JP4312035B2 - Power supply device, high voltage pulse generator, and discharge excitation gas laser device - Google Patents

Power supply device, high voltage pulse generator, and discharge excitation gas laser device Download PDF

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Description

本発明は放電励起式ガスレーザ装置やレーダ、パルスコロナ放電を行いダイオキシン等の化合物を分解する装置、放電により食品等の殺菌を行う殺菌装置などに適用される電源装置および高電圧パルス発生装置並びに放電励起式ガスレーザ装置に関する。
特に、本発明はパルス圧縮回路の入力部に設けられた充電コンデンサの充電電圧の安定性を向上させることができ、充電コンデンサの充電精度を高精度に行う必要がある放電励起式ガスレーザ装置や２ステージ放電励起式レーザ装置等に適用するに好適な電源装置および該電源装置を用いた高電圧パルス発生装置並びに放電励起式ガスレーザ装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge-excited gas laser device, a radar, a device that decomposes a compound such as dioxin by performing pulse corona discharge, a power supply device applied to a sterilization device that sterilizes food by discharge, a high-voltage pulse generator, and a discharge. The present invention relates to an excitation type gas laser device.
In particular, the present invention can improve the stability of the charging voltage of the charging capacitor provided at the input portion of the pulse compression circuit, and the discharge excitation gas laser device that requires high charging accuracy of the charging capacitor. The present invention relates to a power supply apparatus suitable for application to a stage discharge excitation laser apparatus and the like, a high voltage pulse generator using the power supply apparatus, and a discharge excitation gas laser apparatus.

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（放電励起式ガスレーザ装置）が有力である。
ＫｒＦエキシマレーザ装置においては、フッ素（Ｆ2 ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス及びバッファーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガス、ＡｒＦエキシマレーザ装置においては、フッ素（Ｆ2 ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及びバッファーガスとしてのネオン（Ｎｅ）等の希ガスからなる混合ガス、フッ素分子（Ｆ2 ）レーザ装置においては、フッ素（Ｆ2 ）ガス及びバッファーガスとしてヘリウム（Ｈｅ）等の希ガスからなる混合ガスであるレーザガスが数百ｋＰａで封入されたレーザチャンバーの内部で放電を発生させることにより、レーザ媒質であるレーザガスが励起される。 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, a gas laser device (discharge excitation gas laser device) that emits 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 is prominent.
In the KrF excimer laser device, a mixed gas composed of a rare gas such as fluorine (F 2 ) gas, krypton (Kr) gas and neon (Ne) as a buffer gas, and in the ArF excimer laser device, fluorine (F 2 ) gas. , A mixed gas composed of rare gas such as argon (Ar) gas and neon (Ne) as a buffer gas, and fluorine (F 2 ) gas and helium (He) as a buffer gas in a fluorine molecule (F 2 ) laser device The laser gas, which is a laser medium, is excited by generating a discharge inside the laser chamber in which a laser gas, which is a mixed gas composed of a rare gas, is sealed at several hundred kPa.

図５に上記露光装置用の光源として用いられる放電励起式ガスレーザ装置（以下露光用ガスレーザ装置ともいう）の構成例を示す。本構成図は装置を上方から見た場合の概要である。
レーザチャンバー１０１の内部には、レーザガスを励起するための一対の主放電電極Ｅ，Ｅ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。なお図５では上部電極のみが図示されている。
この一対の主放電電極には電源１０２から高電圧パルスが印加され、主放電電極Ｅ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Ｅ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。レーザ共振器内には、レーザビームを狭帯域化する狭帯域化モジュール（ＬＮＭ：Line Narrow Module）１０３が配置され、この狭帯域化モジュールとフロントミラー１０３ｃでレーザ共振器を構成する。狭帯域化モジュール１０３は、例えば、スリット、１つ以上の拡大プリズム１０３ａ、回折格子（グレーティング) １０３ｂからなり、レーザビームの入射側から前記した順番で配置される。
また、フッ素分子（Ｆ2 ）レーザ装置においては、狭帯域化光学系の代わりに、２つの主発振波長のうちの１つを選択するライン選択モジュールが、レーザ共振器内もしくはレーザ共振器外に配置される。このライン選択モジュールは、例えば、１つ以上のプリズムからなる。 FIG. 5 shows a configuration example of a discharge excitation gas laser device (hereinafter also referred to as an exposure gas laser device) used as a light source for the exposure apparatus. This block diagram is an outline when the apparatus is viewed from above.
Inside the laser chamber 101, a pair of main discharge electrodes E, E for exciting the laser gas are disposed facing each other at a predetermined distance in a direction perpendicular to the laser oscillation direction. In FIG. 5, only the upper electrode is shown.
When a high voltage pulse is applied to the pair of main discharge electrodes from the power supply 102 and the voltage applied between the main discharge electrodes E reaches a certain value (breakdown voltage), the laser gas between the main discharge electrodes E is dielectrically broken down. The main discharge starts and the laser medium is excited by the main discharge.
Therefore, such an exposure gas laser apparatus performs pulse oscillation by repeating main discharge, and the emitted laser light becomes pulse light. In the laser resonator, a narrow band module (LNM: Line Narrow Module) 103 for narrowing the laser beam is arranged, and the narrow band module and the front mirror 103c constitute a laser resonator. The narrowband module 103 includes, for example, a slit, one or more magnifying prisms 103a, and a diffraction grating (grating) 103b, and is arranged in the above-described order from the laser beam incident side.
Further, in the fluorine molecule (F 2 ) laser device, a line selection module for selecting one of the two main oscillation wavelengths is provided in the laser resonator or outside the laser resonator instead of the narrow-band optical system. Be placed. The line selection module is composed of, for example, one or more prisms.

狭帯域化されたレーザビームの波長安定化は以下のように行われる。不図示のビームスプリッタにより、レーザビームの一部を分割して、不図示の波長検出手段により中心波長を測定する。測定結果に基づき、レーザコントローラ１０５は、レーザビームの中心波長が所定の波長となるように、狭帯域化モジュール１０３内のグレーティング１０３ｂへのレーザビームの入射角を制御する。入射角制御は、例えば、グレーティング１０３ｂを回転駆動制御することによりなされる。
なお、図示していないが拡大プリズム１０３ａ、グレーティング１０３ｂ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。
レーザチャンバー１０１内に設置された一対の電極Ｅ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ー部材１０４がそれぞれ設置されている。ここでは両ウィンドー部材１０４のチャンバーと反対側の面（外側の面）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。 The wavelength stabilization of the narrowed laser beam is performed as follows. A part of the laser beam is divided by a beam splitter (not shown), and the center wavelength is measured by a wavelength detector (not shown). Based on the measurement result, the laser controller 105 controls the incident angle of the laser beam to the grating 103b in the narrowband module 103 so that the center wavelength of the laser beam becomes a predetermined wavelength. Incident angle control is performed, for example, by controlling the rotation of the grating 103b.
Although not shown, a narrowband module using an etalon and a total reflection mirror may be used instead of the magnifying prism 103a and the grating 103b.
A window member 104 made of a material that is transparent to laser oscillation light such as CaF 2 is installed on both ends of the optical axis extension of the pair of electrodes E installed in the laser chamber 101. Here, the surfaces (outer surfaces) opposite to the chambers of both window members 104 are arranged in parallel with each other and at a Brewster angle to reduce reflection loss with respect to the laser light.

また、図示されないクロスフローファンがチャンバー内に設置されており、レーザガスをチャンバー内で循環させ、放電部にレーザガスを送り込んでいる。また、図示を省略したが、発振段レーザ、増幅段レーザともに、チャンバーへ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、チャンバー内のレーザガスを排気するガス排気系が本装置に備わっている。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。
従来、露光に用いられているレーザ装置のレーザパルスの繰返し周波数は２ｋＨｚ程度であったが、現状ではスループットの増大、露光量のバラツキ減少のため、レーザ装置の繰返し周波数は４ｋＨｚ程度まで向上している。 Further, a cross flow fan (not shown) is installed in the chamber, circulates the laser gas in the chamber, and sends the laser gas to the discharge part. Although not shown, both the oscillation stage laser and the amplification stage laser have an F 2 gas and a buffer gas supply system that supplies F 2 gas and buffer gas to the chamber, and a gas exhaust that exhausts the laser gas in the chamber. A system is provided in the apparatus. 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.
Conventionally, the repetition frequency of the laser pulse of the laser device used for the exposure was about 2 kHz, but at present, the repetition frequency of the laser device has been improved to about 4 kHz due to an increase in throughput and a reduction in exposure variation. Yes.

また、近年、露光用エキシマレーザ（ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ）、フッ素分子レーザにおいては、露光装置のスループット向上および均一な超微細加工実現のため、レーザ出力の高出力化ならびにレーザビーム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ＬＮＭ（狭帯域化モジュール）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ＬＮＭ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。 In recent years, in the excimer lasers for exposure (KrF excimer laser, ArF excimer laser) and fluorine molecular lasers, in order to improve the throughput of the exposure apparatus and realize uniform ultra-fine processing, the laser output is increased and the spectrum of the laser beam is increased. There is a demand for ultra-narrow bandwidth.
In order to increase the output, which is the first requirement, there is a method of increasing the energy per pulse, or a method of increasing the repetition frequency with low pulse energy.
As described above, the ultra-narrow band, which is the second requirement, is to increase the resolution of an LNM (narrow band module), which is usually composed of a prism and a grating, or to apply a laser pulse as described in Patent Document 1. There is a method using a long pulse. However, increasing the resolution of the LNM and making the band narrower by using a long pulse generally leads to a decrease in pulse energy, such as an increase in optical loss. In other words, the band narrowing and the pulse energy are in a trade-off relationship.

