JP4148379B2 - パルスレーザの発光タイミング信号制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気パルス圧縮回路を用いて所定の繰り返し周波数でパルス放電を行うことでレーザ媒質を励起してパルスレーザ発振を行うパルスレーザにおいて、パルスレーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させるようにしたパルスレーザの発光タイミング信号制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置製造用の縮小投影露光装置（以下、ステッパ装置という）の光源としてエキシマレ―ザの利用が注目されている。これはエキシマレ―ザの波長が短い（ＫｒＦの波長は約２４８．４ｎｍ）ことから光露光の限界を０．５μｍ以下に延ばせる可能性があること、同じ解像度なら従来用いていた水銀ランプのｇ線やｉ線に比較して焦点深度が深いこと、レンズの開口数（ＮＡ）が小さくて済み、露光領域を大きくできること、大きなパワ―が得られること等の多くの優れた利点が期待できるからである。
【０００３】
図３７に、エキシマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の一般的な構成を示す。
【０００４】
エキシマレーザ１は、放電電極等が内蔵されるレーザチャンバ２、放電電極間にパルス放電の繰り返し周波数に同期した高周波電圧を印加するパルス電源装置３、レーザチャンバ２から出射されたレーザ光のエネルギーをモニタするエネルギーモニタ４、ステッパ装置１０側からのエネルギー指令およびエネルギーモニタ４のモニタ値等に基づいてパルス電源装置３の電源電圧制御，レーザ発振波長制御、レーザガスの供給制御などを実行するレーザコントローラ５などを有している。、
ステッパ装置１０は、繰り返しパルス発振のトリガ信号となるパルス発振同期信号ＴＲ、レーザ発振の目標エネルギー指令等をエキシマレーザ側に送信するステッパコントローラ１１と、ウェハを載置した移動可能なウェハテーブル１２などを有しており、エキシマレーザ１から入射されたレーザ光を用いてウェハテーブル１２上のウェハを縮小投影露光する。
【０００５】
図３７のパルス電源装置３としては、 近年、サイラトロン、ＧＴＯなどの主スイッチの耐久性の向上のために磁気パルス圧縮回路を使用したものが用いられることが多く、図３８に一般的な容量移行型の磁気パルス圧縮放電装置の等価回路を示す。また、図３９に図３８の回路各部における電圧および電流の波形を示す。
【０００６】
この図３８の放電回路は、可飽和リアクトルから成る３個の磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和現象を利用した２段の磁気パルス圧縮回路である。
【０００７】
まず、１発目のレーザ発振トリガ信号が受信される前にステッパ装置１０側からエネルギー指令値が入力されるので、レーザコントローラ５はこのエネルギーを出すのに必要な電源電圧値を計算し、この計算値に基づき高電圧電源ＨＶの電圧Ｖ0を調整する。そして、この時点でコンデンサＣ0に、磁気スイッチＡＬ0、コイルＬ1を介して高電圧電源ＨＶからの電荷をプリチャージしておく。
【０００８】
その後、ステッパ装置１０側からの１発目のレーザ発振同期信号（トリガ信号）ＴＲが受信されると、この受信時点で主スイッチＳＷがオンにされる（図３９、時刻ｔ0）。主スイッチＳＷがオンになった後、コンデンサＣ0の電圧ＶC0の時間積（電圧ＶC0の時間積分値）が磁気スイッチＡＬ0の設定特性で決まる限界値に達すると、この時点ｔ1において磁気スイッチＡＬ0は飽和し、コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、主スイッチＳＷ、コンデンサＣ1のループに電流パルスｉ0が流れる。この電流パルスｉ0が流れ始めてから０になる（時刻ｔ2）までの時間τ0、即ちコンデンサＣ0からコンデンサＣ1に電荷が完全に移行されるまでの電荷転送時間τ0は、主スイッチＳＷなどによる損失を無視すれば、コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、コンデンサＣ1の各容量、インダクタンスによって決まる。
【０００９】
この後、コンデンサＣ1の電圧ＶC1の時間積が磁気スイッチＡＬ1の設定特性で決まる限界値に達すると、この時点ｔ3において磁気スイッチＡＬ1は飽和し、低インピーダンスとなる。これにより、コンデンサＣ1、コンデンサＣ2、磁気スイッチＡＬ1のループに電流パルスｉ1が流れる。この電流パルスｉ1は、コンデンサＣ1、Ｃ2および磁気スイッチＡＬ1の容量、インダクタンスによって決定される所定の転送時間τ1を経由した後、時刻ｔ4で０になる。
【００１０】
さらにこの後、コンデンサＣ2の電圧ＶC2の時間積が磁気スイッチＡＬ2の設定特性で決まる限界値に達すると、この時点ｔ5において磁気スイッチＡＬ2は飽和し、これにより、コンデンサＣ2、ピーキングコンデンサＣP、磁気スイッチＡＬ2のループに電流パルスｉ2が流れる。
【００１１】
その後、ピーキングコンデンサＣpの電圧ＶCpは充電の進展とともに上昇し、この電圧ＶCpが所定の主放電開始電圧に達すると、この時点ｔ6において主電極６間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始される。この主放電によってレーザ媒質が励起され、数ｎｓｅｃ後にレーザ光が発生される。
【００１２】
この後、主放電によってピーキングコンデンサＣpの電圧は急速に低下し、所定時間経過後に充電開始前の状態に戻る。
【００１３】
このような放電動作が、トリガ信号ＴＲに同期した主スイッチ５のスイッチング動作によって繰り返し行われることにより、所定の繰り返し周波数（パルス発振周波数）でのパルスレーザ発振が行われる。
【００１４】
図３８の磁気圧縮回路によれば、磁気スイッチおよびコンデンサで構成される各段の電荷転送回路のインダクタンスが後段にいくにつれ小さくなるように設定されているので、電流パルスｉ0〜ｉ2のピーク値が順次高くなりかつその通電幅も順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、この結果主電極６間に短時間での強い放電が得られることになる。
【００１５】
ところで、ステッパ装置１０側での露光方式は、近年、ステージを停止させて露光を行う一括露光方式からステージを移動させながら露光を行うステップ＆スキャン方式に移行しつつある。このステップ＆スキャン方式の利点は、大面積を露光できる点にあり、今後、集積度が増すに従ってチップサイズは大きくなる傾向にあり、ステップ＆スキャン方式が主流となっていくであろう。
【００１６】
このステップ＆スキャン方式では、図４０に示すように、ウェハ上のＩＣチップ７に対しシートビームと呼ばれるレーザ光を照射した状態でレーザ光またはウェハを所定のピッチΔＰで移動させながら露光処理を行うようにしており、この際、ＩＣチップ７上の全ての点の移動積算露光量（例えば図４０ではＡ点の移動積算露光量はＰ1+Ｐ2+Ｐ3+Ｐ4）が等しくなるように走査ピッチΔＰやシートビームの照射面積を設定することで、ＩＣチップ７上の各点で均一な露光が行われるようにする。
【００１７】
このように、ステップ＆スキャン方式では、ステージ（またはレーザ光）を移動させながら露光を行う。このため、エキシマレーザ側での各パルスレーザの実際の発光タイミングとステッパ側でのウェハ（またはレーザ光）の移動制御のタイミングが完全に同期していないと、すなわちパルスレーザ光が発光していない期間中にステージの移動が行われないと、レーザ照射中にステージの移動が行われることになり、各位置での露光量に大きなばらつきが発生することになる。
【００１８】
このように、ステップ＆スキャン方式の露光を行う場合は、実際にレーザの発光が起こるタイミングを正確に把握する必要があり、このため従来においては、ステッパ装置側はレーザ発振同期信号ＴＲを出力してから実際にレーザ発振が行われるまでの時間を経験や実測データ等を用いて予測し、この予測に基づきステッパ装置内の各種制御の同期をとるようにしていた。
【００１９】
また、ウェハを載せたステージを停止させてひとつのチップ全体を一括レーザ照射する一括露光方式のステッパにおいても、従来は、レーザ照射位置を露光の終了したＩＣチップ位置から次のＩＣチップへと移動させるタイミングや作業開始のタイミングを前述のレーザ発振同期信号ＴＲを用いて前記と同様にして推定するようにしていた。
【００２０】
しかしながら、先の図３８に示した磁気圧縮回路において、トリガ信号ＴＲが入力されて主スイッチＳＷが点呼される時点ｔ0から実際にレーザ光が発生する時点ｔ6までの時間ｔd（以下これを発光遅延時間という）は、電流パルスｉ0、ｉ1、ｉ2の通電幅τ0、τ1、τ2と各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間σ0、(τ0＋σ1)、（τ1＋σ2）によって左右される。
【００２１】
通電幅（電荷転送時間）τ0、τ1、τ2は、前述したように、各段の電荷転送回路に含まれるコンデンサや磁気スイッチの容量およびインダクタンスによって決定されるので、これは磁気圧縮回路内の雰囲気温度によって大きく影響を受ける。
【００２２】
また、飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2は、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2に加わる電圧の時間積によって決定されるので、これらは高電圧電源ＨＶの電圧Ｖ0によって大きく影響をうける。
【００２３】
ここで、エキシマレーザにおいては、前述したように、電源電圧Ｖ0は一定に制御されるのではなく、レーザ出力を一定に制御するための制御パラメータの１つとなっており、レーザ運転中は可変制御されている。すなわち、ハロゲンガスの減少によるレーザ出力の低下を考慮して電源電圧を制御するパワーロック制御、連続パルス発振の最初の数パルスが含まれるスパイク領域が他の領域に比べレーザ出力が大きくなるスパイキング現象を解消するために電源電圧を制御するスパイクキラー制御などの各種の要因を考慮して電源電圧Ｖ0は可変制御されている。
【００２４】
このように、エキシマレーザにおいては、電源電圧Ｖ0は制御パラメータの１つであるので、これを一定にしておくことは不可能であり、このため、上記磁気スイッチの飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2は、上記電源電圧の可変制御によって大きく変化することになる。
【００２５】
ところで、上記飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2および電荷転送時間τ0、τ1、τ2のばらつきを実験によって調べたところ次のように結果を得た。
【００２６】
電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、
σ0≒０
σ1≒０
σ2≒０
電源電圧Ｖ0が最小電圧のとき
σ0≒８００nsec
σ1≒５００nsec
σ2≒２００nsec
始動時（低温時）
τ0≒１．６５μsec
τ1≒５５０nsec
τ2≒１５０nsec
連続運転時（高温時）
τ0≒１．５μsec
τ1≒５００nsec
τ2≒１３０nsec
したがって、上記実験によれば、発光遅延時間ｔdは、電源電圧Ｖ0によって最大１．５μsec変化し、また温度ドリフトによって最大２２０nsec変化することになる。
【００２７】
なお、電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、飽和時間σ0、σ1、σ2がほぼ０になっているのは、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するように、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電源電圧制御を行っているからである。このため、この場合には、コンデンサ間の電荷転送の途中に磁気スイッチが飽和する、すなわちσ1、σ2が負の値をとる事態は発生せず、これにより電流パルスのピーク値が低下し、通電幅が増大することは確実に防止される
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術においては、実際の発光タイミングをレーザ発振同期信号ＴＲに基づきステッパ装置側で予測するようにしていたが、実際の発光タイミングは電源電圧や温度によってばらつくため、予測した発光タイミングが実際の発光タイミングからずれ、レーザの発光タイミングとステッパ側での制御タイミングとの間にうまく同期がとれないという問題があった。
【００２９】
一方、ステッパ装置１０側から送られてきたパルス発振同期信号ＴＲに対応して常に一定間隔の連続パルス発振をさせたい場合があり、このような要求を満足させる場合にも、依然として、レーザの発光タイミングとステッパ側での制御タイミングとの間にうまく同期がとれないという問題があった。
【００３０】
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、実際のレーザ発光タイミングより前であってかつ半導体露光装置から送られてくるレーザ発振同期信号よりも実際のレーザ発光タイミングに近い物理量のタイミングをレーザ側で捉え、これに基づく発光タイミング信号を半導体露光装置側へ送出することにより、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させるパルスレーザの発光タイミング信号制御装置を提供することを目的とする。
【００３１】
また、この発明では、電源電圧および環境温度の変化を補償することにより電源電圧および環境温度の変化が発生しても常に各パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で発生される発光タイミング信号を半導体露光装置側へ送信するようにして、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させるパルスレーザの発光タイミング信号制御装置を提供することを目的とする。
【００３２】
さらに、この発明では、パルス発振同期信号が受信されてから実際にレーザが発光されるまでの時間を各パルスに亘って常に一定になるようにして、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させるパルスレーザの発光タイミング信号制御装置を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段および効果】
請求項１の発明に係るパルスレーザの発光タイミング信号制御装置は、充電電源に対し直列に接続された複数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電極と、を有し、半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有するレーザ発振同期信号をトリガとして前記スイッチング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流検出手段と、前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導体露光装置側に出力する出力制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００３４】
請求項１の発明では、予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出し、この検出信号を常にパルスレーザの実発光から所定時間前に発光タイミング信号として前記半導体露光装置側へ出力するようにしているので、半導体露光装置側では入力された発光タイミング信号に基づき実際のレーザ発光タイミングを予測し、この予測タイミングに基づいてウェハ移動などの各種制御の同期をとることができるという作用効果を奏する。
【００３５】
また、請求項１の発明では、前記電流検出手段によって検出した電流パルスの立上がり時点からレーザの実際の発光時点までの時間間隔の電源電圧の変動によるばらつきを吸収し、当該パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で前記発光タイミング信号が常に発せられるようにタイミング調整を行うようにしたので、レーザの実発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させることができるという作用効果を奏する。
【００３６】
しかも、請求項１の発明では、双曲線近似式を用いて待ち遅延時間を算出するようにしているので、簡易な構成によって遅延時間を迅速に出力することができるという作用効果を奏する。
【００３７】
請求項２の発明に係るパルスレーザの発光タイミング信号制御装置は、充電電源に対し直列に接続された複数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電極と、前記充電電源に対する電圧指令値を出力する制御手段と、を有し、半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有するパルス発振同期信号をトリガとして前記スイッチング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間が予め設定される基準遅延時間設定手段と、前記設定された基準遅延時間と前記制御手段から出力される電圧指令値に対応する当該パルス発振の前記実発光遅延時間との差を各パルス発振毎に求める遅延時間演算手段と、前記半導体露光装置から受信されるパルス発振同期信号を前記遅延時間演算手段で演算された差時間分だけ遅延して前記スイッチング手段に出力する遅延手段と、前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流検出手段と、前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導体露光装置側に出力する出力制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００３８】
請求項２の発明では、スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間を予め設定する。この基準遅延時間としては、例えば、電圧指令値の下限値以下の所定の電圧値をもってレーザ発振を行わせたときの前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの時間とする。そして、この基準遅延時間と前記当該パルス発振の実発光遅延時間との差を各パルス発振毎に求め、この差だけ半導体露光装置から受信されるパルス発振同期信号を遅延させてスイッチング手段に出力することで、レーザ発振パルス同期信号が受信された時点からレーザが実際に発光するまでの時間を前記設定された基準遅延時間に各パルスに亘って常に一致させるようにしているので、レーザ発振パルス同期信号が受信された時点からレーザが実際に発光するまでの時間が各パルスに亘って常に一定になるので、半導体装置側では、特に難しい予測制御などを行うことなく、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとを完全に同期させることができる作用効果を奏する。
