JP2000077762A - 高信頼性・モジュラ製造高品質狭帯域高繰り返しレ―トＡｒＦエキシマレ―ザ - Google Patents

高信頼性・モジュラ製造高品質狭帯域高繰り返しレ―トＡｒＦエキシマレ―ザ

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module
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ピー ダフィー トーマス
T Melchior John
ティー メルチオー ジョン
Herve A Besaucele
エイ ベゾーセル ハーヴィ
Richard G Morton
ジー モートン リチャード
Richard M Ness
エム ネス リチャード
Peter C Newman
シー ニューマン ピーター
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    • H01S3/225—Gases the active gas being polyatomic, i.e. containing two or more atoms comprising an excimer or exciplex
    • H01S3/2256—KrF, i.e. krypton fluoride is comprised for lasing around 248 nm

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 １０００乃至２０００Ｈｚの範囲において、
１０ｍＪのレーザパルスを作り出すことができる、高信
頼性、モジュラ、プロダクション、高品質エキシマレー
ザを提供する。 【解決手段】交換可能なモジュールには、レーザチャン
バ２１１、３つのモジュールを含むパルスパワーシステ
ム、線狭帯域化モジュール２０６及び出力カプラモジュ
ール２１６からなる光学共振器、ウェーブメータモジュ
ール、電気的制御モジュール２０５、冷却水モジュー
ル、及びガス制御モジュール２０２，２０５を含む。正
確な電圧トリミングに関する電圧ブリードダウン回路を
備える増加したキャパシティ高電圧電源２０８と、キャ
パシタから高電圧パルスを生成させ、単一の４つのセグ
メントのステンレススチールロッドからなる２次巻線を
有する非常に早い電圧トランスで約２３倍にパルス電圧
を増幅する改良された整流子モジュール２０９とを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願は、1999年3月17日
に出願された米国特許出願シリアル番号09/271,041号Re
liable, Modular, Production Quality Narrow-Band Hi
gh Rep Rate ArF Excimer Laserと、1998年3月1日に出
願された米国特許出願シリアル番号09/041,474号Reliab
le, Modular, Production Quality Narrow-Band KrF Ex
cimer Laserと、1997年12月22日に出願された米国特許
出願シリアル番号08/995,832号Excimer Laser Having P
ulse Power Supply with Fine Digital Regulationと、
1997年7月18日に出願された米国特許出願シリアル番号0
8/896,384号Wavelength Reference for Excimer Laser
と、1997年9月29日に出願された米国特許出願シリアル
番号08/939,611号protective Overcoat for Replicated
Diffraction Gratingsと、1998年3月4日に出願された
米国特許出願シリアル番号08/947,474号Pulse Energy C
ontrol for Excimer Laserと、1998年5月20日に出願さ
れた米国特許出願シリアル番号09/082,139号Narrow Ban
d Excimer Laser with Gas Additiveと、1998年9月18日
に出願された米国特許出願シリアル番号09/157,067号Re
