JP4429042B2 - Two-stage laser device with high-accuracy synchronous control function - Google Patents
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Description
本発明は、露光装置のスループットの向上と露光による超微細加工を可能とするための露光用光源である露光用2ステージArFエキシマレーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a two-stage ArF excimer laser device for exposure, which is an exposure light source for improving the throughput of an exposure device and enabling ultrafine processing by exposure.
半導体集積回路の微細化、高集積化につれて、その製造用の投影露光装置においては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露光光の短波長化が進められており、半導体露光用光源として、従来の水銀ランプから波長248nmのKrFエキシマレーザ装置が用いられている。さらに、次世代の半導体露光用光源として、波長193nmのArFエキシマレーザ装置及び波長157nmのフッ素分子(F2 )レーザ装置等の紫外線を放出するガスレーザ装置が有力である。
レーザ媒質であるレーザガスが封入されたレーザチャンバ内部には、レーザガスを励起するための一対の主放電電極が、レーザ発振方向に垂直な方向に所定の距離だけ離間して対向配置されている。この一対の主放電電極には高電圧パルスが印加され、主放電電極間にかかる電圧がある値(ブレークダウン電圧)に到達すると、主放電電極間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始し、この主放電によりレーザ媒質が励起される。よって、このような露光用ガスレーザ装置は主放電の繰返しによるパルス発振を行い、放出するレーザ光はパルス光となる。 投影光学系を用いた露光装置に光源として適用する場合、上記投影光学系における色収差の問題を回避するために、上記したようなガスレーザ装置から放出されるレーザ光のスペクトル線幅は狭帯域化される。
例えば、レーザ共振器は、レーザチャンバを挟んだ出力鏡と狭帯域光学系から構成される。狭帯域化光学系〔LNM(Line Narrow Module)〕は、例えば、レーザ光が入射する側から、スリット、拡大プリズム等から構成される拡大光学系、反射型グレーティングとからなる。
With the miniaturization and high integration of semiconductor integrated circuits, improvement in resolving power is demanded in the projection exposure apparatus for production. For this reason, the wavelength of the exposure light emitted from the exposure light source is being shortened, and a KrF excimer laser device having a wavelength of 248 nm from a conventional mercury lamp is used as a light source for semiconductor exposure. Further, as a next-generation light source for semiconductor exposure, gas laser devices that emit ultraviolet rays, such as an ArF excimer laser device having a wavelength of 193 nm and a fluorine molecule (F 2 ) laser device having a wavelength of 157 nm, are promising.
A pair of main discharge electrodes for exciting the laser gas are disposed opposite to each other at a predetermined distance in a direction perpendicular to the laser oscillation direction in a laser chamber in which a laser gas as a laser medium is sealed. A high voltage pulse is applied to the pair of main discharge electrodes, and when the voltage applied between the main discharge electrodes reaches a certain value (breakdown voltage), the laser gas between the main discharge electrodes breaks down and main discharge starts. The laser medium is excited by this main discharge. Therefore, such an exposure gas laser apparatus performs pulse oscillation by repeating main discharge, and the emitted laser light becomes pulse light. When applied as a light source to an exposure apparatus using a projection optical system, the spectral line width of the laser light emitted from the gas laser apparatus as described above is narrowed to avoid the problem of chromatic aberration in the projection optical system. The
For example, the laser resonator includes an output mirror that sandwiches a laser chamber and a narrow-band optical system. The band-narrowing optical system [LNM (Line Narrow Module)] includes, for example, a magnifying optical system including a slit, a magnifying prism, and a reflective grating from the side on which the laser beam is incident.
近年、スループットの向上、更なる微細化の観点から、上記した露光用ガスレーザ装置のレーザ出力の高出力化、ならびに、レーザ光のスペクトル線幅の超狭帯域化が要請されている。
第一の要請である高出力化のためには、1パルスあたりのエネルギーを増加させる方法、あるいは低パルスエネルギーだが繰返し周波数を増加させる方法がある。
第二の要請である超狭帯域化は、上記したように、通常プリズムとグレーティングで構成される狭帯域化光学系の高分解能化や、特許文献1に記載されたようなレーザパルスのロングパルス化等による方法がある。しかしながら狭帯域化光学系の高分解能化やロングパルス化による超狭帯域化は、一般的に光学的ロスを増加させる等、パルスエネルギー低下を招く。つまり狭帯域化とパルスエネルギーはトレードオフの関係にある。
繰り返し周波数増加に関しても、4kHzを超える繰り返し周波数はCoO(Cost of operation )の観点より技術的ハードルが高い。そのため、1台のレーザにおいて超狭帯域化を維持したまま、繰り返し周波数増加によって高出力化するにはおのずと限界がある。
In recent years, from the viewpoint of improving throughput and further miniaturization, it has been required to increase the laser output of the above-described exposure gas laser apparatus and to narrow the spectral line width of laser light.
In order to increase the output, which is the first requirement, there are a method of increasing the energy per pulse, or a method of increasing the repetition frequency with a low pulse energy.
As described above, the ultra-narrow band, which is the second requirement, is to increase the resolution of a narrow-band optical system that is normally composed of a prism and a grating, or to use a long pulse of a laser pulse as described in
Regarding the repetition frequency increase, a repetition frequency exceeding 4 kHz is technically difficult from the viewpoint of CoO (Cost of operation). Therefore, there is a natural limit to increase the output by increasing the repetition frequency while maintaining a very narrow band in one laser.
そこで超狭帯域化とパルスエネルギーとのトレードオフ関係をなくし、両要請を同時に満足させるため、超狭帯域化されたオシレータレーザ(発振段レーザ)と出力を増幅するアンプレーザ(増幅段レーザ)とを同期して用いる2ステージレーザ装置が、例えば、特許文献2、特許文献3等で提案されている。
1台目の発振段レーザは低パルスエネルギーながら超狭帯域化スペクトルをもつ。2台目の増幅段レーザにおいて、発振段レーザの超狭帯域化スペクトルを維持したままパルスエネルギーのみ増幅する。この方法は2台目の増幅段レーザにLNM(狭帯域化光学系)などの光学的ロスを含まないため、非常にレーザ発振効率が高い。この同期レーザ装置により所望の超狭帯域化スペクトル、レーザ出力を得ることが可能となる。
2ステージレーザ装置の形態としてはアンプ側に共振器ミラーを設けないMOPA方式と共振器ミラーを設けるMOPO方式とに大別される。
Therefore, in order to eliminate the trade-off between ultra-narrow band and pulse energy and satisfy both requirements simultaneously, an ultra-narrow band oscillator laser (oscillation stage laser) and an amplifier laser (amplification stage laser) that amplifies the output For example,
The first oscillation stage laser has a very narrow band spectrum with low pulse energy. In the second amplification stage laser, only the pulse energy is amplified while maintaining the ultra narrow band spectrum of the oscillation stage laser. Since this method does not include an optical loss such as LNM (narrow band optical system) in the second amplification stage laser, the laser oscillation efficiency is very high. This synchronous laser device makes it possible to obtain a desired ultra-narrow band spectrum and laser output.
The two-stage laser apparatus is roughly classified into a MOPA system in which no resonator mirror is provided on the amplifier side and a MOPO system in which a resonator mirror is provided.
2ステージレーザ装置の構成例を、図10、図11に示す。
図10はMOPA方式の従来の2ステージレーザ装置の構成例を示し、図11はMOPO方式における増幅段レーザの構成例を示す。なお、図11の発振段レーザには、例えば、図10に示す発振段レーザと同様のものが用いられる。図10、図11はレーザ装置を上方から見た場合の概要図である。
図10において、発振段レーザ1から放出されるレーザビームはレーザ装置のシードレーザビーム(種レーザビーム)としての機能を有する。増幅段レーザ2はそのシードレーザビームを増幅する機能を有する。すなわち、発振段レーザ1のスペクトル特性によりレーザ装置の全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ2によってレーザ装置からのレーザ出力(エネルギーまたはパワー)が決定される。
レーザチャンバ1a,2aは内部に放電部を有している。放電部は紙面と垂直方向に上下に設置されている一対のカソード、アノード電極1b、カソード、アノード電極2bからなる。これらの一対の電極に電源1c,2cから高電圧パルスが印加されることにより、電極間で放電が発生する。なお、図10、図11では上部電極のみが図示されている。 チャンバ1a,2a内に設置された一対の電極1b,2bの光軸延長上両端に、CaF2 等のレーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドウ部材1d,2dがそれぞれ設置されている。ここでは両ウィンドウ部材のチャンバ1a,2aと反対側の面(外側の面)は互いに平行にそして、レーザビームに対して反射損失を低減するためにブリュースタ角で設置されている。
発振段レーザ1は拡大プリズム3bとグレーティング(回折格子)3aによって構成された狭帯域化モジュール(狭帯域化光学系)3を有し、この狭帯域化モジュール3内の光学素子とフロントミラー1fとでレーザ共振器を構成する。
発振段レーザ1からのレーザビーム(シードレーザビーム)は図示を省略した反射ミラー等を含むビーム伝播系により増幅段レーザ2へ導かれ注入される。
Configuration examples of the two-stage laser apparatus are shown in FIGS.
FIG. 10 shows a configuration example of a conventional two-stage laser apparatus of the MOPA system, and FIG. 11 shows a configuration example of an amplification stage laser in the MOPO system. As the oscillation stage laser of FIG. 11, for example, the same one as the oscillation stage laser shown in FIG. 10 is used. 10 and 11 are schematic views of the laser device as viewed from above.