【００３９】
また、請求項２の発明では、予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出し、この検出信号を常にパルスレーザの実発光から所定時間前に発光タイミング信号として前記半導体露光装置側へ出力するようにしているので、半導体露光装置側では入力された発光タイミング信号に基づき実際のレーザ発光タイミングを予測し、この予測タイミングに基づいてウェハ移動などの各種制御の同期をとることができるという作用効果を奏する。
【００４０】
また、請求項２の発明では、前記電流検出手段によって検出した電流パルスの立上がり時点からレーザの実際の発光時点までの時間間隔の電源電圧の変動によるばらつきを吸収し、当該パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で前記発光タイミング信号が常に発せられるようにタイミング調整を行うようにしたので、レーザの実発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させることができるという作用効果を奏する。
【００４１】
しかも、請求項１の発明では、双曲線近似式を用いて待ち遅延時間を算出するようにしているので、簡易な構成によって遅延時間を迅速に出力することができるという作用効果を奏する。
【００４２】
請求項３の発明に係るパルスレーザの発光タイミング信号制御装置は、請求項２の発明において、前記出力制御手段は、前記遅延時間演算手段が求めた差を前記待ち遅延時間の最大値に正規化し、この差とこの正規化した待ち遅延時間との双曲線近似関係を用いて前記待ち遅延時間を計測するカウンタを具備したことを特徴とする。
【００４３】
請求項３の発明では、既に遅延時間演算手段が求めた差を用いて待ち遅延時間を計測するようにしているので、簡易な構成によって請求項２の発明と同様な作用効果を奏する
また、請求項３の発明では、カウンタによってまち遅延時間を計測するようにしているので、迅速に待ち遅延時間を計測出力することができ、これによって検出信号を得てから実発光までの非常に短い時間であっても確実に計測できるという作用効果を奏する。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１にこの発明の第１の実施形態を示す。この第１の実施形態においては、先の図３８に示したものと同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いており、各部での電圧ＶC0，ＶC1，ＶC2，ＶCpおよび電流パルス波形ｉ0，ｉ1，ｉ2も図３９に示したものと同様である。
【００４５】
すなわち、この実施例回路では、高電圧電源１、主スイッチＳＷ、３個の磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2、コイルＬ1、４個のコンデンサＣ0，Ｃ1，Ｃ2，Ｃp、および放電電極６を有しており、コンデンサＣ0から磁気スイッチＡＬ0、主スイッチＳＷを介してコンデンサＣ1に至る電流ループｉ0を形成する第１段の電荷転送回路、コンデンサＣ1から磁気スイッチＡＬ1を介してコンデンサＣ2に至る電流ループｉ1を形成する第２段の電荷転送回路、コンデンサＣ2から磁気スイッチＡＬ2を介してピーキングコンデンサＣpに至る電流ループｉ2を形成する第３段の電荷転送回路が形成されている。
【００４６】
磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時および非飽和時のインダクタンスは順に小さくなるように設定され、また各段のコンデンサ容量は等しくなるように設定されているため、先の図３９に示したように、各段の電荷転送回路を流れる電流パルスの波高値が順次増幅され、そのパルス幅が順次圧縮されることになる。
【００４７】
なお、この図１の放電回路においても、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致する、即ちσ1〜σ2が０になる電源電圧を最大電源電圧Ｖ0とし、この最大電圧値Ｖ0を超えない範囲で電源電圧制御を行っている。
【００４８】
ここで、この図１の実施形態においては、最終段の１つ前の段の電荷転送回路、即ち第２段の電荷転送回路を流れる電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3（図３９参照）を検出する電流パルス検出センサ２０を設け、この電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaを信号出力部２１を介して発光タイミング信号Ｈtとしてステッパ装置１０に送信するようにしている。
【００４９】
図２は、エキシマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の構成を示すものであり、先の図３７に示した構成に対し、パルス電源装置３からステッパ装置１０に出力される発光タイミング信号Ｈtが追加されている。
【００５０】
この発光タイミング信号は図３９に示すようにｔ3時点で発生される。したがって、発光タイミング信号が発生されてからレーザが発光するまでの遅延時間のばらつきは、従来技術の箇所で述べた実験結果によれば、
電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、
σ2≒０
電源電圧Ｖ0が最小電圧のとき
σ2≒２００nsec
始動時（低温時）
τ1≒５５０nsec
τ2≒１５０nsec
連続運転時（高温時）
τ1≒５００nsec
τ2≒１３０nsec
となる。
【００５１】
発光タイミング信号が発生される時点ｔ3からレーザが発光する時点ｔ6までの期間を発光遅延時間ｔd´とすると、このｔd´は電源電圧によって最大２００nsec変化し、また温度ドリフトによって最大７０nsec変化することになる。
【００５２】
したがって、電流パルス検出センサ２０によって電流パルスｉ1の立上がりを検出し、この検出信号Ｓaを発光タイミング信号Ｈtとしてステッパ装置１０側に出力するようにすれば、この発光タイミング信号Ｈｔが出力されてから実際にレーザが発光するまでの発光遅延時間ｔd´のばらつき（電圧で200nsec、温度で70nsec）は、従来方式における発光遅延時間ｔdのばらつき（電圧で1.5μsec、温度で220nsec）に比べ、大幅に小さくなる。
【００５３】
したがって、半導体露光装置側では実際のレーザ発光タイミングを知るのに、このレーザ側から送られてきた発光タイミング信号Ｈｔを基準にするようにすれば、従来に比べ、より正確に発光タイミングを知ることができ、レーザの発光タイミングとステッパ装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させることができる。
【００５４】
つぎに、図３〜図７に電流パルス検出センサ２０の具体例を示す。
【００５５】
図３においては、磁気スイッチＡＬ1に直列にインダクタンス手段としての磁心（またはコイル）２２を接続するようにしている。図３(b)に示すように、電流パルスｉ1の電流変化による自己誘導により磁心２２には誘導電圧ｖsが発生するので、この誘導電圧ｖsを検出することで、電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出することができる。
【００５６】
図４においては、磁気スイッチＡＬ1の２次巻線２３に誘導される誘導起電圧ｖs（図４(b)参照）を検出し、この電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００５７】
図５においては、磁気スイッチＡＬ1に直列に１次コイル２４を接続し、この１次コイル２４を流れる電流パルスｉ0の電流変化によって発生する２次コイル２５の誘導電圧ｖs（図５(b)参照）を検出し、この電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００５８】
図６においては、磁気スイッチＡＬ1のリセット回路２６（磁気スイッチのＢ−Ｈ特性を所定の初期状態にする回路）中に空心コイル２７を接続し、この空心コイル２７の誘導電圧ｖsを検出し、この電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００５９】
図７においては、コンデンサＣ1と並列に抵抗ｒ1、ｒ2を接続し、その分圧ｖs（図７(b)参照）を検出することに基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００６０】
図８にこの発明の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態においては、前記と同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いており、各部での電圧ＶC0，ＶC1，ＶC2，ＶCpおよび電流パルス波形ｉ0，ｉ1，ｉ2も図１４に示したものと同様である。
【００６１】
先の第１の実施形態においては、電流パルスｉ0の立上がり時点ｔ3を検出し、この検出信号を発光タイミング信号とするようにしたので、この発光タイミング信号には、時点ｔ3から発光時点ｔ6までの期間ｔd´における電源電圧および温度によるばらつきによる誤差分が含まれている。
【００６２】
そこで、この実施形態では、この発光遅延時間ｔd´中の電源電圧および温度によるばらつき分を吸収し、発光タイミング信号が常に実発光時点から一定の時間だけ前の時点に発せられるように、電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaをタイミング調整した後、ステッパ装置１０側に出力するようにしている。
【００６３】
例えば、ステッパ装置側に対する発光タイミング信号Ｈtの送出時点は、発光遅延時間ｔd´が最も短くなる状態のときの、電流パルス検出センサ２０の検出時点ｔ3とする。発光遅延時間ｔd´の最小値が例えば５００nsecであるとすると、常に実際にレーザ発光が行われる時点ｔ6から常に５００nsec前に発光タイミング信号Ｈｔが送出されるように、電流パルス検出センサ２０の検出信号をタイミング調整するのである。
【００６４】
したがって、電流パルス検出センサ２０の検出信号が出力された時点が発光前の５５０nsecであると判断された場合は、この検出信号を５０nsecだけ遅延させてから発光タイミング信号としてステッパ装置１０側に送信する。
【００６５】
図８の実施形態では、このような制御を行うようにしており、以下その構成及び作用について説明する。
【００６６】
電流パルス検出センサ２０は、先の第１の実施形態と同様、電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出する。この電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaは電圧補償部４０および温度補償部５０に入力されている。
【００６７】
電流パルス検出センサ３０は、第１段目の電荷転送回路を流れる電流パルスｉ0の立上がり時点ｔ1を検出する。その具体的な構成は図３〜図７に示した電流パルスセンサと同様である。電流パルス検出センサ３０の検出信号Ｓbは温度補償部５０に入力されている。
【００６８】
なお、上記電流パルス検出センサ２０、３０の出力Ｓa，Ｓbをそのまま通常の電気ケーブルを介して電圧補償部４０および温度補償部５０に入力するようにした場合、磁気パルス圧縮回路から発生される高速、高電圧パルスと電磁結合して前記検出出力Ｓa，Ｓbに多大なノイズが混入し、その後の信号処理が非常に困難になる。そこで、この場合は、上記電流パルス検出センサ２０、３０の出力Ｓa，Ｓbを発光ダイオードなどを用いて光信号に変換し、該変換した光信号を光ファイバを介して電圧補償部４０及び温度補償部５０に入力するようにしている。
【００６９】
電圧補償部４０は、電源電圧の変動による発光遅延時間ｔd´のばらつきを補償するものであり、この場合は電源電圧変動による磁気スイッチＡＬ2の飽和時間(τ1＋σ2)のばらつきσ2を補償する。
【００７０】
図９は、電圧補償部４０の一例を示すもので、遅延時間変換部４１および遅延部４２で構成されている。遅延時間変換部４１は、電源電圧指令値を電圧補償用の遅延時間Ｔdyに変換するもので、例えば、最小電圧から最大電圧までの範囲内での各種電源電圧値と、電圧補償用の遅延時間Ｔdyとの関係が設定記憶されたメモリテーブルで構成されている。
【００７１】
前述したように、ステッパ装置側に対する発光タイミング信号Ｈtの送出時点を発光遅延時間ｔd´が最も短くなる状態のときの、電流パルス検出センサ２０の検出時点ｔ3とするようにした場合は、各種電源電圧に応じた磁気スイッチＡＬ2の飽和時間ばらつきσ2を計測または計算によって求め、このσ2と電源電圧との対応関係をそのままメモリテーブルに記憶するようにすればよい。
【００７２】
遅延部４２では、図１０にその入出力のタイムチャートを示すように、遅延時間変換部４１から出力される遅延時間Ｔdy分だけ電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaを遅延することにより、発光タイミング信号Ｈtの電源電圧補償を実行する。
【００７３】
ここで、さらに遅延時間変換部４１の詳細構成について説明する。
【００７７】
図１１は、遅延時間変換部４１の詳細構成の具体例を示し、この場合は、電源電圧Ｖ0に対応する遅延時間Ｔdyを実際に双曲線近似演算を行うことで求めるようにしている。すなわち、遅延時間変換部４１は、Ｔdy演算部４１ｃを有し、このＴdy演算部４１ｃが、入力された電圧指令値Ｖ0に対応する遅延時間Ｔdyを双曲線近似演算を行って出力するようにしている。
【００７８】
図１２は、Ｔdy演算部４１ｃによる演算内容を説明する図である。まず、外部トリガ信号ＴＲから実発光開始の時点ｔ６までの実発光遅延時間ｔd（図３９参照）は、
ｔd＝(ａ／Ｖ0)＋ｂ …（１）
なる双曲線近似を行うことができる（図１２参照）。
【００７９】
一方、外部トリガ信号ＴＲから時点ｔ３（電流パルス検出センサ２０の出力Ｓa）までの期間は（ｔd−ｔd’）も、次式（２）に示す双曲線近似を行うことができる。すなわち、
ｔd−ｔd’＝(ｃ／Ｖ0)＋ｄ …（２）
である。ここで、ａ〜ｄは、定数である。従って、遅延時間ｔd’は、
ｔd’＝ｔd−（ｔd−ｔd’）
＝(ａ−ｃ）／Ｖ0＋（ｂ−ｄ） …（３）
となり、遅延時間ｔｄ’も双曲線近似することができる。但し、この遅延時間ｔd’は、雰囲気温度等の環境が同じであるとした前提のもとに得られるもので、電圧補償部４０によって電圧補償される部分のみの遅延時間Ｔdyに相当する。従って、遅延時間Ｔdyは、電圧指令値Ｖ0に対応して、直ちに双曲線近似演算によって出力することができることになる。
【００８０】
なお、上記式におけるパラメータａ〜ｄは、２つの異なる電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いてレーザ発振を行わせた際の、実発光遅延時間をｔd1、ｔd2、および（ｔd1−ｔd1’）、（ｔd2−ｔd2’）を計測し、これらの計測値と電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いて、予め計算しておく。
【００８１】
図１３は、上記双曲線近似式（１）〜（３）のパラメータａ〜ｄを自動生成するための構成を示すものである。
【００８２】
発光タイミング検出部６２は、出射されたレーザ光の一部を適宜サンプリングすることで、実際のレーザ光の発光時点を示す発光タイミング信号（ｔ６）を出力する。計測部６３は、パルス発振同期信号ＴＲと、発光タイミング信号とに基づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加された時点からレーザが実際に発光するまでの実発光遅延時間ｔdを計測し、さらに、パルス発振同期信号ＴＲと、出力信号Ｓaとに基づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加された時点から出力Ｓaが得られる時点までの遅延時間（ｔd−ｔd’）を計測し、記憶部６４に出力する。
【００８３】
記憶部６４は、計測部６３で計測された各種計測値ｔd1、ｔd2、ｔd3、…，（ｔd1−ｔd1’）、（ｔd2−ｔd２’）、（ｔd3−ｔd3’）、…をそのときの電源電圧指令値Ｖ0（Ｖ01、Ｖ02、Ｖ03、…）に対応付けて記憶する。計算部６５は、記憶部６４に記憶された複数組のｔd値，（ｔd−ｔd’）値およびＶ0値を用いてパラメータａ〜ｄを複数回計算し、それらの平均値を求めることで最終的なパラメータ値ａ〜ｄを求める。そして、このようにして求めたパラメータ値ａ〜ｄをＴdy演算部４１ｃに設定させ、上記双曲線近似式のパラメータａ〜ｄを定期的に更新するようにする。
【００８４】
このようにして、双曲線近似式を用いて直接に演算出力することによっても、遅延時間Ｔdyを出力することができる。
【００８５】
ここで、温度補償を行わない場合で、発光前の一定時間前に発光タイミング信号Ｈｔを送出する場合には、図１４に示すように、さらに、一定時間ｔconstを減算した遅延時間ｔwaitを出力するようにすればよい。
【００８６】
すなわち、
ｔwait＝ｔd’−ｔconst
＝（ａ−ｃ）／Ｖ0＋（ｂ−ｄ−ｔconst） …（５）
であり、この遅延時間ｔwaitも、双曲線近似式となり、上述したように、双曲線近似演算を行うことによって、一定時間ｔconst前に発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に送出することができる。
【００８７】
このようにして、図８の電圧補償部４０からは電源電圧に起因する発光タイミングの変動が補償されたタイミング信号Ｓa´が出力される。
【００８８】
次に、図８の温度補償部５０は、磁気パルス回路内の温度の変動による発光遅延時間ｔd´のばらつきを補償する。すなわち、この場合は、電流パルスｉ1が流れる第２段の電荷転送回路の電荷転送時間τ1および電流パルスｉ2が流れる第３段の電荷転送回路の電荷転送時間τ2の温度ばらつきを補償する。
【００８９】
図１５は、温度補償部５０の内部構成の一例を示すもので、この場合は、温度を実際に検出することなく温度補償を行うようにしている。
【００９０】
時間差カウンタ５１では、電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaと電流パルス検出センサ３０の検出信号Ｓbの時間差をカウントすることで、電流パルスｉ0の立上がり時点ｔ1から電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3までの経過時間（τ0＋σ1）を求め、この時間差データをτ0算出部５２に出力する（図１６(a)〜(c)参照）。