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コストオブオペレーション（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。
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、2 台の放電励起式ガスレーザ装置を用いた２ステージガスレーザ装置が、例えば、特許文献２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。よって、この２ステージガスレーザ装置により所望の超狭帯域化スペクトル、出力を得ることが可能となる。所望の出力はパルスエネルギーと繰り返し周波数の積で補償される。
上記した２ステージガス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。 Regarding the repetition frequency increase, a repetition frequency exceeding 4 kHz is also a high technical hurdle from the viewpoint of cost of operation (CoO). For this reason, there is a natural limit to increasing the output by increasing the repetition frequency while maintaining the ultra-narrow bandwidth in one laser.
Therefore, in order to eliminate the trade-off relationship between the ultra-narrow band and the pulse energy and satisfy both requirements at the same time, a two-stage gas laser device using two discharge excitation gas laser devices has been proposed in, for example, Patent Document 2 and the like. ing.
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 optical loss such as LNM in the second amplification stage laser, the laser oscillation efficiency is very high. Therefore, it is possible to obtain a desired ultra-narrow band spectrum and output by this two-stage gas laser apparatus. The desired output is compensated by the product of pulse energy and repetition frequency.
The above-described two-stage gas 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ステージガスレーザ装置の構成例を、図６、図７に示す。図６はＭＯＰＡ方式の場合の従来技術例、図７は、ＭＯＰＯ方式における増幅段レーザの例を示す。なお、図７の発振段レーザには、例えば、図６と同様のものが用いられる。
本構成図は装置を上方から見た場合の概要である。発振段レーザ１００から放出されるレーザビームはガス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２００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１００のスペクトル特性によりガス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２００によってガス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。
２ステージガスレーザ装置がフッ素分子（Ｆ2 ）レーザ装置、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置のとき、発振段レーザ、増幅段レーザともにレーザチャンバーには、上記したようなレーザガスがそれぞれ充填される。
１台のレーザ装置のときと同様、発振段レーザ１００、増幅段レーザ２００の各レーザチャンバー１０１，２０１の内部には、一対の主放電電極Ｅが配置されている。この一対の主放電電極Ｅに高電圧パルスが印加され、印加電圧がブレークダウン電圧に到達すると、主放電電極Ｅ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。すなわち、このような２ステージガスレーザ装置は、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。なお図６、図７では上部電極のみが図示されている。 A configuration example of the two-stage gas laser apparatus is shown in FIGS. FIG. 6 shows a prior art example in the case of the MOPA system, and FIG. 7 shows an example of an amplification stage laser in the MOPO system. For example, the same laser as in FIG. 6 is used for the oscillation stage laser in FIG.
This block diagram is an outline when the apparatus is viewed from above. The laser beam emitted from the oscillation stage laser 100 has a function as a seed laser beam (seed laser beam) of the gas laser device. The amplification stage laser 200 has a function of amplifying the seed laser beam. That is, the overall spectral characteristics of the gas laser device are determined by the spectral characteristics of the oscillation stage laser 100. Then, the laser output (energy or power) from the gas laser device is determined by the amplification stage laser 200.
When the two-stage gas laser apparatus is a fluorine molecule (F 2 ) laser apparatus, a KrF laser apparatus, or an ArF laser apparatus, both the oscillation stage laser and the amplification stage laser are filled with the laser gas as described above.
As in the case of a single laser device, a pair of main discharge electrodes E are arranged inside the laser chambers 101 and 201 of the oscillation stage laser 100 and the amplification stage laser 200. When a high voltage pulse is applied to the pair of main discharge electrodes E and the applied voltage reaches the breakdown voltage, the laser gas between the main discharge electrodes E breaks down and main discharge starts. Excited. That is, such a two-stage gas laser apparatus performs pulse oscillation by repeating main discharge, and the emitted laser light becomes pulse light. 6 and 7 show only the upper electrode.

レーザチャンバー内に設置された一対の電極Ｅ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１０４，２０４がそれぞれ設置されている。また、図示されないクロスフローファンがチャンバー１０１，２０１内に設置されており、レーザガスをチャンバー内で循環させ、放電部にレーザガスを送り込んでいる。
また、図示を省略したが、発振段レーザ１００、増幅段レーザ２００ともに、チャンバー１０１，２０１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、チャンバー内のレーザガスを排気するガス排気系が本装置に備わっている。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。
発振段レーザ１００は、拡大プリズム１０３ａとグレーティング（回折格子）１０３ｂによって構成され波長選択によりレーザビームを狭帯域化する狭帯域化モジュール１０３を有し、この狭帯域化モジュール１０３内の光学素子とフロントミラー１０３ｃとでレーザ共振器を構成する。
狭帯域化されたレーザビームの波長安定化は、前記したように、以下のように行われる。不図示のビームスプリッタにより、レーザビームの一部を分割して、不図示の波長検出手段により中心波長を測定する。測定結果に基づき、レーザコントローラは、レーザビームの中心波長が所定の波長となるように、狭帯域化モジュール内のグレーティングへのレーザビームの入射角を制御する。入射角制御は、例えば、グレーティングを回転駆動制御することによりなされる。 As described above, window members 104 and 204 made of a material that is transparent to laser oscillation light such as CaF 2 are installed at both ends of the optical axis extension of the pair of electrodes E installed in the laser chamber. Has been. Further, a cross flow fan (not shown) is installed in the chambers 101 and 201, and the laser gas is circulated in the chamber to send the laser gas to the discharge part.
Although not shown, both the oscillation stage laser 100 and the amplification stage laser 200 have F 2 gas and a buffer gas supply system for supplying F 2 gas and buffer gas to the chambers 101 and 201, a buffer gas supply system, and a laser gas in the chamber. The apparatus is equipped with a gas exhaust system for exhausting the gas. 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 oscillation stage laser 100 includes a magnifying prism 103a and a grating (diffraction grating) 103b. The oscillating stage laser 100 includes a band narrowing module 103 that narrows a laser beam by wavelength selection. A laser resonator is formed by the mirror 103c.
As described above, the wavelength stabilization of the narrowed laser beam is performed as follows. A part of the laser beam is divided by a beam splitter (not shown), and the center wavelength is measured by a wavelength detector (not shown). Based on the measurement result, the laser controller controls the incident angle of the laser beam to the grating in the narrowband module so that the center wavelength of the laser beam becomes a predetermined wavelength. The incident angle control is performed by, for example, controlling the rotational drive of the grating.

発振段レーザ１００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２００へ導かれ、注入される。図７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２００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る。
ＭＯＰＯ方式における増幅段レーザ２００の不安定共振器のリア側ミラー２０３ａ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２０３ｂよりレーザが出射される。凹面ミラー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２０３ｂ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（AntiReflection）コートが施されてある。
凸面ミラー２０３ｂ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。 A laser beam (seed laser beam) from the oscillation stage laser 100 is guided to the amplification stage laser 200 and injected by a beam propagation system including a reflection mirror (not shown). In the MOPO system shown in FIG. 7, an unstable resonator having a magnification of, for example, 3 times or more is employed for the amplification stage laser 200 so that it can be amplified even with a small input.
A hole is formed in the rear-side mirror 203a of the unstable resonator of the amplification stage laser 200 in the MOPO system, and the laser beam that has passed through the hole is reflected as indicated by the arrow in the upper diagram, and the injected seed laser beam is It expands and effectively passes through the discharge part, increasing the power of the laser beam. Then, a laser is emitted from the convex mirror 203b. The concave mirror is provided with a spatial hole in the center, and an HR (High Reflection) coat is provided on the periphery. An HR coat is applied to the center of the convex mirror 203b, and an AR (AntiReflection) coat is applied to the surrounding laser emission part.
The holes of the convex mirror 203b are not spatially open, but a mirror substrate with an AR coating applied only to the holes may be used. Moreover, you may use the unstable resonator which does not give a transmission part to a mirror.

同期コントローラ１０７は、発振段レーザ１００、増幅段レーザ２００の放電タイミングを制御する。まず、露光装置１０６からのレーザ発光指令を受けたレーザコントローラ１０５は、同期コントローラ１０７にトリガ指令を送出する。同期コントローラ１０７はレーザコントローラ１０５から受信したトリガ指令に基づき、電源１０２から発振段レーザ１００の一対の電極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１００の電源にトリガ信号を送信する。そして所定時間後、増幅段レーザ２００の電源２０２にＯＮ指令としてのトリガ信号を送信する。
上記所定時間とは、発振段レーザ１００からシードレーザ光が増幅段レーザ２００内に入射するタイミングと増幅段レーザ２００が放電するタイミングを同期させるための時間である。
ここで、電源１０２，２０２はレーザコントローラ１０５からの指令に基づき、一対の主放電電極Ｅへの印加電圧を調整する。
なお、図６に示したＭＯＰＡ方式は、光が増幅段レーザ２００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。また、図７に示したＭＯＰＯ方式の増幅段レーザ２００もレーザ共振器が不安定共振器でなくともよく、安定共振器でもよい。 The synchronous controller 107 controls the discharge timing of the oscillation stage laser 100 and the amplification stage laser 200. First, the laser controller 105 that has received a laser emission command from the exposure apparatus 106 sends a trigger command to the synchronous controller 107. Based on the trigger command received from the laser controller 105, the synchronous controller 107 transmits a trigger signal to the power supply of the oscillation stage laser 100 as an ON command for applying a high voltage pulse from the power supply 102 to the pair of electrodes of the oscillation stage laser 100. Then, after a predetermined time, a trigger signal as an ON command is transmitted to the power source 202 of the amplification stage laser 200.
The predetermined time is a time for synchronizing the timing at which the seed laser beam enters the amplification stage laser 200 from the oscillation stage laser 100 and the timing at which the amplification stage laser 200 discharges.
Here, the power supplies 102 and 202 adjust the voltage applied to the pair of main discharge electrodes E based on a command from the laser controller 105.
In the MOPA method shown in FIG. 6, the number of times the light passes through the amplification stage laser 200 is one, but the present invention 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. Also, the MOPO amplification stage laser 200 shown in FIG. 7 does not have to be an unstable resonator but may be a stable resonator.

次に、上記した露光用ガスレーザ装置や、露光用２ステージガスレーザ装置の発振段レーザ、増幅段レーザにおいて、上記したようにレーザチャンバー内で放電を発生させレーザガスを励起させるための高電圧パルス発生装置（以下では放電回路ともいう）について説明する。
図８に高電圧パルス発生装置（放電回路）の一例を示す。
図８の放電回路は、例えば、主コンデンサＣ０を充電する充電電源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（ＭＰＣ回路）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。第１の磁気スイッチＳＲ２と第２の磁気スイッチＳＲ３により２段の磁気パルス圧縮回路を構成している。
不図示のレーザコントローラが、主コンデンサＣ０への充電電圧が所定の値（Ｖin）になるように、充電電源Ｃｈに指令する。充電電源Ｃｈは、レーザコントローラの指令に基づき、主コンデンサＣ０の充電電圧がＶinとなるように充電される。このとき、固体スイッチＳＷはオフになっている。主コンデンサＣ０の充電が完了し、固体スイッチＳＷがオンとなったとき、固体スイッチＳＷ両端にかかる電圧は主に磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる。
磁気スイッチＳＲ１の両端にかかる主コンデンサＣ０の充電電圧Ｖ０の時間積分値が磁気スイッチＳＲ１の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ１が飽和して磁気スイッチＳＲ１が入り、主コンデンサＣ０、磁気スイッチＳＲ１、昇圧トランスＴｒ１の１次側、固体スイッチＳＷのループに電流が流れる。同時に、昇圧トランスＴｒ１の２次側、コンデンサＣ１のループに電流が流れ、主コンデンサＣ０に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ１に充電される。 Next, in the above-described exposure gas laser apparatus and the oscillation stage laser and amplification stage laser of the exposure two-stage gas laser apparatus, a high voltage pulse generator for generating a discharge in the laser chamber and exciting the laser gas as described above (Hereinafter also referred to as a discharge circuit) will be described.
FIG. 8 shows an example of a high voltage pulse generator (discharge circuit).
The discharge circuit shown in FIG. 8 includes, for example, a two-stage magnetic pulse compression circuit (MPC circuit) using three magnetic switches SR1, SR2, SR3 including a charging power source Ch for charging the main capacitor C0 and a saturable reactor. . 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. The first magnetic switch SR2 and the second magnetic switch SR3 constitute a two-stage magnetic pulse compression circuit.
A laser controller (not shown) commands the charging power supply Ch so that the charging voltage to the main capacitor C0 becomes a predetermined value (Vin). The charging power source Ch is charged based on a command from the laser controller so that the charging voltage of the main capacitor C0 becomes Vin. At this time, the solid switch SW is turned off. When the charging of the main capacitor C0 is completed and the solid switch SW is turned on, the voltage applied to both ends of the solid switch SW is mainly applied to both ends of the magnetic switch SR1.
When the time integral value of the charging voltage V0 of the main capacitor C0 applied to both ends of the magnetic switch SR1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR1, the magnetic switch SR1 is saturated and the magnetic switch SR1 enters, and the main capacitor C0, magnetic A current flows through the loop of the switch SR1, the primary side of the step-up transformer Tr1, and the solid switch SW. At the same time, a current flows through the secondary side of the step-up transformer Tr1 and the loop of the capacitor C1, and the charge stored in the main capacitor C0 is transferred and charged to the capacitor C1.