In FIG. 10, the laser beam emitted from the
The
The
A laser beam (seed laser beam) from the
また、図11に示すMOPO方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ2には、例えば倍率が3倍以上の不安定型共振器が採用されている。
図11に示すものでは、増幅段レーザ2の不安定共振器のリア側ミラー2eには穴が開いており、この穴を通過したレーザが上図の矢印のように反射し、また注入されたシードレーザビームは拡大し、放電部を有効に通過しレーザビームのパワーが増大する。
そして、凸面ミラーから構成されるフロントミラー2fよりレーザが出射される。
In the MOPO system shown in FIG. 11, an unstable resonator having a magnification of, for example, 3 times or more is employed for the
In the case shown in FIG. 11, the
Then, a laser is emitted from a
図10、図11に示す同期コントローラ10は、インタフェース28を介して露光装置27から与えられるトリガ信号に基づき、電源1c,2cに与えるOSCトリガ信号、AMPトリガ信号を生成し、このトリガ信号により電源1c,2cから高電圧パルス信号を発生させ、発振段レーザ1、増幅段レーザ2にの放電を開始させる。その際、同期コントローラ10は、上記電源1c,2cに与えるトリガ信号の遅延時間を制御し、発振段レーザ1、増幅段レーザ2の放電タイミングを制御する。
すなわち、まず、電源1cから発振段レーザ1の一対の電極1bに高電圧パルスを印加させるON指令として、発振段レーザ1の電源1cにOSCトリガ信号を送信する。そして所定時間後、増幅段レーザ2の電源2cにON指令としてのAMPトリガ信号を送信する。
上記所定時間とは、発振段レーザ1からシードレーザビームが増幅段レーザ2内に入射するタイミングと増幅段レーザ2が放電するタイミングを同期させるための時間である。 なお、後で述べるように、レーザチャンバ内で放電を発生させレーザガスを励起するための放電回路に、コンデンサと可飽和リアクトルとからなる磁気パルス圧縮回路を含む場合、コンデンサの充電電圧(V)と電荷の転送時間(t)との積であるVt積の値が一定という関係がある。
そのため、発振段レーザ1の一対の電極1bおよび増幅段レーザ2の一対の電極2bにそれぞれ印加する電圧の値によっては、同期コントローラ10は、先に増幅段レーザ2の電源2cにON指令としてのトリガ信号を送信後、所定時間後、発振段レーザ1の電源1cにトリガ信号を送信する場合もある。
The
That is, first, an OSC trigger signal is transmitted to the
The predetermined time is a time for synchronizing the timing at which the seed laser beam enters the
Therefore, depending on the value of the voltage applied to each of the pair of
上記した2ステージレーザ装置において、上記したようにレーザチャンバ内で放電を発生させレーザガスを励起させるための放電回路の例を図12に示す。図12に示す放電回路は、発振段レーザ、増幅段レーザ各々に適用される。
図12の放電回路は、主コンデンサC0を充電する充電器Chと可飽和リアクトルからなる3個の磁気スイッチSR1,SR2,SR3を用いた2段の磁気パルス圧縮回路(以下ではMPC回路ともいう)からなる。
磁気スイッチSR1はIGBT等の半導体スイッチング素子である固体スイッチSWでのスイッチングロスの低減用のものであり、磁気アシストとも呼ばれる。コンデンサC1および第1の磁気スイッチSR2からなる容量移行型回路と、コンデンサC2と第2の磁気スイッチSR3からなる容量移行型回路とにより2段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
充電器Chにより主コンデンサC0に充電されたエネルギーは、磁気パルス圧縮回路を移行するにつれ、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われピーキングコンデンサCpが充電され、主放電電極E,E間に短パルスの強い放電が実現される。
The discharge circuit of FIG. 12 is a two-stage magnetic pulse compression circuit (hereinafter also referred to as an MPC circuit) using a charger Ch for charging a main capacitor C0 and three magnetic switches SR1, SR2, SR3 comprising a saturable reactor. Consists of.
The magnetic switch SR1 is for reducing switching loss in the solid-state switch SW which is a semiconductor switching element such as IGBT, and is also called magnetic assist. A two-stage magnetic pulse compression circuit is constituted by a capacitance transfer type circuit composed of the capacitor C1 and the first magnetic switch SR2 and a capacitance transfer type circuit composed of the capacitor C2 and the second magnetic switch SR3.
The energy charged in the main capacitor C0 by the charger Ch is subjected to a pulse compression operation such that the pulse width of the current pulse flowing through each stage is sequentially reduced as the magnetic pulse compression circuit is transferred, and the peaking capacitor Cp is charged. A strong discharge with a short pulse is realized between the main discharge electrodes E and E.
2ステージレーザ装置においては、発振段レーザから放出されたレーザビームが増幅段レーザに注入されるタイミングと増幅段レーザが放電するタイミングを調整する必要がある。すなわち、前記したように発振段レーザの放電、発光タイミングと増幅段レーザの放電、発光タイミングに所定の遅延時間を設ける必要がある。両者の放電、発光のタイミングがずれると、発振段レーザから放出されたレーザビームは良好に増幅されない。
同期コントローラ10は、発振段レーザ1の電源1cにON指令としてのトリガ信号を送信するタイミングと増幅段レーザ2の電源2cにON指令としてのトリガ信号を送信するタイミングとの間の上記遅延時間(前記所定時間)を設定する。
ここで、上記電源1c,2cに与えられるトリガ入力の周波数が、最大周波数制限値を越えていると、電源1c,2cを破損させたり、劣化させる可能性がある。
そこで、従来は前記インタフェース28を介して露光装置27から与えられるトリガ入力に対して許容最大周波数制限をしていた。
しかし、前記したように、同期コントローラ10は、上記インタフェース28から与えられるトリガを遅延させて出力しており、上記遅延時間が制御サイクル毎に異なると、上記インタフェース28から与えられるトリガの周波数が許容周波数制限値内であっても、電源1c,2cに入力されるOSCトリガ信号、AMPトリガ信号の周波数が許容周波数値を超える(OSCトリガ信号、AMPトリガ信号の時間間隔が所定時間以下となる)場合が生ずる。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、同期コントローラから出力されるトリガ信号の周波数が、許容最大周波数制限を超えないようにし前記電源1c,2cの破損、劣化を防止し、故障信頼性の向上を図ることを目的とする。
In the two-stage laser apparatus, it is necessary to adjust the timing at which the laser beam emitted from the oscillation stage laser is injected into the amplification stage laser and the timing at which the amplification stage laser is discharged. That is, as described above, it is necessary to provide a predetermined delay time for the discharge of the oscillation stage laser, the emission timing, the discharge of the amplification stage laser, and the emission timing. If the timings of discharge and light emission of both are shifted, the laser beam emitted from the oscillation stage laser is not amplified well.
The
Here, if the frequency of the trigger input given to the
Therefore, conventionally, the maximum allowable frequency is limited to the trigger input given from the
However, as described above, the
The present invention has been made in view of the above circumstances, and prevents the frequency of the trigger signal output from the synchronous controller from exceeding the allowable maximum frequency limit, thereby preventing the
本発明においては、上記課題を次のように解決する。
(1)高電圧に充電される第1のコンデンサと、第1のスイッチと、この第1のスイッチがオンとなったとき上記第1のコンデンサに蓄えられた電荷をパルス圧縮して出力する第1の磁気パルス圧縮回路と、レーザガスが封入された第1のレーザチャンバと、この第1のレーザチャンバ内に配置され、上記第1の磁気パルス圧縮回路の出力端に接続される第1の一対の放電電極とを含む第1のガスレーザ装置と、高電圧に充電される第2のコンデンサと、第2のスイッチと、この第2のスイッチがオンとなったとき上記第2のコンデンサに蓄えられた電荷をパルス圧縮して出力する第2の磁気パルス圧縮回路と、レーザガスが封入された第2のレーザチャンバと、この第2のレーザチャンバ内に配置され、上記第2の磁気パルス圧縮回路の出力端に接続される第2の一対の放電電極とを含み、上記第1のガスレーザ装置から放出されたレーザビームが注入され、この注入されたレーザビームを増幅して放出する第2のガスレーザ装置と、上記第1のコンデンサおよび第2のコンデンサを充電する少なくとも1つの充電器と、上記第1のガスレーザ装置と第2のガスレーザ装置との発光タイミングを調整するために、上記第1のスイッチおよび第2のスイッチの動作タイミングを制御する同期コントローラとを含む2ステージレーザ装置において、 上記同期コントローラに、トリガ遅延設定手段と、トリガ間隔判定手段と、トリガ信号の出力を停止する手段とを設ける。
そして、トリガ遅延設定手段により、外部から第1および第2のスイッチの動作タイミング信号が与えられたとき、上記第1の放電電極および第2の放電電極に電圧が印加されてから、放電が開始するまでの時間と、上記第1の磁気パルス圧縮回路および第2の磁気パルス圧縮回路におけるパルス圧縮動作の移行時間から、上記外部から与えられる第1および第2のスイッチの動作タイミング信号に対する上記第1のスイッチおよび第2のスイッチのトリガ信号の遅延時間をそれぞれ算出し、第1および第2のスイッチの動作タイミング信号から、上記算出された遅延時間だけ遅延させて、上記第1のスイッチおよび第2のスイッチのトリガ信号を出力する。
その際、上記トリガ間隔判定手段により、上記遅延された第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔、および、上記遅延された第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔を求め、該第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔および第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔と予め設定された閾値とをそれぞれ比較し、上記第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔もしくは第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、トリガ信号の許容最大周波数制限を超えないように予め設定された上記閾値より小さいとき、上記第1および第2のスイッチのトリガ信号の出力を停止する。
(2)上記トリガ間隔判定手段を、前記外部から与えられる上記第1のスイッチの動作タイミング信号の間隔と、上記第2のスイッチの動作タイミング信号の時間間隔を計測する手段と、前回算出された上記第1のスイッチのトリガ信号の遅延時間と今回算出された上記第1のスイッチのトリガ信号の遅延時間との差と、前記閾値との和を、上記第1のスイッチの動作タイミング信号の時間間隔と比較することにより、上記第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、予め設定された閾値より小さいかを判定する手段と、前回算出された上記第2のスイッチのトリガ信号の遅延時間と、今回算出された上記第2のスイッチのトリガ信号の遅延時間との差と、前記閾値との和を、上記第2のスイッチの動作タイミング信号の時間間隔と比較することにより、上記第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、予め設定された閾値より小さいかを判定する手段とから構成する。
In the present invention, the above problem is solved as follows.
(1) A first capacitor that is charged to a high voltage, a first switch, and a pulse that compresses and outputs the charge stored in the first capacitor when the first switch is turned on. A first magnetic pulse compression circuit, a first laser chamber in which a laser gas is sealed, and a first pair disposed in the first laser chamber and connected to an output end of the first magnetic pulse compression circuit. Stored in the second capacitor when the second switch is turned on, the first gas laser device including the first discharge electrode, the second capacitor charged to a high voltage, the second switch, and the second switch. A second magnetic pulse compression circuit that pulse-compresses and outputs the generated electric charge, a second laser chamber in which a laser gas is sealed, and the second magnetic pulse compression circuit disposed in the second laser chamber. Out A second gas laser device including a second pair of discharge electrodes connected to the ends, injecting a laser beam emitted from the first gas laser device, and amplifying and emitting the injected laser beam; In order to adjust the light emission timing of at least one charger for charging the first capacitor and the second capacitor, and the first gas laser device and the second gas laser device, the first switch and the second capacitor In the two-stage laser apparatus including a synchronous controller for controlling the operation timing of the two switches, the synchronous controller is provided with a trigger delay setting means, a trigger interval determining means, and a means for stopping the output of the trigger signal.
