WO2024185147A1 - 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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WO2024185147A1
WO2024185147A1 PCT/JP2023/009158 JP2023009158W WO2024185147A1 WO 2024185147 A1 WO2024185147 A1 WO 2024185147A1 JP 2023009158 W JP2023009158 W JP 2023009158W WO 2024185147 A1 WO2024185147 A1 WO 2024185147A1
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WO
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discharge control
laser
gas
electrode
processor
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PCT/JP2023/009158
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English (en)
French (fr)
Inventor
一喜 永井
健史 植山
Original Assignee
ギガフォトン株式会社
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Publication date
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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
    • H01S3/02—Constructional details
    • H01S3/03—Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038—Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition
    • 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
    • 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
    • H01S3/14—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range characterised by the material used as the active medium
    • H01S3/22—Gases
    • H01S3/223—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms

Definitions

  • This disclosure relates to a gas laser apparatus and a method for manufacturing an electronic device.
  • gas laser devices used for exposure include KrF excimer laser devices that output laser light with a wavelength of approximately 248 nm, and ArF excimer laser devices that output laser light with a wavelength of approximately 193 nm.
  • the spectral linewidth of the natural oscillation light of KrF excimer laser devices and ArF excimer laser devices is wide, at 350 to 400 pm. Therefore, if a 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, the resolution may decrease. Therefore, it is necessary to narrow the spectral linewidth of the laser light output from the gas laser device to a level where chromatic aberration can be ignored. For this reason, a line narrowing module (LNM) containing a narrowing element (such as an etalon or grating) may be provided in the laser resonator of the gas laser device to narrow the spectral linewidth.
  • LNM line narrowing module
  • a narrowing element such as an etalon or grating
  • a gas laser device includes a laser chamber filled with laser gas containing fluorine gas, a main electrode disposed inside the laser chamber, a preionization electrode disposed inside the laser chamber, a power supply device that supplies power to the main electrode and the preionization electrode, and a processor that controls the power supply device to execute a first discharge control that discharges the preionization electrode and the main electrode, and a second discharge control that discharges only the preionization electrode without discharging the main electrode.
  • a method for manufacturing an electronic device includes generating laser light using a gas laser apparatus including a laser chamber filled with laser gas including fluorine gas, a main electrode disposed inside the laser chamber, a preionization electrode disposed inside the laser chamber, a power supply device that supplies power to the main electrode and the preionization electrode, and a processor that controls the power supply device to execute a first discharge control that discharges the preionization electrode and the main electrode, and a second discharge control that discharges only the preionization electrode without discharging the main electrode, outputting the laser light to an exposure device, and exposing a photosensitive substrate to the laser light in the exposure device to manufacture an electronic device.
  • a gas laser apparatus including a laser chamber filled with laser gas including fluorine gas, a main electrode disposed inside the laser chamber, a preionization electrode disposed inside the laser chamber, a power supply device that supplies power to the main electrode and the preionization electrode, and a processor that controls the power supply device to execute a first discharge control that discharges the pre
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a gas laser device according to a comparative example.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a gas laser device according to a comparative example.
  • FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a power supply device according to a comparative example.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a flow of processing executed by the processor according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power supply device according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing the results of a simulation of various voltages applied to the power supply device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a power supply device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of a simulation of various voltages applied to the power supply device according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a power supply device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of a simulation of various voltages applied to the power supply device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of a power supply device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of the configuration of an exposure apparatus.
  • the comparative example of the present disclosure is a form that the applicant recognizes as being known only by the applicant, and is not a publicly known example that the applicant acknowledges.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration of the gas laser apparatus 2.
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the gas laser apparatus 2 shown in Figure 1 as viewed from the Z direction.
  • the gas laser apparatus 2 is a discharge excitation type gas laser apparatus that excites a laser gas by discharging, such as an excimer laser apparatus.
  • the traveling direction of the pulsed laser light PL output from the gas laser device 2 is the Z direction.
  • the discharge direction which will be described later, is the Y direction.
  • the direction perpendicular to the Z direction and the Y direction is the X direction.
  • the pulsed laser light PL is an example of the "laser light" according to the technology disclosed herein.
  • 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 processor 14, a pressure sensor 17, and a laser resonator.
  • the laser resonator is composed of a line narrowing module 15 and an output coupling mirror (OC) 16.
  • the charger 11 is an example of a "first power source” according to the technology disclosed herein.
  • the PPM 12 is an example of a "power generation circuit” according to the technology disclosed herein.
  • the laser chamber 10 is a metal container made of, for example, aluminum metal with a nickel-plated surface. As shown in Figures 1 and 2, inside the laser chamber 10, a main electrode 20, a ground plate 21, wiring 22, a fan 23, a heat exchanger 24, a preionization electrode 19, an electrical insulation guide 28, and a metal damper 29 are provided.
  • the preionization electrode 19 includes an outer preionization electrode 19a, a dielectric pipe 19b, and an inner preionization electrode 19c.
  • a laser gas containing fluorine is sealed as a laser medium.
  • the laser gas contains, for example, rare gases such as argon, krypton, and xenon, buffer gases such as neon and helium, and halogen gases such as fluorine and chlorine.
  • the PPM 12 includes a charging capacitor C0 , which will be described later, and is connected to the main electrode 20 via a feedthrough 25.
  • the PPM 12 includes a switch SW1 for discharging the main electrode 20.
  • the charger 11 is connected to the charging capacitor C0 of the PPM 12.
  • the discharge occurring at the main electrode 20 is referred to as a main discharge.
  • the switch SW1 is an example of a "first switch" according to the technology of the present disclosure.
  • the ground plate 21 is connected to the laser chamber 10 via wiring 22.
  • the laser chamber 10 is grounded to the ground. Therefore, the ground plate 21 is grounded to the ground via wiring 22.
  • the end of the ground plate 21 in the Z direction is fixed to the laser chamber 10.
  • the fan 23 is a cross-flow fan for circulating the laser gas within the laser chamber 10, and is disposed on the opposite side of the discharge space 27 from the ground plate 21.
  • a motor 23a that drives and rotates the fan 23 is connected to the laser chamber 10.
  • the laser gas blown out from the fan 23 flows into the discharge space 27.
  • the flow direction of the laser gas flowing into the discharge space 27 is approximately parallel to the X direction.
  • the laser gas flowing out from the discharge space 27 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.
  • the electrical insulating guide 28 is disposed on the surface of the electrical insulating plate 26 facing the discharge space 27 so as to sandwich the cathode electrode 20a.
  • the electrical insulating guide 28 is formed in a shape that guides the flow of the laser gas so that the laser gas from the fan 23 flows efficiently between the cathode electrode 20a and the anode electrode 20b.
  • the electrical insulating guide 28 and the electrical insulating plate 26 are formed of ceramics such as alumina ( Al2O3 ) that has low reactivity with fluorine gas.
  • the metal damper 29 is disposed on the surface of the ground plate 21 facing the discharge space 27, sandwiching the anode electrode 20b.
  • the metal damper 29 is made of, for example, porous nickel metal that has low reactivity with fluorine gas.
  • a laser gas supply device 18a and a laser gas exhaust device 18b are connected to the laser chamber 10.
  • the laser gas supply device 18a includes a valve and a flow control valve, and is connected to a gas cylinder that contains laser gas.
  • the laser gas exhaust device 18b includes a valve and an exhaust pump.
  • Windows 10a and 10b are provided at the ends of the laser chamber 10 to emit 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 27 and the windows 10a and 10b.
  • the line-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 it to the grating 15b side.
  • Grating 15b is arranged in a Littrow configuration in which the angle of incidence and the angle of diffraction are the same.
  • Grating 15b is a wavelength selection element that selectively extracts light near a specific wavelength depending on 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 a portion of the light emitted from the laser chamber 10 through the window 10b and reflects the other portion 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 travels back and forth between the line narrowing module 15 and the output coupling mirror 16, and is amplified each time it passes through the discharge space 27. A portion of the amplified light is output as pulsed laser light PL via the output coupling mirror 16.
  • the pulse energy measuring unit 13 is disposed in the optical path of the pulsed laser light PL outputted via the output coupling mirror 16.
  • the pulse energy measuring unit 13 includes a beam splitter 13a, a focusing optical system 13b, and an optical sensor 13c.
  • the beam splitter 13a transmits the pulsed laser light PL with high transmittance and reflects a portion of the pulsed laser light PL toward the focusing optical system 13b.
  • the focusing optical system 13b focuses the light reflected by the beam splitter 13a on the light receiving surface of the optical sensor 13c.
  • the optical sensor 13c measures the pulse energy of the light focused on the light receiving surface and outputs the measurement value to the processor 14.
  • the pressure sensor 17 detects the gas pressure in the laser chamber 10 and outputs the detected value to the processor 14.
  • the processor 14 determines the gas pressure of the laser gas in the laser chamber 10 based on the detected gas pressure value and the charging voltage Vhv of the charger 11.
  • the charger 11 is a high-voltage power supply that supplies a charging voltage Vhv to a charging capacitor C0 included in the PPM 12.
  • a switch SW1 of the PPM 12 is controlled by the processor 14. When the switch SW1 changes from off to on, the PPM 12 generates a high-voltage pulse from the electrical energy stored in the charging capacitor C0 and applies it to the main electrode 20.
  • the charger 11 and the PPM 12 are included in a power supply device 30 that supplies power to the preionization electrode 19 and the main electrode 20, as will be described in detail later with reference to FIG.
  • the processor 14 is a processing device that transmits and receives various signals to and from an exposure apparatus controller 110 provided in the exposure apparatus 100. For example, the target pulse energy Et of the pulsed laser light PL output to the exposure apparatus 100, an oscillation trigger signal, etc. are transmitted from the exposure apparatus controller 110 to the processor 14.