この後、コンデンサＣ１における電圧Ｖ１の時間積分値が磁気スイッチＳＲ２の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ２が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ１、コンデンサＣ２、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷が移行してコンデンサＣ２に充電される。
さらにこの後、コンデンサＣ２における電圧Ｖ２の時間積分値が磁気スイッチＳＲ３の特性で決まる限界値に達すると、磁気スイッチＳＲ３が飽和して磁気スイッチが入り、コンデンサＣ２、ピーキングコンデンサＣｐ、磁気スイッチＳＲ３のループに電流が流れ、コンデンサＣ２に蓄えられた電荷が移行してピーキングコンデンサＣｐが充電される。
予備電離のためのコロナ放電は、第１電極ＥＥ１が挿入されている誘電体チューブＴｕと第２電極ＥＥ２とが接触している個所を基点として誘電体チューブＴｕの外周面に発生するが、ピーキングコンデンサＣｐの充電が進むにつれてその電圧Ｖｐが上昇し、Ｖｐが所定の電圧になるとコロナ予備電離部の誘電体チューブＴｕ表面にコロナ放電が発生する。このコロナ放電によって誘電体チューブＴｕの表面に紫外線が発生し、主放電電極Ｅ１、Ｅ２間のレーザ媒質であるレーザガスが予備電離される。 Thereafter, when the time integral value of the voltage V1 in the capacitor C1 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR2, the magnetic switch SR2 is saturated and the magnetic switch enters, and the capacitor C1, the capacitor C2, and the magnetic switch SR3 enter the loop. A current flows, and the charge stored in the capacitor C1 is transferred to charge the capacitor C2.
Thereafter, when the time integral value of the voltage V2 in the capacitor C2 reaches a limit value determined by the characteristics of the magnetic switch SR3, the magnetic switch SR3 is saturated and the magnetic switch is turned on, and the capacitors C2, the peaking capacitor Cp, and the magnetic switch SR3 A current flows through the loop, and the charge stored in the capacitor C2 is transferred to charge the peaking capacitor Cp.
Corona discharge for preionization occurs on the outer peripheral surface of the dielectric tube Tu starting from the point where the dielectric tube Tu in which the first electrode EE1 is inserted and the second electrode EE2 are in contact with each other. As the charging of the capacitor Cp proceeds, the voltage Vp increases. When Vp reaches a predetermined voltage, corona discharge is generated on the surface of the dielectric tube Tu in the corona preionization part. By this corona discharge, ultraviolet rays are generated on the surface of the dielectric tube Tu, and the laser gas which is a laser medium between the main discharge electrodes E1 and E2 is preionized.

ピーキングコンデンサＣｐの充電がさらに進むにつれて、ピーキングコンデンサＣｐの電圧Ｖｐが上昇し、この電圧Ｖｐがある値（ブレークダウン電圧）Ｖｂに達すると、主放電電極Ｅ１、Ｅ２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、レーザ光が発生する。
この後、主放電によりピーキングコンデンサＣｐの電圧が急速に低下し、やがて充電開始前の状態に戻る。
このような放電動作が固体スイッチＳＷのスイッチング動作によって繰り返し行なわれることにより、所定の繰り返し周波数でのパルスレーザ発振が行われる。
ここで、磁気スイッチＳＲ２、ＳＲ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２で構成され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、主放電電極Ｅ、Ｅ間に短パルスの強い放電が実現される。 As the charging of the peaking capacitor Cp further proceeds, the voltage Vp of the peaking capacitor Cp increases. When this voltage Vp reaches a certain value (breakdown voltage) Vb, the laser gas between the main discharge electrodes E1 and E2 is broken down. The main discharge starts, the laser medium is excited by this main discharge, and laser light is generated.
Thereafter, the voltage of the peaking capacitor Cp rapidly decreases due to main discharge, and eventually returns to the state before the start of charging.
Such a discharge operation is repeatedly performed by the switching operation of the solid switch SW, whereby pulse laser oscillation at a predetermined repetition frequency is performed.
Here, the pulse width of the current pulse flowing through each stage is set by setting the inductance of the capacity transfer type circuit of each stage composed of the magnetic switches SR2 and SR3 and the capacitors C1 and C2 to be smaller as it goes to the subsequent stage. The pulse compression operation is performed so as to be narrowed sequentially, and a strong discharge with a short pulse is realized between the main discharge electrodes E and E.

前記した露光用エキシマレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置（２ステージガスレーザ装置を含む）は、レーザ装置から放出されるレーザパルスの出力エネルギーは、レーザチャンバーに充填されたレーザ媒質であるレーザガスへの注入エネルギーに大きく依存する。レーザガスへの注入エネルギーは、一対の主放電電極の放電によって注入されるエネルギーであるので、電極間に印加される電圧に比例する。すなわち、充電電源ＣｈによるコンデンサＣ０の充電電圧に比例する。露光装置では各レーザパルスのエネルギーの高安定性（すなわち、各レーザパルスのエネルギーバラツキが小さいこと）が要請される。
上記したような事情により、電荷転送パルス圧縮器（磁気パルス圧縮回路）への転送前において、充電電源ＣｈによるコンデンサＣ０の充電電圧の充電精度を高精度に行う必要がある。
また、２ステージガスレーザ装置（ツインチャンバー方式）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、発振段レーザの放電タイミングと増幅段レーザの放電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。 In the above-described excimer laser device for exposure and F 2 laser device (including a two-stage gas laser device), the output energy of the laser pulse emitted from the laser device is the injection energy into the laser gas that is a laser medium filled in the laser chamber. Depends heavily on Since the energy injected into the laser gas is energy injected by the discharge of the pair of main discharge electrodes, it is proportional to the voltage applied between the electrodes. That is, it is proportional to the charging voltage of the capacitor C0 by the charging power source Ch. The exposure apparatus is required to have high stability of energy of each laser pulse (that is, energy variation of each laser pulse is small).
Due to the circumstances as described above, it is necessary to accurately charge the charging voltage of the capacitor C0 by the charging power source Ch before the transfer to the charge transfer pulse compressor (magnetic pulse compression circuit).
In the two-stage gas laser apparatus (twin chamber system), 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, it is necessary to provide a predetermined delay time between the discharge timing of the oscillation stage laser and the discharge timing of the amplification stage laser. If the timing of the discharge of both is shifted, the laser beam emitted from the oscillation stage laser is not amplified well.

一般に、コンデンサと可飽和リアクトルからなる磁気パルス圧縮回路では、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。電圧Ｖの値が大きいと転送時間ｔは短くなり、電圧Ｖが小さいと転送時間ｔは長くなる。よって、充電電圧の充電精度がばらつくと、転送時間がばらつき、結局、放電タイミングがばらつくことになる。このようなばらつきを、以下、ジッタと呼ぶことにする。
上記した二つのシステム（発振段レーザ、増幅段レーザ）を各々制御して両レーザの放電タイミングの調整精度を向上させるためには、各レーザのジッタを小さくする必要がある。よって転送のジッタを減らすためには、レーザコントローラからの充電指令値に対して、充電電源は精度よく主コンデンサの充電を行う必要がある。 In general, in a magnetic pulse compression circuit comprising a capacitor and a saturable reactor, there is a relationship that the value of the Vt product, which is the product of the charging voltage (V) of the capacitor and the charge transfer time (t), is constant. When the value of the voltage V is large, the transfer time t is shortened, and when the voltage V is small, the transfer time t is lengthened. Accordingly, if the charging accuracy of the charging voltage varies, the transfer time varies, and eventually the discharge timing varies. Such variation is hereinafter referred to as jitter.
In order to improve the adjustment accuracy of the discharge timing of both lasers by controlling the two systems (oscillation stage laser and amplification stage laser), it is necessary to reduce the jitter of each laser. Therefore, in order to reduce the transfer jitter, the charging power supply needs to charge the main capacitor with high accuracy in response to the charging command value from the laser controller.

上記放電励起式ガスレーザ装置の高電圧パルス発生装置の主コンデンサＣ０を充電する電源装置としては、例えば、図９に示すようにインバータ方式の充電電源が用いられている。
図９において、Ｃ０は前記した高電圧パルス発生装置の主コンデンサであり、前記したように、上記充電電源１は、主コンデンサへＣ０の充電電圧が所定の値（Ｖin）になるように、上記主コンデンサＣ０を充電する。主コンデンサＣ０が、所定の値に充電されると、前記したように、高電圧パルス発生装置のスイッチＳＷをＯＮにするためのトリガー信号が送出され、前記したように磁気圧縮動作が行われ、主放電電極Ｅ間に短パルスの強い放電が実現される。
すなわち、露光装置等の上位コントローラ６から、パルスレーザ装置にレーザ発光指令が送出される。具体的には、まず、露光装置６からレーザコントローラ５に発光指令が送出される。レーザコントローラ５に含まれる充電制御ユニット５ａは、主コンデンサＣ０を所定の充電電圧値まで充電するように、上記充電電源１に充電指令を送出する。主コンデンサＣ０が所定の電圧まで充電された後、レーザコントローラ５は、高電圧パルス発生装置のスイッチＳＷをＯＮにするためのトリガー信号を送出する。 As a power supply device for charging the main capacitor C0 of the high voltage pulse generator of the discharge excitation type gas laser device, for example, an inverter type charging power supply is used as shown in FIG.
In FIG. 9, C0 is a main capacitor of the above-described high voltage pulse generator, and as described above, the charging power source 1 is configured so that the charging voltage of C0 to the main capacitor becomes a predetermined value (Vin). The main capacitor C0 is charged. When the main capacitor C0 is charged to a predetermined value, as described above, a trigger signal for turning on the switch SW of the high voltage pulse generator is sent, and the magnetic compression operation is performed as described above. A strong discharge with a short pulse is realized between the main discharge electrodes E.
That is, a laser emission command is sent from the host controller 6 such as an exposure apparatus to the pulse laser apparatus. Specifically, first, a light emission command is sent from the exposure device 6 to the laser controller 5. The charging control unit 5a included in the laser controller 5 sends a charging command to the charging power source 1 so as to charge the main capacitor C0 to a predetermined charging voltage value. After the main capacitor C0 is charged to a predetermined voltage, the laser controller 5 sends a trigger signal for turning on the switch SW of the high voltage pulse generator.

