じる第１ピークＰＫ１、第２ピークＰＫ２、及び第３ピークＰＫ３を抑制する。以下、比較例と異なる点のみについて説明する。
　　　２．２．１　第１ピーク
　本実施形態では、第１ピークＰＫ１の発生要因である第１転送コンデンサＣ１の残留電圧を抑制するため、容量ＣＣ１，ＣＣ２，ＣＣｐを、下式（６）の関係を満たすように調整する。すなわち、上式（５）に代えて、下式（６）を用いて容量ＣＣ１，ＣＣ２，ＣＣｐを調整する。ここで、残留電圧を抑制するとは、残留電圧を０に近づけることをいう。
　図８は、第１転送コンデンサＣ１の容量ＣＣ１と、第１転送コンデンサＣ１の残留電圧との関係の計算結果を示す。具体的には、図８は、第２転送コンデンサＣ２の容量ＣＣ２をパラメータとし、容量ＣＣ１を５ｎＦから１０ｎＦの範囲で変化させた結果を示す。
　上式（６）を満たし、かつ充電器１１を最大出力とした状態で、下式（７）を満たすように容量ＣＣ１を調整することで、第１ピークＰＫ１が抑制されることを確認した。
　ここで、Ｖｒｄは、第１転送コンデンサＣ１の残留電圧を表している。
　　　２．２．２　第２ピーク
　本実施形態では、第２ピークＰＫ２の発生要因である未回生電圧を抑制するために、回生用トランスＴＣ２の一次巻線ＴＣ２１と二次巻線ＴＣ２２との巻数比を、上式（２）に代えて、下式（８）を満たすように調整する。ここで、未回生電圧を抑制するとは、未回生電圧を０に近づけることをいう。
　これにより、回生用トランスＴＣ２の一次側と二次側との電圧の関係が変更され、回生動作時に第１転送コンデンサＣ１が充電されにくくなる。
　図９は、主放電が開始してからの経過時間Ｔに対する第１転送コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１の変化の一例を示す。図９には、固体スイッチＳＷとして６６Ｈを用いた場合と、６６Ｘを用いた場合とにおける電圧Ｖｃ１の変化が示されている。６６Ｘは、６６Ｈと比べてターンオフ時間が長く、回生動作時に完全にＯＦＦとならない期間があるので、６６Ｈよりも大きい未回生電圧を発生させる。
　上式（８）を満たすように回生用トランスＴＣ２を調整することで未回生電圧が抑制される。例えば、固体スイッチＳＷとして６６Ｘを用いた場合に、上式（８）を満たすように回生用トランスＴＣ２を調整することで、固体スイッチＳＷとして６６Ｈを用い、かつ上式（８）を満たさない場合よりも未回生電圧が抑制される。
　したがって、上式（８）を満たすように回生用トランスＴＣ２を調整することで、第２ピークＰＫ２が抑制される。
　　　２．２．３　第３ピーク
　本実施形態では、第３ピークＰＫ３の発生要因であるリセット回路３１から一対の放電電極２０へのエネルギ注入を抑制するために、リセット回路３１に流れるリセット電流Ｉｒを３Ａ以上とする。さらに、リセット時に第１磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ１に発生する電流Ｉｓｒ１と、リセット時に第２磁気パルス圧縮回路ＭＰＣ２に発生する電流Ｉｓｒ２とを、下式（９）を満たす関係とする。
　上式（９）の関係は、第１磁気スイッチＳＲ１の巻線数と、第２磁気スイッチＳＲ２の巻線数との比を調整することにより満たされる。
　上式（９）の関係を満たすことで、第２磁気スイッチＳＲ２のリセット力が第１磁気スイッチＳＲ１のリセット力よりも高まる。また、リセット電流Ｉｒを３Ａ以上とすることで、第２磁気スイッチＳＲ２のリセット力が増大する。これにより、リセット回路３１から一対の放電電極２０へのエネルギ注入が抑制されて、第３ピークＰＫ３が抑制される。
　　２．３　効果
　上記のようにＰＰＭ１２を調整することにより、第１ピークＰＫ１、第２ピークＰＫ２、及び第３ピークＰＫ３が抑制される。これにより、図１０に示すように、主放電が開始してから０．５μｓ以上２０μｓ以下の期間内におけるカソード電極２０ａの電位Ｅｃが－２００Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲内となる。例えば、主放電の開始は、例えば、主コンデンサＣ０から磁気パルス圧縮動作を介してピーキングコンデンサＣｐへ転送された電圧により一対の放電電極２０の間にブレークダウンが発生した時点として特定される。
　このように負のキックバック波形が抑制されることにより、アーク放電が抑制されて一対の放電電極２０の寿命が長くなる。また、これによりレーザ出力のエネルギ安定性が向上する。