  • the processor 14 comprehensively controls the operation of each component of the gas laser device 2 based on various signals sent from the exposure device controller 110, the measured pulse energy value, the detected gas pressure value, etc.
  • the processor 14 functions as a controller for the gas laser device 2.
  • the processor 14 is a processing device including a storage device in which a control program is stored, and a CPU (Central Processing Unit) that executes the control program.
  • the processor 14 is specially configured or programmed to execute various processes included in the present disclosure.
  • the storage device is a non-transitory computer-readable storage medium, and includes, for example, a memory that is a primary storage device and a storage that is an auxiliary storage device.
  • the storage device may be a semiconductor memory, a hard disk drive (HDD) device, or a solid state drive (SSD) device, or a combination of two or more of these.
  • the processor 14 controls the laser gas supply device 18a to supply laser gas into the laser chamber 10, and drives the motor 23a to rotate the fan 23. This causes the laser gas to circulate within the laser chamber 10.
  • the processor 14 receives the target pulse energy Et and the oscillation trigger signal transmitted from the exposure device controller 110.
  • the oscillation trigger signal is a signal that instructs the gas laser device 2 to output one pulse of pulsed laser light PL.
  • the processor 14 sets a charging voltage Vhv corresponding to the target pulse energy Et in the charger 11.
  • the processor 14 operates the switch SW1 of the PPM 12 in synchronization with the oscillation trigger signal.
  • the discharge space 27 After that, when the voltage between the cathode electrode 20a and the anode electrode 20b reaches the breakdown voltage, a main discharge occurs in the discharge space 27. If the discharge direction of the main discharge is the direction in which electrons flow, the discharge direction is from the cathode electrode 20a to the anode electrode 20b. When the main discharge occurs, the laser gas in the discharge space 27 is excited and emits light.
  • the metal damper 29 prevents the acoustic waves generated by the main discharge from being reflected and returning to the discharge space 27.
  • the laser gas circulates within the laser chamber 10, causing the discharge products generated in the discharge space 27 to move downstream.
  • the light emitted from the laser gas is reflected by the line narrowing module 15 and the output coupling mirror 16 and travels back and forth within the laser resonator, resulting in laser oscillation.
  • the light narrowed by the line narrowing module 15 is output from the output coupling mirror 16 as pulsed laser light PL.
  • a portion of the pulsed laser light PL output from the output coupling mirror 16 is incident on the pulse energy measuring unit 13.
  • the pulse energy measuring unit 13 measures the pulse energy E of the incident pulsed laser light PL and outputs the measurement value to the processor 14.
  • the processor 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 processor 14 feedback controls the charging voltage Vhv so that the measured value of the pulse energy E becomes the target pulse energy Et.
  • the processor 14 controls the laser gas supply device 18a to supply laser gas into the laser chamber 10 until the specified pressure is reached. Also, if the charging voltage Vhv becomes lower than the minimum value of the allowable range, the processor 14 controls the laser gas exhaust device 18a to exhaust the laser gas from the laser chamber 10 until the specified pressure is reached.
  • the gas laser device 2 is not necessarily limited to a narrow-band laser device, but may be a laser device that outputs naturally oscillating light.
  • a high-reflection mirror may be disposed in place of the narrow-band module 15.
  • the gas laser device 2 may be an F2 laser device that uses a laser gas containing fluorine gas and a buffer gas.
  • Fig. 3 shows a schematic configuration of a power supply device 30 according to a comparative example.
  • the power supply device 30 includes a charger 11, a PPM 12, and a voltage dividing circuit 31.
  • the power supply device 30 supplies power to the preionization electrode 19 and the main electrode 20 under the control of the processor 14, thereby discharging the preionization electrode 19 and the main electrode 20.
  • the voltage divider circuit 31 and the main electrode 20 are connected in parallel to the output terminal of the PPM 12.
  • the preionization electrode 19 is connected to the voltage divider circuit 31.
  • the PPM 12 includes the above-mentioned switch SW1 , transformer TC1 , magnetic switches MS1 , MS2 , and MS3 , charging capacitor C0 , and capacitors C1 , C2 , and C3 .
  • the charging capacitor C0 is connected to a charger 11.
  • the charger 11 is a DC charger.
  • the switch SW1 is a semiconductor switching element such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).
  • the switch SW1 is turned on/off based on a control signal from the processor 14.
  • the transformer TC1 is an example of a "first transformer" according to the technology of the present disclosure.
  • the magnetic switches MS1 , MS2 , and MS3 and the capacitors C1 and C2 constitute a magnetic pulse compression circuit that compresses the pulse width of the current flowing from the transformer TC1 to the capacitor C3 .
  • the capacitor C3 is an example of a "peaking capacitor" according to the technology of the present disclosure.
  • the switch SW1 is provided between the charging capacitor C0 and the primary side of the transformer TC1 .
  • the magnetic switch MS1 is provided between the secondary side of the transformer TC1 and the capacitor C1 .
  • the magnetic switch MS2 is provided between the capacitors C1 and C2 .
  • the magnetic switch MS3 is provided between the capacitors C2 and C3 .
  • the primary and secondary sides of the transformer TC1 are electrically insulated.
  • the winding directions of the primary and secondary sides of the transformer TC1 are opposite, i.e. additive polarity. When the winding directions of the primary and secondary sides are the same, it is called depolarization.
  • the voltage dividing circuit 31 is configured by connecting inductance L0 , capacitor C11 , and capacitor C12 in series, and prevents insulation breakdown due to application of an excessive voltage to the preionization electrode 19.
  • the preionization inner electrode 19c of the preionization electrode 19 is connected to the connection point between the capacitors C11 and C12 .
  • the capacitor C12 functions as a preionization capacitor for applying a voltage to the preionization electrode 19.
  • a charging voltage Vhv is set by the processor 14. Then, the charger 11 charges the charging capacitor C0 based on the set charging voltage Vhv.
  • the transformer TC1 when a current flows on the primary side of the transformer TC1 , electromagnetic induction causes a current to flow in the reverse direction on the secondary side of the transformer TC1 .
  • the electromotive force generated by the current flowing on the secondary side of the transformer TC1 closes the magnetic switch MS1 , causing a current to flow from the secondary side of the transformer TC1 to the capacitor C1 , thereby charging the capacitor C1 .
  • the magnetic switch MS2 As the capacitor C1 is charged, the magnetic switch MS2 is closed and a current flows from the capacitor C1 to the capacitor C2 , charging the capacitor C2 . At this time, the capacitor C2 is charged with a pulse width shorter than the pulse width of the current used to charge the capacitor C1 .
  • the magnetic switch MS3 As the capacitor C2 is charged, the magnetic switch MS3 is closed and a current flows from the capacitor C2 to the capacitor C3 , charging the capacitor C3 . At this time, the capacitor C3 is charged with a pulse width shorter than the pulse width of the current used to charge the capacitor C2 .
  • a voltage is applied from the capacitor C3 to the voltage dividing circuit 31.
  • the voltage dividing circuit 31 divides the applied voltage.
  • the divided voltage is applied from the capacitor C12 to the preionization electrode 19, causing a corona discharge.
  • a voltage is applied from the capacitor C3 to the main electrode 20, causing a main discharge.
  • a main discharge occurs at the main electrode 20 in conjunction with the generation of a corona discharge at the preionization electrode 19, and this main discharge excites the laser gas to generate pulsed laser light PL.
  • the laser gas contains carbon components derived from carbon attached to the inner walls of the laser chamber 10, the O-ring, etc.
  • the carbon components contained in the laser gas react with fluorine due to the main discharge to generate carbon fluoride (CF 4 ). It is believed that this carbon fluoride is removed to some extent by decomposition by the pulsed laser light PL generated by the main discharge or by the main discharge, but since the amount generated is greater than the amount removed, the concentration of carbon fluoride in the laser gas increases as the main discharge is repeated. Since carbon fluoride has the property of absorbing the pulsed laser light PL, the pulse energy of the pulsed laser light PL output from the gas laser device 2 decreases as the main discharge is repeated.
  • a gas laser apparatus 2 according to a first embodiment of the present disclosure has a similar configuration to the gas laser apparatus 2 according to the comparative example, except for the processing executed by the processor 14.
  • the configuration of a power supply device 30 is also the same as that of the comparative example.
  • the processor 14 executes a first discharge control for discharging the preionization electrode 19 and the main electrode 20, and a second discharge control for discharging only the preionization electrode 19, by controlling the charging voltage of the charger 11.
  • the processor 14 executes the first discharge control and the second discharge control by changing the charging voltage.
  • the processor 14 sets the first charging voltage Vhv1 in the charger 11, and performs a process of turning on the switch SW1 after the charging capacitor C0 is charged.
  • the first charging voltage Vhv1 is a voltage according to the target pulse energy Et, as in the comparative example, and is a voltage equal to or higher than the breakdown voltage at which breakdown occurs in the discharge space 27.
  • the breakdown voltage is 10 kV. That is, the first charging voltage Vhv1 is equal to or higher than 10 kV.
  • the processor 14 sets the second charging voltage Vhv2 lower than the first charging voltage Vhv1 in the charger 11, and performs a process of turning on the switch SW1 after the charging capacitor C0 is charged.
  • the second charging voltage Vhv2 is a voltage lower than the dielectric breakdown voltage.
  • the second charging voltage Vhv2 is in the range of 4 kV or more and 9 kV or less.
  • Fig. 4 shows the flow of processing executed by the processor 14 according to the first embodiment.
  • step S10 the processor 14 determines whether or not it has received an oscillation trigger signal transmitted from the exposure apparatus controller 110. If the processor 14 determines that it has received an oscillation trigger signal (step S10: YES), it transitions the process to step S11.