レーザ出力を高出力化するには、上記充電電源１から高電圧パルス発生装置に大きなエネルギーを注入する必要があり、このため、上記主コンデンサＣ０に流入する電流も大きく、また、主コンデンサＣ０の充電電圧も３０００Ｖ程度の高圧である。
また、放電励起式ガスレーザ装置のレーザ出力の高出力化に伴い、前記したようにレーザパルスの繰り返し周波数が増大している。このため、１００μｓ程度の時間で、上記主コンデンサＣ０を上記電圧まで充電する必要がある。
上記主コンデンサＣ０を充電する充電電源としては、通常、図９に示したパルス状の高電圧パルスを繰り返し発生するインバータ方式の電源や、直列共振方式の電源等が用いられている。
例えば、充電電源として上記インバータ方式の電源を用い、１００μｓ程度の時間で上記主コンデンサＣ０を充電する場合、インバータの繰り返し周波数は通常１００ｋＨｚ程度であるので、電源装置の出力側に設けられた主コンデンサＣ０の電圧は、図１０（ａ）に示すように高電圧パルスが供給される毎に上昇し、段階的（ステップ状）に上昇する。 In order to increase the laser output, it is necessary to inject a large amount of energy from the charging power source 1 into the high voltage pulse generator. Therefore, the current flowing into the main capacitor C0 is large, and the main capacitor C0 The charging voltage is also a high voltage of about 3000V.
In addition, with the increase in the laser output of the discharge excitation gas laser apparatus, the repetition frequency of the laser pulse is increased as described above. For this reason, it is necessary to charge the main capacitor C0 to the voltage in a time of about 100 μs.
As the charging power source for charging the main capacitor C0, an inverter type power source that repeatedly generates pulsed high voltage pulses shown in FIG. 9, a series resonance type power source, or the like is usually used.
For example, when the main capacitor C0 is charged in a time of about 100 μs using the above inverter type power source as a charging power source, the repetition frequency of the inverter is normally about 100 kHz, so that the main capacitor provided on the output side of the power supply device As shown in FIG. 10A, the voltage of C0 rises every time a high voltage pulse is supplied, and rises stepwise (stepwise).

前記したように、近年においては、従来に増して充電電源によるコンデンサＣ０の充電電圧の充電精度を高精度に行うことが要求され、特に、２ステージレーザ装置においては、転送のジッタを減らすために、レーザコントローラからの充電指令値（目標設定電圧）になるように、精度よく主コンデンサの充電を行うことが強く要望されている。
しかしながら、前記図９に示した電源装置では、コンデンサＣ０の電圧を精度よく目標設定電圧まで充電するのは難しい。
例えば、図１０において、目標設定電圧が同図の一点鎖線で示した値である場合、主コンデンサＣ０の電圧が目標設定電圧に達したときに、上記電源装置による充電を停止できればよいが、インバータ方式の電源回路では、リアクトルに蓄積したエネルギーを放出して主コンデンサＣ０を充電しているため、リアクトルに蓄積されたエネルギーが放出されるまで、充電動作を停止することができない。
このため、主コンデンサＣ０に充電される電圧は、目標設定電圧に対して誤差が生ずることになる。
上記充電電源として、直列共振方式の電源を用いた場合でも、同様な理由で主コンデンサの電圧は段階的に上昇し、上記充電電源による充電を停止しても、目標設定電圧に対して誤差が生ずる。
なお、上記充電電源として、直流の高電圧を発生する直流高電圧発生回路を用いることも考えられるが、上記したように、主コンデンサＣ０には大きなエネルギーを注入する必要があるため、主コンデンサＣ０の電圧を一気に目標設定電圧まで、上昇させることができず、図１０（ｂ）に示すように、主コンデンサＣ０の電圧は時間とともに上昇することになる。 As described above, in recent years, it has been required that the charging voltage of the capacitor C0 by the charging power source be charged with higher accuracy than in the past. In particular, in a two-stage laser apparatus, in order to reduce transfer jitter Therefore, there is a strong demand to charge the main capacitor with high accuracy so that the charge command value (target set voltage) from the laser controller is obtained.
However, in the power supply device shown in FIG. 9, it is difficult to charge the voltage of the capacitor C0 to the target set voltage with high accuracy.
For example, in FIG. 10, when the target set voltage is the value indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 10, it is sufficient that the charging by the power supply device can be stopped when the voltage of the main capacitor C0 reaches the target set voltage. In the power supply circuit of the system, since the energy accumulated in the reactor is discharged to charge the main capacitor C0, the charging operation cannot be stopped until the energy accumulated in the reactor is released.
For this reason, an error occurs in the voltage charged in the main capacitor C0 with respect to the target set voltage.
Even when a series resonance type power source is used as the charging power source, the voltage of the main capacitor rises stepwise for the same reason, and even if the charging by the charging power source is stopped, there is an error with respect to the target set voltage. Arise.
Although it is conceivable to use a DC high voltage generating circuit that generates a DC high voltage as the charging power source, as described above, since it is necessary to inject a large amount of energy into the main capacitor C0, the main capacitor C0 Cannot be increased to the target set voltage at once, and as shown in FIG. 10B, the voltage of the main capacitor C0 increases with time.

この場合、直流大電流が上記主コンデンサＣ０を充電する充電回路に流れ、この直流大電流を短時間の間に遮断するのは難しい。これは、回路中に含まれるリアクトル成分などに蓄積されたエネルギーを放出させる必要があるためである。
このため、主コンデンサＣ０の電圧が目標設定電圧まで達したときに、上記直流高電圧発生回路による充電を停止しようとしても、必ずしも主コンデンサＣ０の充電電圧が目標設定電圧に一致したときに停止させることはできず、誤差を生ずる。
上記では、放電励起ガスレーザ装置の高電圧パルス発生装置の主コンデンサを充電する場合について説明したが、そのほか、充電コンデンサに大きなエネルギーを注入して動作させるようにしたパルスコロナ放電装置などの各種装置の電源装置においても、同様な問題がある。 In this case, a large direct current flows through the charging circuit for charging the main capacitor C0, and it is difficult to cut off the large direct current in a short time. This is because it is necessary to release the energy stored in the reactor component included in the circuit.
For this reason, when the voltage of the main capacitor C0 reaches the target setting voltage, even if the charging by the DC high voltage generation circuit is stopped, the charging is not necessarily performed when the charging voltage of the main capacitor C0 matches the target setting voltage. Can't do so, and it creates an error.
In the above description, the case where the main capacitor of the high voltage pulse generator of the discharge excitation gas laser device is charged has been described. In addition, various devices such as a pulse corona discharge device in which a large amount of energy is injected into the charging capacitor to operate. The power supply apparatus has the same problem.

上記問題を解消するため、例えば特許文献３のＦＩＧ５Ｂには、目標電圧より高めに充電を行い、抵抗を介して、充電電荷を放電させることにより、充電電圧を調整するようにしたものが提案されている。
すなわち、図１１に示すように主コンデンサＣ０に並列に抵抗Ｒ１とスイッチＳＷ１を接続し、主コンデンサＣ０の充電後、スイッチＳＷ１をオンにして抵抗Ｒ１を通して主コンデンサＣ０の充電電荷を放電させ、電圧を調節するようにしたものである。
図１１において、レーザコントローラ５は、充電電源１に充電指令を送出後、主コンデンサＣ０の充電電圧を電圧検出手段４によりモニタする。この場合も、前記インバータ方式の充電電源を用いた場合、主コンデンサＣ０の電圧は、図１２に示したように階段状に上昇する。
そして、目標電圧より高めに設定された設定電圧に主コンデンサＣ０の充電電圧が到達したとき、充電終了信号を充電電源に送出して充電を停止させる。
その後、電圧検出手段４により主コンデンサＣ０の充電電圧をモニタしながら、図１１のスイッチＳＷ１をオンにして、図１２に示すように主コンデンサＣ０に充電された電荷の一部を抵抗Ｒ１により消費させる。
主コンデンサＣ０の充電電圧が目標電圧に到達したとき、レーザコントローラは、上記スイッチＳＷ１をオフにする。
特開２０００−１５６３６７号公報 特開２００２−１５１７７６号公報 特開２００２−１９８６０４号公報 In order to solve the above problem, for example, FIG. 5B of Patent Document 3 is proposed to adjust the charging voltage by charging higher than the target voltage and discharging the charged charge through a resistor. ing.
That is, as shown in FIG. 11, a resistor R1 and a switch SW1 are connected in parallel to the main capacitor C0. After charging the main capacitor C0, the switch SW1 is turned on to discharge the charged charge of the main capacitor C0 through the resistor R1. Is adjusted.
In FIG. 11, the laser controller 5 monitors the charging voltage of the main capacitor C <b> 0 by the voltage detection means 4 after sending a charging command to the charging power source 1. Also in this case, when the inverter type charging power source is used, the voltage of the main capacitor C0 rises stepwise as shown in FIG.
When the charging voltage of the main capacitor C0 reaches the set voltage set higher than the target voltage, a charging end signal is sent to the charging power supply to stop charging.
Thereafter, while monitoring the charging voltage of the main capacitor C0 by the voltage detection means 4, the switch SW1 in FIG. 11 is turned on, and a part of the charge charged in the main capacitor C0 is consumed by the resistor R1 as shown in FIG. Let
When the charging voltage of the main capacitor C0 reaches the target voltage, the laser controller turns off the switch SW1.
JP 2000-156367 A JP 2002-151776 A JP 2002-198604 A

前記したように、近年においては、充電電源による主コンデンサＣ０の充電電圧の充電精度を高精度に行うことが要求されており、特に、２ステージレーザ装置においては、転送のジッタを減らすためには、精度よく主コンデンサの充電を行うことが強く要望されている。
図９に示したものでは、前記した理由により、コンデンサの電圧を精度よく充電することができない。
また、図１１に示したものでは、主コンデンサＣ０の電圧を目標設定電圧に一致させることは可能であるが、主コンデンサに余分に充電しておき電荷を減少させて調節を行っているので、その分は抵抗で消費されて損失となるといった問題がある。
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、上記高電圧パルス発生装置の主コンデンサなどの充電コンデンサの電圧を精度よく、目標設定電圧に一致させることができ、かつ、エネルギー損失を生ずることがないようにすることを目的とする。 As described above, in recent years, it has been required to perform charging accuracy of the charging voltage of the main capacitor C0 with a charging power source with high accuracy. In particular, in a two-stage laser device, in order to reduce transfer jitter There is a strong demand for charging the main capacitor with high accuracy.
In the case shown in FIG. 9, the voltage of the capacitor cannot be charged with high accuracy for the reason described above.
Further, in the case shown in FIG. 11, the voltage of the main capacitor C0 can be matched with the target set voltage. However, since the main capacitor is excessively charged and the charge is reduced, the adjustment is performed. There is a problem that the part is consumed by resistance and becomes a loss.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and can accurately match the voltage of a charging capacitor such as a main capacitor of the high-voltage pulse generator with a target set voltage. And it aims at making it cause no energy loss.