　３．電子デバイスの製造方法
　図１１は、露光装置１００の構成例を概略的に示す。露光装置１００は、照明光学系１０４と投影光学系１０６とを含む。照明光学系１０４は、例えば、ガスレーザ装置２から入射したパルスレーザ光Ｌｐによって、レチクルステージＲＴ上に配置された図示しないレチクルのレチクルパターンを照明する。投影光学系１０６は、レチクルを透過したパルスレーザ光Ｌｐを、縮小投影してワークピーステーブルＷＴ上に配置された図示しないワークピースに結像させる。ワークピースはフォトレジストが塗布された半導体ウエハ等の感光基板である。
　露光装置１００は、レチクルステージＲＴとワークピーステーブルＷＴとを同期して平行移動させることにより、レチクルパターンを反映したパルスレーザ光Ｌｐをワークピースに露光する。以上のような露光工程によって半導体ウエハにレチクルパターンを転写後、複数の工程を経ることで半導体デバイスを製造できる。半導体デバイスは本開示における「電子デバイス」の一例である。
　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。したがって、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本開示の各実施形態に変更を加えることができることは、当業者には明らかであろう。
　本明細書及び添付の特許請求の範囲全体で使用される用語は、「限定的でない」用語と解釈されるべきである。例えば、「含む」又は「含まれる」という用語は、「含まれるものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。「有する」という用語は、「有するものとして記載されたものに限定されない」と解釈されるべきである。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載される修飾句「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１又はそれ以上」を意味すると解釈されるべきである。

Claims (12)

  1. 　電源と、
    　前記電源に並列に接続された主コンデンサと、
    　固体スイッチと、
    　一次側が前記固体スイッチを介して前記主コンデンサに並列に接続された昇圧用トランスと、
    　前記主コンデンサの電荷が転送される第１転送コンデンサと、第１磁気スイッチを有し、前記昇圧用トランスの二次側に接続された第１磁気パルス圧縮回路と、
    　前記第１転送コンデンサの電荷が転送される第２転送コンデンサと、第２磁気スイッチを有し、前記第１磁気パルス圧縮回路の後段に接続された第２磁気パルス圧縮回路と、
    　前記第２磁気パルス圧縮回路の後段に接続され、前記第２転送コンデンサの電荷が転送されるピーキングコンデンサと、
    　カソード電極とアノード電極とからなり、前記ピーキングコンデンサに並列に接続された一対の放電電極と、
    　前記主コンデンサに一次側が並列に接続され、二次側が前記第１転送コンデンサに並列に接続され、主放電後に前記一対の放電電極が生成した電荷を前記主コンデンサに転送する回生用トランスと、
    　前記第１磁気スイッチ及び前記第２磁気スイッチをリセットするリセット回路と、
    　を備え、
    　主放電が開始してから０．５μｓ以上２０μｓ以下の期間内におけるカソード電極の電位が－２００Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲内である、
    　ガスレーザ装置。
  2. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記第１転送コンデンサの容量をＣＣ１、前記第２転送コンデンサの容量をＣＣ２、前記ピーキングコンデンサの容量をＣＣｐとした場合に、ＣＣｐ＜ＣＣ１＜ＣＣ２の関係を満たす。
  3. 　請求項２に記載のガスレーザ装置であって、
    　５ｎＦ＜ＣＣ１＜１０ｎＦの関係を満たす。
  4. 　請求項３に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記第１転送コンデンサから前記第２転送コンデンサに電荷を転送した後に残留する前記第１転送コンデンサの残留電圧をＶｒｄとした場合に、－１．５ｋＶ＜Ｖｒｄ＜０Ｖの関係を満たす。