  • step S11 the processor 14 sets the first charging voltage Vhv1 in the charger 11, and after the charging capacitor C0 is charged, turns on the switch SW1 to discharge the preionization electrode 19 and the main electrode 20. This causes a corona discharge and a main discharge to occur.
  • step S11 the processor 14 returns the process to step S10.
  • the processor 14 repeatedly executes steps S10 and S11 until the determination in step S10 is negative.
  • step S10 determines that an oscillation trigger signal has not been received (step S10: NO)
  • the processor 14 transitions the process to step S12 (step S12).
  • step S12 the processor 14 determines whether a specified time has passed since the previous oscillation trigger signal was received. If the processor 14 determines that a specified time has passed since the previous oscillation trigger signal was received (step S12: YES), the processor 14 transitions to step S13.
  • step S13 the processor 14 sets the second charging voltage Vhv2 in the charger 11, and after the charging capacitor C0 is charged, the switch SW1 is turned on to discharge only the preionization electrode 19 (step S13). As a result, only corona discharge is generated.
  • step S12 NO
  • the processor 14 executes a first discharge control to discharge the main electrode 20 and the preionization electrode 19 based on instructions from the exposure device 100, and then executes a second discharge control to discharge only the preionization electrode 19 when a specified time has elapsed.
  • the processor 14 generates only a corona discharge without generating a main discharge during a period in which the pulsed laser light PL is not output.
  • the exposure apparatus 100 when the exposure apparatus 100 is in a paused state for maintenance or the like, the exposure apparatus 100 does not send an oscillation trigger signal to the gas laser device 2, so that only the pre-ionization electrode 19 discharges.
  • burst oscillation is an operation in which the gas laser device 2 outputs pulsed laser light PL at a constant frequency in response to an oscillation trigger signal transmitted at a constant frequency from the exposure device 100.
  • the burst oscillation stop period is a period in which the gas laser device 2 stops burst oscillation, and is the interval period between two burst oscillation periods.
  • the exposure device 100 irradiates the wafer with pulsed laser light PL supplied at a constant frequency from the gas laser device 2 via a reticle.
  • the wafer and reticle are replaced in the exposure device 100.
  • the concentration of carbon fluoride in the laser gas increases due to repeated occurrence of main discharge, but during the period when the pulsed laser light PL is not output, only corona discharge occurs and UV light is generated. During this period, the carbon fluoride in the laser gas is decomposed by the UV light and corona discharge, thereby reducing the concentration of carbon fluoride in the laser gas. Therefore, according to this embodiment, it is possible to reduce the concentration of carbon fluoride in the laser gas and suppress a reduction in the pulse energy of the pulsed laser light PL output from the gas laser device 2.
  • a gas laser apparatus 2 according to a second embodiment of the present disclosure has a similar configuration to the gas laser apparatus 2 according to the first embodiment, except for the processing executed by the processor 14 and the configuration of the power supply device 30.
  • the power supply device 30 includes a switch SW2 in addition to the charger 11, the PPM 12, and the voltage dividing circuit 31.
  • the switch SW2 is connected between the charging capacitor C0 and the voltage dividing circuit 31. Specifically, the switch SW2 is connected between a connection point P1 between the charger 11 and the charging capacitor C0 , and a connection point P2 between the capacitors C11 and C12 .
  • the switch SW2 is an example of a "second switch" according to the technology of the present disclosure.
  • the switch SW2 is a semiconductor switching element such as an IGBT, and is turned on/off based on a control signal from the processor 14.
  • the processor 14 controls the on/off of a current I flowing from the charging capacitor C0 to the capacitor C12 via the switch SW2 .
  • the processor 14 controls the switches SW1 and SW2 to execute a first discharge control for discharging the preionization electrode 19 and the main electrode 20, and a second discharge control for discharging only the preionization electrode 19.
  • the charging voltage Vhv set in the charger 11 is a value according to the target pulse energy Et.
  • the processor 14 performs a process of setting a charging voltage Vhv in the charger 11 and turning on the switch SW1 while keeping the switch SW2 off after the charging capacitor C0 is charged as the first discharge control.
  • the charging voltage Vhv is a voltage equal to or higher than the dielectric breakdown voltage. This causes the preionization electrode 19 and the main electrode 20 to discharge.
  • the processor 14 performs a process of setting a charging voltage Vhv in the charger 11, and after the charging capacitor C0 is charged, turning on the switch SW2 while keeping the switch SW1 off, as the second discharge control.
  • the switch SW2 is turned on, thereby establishing conduction between the charging capacitor C0 and the capacitor C12 , and a current I flows.
  • a voltage is applied from the capacitor C12 to the preionization electrode 19, and only the preionization electrode 19 is discharged.
  • step S11 the processor 14 sets the charging voltage Vhv in the charger 11, and after the charging capacitor C0 is charged, turns on the switch SW1 while keeping the switch SW2 off, thereby discharging the preionization electrode 19 and the main electrode 20. This causes a main discharge to occur in conjunction with the corona discharge.
  • step S13 the processor 14 sets the charging voltage Vhv in the charger 11, and after the charging capacitor C0 is charged, turns on the switch SW2 while keeping the switch SW1 off, thereby discharging only the preionization electrode 19. As a result, only corona discharge occurs.
  • V C0 represents the voltage of the charging capacitor C 0.
  • V C12 represents the voltage of the capacitor C 12.
  • V SW2 represents the voltage of the control signal applied from the processor 14 to the switch SW 2 .
  • the capacitance of the charging capacitor C0 is set to a value sufficiently larger than the capacitance of the capacitor C12 .
  • V C12 fluctuates within a range of not more than twice V C0 .
  • the concentration of carbon fluoride in the laser gas is reduced by generating only a corona discharge during a period in which the pulsed laser light PL is not output, thereby making it possible to suppress a reduction in the pulse energy of the pulsed laser light PL.
  • a gas laser apparatus 2 according to a third embodiment of the present disclosure has a similar configuration to the gas laser apparatus 2 according to the second embodiment, except that the configuration of the power supply device 30 is different.
  • the power supply device 30 includes a transformer TC2 and a switch SW2 in addition to a charger 11, a PPM 12, and a voltage dividing circuit 31.
  • the transformer TC2 is connected between the charging capacitor C0 and the voltage dividing circuit 31. Specifically, the primary side of the transformer TC2 is connected to the above-mentioned connection point P1, and the secondary side is connected to the above-mentioned connection point P2. In this embodiment, the transformer TC2 has additive polarity.
  • the transformer TC2 is an example of the "second transformer" according to the technology of the present disclosure.
  • the switch SW2 is connected to the primary side of the transformer TC2 .
  • the switch SW2 is a semiconductor switching element such as an IGBT.
  • the switch SW2 is turned on/off based on a control signal from the processor 14.
  • the processor 14 controls the on/off of a current I1 flowing from the charging capacitor C0 to the primary side of the transformer TC2 via the switch SW2 .
  • the switch SW2 is an example of a "second switch" according to the technology of the present disclosure.
  • the transformer TC2 since the transformer TC2 has additive polarity, when a current I1 flows on the primary side of the transformer TC2 , a current I2 flows in the reverse direction on the secondary side of the transformer TC2 . Note that the transformer TC2 may have depolarizing polarity.
  • the processor 14 controls the switches SW1 and SW2 to execute a first discharge control for discharging the preionization electrode 19 and the main electrode 20, and a second discharge control for discharging only the preionization electrode 19.
  • the charging voltage Vhv set in the charger 11 is a value according to the target pulse energy Et.
  • step S13 the processor 14 turns on switch SW2 while keeping switch SW1 off, so that current I1 flows through the primary side of transformer TC2 , and current I2 flows through the secondary side in response.
  • voltage is applied from capacitor C12 to preionization electrode 19, causing only preionization electrode 19 to discharge, generating only corona discharge.
  • Other operations of the gas laser apparatus 2 according to this embodiment are similar to those of the second embodiment.
  • V C0 represents the voltage of the charging capacitor C 0.
  • V C12 represents the voltage of the capacitor C 12.
  • V SW2 represents the voltage of the control signal applied from the processor 14 to the switch SW 2 .
  • the capacitance of the charging capacitor C0 is set to a value sufficiently larger than the capacitance of the capacitor C12 .
  • the absolute value of V C12 varies within a range of 2 ⁇ N 1 /N 2 times or less of V C0 .
  • N 1 /N 2 2.
  • the transformer TC2 has additive polarity, so the polarity of V C12 is reversed.
  • a gas laser apparatus 2 according to a fourth embodiment of the present disclosure has a configuration similar to that of the gas laser apparatus 2 according to the second embodiment, except for the processing executed by the processor 14 and the configuration of the power supply device 30.
  • the power supply device 30 includes a transformer TC2 and a full-bridge circuit 32 in addition to a charger 11, a PPM 12, and a voltage dividing circuit 31.
  • the transformer TC2 is provided between the charging capacitor C0 and the voltage dividing circuit 31.
  • the full bridge circuit 32 is connected between the charging capacitor C0 and the primary side of the transformer TC2 .
  • the primary side of the transformer TC2 is connected to the above-mentioned connection point P1 via the full bridge circuit 32, and the secondary side is connected to the above-mentioned connection point P2.
  • the transformer TC2 is depolarized. Note that the transformer TC2 is an example of a "second transformer" according to the technology of the present disclosure.
  • the full-bridge circuit 32 is composed of switches SW2 , SW3 , SW4 , and SW5 , and is capable of controlling the on/off and direction of a current flowing through the primary side of the transformer TC2 .
  • the switches SW2 , SW3 , SW4 , and SW5 are each a semiconductor switching element such as an IGBT.
  • the switches SW2 and SW3 are connected in series between the connection point P1 and ground.
  • the switches SW4 and SW5 are connected in series between the connection point P1 and ground.