【００９１】
τ0算出部５２では、電圧指令値によって電流パルスｉ0の立下がり時点ｔ2から電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3までの経過時間σ1を推定し、時間差カウンタ５１から入力され時間差データ（τ0＋σ1）から前記推定した時間データσ1を減算することにより、電流パルスｉ0のパルス幅τ0を求める。したがって、τ0算出部５２内には、例えば電源電圧とσ1との対応関係が記憶されたメモリテーブルを有している。
【００９２】
遅延時間算出部５３は、τ0に関して磁気パルス圧縮回路の雰囲気温度の変化に対応してとり得る各種値と、発光タイミング信号Ｈtを実発光時点から一定の時間だけ前の時点に常に発生させるための温度補償用の遅延時間Ｔdy´との対応関係が記憶されたメモリテーブルを有している。上記遅延時間Ｔdy´には、温度の変動に応じたτ1、τ2の変動分が考慮されており、該遅延時間Ｔdy´をτ0値と対応付けられるように設定している。すなわち、τ0が決まれば、τ1、τ2との各値は予測できるので、これらτ1およびτ2を用いれば、実際の発光時点ｔ6が電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3から何nsec後であるか（この場合は、温度補償だけであるのでσ2＝０とする）を予測することができる。そして、この予測した実発光時点までの時間τ1+τ2に基づき、発光タイミング信号Ｈtを常に実発光時点から一定の時間だけ前の時点に発生させるためには、電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaをどのくらい遅延させればよいかを計算することで、上記遅延時間Ｔdy´を求めることができる。
【００９３】
遅延時間算出部５３では、メモリテーブルからτ0 算出部５２から出力されるτ0値に対応する遅延時間Ｔdy´値を選択し、該選択した遅延時間Ｔdy´値を遅延部５４に出力する。
【００９４】
遅延部５４では、図１６(d)にそのタイムチャートを示すように、遅延時間算出部５３から出力される遅延時間Ｔdy´分だけ電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓa（この場合は電圧補償部４０の出力信号Ｓa´）を遅延することにより、発光タイミング信号Ｈtの温度補償を実行する。
【００９５】
このようにして、図８の温度補償部５０からは雰囲気温度の変動分が補償された発光タイミング信号Ｈtが出力される。
【００９６】
もちろん、図１７に示すように、電流パルス検出センサ２０および３０とから等価的に求められる環境パラメータの一つとしての温度データを温度センサ７０から取得するようにしてもよい。この温度センサ７０は、例えば、可飽和リアクトルＡＬ0〜ＡＬ2等で用いる絶縁油の温度を検出する。その他、パルスレーザ側における環境を検出するようにして補償するようにしてもよいのは、言うまでもない。
【００９７】
このようにこの第２の実施形態では、電源電圧および環境温度の変化を補償することにより電源電圧および環境温度の変化が発生しても常に各パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で発生される発光タイミング信号Ｈｔを半導体露光装置側へ送信するようにしているので、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させることができる。
【００９８】
なお、上記実施形態においては、２段の磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしたが、３段以上磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしてもよい。また、本発明では、前記磁気パルス圧縮回路の最終段の１つ前の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出するようにしたが、レーザ同期トリガ信号ＴＲより後の磁気パルス圧縮途中のタイミングを検出できるものであれば、電流パルスの立上がり時点を検出する電荷転送回路の段数は任意に設定するようにすればよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するように、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電源電圧制御を行うようにしているが、このような電源電圧制御を行わない装置に対しても本発明を適用することができる。
【０１００】
また、上記実施形態では、温度補償および電圧補償はレーザ側で行うようにしたが、これら補償のために必要なデータを発光タイミング信号とともにレーザ側からステッパ側に送信し、温度補償および電圧補償をステッパ側で行わせるようにしてもよい。また、上記実施例では、発光タイミング信号が常に実発光時点から所定時間前に発せられるようにレーザ側で温度補償および電圧補償を行うようにしたが、電流パルス検出センサ２０の検出信号を発光タイミング信号としてステッパ側に送出するとともに、この発光タイミング信号から何nsec後に実発光が発生することを示す数値データをステッパ側に送出するようにしてもよい。
【０１０１】
さらに、上記実施形態では、レーザ装置をステップスキャン方式の露光制御を行う半導体露光装置に接続し、レーザ装置から発生された発光タイミング信号をステップスキャン方式の半導体露光装置に入力するようにしたが、レーザ装置が一括露光方式の半導体露光装置に接続されるような場合であっても上記発光タイミング信号を一括照射方式の半導体露光装置に入力するようにしてもよい。一括露光方式においては、ウェハが載置されたステージを停止させてひとつのＩＣチップ全体を一括レーザ照射して露光を行うが、レーザ照射位置を露光の終了したＩＣチップ位置から次のＩＣチップへと移動させる際にはステージの移動制御を行わなくてはならない。そこで、一括照射方式の半導体露光装置においても、レーザ装置側から送られてくる上記発光タイミング信号を利用して、ステージ移動開始のタイミングや作業開始のタイミングを決定するようにすれば、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させることが可能になる。
【０１０２】
また、上記実施形態では、電圧指令値の値および雰囲気温度による電圧補償および温度補償を行うようにしているが、これに限らず、遅延時間に影響を及ぼす他の要因がある場合には、その要因による影響を考慮した補償を行うようにすればよい。例えば、温度は磁気パルス圧縮回路における可飽和リアクトルの絶縁油の温度変化や磁気パルス圧縮回路の近傍の雰囲気温度の双方を取得してその影響を補償するようにしてもよい。またレーザ発振機構自体から生ずる影響を加味して補償するようにしてもよい。
【０１０３】
次に、第３の実施形態について説明する。
【０１０４】
図１９は、この発明の第３の実施形態に関し、エキシマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の構成を示すものであり、先の図２に示した構成との違いは、レーザコントローラ５が、ステッパ装置１０側から受信したパルス発振同期信号ＴＲを電源電圧指令Ｖ0に応じて遅延し（詳細は後述する）、その遅延信号ＴＲＬをパルス電源回路３に入力するようにしている点である。
【０１０５】
図１８にパルス電源回路３およびレーザコントローラ５の内部構成例を示す。
【０１０６】
パルス電源回路３は、先の図３８に示したものと同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いている。
【０１０７】
レーザコントローラ５の電圧指令演算部８０は、エネルギーモニタ４から入力されたエネルギーモニタ値Ｅaをフィードバック信号として、ステッパ装置１０側から入力されたエネルギー指令値Ｅどおりのエネルギーを出すのに必要な電圧指令値Ｖ0を計算し、この計算値Ｖ0を高電圧電源ＨＶおよび遅延時間演算部８２に出力する。
【０１０８】
この場合、電圧指令値Ｖ0の調整範囲は、Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxであるとする。
【０１０９】
なお、この場合、コンデンサＣ0〜Ｃ2、Ｃp間の電荷転送時間と磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間が一致するように、すなわち図３９のσ0〜σ2が０になるように電源電圧Ｖ0の最大値Ｖmaxを設定し、この最大電圧値Ｖmaxを超えない範囲で電源電圧制御を行うようにしている。このため、コンデンサ間の電荷転送の途中に磁気スイッチが飽和する、すなわちσ1、σ2が負の値をとるような事態は発生せず、これにより電流パルスのピーク値が低下し、通電幅が増大することは確実に防止される。
【０１１０】
基準遅延時間設定部８１、遅延時間演算部８２および遅延部８３による構成は、レーザ発振パルス同期信号ＴＲがエキシマレーザ１側で受信された時点からレーザが実際に発光するまでの時間を各パルスに亘って常に一致させるためのものである。
【０１１１】
基準遅延時間設定部８１には、主スイッチＳＷがオンされてからレーザ発振が実際に開始されるまでの発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間Ｔdsが予め設定される。例えば、電圧指令値Ｖ0の調整範囲Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxにおける最低電圧Ｖminに等しいかあるいはそれより小さな所定の電圧値Ｖs（≦Ｖmin）を決定し、この電圧Ｖsでレーザ発振を行わせた際の主スイッチＳＷがオンされてからレーザ発振が実際に開始されるまでの発振遅延時間を基準遅延時間Ｔdsとして設定する。基準遅延時間設定部２１の設定基準時間Ｔdsは遅延時間演算部８２に入力される。
【０１１２】
遅延時間演算部８２は、入力された電圧指令値Ｖ0に基づいて、当該電圧指令値Ｖ0でレーザ発振を行ったときの実発光遅延時間ｔdを予測演算するとともに、前記基準遅延時間Ｔdsと実発光遅延時間ｔdとの差を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）として遅延部８３に出力する。すなわち、電圧指令値演算部８０から出力される電圧指令Ｖ0は、基準遅延時間Ｔdsを求めるために使われた電源電圧Ｖsよりも常に大きい値であるので（Ｖ0≧Ｖs）、遅延時間演算部８２で予測演算される実発光遅延時間ｔdは常に基準遅延時間Ｔdsよりも小さな値となり、その差が遅延時間τとして演算されるのである。すなわち、電源電圧Ｖ0が大きいほど、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間が短縮されるので、これに伴って実発光遅延時間ｔdも短くなる。
【０１１３】
遅延部８３は、受信したパルス発振同期信号ＴＲを遅延時間演算部８２から入力された遅延時間τだけ遅延し、この遅延した信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力する。
【０１１４】
この結果、各パルス発振の際、パルス発振同期信号ＴＲが遅延部８３で受信された時点から実際にレーザ発光が発生するまでの時間は、実発光遅延時間ｔd＋遅延時間τ（＝基準遅延時間Ｔds）となり、一定値である基準遅延時間Ｔdsに常に一致することになる。
【０１１５】
図２０(a)は電源電圧Ｖ0を前記基準遅延時間Ｔds設定用の電圧Ｖsとしてレーザ発振させた際の図１８の磁気パルス圧縮回路の各部での電圧波形を示すもので、また図２０(d)は電源電圧Ｖ0を前記電圧Ｖsより大きな所定の電圧Ｖaでレーザ発振させた際の磁気パルス圧縮回路の各部での電圧波形を示すものであり、これらの時間軸は共通としている。
【０１１６】
これらの電圧波形の比較から明らかなように、初期充電電圧（指令電圧）Ｖ0が大きくなると、電圧時間積の部分（Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2）が時間軸方向に縮まり、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ1の各飽和時間が短くなる。
【０１１７】
したがって、図２０(a)に示すように、初期充電電圧Ｖ0が小さいＶsの場合は、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加されてから実際にレーザが発光するまでに基準遅延時間Ｔdsを要しているが、図２０(b)に示すように、初期充電電圧Ｖ0が大きいＶaの場合は、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加されてから実際にレーザが発光するまでに時間ｔd（＜Ｔds）しか要してはいない。
【０１１８】
図１８の遅延時間演算部８２では、この実発光遅延時間ｔdを予測演算し、基準遅延時間Ｔdsからこの演算した実発光遅延時間ｔdを差し引き、その差（Ｔds−ｔd）を遅延時間τとして遅延部８３に出力する。遅延部８３では、受信したパルス発振同期信号ＴＲをこの遅延時間τ分だけ遅延した信号ＴＲＬを形成し、この遅延信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力することで、図２０に示すように、パルス発振同期信号ＴＲがレーザコントローラ５で（遅延部８３に）受信された時点から実際にレーザ発光が発生するまでの時間を、基準遅延時間Ｔdsに常に一致させる。
【０１２０】
したがって、実際にレーザ発振を行う際には、各パルス発振の毎に、読出し部９１で、当該電源電圧Ｖ0に対応する遅延時間τを読み出し、これを遅延部８３に出力することで、パルス発振同期信号ＴＲを遅延時間τだけ遅延させる。なお、読出し部９１は、メモリテーブル９０にない電源電圧値Ｖ0が入力された場合は、この電源電圧Ｖ0に近い２つの電源電圧Ｖ01、Ｖ02（Ｖ01＜Ｖ0＜Ｖ02）に対応する遅延時間τ1、τ2をメモリテーブル９０から読み出し、これら用いて直線補間を行うことで、Ｖ0に対応する遅延時間τを求めるようにする。
【０１２１】
図２１は、遅延時間演算部８２の具体例を示すもので、この場合は、電源電圧Ｖ0に対応する遅延時間τを実際に双曲線近似演算を行うことで求めるようにしている。
【０１２２】
ｔd演算部１００は当該電源電圧指令に対応する実発光遅延時間ｔdを予測演算するもので、上述した双曲線近似式（１）に対応するプログラムまたは回路が設定されている。すなわち、
ｔd＝(ａ／Ｖ0)＋ｂ …（１）
である。
【０１２３】
なお、上記式におけるパラメータａ，ｂは、２つの異なる電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いてレーザ発振を行わせた際の、実発光遅延時間をｔd1、ｔd2を計測し、これらの計測値と電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いて、予め計算しておく。
【０１２４】
ｔd演算部１００は、上記（１）式に基づいて、入力された電源電圧指令Ｖ0に対応する実発光遅延時間ｔdを各パルス発振毎に計算し、この計算値ｔdをτ演算部１０１に出力する。τ演算部１０１では、設定されている基準遅延時間Ｔdsから入力された実発光遅延時間ｔdを減算し、この減算結果τ（＝Ｔds−ｔd）を遅延部８３に出力する。
【０１２５】
図２２は、上記双曲線近似式（１）のパラメータａ，ｂを自動生成するための構成を示すものである。
【０１２６】
発光タイミング検出部１０２は、出射されたレーザ光の一部を適宜サンプリングすることで、実際のレーザ光の発光時点を示す発光タイミング信号を出力する。ｔd計測部１０３は、図２３に示すように、パルス発振同期同期信号ＴＲと、発光タイミング信号とに基づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加された時点からレーザが実際に発光するまでの実発光遅延時間ｔdを計測し、それらの計測値をＶ0−ｔd記憶部１０４に出力する。
【０１２７】
Ｖ0−ｔd記憶部１０４は、ｔd計測部１０３で計測された各種計測値ｔd1、ｔd2、ｔd3、…をそのときの電源電圧指令値Ｖ0（Ｖ01、Ｖ02、Ｖ03、…）に対応付けて記憶する。ａｂ計算部１０５は、Ｖ0−ｔd記憶部１０４に記憶された複数組のｔd値およびＶ0値を用いてパラメータａ、ｂを複数回計算し、それらの平均値を求めることで最終的なパラメータ値ａ，ｂを求める。そして、このようにして求めたパラメータ値ａ，ｂを図２１に示したｔd演算部１００に入力することで、上記双曲線近似式（１）のパラメータａ，ｂを定期的に更新するようにする。
【０１２８】
図２４は、この発明の第４の実施形態を示すもので、この場合は電源電圧Ｖ0の他に、磁気圧縮回路の雰囲気温度による実発光遅延時間ｔdのばらつきを考慮して前述した遅延時間τ´を決定し、この決定した遅延時間τ´だけパルス発振同期信号ＴＲを遅延させるようにしている。
【０１２９】
すなわち、発光遅延時間は、磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間のみならず電流パルスｉ0、ｉ1、ｉ2の通電幅δ0、δ1、δ2（図３９参照）によっても左右されるが、通電幅（電荷転送時間）δ0、δ1、δ2は、各段の電荷転送回路に含まれるコンデンサや磁気スイッチの容量およびインダクタンスによって決定されるので、これは磁気圧縮回路内の雰囲気温度によって影響を受ける。
【０１３０】
図２４の基準遅延時間設定部８１に設定記憶される基準遅延時間Ｔdsは、この場合、温度が所定の基準温度ｕ0であってかつ前述したように電源電圧Ｖ0が最低電圧Ｖmin以下の所定の電圧値Ｖsであるときの値が設定されている。遅延時間演算部８１は、前述したように、入力された電圧指令値Ｖ0に基づいて当該電圧指令値Ｖ0でレーザ発振を行ったときの実発光遅延時間ｔdを演算し、この演算値ｔdと前記基準遅延時間Ｔdsとの差を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）として温度補償部１１１に出力する。
【０１３１】
温度センサ１１０は、磁気圧縮回路の雰囲気温度ｕを検出するもので、その検出温度ｕを温度補償部１１１に出力する。
【０１３２】
温度補償部１１１は、複数の雰囲気温度ｕと、これら雰囲気温度ｕに対応する遅延時間ε（この遅延時間εは温度変化のみを考慮したもの）との対応関係を記憶するメモリテーブルを有している。すなわち、電源電圧Ｖ0を前記基準遅延時間Ｔds設定用の電圧Ｖsとした状態で、温度ｕを各種変化させて実発光遅延時間ｔdを実測し、これらの実測値ｔdと、電源電圧Ｖ0を前記電圧Ｖsとした状態でかつ温度が所定の基準温度ｕ0であるときの基準遅延時間Ｔdsとの差ε（＝Ｔds−ｔd）をそれぞれ求め、これらの差εを雰囲気温度ｕに対応付けて記憶するようにしている。
【０１３３】