Then, when the operation timing signals of the first and second switches are given from the outside by the trigger delay setting means , the discharge is started after the voltage is applied to the first discharge electrode and the second discharge electrode. The first and second switch operation timing signals given from the outside are calculated from the time until the first and second magnetic pulse compression circuits and the transition time of the pulse compression operation in the first magnetic pulse compression circuit and the second magnetic pulse compression circuit . The delay times of the trigger signals of the first switch and the second switch are calculated, respectively, and delayed by the calculated delay time from the operation timing signals of the first and second switches, so that the first switch and the second switch are delayed. 2 trigger signal is output.
At that time, the trigger interval determining means obtains the time interval of the delayed trigger signal of the first switch and the time interval of the delayed trigger signal of the second switch, and The time interval of the trigger signal and the time interval of the trigger signal of the second switch are compared with a preset threshold value, respectively, and the time interval of the trigger signal of the first switch or the time interval of the trigger signal of the second switch but it is smaller than the allowable maximum frequency limit preset the threshold so as not to exceed the trigger signal stops the output of the first and trigger signal of the second switch.
(2) The trigger interval determination means includes a means for measuring an interval of the operation timing signal of the first switch given from the outside and a time interval of the operation timing signal of the second switch; The sum of the difference between the delay time of the trigger signal of the first switch and the delay time of the trigger signal of the first switch calculated this time and the threshold value is the time of the operation timing signal of the first switch. Means for determining whether the time interval of the trigger signal of the first switch is smaller than a preset threshold by comparing with the interval, and the delay time of the trigger signal of the second switch calculated last time, The difference between the calculated delay time of the trigger signal of the second switch and the threshold value is compared with the time interval of the operation timing signal of the second switch. And the time interval of the trigger signal of the second switch is composed of a means for determining whether smaller than a preset threshold.
また、上記2ステージレーザ装置を以下のように構成することもできる。
(a)上記2ステージレーザ装置に、さらに、第1のガスレーザ装置の発光あるいは放電タイミングを計測する第1の発光あるいは放電モニタと、第2のガスレーザ装置の発光あるいは放電タイミングを計測する第2の発光あるいは放電モニタとを設け、上記同期コントローラが、上記第1の発光あるいは放電モニタおよび第2の発光あるいは放電モニタに基づき、上記第1のスイッチおよび第2のスイッチの動作タイミングをフィードバック補正する。
(b)上記第1の放電電極および第2の放電電極における放電開始タイミングを考慮した補正を、上記第1のコンデンサおよび第2のコンデンサの充電電圧値と上記第1のレーザチャンバおよび第2のレーザチャンバ内のレーザガス圧力値に基づき行う。
(c)上記第1の磁気パルス圧縮回路および第2の磁気パルス圧縮回路の動作を考慮した補正を、上記第1のコンデンサおよび第2のコンデンサの充電電圧値と上記第1の磁気パルス圧縮回路および第2の磁気パルス圧縮回路を構成する回路素子の温度値に基づき行う。
(d)上記において、回路定数の異なる第1の磁気パルス圧縮回路と第2の磁気パルス圧縮回路を用いる。
(e)上記第1の電極構成と第2の電極構成とを互いに異ならせる。
(f)上記第1および第2のコンデンサを充電する充電器を一つとする。
Further, the two-stage laser apparatus can be configured as follows.
(A) The second stage laser device further includes a first light emission or discharge monitor for measuring light emission or discharge timing of the first gas laser device, and a second light emission or discharge timing for measuring the second gas laser device. A light emission or discharge monitor is provided, and the synchronous controller feedback corrects the operation timing of the first switch and the second switch based on the first light emission or discharge monitor and the second light emission or discharge monitor.
(B) Correction in consideration of the discharge start timing in the first discharge electrode and the second discharge electrode is performed by correcting the charge voltage values of the first capacitor and the second capacitor, the first laser chamber, and the second This is performed based on the laser gas pressure value in the laser chamber.
(C) Correction in consideration of the operation of the first magnetic pulse compression circuit and the second magnetic pulse compression circuit is performed by correcting the charging voltage values of the first capacitor and the second capacitor and the first magnetic pulse compression circuit. And based on the temperature value of the circuit element which comprises the 2nd magnetic pulse compression circuit.
(D) In the above, the first magnetic pulse compression circuit and the second magnetic pulse compression circuit having different circuit constants are used.
(E) The first electrode configuration and the second electrode configuration are different from each other.
(F) One charger is used to charge the first and second capacitors.
本発明においては、トリガ間隔判定手段により、上記第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔もしくは第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、予め設定された閾値より小さいとき、上記第1および第2のスイッチのトリガ信号の出力を停止するようにしたので、発振段レーザの電源と、増幅段レーザの電源に与えられるトリガ入力の周波数が、最大周波数制限値を越えないようにすることができ、上記電源を破損させたり、劣化させるのを防止することができる。 In the present invention, when the time interval of the trigger signal of the first switch or the time interval of the trigger signal of the second switch is smaller than a preset threshold by the trigger interval determining means, the first and second Since the trigger signal output of the switch is stopped, the frequency of the trigger input given to the power supply of the oscillation stage laser and the power supply of the amplification stage laser can be prevented from exceeding the maximum frequency limit value. It is possible to prevent the power source from being damaged or deteriorated.
2ステージレーザ装置の形態としては、前記図10、図11に示したように、増幅側に共振器ミラーを設けないMOPA方式と共振器ミラーを設けるMOPO方式とに大別される。以下、本発明の実施例ではMOPO方式による2ステージレーザ装置について説明する。MOPA方式の場合は、前記図10に示したように増幅段レーザ(AMP)に共振器ミラーが付いていない場合の構成となる。
図1は本発明の前提となる2ステージレーザ装置に構成例を示す図であり、装置を側面から見た場合の概要である。なお、図1ではレーザ装置の放電回路の主コンデンサを充電する充電器が2台の場合の構成例を示しているが、一台の充電器で上記主コンデンサを充電するようにしてもよい。
図1において、発振段レーザ(OSC)1から放出されるレーザビームは2ステージレーザ装置のシードレーザビーム(種レーザビーム)としての機能を有する。増幅段レーザ(AMP)2はそのシードレーザ光を増幅する機能を有する。すなわち、発振段レーザ1のスペクトル特性によりレーザ装置の全体のスペクトル特性が決定される。そして、増幅段レーザ2によってレーザ装置からのレーザ出力(エネルギーまたはパワー)が決定される。
As shown in FIGS. 10 and 11, the two-stage laser apparatus is roughly classified into a MOPA system in which no resonator mirror is provided on the amplification side and a MOPO system in which a resonator mirror is provided. In the following embodiments of the present invention, a two-stage laser apparatus using the MOPO method will be described. In the case of the MOPA system, as shown in FIG. 10, the amplification stage laser (AMP) has a configuration in which no resonator mirror is attached.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a two-stage laser apparatus as a premise of the present invention, and is an outline when the apparatus is viewed from the side. Although FIG. 1 shows a configuration example in which there are two chargers for charging the main capacitor of the discharge circuit of the laser device, the main capacitor may be charged by a single charger.
In FIG. 1, a laser beam emitted from an oscillation stage laser (OSC) 1 has a function as a seed laser beam (seed laser beam) of a two-stage laser apparatus. The amplification stage laser (AMP) 2 has a function of amplifying the seed laser beam. That is, the overall spectral characteristics of the laser device are determined by the spectral characteristics of the
発振段レーザ1、増幅段レーザ1は各々レーザチャンバ1a,2aを有するレーザチャンバ1a,2aの内部にはレーザガス供給ユニットから供給されたレーザガスが満たされており、内部には対向し、かつ所定距離だけ離間した一対の電極1b,2bが設置される。
2ステージレーザ装置がフッ素分子(F2 )レーザ装置のとき、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともにチャンバ1a,2aには、フッ素(F2 )ガスと、ヘリウム(He)やネオン(Ne)等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。2ステージレーザ装置がKrFレーザ装置のときには、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともにチャンバ1a,2aには、クリプトン(Kr)ガス、フッ素(F2 )ガスと、ヘリウム(He)やネオン(Ne)等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
さらに、2ステージレーザ装置がArFレーザ装置のときには、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともにチャンバ1a,2aには、アルゴン(Ar)ガス、フッ素(F2 )ガスと、ヘリウム(He)やネオン(Ne)等からなるバッファーガスとからなるレーザガスが充填される。
In the
When the two-stage laser device is a fluorine molecule (F 2 ) laser device, both the
Further, when the two-stage laser apparatus is an ArF laser apparatus, both the
発振段レーザ1と増幅段レーザ2ともにレーザチャンバ1a,2aは内部に放電部を有している。放電部は紙面と平行方向に上下に設置されている一対のカソード、アノード電極1b,2bからなる。これらの一対の電極1b,2bに電源1c,2cから高電圧パルスが印加されることにより、電極1b,2b間で放電が発生する。
また、発振段レーザ1と増幅段レーザ2ともにチャンバ1a,2a内に設置された一対の電極1b,2bの光軸延長上両端に、前記したようにCaF2 等のレーザ発振光に対して透過性がある材料によって作られたウィンドー部材(図示せず)がそれぞれ設置されている。ここでは両ウィンドー部材のチャンバと反対側の面は互いに平行にそして、レーザ光に対して反射損失を低減するためにブリュースタ角で設置されている。また、レーザ光のP偏光成分が垂直になるよう、ウィンドーは設置されている。
チャンバ1a,2a内には、図示されないクロスフローファンが設置されており、レーザガスをチャンバ1a,2a内で循環させ、放電部にレーザガスを送り込んでいる。また、チャンバ1a,2a内には、レーザガスの温度調節をするための熱交換器1g,2gが設けられている。
また、発振段レーザ1、増幅段レーザ2ともに、チャンバへF2 ガス、バッファーガスを供給するF2 ガス供給系、バッファーガス供給系、および、チャンバ内のレーザガスを排気するガス排気系が設けられている。図1、図2ではこれらをまとめて“ガス供給排気用制御バルブ16a”及び“ガス供給排気用制御バルブ16b”として図示している。
なお、KrFレーザ装置、ArFレーザ装置の場合は、各々Krガス供給系、Arガス供給系も備える。チャンバ内ガス圧力は圧力センサP1,P2によってモニタされ、ガス圧力情報はユーティリティコントローラ24へ送られる。そして、ユーティリティコントローラ24がガス供給配給制御バルブ16a,16bを制御し、発振段チャンバ1a並びに増幅段チャンバ2a内ガス組成、ガス圧力が夫々制御される。
Both the
Further, both the
A cross flow fan (not shown) is installed in the
The
In the case of a KrF laser device and an ArF laser device, a Kr gas supply system and an Ar gas supply system are also provided. The gas pressure in the chamber is monitored by pressure sensors P1 and P2, and the gas pressure information is sent to the
発振段レーザ1は拡大プリズムとグレーティング(回折格子)によって構成された狭帯域化モジュール3を有し、この狭帯域化モジュール3内の光学素子とフロントミラー(OC)1fとでレーザ共振器を構成する。または図示していないが拡大プリズム、グレーティングの代わりにエタロンと全反射ミラーを用いた狭帯域化モジュールを用いてもよい。 発振段レーザ1、増幅段レーザ2から放出されたレーザ光の一部は図示されていないビームスプリッタによって分岐され、モニターモジュール15a,15bに導光される。モニターモジュール15a,15bは夫々発振段レーザ1、増幅段レーザ2の出力、線幅そして中心波長等のレーザビーム特性をモニタする。
図1では発振段と増幅段レーザの両方にモニターモジュールが設置されているが、どちらか一方のみの設置でもよい。
モニターモジュール15a,15bからの中心波長の信号は波長コントローラ23に送られる。そして、波長コントローラ23はドライバ18により狭帯域化モジュール3内の光学素子を駆動させて、波長を選択して発振段レーザ1の中心波長が所望の波長になるよう波長制御する。
なお、上記した波長制御を、増幅段レーザ2から放出されるレーザ光の一部が導光されるモニターモジュール15bからの波長情報に基き、発振段レーザ1から放出されるレーザ光の波長が所定の波長となるように波長コントローラからドライバ18に指令を出して行うことも可能である。
モニターモジュール15a,15bからのレーザ出力信号はエネルギーコントローラ22へ送られる。そして、同期コントローラ21を経由し印加電圧が制御され、発振段レーザ1、増幅段レーザ2のエネルギーが所望の値になるよう制御される。
The
In FIG. 1, monitor modules are installed in both the oscillation stage and the amplification stage laser, but only one of them may be installed.