  • One end of the primary side of the transformer TC2 is connected between the switches SW2 and SW3 .
  • the other end of the primary side of the transformer TC2 is connected between the switches SW4 and SW5 .
  • the switches SW2 and SW5 are turned on/off based on a first control signal from the processor 14.
  • the switches SW3 and SW4 are turned on/off based on a second control signal from the processor 14.
  • the processor 14 controls the on/off and current direction of the current flowing from the charging capacitor C0 to the primary side of the transformer TC2 via the full bridge circuit 32. Specifically, the processor 14 alternately turns on the switches SW2 , SW5 and the switches SW3 , SW4 . As a result, a positive current I1 and a reverse current I1r alternately flow in the primary side of the transformer TC2 . As a result, a positive current I2 and a reverse current I2r alternately flow in the secondary side of the transformer TC2 , and a positive voltage and a negative voltage are alternately applied to the preionization electrode 19.
  • the transformer TC2 since the transformer TC2 has a depolarizing polarity, when a current I1 flows on the primary side of the transformer TC2 , a current I2 flows on the secondary side in the same direction. Also, when a current I1r flows on the primary side of the transformer TC2, a current I2r flows on the secondary side in the same direction. Note that the transformer TC2 may have an additive polarity.
  • the processor 14 controls the switch SW1 and the full bridge circuit 32 to execute a first discharge control for discharging the preionization electrode 19 and the main electrode 20, and a second discharge control for discharging only the preionization electrode 19, as in the second embodiment.
  • the charging voltage Vhv set in the charger 11 is a value according to the target pulse energy Et.
  • step S11 the processor 14 sets the charging voltage Vhv in the charger 11, and after the charging capacitor C0 is charged, turns on the switch SW1 while keeping all of the switches SW2 , SW3 , SW4 , and SW5 of the full bridge circuit 32 off, thereby causing the preionization electrode 19 and the main electrode 20 to discharge.
  • step S13 the processor 14 sets the charging voltage Vhv in the charger 11, and after the charging capacitor C0 is charged, turns on one pair of the switches SW2 and SW5 and the switches SW3 and SW4 while keeping the switch SW1 off, thereby causing only the preionization electrode 19 to discharge.
  • step S13 every time the processor 14 executes step S13, it turns on one of the pairs of switches SW2 , SW5 and SW3 , SW4 that is different from the pair that was turned on the previous time. That is, the processor 14 alternately turns on the switches SW2 , SW5 and SW3 , SW4 . This causes corona discharges with positive polarity and corona discharges with negative polarity to occur alternately.
  • V C0 indicates the voltage of the charging capacitor C 0.
  • V C12 indicates the voltage of the capacitor C 12.
  • V SW25 indicates the voltage of the first control signal applied from the processor 14 to the switches SW 2 and SW 5.
  • V SW34 indicates the voltage of the second control signal applied from the processor 14 to the switches SW 3 and SW 4 .
  • the capacitance of the charging capacitor C0 is set to a value sufficiently larger than the capacitance of the capacitor C12 .
  • the absolute value of V C12 varies within a range of 2 ⁇ N 1 /N 2 times V C0 or less.
  • a gas laser apparatus 2 according to a fifth embodiment of the present disclosure has a configuration similar to that of the gas laser apparatus 2 according to the first embodiment, except for the processing executed by the processor 14 and the configuration of the power supply device 30.
  • FIG. 11 shows a schematic configuration of a power supply device 30 according to the fifth embodiment.
  • the power supply device 30 includes a charger 11, a PPM 12, and a pulsed power supply 33.
  • the voltage divider circuit 31 is not provided, and the preionization electrode 19 is separated from the charger 11 and the PPM 12.
  • the pulsed power supply 33 is an example of a "second power supply” according to the technology disclosed herein.
  • the PPM 12 supplies power to the main electrode 20, and the pulsed power supply 33 supplies power to the preionization electrode 19.
  • the pulse power supply 33 is connected to the preionization electrode 19. Specifically, the pulse power supply 33 is connected between the preionization outer electrode 19a and the preionization inner electrode 19c.
  • the pulse power supply 33 is connected to the processor 14, and applies a pulse voltage to the preionization electrode 19 based on a control signal from the processor 14. For example, the pulse voltage is in the range of 3 kV to 8 kV.
  • the processor 14 controls the charger 11 and the pulse power supply 33 to execute a first discharge control for discharging the preionization electrode 19 and the main electrode 20, and a second discharge control for discharging only the preionization electrode 19.
  • step S11 the processor 14 sets the charging voltage Vhv in the charger 11, and controls the pulse power supply 33 to apply a pulse voltage to the preionization electrode 19 while keeping the switch SW1 off, thereby discharging the preionization electrode 19. Then, after the charging capacitor C0 is charged, the switch SW1 is turned on to discharge the main electrode 20.
  • step S13 the processor 14 controls the pulse power supply 33 to apply a pulse voltage to the preionization electrode 19 while keeping the switch SW1 turned off, thereby discharging only the preionization electrode 19.
  • a pulse power supply 33 is used that is separate from the charger 11, so a pulse voltage can be applied directly to the preionization electrode 19 without using a capacitor for preionization. This improves the efficiency of corona discharge.
  • the processor 14 executes the second discharge control when a specified time has elapsed after executing the first discharge control based on the oscillation trigger signal transmitted from the exposure apparatus 100.
  • the processor 14 may execute the second discharge control when it receives a signal from the exposure apparatus 100 indicating that the exposure apparatus 100 is in a paused state.
  • the processor 14 may also execute the second discharge control when it receives a signal from the exposure apparatus 100 indicating that it is in a burst oscillation stop period.
  • the processor 14 repeatedly executes the second discharge control after a specified time has elapsed unless an oscillation trigger signal is received from the exposure apparatus 100, but the number of times the second discharge control is executed may be limited. Specifically, when executing the second discharge control, the number of times the second discharge control is executed may be limited according to the number of times the first discharge control was executed immediately before. For example, the number of times the second discharge control is executed may be limited within a range of 0.001% to 1% of the number of times the first discharge control was executed immediately before. For example, after the main discharge is executed 100,000 times, only the corona discharge is executed 1 to 1,000 times.
  • FIG. 12 shows a schematic configuration example of an exposure apparatus 100.
  • the exposure apparatus 100 includes an illumination optical system 104 and a projection optical system 106.
  • the illumination optical system 104 illuminates a reticle pattern of a reticle (not shown) arranged on a reticle stage RT with a pulsed laser beam PL incident from, for example, a gas laser device 2.
  • the projection optical system 106 reduces and projects the pulsed laser beam PL transmitted through the reticle to form an image on a workpiece (not shown) arranged on a workpiece table WT.
  • the workpiece is a photosensitive substrate such as a semiconductor wafer coated with photoresist.
  • the exposure apparatus 100 exposes the workpiece to pulsed laser light PL reflecting the reticle pattern by synchronously translating the reticle stage RT and the workpiece table WT. After the reticle pattern is transferred to the semiconductor wafer by the exposure process described above, a semiconductor device can be manufactured through multiple processes.
  • a semiconductor device is an example of an "electronic device" in this disclosure.
  • the gas laser device 2 can be used for laser processing other than the manufacture of electronic devices, such as drilling.