そして、温度制御部１１１は、温度センサの検出値ｕに対応する遅延時間εを前記メモリテーブルから読み出し、遅延時間演算部２１から入力された電源電圧のみを考慮した遅延時間τに対し、温度を考慮した遅延時間εを加え、この加算結果 τ´（＝τ＋ε）を最終的な遅延時間τ´として遅延部８３に出力する。
【０１３４】
遅延部８３では、パルス発振同期信号ＴＲを遅延時間τ´分だけ遅延して主スイッチＳＷに印加するようにしている。したがって、この実施形態では、電源電圧および雰囲気温度の変化が補償されることになり、パルス発振同期信号ＴＲがエキシマレーザ側で受信された時点（またはパルス発振同期信号がステッパ装置１０で送信された時点）から実際にレーザ発光が起こるまでの時間間隔を各パルスに亘って常に一定にすることができる。
【０１３５】
次に第５の実施形態について説明する。
【０１３６】
第５の実施形態では、第３および第４の実施形態で示したように、レーザコントローラ５がステッパ装置１０側からパルス発振同期信号ＴＲを受信した後に基準遅延時間Ｔds後にレーザ発光するように制御するとともに、第１および第２の実施形態で示したように一定時間ｔconst前にレーザ発光することをステッパ装置１０側に通知する発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に送出するようにしたものである。
【０１３７】
図２５は、この発明の第５の実施形態であるパルス電源回路３およびレーザコントローラ５の内部構成を示す。図２５において、このパルス電源回路３およびレーザコントローラ５では、第１の実施形態に示した電流パルス検出センサ２０と同一の電流パルス検出センサ８５を設け、電流パルス検出センサ８５は磁気スイッチＡＬ1がオンになる電流パルスｉ1の立ち上がり時点ｔ3を検出し、検出信号Ｓaを出力する。
【０１３８】
また、遅延部８３には、さらに信号遅延部８４が設けられ、信号遅延部８４は、遅延時間演算部８２が演算した遅延時間τをもとに、実発光の一定時間ｔconst前に発光タイミング信号Ｈｔがステッパ装置１０側に送出するように、検出信号Ｓaを遅延させた発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に出力する。
【０１３９】
図２６は、信号遅延部８４の詳細構成を示す。図２６において、ｔwait算出部８６は後述するτ／Ｎカウンタ８７を有し、遅延時間演算部８２から入力される遅延時間τをもとに時間ｔwaitを算出し、Ｈｔ出力遅延部８８に出力する。Ｈｔ出力遅延部８８は、電流パルス検出センサ８５から入力される検出信号Ｓaを時間ｔwaitだけ遅延した発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に送出する。
【０１４０】
図２７は、図１４と同様な電圧指令値Ｖ0と時間ｔとの関係を示す図である。この図２７に示すように、パルス発振同期信号ＴＲから基準遅延時間Ｔds経過後に実発光をさせるために、パルス発振同期信号ＴＲの受信から遅延時間τだけ遅らせた信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力するが、さらに発光タイミング信号Ｈｔを生成してステッパ装置１０側に一定時間ｔconst前に出力するため、時点ｔ3からの時間ｔwaitを算出しなければならない。この時間ｔwaitを算出するのが、ｔwait算出部８６であるが、ｔwait算出部８６は次のようにして遅延時間τからこの時間ｔwaitを算出する。
【０１４１】
すなわち、図２８に示すように、遅延時間τは、最小の電圧指令値Ｖminから最大の電圧指令値Ｖmaxまでの間で双曲線近似で増大し、時間ｔwaitは、逆に双曲線近似で減少する。
【０１４２】
そこで、遅延時間τの最大値τmaxを時間ｔwaitの最大値ｔwait(max)に正規化すると、図２９に示すように、時間ｔwaitと正規化された遅延時間τ／Ｎとは、それぞれの値を加算した値が常に時間ｔwaitとなる関係になる。この場合、正規化された遅延時間τ／Ｎも双曲線近似した特性を有することは言うまでもない。ここで、
Ｎ＝ｔwait(max)／τmax
である。この結果、
ｔwait＝ｔwait(max)−τ／Ｎ
となり、最小の電圧指令値Ｖminのときの時間ｔwait(max)と、最大の電圧指令値Ｖmaxのときの遅延時間τmaxとを予め求めておけば、時間wait(max)と正規化値Ｎとが定まり、これにより、任意の遅延時間τから、この遅延時間τに対応する時間ｔwaitが求まることになる。
【０１４３】
例えば、図２９において、電圧指令値Ｖxに対応する遅延時間τxが遅延時間演算部８２から入力されると、時間ｔwait(max)から正規化遅延時間τx／Ｎが減算され、この電圧指令値Ｖxのときの時間ｔwait(x)が求まる。この場合、ｔwait算出部８６は、電圧指令値Ｖxの値を知る必要はなく、入力された遅延時間τxのみから、これに対応する時間ｔwait(x)を直ちに算出することができる。
【０１４４】
なお、ここでは遅延時間τを時間ｔwaitに正規化するようにしたが、逆に時間ｔwaitを遅延時間τに正規化するようにしてもよい。さらには、遅延時間τmaxと時間ｔwaitとの中間の所定時間にお互いを正規化するようにしてもよい。
【０１４５】
このようにして、第５の実施形態では、遅延時間演算部８２が演算した遅延時間τを有効活用して発光タイミング信号Ｈｔを効率的に出力するようにしている。
【０１４６】
次に、このｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の具体的な構成について説明する。
【０１４７】
まず、図３０および図３１を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第１の具体的構成について説明する。図３０において、遅延時間τがイネーブル信号としてタイマ１２１に入力される（図３１（ａ）参照）と、タイマ１２１は、イネーブルされた期間におけるクロック信号をカウントし、遅延時間τのディスエーブルによって、このカウントされた値をホールドする（図３１（ｃ）参照）。このカウントされた値は除算器１２２に出力され、除算器１２２は、このカウントされた値（τ相当量）を正規化値Ｎで除算し、その値が確定した段階でτ／Ｎが出力される。その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１４８】
次に、図３２および図３３を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第２の具体的構成について説明する。図３２において、遅延時間τはｍ進カウンタ１３１に入力され、ｍ進カウンタ１３１は、入力されるクロック信号をもとに１／ｍ倍に相当するイネーブル信号を生成し（図３３（ｃ）参照）、ｎ倍カウンタ１３２に出力する。ｎ倍カウンタ１３２は、クロック信号をｎ倍したｎ倍クロック信号を生成しており、入力されるイネーブル信号によってｎ倍クロックをカウントし（図３３（ｅ）参照）、ｎ倍カウンタ１３２からは結果的にτ／Ｎが出力される。その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１４９】
この第２の具体的構成では、除算する演算時間がないため、迅速にτ／Ｎを出力することができる。
【０１５０】
次に、図３４および図３５を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第３の具体的構成について説明する。図３４において、遅延時間τはアンド回路１４１の一端に入力される（図３５（ａ）参照）。一方、シフトレジスタ１４２は、均等に正論理を１／Ｎで巡回して生成する論理信号を生成し、アンド回路１４１の他端に入力する（図３５（ｂ）参照）。例えば１０段のシフトレジスタで１／５の正論理を生成する場合には、「００１００００１００」を繰り返し出力することになる。アンド回路１４１は、遅延時間τとシフトレジスタ１４２からの信号との論理積をとり（図３５（ｃ）参照）、この論理積をイネーブル信号としてタイマ１４３に出力する。タイマ１４３は、イネーブル信号によってイネーブルされた期間をクロック信号をもとに計時し、この計時された時間データを出力する。この結果、タイマから出力される時間データは、τ／Ｎに相当し、その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１５１】
この第３の具体的構成では、シフトレジスタ１４２から出力される１／Ｎによってクロック信号を間引くことによってτ／Ｎを得ることができ、シフトレジスタ１４２の値を変更するのみで、迅速にτ／Ｎを出力することができる。
【０１５２】
次に、図３６を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第４の具体的構成について説明する。図３６において、この第４の具体的構成は、第３の具体的構成と同様に、遅延時間τはアンド回路１５１の一端に入力される。一方、シフトレジスタ１５２は、均等に正論理を１／Ｎで巡回して生成する論理信号を生成し、アンド回路１５１の他端に入力する。アンド回路１５１は、遅延時間τとシフトレジスタ１５２からの信号との論理積をとり、この論理積をイネーブル信号としてタイマ１５３に出力する。タイマ１５３は、イネーブル信号によってイネーブルされた期間をクロック信号をもとに計時し、この計時された時間データを出力する。
【０１５３】
この第４の具体的構成ではさらに、シフトレジスタ１５２に設定される複数の論理パターンＰＴ１〜ＰＴｎがメモリ１５４に格納されている。制御部１５７は、セレクタ１５６によって所望の論理パターンＰＴ１〜ＰＴｎを選択させ、シフトレジスタ１５２にロードさせる。このロードが終了すると、制御部１５７は、シフトレジスタ１５２に対してシフト動作を実行させて、第３の具体的構成と同様に論理パターンをアンド回路１５１に出力する。
【０１５４】
従って、タイマから出力される時間データは、シフトレジスタ１５２にロードされた所望の１／Ｎの論理パターンに対応したτ／Ｎに相当し、その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１５５】
この結果、第３の具体的構成では、例えば１／Ｎが１／１００である場合、１００段のシフトレジスタを必要とするが、第４の具体的構成では、「００００００００００」の論理パターンの９回繰り返しと「１０００００００００」の論理パターンの１回繰り返しとを切換選択させて用いればよいので、１０段のシフトレジスタで実現することができ、小型軽量化と柔軟な拡張性を持たせることができる。
【０１５６】
なお、上述した第５の実施形態には、τ／Ｎの演算時間の少ない第２〜第４の具体的構成が好ましく、さらに、Ｎの変更設定が容易である第３および第４の具体的構成が好ましい。
【０１５７】
なお、上記実施形態において、遅延部８３はパルス発振同期信号ＴＲが入力された時点でタイムカウントを開始し、前記遅延時間τが経過した時点でパルス発振同期信号ＴＲを出力するためのトリガ信号を発生する適宜のタイマー手段で構成することができる。また、この遅延部８３を、パルス発振同期信号ＴＲが入力された時点で積分動作を開始する積分器と、この積分器の出力と遅延時間に対応する出力τを比較し、その比較結果が一致したときにパルス発振同期信号ＴＲを出力するためのトリガ信号を発生するコンパレータとから構成するようにしてもよい。
【０１５８】
なお、上記実施形態においては、２段の磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしたが、３段以上磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしてもよい。
【０１５９】
また、上記実施形態では、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するように、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電源電圧制御を行うようにしているが、このような電源電圧制御を行わない装置に対しても本発明を適用することができる。
【０１６０】
また、この発明は、ステップスキャン方式および一括露光方式の何れの露光制御を行う半導体露光装置に対して適用可能である。
【０１６１】
また、上記実施形態では、電圧指令値の値および雰囲気温度による電圧補償および温度補償を行うようにしているが、これに限らず、遅延時間に影響を及ぼす他の要因がある場合には、その要因による影響を考慮した補償を行うようにすればよい。例えば、温度は磁気パルス圧縮回路における可飽和リアクトルの絶縁油の温度変化や磁気パルス圧縮回路の近傍の雰囲気温度の双方を取得してその影響を補償するようにしてもよい。またレーザ発振機構自体から生ずる影響を加味して補償するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明を適用したエキシマレーザ及びステッパの制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】電流パルス検出センサの具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図４】電流パルス検出センサの他の具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図５】電流パルス検出センサの他の具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図６】電流パルス検出センサの他の具体的構成を示す図である。
【図７】電流パルス検出センサの他の具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図９】電圧補償部の内部構成例を示す図である。
【図１０】図９の遅延部の入出力信号のタイムチャートである。
【図１１】電圧補償部の具体的詳細構成を示す図である。
【図１２】電圧指令値と遅延時間との関係が双曲線近似曲線となることを説明する説明図である。
【図１３】双曲線近似曲線のパラメータ取得のための構成を示す図である。
【図１４】発光前、一定時間前に発光タイミング信号を送出する場合における双曲線近似曲線と一定時間との関係を示す図である。
【図１５】温度補償部の内部構成例を示す図である。
【図１６】図１５の各部の信号のタイムチャートである。
【図１７】温度センサを用いて温度補償を行う場合で本発明の第２の実施形態における変形例を示す回路ブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図１９】本発明を適用したエキシマレーザ及びステッパの制御系の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の作用を示すための磁気圧縮回路の各部の電圧波形、パルス発振同期信号等の信号を示すタイムチャートである。
【図２１】遅延時間演算部の他の内部構成例を示す図である。
【図２２】双曲線近似曲線のパラメータを自動生成するための構成を示す図である。
【図２３】図２２の作用を説明するタイムチャートである。
【図２４】本発明の第４の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２５】本発明の第５の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２６】出力信号遅延部８４の詳細構成を示す図である。
【図２７】基準遅延時間Ｔdsを設定した場合における電圧指令値Ｖ0に対する各時間の関係を示す図である。
【図２８】電圧指令値Ｖ0に対する時間τと時間ｔwaitとの関係を示す図である。
【図２９】図２８において時間τを時間ｔwaitに対して正規化した場合の図である。
【図３０】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第１の具体的構成を示す図である。
【図３１】図３０の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３２】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第２の具体的構成を示す図である。
【図３３】図３２の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３４】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第３の具体的構成を示す図である。
【図３５】図３４の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３６】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第４の具体的構成を示す図である。
【図３７】従来のエキシマレーザ及びステッパの制御系の構成を示す図である。
【図３８】一般的な磁気圧縮回路を示す図である。
【図３９】磁気圧縮回路の各部の電圧および電流波形を示す図である。
【図４０】ステップスキャン方式の縮小投影露光を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ ２…レーザチャンバ ３…パルス電源装置
４…エネルギーモニタ ５…レーザコントローラ ６…主放電電極
７…ＩＣ １０…ステッパ装置 １１…ステッパコントローラ
１２…ウェハテーブル ２０，３０…電流パルス検出センサ ２２…コア
４０…電圧補償部 ４１…遅延時間変換部 ４１ａ，９０…メモリテーブル
４１ｂ，９１…読出し部 ４１ｃ…Ｔdy演算部 ４２，５４，８３…遅延部
５０，１１１…温度補償部 ５１…時間差カウンタ ５２…τ0算出部
５３…遅延時間算出部 ８０…電圧指令値演算部
８１…基準遅延時間設定部 ８２…遅延時間演算部 ８４…出力信号遅延部
８６…ｔwait算出部 ８７…τ／Ｎカウンタ １００…ｔd演算部
１０１…τ演算部 １１０…温度センサ ＡＬ0〜ＡＬ2…磁気スイッチ
ＨＶ…高電圧電源 ＳＷ…主スイッチ Ｃ0〜Ｃ2a…コンデンサ
Ｃp…ピーキングコンデンサ
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気パルス圧縮回路を用いて所定の繰り返し周波数でパルス放電を行うことでレーザ媒質を励起してパルスレーザ発振を行うパルスレーザにおいて、パルスレーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させるようにしたパルスレーザの発光タイミング信号制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体装置製造用の縮小投影露光装置（以下、ステッパ装置という）の光源としてエキシマレ―ザの利用が注目されている。これはエキシマレ―ザの波長が短い（ＫｒＦの波長は約２４８．４ｎｍ）ことから光露光の限界を０．５μｍ以下に延ばせる可能性があること、同じ解像度なら従来用いていた水銀ランプのｇ線やｉ線に比較して焦点深度が深いこと、レンズの開口数（ＮＡ）が小さくて済み、露光領域を大きくできること、大きなパワ―が得られること等の多くの優れた利点が期待できるからである。