本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）給電対象となる装置にエネルギーを供給する主コンデンサの電圧を所定の目標設定電圧に充電するための放電励起ガスレーザ装置用の電源装置において、主コンデンサの電圧を、目標設定電圧の近傍の電圧まで充電する第１の充電回路と、上記目標設定電圧以上の電圧を供給可能な第２の充電回路と、上記第１の充電回路と、第２の充電回路とによる主コンデンサへの充電を制御する制御部とを設け、上記第２の充電回路を、微調補充電コンデンサと、該微調補充電コンデンサを充電する電源から構成し、該電源を上記微調補充電コンデンサに直列に接続されたダイオードとコイルとスイッチから構成し、該ダイオードとコイルとスイッチと上記微調補充電コンデンサの直列回路を、上記第１の充電回路に並列に接続する。
上記制御部は、第１の充電回路により上記主コンデンサの電圧が、上記目標設定電圧より小さい、所定の範囲内の電圧まで充電されたとき、上記第１の充電回路による充電を停止し、上記スイッチ手段を、上記主コンデンサの電圧が目標設定電圧に略一致するまでオンにする
（２）上記（１）に記載の電源装置により、主コンデンサに蓄えられたエネルギーをパルス圧縮して出力する磁気パルス圧縮回路から構成される高電圧パルス発生装置の主コンデンサを充電する。
（３）請求項２に記載の高電圧パルス発生装置を、レーザガスが充填されたレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置され接続された一対の電極と、レーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含む放電励起式ガスレーザ装置を適用し、上記一対の電極に高電圧パルスを供給する。
（４）上記（３）の放電励起式ガスレーザ装置のレーザ共振器内にレーザビームを狭帯域化する狭帯域化モジュールを設ける。
（５）上記（４）の放電励起式ガスレーザ装置として、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置のいずれかを用いる。
（６）レーザガスが充填された第１のレーザチャンバと、該レーザチャンバ内に設置され一対の電極と、第１のレーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含む第１の放電励起式ガスレーザ装置と、第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームが入射するレーザガスが充填された第２のレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置された一対の電極と、第２のレーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含み、第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームを増幅発振する第２の放電励起式ガスレーザ装置とからなる２ステージレーザ装置に、上記（２）の高電圧パルス発生装置を適用し、該高電圧パルス発生装置を出力端に、上記第１、第２の一対の電極を接続する。
（７）レーザガスが充填された第１のレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置された一対の電極と、第１のレーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含む第１の放電励起式ガスレーザ装置と、第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームが入射するレーザガスが充填された第２のレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置された一対の電極とを含み、第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームを増幅する増幅器とからなる２ステージレーザ装置に、上記（２）の高電圧パルス発生装置を適用し、該高電圧パルス発生装置を出力端に、上記第１、第２の一対の電極を接続する。
（８）上記（６）（７）の２ステージレーザ装置に、上記第１のレーザチャンバを挟むレーザ共振器内にレーザビームを狭帯域化する狭帯域化モジュールを設ける。
（９）上記２ステージレーザ装置として、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置のいずれかを用いる。 In the present invention, the above problem is solved as follows.
(1) In a power supply device for a discharge excitation gas laser device for charging a voltage of a main capacitor that supplies energy to a power supply target device to a predetermined target setting voltage, the voltage of the main capacitor is set near the target setting voltage. a first charging circuit for charging to the voltage, and the second charging circuit capable of supplying the target setting voltage or higher, and the first charging circuit, the charging of the main capacitor by a second charging circuit and a control unit that controls provided, the second charging circuit, and a fine adjustment auxiliary charge capacitor constitutes a power source for charging the fine adjustment auxiliary charge capacitor, the power supply is connected in series to the fine adjustment auxiliary charge capacitor diode and then a coil and a switch, the series circuit of the diode and the coil and the switch and the fine adjustment auxiliary charge capacitor, connected in parallel to the first charging circuit.
Wherein the control unit, the voltage of the main capacitor by the first charging circuit, the target set voltage smaller than when charged to a voltage within a predetermined range, stops the charging by the first charging circuit, said The switch means is turned on until the voltage of the main capacitor substantially matches the target set voltage. (2) The power stored in the main capacitor is pulse-compressed and output by the power supply device described in (1). The main capacitor of the high voltage pulse generator composed of a pulse compression circuit is charged.
(3) The high voltage pulse generator according to claim 2 includes a laser chamber filled with a laser gas, a pair of electrodes installed and connected in the laser chamber, and a laser resonator sandwiching the laser chamber. A discharge excitation gas laser apparatus is applied to supply a high voltage pulse to the pair of electrodes.
(4) A band narrowing module for narrowing a laser beam is provided in the laser resonator of the discharge excitation type gas laser device of (3).
(5) As the discharge excitation type gas laser device of the above (4), any one of a KrF laser device, an ArF laser device, and an F 2 laser device is used.
(6) a first discharge excitation gas laser device including a first laser chamber filled with a laser gas, a pair of electrodes installed in the laser chamber, and a laser resonator sandwiching the first laser chamber; A second laser chamber filled with a laser gas into which a laser beam from the first discharge excitation gas laser device is incident, a pair of electrodes installed in the laser chamber, and a laser resonator sandwiching the second laser chamber The high voltage pulse generator of (2) above is applied to a two-stage laser device comprising a second discharge excitation gas laser device that amplifies and oscillates a laser beam from the first discharge excitation gas laser device. The first and second electrodes are connected to the output terminal of the high voltage pulse generator.
(7) a first discharge-excited gas laser device including a first laser chamber filled with a laser gas, a pair of electrodes installed in the laser chamber, and a laser resonator sandwiching the first laser chamber; A first discharge excitation gas laser comprising: a second laser chamber filled with a laser gas into which a laser beam from the first discharge excitation gas laser device is incident; and a pair of electrodes installed in the laser chamber. The high-voltage pulse generator of (2) above is applied to a two-stage laser apparatus comprising an amplifier that amplifies the laser beam from the apparatus, and the first and second high-voltage pulse generators are connected to the output terminal. Connect a pair of electrodes.
(8) The two-stage laser apparatus of (6) and (7) is provided with a band narrowing module for narrowing the laser beam in the laser resonator sandwiching the first laser chamber.
(9) As the two-stage laser device, any one of a KrF laser device, an ArF laser device, and an F 2 laser device is used.

本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）充電コンデンサへの充電を、目標電圧（指令電圧目標値）より若干低めに粗く充電しておき、上記コンデンサの充電電圧が目標電圧に到達するように、微調整用電源からスイッチ、抵抗を通して上記コンデンサへ補充電しているので、目標設定電圧（指令電圧目標値）に対して精度よく充電コンデンサを充電することが可能となる。
なお、微調整用電源が、コンデンサと該コンデンサを充電する電源から構成される時には、微調整用電源から充電コンデンサへ転送されて、もしもエネルギーが残った場合でも次回の充電時に使用することにより効率を悪化させないことが可能である。
また、前記図１１に示したように、コンデンサＣ０に充電されたエネルギーを抵抗を介して放電させる必要がないので、従来例に比べ、エネルギー損失を低減させることができる。
（２）本発明の充電電源を放電励起ガスレーザ装置に適用することで、以下のような効果が得られる。
（i)充電コンデンサへの充電精度が高精度となるので、露光用エキシマレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置（２ステージガスレーザ装置を含む）から放出される各レーザパルスの出力エネルギーの高安定性を実現することができる。すなわち、各レーザパルスのエネルギーバラツキを小さくすることができる。
（ii) 本発明の電源装置をツインチャンバー方式（２ステージガスレーザ装置）に適用することで、前記した発振段レーザ、増幅段レーザの放電タイミングの調整精度を向上させることが可能となる。このため、前記したジッタを減らすことができ、安定した高出力を得ることができる。 In the present invention, the following effects can be obtained.
(1) The charging capacitor is charged roughly slightly below the target voltage (command voltage target value), and the fine adjustment power supply is switched to a resistor or resistor so that the charging voltage of the capacitor reaches the target voltage. Therefore, the charging capacitor can be charged accurately with respect to the target set voltage (command voltage target value).
When the fine adjustment power source is composed of a capacitor and a power source for charging the capacitor, the fine adjustment power source is transferred from the fine adjustment power source to the charging capacitor, and even if energy remains, it can be used for the next charge for efficiency. It is possible not to make it worse.
In addition, as shown in FIG. 11, it is not necessary to discharge the energy charged in the capacitor C0 through a resistor, so that energy loss can be reduced as compared with the conventional example.
(2) By applying the charging power source of the present invention to a discharge excitation gas laser device, the following effects can be obtained.
(I) Since charging accuracy to the charging capacitor is high, high stability of output energy of each laser pulse emitted from the excimer laser device for exposure and the F 2 laser device (including the two-stage gas laser device) is realized. can do. That is, the energy variation of each laser pulse can be reduced.
(Ii) By applying the power supply device of the present invention to the twin chamber system (two-stage gas laser device), it becomes possible to improve the adjustment accuracy of the discharge timing of the oscillation stage laser and the amplification stage laser. For this reason, the above-mentioned jitter can be reduced, and a stable high output can be obtained.