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Abstract

本開示の１つの観点に係るガスレーザ装置は、フッ素ガスを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、レーザチャンバの内部に配置された主電極と、レーザチャンバの内部に配置された予備電離電極と、主電極と予備電離電極に電力を供給する電力供給装置と、電力供給装置を制御して、予備電離電極と主電極とを放電させる第１放電制御と、主電極を放電させずに予備電離電極のみを放電させる第２放電制御とを実行するプロセッサと、を備える。

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。
特開平１１－１３５８５８号公報
概要
　本開示の１つの観点に係るガスレーザ装置は、フッ素ガスを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、レーザチャンバの内部に配置された主電極と、レーザチャンバの内部に配置された予備電離電極と、主電極と予備電離電極に電力を供給する電力供給装置と、電力供給装置を制御して、予備電離電極と主電極とを放電させる第１放電制御と、主電極を放電させずに予備電離電極のみを放電させる第２放電制御とを実行するプロセッサと、を備える。
　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、フッ素ガスを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、レーザチャンバの内部に配置された主電極と、レーザチャンバの内部に配置された予備電離電極と、主電極と予備電離電極に電力を供給する電力供給装置と、電力供給装置を制御して、予備電離電極と主電極とを放電させる第１放電制御と、主電極を放電させずに予備電離電極のみを放電させる第２放電制御とを実行するプロセッサと、を備え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、比較例に係る電力供給装置の構成を概略的に示す回路図である。 図４は、第１実施形態に係るプロセッサが実行する処理の流れを示すフローチャートである。 図５は、第２実施形態に係る電力供給装置の構成を概略的に示す回路図である。 図６は、第２実施形態に係る電力供給装置に印加される各種電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。 図７は、第３実施形態に係る電力供給装置の構成を概略的に示す回路図である。 図８は、第３実施形態に係る電力供給装置に印加される各種電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。 図９は、第４実施形態に係る電力供給装置の構成を概略的に示す回路図である。 図１０は、第４実施形態に係る電力供給装置に印加される各種電圧のシミュレーション結果を示すグラフである。 図１１は、第５実施形態に係る電力供給装置の構成を概略的に示す回路図である。 図１２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
　　　１．１．１　構成
　　　１．１．２　動作
　　１．２　電力供給装置
　　　１．２．１　構成
　　　１．２．２　動作
　　１．３　課題
　２．第１実施形態
　　２．１　構成
　　２．２　動作
　　２．３　効果
　３．第２実施形態
　　３．１　構成
　　３．２　動作
　　３．３　効果
　４．第３実施形態
　　４．１　構成
　　４．２　動作
　　４．３　効果
　５．第４実施形態
　　５．１　構成
　　５．２　動作
　　５．３　効果
　６．第５実施形態
　　６．１　構成
　　６．２　動作
　　６．３　効果
　７．変形例
　８．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
　　　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の構成を説明する。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、レーザガスを放電により励起する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。なお、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。
　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（ＰＰＭ）１２と、パルスエネルギ計測部１３と、プロセッサ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（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「第１電源」の一例である。また、ＰＰＭ１２は、本開示の技術に係る「パワー発生回路」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。図１及び図２に示すように、レーザチャンバ１０の内部には、主電極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、予備電離電極１９と、電気絶縁ガイド２８と、金属ダンパ２９と、が設けられている。予備電離電極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、フッ素を含む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フッ素、塩素等を含む。
　また、レーザチャンバ１０には開口部が形成されている。レーザチャンバ１０には、この開口部を塞ぐように、不図示のＯリングを介して、フィードスルー２５が埋め込まれた電気絶縁プレート２６が取り付けられている。電気絶縁プレート２６上には、ＰＰＭ１２が配置されている。レーザチャンバ１０は、グランドに接地されている。
　ＰＰＭ１２は、後述する充電コンデンサＣ０を含み、フィードスルー２５を介して主電極２０に接続されている。ＰＰＭ１２は、主電極２０を放電させるためのスイッチＳＷ１を含んでいる。充電器１１は、ＰＰＭ１２の充電コンデンサＣ０に接続されている。以下、主電極２０で生じる放電を主放電という。なお、スイッチＳＷ１は、本開示の技術に係る「第１スイッチ」の一例である。
　主電極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の放電面との間の空間を、放電空間２７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、フィードスルー２５に接続されている。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。
　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。したがって、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２７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２７に流入する。放電空間２７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２７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。
　電気絶縁ガイド２８は、カソード電極２０ａを挟むように、電気絶縁プレート２６の放電空間２７側の面に配置されている。電気絶縁ガイド２８は、ファン２３からのレーザガスがカソード電極２０ａとアノード電極２０ｂとの間に効率よく流れるように、レーザガスの流れをガイドする形状に形成されている。電気絶縁ガイド２８及び電気絶縁プレート２６は、例えば、フッ素ガスとの反応性が低いアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックで形成されている。
　金属ダンパ２９は、アノード電極２０ｂを挟むように、グランドプレート２１の放電空間２７側の面に配置されている。金属ダンパ２９は、例えば、フッ素ガスと反応性が低い多孔質のニッケル金属で形成されている。
　レーザチャンバ１０には、レーザガス供給装置１８ａとレーザガス排気装置１８ｂとが接続されている。レーザガス供給装置１８ａは、バルブと流量制御弁を含み、レーザガスを収容したガスボンベと接続されている。レーザガス排気装置１８ｂは、バルブと排気ポンプとを含む。
　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２７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２７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、計測値をプロセッサ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、検出値をプロセッサ１４に出力する。プロセッサ１４は、ガス圧の検出値及び充電器１１の充電電圧Ｖｈｖ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に含まれる充電コンデンサＣ０に充電電圧Ｖｈｖを供給する高電圧電源である。ＰＰＭ１２のスイッチＳＷ１は、プロセッサ１４によって制御される。スイッチＳＷ１がオフからオンになると、ＰＰＭ１２は、充電コンデンサ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主電極２０に印加する。詳しくは図３を用いて後述するが、充電器１１とＰＰＭ１２とは、予備電離電極１９と主電極２０とに電力を供給する電力供給装置３０に含まれる。
　プロセッサ１４は、露光装置１００に設けられた露光装置コントローラ１１０との間で各種信号を送受信する処理装置である。例えば、プロセッサ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Ｅｔ、発振トリガ信号等が、露光装置コントローラ１１０から送信される。
　プロセッサ１４は、露光装置コントローラ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。
　プロセッサ１４は、ガスレーザ装置２のコントローラとして機能する。例えば、プロセッサ１４は、制御プログラムが記憶された記憶装置と、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）とを含む処理装置である。プロセッサ１４は、本開示に含まれる各種処理を実行するために特別に構成又はプログラムされている。記憶装置は、非一時的にコンピュータで読み取り可能な記憶媒体であり、例えば、主記憶装置であるメモリ及び補助記憶装置であるストレージを含む。なお、記憶装置は、半導体メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）装置、若しくはソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）装置、又はこれらの複数の組み合わせであってもよい。
　　　１．１．２　動作
　次に、比較例に係るガスレーザ装置２の動作を説明する。まず、プロセッサ１４は、レーザチャンバ１０内にレーザガスを供給させるようレーザガス供給装置１８ａを制御し、モータ２３ａを駆動してファン２３を回転させる。これにより、レーザチャンバ１０内のレーザガスが循環する。
　プロセッサ１４は、露光装置コントローラ１１０から送信される目標パルスエネルギＥｔ及び発振トリガ信号を受信する。なお、発振トリガ信号は、ガスレーザ装置２に１パルス分のパルスレーザ光ＰＬを出力させることを指示する信号である。
　プロセッサ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。プロセッサ１４は、発振トリガ信号に同期してＰＰＭ１２のスイッチＳＷ１を動作させる。
　ＰＰＭ１２のスイッチＳＷ１がオフからオンになると、予備電離電極１９の予備電離内電極１９ｃと予備電離外電極１９ａとの間、及び、カソード電極２０ａとアノード電極２０ｂとの間に電圧が印加される。これにより、予備電離電極１９でコロナ放電が発生し、ＵＶ（Ultraviolet）光が生成される。放電空間２７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。
　その後、カソード電極２０ａとアノード電極２０ｂとの間の電圧が絶縁破壊電圧に達すると、放電空間２７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２７のレーザガスは励起されて光を放出する。
　金属ダンパ２９により、主放電によって生成される音響波が反射されて再び放電空間２７に戻ることを抑制される。また、レーザガスがレーザチャンバ１０内を循環することによって、放電空間２７において生成される放電生成物が下流側に移動する。