【０００３】
図３７に、エキシマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の一般的な構成を示す。
【０００４】
エキシマレーザ１は、放電電極等が内蔵されるレーザチャンバ２、放電電極間にパルス放電の繰り返し周波数に同期した高周波電圧を印加するパルス電源装置３、レーザチャンバ２から出射されたレーザ光のエネルギーをモニタするエネルギーモニタ４、ステッパ装置１０側からのエネルギー指令およびエネルギーモニタ４のモニタ値等に基づいてパルス電源装置３の電源電圧制御，レーザ発振波長制御、レーザガスの供給制御などを実行するレーザコントローラ５などを有している。、
ステッパ装置１０は、繰り返しパルス発振のトリガ信号となるパルス発振同期信号ＴＲ、レーザ発振の目標エネルギー指令等をエキシマレーザ側に送信するステッパコントローラ１１と、ウェハを載置した移動可能なウェハテーブル１２などを有しており、エキシマレーザ１から入射されたレーザ光を用いてウェハテーブル１２上のウェハを縮小投影露光する。
【０００５】
図３７のパルス電源装置３としては、 近年、サイラトロン、ＧＴＯなどの主スイッチの耐久性の向上のために磁気パルス圧縮回路を使用したものが用いられることが多く、図３８に一般的な容量移行型の磁気パルス圧縮放電装置の等価回路を示す。また、図３９に図３８の回路各部における電圧および電流の波形を示す。
【０００６】
この図３８の放電回路は、可飽和リアクトルから成る３個の磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和現象を利用した２段の磁気パルス圧縮回路である。
【０００７】
まず、１発目のレーザ発振トリガ信号が受信される前にステッパ装置１０側からエネルギー指令値が入力されるので、レーザコントローラ５はこのエネルギーを出すのに必要な電源電圧値を計算し、この計算値に基づき高電圧電源ＨＶの電圧Ｖ0を調整する。そして、この時点でコンデンサＣ0に、磁気スイッチＡＬ0、コイルＬ1を介して高電圧電源ＨＶからの電荷をプリチャージしておく。
【０００８】
その後、ステッパ装置１０側からの１発目のレーザ発振同期信号（トリガ信号）ＴＲが受信されると、この受信時点で主スイッチＳＷがオンにされる（図３９、時刻ｔ0）。主スイッチＳＷがオンになった後、コンデンサＣ0の電圧ＶC0の時間積（電圧ＶC0の時間積分値）が磁気スイッチＡＬ0の設定特性で決まる限界値に達すると、この時点ｔ1において磁気スイッチＡＬ0は飽和し、コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、主スイッチＳＷ、コンデンサＣ1のループに電流パルスｉ0が流れる。この電流パルスｉ0が流れ始めてから０になる（時刻ｔ2）までの時間τ0、即ちコンデンサＣ0からコンデンサＣ1に電荷が完全に移行されるまでの電荷転送時間τ0は、主スイッチＳＷなどによる損失を無視すれば、コンデンサＣ0、磁気スイッチＡＬ0、コンデンサＣ1の各容量、インダクタンスによって決まる。
【０００９】
この後、コンデンサＣ1の電圧ＶC1の時間積が磁気スイッチＡＬ1の設定特性で決まる限界値に達すると、この時点ｔ3において磁気スイッチＡＬ1は飽和し、低インピーダンスとなる。これにより、コンデンサＣ1、コンデンサＣ2、磁気スイッチＡＬ1のループに電流パルスｉ1が流れる。この電流パルスｉ1は、コンデンサＣ1、Ｃ2および磁気スイッチＡＬ1の容量、インダクタンスによって決定される所定の転送時間τ1を経由した後、時刻ｔ4で０になる。
【００１０】
さらにこの後、コンデンサＣ2の電圧ＶC2の時間積が磁気スイッチＡＬ2の設定特性で決まる限界値に達すると、この時点ｔ5において磁気スイッチＡＬ2は飽和し、これにより、コンデンサＣ2、ピーキングコンデンサＣP、磁気スイッチＡＬ2のループに電流パルスｉ2が流れる。
【００１１】
その後、ピーキングコンデンサＣpの電圧ＶCpは充電の進展とともに上昇し、この電圧ＶCpが所定の主放電開始電圧に達すると、この時点ｔ6において主電極６間のレーザガスが絶縁破壊されて主放電が開始される。この主放電によってレーザ媒質が励起され、数ｎｓｅｃ後にレーザ光が発生される。
【００１２】
この後、主放電によってピーキングコンデンサＣpの電圧は急速に低下し、所定時間経過後に充電開始前の状態に戻る。
【００１３】
このような放電動作が、トリガ信号ＴＲに同期した主スイッチ５のスイッチング動作によって繰り返し行われることにより、所定の繰り返し周波数（パルス発振周波数）でのパルスレーザ発振が行われる。
【００１４】
図３８の磁気圧縮回路によれば、磁気スイッチおよびコンデンサで構成される各段の電荷転送回路のインダクタンスが後段にいくにつれ小さくなるように設定されているので、電流パルスｉ0〜ｉ2のピーク値が順次高くなりかつその通電幅も順次狭くなるようなパルス圧縮動作が行われ、この結果主電極６間に短時間での強い放電が得られることになる。
【００１５】
ところで、ステッパ装置１０側での露光方式は、近年、ステージを停止させて露光を行う一括露光方式からステージを移動させながら露光を行うステップ＆スキャン方式に移行しつつある。このステップ＆スキャン方式の利点は、大面積を露光できる点にあり、今後、集積度が増すに従ってチップサイズは大きくなる傾向にあり、ステップ＆スキャン方式が主流となっていくであろう。
【００１６】
このステップ＆スキャン方式では、図４０に示すように、ウェハ上のＩＣチップ７に対しシートビームと呼ばれるレーザ光を照射した状態でレーザ光またはウェハを所定のピッチΔＰで移動させながら露光処理を行うようにしており、この際、ＩＣチップ７上の全ての点の移動積算露光量（例えば図４０ではＡ点の移動積算露光量はＰ1+Ｐ2+Ｐ3+Ｐ4）が等しくなるように走査ピッチΔＰやシートビームの照射面積を設定することで、ＩＣチップ７上の各点で均一な露光が行われるようにする。
【００１７】
このように、ステップ＆スキャン方式では、ステージ（またはレーザ光）を移動させながら露光を行う。このため、エキシマレーザ側での各パルスレーザの実際の発光タイミングとステッパ側でのウェハ（またはレーザ光）の移動制御のタイミングが完全に同期していないと、すなわちパルスレーザ光が発光していない期間中にステージの移動が行われないと、レーザ照射中にステージの移動が行われることになり、各位置での露光量に大きなばらつきが発生することになる。
【００１８】
このように、ステップ＆スキャン方式の露光を行う場合は、実際にレーザの発光が起こるタイミングを正確に把握する必要があり、このため従来においては、ステッパ装置側はレーザ発振同期信号ＴＲを出力してから実際にレーザ発振が行われるまでの時間を経験や実測データ等を用いて予測し、この予測に基づきステッパ装置内の各種制御の同期をとるようにしていた。
【００１９】
また、ウェハを載せたステージを停止させてひとつのチップ全体を一括レーザ照射する一括露光方式のステッパにおいても、従来は、レーザ照射位置を露光の終了したＩＣチップ位置から次のＩＣチップへと移動させるタイミングや作業開始のタイミングを前述のレーザ発振同期信号ＴＲを用いて前記と同様にして推定するようにしていた。
【００２０】
しかしながら、先の図３８に示した磁気圧縮回路において、トリガ信号ＴＲが入力されて主スイッチＳＷが点呼される時点ｔ0から実際にレーザ光が発生する時点ｔ6までの時間ｔd（以下これを発光遅延時間という）は、電流パルスｉ0、ｉ1、ｉ2の通電幅τ0、τ1、τ2と各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間σ0、(τ0＋σ1)、（τ1＋σ2）によって左右される。
【００２１】
通電幅（電荷転送時間）τ0、τ1、τ2は、前述したように、各段の電荷転送回路に含まれるコンデンサや磁気スイッチの容量およびインダクタンスによって決定されるので、これは磁気圧縮回路内の雰囲気温度によって大きく影響を受ける。
【００２２】
また、飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2は、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2に加わる電圧の時間積によって決定されるので、これらは高電圧電源ＨＶの電圧Ｖ0によって大きく影響をうける。
【００２３】
ここで、エキシマレーザにおいては、前述したように、電源電圧Ｖ0は一定に制御されるのではなく、レーザ出力を一定に制御するための制御パラメータの１つとなっており、レーザ運転中は可変制御されている。すなわち、ハロゲンガスの減少によるレーザ出力の低下を考慮して電源電圧を制御するパワーロック制御、連続パルス発振の最初の数パルスが含まれるスパイク領域が他の領域に比べレーザ出力が大きくなるスパイキング現象を解消するために電源電圧を制御するスパイクキラー制御などの各種の要因を考慮して電源電圧Ｖ0は可変制御されている。
【００２４】
このように、エキシマレーザにおいては、電源電圧Ｖ0は制御パラメータの１つであるので、これを一定にしておくことは不可能であり、このため、上記磁気スイッチの飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2は、上記電源電圧の可変制御によって大きく変化することになる。
【００２５】
ところで、上記飽和時間のばらつきσ0、σ1、σ2および電荷転送時間τ0、τ1、τ2のばらつきを実験によって調べたところ次のように結果を得た。
【００２６】
電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、
σ0≒０
σ1≒０
σ2≒０
電源電圧Ｖ0が最小電圧のとき
σ0≒８００nsec
σ1≒５００nsec
σ2≒２００nsec
始動時（低温時）
τ0≒１．６５μsec
τ1≒５５０nsec
τ2≒１５０nsec
連続運転時（高温時）
τ0≒１．５μsec
τ1≒５００nsec
τ2≒１３０nsec
したがって、上記実験によれば、発光遅延時間ｔdは、電源電圧Ｖ0によって最大１．５μsec変化し、また温度ドリフトによって最大２２０nsec変化することになる。
【００２７】
なお、電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、飽和時間σ0、σ1、σ2がほぼ０になっているのは、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するように、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電源電圧制御を行っているからである。このため、この場合には、コンデンサ間の電荷転送の途中に磁気スイッチが飽和する、すなわちσ1、σ2が負の値をとる事態は発生せず、これにより電流パルスのピーク値が低下し、通電幅が増大することは確実に防止される
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来技術においては、実際の発光タイミングをレーザ発振同期信号ＴＲに基づきステッパ装置側で予測するようにしていたが、実際の発光タイミングは電源電圧や温度によってばらつくため、予測した発光タイミングが実際の発光タイミングからずれ、レーザの発光タイミングとステッパ側での制御タイミングとの間にうまく同期がとれないという問題があった。
【００２９】
一方、ステッパ装置１０側から送られてきたパルス発振同期信号ＴＲに対応して常に一定間隔の連続パルス発振をさせたい場合があり、このような要求を満足させる場合にも、依然として、レーザの発光タイミングとステッパ側での制御タイミングとの間にうまく同期がとれないという問題があった。
【００３０】
この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、実際のレーザ発光タイミングより前であってかつ半導体露光装置から送られてくるレーザ発振同期信号よりも実際のレーザ発光タイミングに近い物理量のタイミングをレーザ側で捉え、これに基づく発光タイミング信号を半導体露光装置側へ送出することにより、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させるパルスレーザの発光タイミング信号制御装置を提供することを目的とする。
【００３１】
また、この発明では、電源電圧および環境温度の変化を補償することにより電源電圧および環境温度の変化が発生しても常に各パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で発生される発光タイミング信号を半導体露光装置側へ送信するようにして、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させるパルスレーザの発光タイミング信号制御装置を提供することを目的とする。
【００３２】
さらに、この発明では、パルス発振同期信号が受信されてから実際にレーザが発光されるまでの時間を各パルスに亘って常に一定になるようにして、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させるパルスレーザの発光タイミング信号制御装置を提供することを目的とする。
【００３３】
【課題を解決するための手段および効果】
請求項１の発明に係るパルスレーザの発光タイミング信号制御装置は、充電電源に対し直列に接続された複数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電極と、を有し、半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有するレーザ発振同期信号をトリガとして前記スイッチング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流検出手段と、前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導体露光装置側に出力する出力制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００３４】
請求項１の発明では、予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出し、この検出信号を常にパルスレーザの実発光から所定時間前に発光タイミング信号として前記半導体露光装置側へ出力するようにしているので、半導体露光装置側では入力された発光タイミング信号に基づき実際のレーザ発光タイミングを予測し、この予測タイミングに基づいてウェハ移動などの各種制御の同期をとることができるという作用効果を奏する。
【００３５】
また、請求項１の発明では、前記電流検出手段によって検出した電流パルスの立上がり時点からレーザの実際の発光時点までの時間間隔の電源電圧の変動によるばらつきを吸収し、当該パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で前記発光タイミング信号が常に発せられるようにタイミング調整を行うようにしたので、レーザの実発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させることができるという作用効果を奏する。
【００３６】
しかも、請求項１の発明では、双曲線近似式を用いて待ち遅延時間を算出するようにしているので、簡易な構成によって遅延時間を迅速に出力することができるという作用効果を奏する。
【００３７】
請求項２の発明に係るパルスレーザの発光タイミング信号制御装置は、充電電源に対し直列に接続された複数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電極と、前記充電電源に対する電圧指令値を出力する制御手段と、を有し、半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有するパルス発振同期信号をトリガとして前記スイッチング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間が予め設定される基準遅延時間設定手段と、前記設定された基準遅延時間と前記制御手段から出力される電圧指令値に対応する当該パルス発振の前記実発光遅延時間との差を各パルス発振毎に求める遅延時間演算手段と、前記半導体露光装置から受信されるパルス発振同期信号を前記遅延時間演算手段で演算された差時間分だけ遅延して前記スイッチング手段に出力する遅延手段と、前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流検出手段と、前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導体露光装置側に出力する出力制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００３８】
請求項２の発明では、スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間を予め設定する。この基準遅延時間としては、例えば、電圧指令値の下限値以下の所定の電圧値をもってレーザ発振を行わせたときの前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの時間とする。そして、この基準遅延時間と前記当該パルス発振の実発光遅延時間との差を各パルス発振毎に求め、この差だけ半導体露光装置から受信されるパルス発振同期信号を遅延させてスイッチング手段に出力することで、レーザ発振パルス同期信号が受信された時点からレーザが実際に発光するまでの時間を前記設定された基準遅延時間に各パルスに亘って常に一致させるようにしているので、レーザ発振パルス同期信号が受信された時点からレーザが実際に発光するまでの時間が各パルスに亘って常に一定になるので、半導体装置側では、特に難しい予測制御などを行うことなく、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとを完全に同期させることができる作用効果を奏する。
【００３９】
また、請求項２の発明では、予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出し、この検出信号を常にパルスレーザの実発光から所定時間前に発光タイミング信号として前記半導体露光装置側へ出力するようにしているので、半導体露光装置側では入力された発光タイミング信号に基づき実際のレーザ発光タイミングを予測し、この予測タイミングに基づいてウェハ移動などの各種制御の同期をとることができるという作用効果を奏する。
【００４０】
また、請求項２の発明では、前記電流検出手段によって検出した電流パルスの立上がり時点からレーザの実際の発光時点までの時間間隔の電源電圧の変動によるばらつきを吸収し、当該パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で前記発光タイミング信号が常に発せられるようにタイミング調整を行うようにしたので、レーザの実発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させることができるという作用効果を奏する。