liable, Modular, Production Quality Narrow Band Hi
gh Rep Rate Excimer Laserと、1998年9月28日に出願さ
れた米国特許出願シリアル番号09/162,341号Line Narro
wingApparatus with High Transparency Prism Beam Ex
panderと、1998年10月2日に出願された米国特許出願シ
リアル番号09/165,593号Wavelength System for an Exc
imer Laserと、1998年12月7日に出願された米国特許出
願シリアル番号09/206,526号Wavelength Reference for
Laserと、1998年12月15日に出願された米国特許出願シ
リアル番号09/211,825号High Pulse Rate Power System
with ResonantPower Supplyと、1998年12月21日に出願
された米国特許出願シリアル番号09/217,340号Durable
Etalon Based Output Couplerと、の一部継続出願であ
り、これらの全てをリファレンスとしてここに組み入れ
る。本発明は、レーザに関し、特に狭帯域ＡｒＦエキシ
マレーザに関する。
【０００２】
【従来の技術】ＫｒＦエキシマレーザ フッ化クリプトン（ＫｒＦ）エキシマレーザは、集積回
路リソグラフィ産業の役に立つ光ソースに現在なってい
る。ＫｒＦレーザは、約２４８ｎｍの狭帯域波長を備え
るレーザビームを作り出し、約１８０ｎｍと同じくらい
小さい寸法の集積回路を作るのに使用される。フッ化ア
ルゴン（ＡｒＦ）エキシマレーザは、ＫｒＦレーザと非
常に似ている。主な違いは、レーザガス混合と、出力ビ
ームのより短い波長である。基本的に、アルゴンはクリ
プトンを置換し、その結果、出力ビームの波長は１９３
ｎｍである。このことにより、集積回路の寸法が約１２
０ｎｍまで更に減少する。１５７ｎｍでのＦ2ビームに
よりパターン解像度の実質的な改良ができるので、Ｆ2
レーザは、集積回路リソグラフィ産業において長らくＫ
ｒＦ及びＡｒＦの後継者として認識されていた。これら
のＦ2レーザは、ＫｒＦ及びＡｒＦエキシマレーザと多
少の変形を伴い非常に似ており、Ｆ2レーザとして作動
させるために従来技術のＫｒＦ又はＡｒＦレーザと交換
することが可能である。集積回路の製造で使用される典
型的な従来技術のＫｒＦエキシマレーザを、図１及び図
２に示す。この従来技術のレーザのレーザチャンバの断
面を図３に示す。高電圧電源３によって動力が供給され
るパルスパワーシステム２は、電気的パルスを、放電チ
ャンバ８に配置された電極６に提供する。典型的な技術
水準のリソグラフィレーザは、約１０ｍＪ／パルスのパ
ルスエネルギで約１０００Ｈｚのパルス周波数で作動す
る。約３気圧で（約０．１％フッ素、１．３％クリプト
ン、残りはバッファガスとして作用するネオンであるＫ
ｒＦレーザ用の）レーザガスは、約１０００インチ／秒
の速度で電極の間の空間を介して循環する。これは、レ
ーザ放電チャンバに配置された垂直ブロワー１０でなさ
れる。レーザガスは、チャンバにまた配置された熱交換
器１１と、チャンバの外側に取り付けられた冷却プレー
ト（図示せず）とで冷却される。エキシマレーザの自然
のバンド幅は、線狭帯域化モジュール１８によって狭帯
域化される。市販のエキシマレーザシステムは典型的に
は、システムの休止を妨害することなく迅速に交換され
うる種々のモジュールからなる。主なモジュールは以下
のものを含む： レーザチャンバモジュール 高電圧電源モジュールを備えるパルスパワーシステム 整流子モジュール及び高電圧圧縮ヘッドモジュール 出力カプラモジュール 線狭帯域化モジュール ウェーブメータモジュール コンピュータ制御モジュール ガス制御モジュール 冷却水モジュール
【０００３】電極６はカソード６Ａとアノード６Ｂとか
らなる。アノード６Ｂは、図３の断面に示したアノード
支持バー４４によってこの従来技術の実施形態において
支持される。フローは向かって時計回りである。アノー
ド支持バー４４の一つの角及び一つの端は、電極６Ａ及
び６Ｂの間に流すようにブロワー１０からの空気を強制
するためのガイド羽根として役立つ。この従来技術のレ