The center wavelength signal from the
The wavelength control described above is performed based on the wavelength information from the
Laser output signals from the
発振段レーザ1からのレーザビーム(シードレーザビーム)はモニターモジュール15aを通過した後、光軸調整等を行うために設けられた反射ミラー等を含むビーム伝播系17により増幅段レーザ2へ導かれ、注入される。
MOPO方式では、小入力でも増幅できるように、増幅段レーザ2には、例えば倍率が3倍以上の増幅段出力ミラー2fと増幅段リア側ミラー2eとで構成された不安定型共振器が採用される。
MOPO方式における増幅段レーザの不安定共振器のリア側ミラー2eには穴が開いており、この穴を通過したレーザが上図の矢印のように反射し、また注入されたシードレーザビームは拡大し、放電部を有効に通過し、レーザビームのパワーが増大する。そして、増幅段出力ミラー2fよりレーザが出射される。
凹面ミラー2eに中心部には空間的穴が施してあり、周囲にはHR(High Reflection)コートが施されている。凸面ミラー2fの中心部にはHRコートが施され、周囲のレーザ出射部にはAR(Anti Reflection)コートが施されてある。
凸面ミラー2fの穴は空間的に開いているのではなく、穴部のみARコートが施されたミラー基板を用いてもよい。また、ミラーに透過部を持たせない不安定共振器を用いてもよい。
The laser beam (seed laser beam) from the
In the MOPO method, an unstable resonator composed of, for example, an amplification
The
The
The holes of the
発振段レーザ1、増幅段レーザ2の各一対の電極1b,2bには、それぞれ、スイッチ12a−磁気パルス圧縮回路(MPC)13aによって構成された電源1cおよびスイッチ12b−磁気パルス圧縮回路(MPC)13bによって構成された電源2cが接続されている。
そして、電源1c,2cより高電圧パルスが印加され、上記電極1b,2b間で放電が生じる。この放電により、レーザチャンバ1a,2a内に充填されたレーザガスが励起される。電源1c、2cは充電器11によって充電される。
また、磁気パルス圧縮回路13a,13b内の温度は、温度センサT1,T2によりモニタされ、信号は同期コントローラ21に送られる。
電源1c,2cにおいて、充電器11(もしくは充電器11a,11b)によりコンデンサ(前記図17に示す放電回路における主コンデンサC0)が充電される。コンデンサに充電されたエネルギーは、スイッチ12a,12bがON状態になると、電圧パルスとして磁気パルス圧縮回路13a,13bに転送され、パルス圧縮され、上記した一対の電極1b,2bに印加される。
The pair of
Then, a high voltage pulse is applied from the
Further, the temperature in the magnetic
In
上記スイッチ12a,12bのON,OFFは、同期コントローラ21からの動作指令(トリガ信号)によってなされる。
同期コントローラ21は、発振段レーザ1から放出されるレーザビームが増幅段レーザ2に注入されるタイミングで増幅段レーザ2において放電が発生するように、スイッチ12a−磁気パルス圧縮回路13aによって構成された電源1cそしてスイッチ12b−磁気パルス圧縮回路13bによって構成された電源2cにトリガ信号を送出する。
発振段レーザ1、増幅段レーザ2の放電のタイミングがずれると、発振段レーザ2から放出されるレーザビームは効率よく増幅されない。同期コントローラ21は、光・放電検出器14a,14bからの発振段レーザ1および増幅段レーザ2の放電開始の情報、そしてエネルギーコントローラ22からのレーザ出力情報を基に、発振段レーザ1の電源1cに送出するOSCトリガ信号と増幅段レーザ2の電源2cに送出するAMPトリガ信号との間の遅延時間を設定する。
ユーティリーティーコントローラ24、エネルギーコントローラ22そして波長コントローラ23はメインコントローラ26と接続されている。また、メインコントローラ26はインタフェース27を介して露光装置28と接続している。
メインコントローラ26は露光装置28から指令に従い、各コントローラに制御分担を振り分け、その指令によって各コントローラは分担する制御を行う。
The
The
If the discharge timing of the
The
The
また、後述するように同期コントローラ21がトリガ信号を送出したときにカウントを開始し、光・放電検出器14a,14bによりレーザ発光もしくは、放電時の発光(以下、総称して発光という)あるいは放電の開始が検出されたときにカウントを停止する発光計測カウンタ25a(以下COカウンタという)、発光計測カウンタ25b(以下CAカウンタという)が設けられており、このカウンタ25a,25bのカウント値に基づき、後述するように発振段レーザ1、増幅段レーザ2をトリガするタイミングを決定する。
なお、上記した光・放電検出器14a,14bが、レーザ発光、放電時の発光、放電電流、放電電圧、放電により発生する電磁波のうちの少なくとも1つを検出するセンサである。ここで発振段レーザ1と増幅段レーザ2において、それぞれ異なるものを検出してもよい。例えば、発振段レーザ1でレーザ発光の開始を、増幅段レーザ2で放電開始を検出してもよい。
なお、図1では、MOPO方式の増幅段レーザ2のレーザ共振器が不安定共振器である場合を示したが、安定共振器であってもよい。
また、MOPA方式は、光が増幅段レーザを通過する回数は1回であるが、これに限るものではない。例えば、折り返しミラーを設けて、増幅段レーザを複数回通過させてもよい。このように構成することにより、より高い出力のレーザ光を取り出すことが可能となる。
As will be described later, counting starts when the
The light /
1 shows the case where the laser resonator of the
In the MOPA method, the number of times that the light passes through the amplification stage laser is one, but is not limited to this. For example, a folding mirror may be provided to pass the amplification stage laser a plurality of times. With this configuration, it becomes possible to extract laser light with higher output.
次に、本発明の実施例の2ステージレーザ装置における発振段レーザ1と増幅段レーザ2の同期制御について説明する。
(1)エネルギーコントローラにおける制御
図2にエネルギーコントローラ22における処理フローを示し、同図によりエネルギーコントローラ22における処理について説明する。
(i) モニタモジュール15a,15bにより、発振段レーザ1、増幅段レーザ2から放出されるレーザ光のパルスエネルギーを検出する。モニタモジュール15a,15bは検出値信号をエネルギコントローラ22に送出する(図2のステップS101)。
(ii)モニタモジュール15a,15bから受信した検出値信号から、パルスエネルギーE1、E2を求める。そして予め記憶していた、もしくはメインコントローラ26から与えられていた目標エネルギーEt1とE1との偏差ΔE1、ならびに、目標エネルギーEt2とE2との偏差ΔE2を、ΔE1=E1−Et1、ならびに、ΔE2=E2−Et2の式から計算する(ステップS102)。
(iii) 次に、求めた偏差ΔE1、ΔE2に基き、偏差ΔE1、ΔE2に得るのに相当する電源1c、電源2cのコンデンサを充電するときの充電電圧の偏差分ΔV1、ΔV2を求める。
ΔV1は、係数をKとするとき、ΔV1=K・ΔE1の式から求める。また、ΔV2は、係数をKとするとき、ΔV2=K・ΔE2の式から求める(ステップS103)。
(iv)目標エネルギーEt1を得るための充電電圧HV1を求める。すなわち、以下の式により、前回(今回の放電パルスの前の放電パルスを発生させたとき)の充電電圧HV1にステップS103で求めたΔV1を加えることで補正する。
HV1(今回)=HV1(前回)+ΔV1
また、目標エネルギーEt2を得るための充電電圧HV2を求める。すなわち、以下の式により、前回(今回の放電パルスの前の放電パルスを発生させたとき)の充電電圧HV2にステップS203で求めたΔV2を加えることで補正する(ステップS104)。
HV2(今回)=HV2(前回)+ΔV2
(v) 充電電圧値HV1,HV2がレーザガス注入電圧Vmax 1,Vmax 2より大きいかを判定し、大きければ、レーザガスを注入する(ステップS105)。また、小さければ、ステップS106に行く。
(vi)ステップS104で求めた充電電圧値(高電圧値)HV1(今回)のデータ、ならびに、充電電圧値(高電圧値)HV2(今回)のデータを、同期コントローラ21およびメインコントローラ26に送出する(ステップS106)。
Next, synchronous control of the
(1) Control in Energy Controller FIG. 2 shows a process flow in the
(i) The pulse energy of the laser light emitted from the
(ii) The pulse energies E1 and E2 are obtained from the detection value signals received from the
(iii) Next, based on the obtained deviations ΔE1 and ΔE2, charging voltage deviations ΔV1 and ΔV2 when charging the capacitors of the
ΔV1 is obtained from the equation: ΔV1 = K · ΔE1, where K is a coefficient. ΔV2 is obtained from the equation: ΔV2 = K · ΔE2, where K is a coefficient (step S103).
(iv) The charging voltage HV1 for obtaining the target energy Et1 is obtained. That is, the correction is performed by adding ΔV1 obtained in step S103 to the previous charging voltage HV1 (when the discharge pulse before the current discharge pulse is generated) by the following equation.
HV1 (current) = HV1 (previous) + ΔV1
Further, a charging voltage HV2 for obtaining the target energy Et2 is obtained. That is, the correction is performed by adding ΔV2 obtained in step S203 to the previous charging voltage HV2 (when the discharge pulse before the current discharge pulse is generated) by the following equation (step S104).