【００４１】
しかも、請求項１の発明では、双曲線近似式を用いて待ち遅延時間を算出するようにしているので、簡易な構成によって遅延時間を迅速に出力することができるという作用効果を奏する。
【００４２】
請求項３の発明に係るパルスレーザの発光タイミング信号制御装置は、請求項２の発明において、前記出力制御手段は、前記遅延時間演算手段が求めた差を前記待ち遅延時間の最大値に正規化し、この差とこの正規化した待ち遅延時間との双曲線近似関係を用いて前記待ち遅延時間を計測するカウンタを具備したことを特徴とする。
【００４３】
請求項３の発明では、既に遅延時間演算手段が求めた差を用いて待ち遅延時間を計測するようにしているので、簡易な構成によって請求項２の発明と同様な作用効果を奏する
また、請求項３の発明では、カウンタによってまち遅延時間を計測するようにしているので、迅速に待ち遅延時間を計測出力することができ、これによって検出信号を得てから実発光までの非常に短い時間であっても確実に計測できるという作用効果を奏する。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１にこの発明の第１の実施形態を示す。この第１の実施形態においては、先の図３８に示したものと同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いており、各部での電圧ＶC0，ＶC1，ＶC2，ＶCpおよび電流パルス波形ｉ0，ｉ1，ｉ2も図３９に示したものと同様である。
【００４５】
すなわち、この実施例回路では、高電圧電源１、主スイッチＳＷ、３個の磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2、コイルＬ1、４個のコンデンサＣ0，Ｃ1，Ｃ2，Ｃp、および放電電極６を有しており、コンデンサＣ0から磁気スイッチＡＬ0、主スイッチＳＷを介してコンデンサＣ1に至る電流ループｉ0を形成する第１段の電荷転送回路、コンデンサＣ1から磁気スイッチＡＬ1を介してコンデンサＣ2に至る電流ループｉ1を形成する第２段の電荷転送回路、コンデンサＣ2から磁気スイッチＡＬ2を介してピーキングコンデンサＣpに至る電流ループｉ2を形成する第３段の電荷転送回路が形成されている。
【００４６】
磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時および非飽和時のインダクタンスは順に小さくなるように設定され、また各段のコンデンサ容量は等しくなるように設定されているため、先の図３９に示したように、各段の電荷転送回路を流れる電流パルスの波高値が順次増幅され、そのパルス幅が順次圧縮されることになる。
【００４７】
なお、この図１の放電回路においても、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致する、即ちσ1〜σ2が０になる電源電圧を最大電源電圧Ｖ0とし、この最大電圧値Ｖ0を超えない範囲で電源電圧制御を行っている。
【００４８】
ここで、この図１の実施形態においては、最終段の１つ前の段の電荷転送回路、即ち第２段の電荷転送回路を流れる電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3（図３９参照）を検出する電流パルス検出センサ２０を設け、この電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaを信号出力部２１を介して発光タイミング信号Ｈtとしてステッパ装置１０に送信するようにしている。
【００４９】
図２は、エキシマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の構成を示すものであり、先の図３７に示した構成に対し、パルス電源装置３からステッパ装置１０に出力される発光タイミング信号Ｈtが追加されている。
【００５０】
この発光タイミング信号は図３９に示すようにｔ3時点で発生される。したがって、発光タイミング信号が発生されてからレーザが発光するまでの遅延時間のばらつきは、従来技術の箇所で述べた実験結果によれば、
電源電圧Ｖ0が最大電圧のとき、
σ2≒０
電源電圧Ｖ0が最小電圧のとき
σ2≒２００nsec
始動時（低温時）
τ1≒５５０nsec
τ2≒１５０nsec
連続運転時（高温時）
τ1≒５００nsec
τ2≒１３０nsec
となる。
【００５１】
発光タイミング信号が発生される時点ｔ3からレーザが発光する時点ｔ6までの期間を発光遅延時間ｔd´とすると、このｔd´は電源電圧によって最大２００nsec変化し、また温度ドリフトによって最大７０nsec変化することになる。
【００５２】
したがって、電流パルス検出センサ２０によって電流パルスｉ1の立上がりを検出し、この検出信号Ｓaを発光タイミング信号Ｈtとしてステッパ装置１０側に出力するようにすれば、この発光タイミング信号Ｈｔが出力されてから実際にレーザが発光するまでの発光遅延時間ｔd´のばらつき（電圧で200nsec、温度で70nsec）は、従来方式における発光遅延時間ｔdのばらつき（電圧で1.5μsec、温度で220nsec）に比べ、大幅に小さくなる。
【００５３】
したがって、半導体露光装置側では実際のレーザ発光タイミングを知るのに、このレーザ側から送られてきた発光タイミング信号Ｈｔを基準にするようにすれば、従来に比べ、より正確に発光タイミングを知ることができ、レーザの発光タイミングとステッパ装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させることができる。
【００５４】
つぎに、図３〜図７に電流パルス検出センサ２０の具体例を示す。
【００５５】
図３においては、磁気スイッチＡＬ1に直列にインダクタンス手段としての磁心（またはコイル）２２を接続するようにしている。図３(b)に示すように、電流パルスｉ1の電流変化による自己誘導により磁心２２には誘導電圧ｖsが発生するので、この誘導電圧ｖsを検出することで、電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出することができる。
【００５６】
図４においては、磁気スイッチＡＬ1の２次巻線２３に誘導される誘導起電圧ｖs（図４(b)参照）を検出し、この電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００５７】
図５においては、磁気スイッチＡＬ1に直列に１次コイル２４を接続し、この１次コイル２４を流れる電流パルスｉ0の電流変化によって発生する２次コイル２５の誘導電圧ｖs（図５(b)参照）を検出し、この電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００５８】
図６においては、磁気スイッチＡＬ1のリセット回路２６（磁気スイッチのＢ−Ｈ特性を所定の初期状態にする回路）中に空心コイル２７を接続し、この空心コイル２７の誘導電圧ｖsを検出し、この電圧検出に基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００５９】
図７においては、コンデンサＣ1と並列に抵抗ｒ1、ｒ2を接続し、その分圧ｖs（図７(b)参照）を検出することに基づいて電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出するようにしている。
【００６０】
図８にこの発明の第２の実施形態を示す。この第２の実施形態においては、前記と同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いており、各部での電圧ＶC0，ＶC1，ＶC2，ＶCpおよび電流パルス波形ｉ0，ｉ1，ｉ2も図１４に示したものと同様である。
【００６１】
先の第１の実施形態においては、電流パルスｉ0の立上がり時点ｔ3を検出し、この検出信号を発光タイミング信号とするようにしたので、この発光タイミング信号には、時点ｔ3から発光時点ｔ6までの期間ｔd´における電源電圧および温度によるばらつきによる誤差分が含まれている。
【００６２】
そこで、この実施形態では、この発光遅延時間ｔd´中の電源電圧および温度によるばらつき分を吸収し、発光タイミング信号が常に実発光時点から一定の時間だけ前の時点に発せられるように、電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaをタイミング調整した後、ステッパ装置１０側に出力するようにしている。
【００６３】
例えば、ステッパ装置側に対する発光タイミング信号Ｈtの送出時点は、発光遅延時間ｔd´が最も短くなる状態のときの、電流パルス検出センサ２０の検出時点ｔ3とする。発光遅延時間ｔd´の最小値が例えば５００nsecであるとすると、常に実際にレーザ発光が行われる時点ｔ6から常に５００nsec前に発光タイミング信号Ｈｔが送出されるように、電流パルス検出センサ２０の検出信号をタイミング調整するのである。
【００６４】
したがって、電流パルス検出センサ２０の検出信号が出力された時点が発光前の５５０nsecであると判断された場合は、この検出信号を５０nsecだけ遅延させてから発光タイミング信号としてステッパ装置１０側に送信する。
【００６５】
図８の実施形態では、このような制御を行うようにしており、以下その構成及び作用について説明する。
【００６６】
電流パルス検出センサ２０は、先の第１の実施形態と同様、電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3を検出する。この電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaは電圧補償部４０および温度補償部５０に入力されている。
【００６７】
電流パルス検出センサ３０は、第１段目の電荷転送回路を流れる電流パルスｉ0の立上がり時点ｔ1を検出する。その具体的な構成は図３〜図７に示した電流パルスセンサと同様である。電流パルス検出センサ３０の検出信号Ｓbは温度補償部５０に入力されている。
【００６８】
なお、上記電流パルス検出センサ２０、３０の出力Ｓa，Ｓbをそのまま通常の電気ケーブルを介して電圧補償部４０および温度補償部５０に入力するようにした場合、磁気パルス圧縮回路から発生される高速、高電圧パルスと電磁結合して前記検出出力Ｓa，Ｓbに多大なノイズが混入し、その後の信号処理が非常に困難になる。そこで、この場合は、上記電流パルス検出センサ２０、３０の出力Ｓa，Ｓbを発光ダイオードなどを用いて光信号に変換し、該変換した光信号を光ファイバを介して電圧補償部４０及び温度補償部５０に入力するようにしている。
【００６９】
電圧補償部４０は、電源電圧の変動による発光遅延時間ｔd´のばらつきを補償するものであり、この場合は電源電圧変動による磁気スイッチＡＬ2の飽和時間(τ1＋σ2)のばらつきσ2を補償する。
【００７０】
図９は、電圧補償部４０の一例を示すもので、遅延時間変換部４１および遅延部４２で構成されている。遅延時間変換部４１は、電源電圧指令値を電圧補償用の遅延時間Ｔdyに変換するもので、例えば、最小電圧から最大電圧までの範囲内での各種電源電圧値と、電圧補償用の遅延時間Ｔdyとの関係が設定記憶されたメモリテーブルで構成されている。
【００７１】
前述したように、ステッパ装置側に対する発光タイミング信号Ｈtの送出時点を発光遅延時間ｔd´が最も短くなる状態のときの、電流パルス検出センサ２０の検出時点ｔ3とするようにした場合は、各種電源電圧に応じた磁気スイッチＡＬ2の飽和時間ばらつきσ2を計測または計算によって求め、このσ2と電源電圧との対応関係をそのままメモリテーブルに記憶するようにすればよい。
【００７２】
遅延部４２では、図１０にその入出力のタイムチャートを示すように、遅延時間変換部４１から出力される遅延時間Ｔdy分だけ電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaを遅延することにより、発光タイミング信号Ｈtの電源電圧補償を実行する。
【００７３】
ここで、さらに遅延時間変換部４１の詳細構成について説明する。
【００７７】
図１１は、遅延時間変換部４１の詳細構成の具体例を示し、この場合は、電源電圧Ｖ0に対応する遅延時間Ｔdyを実際に双曲線近似演算を行うことで求めるようにしている。すなわち、遅延時間変換部４１は、Ｔdy演算部４１ｃを有し、このＴdy演算部４１ｃが、入力された電圧指令値Ｖ0に対応する遅延時間Ｔdyを双曲線近似演算を行って出力するようにしている。
【００７８】
図１２は、Ｔdy演算部４１ｃによる演算内容を説明する図である。まず、外部トリガ信号ＴＲから実発光開始の時点ｔ６までの実発光遅延時間ｔd（図３９参照）は、
ｔd＝(ａ／Ｖ0)＋ｂ …（１）
なる双曲線近似を行うことができる（図１２参照）。
【００７９】
一方、外部トリガ信号ＴＲから時点ｔ３（電流パルス検出センサ２０の出力Ｓa）までの期間は（ｔd−ｔd’）も、次式（２）に示す双曲線近似を行うことができる。すなわち、
ｔd−ｔd’＝(ｃ／Ｖ0)＋ｄ …（２）
である。ここで、ａ〜ｄは、定数である。従って、遅延時間ｔd’は、
ｔd’＝ｔd−（ｔd−ｔd’）
＝(ａ−ｃ）／Ｖ0＋（ｂ−ｄ） …（３）
となり、遅延時間ｔｄ’も双曲線近似することができる。但し、この遅延時間ｔd’は、雰囲気温度等の環境が同じであるとした前提のもとに得られるもので、電圧補償部４０によって電圧補償される部分のみの遅延時間Ｔdyに相当する。従って、遅延時間Ｔdyは、電圧指令値Ｖ0に対応して、直ちに双曲線近似演算によって出力することができることになる。
【００８０】
なお、上記式におけるパラメータａ〜ｄは、２つの異なる電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いてレーザ発振を行わせた際の、実発光遅延時間をｔd1、ｔd2、および（ｔd1−ｔd1’）、（ｔd2−ｔd2’）を計測し、これらの計測値と電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いて、予め計算しておく。
【００８１】
図１３は、上記双曲線近似式（１）〜（３）のパラメータａ〜ｄを自動生成するための構成を示すものである。
【００８２】
発光タイミング検出部６２は、出射されたレーザ光の一部を適宜サンプリングすることで、実際のレーザ光の発光時点を示す発光タイミング信号（ｔ６）を出力する。計測部６３は、パルス発振同期信号ＴＲと、発光タイミング信号とに基づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加された時点からレーザが実際に発光するまでの実発光遅延時間ｔdを計測し、さらに、パルス発振同期信号ＴＲと、出力信号Ｓaとに基づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加された時点から出力Ｓaが得られる時点までの遅延時間（ｔd−ｔd’）を計測し、記憶部６４に出力する。
【００８３】
記憶部６４は、計測部６３で計測された各種計測値ｔd1、ｔd2、ｔd3、…，（ｔd1−ｔd1’）、（ｔd2−ｔd２’）、（ｔd3−ｔd3’）、…をそのときの電源電圧指令値Ｖ0（Ｖ01、Ｖ02、Ｖ03、…）に対応付けて記憶する。計算部６５は、記憶部６４に記憶された複数組のｔd値，（ｔd−ｔd’）値およびＶ0値を用いてパラメータａ〜ｄを複数回計算し、それらの平均値を求めることで最終的なパラメータ値ａ〜ｄを求める。そして、このようにして求めたパラメータ値ａ〜ｄをＴdy演算部４１ｃに設定させ、上記双曲線近似式のパラメータａ〜ｄを定期的に更新するようにする。
【００８４】
このようにして、双曲線近似式を用いて直接に演算出力することによっても、遅延時間Ｔdyを出力することができる。
【００８５】
ここで、温度補償を行わない場合で、発光前の一定時間前に発光タイミング信号Ｈｔを送出する場合には、図１４に示すように、さらに、一定時間ｔconstを減算した遅延時間ｔwaitを出力するようにすればよい。
【００８６】
すなわち、
ｔwait＝ｔd’−ｔconst
＝（ａ−ｃ）／Ｖ0＋（ｂ−ｄ−ｔconst） …（５）
であり、この遅延時間ｔwaitも、双曲線近似式となり、上述したように、双曲線近似演算を行うことによって、一定時間ｔconst前に発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に送出することができる。
【００８７】
このようにして、図８の電圧補償部４０からは電源電圧に起因する発光タイミングの変動が補償されたタイミング信号Ｓa´が出力される。
【００８８】
次に、図８の温度補償部５０は、磁気パルス回路内の温度の変動による発光遅延時間ｔd´のばらつきを補償する。すなわち、この場合は、電流パルスｉ1が流れる第２段の電荷転送回路の電荷転送時間τ1および電流パルスｉ2が流れる第３段の電荷転送回路の電荷転送時間τ2の温度ばらつきを補償する。
【００８９】
図１５は、温度補償部５０の内部構成の一例を示すもので、この場合は、温度を実際に検出することなく温度補償を行うようにしている。
【００９０】
時間差カウンタ５１では、電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaと電流パルス検出センサ３０の検出信号Ｓbの時間差をカウントすることで、電流パルスｉ0の立上がり時点ｔ1から電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3までの経過時間（τ0＋σ1）を求め、この時間差データをτ0算出部５２に出力する（図１６(a)〜(c)参照）。
【００９１】
τ0算出部５２では、電圧指令値によって電流パルスｉ0の立下がり時点ｔ2から電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3までの経過時間σ1を推定し、時間差カウンタ５１から入力され時間差データ（τ0＋σ1）から前記推定した時間データσ1を減算することにより、電流パルスｉ0のパルス幅τ0を求める。したがって、τ0算出部５２内には、例えば電源電圧とσ1との対応関係が記憶されたメモリテーブルを有している。
【００９２】
遅延時間算出部５３は、τ0に関して磁気パルス圧縮回路の雰囲気温度の変化に対応してとり得る各種値と、発光タイミング信号Ｈtを実発光時点から一定の時間だけ前の時点に常に発生させるための温度補償用の遅延時間Ｔdy´との対応関係が記憶されたメモリテーブルを有している。上記遅延時間Ｔdy´には、温度の変動に応じたτ1、τ2の変動分が考慮されており、該遅延時間Ｔdy´をτ0値と対応付けられるように設定している。すなわち、τ0が決まれば、τ1、τ2との各値は予測できるので、これらτ1およびτ2を用いれば、実際の発光時点ｔ6が電流パルスｉ1の立上がり時点ｔ3から何nsec後であるか（この場合は、温度補償だけであるのでσ2＝０とする）を予測することができる。そして、この予測した実発光時点までの時間τ1+τ2に基づき、発光タイミング信号Ｈtを常に実発光時点から一定の時間だけ前の時点に発生させるためには、電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓaをどのくらい遅延させればよいかを計算することで、上記遅延時間Ｔdy´を求めることができる。