以下、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は、前記図５に示した露光用の放電励起ガスレーザ装置に適用することができるほか、前記図６、図７に示した２ステージガスレーザ装置にも適用することができる。
本発明の電源装置を上記放電励起ガスレーザ装置に適用する場合、本発明の電源装置は前記図５〜図７に示した電源に設けられた高電圧パルス発生装置（図８参照）の主コンデンサＣ０の充電用に用いられ、本発明の電源装置を用いることにより、エネルギー損失を生ずることなく、主コンデンサＣ０を高精度に充電することができる。特に、２ステージガスレーザ装置に適用することにより、発振段レーザと増幅段レーザの放電タイミングの調整精度を向上させることができ、発振段レーザから放出されたレーザビームを良好に増幅することが可能となる。 Examples of the present invention will be described below. The present invention can be applied to the discharge-excited gas laser apparatus for exposure shown in FIG. 5 as well as the two-stage gas laser apparatus shown in FIGS.
When the power supply device of the present invention is applied to the above discharge excitation gas laser device, the power supply device of the present invention is a main capacitor C0 of the high voltage pulse generator (see FIG. 8) provided in the power supply shown in FIGS. By using the power supply device of the present invention, the main capacitor C0 can be charged with high accuracy without causing energy loss. In particular, when applied to a two-stage gas laser device, the adjustment accuracy of the discharge timing of the oscillation stage laser and the amplification stage laser can be improved, and the laser beam emitted from the oscillation stage laser can be amplified well. Become.

図１は本発明の実施例の電源装置の概略構成を示す図である。
図１において、１は前記した例えばインバータ方式の充電電源、Ｃ０は、前記した高電圧パルス発生装置の主コンデンサであり、主コンデンサＣ０は、充電電源１の出力端子に並列に接続されている。
２は上記主コンデンサＣ０を充電するための微調整用電源であり、後述するように微調整用電源２はコンデンサであってもよい。なお、微調整用電源２の電圧は、上記主コンデンサＣ０の目標の充電電圧より高い。
上記微調整用電源２には、直列に抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ２の直列回路が接続され、スイッチＳＷ２の一方側の端子は上記抵抗Ｒ２に接続され、他方端は上記主コンデンサＣ０に一方端側の端子に接続されている。
３は、前記図８に示した高電圧パルス発生装置回路から構成される電源装置及び前記レーザチャンバー等を備えたレーザ装置である。なお、上記主コンデンサＣ０は、前記図４に示した主コンデンサＣ０であり、主コンデンサＣ０の両端間に前記したように磁気スイッチＳＲ１、トランスＴｒ１、スイッチＳＷ１などが接続される。
４は、上記主コンデンサＣ０の両端電圧を検出する電圧検出手段、５はレーザコントローラであり、レーザコントローラ５は、上記充電電源１を制御する充電制御ユニット５ａを有する。また６は露光装置である。なお、充電制御ユニット５ａは、充電電源１内に設けられていてもよい。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a power supply device according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes, for example, an inverter-type charging power supply, C0 denotes a main capacitor of the above-described high voltage pulse generator, and the main capacitor C0 is connected in parallel to the output terminal of the charging power supply 1.
Reference numeral 2 denotes a fine adjustment power source for charging the main capacitor C0. As will be described later, the fine adjustment power source 2 may be a capacitor. Note that the voltage of the fine adjustment power supply 2 is higher than the target charging voltage of the main capacitor C0.
A series circuit of a resistor R2 and a switch SW2 is connected to the fine adjustment power source 2 in series, one terminal of the switch SW2 is connected to the resistor R2, and the other end is connected to the main capacitor C0. Connected to the terminal.
Reference numeral 3 denotes a laser device including the power supply device configured by the high-voltage pulse generator circuit shown in FIG. 8 and the laser chamber. The main capacitor C0 is the main capacitor C0 shown in FIG. 4, and the magnetic switch SR1, the transformer Tr1, the switch SW1, and the like are connected between both ends of the main capacitor C0 as described above.
Reference numeral 4 denotes voltage detection means for detecting the voltage across the main capacitor C0. Reference numeral 5 denotes a laser controller. The laser controller 5 includes a charging control unit 5a for controlling the charging power source 1. Reference numeral 6 denotes an exposure apparatus. The charging control unit 5a may be provided in the charging power source 1.

本実施例では、目標電圧に対して主コンデンサＣ０を最初粗く低めに充電を行い、その後、微調整用電源２によりスイッチＳＷ２をオンにして、抵抗Ｒ２を通して主コンデンサＣ０の充電電圧が、目標電圧に達するように調整を行う。
図２は本実施例の動作を示すタイムチャートであり、同図により本実施例の動作について説明する。
露光装置６からの指令により、レーザコントローラ５に設けられた充電制御ユニット５ａからの充電指令電圧がオンになると（図２のａ）、上記充電電源１は、主コンデンサＣ０への充電電圧が所定の値（粗充電電圧）になるように、上記主コンデンサＣ０を充電する。これにより、主コンデンサＣ０の電圧は、図２のＶＣ０のように上昇する。なお、充電電源１としてインバータ電源を用いた場合、主コンデンサＣ０の電圧は、前記図１０（ａ）に示したように段階的（ステップ状）に上昇する。
レーザコントローラ５の充電制御ユニット５ａは、充電電源１に充電開始指令を送出後、主コンデンサＣ０の充電電圧を電圧検出手段４によりモニタする。そして、指令目標電圧より低めに設定された上記粗充電電圧に主コンデンサＣ０の充電電圧が到達したとき、充電終了信号を充電電源１に送出して充電を停止させる（図２のｂ）。このときの充電精度は粗くてよい。 In the present embodiment, the main capacitor C0 is initially charged roughly coarsely with respect to the target voltage, and then the switch SW2 is turned on by the fine adjustment power source 2, and the charging voltage of the main capacitor C0 is set to the target voltage through the resistor R2. Make adjustments to reach.
FIG. 2 is a time chart showing the operation of this embodiment. The operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
When the charging command voltage from the charging control unit 5a provided in the laser controller 5 is turned on by a command from the exposure apparatus 6 (a in FIG. 2), the charging power source 1 has a predetermined charging voltage to the main capacitor C0. The main capacitor C0 is charged so as to have a value (coarse charge voltage). As a result, the voltage of the main capacitor C0 rises like VC0 in FIG. When an inverter power supply is used as the charging power supply 1, the voltage of the main capacitor C0 rises stepwise (stepped) as shown in FIG.
The charging control unit 5 a of the laser controller 5 monitors the charging voltage of the main capacitor C 0 by the voltage detection means 4 after sending a charging start command to the charging power source 1. When the charging voltage of the main capacitor C0 reaches the rough charging voltage set lower than the command target voltage, a charging end signal is sent to the charging power source 1 to stop charging (b in FIG. 2). The charging accuracy at this time may be rough.

その後、スイッチＳＷ２をオンにして（図２のｃ）、電圧検出手段４により主コンデンサＣ０の充電電圧をモニタしながら、微調整用電源２より抵抗Ｒ２を介して充電を行う。主コンデンサＣ０の充電電圧が目標電圧に到達したとき（図２のｄ）、レーザコントローラ５の充電制御ユニット５ａは、上記スイッチＳＷ２をオフにして、充電電圧の微調整を終了する。そして、主コンデンサＣ０の充電電圧が指令電圧目標値に到達後、高電圧パルス発生装置に設けられた固体スイッチＳＷ（前記図８参照）にトリガ信号を送出し（図２のｅ）、固体スイッチＳＷをオンにする。
微調整用電源２から流れ出す電流は、充電電源１から流れ出す電流に比べて、十分に小さく、主コンデンサＣ０の充電電圧が目標電圧に到達したときに微調整用電源２から流れ出す電流を遮断することは比較的容易でなので、主コンデンサＣ０を高精度に充電することができる。
本実施例においては、上記のように、指令目標電圧より低めに設定された上記粗充電電圧に主コンデンサＣ０を充電した後、微調整用電源２より抵抗Ｒ２を介して充電を行っているので、前記図１１で説明したような損失を押さえることができる。 Thereafter, the switch SW2 is turned on (c in FIG. 2), and charging is performed from the fine adjustment power source 2 via the resistor R2 while monitoring the charging voltage of the main capacitor C0 by the voltage detecting means 4. When the charging voltage of the main capacitor C0 reaches the target voltage (d in FIG. 2), the charging control unit 5a of the laser controller 5 turns off the switch SW2 and ends the fine adjustment of the charging voltage. Then, after the charging voltage of the main capacitor C0 reaches the command voltage target value, a trigger signal is sent to the solid switch SW (see FIG. 8) provided in the high voltage pulse generator (FIG. 2e), and the solid switch Turn on SW.
The current flowing out from the fine adjustment power supply 2 is sufficiently smaller than the current flowing out from the charging power supply 1, and the current flowing out from the fine adjustment power supply 2 when the charging voltage of the main capacitor C0 reaches the target voltage is cut off. Is relatively easy, the main capacitor C0 can be charged with high accuracy.
In this embodiment, as described above, the main capacitor C0 is charged to the coarse charge voltage set lower than the command target voltage, and then charged from the fine adjustment power source 2 through the resistor R2. The loss as described in FIG. 11 can be suppressed.

次に、充電電源の具体的構成例も合わせて示した本発明の具体的な構成例について図３により説明する。ここでは、上記微調整用電源として、微調補充電コンデンサＣ２１と、このコンデンサＣ２１を充電する第２の充電回路を用いた場合を示している。
図３において、１は充電電源、Ｃ０は、前記した高電圧パルス発生装置の主コンデンサである。
充電電源１は、主コンデンサＣ０を粗充電する第１の充電回路１０と、微調補充電コンデンサＣ２１を充電する第２の充電回路２０から構成される。第１、第２の充電回路１０，２０は、それぞれ、商用電源３０に接続された整流回路４０が出力する直流電流により充電されるコンデンサＣｉｎに接続されている。
第１の充電回路１０は、上記コンデンサＣｉｎの一方側の端子に直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ１１、コイルＬ１１、ダイオードＤ１１と、上記コンデンサＣｉｎと上記スイッチング素子ＳＷ１１の直列回路に並列に接続された転流用のダイオードＤ１２からなる。
スイッチング素子ＳＷ１１の一方端は、上記コンデンサＣｉｎの一方の端子に接続され、他方端は上記ダイオードＤ１２のアノード側と、コイルＬ１１に接続される。また、コイルＬ１１に接続されたダイオードＤ１１のアノード側は、主コンデンサＣ０の一方の端子に接続され、主コンデンサＣ０の他方の端子は、上記ダイオードＤ１２のカソード側、およびコンデンサＣｉｎの他方の端子に接続される。 Next, a specific configuration example of the present invention that also shows a specific configuration example of the charging power source will be described with reference to FIG. Here, a case is shown in which a fine-adjustment charging capacitor C21 and a second charging circuit that charges the capacitor C21 are used as the fine adjustment power source.
In FIG. 3, 1 is a charging power source, and C0 is a main capacitor of the high voltage pulse generator described above.
The charging power source 1 includes a first charging circuit 10 that roughly charges the main capacitor C0, and a second charging circuit 20 that charges the fine adjustment charging capacitor C21. Each of the first and second charging circuits 10 and 20 is connected to a capacitor Cin that is charged by a direct current output from the rectifier circuit 40 connected to the commercial power supply 30.
The first charging circuit 10 is connected in parallel to a switching element SW11, a coil L11, a diode D11 connected in series to one terminal of the capacitor Cin, and a series circuit of the capacitor Cin and the switching element SW11. It comprises a commutation diode D12.
One end of the switching element SW11 is connected to one terminal of the capacitor Cin, and the other end is connected to the anode side of the diode D12 and the coil L11. The anode side of the diode D11 connected to the coil L11 is connected to one terminal of the main capacitor C0, and the other terminal of the main capacitor C0 is connected to the cathode side of the diode D12 and the other terminal of the capacitor Cin. Connected.