HV2 (current) = HV2 (previous) + ΔV2
(v) the charging voltage value HV1, HV2 determined is larger than the laser gas
(vi) The charging voltage value (high voltage value) HV1 (current) data and the charging voltage value (high voltage value) HV2 (current) data obtained in step S104 are sent to the
(2)同期コントローラにおける制御
電源1c,2cを構成する磁気パルス圧縮回路(MPC回路)は、前記図12に示したように可飽和リアクトルとコンデンサからなる容量移行型回路を数段接続したものである。
各段の容量移行型回路のインダクタンスを後段に行くにつれて小さくなるように設定することにより、各段を流れる電流パルスのパルス幅が順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われる。ここで、各段の移行時間は、以下の式に示すように、可飽和リアクトルへの印加電圧Vに反比例する。
V・tm=(一定)
すなわち、印加電圧Vが高いと移行時間tmは小さくなるし、電圧Vが低いと移行時間tmは大きくなる。
また、MPC回路を構成する過飽和リアクトル、コンデンサはそれぞれ温度特性を持っているため、MPC内部温度の変化により移行時間tmは変化する。内部温度は、発振周波数、発振時間、バースト動作のデューティー、充電電圧などにより変化する。
同期コントローラ21は、可飽和リアクトルへの印加電圧V(前記充電電圧値HV1,HV1)と温度センサT1,T2によりモニタされたMPC回路の温度Tp1,Tp2に基づき、例えば近似式を用いて、あるいは、予め作成した、印加電圧、温度に対する移行時間tmを記録したテーブルを参照して上記移行時間tmを求める。
(2) Control in the synchronous controller The magnetic pulse compression circuit (MPC circuit) constituting the
By setting the inductance of the capacity transfer type circuit of each stage to be smaller as it goes to the subsequent stage, a pulse compression operation is performed so that the pulse width of the current pulse flowing through each stage is sequentially narrowed. Here, the transition time of each stage is inversely proportional to the voltage V applied to the saturable reactor, as shown in the following equation.
V · tm = (Constant)
That is, when the applied voltage V is high, the transition time tm decreases, and when the voltage V is low, the transition time tm increases.
Further, since the supersaturated reactor and the capacitor constituting the MPC circuit each have temperature characteristics, the transition time tm changes due to the change in the MPC internal temperature. The internal temperature varies depending on the oscillation frequency, oscillation time, burst operation duty, charging voltage, and the like.
The
一方、チャンバ1a,2aの電極1b,2b間に電圧印加されてから放電が開始するまでの時間(放電開始時間)tbは、図3(a)に示すように、充電電圧が高いと電極間電圧の立上りが大きくなるため短くなり(tb1)、充電電圧が低いと電圧立上りが小さくなるため長くなる(tb3)。
また、図3(b)に示すように、チャンバ内のガス圧が高いと、放電開始電圧は高くなる(−V1)ため、放電開始までの時間は長くなる(tb3)。反対にガス圧が低いと低いと放電開始電圧が低く(−V3)なるため、放電開始までの時間は短くなる(tb1)。したがって、放電開始時間tbは、充電電圧とガス圧力の関数となる。
同期コントローラ21は、上記充電電圧HVと、圧力センサP1,P2によりモニタされるガス圧力に基づき、放電開始時間tbを求める。
上記放電開始時間は、本発明においては充電電圧、ガス圧力を使用範囲で変化させて、各条件における放電開始時間tbを測定して、これらの値を記録したテーブルを作成し、このテーブルを同期コントローラ21にあらかじめ入力しておく方法(テーブル方式)を使用したが、近似式を用いて計算することも可能である。
On the other hand, the time (discharge start time) tb from when voltage is applied between the
Further, as shown in FIG. 3B, when the gas pressure in the chamber is high, the discharge start voltage becomes high (−V1), and thus the time until the start of discharge becomes long (tb3). On the contrary, when the gas pressure is low, the discharge start voltage is low (−V3) when the gas pressure is low, and therefore the time until the start of discharge is short (tb1). Therefore, the discharge start time tb is a function of the charging voltage and the gas pressure.
The
In the present invention, the discharge start time is determined by changing the charge voltage and gas pressure in the range of use, measuring the discharge start time tb under each condition, creating a table recording these values, and synchronizing this table. Although a method (table method) input in advance to the
以下、同期コントローラ21における同期制御について説明する。
同期コントローラ21における同期制御の概要は以下の通りである。
(i) 充電電圧HV1,HV2と、電源1c,2cのMPC13a,13bの温度Tp1,Tp2、チャンバの圧力Pp1,Pp2より、前記移行時間tm、放電開始時間tbを求める。そして、このtm,tbから、発振段レーザ1における、電源1cのスイッチ12aをオンにしてから、放電が開始するまでのディレイ時間(OSC−補正ディレイという)、増幅段レーザ2における、電源2cのスイッチ12bをオンにしてから、放電が開始するまでのディレイ時間(AMP−補正ディレイ)をそれぞれ求める。
(ii)初回の放電時には、露光装置から送られてくるトリガ信号と、上記OSC−補正ディレイ、AMP−補正ディレイに基づき、発振段レーザ1と増幅段レーザ2の電源1c,2cをトリガするタイミングを定め、スイッチ12a,12bをオンにする。
(iii) プリトリガ信号(上記トリガ信号からチャージ充電安定期間後に出力される)から発振段レーザ1、増幅段レーザ2が発光あるいは放電を開始するまでの時間をCOカウンタ25a,CAカウンタ25bでカウントし、上記プリトリガ信号を出力してから実際に発光あるいは放電を開始するまでの時間を求める。
(iv)2回目以降の放電時には、上記COカウンタ25a,CAカウンタ25bでカウントした実際の時間に基づき、充電電圧HV1,HV2、温度Tp1,Tp2、圧力Pp1,Pp2から求めたOSC−補正ディレイ、AMP−補正ディレイを補正して、この補正された時間に基づき、発振段レーザ1と増幅段レーザ2の電源1c,2cをトリガするタイミングを定め、スイッチ2a,2bがオンにする。
Hereinafter, the synchronization control in the
The outline of the synchronization control in the
(i) The transition time tm and the discharge start time tb are obtained from the charging voltages HV1 and HV2, the temperatures Tp1 and Tp2 of the
(ii) Timing of triggering the
(iii) The
(iv) During the second and subsequent discharges, based on the actual time counted by the
次に上記同期コントローラ21の構成について詳細に説明する。
図4に同期コントローラ21の入出力信号を示す。
同図に示すように、発振段レーザ1用の充電器11a、増幅段レーザ2用の充電器11bが設けられ、同期コントローラ21は上記充電器11a、充電器11bに充電制御信号HV1,HV2を出力する。
同期コントローラ21には、インタフェース27から与えられるトリガ信号、エネルギーコントローラ22から与えられる充電電圧HV1,HV2、発振段レーザ1、増幅段レーザ2のチャンバ1a,2aの圧力Pp1、Pp2、光・放電検出器14a,14bが出力する光・放電検出信号、温度センサT1,T2によりモニタされた温度Tp1,Tp2が入力される。同期コントローラ21は、これらの信号に基づき、充電器11に充電信号HV1,HV2を出力するとともに、電源1c,2cのスイッチをトリガするタイミングを決定し、OSCトリガ信号、AMPトリガ信号を出力する。
Next, the configuration of the
FIG. 4 shows input / output signals of the
As shown in the figure, a
The
図5に本発明の実施例の同期コントローラ21の構成を示す図である。
同期コントローラ21は、同図に示すように、CPU21a、FPGA21b、第1のクロック発生器21c、第2のクロック発生器21dを備えている。
また、本実施例では、前記COカウンタ25a、CAカウンタ25bが同期コントローラ21内に設けられ、プリトリガ信号を出力してから実際に発光あるいは放電を開始するまでの時間をカウントする。
上記CPU21aは、MPC13a,13bの温度Tp1、Tp2およびOSCチャンバ1a、AMPチャンバ2aの圧力データを用いて、後述するように、電源1cをトリガするタイミングを調整するためのOSCトリガディレイ設定値、電源2cをトリガするタイミングを調整するためのAMPトリガディレイ設定値をFPGA21bに出力する。
上記FPGA21bは、チャージアウト/トリガ信号生成部211、電源1cをトリガするタイミングを調整するためのOSCトリガディレイ部212、電源2cをトリガするタイミングを調整するためのAMPトリガディレイ部213、OSC−カウンタイネイブル作成部214、OSC−カウンタリセット作成部215、AMP−カウンタイネイブル作成部216、AMP−カウンタリセット作成部217、トリガ間隔判定部218から構成される。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of the
As shown in the figure, the
In this embodiment, the
The
The
上記チャージアウト/トリガ信号生成部211は、インタフェース27からトリガ信号(trigin)を受信すると、それに基づき、充電制御信号(Chargout)HV1,HV2作成して出力し、チャージャ充電安定時間tstが経過後、プリトリガ信号(Pre_Trig)を出力する。このプリトリガ信号(Pre_Trig)は、OSCトリガディレイ部212、AMPトリガディレイ部213に与えられる。
OSCトリガディレイ部212、AMPトリガディレイ部213において、上記プリトリガ信号(Pre_Trig)を、CPU21aから与えられるOSCトリガディレイ設定値、AMPトリガディレイ設定値の分だけ遅延させる。この遅延されたトリガ信号は、ゲートG1を介してOSCトリガ信号として、電源1cのスイッチ12aに与えられ、また、ゲートG2を介してAMPトリガ信号として、電源2cのスイッチ12bに与えられる。
トリガ間隔判定部218は、上記OSCトリガ信号、AMPトリガ信号の間隔を判定し、OSCトリガ信号、AMPトリガ信号の周波数が許容周波数値を超え、OSCトリガ信号、AMPトリガ信号の時間間隔が制限値以下となると、ゲートG1,G2を閉じて、OSCトリガ信号、AMPトリガ信号が電源1c,2cに供給されるのを停止する。
When the chargeout / trigger
In the OSC
The trigger
一方、前記チャージアウト/トリガ信号生成部211が出力するプリトリガ信号(Pre_trig)は、OSC−カウンタリセット作成部215、AMP−カウンタリセット作成部217に与えられ、OSC−カウンタリセット作成部215、AMP−カウンタリセット作成部217は、上記プリトリガ信号により前記COカウンタ25a、CAカウンタ25bの計数を開始させる。なお、COカウンタ25a、CAカウンタ25bは、前記トリガ信号(Trig)によりクリアされる。
そして、上記OSCトリガにより、発振段レーザ1が発光あるいは放電を開始すると、この発光あるいは放電は、光・放電検出器14aにより検出され、この検出信号により、OSC−カウンタイネイブル作成部215は上記COカウンタ25aのカウントを停止させる。また、上記AMPトリガにより、増幅段レーザ2が発光あるいは放電を開始すると、この発光あるいは放電は、光・放電検出器14bにより検出され、この検出信号により、AMP−カウンタイネイブル作成部216は上記CAカウンタ25bのカウントを停止させる。上記COカウンタ25a、CAカウンタ25bのカウント値は上記プリトリガ信号を出力してから実際に発光あるいは放電を開始するまでの時間に相当した値となる。
上記COカウンタ25a、CAカウンタ25bは、高速クロックを発生する第2のクロック発生器21dが出力するクロックをカウントすることにより、上記トリガ信号を出力してから実際に発光あるいは放電を開始するまでの時間を計数する。
上記COカウンタ25a、CAカウンタ25bからの出力信号は、レベル変換ICにより信号レベルが変換され、バッファなどを介して、CPU21aに送信される。CPU21aは、これらの発振段レーザ1、増幅段レーザ2の、プリトリガ信号から発光あるいは放電時刻までの計測結果を基に、後述するように各トリガの遅延時間のフィードバック演算を行う。