【００９３】
遅延時間算出部５３では、メモリテーブルからτ0 算出部５２から出力されるτ0値に対応する遅延時間Ｔdy´値を選択し、該選択した遅延時間Ｔdy´値を遅延部５４に出力する。
【００９４】
遅延部５４では、図１６(d)にそのタイムチャートを示すように、遅延時間算出部５３から出力される遅延時間Ｔdy´分だけ電流パルス検出センサ２０の検出信号Ｓa（この場合は電圧補償部４０の出力信号Ｓa´）を遅延することにより、発光タイミング信号Ｈtの温度補償を実行する。
【００９５】
このようにして、図８の温度補償部５０からは雰囲気温度の変動分が補償された発光タイミング信号Ｈtが出力される。
【００９６】
もちろん、図１７に示すように、電流パルス検出センサ２０および３０とから等価的に求められる環境パラメータの一つとしての温度データを温度センサ７０から取得するようにしてもよい。この温度センサ７０は、例えば、可飽和リアクトルＡＬ0〜ＡＬ2等で用いる絶縁油の温度を検出する。その他、パルスレーザ側における環境を検出するようにして補償するようにしてもよいのは、言うまでもない。
【００９７】
このようにこの第２の実施形態では、電源電圧および環境温度の変化を補償することにより電源電圧および環境温度の変化が発生しても常に各パルスレーザの実発光時点より予め設定された所定時間だけ前の時点で発生される発光タイミング信号Ｈｔを半導体露光装置側へ送信するようにしているので、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度をさらに向上させることができる。
【００９８】
なお、上記実施形態においては、２段の磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしたが、３段以上磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしてもよい。また、本発明では、前記磁気パルス圧縮回路の最終段の１つ前の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出するようにしたが、レーザ同期トリガ信号ＴＲより後の磁気パルス圧縮途中のタイミングを検出できるものであれば、電流パルスの立上がり時点を検出する電荷転送回路の段数は任意に設定するようにすればよい。
【００９９】
また、上記実施形態では、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するように、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電源電圧制御を行うようにしているが、このような電源電圧制御を行わない装置に対しても本発明を適用することができる。
【０１００】
また、上記実施形態では、温度補償および電圧補償はレーザ側で行うようにしたが、これら補償のために必要なデータを発光タイミング信号とともにレーザ側からステッパ側に送信し、温度補償および電圧補償をステッパ側で行わせるようにしてもよい。また、上記実施例では、発光タイミング信号が常に実発光時点から所定時間前に発せられるようにレーザ側で温度補償および電圧補償を行うようにしたが、電流パルス検出センサ２０の検出信号を発光タイミング信号としてステッパ側に送出するとともに、この発光タイミング信号から何nsec後に実発光が発生することを示す数値データをステッパ側に送出するようにしてもよい。
【０１０１】
さらに、上記実施形態では、レーザ装置をステップスキャン方式の露光制御を行う半導体露光装置に接続し、レーザ装置から発生された発光タイミング信号をステップスキャン方式の半導体露光装置に入力するようにしたが、レーザ装置が一括露光方式の半導体露光装置に接続されるような場合であっても上記発光タイミング信号を一括照射方式の半導体露光装置に入力するようにしてもよい。一括露光方式においては、ウェハが載置されたステージを停止させてひとつのＩＣチップ全体を一括レーザ照射して露光を行うが、レーザ照射位置を露光の終了したＩＣチップ位置から次のＩＣチップへと移動させる際にはステージの移動制御を行わなくてはならない。そこで、一括照射方式の半導体露光装置においても、レーザ装置側から送られてくる上記発光タイミング信号を利用して、ステージ移動開始のタイミングや作業開始のタイミングを決定するようにすれば、レーザの発光タイミングと半導体露光装置側での制御タイミングとの同期精度を向上させることが可能になる。
【０１０２】
また、上記実施形態では、電圧指令値の値および雰囲気温度による電圧補償および温度補償を行うようにしているが、これに限らず、遅延時間に影響を及ぼす他の要因がある場合には、その要因による影響を考慮した補償を行うようにすればよい。例えば、温度は磁気パルス圧縮回路における可飽和リアクトルの絶縁油の温度変化や磁気パルス圧縮回路の近傍の雰囲気温度の双方を取得してその影響を補償するようにしてもよい。またレーザ発振機構自体から生ずる影響を加味して補償するようにしてもよい。
【０１０３】
次に、第３の実施形態について説明する。
【０１０４】
図１９は、この発明の第３の実施形態に関し、エキシマレーザ１とステッパ装置１０の制御系の構成を示すものであり、先の図２に示した構成との違いは、レーザコントローラ５が、ステッパ装置１０側から受信したパルス発振同期信号ＴＲを電源電圧指令Ｖ0に応じて遅延し（詳細は後述する）、その遅延信号ＴＲＬをパルス電源回路３に入力するようにしている点である。
【０１０５】
図１８にパルス電源回路３およびレーザコントローラ５の内部構成例を示す。
【０１０６】
パルス電源回路３は、先の図３８に示したものと同様の２段の磁気パルス圧縮回路を用いている。
【０１０７】
レーザコントローラ５の電圧指令演算部８０は、エネルギーモニタ４から入力されたエネルギーモニタ値Ｅaをフィードバック信号として、ステッパ装置１０側から入力されたエネルギー指令値Ｅどおりのエネルギーを出すのに必要な電圧指令値Ｖ0を計算し、この計算値Ｖ0を高電圧電源ＨＶおよび遅延時間演算部８２に出力する。
【０１０８】
この場合、電圧指令値Ｖ0の調整範囲は、Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxであるとする。
【０１０９】
なお、この場合、コンデンサＣ0〜Ｃ2、Ｃp間の電荷転送時間と磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間が一致するように、すなわち図３９のσ0〜σ2が０になるように電源電圧Ｖ0の最大値Ｖmaxを設定し、この最大電圧値Ｖmaxを超えない範囲で電源電圧制御を行うようにしている。このため、コンデンサ間の電荷転送の途中に磁気スイッチが飽和する、すなわちσ1、σ2が負の値をとるような事態は発生せず、これにより電流パルスのピーク値が低下し、通電幅が増大することは確実に防止される。
【０１１０】
基準遅延時間設定部８１、遅延時間演算部８２および遅延部８３による構成は、レーザ発振パルス同期信号ＴＲがエキシマレーザ１側で受信された時点からレーザが実際に発光するまでの時間を各パルスに亘って常に一致させるためのものである。
【０１１１】
基準遅延時間設定部８１には、主スイッチＳＷがオンされてからレーザ発振が実際に開始されるまでの発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間Ｔdsが予め設定される。例えば、電圧指令値Ｖ0の調整範囲Ｖmin≦Ｖ0≦Ｖmaxにおける最低電圧Ｖminに等しいかあるいはそれより小さな所定の電圧値Ｖs（≦Ｖmin）を決定し、この電圧Ｖsでレーザ発振を行わせた際の主スイッチＳＷがオンされてからレーザ発振が実際に開始されるまでの発振遅延時間を基準遅延時間Ｔdsとして設定する。基準遅延時間設定部２１の設定基準時間Ｔdsは遅延時間演算部８２に入力される。
【０１１２】
遅延時間演算部８２は、入力された電圧指令値Ｖ0に基づいて、当該電圧指令値Ｖ0でレーザ発振を行ったときの実発光遅延時間ｔdを予測演算するとともに、前記基準遅延時間Ｔdsと実発光遅延時間ｔdとの差を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）として遅延部８３に出力する。すなわち、電圧指令値演算部８０から出力される電圧指令Ｖ0は、基準遅延時間Ｔdsを求めるために使われた電源電圧Ｖsよりも常に大きい値であるので（Ｖ0≧Ｖs）、遅延時間演算部８２で予測演算される実発光遅延時間ｔdは常に基準遅延時間Ｔdsよりも小さな値となり、その差が遅延時間τとして演算されるのである。すなわち、電源電圧Ｖ0が大きいほど、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間が短縮されるので、これに伴って実発光遅延時間ｔdも短くなる。
【０１１３】
遅延部８３は、受信したパルス発振同期信号ＴＲを遅延時間演算部８２から入力された遅延時間τだけ遅延し、この遅延した信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力する。
【０１１４】
この結果、各パルス発振の際、パルス発振同期信号ＴＲが遅延部８３で受信された時点から実際にレーザ発光が発生するまでの時間は、実発光遅延時間ｔd＋遅延時間τ（＝基準遅延時間Ｔds）となり、一定値である基準遅延時間Ｔdsに常に一致することになる。
【０１１５】
図２０(a)は電源電圧Ｖ0を前記基準遅延時間Ｔds設定用の電圧Ｖsとしてレーザ発振させた際の図１８の磁気パルス圧縮回路の各部での電圧波形を示すもので、また図２０(d)は電源電圧Ｖ0を前記電圧Ｖsより大きな所定の電圧Ｖaでレーザ発振させた際の磁気パルス圧縮回路の各部での電圧波形を示すものであり、これらの時間軸は共通としている。
【０１１６】
これらの電圧波形の比較から明らかなように、初期充電電圧（指令電圧）Ｖ0が大きくなると、電圧時間積の部分（Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2）が時間軸方向に縮まり、各磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ1の各飽和時間が短くなる。
【０１１７】
したがって、図２０(a)に示すように、初期充電電圧Ｖ0が小さいＶsの場合は、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加されてから実際にレーザが発光するまでに基準遅延時間Ｔdsを要しているが、図２０(b)に示すように、初期充電電圧Ｖ0が大きいＶaの場合は、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加されてから実際にレーザが発光するまでに時間ｔd（＜Ｔds）しか要してはいない。
【０１１８】
図１８の遅延時間演算部８２では、この実発光遅延時間ｔdを予測演算し、基準遅延時間Ｔdsからこの演算した実発光遅延時間ｔdを差し引き、その差（Ｔds−ｔd）を遅延時間τとして遅延部８３に出力する。遅延部８３では、受信したパルス発振同期信号ＴＲをこの遅延時間τ分だけ遅延した信号ＴＲＬを形成し、この遅延信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力することで、図２０に示すように、パルス発振同期信号ＴＲがレーザコントローラ５で（遅延部８３に）受信された時点から実際にレーザ発光が発生するまでの時間を、基準遅延時間Ｔdsに常に一致させる。
【０１２０】
したがって、実際にレーザ発振を行う際には、各パルス発振の毎に、読出し部９１で、当該電源電圧Ｖ0に対応する遅延時間τを読み出し、これを遅延部８３に出力することで、パルス発振同期信号ＴＲを遅延時間τだけ遅延させる。なお、読出し部９１は、メモリテーブル９０にない電源電圧値Ｖ0が入力された場合は、この電源電圧Ｖ0に近い２つの電源電圧Ｖ01、Ｖ02（Ｖ01＜Ｖ0＜Ｖ02）に対応する遅延時間τ1、τ2をメモリテーブル９０から読み出し、これら用いて直線補間を行うことで、Ｖ0に対応する遅延時間τを求めるようにする。
【０１２１】
図２１は、遅延時間演算部８２の具体例を示すもので、この場合は、電源電圧Ｖ0に対応する遅延時間τを実際に双曲線近似演算を行うことで求めるようにしている。
【０１２２】
ｔd演算部１００は当該電源電圧指令に対応する実発光遅延時間ｔdを予測演算するもので、上述した双曲線近似式（１）に対応するプログラムまたは回路が設定されている。すなわち、
ｔd＝(ａ／Ｖ0)＋ｂ …（１）
である。
【０１２３】
なお、上記式におけるパラメータａ，ｂは、２つの異なる電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いてレーザ発振を行わせた際の、実発光遅延時間をｔd1、ｔd2を計測し、これらの計測値と電源電圧Ｖ01、Ｖ02を用いて、予め計算しておく。
【０１２４】
ｔd演算部１００は、上記（１）式に基づいて、入力された電源電圧指令Ｖ0に対応する実発光遅延時間ｔdを各パルス発振毎に計算し、この計算値ｔdをτ演算部１０１に出力する。τ演算部１０１では、設定されている基準遅延時間Ｔdsから入力された実発光遅延時間ｔdを減算し、この減算結果τ（＝Ｔds−ｔd）を遅延部８３に出力する。
【０１２５】
図２２は、上記双曲線近似式（１）のパラメータａ，ｂを自動生成するための構成を示すものである。
【０１２６】
発光タイミング検出部１０２は、出射されたレーザ光の一部を適宜サンプリングすることで、実際のレーザ光の発光時点を示す発光タイミング信号を出力する。ｔd計測部１０３は、図２３に示すように、パルス発振同期同期信号ＴＲと、発光タイミング信号とに基づいて、パルス発振同期信号ＴＲが主スイッチＳＷに印加された時点からレーザが実際に発光するまでの実発光遅延時間ｔdを計測し、それらの計測値をＶ0−ｔd記憶部１０４に出力する。
【０１２７】
Ｖ0−ｔd記憶部１０４は、ｔd計測部１０３で計測された各種計測値ｔd1、ｔd2、ｔd3、…をそのときの電源電圧指令値Ｖ0（Ｖ01、Ｖ02、Ｖ03、…）に対応付けて記憶する。ａｂ計算部１０５は、Ｖ0−ｔd記憶部１０４に記憶された複数組のｔd値およびＶ0値を用いてパラメータａ、ｂを複数回計算し、それらの平均値を求めることで最終的なパラメータ値ａ，ｂを求める。そして、このようにして求めたパラメータ値ａ，ｂを図２１に示したｔd演算部１００に入力することで、上記双曲線近似式（１）のパラメータａ，ｂを定期的に更新するようにする。
【０１２８】
図２４は、この発明の第４の実施形態を示すもので、この場合は電源電圧Ｖ0の他に、磁気圧縮回路の雰囲気温度による実発光遅延時間ｔdのばらつきを考慮して前述した遅延時間τ´を決定し、この決定した遅延時間τ´だけパルス発振同期信号ＴＲを遅延させるようにしている。
【０１２９】
すなわち、発光遅延時間は、磁気スイッチＡＬ0〜ＡＬ2の飽和時間のみならず電流パルスｉ0、ｉ1、ｉ2の通電幅δ0、δ1、δ2（図３９参照）によっても左右されるが、通電幅（電荷転送時間）δ0、δ1、δ2は、各段の電荷転送回路に含まれるコンデンサや磁気スイッチの容量およびインダクタンスによって決定されるので、これは磁気圧縮回路内の雰囲気温度によって影響を受ける。
【０１３０】
図２４の基準遅延時間設定部８１に設定記憶される基準遅延時間Ｔdsは、この場合、温度が所定の基準温度ｕ0であってかつ前述したように電源電圧Ｖ0が最低電圧Ｖmin以下の所定の電圧値Ｖsであるときの値が設定されている。遅延時間演算部８１は、前述したように、入力された電圧指令値Ｖ0に基づいて当該電圧指令値Ｖ0でレーザ発振を行ったときの実発光遅延時間ｔdを演算し、この演算値ｔdと前記基準遅延時間Ｔdsとの差を求め、この求めた差を遅延時間τ（＝Ｔds−ｔd）として温度補償部１１１に出力する。
【０１３１】
温度センサ１１０は、磁気圧縮回路の雰囲気温度ｕを検出するもので、その検出温度ｕを温度補償部１１１に出力する。
【０１３２】
温度補償部１１１は、複数の雰囲気温度ｕと、これら雰囲気温度ｕに対応する遅延時間ε（この遅延時間εは温度変化のみを考慮したもの）との対応関係を記憶するメモリテーブルを有している。すなわち、電源電圧Ｖ0を前記基準遅延時間Ｔds設定用の電圧Ｖsとした状態で、温度ｕを各種変化させて実発光遅延時間ｔdを実測し、これらの実測値ｔdと、電源電圧Ｖ0を前記電圧Ｖsとした状態でかつ温度が所定の基準温度ｕ0であるときの基準遅延時間Ｔdsとの差ε（＝Ｔds−ｔd）をそれぞれ求め、これらの差εを雰囲気温度ｕに対応付けて記憶するようにしている。
【０１３３】
そして、温度制御部１１１は、温度センサの検出値ｕに対応する遅延時間εを前記メモリテーブルから読み出し、遅延時間演算部２１から入力された電源電圧のみを考慮した遅延時間τに対し、温度を考慮した遅延時間εを加え、この加算結果 τ´（＝τ＋ε）を最終的な遅延時間τ´として遅延部８３に出力する。
【０１３４】
遅延部８３では、パルス発振同期信号ＴＲを遅延時間τ´分だけ遅延して主スイッチＳＷに印加するようにしている。したがって、この実施形態では、電源電圧および雰囲気温度の変化が補償されることになり、パルス発振同期信号ＴＲがエキシマレーザ側で受信された時点（またはパルス発振同期信号がステッパ装置１０で送信された時点）から実際にレーザ発光が起こるまでの時間間隔を各パルスに亘って常に一定にすることができる。
【０１３５】
次に第５の実施形態について説明する。
【０１３６】
第５の実施形態では、第３および第４の実施形態で示したように、レーザコントローラ５がステッパ装置１０側からパルス発振同期信号ＴＲを受信した後に基準遅延時間Ｔds後にレーザ発光するように制御するとともに、第１および第２の実施形態で示したように一定時間ｔconst前にレーザ発光することをステッパ装置１０側に通知する発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に送出するようにしたものである。
【０１３７】
図２５は、この発明の第５の実施形態であるパルス電源回路３およびレーザコントローラ５の内部構成を示す。図２５において、このパルス電源回路３およびレーザコントローラ５では、第１の実施形態に示した電流パルス検出センサ２０と同一の電流パルス検出センサ８５を設け、電流パルス検出センサ８５は磁気スイッチＡＬ1がオンになる電流パルスｉ1の立ち上がり時点ｔ3を検出し、検出信号Ｓaを出力する。
【０１３８】
また、遅延部８３には、さらに信号遅延部８４が設けられ、信号遅延部８４は、遅延時間演算部８２が演算した遅延時間τをもとに、実発光の一定時間ｔconst前に発光タイミング信号Ｈｔがステッパ装置１０側に送出するように、検出信号Ｓaを遅延させた発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に出力する。
【０１３９】
図２６は、信号遅延部８４の詳細構成を示す。図２６において、ｔwait算出部８６は後述するτ／Ｎカウンタ８７を有し、遅延時間演算部８２から入力される遅延時間τをもとに時間ｔwaitを算出し、Ｈｔ出力遅延部８８に出力する。Ｈｔ出力遅延部８８は、電流パルス検出センサ８５から入力される検出信号Ｓaを時間ｔwaitだけ遅延した発光タイミング信号Ｈｔをステッパ装置１０側に送出する。