上記構成の回路において、スイッチング素子ＳＷ１１をオンにすると、コンデンサＣｉｎに蓄積されたエネルギーがスイッチング素子ＳＷ１１→コイルＬ１１→ダイオードＤ１１、主コンデンサＣ０を介して流れ、コイルＬ１１、主コンデンサＣ０にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子ＳＷ１１をオフにすると、コイルＬ１１に蓄積されたエネルギーが、コイルＬ１１→ダイオードＤ１１→主コンデンサＣ０→ダイオードＤ１２を介して流れ、主コンデンサＣ０に転送される。
すなわち、上記スイッチング素子ＳＷ１１をオン／オフさせることにより、コイルＬ１１に蓄積されたエネルギーが主コンデンサＣ０に転送され、主コンデンサＣ０の充電電圧が上昇する。 In the circuit having the above configuration, when the switching element SW11 is turned on, the energy accumulated in the capacitor Cin flows through the switching element SW11 → the coil L11 → the diode D11 and the main capacitor C0, and the energy is accumulated in the coil L11 and the main capacitor C0. Is done. When the switching element SW11 is turned off, the energy accumulated in the coil L11 flows through the coil L11 → the diode D11 → the main capacitor C0 → the diode D12 and is transferred to the main capacitor C0.
That is, by turning on / off the switching element SW11, the energy accumulated in the coil L11 is transferred to the main capacitor C0, and the charging voltage of the main capacitor C0 increases.

第２の充電回路２０は、上記整流回路１１が出力する直流電圧により充電されるコンデンサＣｉｎの一方側の端子に直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ２１、コイルＬ２１、ダイオードＤ２１と、上記コンデンサＣｉｎと上記スイッチング素子ＳＷ２１の直列回路に並列に接続された転流用のダイオードＤ２２と、微調補充電コンデンサＣ２１からなる。
スイッチング素子ＳＷ２１の一方端は、上記コンデンサＣｉｎの一方の端子に接続され、他方端は上記ダイオードＤ２２のアノード側と、コイルＬ２１に接続される。また、コイルＬ２１に接続されたダイオードＤ２１のアノード側は、微調補充電コンデンサＣ２１の一方の端子に接続され、微調補充電コンデンサＣ２１の他方の端子は、上記ダイオードＤ２２のカソード側、およびコンデンサＣｉｎの他方の端子に接続される。
上記回路の動作は、前記充電電源１の動作と同じであり、スイッチング素子ＳＷ２１をオン／オフさせることにより、コイルＬ２１に蓄積されたエネルギーが微調補充電コンデンサＣ２１に転送され、微調補充電コンデンサＣ２１の充電電圧が上昇する。 The second charging circuit 20 includes a switching element SW21, a coil L21, a diode D21, the capacitor Cin, and the capacitor Cin that are connected in series to one terminal of the capacitor Cin that is charged by the DC voltage output from the rectifier circuit 11. It comprises a commutation diode D22 connected in parallel to the series circuit of the switching element SW21, and a fine adjustment charging capacitor C21.
One end of the switching element SW21 is connected to one terminal of the capacitor Cin, and the other end is connected to the anode side of the diode D22 and the coil L21. The anode side of the diode D21 connected to the coil L21 is connected to one terminal of the fine supplementary charging capacitor C21. The other terminal of the fine supplementary charging capacitor C21 is the cathode side of the diode D22 and the capacitor Cin. Connected to the other terminal.
The operation of the above circuit is the same as the operation of the charging power supply 1, and by turning on / off the switching element SW21, the energy accumulated in the coil L21 is transferred to the fine adjustment charging capacitor C21, and the fine adjustment charging capacitor C21. The charging voltage increases.

上記主コンデンサＣ０の容量と微調補充電コンデンサＣ２１の容量は、Ｃ０（容量）＞Ｃ２１（容量）となるように設定され、微調補充電コンデンサＣ２１の充電電圧は、上記第１の充電回路１０により上記主コンデンサＣ０に充電される電圧より高い。
上記微調整用電源２には、前記図１と同様、直列に抵抗Ｒ２とスイッチＳＷ２の直列回路が接続され、スイッチＳＷ２の一方側の端子は上記抵抗Ｒ２に接続され、他方端は上記主コンデンサＣ０に一方端側の端子に接続されている。
３は、前記図８に示した高電圧パルス発生装置回路から構成される電源装置及び前記レーザチャンバー等を備えたレーザ装置である。
４は、図１と同様、上記主コンデンサＣ０の両端電圧を検出する電圧検出手段、５ａは充電制御ユニットあり、上位コントローラであるレーザコントローラ５からの充電指令により動作する。 The capacity of the main capacitor C0 and the capacity of the fine adjustment charging capacitor C21 are set so that C0 (capacity)> C21 (capacity). The charging voltage of the fine adjustment charging capacitor C21 is set by the first charging circuit 10. The voltage charged to the main capacitor C0 is higher.
As in FIG. 1, the fine adjustment power source 2 is connected in series with a series circuit of a resistor R2 and a switch SW2, one terminal of the switch SW2 is connected to the resistor R2, and the other end is connected to the main capacitor. C0 is connected to a terminal on one end side.
Reference numeral 3 denotes a laser device including the power supply device configured by the high-voltage pulse generator circuit shown in FIG. 8 and the laser chamber.
4 is a voltage detection means for detecting the voltage across the main capacitor C0 as in FIG. 1, 5a is a charge control unit, and operates according to a charge command from the laser controller 5 which is a host controller.

図４は、図３に示す回路の動作を示すタイミングチャートであり、同図により本実施例の動作について説明する。
商用電源３０からの電流を整流回路４０によって整流し、コンデンサＣｉｎにエネルギーを蓄えておく。このとき、スイッチＳＷ１１，ＳＷ２１は、オフ状態である。
レーザコントローラ５が露光装置（図示せず）から受信した発光指令により、充電指令をオンにすると、充電制御ユニット５ａは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ２１をオンにする（図２のａ）。
コンデンサＣｉｎに蓄積されたエネルギーは、コイルＬ１１，Ｌ２１、主コンデンサＣ０、微調補充電コンデンサＣ２１に転送される。また、スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ２１をオフにすると、コイルＬ１１，Ｌ２１に蓄積されたエネルギーが、前記したように主コンデンサＣ０、微調補充電コンデンサＣ２１に転送される。
これにより、図４に示すように、主コンデンサＣ０、微調補充電コンデンサＣ２１には、例えば図４のＩＣ０電流、ＩＣ２１電流に示すような電流が流れ、主コンデンサＣ０の電圧ＶＣ０、微調補充電コンデンサＣ２１の電圧ＶＣ２１は、上昇する。
レーザコントローラ５は、露光装置からの指令に対応した充電指令電圧（指令電圧目標値）に基づき、上記主コンデンサＣ０、微調補充電コンデンサＣ２１に蓄えられるエネルギー（充電電圧）が所定値に達するように、上記スイッチング素子ＳＷ１１，ＳＷ２１のオン／オフを制御する。 FIG. 4 is a timing chart showing the operation of the circuit shown in FIG. 3, and the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
The current from the commercial power source 30 is rectified by the rectifier circuit 40 and energy is stored in the capacitor Cin. At this time, the switches SW11 and SW21 are in an off state.
When the charging command is turned on by the light emission command received by the laser controller 5 from the exposure apparatus (not shown), the charging control unit 5a turns on the switches SW11 and SW21 (a in FIG. 2).
The energy stored in the capacitor Cin is transferred to the coils L11 and L21, the main capacitor C0, and the fine supplementary charging capacitor C21. Further, when the switching elements SW11 and SW21 are turned off, the energy accumulated in the coils L11 and L21 is transferred to the main capacitor C0 and the finely adjusted auxiliary charging capacitor C21 as described above.
As a result, as shown in FIG. 4, for example, the current shown by the IC0 current and the IC21 current in FIG. 4 flows through the main capacitor C0 and the fine adjustment charging capacitor C21, the voltage VC0 of the main capacitor C0, the fine adjustment charging capacitor, and so on. The voltage VC21 of C21 increases.
Based on the charge command voltage (command voltage target value) corresponding to the command from the exposure apparatus, the laser controller 5 makes the energy (charge voltage) stored in the main capacitor C0 and the fine adjustment supplement capacitor C21 reach a predetermined value. The switching elements SW11 and SW21 are turned on / off.

主コンデンサＣ０の電圧が、粗充電電圧に達すると、第１の充電回路１０から主コンデンサＣ０への電流の供給を停止し（図４のｂ）、その後、レーザコントローラ５から指令により、充電制御ユニット５ａは、スイッチＳＷ２をオンにする（図４のｃ）。これにより、図４のＩＣ２１，ＩＣ０に示すように、抵抗Ｒ２を介して微調補充電コンデンサＣ２１から主コンデンサＣ０に電流が流れ、主コンデンサＣ０の電圧ＶＣ０は上昇する。
ここで、主コンデンサＣ０の電圧は、電圧検出手段４によりモニタされており、充電制御ユニット５ａは、上記電圧検出手段４からのモニタ信号を基に、主コンデンサＣ０の電圧が、指令電圧目標値に達すると、スイッチＳＷ２をオフにする（図４のｄ）。
主コンデンサＣ０の充電電圧が指令電圧目標値に到達後、高電圧パルス発生装置に設けられた固体スイッチＳＷ（前記図８参照）にトリガ信号を送出し（図４のｅ）、固体スイッチＳＷをオンにする。
以上のように本実施例においては、前記実施例と同様、前記図１１で説明したような損失を押さえることができる。微調整用電源として、微調補充電コンデンサＣ２１と、このコンデンサＣ２１を充電する充電回路を用いているので、微調用電源の構成を比較的簡単にすることができる。
なお、以上の説明では、チョッパ方式の電源を用いた場合について説明したが、充電電源はその他、前記したインバータ方式の電源、共振回路を用いた電源など、その他の方式の電源を用いてもよい。 When the voltage of the main capacitor C0 reaches the coarse charge voltage, the supply of current from the first charging circuit 10 to the main capacitor C0 is stopped (b in FIG. 4), and then charge control is performed according to a command from the laser controller 5. The unit 5a turns on the switch SW2 (c in FIG. 4). As a result, as indicated by IC21 and IC0 in FIG. 4, a current flows from the fine adjustment auxiliary charging capacitor C21 to the main capacitor C0 via the resistor R2, and the voltage VC0 of the main capacitor C0 increases.
Here, the voltage of the main capacitor C0 is monitored by the voltage detection means 4, and the charge control unit 5a determines that the voltage of the main capacitor C0 is the command voltage target value based on the monitor signal from the voltage detection means 4. Is reached, the switch SW2 is turned off (d in FIG. 4).
After the charge voltage of the main capacitor C0 reaches the command voltage target value, a trigger signal is sent to the solid switch SW (see FIG. 8) provided in the high voltage pulse generator (FIG. 4e), and the solid switch SW is turned on. turn on.
As described above, in this embodiment, the loss as described in FIG. 11 can be suppressed as in the above embodiment. Since the fine adjustment auxiliary charging capacitor C21 and the charging circuit for charging the capacitor C21 are used as the fine adjustment power source, the configuration of the fine adjustment power source can be relatively simplified.
In the above description, the case where a chopper type power supply is used has been described. However, other types of power supplies such as the above-described inverter type power supply and power supply using a resonance circuit may be used as the charging power supply. .