On the other hand, the pre-trigger signal (Pre_trig) output from the chargeout /
When the
The
The signal levels of the output signals from the
図6は、上記トリガ間隔判定部218の構成例を示す図である。
トリガ間隔判定部218は、カウンタ225と、レジスタ226を備え、該カウンタ225によりトリガ信号の時間間隔を計数し、レジスタ226に保持させる。
すなわち、トリガ信号が発生すると、この信号を微分して上記カウンタ225に与え、カウンタ225に”0”をロードして、カウンタ225によりクロックパルスclkの計数を開始する。そして、次のトリガ信号が入力されるまで、上記計数を行い、その間に計数した計数値をレジスタ226にセットする。これにより、レジスタ226には、露光装置28から与えられるトリガ信号の時間間隔Trig_int (この値をBとする)がセットされる。
一方、n制御サイクル目の”OSCトリガディレイ設定値”と”トリガ信号が入力されてからプリトリガ信号が出力されるまでの時間”の和であるOSC _td(n)と、(n−1)サイクル目の”OSCトリガディレイ設定値”と”トリガ信号が入力されてからプリトリガ信号が出力されるまでの時間”の和であるOSC _td(n-1) を、CPU21aから取得してそれぞれバッファ221a,221bに保持させる。そして、演算器223で、上記OSC _td(n-1) とOSC _td(n)の差に予め設定されたトリガ間隔の制限値Trig_min (例えば10μs)を加算し加算結果Aを求める。
すなわち、演算器223で以下の演算を行う。
A=[OSC _td(n-1) ]−[OSC _td(n) ]+[Trig_min ]
同様に、n制御サイクル目の”AMPトリガディレイ設定値”と”トリガ信号が入力されてからプリトリガ信号が出力されるまでの時間”の和であるAMP _td(n) と、(n−1)サイクル目の”AMPトリガディレイ設定値”と”トリガ信号が入力されてからプリトリガ信号が出力されるまでの時間”の和であるAMP _td(n-1) を、それぞれバッファ222a,222bに保持させ、演算器224で、上記AMP _td(n-1) とAMP _td(n) の差に予め設定されたトリガ間隔の制限値Trig_min を加算し、加算結果A’を求める。すなわち、演算器224で以下の演算を行う。
A’=[AMP _td(n-1) ]−[AMP _td(n) ]+[Trig_min ]
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the trigger
The trigger
That is, when a trigger signal is generated, this signal is differentiated and given to the
On the other hand, OSC_td (n) which is the sum of “OSC trigger delay setting value” in the nth control cycle and “time from when the trigger signal is input until the pre-trigger signal is output”, and (n−1) cycles OSC_td (n−1), which is the sum of the “OSC trigger delay setting value” of the eye and “the time from when the trigger signal is input to when the pre-trigger signal is output”, is obtained from the
That is, the
A = [OSC_td (n-1)]-[OSC_td (n)] + [Trig_min]
Similarly, AMP_td (n) which is the sum of “AMP trigger delay setting value” of the nth control cycle and “time from when the trigger signal is input until the pre-trigger signal is output”, (n−1) AMP_td (n−1), which is the sum of the “AMP trigger delay setting value” in the cycle and “the time from when the trigger signal is input until the pre-trigger signal is output”, is held in the
A '= [AMP_td (n-1)]-[AMP_td (n)] + [Trig_min]
第1の比較器227は、前記レジスタ226に保持されているトリガ信号の時間間隔Bと上記Aを比較しA>Bであると、OSCトリガ間隔が制限値より短くなったとして、エラー”1”を出力する。
第2の比較器228は、前記レジスタ226に保持されているトリガ信号の時間間隔Bと上記A’を比較しA’>Bであると、AMPトリガ間隔が制限値より短くなったとして、同様にエラー”1”を出力する。
オアゲート229は、比較器227あるいは比較器228のうち、少なくとも一方の出力が”1”になると、”0”を出力する。これによりゲートG1,G2が閉じ、OSCトリガ信号、AMPトリガ信号の出力が停止する。また、トリガ間隔エラーが発生すると、CPU21aに割り込みをあげてエラー通知を行うとともに、メインコントローラ26(図1参照)にエラーの発生を通知する。
The
The
The OR
図7は、上記トリガ間隔判定部218における判定処理を説明する図である。
同図(a)に示すように、(n−1)制御サイクル目のOSCトリガ信号とn制御サイクルのOSCトリガ信号の時間間隔をTnとすると、Tnは、以下の式で表される。
Tn=Trig_int +OSC _td(n)−OSC _td(n-1)
この値Tnが前記制限値Trig_min より大きい必要があり、TnがTrig_min より小さくなるとエラー(トリガ信号の周波数が許容周波数を超えた)として、トリガ信号の出力を停止する。
すなわち、以下の(1)式を満たしたとき、エラーとする。
Trig_int +OSC _td(n)−OSC _td(n-1) <Trig_min …(1)
同様に、図7(b)に示すように、(n−1)制御サイクル目のAMPトリガ信号とn制御サイクルのAMPトリガ信号の時間間隔をTn’とすると、Tn’は、以下の式で表される。
Tn’=Trig_int +AMP _td(n)−AMP _td(n-1)
この値Tn' が前記制限値Trig_min より大きい必要があり、Tn' がTrig_min より小さくなるとエラー(トリガ信号の周波数が許容周波数を超えた)として、トリガ信号の出力を停止する。
FIG. 7 is a diagram illustrating the determination process in the trigger
As shown in FIG. 6A, when the time interval between the OSC trigger signal in the (n-1) control cycle and the OSC trigger signal in the n control cycle is Tn, Tn is expressed by the following equation.
Tn = Trig_int + OSC_td (n) −OSC_td (n−1)
This value Tn needs to be larger than the limit value Trig_min. If Tn becomes smaller than Trig_min, an error (the trigger signal frequency exceeds the allowable frequency) is caused and output of the trigger signal is stopped.
That is, an error occurs when the following expression (1) is satisfied.
Trig_int + OSC_td (n) -OSC_td (n-1) <Trig_min (1)
Similarly, as shown in FIG. 7B, when the time interval between the AMP trigger signal in the (n-1) control cycle and the AMP trigger signal in the n control cycle is Tn ′, Tn ′ is expressed by the following equation. expressed.
Tn ′ = Trig_int + AMP_td (n) −AMP_td (n−1)
This value Tn ′ needs to be larger than the limit value Trig_min. If Tn ′ becomes smaller than Trig_min, an error (the trigger signal frequency exceeds the allowable frequency) is caused and output of the trigger signal is stopped.
すなわち、以下の(2)式を満たしたとき、エラーとする。
Trig_int +AMP _td(n)−AMP _td(n-1) <Trig_min …(2)
以上の(1)(2)式から、以下の(3)(4)式が得られる。
Trig_int <Trig_min −OSC _td(n)+OSC _td(n-1) …(3)
Trig_int <Trig_min −AMP _td(n)+AMP _td(n-1) …(4)
前記演算部223では、上記(3)式の右辺を求め、この値とレジスタ226に保持されたTrig_int を比較器227で比較する。これにより、OSCトリガ信号の時間間隔が制限値Trig_min より小さくなったかを判定することができる。
同様に前記演算部224では、上記(4)式の右辺を求め、この値とレジスタ226に保持されたTrig_int を比較器228で比較する。これにより、AMPトリガ信号の時間間隔が制限値Trig_min より小さくなったかを判定することができる。
That is, an error occurs when the following expression (2) is satisfied.
Trig_int + AMP_td (n) −AMP_td (n−1) <Trig_min (2)
From the above equations (1) and (2), the following equations (3) and (4) are obtained.
Trig_int <Trig_min−OSC_td (n) + OSC_td (n−1) (3)
Trig_int <Trig_min−AMP_td (n) + AMP_td (n−1) (4)
The
Similarly, the
図8は同期コントローラ21の処理を示すフローチャート、図9は同期コントローラ制御タイミングチャートであり、以下、図8、図9を参照しながら、同期コントローラ21の同期制御について説明する。
(i) エネルギコントローラ22から送出された充電電圧値HV1,HV2のデータを受信する。また、磁気圧縮回路のMPC内部温度Tp1、Tp2のデータを受信する。さらにチャンバガス圧センサPp1,Pp2から送出されたチャンバガス圧力Pp1、Pp2のデータ(DATA1in,DATA2in)を受信する(図8のステップS301、タイミングチャートの1,4)。
同期コントローラ21は、データ取込指令信号STROBE1、STROBE2(タイミングチャートの2、5)の立ち上がりでDATA1inデータ、DATA2inデータを取込み、DATA1reg、DATA2regとして保持する(図9のタイミングチャートの3、6)
FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the
(i) The data of the charging voltage values HV1 and HV2 sent from the
The
(ii)同期コントローラ21は、図8のステップS301で受信し保持したDATA1reg、DATA2reg(充電電圧HV1、HV2、温度Tp1、Tp2のデータ)を基に、前記したように発振段レーザ1のMPC13a、増幅段レーザ2のMPC13bの電流パルスの移行時間tm1、tm2を求める。
また、DATA1reg、DATA2reg(充電電圧HV1、HV2、圧力Pp1、Pp2のデータ)から、前記したように放電開始時間tb1、tb2を求める。さらに、tmとtbの和から、以下のように補正ディレイt1_delay(n),t2_delay(n)を求める(図8のステップS302、タイミングチャートの7、8)。
t1_delay(n)=tm1+tb2
t2_delay(n)=tm2+tb2
(ii) The
Further, as described above, the discharge start times tb1 and tb2 are obtained from DATA1reg and DATA2reg (data of the charging voltages HV1 and HV2 and pressures Pp1 and Pp2). Further, correction delays t1_delay (n) and t2_delay (n) are obtained from the sum of tm and tb as follows (step S302 in FIG. 8, timing charts 7 and 8).
t1_delay (n) = tm1 + tb2
t2_delay (n) = tm2 + tb2
(iii) 運転を開始してから最初のレーザ発振(初回パルスという)であるかを判定し、初回パルスの場合には、ステップS303からステップS304に行く。
ステップS304で、発振段レーザ1の電源1cのスイッチ12aへのトリガ信号の発生タイミングを求める。
初回パルスの場合は、前記したようにt1_delay(n)を、以下の式に示すように、トリガ遅延時間to_switch(n)とし、このトリガ遅延時間から、プリトリガ信号を発生してから、発振段レーザ1の電源1cのスイッチ12aをトリガするまでの時間を決定する。
to_switch(n)=t1_delay(n)
同様に、ステップS305で、増幅段レーザ2の電源2cのスイッチ12bへのトリガ信号の発生タイミングを求める。
すなわち、前記したようにt2_delay(n)を、以下の式に示すように、トリガ遅延時間ta_switch(n)とし、このトリガ遅延時間から、プリトリガを発生してから、発振段レーザ1の電源1cのスイッチ12aをトリガするまでの時間を決定する。
ta_switch(n)=t2_delay(n)
(iii) It is determined whether or not it is the first laser oscillation (referred to as the first pulse) after the start of operation. If it is the first pulse, the process goes from step S303 to step S304.