　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、計測値をプロセッサ１４に出力する。
　プロセッサ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。プロセッサ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。
　プロセッサ１４は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最大値より高くなった場合には、レーザガス供給装置１８ａを制御して、所定の圧力になるまでレーザガスをレーザチャンバ１０内に供給する。また、プロセッサ１４は、充電電圧Ｖｈｖが許容範囲の最小値より低くなった場合には、レーザガス排気装置１８ａを制御して、所定の圧力になるまでレーザガスをレーザチャンバ１０内から排気する。
　なお、ガスレーザ装置２は、必ずしも狭帯域化レーザ装置に限られず、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１５の代わりに、高反射ミラーを配置してもよい。
　また、図１及び図２では、ガスレーザ装置２としてエキシマレーザ装置を例示しているが、ガスレーザ装置２は、フッ素ガスとバッファガスとを含むレーザガスを用いるＦ２レーザ装置等であってもよい。
　　１．２　電力供給装置
　　　１．２．１　構成
　図３は、比較例に係る電力供給装置３０の構成を概略的に示す。電力供給装置３０は、充電器１１と、ＰＰＭ１２と、分圧回路３１と、を含む。電力供給装置３０は、プロセッサ１４からの制御に基づいて、予備電離電極１９と主電極２０とに電力を供給することにより、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる。
　ＰＰＭ１２の出力端子に、分圧回路３１と主電極２０とが並列に接続されている。分圧回路３１には、予備電離電極１９が接続されている。
　ＰＰＭ１２は、上述したスイッチＳＷ１と、トランスＴＣ１と、磁気スイッチＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３と、充電コンデンサＣ０と、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、を含む。充電コンデンサＣ０は、充電器１１と接続されている。充電器１１は、直流充電器である。スイッチＳＷ１は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子である。スイッチＳＷ１は、プロセッサ１４からの制御信号に基づいてオン／オフ動作する。なお、トランスＴＣ１は、本開示の技術に係る「第１トランス」の一例である。
　磁気スイッチＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３とコンデンサＣ１，Ｃ２とは、トランスＴＣ１からコンデンサＣ３に流れる電流のパルス幅を圧縮する磁気パルス圧縮回路を構成している。なお、コンデンサＣ３は、本開示の技術に係る「ピーキングコンデンサ」の一例である。
　スイッチＳＷ１は、充電コンデンサＣ０とトランスＴＣ１の一次側との間に設けられている。磁気スイッチＭＳ１は、トランスＴＣ１の二次側とコンデンサＣ１との間に設けられている。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る。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る。
　トランスＴＣ１は、一次側と二次側が電気的に絶縁されている。また、トランスＴＣ１は、一次側と二次側の巻き線の方向が逆方向、すなわち加極性である。なお、一次側と二次側の巻き線の方向が同方向であることを減極性という。
　分圧回路３１は、インダクタンスＬ０、コンデンサＣ１１、及びコンデンサＣ１２を直列に接続することにより構成されており、予備電離電極１９への過大電圧印加による絶縁破壊を防止する。コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２との接続点には、予備電離電極１９の予備電離内電極１９ｃが接続されている。コンデンサＣ１２は、予備電離電極１９に電圧を印加するための予備電離用コンデンサとして機能する。
　　　１．２．２　動作
　次に、電力供給装置３０の動作を説明する。まず、充電器１１は、プロセッサ１４により、充電電圧Ｖｈｖが設定される。また、充電器１１は、設定された充電電圧Ｖｈｖに基づいて充電コンデンサＣ０を充電する。
　ＰＰＭ１２においては、プロセッサ１４からスイッチＳＷ１に制御信号が送信されると、スイッチＳＷ１が閉じ、充電コンデンサＣ０よりトランスＴＣ１の一次側に電流が流れる。
　トランスＴＣ１においては、トランスＴＣ１の一次側に電流が流れることで、電磁誘導により、トランスＴＣ１の二次側において逆方向に電流が流れる。トランスＴＣ１の二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ＴＣ１の二次側からコンデンサＣ１に電流が流れ、コンデンサＣ１が充電される。
　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に電流が流れて、コンデンサＣ２が充電される。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が充電される。
　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に電流が流れて、コンデンサＣ３が充電される。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が充電される。
　このように、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、及びコンデンサＣ３に順に電流が流れることにより電流のパルス幅が圧縮され、コンデンサＣ３に電荷が充電される。
　この後、コンデンサＣ３から分圧回路３１に電圧が印加される。分圧回路３１は、印加された電圧を分圧する。分圧された電圧がコンデンサＣ１２から予備電離電極１９に印加されることによりコロナ放電が発生する。そして、コンデンサＣ３から主電極２０に電圧が印加されることにより主放電が発生する。
　　１．３　課題
　比較例に係るガスレーザ装置２では、予備電離電極１９でコロナ放電が生じることに連動して主電極２０で主放電が生じ、この主放電がレーザガスを励起することによりパルスレーザ光ＰＬが発生する。
　レーザガスには、レーザチャンバ１０の内壁やＯリング等に付着した炭素に由来する炭素成分が含まれる。主放電によりレーザガスに含まれる炭素成分がフッ素と反応することでフッ化炭素（ＣＦ４）が生成される。このフッ化炭素は、主放電で発生するパルスレーザ光ＰＬや主放電により分解されることである程度除去されると考えられるが、除去される量よりも生成される量の方が多いため、主放電が繰り返し行われることによりレーザガス中のフッ化炭素の濃度が上昇する。フッ化炭素は、パルスレーザ光ＰＬを吸収する性質を有するので、主放電が繰り返し行われることにより、ガスレーザ装置２から出力されるパルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギが低下する。
　２．第１実施形態
　　２．１　構成
　本開示の第１実施形態に係るガスレーザ装置２は、プロセッサ１４が実行する処理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、本実施形態では、電力供給装置３０の構成は、比較例と同様である。
　本実施形態では、プロセッサ１４は、充電器１１の充電電圧を制御することにより、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる第１放電制御と、予備電離電極１９のみを放電させる第２放電制御とを実行する。本実施形態では、プロセッサ１４は、充電電圧を変更することにより第１放電制御と第２放電制御とを実行する。
　プロセッサ１４は、第１放電制御として、充電器１１に第１充電電圧Ｖｈｖ１を設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオンとする処理を行う。第１充電電圧Ｖｈｖ１は、比較例と同様に、目標パルスエネルギＥｔに応じた電圧であって、放電空間２７に絶縁破壊が生じる絶縁破壊電圧以上の電圧である。例えば、絶縁破壊電圧は、１０ｋＶである。すなわち、第１充電電圧Ｖｈｖ１は、１０ｋＶ以上である。充電器１１に第１充電電圧Ｖｈｖ１を設定した場合には、予備電離電極１９と主電極２０とが放電する。
　プロセッサ１４は、第２放電制御として、充電器１１に第１充電電圧Ｖｈｖ１より低い第２充電電圧Ｖｈｖ２を設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオンとする処理を行う。第２充電電圧Ｖｈｖ２は、絶縁破壊電圧未満の電圧である。例えば、第２充電電圧Ｖｈｖ２は、４ｋＶ以上９ｋＶ以下の範囲内である。充電器１１に第２充電電圧Ｖｈｖ２を設定した場合には、予備電離電極１９のみが放電する。
　　２．２　動作
　次に、第１実施形態に係るガスレーザ装置２の動作を説明する。図４は、第１実施形態に係るプロセッサ１４が実行する処理の流れを示す。
　まず、ステップＳ１０で、プロセッサ１４は、露光装置コントローラ１１０から送信される発振トリガ信号を受信したか否かを判定する。プロセッサ１４は、発振トリガ信号を受信したと判定した場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１１に移行させる。
　ステップＳ１１で、プロセッサ１４は、第１充電電圧Ｖｈｖ１を充電器１１に設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオンとすることにより、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる。これにより、コロナ放電と主放電とが発生する。
　ステップＳ１１の後、プロセッサ１４は、処理をステップＳ１０に戻す。プロセッサ１４は、ステップＳ１０で判定が否定されるまでの間、ステップＳ１０及びステップＳ１１を繰り返し実行する。
　プロセッサ１４は、発振トリガ信号を受信しなかったと判定した場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、処理をステップＳ１２に移行させる（ステップＳ１２）。
　ステップＳ１２で、プロセッサ１４は、発振トリガ信号を前回受信してから規定時間が経過しているか否かを判定する。プロセッサ１４は、発振トリガ信号を前回受信してから規定時間が経過していると判定した場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、処理をステップＳ１３に移行させる。
　ステップＳ１３で、プロセッサ１４は、第２充電電圧Ｖｈｖ２を充電器１１に設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオンとすることにより、予備電離電極１９のみを放電させる（ステップＳ１３）。これにより、コロナ放電のみが発生する。
　プロセッサ１４は、発振トリガ信号を前回受信してから規定時間が経過していないと判定した場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、処理をステップＳ１０に戻す。
　このように、プロセッサ１４は、露光装置１００からの指示に基づいて主電極２０と予備電離電極１９を放電させる第１放電制御を実行した後、規定時間が経過した場合に、予備電離電極１９のみを放電させる第２放電制御を実行する。すなわち、プロセッサ１４は、パルスレーザ光ＰＬを出力しない期間に、主放電を発生させずにコロナ放電のみを発生させる。
　以上の処理をプロセッサ１４が実行することにより、露光装置１００がメンテナンス等の休止状態である場合には、露光装置１００はガスレーザ装置２に発振トリガ信号を送信しないので、予備電離電極１９のみが放電する。
　また、ガスレーザ装置２がバースト発振とバースト発振停止とを繰り返し行う場合には、バースト発振期間に予備電離電極１９と主電極２０とが放電し、バースト発振停止期間に予備電離電極１９のみが放電する。バースト発振とは、露光装置１００から一定の周波数で送信される発振トリガ信号に応じてガスレーザ装置２が一定の周波数でパルスレーザ光ＰＬを出力する動作である。バースト発振停止期間とは、ガスレーザ装置２がバースト発振を停止する期間であって、２つのバースト発振期間の間のインターバル期間である。バースト発振期間には、露光装置１００は、ガスレーザ装置２から一定の周波数で供給されるパルスレーザ光ＰＬを、レチクルを介してウエハに照射する。バースト発振停止期間には、露光装置１００においてウエハやレチクルが交換される。
　　２．３　効果