  5. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記主コンデンサの容量をＣＣ０、前記第１転送コンデンサの容量をＣＣ１、前記回生用トランスの一次巻線の巻数をＮＴＣ２１、前記回生用トランスの二次巻線の巻数をＮＴＣ２２とした場合に、ＮＴＣ２２／ＮＴＣ２１＞（ＣＣ０／ＣＣ１）０．５の関係を満たす。
  6. 　請求項５に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記昇圧用トランスの一次巻線の巻数をＮＴＣ１１、前記昇圧用トランスの二次巻線の巻数をＮＴＣ１２とした場合に、ＮＴＣ１２／ＮＴＣ１１＞（ＣＣ０／ＣＣ１）０．５の関係を満たす。
  7. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　リセット時に前記第１磁気パルス圧縮回路に発生する電流をＩｓｒ１、リセット時に前記第２磁気パルス圧縮回路に発生する電流をＩｓｒ２とした場合に、Ｉｓｒ２＞２．５×Ｉｓｒ１の関係を満たす。
  8. 　請求項７に記載のガスレーザ装置であって、
    　リセット時に前記リセット回路に流れるリセット電流は３Ａ以上である。
  9. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記主コンデンサの容量をＣＣ０、前記第１転送コンデンサの容量をＣＣ１、前記第２転送コンデンサの容量をＣＣ２、前記ピーキングコンデンサの容量をＣＣｐ、前記回生用トランスの一次巻線の巻数をＮＴＣ２１、前記回生用トランスの二次巻線の巻数をＮＴＣ２２、リセット時に前記第１磁気パルス圧縮回路に発生する電流をＩｓｒ１、リセット時に前記第２磁気パルス圧縮回路に発生する電流をＩｓｒ２とした場合に、
    　ＣＣｐ＜ＣＣ１＜ＣＣ２、ＮＴＣ２２／ＮＴＣ２１＞（ＣＣ０／ＣＣ１）０．５、及びＩｓｒ２＞２．５×Ｉｓｒ１の関係を満たす。
  10. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　固体スイッチは、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタである。
  11. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記昇圧用トランスは一次巻線と二次巻線とが逆極性であり、前記回生用トランスは一次巻線と二次巻線とが同極性である。
  12. 　電子デバイスの製造方法であって、
    　電源と、
    　前記電源に並列に接続された主コンデンサと、
    　固体スイッチと、
    　一次側が前記固体スイッチを介して前記主コンデンサに並列に接続された昇圧用トランスと、
    　前記主コンデンサの電荷が転送される第１転送コンデンサと、第１磁気スイッチを有し、前記昇圧用トランスの二次側に接続された第１磁気パルス圧縮回路と、
    　前記第１転送コンデンサの電荷が転送される第２転送コンデンサと、第２磁気スイッチを有し、前記第１磁気パルス圧縮回路の後段に接続された第２磁気パルス圧縮回路と、
    　前記第２磁気パルス圧縮回路の後段に接続され、前記第２転送コンデンサの電荷が転送されるピーキングコンデンサと、
    　カソード電極とアノード電極とからなり、前記ピーキングコンデンサに並列に接続された一対の放電電極と、
    　前記主コンデンサに一次側が並列に接続され、二次側が前記第１転送コンデンサに並列に接続され、主放電後に前記一対の放電電極が生成した電荷を前記主コンデンサに転送する回生用トランスと、
    　前記第１磁気スイッチ及び前記第２磁気スイッチをリセットするリセット回路と、
    　を備え、
    　主放電が開始してから０．５μｓ以上２０μｓ以下の期間内におけるカソード電極の電位が－２００Ｖ以上２００Ｖ以下の範囲内である、
    　ガスレーザ装置によってレーザ光を生成し、
    　前記レーザ光を露光装置に出力し、
    　電子デバイスを製造するために、前記露光装置内で感光基板に前記レーザ光を露光することを含む、
    　電子デバイスの製造方法。
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