本発明の実施例の電源装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the power supply device of the Example of this invention. 図１に示す実施例の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the Example shown in FIG. 本発明の実施例の電源装置の具体的な構成例を示す図である。It is a figure which shows the specific structural example of the power supply device of the Example of this invention. 図３に示す実施例の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operation | movement of the Example shown in FIG. 放電励起式ガスレーザ装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a discharge excitation type gas laser apparatus. ２ステージガスレーザ装置（ＭＯＰＡ方式）の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a 2 stage gas laser apparatus (MOPA system). ２ステージガスレーザ装置（ＭＯＰＯ方式）の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a 2 stage gas laser apparatus (MOPO system). 高電圧パルス発生装置（放電回路）の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a high voltage pulse generator (discharge circuit). 高電圧パルス発生装置の主コンデンサを充電する充電電源の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the charging power supply which charges the main capacitor | condenser of a high voltage pulse generator. 図９の充電電源による主コンデンサの充電を説明する図である。It is a figure explaining charge of the main capacitor by the charge power supply of FIG. 高電圧パルス発生装置の主コンデンサを充電する充電電源の他の構成例を示す図であるIt is a figure which shows the other structural example of the charging power supply which charges the main capacitor | condenser of a high voltage pulse generator. 図１１の充電電源による主コンデンサの充電を説明する図である。It is a figure explaining charge of the main capacitor by the charge power supply of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 充電電源
２ 微調整用電源
３ 電源装置及びレーザチャンバー等を備えたレーザ装置
４ 電圧検出手段
５ レーザコントローラ
５ａ 充電制御ユニット
６ 露光装置
１０ 第１の充電回路
２０ 第２の充電回路
３０ 商用電源
４０ 整流回路
Ｃ０ 主コンデンサ
Ｒ２ 抵抗
ＳＷ２ スイッチ
Ｃｉｎ コンデンサ
Ｃ２１ 微調補充電コンデンサ
ＳＷ１１，ＳＷ２１ スイッチング素子
Ｌ１１，Ｌ２１ コイル
Ｄ１１，Ｄ１２ ダイオード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Charge power supply 2 Power supply for fine adjustment 3 Laser apparatus provided with power supply device, laser chamber, etc. 4 Voltage detection means 5 Laser controller 5a Charge control unit 6 Exposure apparatus 10 1st charge circuit 20 2nd charge circuit 30 Commercial power supply 40 Rectifier circuit C0 Main capacitor R2 Resistor SW2 Switch Cin Capacitor C21 Fine adjustment charging capacitor SW11, SW21 Switching element L11, L21 Coil D11, D12 Diode

Claims (9)

給電対象となる装置にエネルギーを供給する主コンデンサの電圧を所定の目標設定電圧に充電するための放電励起ガスレーザ装置用の電源装置であって、
上記主コンデンサの電圧を、目標設定電圧の近傍の電圧まで充電する第１の充電回路と、上記目標設定電圧以上の電圧を供給可能な第２の充電回路と、
上記第１の充電回路と、第２の充電回路とによる主コンデンサへの充電を制御する制御部とを備え、
上記第２の充電回路は、微調補充電コンデンサと、該微調補充電コンデンサを充電する電源から構成され、
上記電源は、上記微調補充電コンデンサに直列に接続されたダイオードとコイルとスイッチから構成され、該ダイオードとコイルとスイッチと上記微調補充電コンデンサの直列回路が、上記第１の充電回路に並列に接続され、
上記第２の充電回路の微調補充電コンデンサには、スイッチ手段と抵抗の直列回路が直列接続され、上記第２の充電回路の微調補充電コンデンサとスイッチ手段と抵抗の直列回路は、上記主コンデンサに並列に接続され、
上記制御部は、第１の充電回路により上記主コンデンサの電圧が、上記目標設定電圧より小さい、所定の範囲内の電圧まで充電されたとき、上記第１の充電回路による充電を停止し、上記スイッチ手段を、上記主コンデンサの電圧が目標設定電圧に略一致するまでオンにする
ことを特徴とする電源装置。 A power supply device for a discharge excitation gas laser device for charging a voltage of a main capacitor that supplies energy to a power supply target device to a predetermined target setting voltage,
A first charging circuit for charging the voltage of the main capacitor to a voltage in the vicinity of the target setting voltage; a second charging circuit capable of supplying a voltage equal to or higher than the target setting voltage;
A controller for controlling charging of the main capacitor by the first charging circuit and the second charging circuit;
The second charging circuit includes a fine adjustment auxiliary charge capacitor is constituted from a power source to charge the fine adjustment auxiliary charge capacitor,
The power supply is composed of a diode connected a coil and a switch in series with the fine adjustment auxiliary charge capacitor, the series circuit of the diode and the coil and the switch and the fine adjustment auxiliary charge capacitor, in parallel with the first charging circuit Connected,
A series circuit of a switch means and a resistor is connected in series to the finely adjusted charging capacitor of the second charging circuit, and the series circuit of the finely adjusted charging capacitor, the switch means and the resistor of the second charging circuit is connected to the main capacitor. Connected in parallel,
Wherein the control unit, the voltage of the main capacitor by the first charging circuit, the target set voltage smaller than when charged to a voltage within a predetermined range, stops the charging by the first charging circuit, said A power supply device characterized in that the switch means is turned on until the voltage of the main capacitor substantially matches the target set voltage. 請求項１に記載の電源装置により充電される主コンデンサと、
上記主コンデンサと直列に接続されたスイッチと、前記主コンデンサに蓄えられたエネルギーをパルス圧縮して出力する磁気パルス圧縮回路とから構成される高電圧パルス発生装置。 A main capacitor charged by the power supply device according to claim 1;
A high voltage pulse generator comprising: a switch connected in series with the main capacitor; and a magnetic pulse compression circuit for pulse-compressing and outputting energy stored in the main capacitor. レーザガスが充填されたレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置され請求項２に記載の高電圧パルス発生装置の出力端に接続された一対の電極と、レーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含む放電励起式ガスレーザ装置。 A discharge including a laser chamber filled with a laser gas, a pair of electrodes installed in the laser chamber and connected to an output end of the high-voltage pulse generator according to claim 2 , and a laser resonator sandwiching the laser chamber Excitation gas laser device. レーザ共振器内にレーザビームを狭帯域化する狭帯域化モジュールを含む
ことを特徴とする請求項３記載の放電励起式ガスレーザ装置。 4. The discharge excitation type gas laser device according to claim 3 , further comprising a narrow band module for narrowing a laser beam in the laser resonator. 上記放電励起式ガスレーザ装置は、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置のいずれかである
ことを特徴とする請求項４記載の放電励起式ガスレーザ装置。 5. The discharge excitation gas laser apparatus according to claim 4 , wherein the discharge excitation gas laser apparatus is any one of a KrF laser apparatus, an ArF laser apparatus, and an F 2 laser apparatus. レーザガスが充填された第１のレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置され請求項２に記載の高電圧パルス発生装置の出力端に接続された一対の電極と、第１のレーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含む第１の放電励起式ガスレーザ装置と、
第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームが入射するレーザガスが充填された第２のレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置され請求項２に記載の高電圧パルス発生装置の出力端に接続された一対の電極と、第２のレーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含み、第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームを増幅発振する第２の放電励起式ガスレーザ装置とからなる２ステージレーザ装置。 A first laser chamber filled with a laser gas, a pair of electrodes installed in the laser chamber and connected to an output end of the high-voltage pulse generator according to claim 2 , and a laser sandwiching the first laser chamber A first discharge excitation gas laser device including a resonator;
A second laser chamber filled with a laser gas into which a laser beam from the first discharge excitation gas laser device is incident, and connected to an output terminal of the high voltage pulse generator according to claim 2 installed in the laser chamber. A two-stage comprising a pair of electrodes and a second discharge-excited gas laser device that amplifies and oscillates a laser beam from the first discharge-excited gas laser device, including a pair of electrodes and a laser resonator that sandwiches the second laser chamber Laser device. レーザガスが充填された第１のレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置され請求項２に記載の高電圧パルス発生装置の出力端に接続された一対の電極と、第１のレーザチャンバを挟むレーザ共振器とを含む第１の放電励起式ガスレーザ装置と、
第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームが入射するレーザガスが充填された第２のレーザチャンバと、前記レーザチャンバ内に設置され請求項２に記載の高電圧パルス発生装置の出力端に接続された一対の電極とを含み、第１の放電励起式ガスレーザ装置からのレーザビームを増幅する増幅器とからなる２ステージレーザ装置。 A first laser chamber filled with a laser gas, a pair of electrodes installed in the laser chamber and connected to an output end of the high-voltage pulse generator according to claim 2 , and a laser sandwiching the first laser chamber A first discharge excitation gas laser device including a resonator;
A second laser chamber filled with a laser gas into which a laser beam from the first discharge excitation gas laser device is incident, and connected to an output terminal of the high voltage pulse generator according to claim 2 installed in the laser chamber. have been and a pair of electrodes, the two-stage laser system comprising a you amplify amplifier laser beam from the first discharge excitation type gas laser apparatus. 上記第１のレーザチャンバを挟むレーザ共振器内にレーザビームを狭帯域化する狭帯域化モジュールを含む
ことを特徴とする請求項６もしくは７記載の２ステージレーザ装置。 2-stage laser system according to claim 6 or 7, wherein the containing narrowing module for narrowing the laser beam in the laser resonator to sandwich the first laser chamber. 上記２ステージレーザ装置は、ＫｒＦレーザ装置、ＡｒＦレーザ装置、Ｆ2 レーザ装置のいずれかである
ことを特徴とする請求項８記載の２ステージレーザ装置。 The two-stage laser device, KrF laser device, ArF laser device, the two-stage laser system according to claim 8, wherein a is either F 2 laser system.
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