　本実施形態では、主放電が繰り返し生じることによりレーザガス中のフッ化炭素の濃度が上昇するが、パルスレーザ光ＰＬを出力しない期間にコロナ放電のみが発生してＵＶ光が生成される。この期間にＵＶ光やコロナ放電によってレーザガス中のフッ化炭素が分解されることにより、レーザガス中のフッ化炭素の濃度が低下する。したがって、本実施形態によれば、レーザガス中のフッ化炭素の濃度を低下させて、ガスレーザ装置２から出力されるパルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギの低下を抑制することができる。
　３．第２実施形態
　　３．１　構成
　本開示の第２実施形態に係るガスレーザ装置２は、プロセッサ１４が実行する処理、及び電力供給装置３０の構成が異なること以外は、第１実施形態に係るガスレーザ装置２と同様の構成である。
　図５は、第２実施形態に係る電力供給装置３０の構成を概略的に示す。本実施形態では、電力供給装置３０は、充電器１１、ＰＰＭ１２、及び分圧回路３１に加えて、スイッチＳＷ２を含む。
　スイッチＳＷ２は、充電コンデンサＣ０と分圧回路３１との間に接続されている。具体的には、スイッチＳＷ２は、充電器１１と充電コンデンサＣ０との接続点Ｐ１と、コンデンサＣ１１とコンデンサＣ１２との接続点Ｐ２との間に接続されている。なお、スイッチＳＷ２は、本開示の技術に係る「第２スイッチ」の一例である。
　スイッチＳＷ２は、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチＳＷ２は、プロセッサ１４からの制御信号に基づいてオン／オフ動作する。プロセッサ１４は、スイッチＳＷ２を介して、充電コンデンサＣ０からコンデンサＣ１２に流れる電流Ｉのオン／オフを制御する。
　本実施形態では、プロセッサ１４は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御することにより、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる第１放電制御と、予備電離電極１９のみを放電させる第２放電制御とを実行する。本実施形態では、充電器１１に設定する充電電圧Ｖｈｖは、目標パルスエネルギＥｔに応じた値である。
　本実施形態では、プロセッサ１４は、第１放電制御として、充電器１１に充電電圧Ｖｈｖを設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ２をオフとしたままスイッチＳＷ１をオンとする処理を行う。充電電圧Ｖｈｖは、絶縁破壊電圧以上の電圧である。これにより、予備電離電極１９と主電極２０とが放電する。
　本実施形態では、プロセッサ１４は、第２放電制御として、充電器１１に充電電圧Ｖｈｖを設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオフとしたままスイッチＳＷ２をオンとする処理を行う。第２放電制御では、スイッチＳＷ２がオンとなることにより、充電コンデンサＣ０とコンデンサＣ１２との間が導通して電流Ｉが流れる。その結果、コンデンサＣ１２から予備電離電極１９に電圧が印加されることにより、予備電離電極１９のみが放電する。
　　３．２　動作
　次に、第２実施形態に係るガスレーザ装置２の動作を説明する。本実施形態において、プロセッサ１４が実行する処理の流れは、図４に示す処理の流れと同様である。
　本実施形態では、ステップＳ１１において、プロセッサ１４は、充電器１１に充電電圧Ｖｈｖを設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ２をオフとしたままスイッチＳＷ１をオンとすることにより、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる。これにより、コロナ放電と連動して主放電が生じる。
　また、ステップＳ１３において、プロセッサ１４は、充電器１１に充電電圧Ｖｈｖを設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオフとしたままスイッチＳＷ２をオンとすることにより、予備電離電極１９のみを放電させる。これにより、コロナ放電のみが生じる。
　図６は、第２実施形態に係る電力供給装置３０に印加される各種電圧のシミュレーション結果を示す。ＶＣ０は、充電コンデンサＣ０の電圧を示す。ＶＣ１２は、コンデンサＣ１２の電圧を示す。ＶＳＷ２は、プロセッサ１４からスイッチＳＷ２に印加される制御信号の電圧を示す。
　本シミュレーションでは、充電コンデンサＣ０の容量をコンデンサＣ１２の容量よりも十分に大きな値としている。この場合、図６に示すように、ＶＣ１２は、ＶＣ０の２倍以下の範囲で変動する。
　　３．３　効果
　本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、パルスレーザ光ＰＬを出力しない期間にコロナ放電のみを発生させてレーザガス中のフッ化炭素の濃度を低下させるので、パルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギの低下を抑制することができる。
　４．第３実施形態
　　４．１　構成
　本開示の第３実施形態に係るガスレーザ装置２は、電力供給装置３０の構成が異なること以外は、第２実施形態に係るガスレーザ装置２と同様の構成である。
　図７は、第３実施形態に係る電力供給装置３０の構成を概略的に示す。本実施形態では、電力供給装置３０は、充電器１１、ＰＰＭ１２、及び分圧回路３１に加えて、トランスＴＣ２及びスイッチＳＷ２を含む。
　トランスＴＣ２は、充電コンデンサＣ０と分圧回路３１との間に接続されている。具体的には、トランスＴＣ２は、一次側が上述の接続点Ｐ１に接続されており、二次側が上述の接続点Ｐ２に接続されている。また、本実施形態では、トランスＴＣ２を加極性としている。なお、トランスＴＣ２は、本開示の技術に係る「第２トランス」の一例である。
　本実施形態では、スイッチＳＷ２は、トランスＴＣ２の一次側に接続されている。スイッチＳＷ２は、例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。スイッチＳＷ２は、プロセッサ１４からの制御信号に基づいてオン／オフ動作する。プロセッサ１４は、スイッチＳＷ２を介して、充電コンデンサＣ０からトランスＴＣ２の一次側に流れる電流Ｉ１のオン／オフを制御する。なお、スイッチＳＷ２は、本開示の技術に係る「第２スイッチ」の一例である。
　本実施形態では、トランスＴＣ２が加極性であるので、トランスＴＣ２の一次側に電流Ｉ１が流れることにより、トランスＴＣ２の二次側において逆方向に電流Ｉ２が流れる。なお、トランスＴＣ２は、減極性であってもよい。
　本実施形態では、第２実施形態と同様に、プロセッサ１４は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御することにより、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる第１放電制御と、予備電離電極１９のみを放電させる第２放電制御とを実行する。本実施形態では、充電器１１に設定する充電電圧Ｖｈｖは、目標パルスエネルギＥｔに応じた値である。
　　４．２　動作
　次に、第３実施形態に係るガスレーザ装置２の動作を説明する。本実施形態において、プロセッサ１４が実行する処理の流れは、第２実施形態と同様である。
　本実施形態では、ステップＳ１３において、プロセッサ１４がスイッチＳＷ１をオフとしたままスイッチＳＷ２をオンとすることにより、トランスＴＣ２の一次側に電流Ｉ１が流れることに応じて二次側に電流Ｉ２が流れる。その結果、コンデンサＣ１２から予備電離電極１９に電圧が印加されることにより、予備電離電極１９のみが放電して、コロナ放電のみが発生する。本実施形態に係るガスレーザ装置２のその他の動作は、第２実施形態と同様である。
　図８は、第３実施形態に係る電力供給装置３０に印加される各種電圧のシミュレーション結果を示す。ＶＣ０は、充電コンデンサＣ０の電圧を示す。ＶＣ１２は、コンデンサＣ１２の電圧を示す。ＶＳＷ２は、プロセッサ１４からスイッチＳＷ２に印加される制御信号の電圧を示す。
　本シミュレーションでは、充電コンデンサＣ０の容量をコンデンサＣ１２の容量よりも十分に大きな値としている。この場合、ＶＣ１２の絶対値は、ＶＣ０の２×Ｎ１／Ｎ２倍以下の範囲で変動する。本シミュレーションでは、Ｎ１／Ｎ２＝２としている。また、本シミュレーションでは、トランスＴＣ２を加極性としているので、ＶＣ１２の極性が反転している。
　　４．３　効果
　本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、パルスレーザ光ＰＬを出力しない期間にコロナ放電のみを発生させてレーザガス中のフッ化炭素の濃度を低下させるので、パルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギの低下を抑制することができる。
　５．第４実施形態
　　５．１　構成
　本開示の第４実施形態に係るガスレーザ装置２は、プロセッサ１４が実行する処理、及び電力供給装置３０の構成が異なること以外は、第２実施形態に係るガスレーザ装置２と同様の構成である。
　図９は、第４実施形態に係る電力供給装置３０の構成を概略的に示す。本実施形態では、電力供給装置３０は、充電器１１、ＰＰＭ１２、及び分圧回路３１に加えて、トランスＴＣ２及びフルブリッジ回路３２を含む。
　トランスＴＣ２は、充電コンデンサＣ０と分圧回路３１との間に設けられている。フルブリッジ回路３２は、充電コンデンサＣ０とトランスＴＣ２の一次側との間に接続されている。具体的には、トランスＴＣ２は、一次側がフルブリッジ回路３２を介して上述の接続点Ｐ１に接続されており、二次側が上述の接続点Ｐ２に接続されている。本実施形態では、トランスＴＣ２を減極性としている。なお、トランスＴＣ２は、本開示の技術に係る「第２トランス」の一例である。
　フルブリッジ回路３２は、スイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５によって構成され、トランスＴＣ２の一次側に流れる電流のオン／オフと電流の方向とを制御可能とする。スイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５は、それぞれ例えばＩＧＢＴ等の半導体スイッチング素子である。
　スイッチＳＷ２，ＳＷ３は、接続点Ｐ１とグランドとの間に直列に接続されている。スイッチＳＷ４，ＳＷ５は、接続点Ｐ１とグランドとの間に直列に接続されている。トランスＴＣ２の一次側の一端は、スイッチＳＷ２とスイッチＳＷ３との間に接続されている。トランスＴＣ２の一次側の他端は、スイッチＳＷ４とスイッチＳＷ５との間に接続されている。スイッチＳＷ２，ＳＷ５は、プロセッサ１４からの第１制御信号に基づいてオン／オフ動作する。スイッチＳＷ３，ＳＷ４は、プロセッサ１４からの第２制御信号に基づいてオン／オフ動作する。
　プロセッサ１４は、フルブリッジ回路３２を介して、充電コンデンサＣ０からトランスＴＣ２の一次側に流れる電流のオン／オフと電流の方向とを制御する。具体的には、プロセッサ１４は、スイッチＳＷ２，ＳＷ５とスイッチＳＷ３，ＳＷ４とを交互にオンとする。これにより、トランスＴＣ２の一次側には、正方向の電流Ｉ１と逆方向の電流Ｉ１ｒとが交互に流れる。その結果、トランスＴＣ２の二次側には、正方向の電流Ｉ２と逆方向の電流Ｉ２ｒとが交互に流れ、予備電離電極１９に正電圧と負電圧とが交互に印加される。
　本実施形態では、トランスＴＣ２が減極性であるので、トランスＴＣ２の一次側に電流Ｉ１が流れることにより二次側において同方向に電流Ｉ２が流れる。また、トランスＴＣ２の一次側に電流Ｉ１ｒが流れることにより二次側において同方向に電流Ｉ２ｒが流れる。なお、トランスＴＣ２は、加極性であってもよい。
　本実施形態では、プロセッサ１４は、スイッチＳＷ１及びフルブリッジ回路３２を制御することにより、第２実施形態と同様に、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる第１放電制御と、予備電離電極１９のみを放電させる第２放電制御とを実行する。本実施形態では、充電器１１に設定する充電電圧Ｖｈｖは、目標パルスエネルギＥｔに応じた値である。
　　５．２　動作
　次に、第４実施形態に係るガスレーザ装置２の動作を説明する。本実施形態において、プロセッサ１４が実行する処理の流れは、図４に示す処理の流れと同様である。
　本実施形態では、ステップＳ１１において、プロセッサ１４は、充電器１１に充電電圧Ｖｈｖを設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、フルブリッジ回路３２のスイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５をすべてオフとしたままスイッチＳＷ１をオンとする。これにより、予備電離電極１９と主電極２０とが放電する。