In step S304, the generation timing of the trigger signal to the
In the case of the first pulse, as described above, t1_delay (n) is set to the trigger delay time to_switch (n) as shown in the following formula, and after generating the pre-trigger signal from this trigger delay time, the oscillation stage laser The time until the
to_switch (n) = t1_delay (n)
Similarly, in step S305, the generation timing of the trigger signal to the
That is, as described above, t2_delay (n) is set to the trigger delay time ta_switch (n) as shown in the following formula, and after the pre-trigger is generated from this trigger delay time, the
ta_switch (n) = t2_delay (n)
(iv)インターフェース27を経由して、ステッパー等の露光装置28からのトリガ(trigin)を受信する(図8のステップS306、タイミングチャートの12)。
(v) 同期コントローラ21は、上記トリガを基に充電制御信号(Chargout)、および、プリトリガ信号(Pre_Trig)を作成する(図8のステップS307)。
なお、前記したように、同期コントローラ21は、チャージャ充電安定時間tstが経過後、プリトリガ信号(Pre_Trig)を作成し、出力する(タイミングチャートの13 、14 )。
(vi)ステップS307で作成したプリトリガ信号(Pre_Trig)出力開始で発振段レーザ1の発光あるいは放電時刻を計測するCOカウンタ25a、および増幅段レーザ2の発光あるいは放電時刻を計測するCAカウンタ25bを動作させる(図8のステップS308、タイミングチャートの18、20)。
(iv) A trigger is received from the
(v) The
As described above, the
(vi) The
(vii) プリトリガ信号(Pre_Trig)からOSC−トリガディレイ設定値だけ遅延させて、発振段レーザ1の電源1cのスイッチ12aをONにするOSCトリガ信号(OSC_trigout)を出力する(ステップS309、タイミングチャート15)。
また、プリトリガ信号(Pre_Trig)からAMP−トリガディレイ設定値だけ遅延させて、増幅段レーザ2の電源2cのスイッチ12bをONにするAMPトリガ信号(AMP_trigout)を出力する(ステップS310、タイミングチャート16)。これにより発振段レーザ1、増幅段レーザ2が放電を開始する。
(viii)光・放電検出器14aにより発振段レーザ1の発光あるいは放電開始タイミングtoを検出し、COカウンタ25aを停止させる(ステップS311、タイミングチャートの17,18)。
また、光・放電検出器14bにより増幅段レーザ2の発光あるいは放電開始タイミングtaを検出し、CAカウンタ25bを停止させる(ステップS312、タイミングチャートの19,20)。
(vii) An OSC trigger signal (OSC_trigout) that delays the OSC-trigger delay setting value from the pretrigger signal (Pre_Trig) and turns on the
Also, an AMP trigger signal (AMP_trigout) that delays the AMP-trigger delay setting value from the pretrigger signal (Pre_Trig) and turns on the
(viii) The light /
The light /
(ix)以上のように初回の放電が終わると、次いで、ステップS301に戻り、前記したように充電電圧値HV1,HV2、内部温度Tp1、Tp2、ガス圧力Pp1、Pp2のデータ信号DATA1,DATA2を取り込んで保持し、発振段レーザ1のMPC13a、増幅段レーザ2のMPC13bの電流パルスの移行時間tm1、tm2を求める。
また、充電電圧HV1,HV2、圧力Pp1、Pp2から前記したように放電開始時間tb1、tb2を求め、tmとtbの和から、補正ディレイt1_delay(n),t2_delay(n)を求める(ステップS301,S302)。
(x) 初回のパルスではないので、ステップS303からステップS313に行き、前記したようにCOカウンタ25aの値を基に、発振段レーザ1のフィードバック演算を以下の式より行う。
Δto_delay(n)=tot−tCO
ここで、tot:トリガから発振段レーザ1が発光あるいは放電するまでの遅延目標時間、tCO:COカウンタ25aで計測した時間である(ステップS313、タイミングチャートの7)。
また、前記したようにCAカウンタ25bの値を基に、増幅段レーザ2のフィードバック演算を以下の式により行う。
Δta_delay(n)=tAt−tCA
ここで、tAt:トリガから増幅段レーザ2が発光あるいは放電するまでの遅延目標時間、tCA:CAカウンタ25bで計測した時間である(ステップS314、タイミングチャートの8)。
(ix) When the first discharge is completed as described above, the process returns to step S301, and the data signals DATA1 and DATA2 of the charging voltage values HV1 and HV2, the internal temperatures Tp1 and Tp2, and the gas pressures Pp1 and Pp2 are set as described above. Then, the transition times tm1 and tm2 of the current pulses of the
Further, as described above, the discharge start times tb1 and tb2 are obtained from the charging voltages HV1 and HV2 and the pressures Pp1 and Pp2, and the correction delays t1_delay (n) and t2_delay (n) are obtained from the sum of tm and tb (step S301, S302).
(x) Since it is not the first pulse, the process goes from step S303 to step S313, and the feedback calculation of the
Δto_delay (n) = t ot −t CO
Here, t ot is the target delay time from the trigger until the
Further, as described above, based on the value of the
Δta_delay (n) = t At −t CA
Here, t At is the target delay time from the trigger to the time when the
(xi)発振段レーザ1において、t1_delay(n)と、上記発光・放電タイミングフィードバック演算の結果Δto_delay(n−1)を基に、以下の式によりトリガ遅延時間to_switch(n)を求め、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ1の電源1cのスイッチ12aをトリガするまでの時間を決定する(ステップS315)。
to_switch(n)=t1_delay(n)+Δto_delay(n−1)
同様に、増幅段レーザ2において、t2_delay(n)と、上記発光・放電タイミングフィードバック演算の結果Δta_delay(n−1)を基に、以下の式によりトリガ遅延時間ta_switch(n)を求め、このトリガ遅延時間から、トリガを発生してから、発振段レーザ1の電源1cのスイッチ12aをトリガするまでの時間を決定する(ステップS316)。
ta_switch(n)=t2_delay(n)+Δta_delay(n−1)
(xi) In the
to_switch (n) = t1_delay (n) + Δto_delay (n−1)
Similarly, in the
ta_switch (n) = t2_delay (n) + Δta_delay (n−1)
(xii) ステップS317に行き、OSCトリガ間隔エラー演算を行う。また、AMPトリガ間隔エラー演算を行う。
すなわち、トリガ間隔判定部218のカウンタ225でトリガ信号の時間間隔を計数し、トリガ周波数をレジスタ226にラッチする(タイミングチャートの9,10) 。そして、前記(3)(4)式に示したように、Trig_min −OSC _td(n)+OSC _td(n-1) を演算し、上記計数したトリガ信号の時間間隔Trig_int と比較する。
同様に、Trig_min −AMP_td(n)+AMP_td(n-1) を演算し、トリガ信号の時間間隔Trig_int と比較する(ステップ318、タイミングチャートの11)。
そして、Trig_int <Trig_min −OSC_td(n)+OSC_td(n-1) あるいはTrig_int <Trig_min −AMP_td(n)+AMP_td(n-1) になると、OSCトリガ間隔エラーとして、OSCトリガ信号、AMPトリガ信号の出力を停止する(ステップS319)。
(xii) Go to step S317 and perform OSC trigger interval error calculation. Also, an AMP trigger interval error calculation is performed.
That is, the trigger signal time interval is counted by the
Similarly, Trig_min−AMP_td (n) + AMP_td (n−1) is calculated and compared with the time interval Trig_int of the trigger signal (
When Trig_int <Trig_min−OSC_td (n) + OSC_td (n−1) or Trig_int <Trig_min−AMP_td (n) + AMP_td (n−1), the OSC trigger signal and the AMP trigger signal are output as an OSC trigger interval error. Stop (step S319).
ついで、ステップS306に行き、前記したようにインターフェース27を経由して、ステッパー等の露光装置28からのトリガ信号(trigin)を受信する。
以下、前記したように、チャージ出力信号、プリトリガ信号を作成し、COカウンタ25a、CAカウンタ25bを動作させる。
そして、上記したOSCトリガ間隔エラー演算を行う。トリガ間隔エラーでなければ、発振段レーザ1の電源1cのスイッチ12aをONにするOSCトリガ信号(OSC_trigout)を出力する。
また、上記したAMPトリガ間隔エラー演算を行う。トリガ間隔エラーでなければ、増幅段レーザ2の電源2cのスイッチ12bをONにするAMPトリガ信号(AMP_trigout)を出力する。
さらに、光・放電検出器14aにより発振段レーザ1の発光あるいは放電開始タイミングtoを検出し、COカウンタ25aを停止させ、光・放電検出器14bにより増幅段レーザ2の発光あるいは放電開始タイミングtaを検出し、CAカウンタ25bを停止させる(図8のステップS306〜S312)。
In step S306, the trigger signal (triggin) is received from the
Hereinafter, as described above, the charge output signal and the pre-trigger signal are generated, and the
Then, the above OSC trigger interval error calculation is performed. If the trigger interval error is not detected, an OSC trigger signal (OSC_trigout) for turning on the
Also, the above AMP trigger interval error calculation is performed. If it is not a trigger interval error, an AMP trigger signal (AMP_trigout) for turning on the
Further, the light /
以上のように動作させることにより、トリガから発光あるいは放電タイミングtoまでの時間、及び発光あるいは放電タイミングtaまでの時間が一定になるように制御することができる。
また、エネルギーコントローラからのHV1,HV2の設定値、MPC温度センサからのTp1,Tp2の測定値、チャンバガス圧センサからのPp1,Pp2ガス圧測定値により補正することで、常に発振段レーザ発光あるいは放電タイミングと増幅段レーザ発光あるいは放電タイミングを一定に保つように制御することができる。
このため、発振段レーザと増幅段レーザをそれぞれ最適なレーザ出力が得られるように個別に構成して、両レーザの発光あるいは放電タイミングの調整精度を向上させ、高精度に同期させることができる。
さらに、OSCトリガ信号の時間間隔、AMPトリガ信号の時間間隔が前記制限値以下となると、OSCトリガ信号、AMPトリガ信号の出力を停止することで、電源1c,2cの破損もしくは劣化を防ぐことができ、装置の信頼性を向上させることができる。
By operating as described above, the time from the trigger to the light emission or discharge timing to and the time from the light emission or discharge timing ta can be controlled to be constant.