【０１４０】
図２７は、図１４と同様な電圧指令値Ｖ0と時間ｔとの関係を示す図である。この図２７に示すように、パルス発振同期信号ＴＲから基準遅延時間Ｔds経過後に実発光をさせるために、パルス発振同期信号ＴＲの受信から遅延時間τだけ遅らせた信号ＴＲＬを主スイッチＳＷに出力するが、さらに発光タイミング信号Ｈｔを生成してステッパ装置１０側に一定時間ｔconst前に出力するため、時点ｔ3からの時間ｔwaitを算出しなければならない。この時間ｔwaitを算出するのが、ｔwait算出部８６であるが、ｔwait算出部８６は次のようにして遅延時間τからこの時間ｔwaitを算出する。
【０１４１】
すなわち、図２８に示すように、遅延時間τは、最小の電圧指令値Ｖminから最大の電圧指令値Ｖmaxまでの間で双曲線近似で増大し、時間ｔwaitは、逆に双曲線近似で減少する。
【０１４２】
そこで、遅延時間τの最大値τmaxを時間ｔwaitの最大値ｔwait(max)に正規化すると、図２９に示すように、時間ｔwaitと正規化された遅延時間τ／Ｎとは、それぞれの値を加算した値が常に時間ｔwaitとなる関係になる。この場合、正規化された遅延時間τ／Ｎも双曲線近似した特性を有することは言うまでもない。ここで、
Ｎ＝ｔwait(max)／τmax
である。この結果、
ｔwait＝ｔwait(max)−τ／Ｎ
となり、最小の電圧指令値Ｖminのときの時間ｔwait(max)と、最大の電圧指令値Ｖmaxのときの遅延時間τmaxとを予め求めておけば、時間wait(max)と正規化値Ｎとが定まり、これにより、任意の遅延時間τから、この遅延時間τに対応する時間ｔwaitが求まることになる。
【０１４３】
例えば、図２９において、電圧指令値Ｖxに対応する遅延時間τxが遅延時間演算部８２から入力されると、時間ｔwait(max)から正規化遅延時間τx／Ｎが減算され、この電圧指令値Ｖxのときの時間ｔwait(x)が求まる。この場合、ｔwait算出部８６は、電圧指令値Ｖxの値を知る必要はなく、入力された遅延時間τxのみから、これに対応する時間ｔwait(x)を直ちに算出することができる。
【０１４４】
なお、ここでは遅延時間τを時間ｔwaitに正規化するようにしたが、逆に時間ｔwaitを遅延時間τに正規化するようにしてもよい。さらには、遅延時間τmaxと時間ｔwaitとの中間の所定時間にお互いを正規化するようにしてもよい。
【０１４５】
このようにして、第５の実施形態では、遅延時間演算部８２が演算した遅延時間τを有効活用して発光タイミング信号Ｈｔを効率的に出力するようにしている。
【０１４６】
次に、このｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の具体的な構成について説明する。
【０１４７】
まず、図３０および図３１を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第１の具体的構成について説明する。図３０において、遅延時間τがイネーブル信号としてタイマ１２１に入力される（図３１（ａ）参照）と、タイマ１２１は、イネーブルされた期間におけるクロック信号をカウントし、遅延時間τのディスエーブルによって、このカウントされた値をホールドする（図３１（ｃ）参照）。このカウントされた値は除算器１２２に出力され、除算器１２２は、このカウントされた値（τ相当量）を正規化値Ｎで除算し、その値が確定した段階でτ／Ｎが出力される。その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１４８】
次に、図３２および図３３を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第２の具体的構成について説明する。図３２において、遅延時間τはｍ進カウンタ１３１に入力され、ｍ進カウンタ１３１は、入力されるクロック信号をもとに１／ｍ倍に相当するイネーブル信号を生成し（図３３（ｃ）参照）、ｎ倍カウンタ１３２に出力する。ｎ倍カウンタ１３２は、クロック信号をｎ倍したｎ倍クロック信号を生成しており、入力されるイネーブル信号によってｎ倍クロックをカウントし（図３３（ｅ）参照）、ｎ倍カウンタ１３２からは結果的にτ／Ｎが出力される。その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１４９】
この第２の具体的構成では、除算する演算時間がないため、迅速にτ／Ｎを出力することができる。
【０１５０】
次に、図３４および図３５を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第３の具体的構成について説明する。図３４において、遅延時間τはアンド回路１４１の一端に入力される（図３５（ａ）参照）。一方、シフトレジスタ１４２は、均等に正論理を１／Ｎで巡回して生成する論理信号を生成し、アンド回路１４１の他端に入力する（図３５（ｂ）参照）。例えば１０段のシフトレジスタで１／５の正論理を生成する場合には、「００１００００１００」を繰り返し出力することになる。アンド回路１４１は、遅延時間τとシフトレジスタ１４２からの信号との論理積をとり（図３５（ｃ）参照）、この論理積をイネーブル信号としてタイマ１４３に出力する。タイマ１４３は、イネーブル信号によってイネーブルされた期間をクロック信号をもとに計時し、この計時された時間データを出力する。この結果、タイマから出力される時間データは、τ／Ｎに相当し、その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１５１】
この第３の具体的構成では、シフトレジスタ１４２から出力される１／Ｎによってクロック信号を間引くことによってτ／Ｎを得ることができ、シフトレジスタ１４２の値を変更するのみで、迅速にτ／Ｎを出力することができる。
【０１５２】
次に、図３６を参照してｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第４の具体的構成について説明する。図３６において、この第４の具体的構成は、第３の具体的構成と同様に、遅延時間τはアンド回路１５１の一端に入力される。一方、シフトレジスタ１５２は、均等に正論理を１／Ｎで巡回して生成する論理信号を生成し、アンド回路１５１の他端に入力する。アンド回路１５１は、遅延時間τとシフトレジスタ１５２からの信号との論理積をとり、この論理積をイネーブル信号としてタイマ１５３に出力する。タイマ１５３は、イネーブル信号によってイネーブルされた期間をクロック信号をもとに計時し、この計時された時間データを出力する。
【０１５３】
この第４の具体的構成ではさらに、シフトレジスタ１５２に設定される複数の論理パターンＰＴ１〜ＰＴｎがメモリ１５４に格納されている。制御部１５７は、セレクタ１５６によって所望の論理パターンＰＴ１〜ＰＴｎを選択させ、シフトレジスタ１５２にロードさせる。このロードが終了すると、制御部１５７は、シフトレジスタ１５２に対してシフト動作を実行させて、第３の具体的構成と同様に論理パターンをアンド回路１５１に出力する。
【０１５４】
従って、タイマから出力される時間データは、シフトレジスタ１５２にロードされた所望の１／Ｎの論理パターンに対応したτ／Ｎに相当し、その後、ｔwait算出部８６は、ｔwait(max)からτ／Ｎを減算し、この減算した結果をｔwaitとしてＨｔ出力遅延部８８に出力することになる。
【０１５５】
この結果、第３の具体的構成では、例えば１／Ｎが１／１００である場合、１００段のシフトレジスタを必要とするが、第４の具体的構成では、「００００００００００」の論理パターンの９回繰り返しと「１０００００００００」の論理パターンの１回繰り返しとを切換選択させて用いればよいので、１０段のシフトレジスタで実現することができ、小型軽量化と柔軟な拡張性を持たせることができる。
【０１５６】
なお、上述した第５の実施形態には、τ／Ｎの演算時間の少ない第２〜第４の具体的構成が好ましく、さらに、Ｎの変更設定が容易である第３および第４の具体的構成が好ましい。
【０１５７】
なお、上記実施形態において、遅延部８３はパルス発振同期信号ＴＲが入力された時点でタイムカウントを開始し、前記遅延時間τが経過した時点でパルス発振同期信号ＴＲを出力するためのトリガ信号を発生する適宜のタイマー手段で構成することができる。また、この遅延部８３を、パルス発振同期信号ＴＲが入力された時点で積分動作を開始する積分器と、この積分器の出力と遅延時間に対応する出力τを比較し、その比較結果が一致したときにパルス発振同期信号ＴＲを出力するためのトリガ信号を発生するコンパレータとから構成するようにしてもよい。
【０１５８】
なお、上記実施形態においては、２段の磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしたが、３段以上磁気パルス圧縮回路に本発明を適用するようにしてもよい。
【０１５９】
また、上記実施形態では、コンデンサ間の電荷転送時間と磁気スイッチの飽和時間が一致するように、すなわちσ0〜σ2が０になるように、電源電圧Ｖ0の最大値を設定し、この最大電圧値を超えない範囲で電源電圧制御を行うようにしているが、このような電源電圧制御を行わない装置に対しても本発明を適用することができる。
【０１６０】
また、この発明は、ステップスキャン方式および一括露光方式の何れの露光制御を行う半導体露光装置に対して適用可能である。
【０１６１】
また、上記実施形態では、電圧指令値の値および雰囲気温度による電圧補償および温度補償を行うようにしているが、これに限らず、遅延時間に影響を及ぼす他の要因がある場合には、その要因による影響を考慮した補償を行うようにすればよい。例えば、温度は磁気パルス圧縮回路における可飽和リアクトルの絶縁油の温度変化や磁気パルス圧縮回路の近傍の雰囲気温度の双方を取得してその影響を補償するようにしてもよい。またレーザ発振機構自体から生ずる影響を加味して補償するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明を適用したエキシマレーザ及びステッパの制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】電流パルス検出センサの具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図４】電流パルス検出センサの他の具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図５】電流パルス検出センサの他の具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図６】電流パルス検出センサの他の具体的構成を示す図である。
【図７】電流パルス検出センサの他の具体的構成およびその場合の電流および電圧波形を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図９】電圧補償部の内部構成例を示す図である。
【図１０】図９の遅延部の入出力信号のタイムチャートである。
【図１１】電圧補償部の具体的詳細構成を示す図である。
【図１２】電圧指令値と遅延時間との関係が双曲線近似曲線となることを説明する説明図である。
【図１３】双曲線近似曲線のパラメータ取得のための構成を示す図である。
【図１４】発光前、一定時間前に発光タイミング信号を送出する場合における双曲線近似曲線と一定時間との関係を示す図である。
【図１５】温度補償部の内部構成例を示す図である。
【図１６】図１５の各部の信号のタイムチャートである。
【図１７】温度センサを用いて温度補償を行う場合で本発明の第２の実施形態における変形例を示す回路ブロック図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図１９】本発明を適用したエキシマレーザ及びステッパの制御系の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の作用を示すための磁気圧縮回路の各部の電圧波形、パルス発振同期信号等の信号を示すタイムチャートである。
【図２１】遅延時間演算部の他の内部構成例を示す図である。
【図２２】双曲線近似曲線のパラメータを自動生成するための構成を示す図である。
【図２３】図２２の作用を説明するタイムチャートである。
【図２４】本発明の第４の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２５】本発明の第５の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２６】出力信号遅延部８４の詳細構成を示す図である。
【図２７】基準遅延時間Ｔdsを設定した場合における電圧指令値Ｖ0に対する各時間の関係を示す図である。
【図２８】電圧指令値Ｖ0に対する時間τと時間ｔwaitとの関係を示す図である。
【図２９】図２８において時間τを時間ｔwaitに対して正規化した場合の図である。
【図３０】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第１の具体的構成を示す図である。
【図３１】図３０の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３２】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第２の具体的構成を示す図である。
【図３３】図３２の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３４】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第３の具体的構成を示す図である。
【図３５】図３４の各部の信号を示すタイミングチャートである。
【図３６】ｔwait算出部８６のτ／Ｎカウンタ８７の第４の具体的構成を示す図である。
【図３７】従来のエキシマレーザ及びステッパの制御系の構成を示す図である。
【図３８】一般的な磁気圧縮回路を示す図である。
【図３９】磁気圧縮回路の各部の電圧および電流波形を示す図である。
【図４０】ステップスキャン方式の縮小投影露光を説明する説明図である。
【符号の説明】
１…エキシマレーザ ２…レーザチャンバ ３…パルス電源装置
４…エネルギーモニタ ５…レーザコントローラ ６…主放電電極
７…ＩＣ １０…ステッパ装置 １１…ステッパコントローラ
１２…ウェハテーブル ２０，３０…電流パルス検出センサ ２２…コア
４０…電圧補償部 ４１…遅延時間変換部 ４１ａ，９０…メモリテーブル
４１ｂ，９１…読出し部 ４１ｃ…Ｔdy演算部 ４２，５４，８３…遅延部
５０，１１１…温度補償部 ５１…時間差カウンタ ５２…τ0算出部
５３…遅延時間算出部 ８０…電圧指令値演算部
８１…基準遅延時間設定部 ８２…遅延時間演算部 ８４…出力信号遅延部
８６…ｔwait算出部 ８７…τ／Ｎカウンタ １００…ｔd演算部
１０１…τ演算部 １１０…温度センサ ＡＬ0〜ＡＬ2…磁気スイッチ
ＨＶ…高電圧電源 ＳＷ…主スイッチ Ｃ0〜Ｃ2a…コンデンサ
Ｃp…ピーキングコンデンサ
Claims (3)
- 充電電源に対し直列に接続された複数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、
この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、
前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電極と、
を有し、
半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有するレーザ発振同期信号をトリガとして前記スイッチング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、
前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流検出手段と、
前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導体露光装置側に出力する出力制御手段と、
を具備したことを特徴とするパルスレーザの発光タイミング信号制御装置。 - 充電電源に対し直列に接続された複数の磁気スイッチとそれぞれが前記充電電源に対し並列に接続された複数のコンデンサとによって複数段の電荷転送回路を構成し、この複数段の電荷転送回路によって電流パルスを複数段に圧縮する磁気パルス圧縮回路と、
この磁気パルス圧縮回路に前記充電電源を断続するスイッチング動作を行うスイッチング手段と、
前記磁気パルス圧縮回路の出力端に接続されたレーザ放電電極と、
前記充電電源に対する電圧指令値を出力する制御手段と、
を有し、
半導体露光装置側より受信した所定の繰り返し周波数を有するパルス発振同期信号をトリガとして前記スイッチング手段をオンすることにより、所定の繰り返し周波数のパルスレーザ発振を実行するパルスレーザにおいて、
前記スイッチグ手段がオンされてからレーザ発振が開始されるまでの実発光遅延時間の変動範囲の最大値以上である所定の基準遅延時間が予め設定される基準遅延時間設定手段と、
前記設定された基準遅延時間と前記制御手段から出力される電圧指令値に対応する当該パルス発振の前記実発光遅延時間との差を各パルス発振毎に求める遅延時間演算手段と、
前記半導体露光装置から受信されるパルス発振同期信号を前記遅延時間演算手段で演算された差時間分だけ遅延して前記スイッチング手段に出力する遅延手段と、
前記磁気パルス圧縮回路における予め設定された所定の段の電荷転送回路を流れる電流パルスの立上がり時点を検出する電流検出手段と、
前記充電電源に対する電圧指令値と前記電流検出手段が検出した時点からパルスレーザの実発光時点までの遅延時間との双曲線近似関係式を用いて、前記電圧指令値に応じた前記遅延時間から予め設定された所定時間を減算した待ち遅延時間を算出し、前記電流検出手段から出力される検出信号を該待ち遅延時間遅延した遅延信号を各パルスレーザ発振の発光タイミング信号として前記半導体露光装置側に出力する出力制御手段と、
を具備したことを特徴とするパルスレーザの発光タイミング信号制御装置。 - 前記出力制御手段は、
前記遅延時間演算手段が求めた差を前記待ち遅延時間の最大値に正規化し、この差とこの正規化した待ち遅延時間との双曲線近似関係を用いて前記待ち遅延時間を計測するカウンタ
を具備したことを特徴とする請求項２に記載のパルスレーザの発光タイミング信号制御装置。
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| JP36474698A JP4148379B2 (ja) | 1998-12-22 | 1998-12-22 | パルスレーザの発光タイミング信号制御装置 |
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