　また、ステップＳ１３において、プロセッサ１４は、充電器１１に充電電圧Ｖｈｖを設定し、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオフとしたまま、スイッチＳＷ２，ＳＷ５とスイッチＳＷ３，ＳＷ４とのうちの一方の組をオンとする。これにより、予備電離電極１９のみが放電する。
　また、プロセッサ１４は、ステップＳ１３を実行するたびに、スイッチＳＷ２，ＳＷ５とスイッチＳＷ３，ＳＷ４とのうち、前回オンとした方の組と異なる方の組をオンとする。すなわち、プロセッサ１４は、スイッチＳＷ２，ＳＷ５とスイッチＳＷ３，ＳＷ４とを交互にオンとする。これにより、極性が正のコロナ放電と極性が負のコロナ放電とが交互に生じる。
　図１０は、第４実施形態に係る電力供給装置３０に印加される各種電圧のシミュレーション結果を示す。ＶＣ０は、充電コンデンサＣ０の電圧を示す。ＶＣ１２は、コンデンサＣ１２の電圧を示す。ＶＳＷ２５は、プロセッサ１４からスイッチＳＷ２，ＳＷ５に印加される第１制御信号の電圧を示す。ＶＳＷ３４は、プロセッサ１４からスイッチＳＷ３，ＳＷ４に印加される第２制御信号の電圧を示す。
　本シミュレーションでは、充電コンデンサＣ０の容量をコンデンサＣ１２の容量よりも十分に大きな値としている。この場合、ＶＣ１２の絶対値は、ＶＣ０の２×Ｎ１／Ｎ２倍以下の範囲で変動する。
　　５．３　効果
　本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、パルスレーザ光ＰＬを出力しない期間にコロナ放電のみを発生させてレーザガス中のフッ化炭素の濃度を低下させるので、パルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギの低下を抑制することができる。
　６．第５実施形態
　　６．１　構成
　本開示の第５実施形態に係るガスレーザ装置２は、プロセッサ１４が実行する処理、及び電力供給装置３０の構成が異なること以外は、第１実施形態に係るガスレーザ装置２と同様の構成である。
　図１１は、第５実施形態に係る電力供給装置３０の構成を概略的に示す。本実施形態では、電力供給装置３０は、充電器１１、ＰＰＭ１２、及びパルス電源３３を含む。本実施形態では、分圧回路３１は設けられておらず、予備電離電極１９は、充電器１１及びＰＰＭ１２から分離されている。なお、パルス電源３３は、本開示の技術に係る「第２電源」の一例である。本実施形態では、ＰＰＭ１２は、主電極２０に電力を供給し、パルス電源３３は、予備電離電極１９に電力を供給する。
　パルス電源３３は、予備電離電極１９に接続されている。具体的には、パルス電源３３は、予備電離外電極１９ａと予備電離内電極１９ｃとの間に接続されている。パルス電源３３は、プロセッサ１４に接続されており、プロセッサ１４からの制御信号に基づいて予備電離電極１９にパルス電圧を印加する。例えば、パルス電圧は、３ｋＶ以上８ｋＶ以下の範囲内である。
　本実施形態では、プロセッサ１４は、充電器１１及びパルス電源３３を制御することにより、予備電離電極１９と主電極２０とを放電させる第１放電制御と、予備電離電極１９のみを放電させる第２放電制御とを実行する。
　　６．２　動作
　次に、第５実施形態に係るガスレーザ装置２の動作を説明する。本実施形態において、プロセッサ１４が実行する処理の流れは、図４に示す処理の流れと同様である。
　本実施形態では、ステップＳ１１において、プロセッサ１４は、充電器１１に充電電圧Ｖｈｖを設定し、スイッチＳＷ１をオフとしたままパルス電源３３を制御してパルス電圧を予備電離電極１９に印加させることにより、予備電離電極１９を放電させる。そして、充電コンデンサＣ０が充電された後、スイッチＳＷ１をオンとすることにより、主電極２０を放電させる。
　また、ステップＳ１３において、プロセッサ１４は、スイッチＳＷ１をオフとしたまま、パルス電源３３を制御してパルス電圧を予備電離電極１９に印加させることにより、予備電離電極１９のみを放電させる。
　　６．３　効果
　本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、パルスレーザ光ＰＬを出力しない期間にコロナ放電のみを発生させてレーザガス中のフッ化炭素の濃度を低下させるので、パルスレーザ光ＰＬのパルスエネルギの低下を抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、充電器１１とは別の独立したパルス電源３３を用いるので、予備電離用のコンデンサを用いずに予備電離電極１９に直接パルス電圧を印加することができる。これにより、コロナ放電の効率が向上する。
　７．変形例
　上記各実施形態では、図４に示すように、プロセッサ１４は、露光装置１００から送信される発振トリガ信号に基づき、第１放電制御を行った後、規定時間が経過した場合に第２放電制御を実行している。これに代えて、プロセッサ１４は、露光装置１００から露光装置１００が休止状態であることを表す信号を受信した場合に、第２放電制御を実行してもよい。また、プロセッサ１４は、露光装置１００からバースト発振停止期間であることを表す信号を受信した場合に、第２放電制御を実行してもよい。
　また、上記各実施形態では、図４に示すように、プロセッサ１４は、規定時間経過後、露光装置１００から発振トリガ信号を受信しない限り第２放電制御を繰り返し実行するが、第２放電制御を実行する回数を制限してもよい。具体的には、第２放電制御を実行する際に、その直前に第１放電制御を実行した回数に応じて、第２放電制御を実行する回数を制限してもよい。例えば、第２放電制御を実行する回数を、直前に第１放電制御を実行した回数の０．００１％以上１％以下の範囲内に制限してもよい。例えば、主放電を１０万回放電させた後、コロナ放電のみ１～１０００回放電させる。
　８．電子デバイスの製造方法
　図１２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ＰＬ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ＰＬ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ＰＬ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。
　なお、ガスレーザ装置２は、電子デバイスの製造に限られず、穴あけ加工等のレーザ加工に用いることも可能である。
　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。また、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」という用語は、「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」「Ａ＋Ｂ」「Ａ＋Ｃ」「Ｂ＋Ｃ」又は「Ａ＋Ｂ＋Ｃ」と解釈されるべきであり、さらに、それらと「Ａ」「Ｂ」「Ｃ」以外のものとの組み合わせも含むと解釈されるべきである。

Claims (16)

  1. 　フッ素ガスを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、
    　前記レーザチャンバの内部に配置された主電極と、
    　前記レーザチャンバの内部に配置された予備電離電極と、
    　前記主電極と前記予備電離電極に電力を供給する電力供給装置と、
    　前記電力供給装置を制御して、前記予備電離電極と前記主電極とを放電させる第１放電制御と、前記主電極を放電させずに前記予備電離電極のみを放電させる第２放電制御とを実行するプロセッサと、
    　を備えるガスレーザ装置。
  2. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、露光装置からの指示に基づいて前記第１放電制御を実行した後、規定時間が経過した場合に前記第２放電制御を実行する。
  3. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、露光装置が休止状態である場合に前記第２放電制御を実行する。
  4. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、バースト発振停止期間に前記第２放電制御を実行する。
  5. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記電力供給装置は、第１電源と、前記第１電源により充電される充電コンデンサを含むパワー発生回路と、を備え、
    　前記パワー発生回路は、前記主電極及び前記予備電離電極に電力を供給する。
  6. 　請求項５に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、前記充電コンデンサの充電電圧を変更することにより前記第１放電制御と前記第２放電制御とを実行する。
  7. 　請求項６に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記プロセッサは、前記第１放電制御を実行する場合に、前記第１電源に第１充電電圧を設定し、前記第２放電制御を実行する場合に、前記第１電源に前記第１充電電圧より低い第２充電電圧を設定する。
  8. 　請求項７に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記第１充電電圧は、１０ｋＶ以上であり、
    　前記第２充電電圧は、４ｋＶ以上９ｋＶ以下の範囲内である。
  9. 　請求項５に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記パワー発生回路は、第１トランスと、前記第１トランスの一次側と前記充電コンデンサとの間に設けられた第１スイッチと、前記第１トランスの二次側に設けられた磁気パルス圧縮回路と、前記磁気パルス圧縮回路に接続されたピーキングコンデンサと、を備え、
    　前記主電極は、前記ピーキングコンデンサに並列に接続されており、
    　前記予備電離電極は、前記ピーキングコンデンサに分圧回路を介して接続されている。
  10. 　請求項９に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記電力供給装置は、前記充電コンデンサと前記分圧回路との間に接続された第２スイッチをさらに備え、
    　前記プロセッサは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御することにより前記第１放電制御と前記第２放電制御とを実行する。
  11. 　請求項９に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記電力供給装置は、前記充電コンデンサと前記分圧回路との間に接続された第２トランスと、前記第２トランスの一次側に接続された第２スイッチと、をさらに備え、
    　前記プロセッサは、前記第１スイッチ及び前記第２スイッチを制御することにより前記第１放電制御と前記第２放電制御とを実行する。
  12. 　請求項９に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記電力供給装置は、前記充電コンデンサと前記分圧回路との間に設けられた第２トランスと、前記充電コンデンサと前記第２トランスの一次側との間に接続されたフルブリッジ回路と、をさらに備え、
    　前記プロセッサは、前記第１スイッチ及び前記フルブリッジ回路を制御することにより前記第１放電制御と前記第２放電制御とを実行する。
  13. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記電力供給装置は、第１電源と、前記第１電源により充電される充電コンデンサを含むパワー発生回路と、第２電源と、を備え、
    　前記パワー発生回路は、前記主電極に電力を供給し、
    　前記第２電源は、前記予備電離電極に電力を供給する。
  14. 　請求項１３に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記第２電源は、前記予備電離電極にパルス電圧を印加する。
  15. 　請求項１に記載のガスレーザ装置であって、
    　前記プロセッサが前記第２放電制御を実行する回数は、前記第１放電制御を実行した回数の０．００１％以上１％以下の範囲内である。
  16. 　電子デバイスの製造方法であって、
    　フッ素ガスを含むレーザガスが封入されたレーザチャンバと、
    　前記レーザチャンバの内部に配置された主電極と、
    　前記レーザチャンバの内部に配置された予備電離電極と、
    　前記主電極と前記予備電離電極に電力を供給する電力供給装置と、
    　前記電力供給装置を制御して、前記予備電離電極と前記主電極とを放電させる第１放電制御と、前記主電極を放電させずに前記予備電離電極のみを放電させる第２放電制御とを実行するプロセッサと、
    　を備え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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