Moreover, by correcting with the set values of HV1 and HV2 from the energy controller, measured values of Tp1 and Tp2 from the MPC temperature sensor, and measured values of Pp1 and Pp2 from the chamber gas pressure sensor, the oscillation stage laser emission or The discharge timing and amplification stage laser emission or discharge timing can be controlled to be kept constant.
For this reason, the oscillation stage laser and the amplification stage laser can be individually configured to obtain optimum laser outputs, and the adjustment accuracy of light emission or discharge timing of both lasers can be improved and synchronized with high accuracy.
Further, when the time interval of the OSC trigger signal and the time interval of the AMP trigger signal is equal to or less than the limit values, the output of the OSC trigger signal and the AMP trigger signal is stopped to prevent the
なお、通常、露光装置のトリガ信号が発信されてからレーザ装置の発光あるいは放電までの時間は、所定の一定値となるように構成される。また、発振段レーザを効率よく、かつ、所望のビーム品質を維持したまま増幅するため、発振段レーザが発光あるいは放電してから、増幅段レーザが発光あるいは放電するまでの遅延時間は、ある所定値に維持される必要がある。
このため、実際には、上記のようにして求めたOSCトリガ遅延時間〔to_switch(n)〕、AMPトリガ遅延時間〔ta_switch(n)〕に所定の値を加算して、上記トリガ信号が発信されてからレーザ装置の発光あるいは放電までの時間、発振段レーザが発光あるいは放電して増幅段レーザが発光するまでの遅延時間を調整している。
In general, the time from when the trigger signal of the exposure apparatus is transmitted until the light emission or discharge of the laser apparatus is set to a predetermined constant value. Further, in order to amplify the oscillation stage laser efficiently while maintaining a desired beam quality, a delay time from when the oscillation stage laser emits or discharges to when the amplification stage laser emits or discharges has a predetermined value. It needs to be maintained at the value.
Therefore, the trigger signal is actually transmitted by adding a predetermined value to the OSC trigger delay time [to_switch (n)] and the AMP trigger delay time [ta_switch (n)] obtained as described above. The delay time from the time when the laser device emits or discharges to the time when the oscillation stage laser emits or discharges and the amplification stage laser emits light is adjusted.
1 発振段レーザ
2 増幅段レーザ
1a,2a レーザチャンバ
1b,2b 電極
1c,2c 電源
3 狭帯域化モジュール
11 充電器
11a,11b 充電器
12a,12b スイッチ
13a,13b 磁気パルス圧縮回路(MPC回路)
14a,14b 光・放電検出器
15a,15b モニターモジュール
16a,16b ガス供給排気用制御バルブ
17 ビーム伝播系
18 ドライバ
21 同期コントローラ
22 エネルギーコントローラ
23 波長コントローラ
24 ユーティリティコントローラ
25a 発光計測カウンタ(COカウンタ)
25b 発光計測カウンタ(CAカウンタ)
26 メインコントローラ
27 インタフェース
28 露光装置
P1,P2 圧力センサ
T1,T2 温度センサ
21a CPU
21b FPGA
21c 第1のクロック発生器
21d 第2のクロック発生器
211 チャージアウト/トリガ信号生成部
212 Oscトリガディレイ部
213 Ampトリガディレイ部
214 Osc−カウンタイネイブル作成部
215 Osc−カウンタリセット作成部
216 Amp−カウンタイネイブル作成部
217 Amp−カウンタリセット作成部
218 トリガ間隔判定部
221a−222b バッファ
223,224 演算部
225 カウンタ
226 レジスタ
227,228 比較器
229 ノアゲート
DESCRIPTION OF
14a, 14b Light /
25b Light emission measurement counter (CA counter)
26
21b FPGA
21c First clock generator 21d
Claims (2)
レーザガスが封入された第1のレーザチャンバと、この第1のレーザチャンバ内に配置され、上記第1の磁気パルス圧縮回路の出力端に接続される第1の一対の放電電極とを含む第1のガスレーザ装置と、
高電圧に充電される第2のコンデンサと、第2のスイッチと、この第2のスイッチがオンとなったとき上記第2のコンデンサに蓄えられた電荷をパルス圧縮して出力する第2の磁気パルス圧縮回路と、
レーザガスが封入された第2のレーザチャンバと、この第2のレーザチャンバ内に配置され、上記第2の磁気パルス圧縮回路の出力端に接続される第2の一対の放電電極とを含み、上記第1のガスレーザ装置から放出されたレーザビームが注入され、この注入されたレーザビームを増幅して放出する第2のガスレーザ装置と、
上記第1のコンデンサおよび第2のコンデンサを充電する少なくとも1つの充電器と、 上記第1のガスレーザ装置と第2のガスレーザ装置との発光タイミングを調整するために、上記第1のスイッチおよび第2のスイッチの動作タイミングを制御する同期コントローラとを含む2ステージレーザ装置において、
上記同期コントローラは、外部から第1および第2のスイッチの動作タイミング信号が与えられたとき、上記第1の放電電極および第2の放電電極に電圧が印加されてから、放電が開始するまでの時間と、上記第1の磁気パルス圧縮回路および第2の磁気パルス圧縮回路におけるパルス圧縮動作の移行時間から、上記外部から与えられる第1および第2のスイッチの動作タイミング信号に対する上記第1のスイッチおよび第2のスイッチのトリガ信号の遅延時間をそれぞれ算出し、
第1および第2のスイッチの動作タイミング信号から、上記算出された遅延時間だけ遅延させて、上記第1のスイッチおよび第2のスイッチのトリガ信号を出力するトリガ遅延設定手段と、
上記遅延された第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔、および、上記遅延された第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔を求め、該第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔および第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔と、予め設定された閾値とをそれぞれ比較し、上記第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔もしくは第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、トリガ信号の許容最大周波数制限を超えないように予め設定された上記閾値より小さいかを判定するトリガ間隔判定手段と、
上記第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔もしくは第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、上記予め設定された閾値より小さいとき、上記第1および第2のスイッチのトリガ信号の出力を停止する手段とを具備する
ことを特徴とする2ステージレーザ装置。 A first capacitor that is charged to a high voltage, a first switch, and a first magnet that compresses and outputs the charge stored in the first capacitor when the first switch is turned on. A pulse compression circuit;
A first laser chamber containing a laser gas; and a first pair of discharge electrodes disposed in the first laser chamber and connected to an output end of the first magnetic pulse compression circuit. Gas laser device of
A second capacitor that is charged to a high voltage, a second switch, and a second magnet that pulse-compresses and outputs the charge stored in the second capacitor when the second switch is turned on. A pulse compression circuit;
A second laser chamber in which a laser gas is sealed, and a second pair of discharge electrodes disposed in the second laser chamber and connected to an output end of the second magnetic pulse compression circuit, A second gas laser device in which a laser beam emitted from the first gas laser device is injected, and the injected laser beam is amplified and emitted;
At least one charger for charging the first capacitor and the second capacitor, and the first switch and the second switch for adjusting the light emission timing of the first gas laser device and the second gas laser device. A two-stage laser apparatus including a synchronous controller for controlling the operation timing of the switches of
In the synchronous controller, when the operation timing signals of the first and second switches are given from the outside , the voltage is applied to the first discharge electrode and the second discharge electrode until the discharge starts. The first switch with respect to the operation timing signal of the first and second switches given from the outside from the time and the transition time of the pulse compression operation in the first magnetic pulse compression circuit and the second magnetic pulse compression circuit And calculating the delay time of the trigger signal of the second switch,
Trigger delay setting means for outputting the trigger signals of the first switch and the second switch by delaying the calculated timing by the calculated delay time from the operation timing signals of the first and second switches;
A time interval of the delayed trigger signal of the first switch and a time interval of the delayed trigger signal of the second switch are obtained, and the time interval of the trigger signal of the first switch and the second switch The trigger signal time interval is compared with a preset threshold value, and the trigger signal time interval of the first switch or the trigger signal time of the second switch is the maximum allowable frequency limit of the trigger signal. a trigger interval determining means for determining or smaller to than the preset the threshold so as not to exceed,
Time intervals of the first time interval of the switch of the trigger signal or a second switch of the trigger signal, when the smaller than a preset threshold, stops the output of the first and trigger signal of the second switch A two-stage laser device.
前回算出された上記第1のスイッチのトリガ信号の遅延時間と今回算出された上記第1のスイッチのトリガ信号の遅延時間との差と、前記閾値との和を、上記第1のスイッチの動作タイミング信号の時間間隔と比較することにより、上記第1のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、予め設定された閾値より小さいかを判定する手段と、
前回算出された上記第2のスイッチのトリガ信号の遅延時間と、今回算出された上記第2のスイッチのトリガ信号の遅延時間との差と、前記閾値との和を、上記第2のスイッチの動作タイミング信号の時間間隔と比較することにより、上記第2のスイッチのトリガ信号の時間間隔が、予め設定された閾値より小さいかを判定する手段とを具備する
ことを特徴とする請求項1記載の2ステージレーザ装置。 The trigger interval determining means measures the interval of the operation timing signal of the first switch given from the outside and the time interval of the operation timing signal of the second switch;
The sum of the difference between the delay time of the trigger signal of the first switch calculated last time and the delay time of the trigger signal of the first switch calculated this time and the threshold value is the operation of the first switch. Means for determining whether the time interval of the trigger signal of the first switch is smaller than a preset threshold value by comparing with the time interval of the timing signal;
The sum of the difference between the previously calculated delay time of the trigger signal of the second switch and the delay time of the trigger signal of the second switch calculated this time and the threshold value is the sum of the second switch 2. The means for determining whether the time interval of the trigger signal of the second switch is smaller than a preset threshold value by comparing with the time interval of the operation timing signal. 2 stage laser device.
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