ーザにおける他のガイド羽根を、４６，４８及び５０で
示す。穴が開けられた電流リターンプレート５２は、ア
ノード６Ｂをチャンバ８の金属構造に接地するのを助け
る。プレートは、レーザガスフローパスに配置された大
きな穴（図３では図示せず）で穴が開けられており、電
流リターンプレートはガスフローに実質的に影響しな
い。個々のキャパシタ１９のアレイからなるピークキャ
パシタは、パルスパワーシステム２によって各パルスの
前にチャージされる。電圧がピークキャパシタにビルド
アップする間、２つのプレイオン化装置５６は、電極６
Ａ及び６Ｂの間でレーザガスを弱くイオン化させ、キャ
パシタのチャージは約１６，０００ボルトに達すると
き、電極の放電は、エキシマレーザパルスを生成するよ
うに生成される。次の各パルスに関して、ブロワー１０
によって生成され、約１インチ／ミリ秒の電極間のガス
フローは、１ミリ秒後に生じる次のパルスに関して丁度
良く電極間で新鮮なレーザガスを提供するのに十分であ
る。
【０００４】典型的なリソグラフィエキシマレーザで
は、フィードバック制御システムは、各パルスのレーザ
エネルギを測定し、所望のパルスエネルギからの偏差の
度合いを判断し、次のパルスのエネルギが所望のエネル
ギに近くなるように電源電圧を調節するようにコントロ
ーラに信号を送信する。従来技術のシステムでは、この
フィードバック信号は、アナログ信号であり、レーザ環
境によって作り出されたノイズに曝されやすかった。こ
のノイズによって、誤った電源電圧が提供されることに
なり、続いて出力レーザパルスエネルギにおける増加の
変化を生じさせ得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】これらのエキシマレー
ザは、典型的には、メンテナンスのために予定されたほ
んの短い供給停止を伴って、１日２４時間、１週７日
間、数ヶ月間、連続で作動することが要求される。これ
らの従来技術のレーザで経験したある問題は、過度の消
耗と、ブロワベアリングの不定期の故障である。
【０００６】従来技術のウェーブメータは、波長の粗い
測定用のグレーティングと、精密な波長測定用のエタロ
ンとを利用し、ウェーブメータ用に絶対的な較正を提供
するために鉄気相吸収セルを含む。この従来技術のデバ
イスは、エタロンによって作り出されたフリンジのセッ
トの中心において線形フォトダイオードアレイにグレー
ティングからの粗い信号を焦点合わせする。エタロンに
よって作り出された中心フリンジは、フォトダイオード
アレイが粗いグレーティング信号を検出することができ
るようにブロックされる。従来技術のウェーブメータ
は、所望の速度、及び、波長測定に関する正確な要求を
満たすことができない。集積回路産業において、ＫｒＦ
及びＡｒＦレーザでは得られない集積回路の解像度を与
えることができるモジュラ、高信頼性製造ライン高品質
Ｆ2レーザの必要性がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、１０００乃至
２０００Ｈｚの範囲における繰り返し数で、約０．６ｐ
ｍ又はそれ以下、及び０．１ｐｍより小さい波長安定性
の半値幅を備える５ｍＪより大きなパルスエネルギを備
えるレーザパルスを作り出すことができる、高信頼性、
モジュラ、プロダクション、高品質ＡｒＦエキシマレー
ザを提供する。照射源としてこのレーザを使用する際、
ステッパ又はスキャナ装置は、０．１２μｍ又はそれ以
下の集積回路解像度を作り出す。交換可能なモジュール
には、レーザチャンバ、モジュラーパルスパワーシステ
ム、及び線狭帯域化モジュールを含む。
【０００８】重要な改良が、より早いチャージを作り出
すためのパルスパワーユニットに提供されている。これ
らの改良は、増加したキャパシティ高電圧電源と、高電
圧電源によってチャージされたキャパシタから高電圧パ
ルスを生成させ、単一の４つのセグメントのステンレス
スチールロッドからなる２次巻線を有する非常に早い電
圧トランスで約２８倍にパルス電圧を増幅する改良され
た整流子モジュールとを含む。（ここでは「ポット及び
パン」設計と呼ぶ）圧縮ヘッド可飽和インダクタに関す
る新規な設計が、要求されるトランスオイルの量を著し
く減少させ、過去では事故を引き起こしたオイル漏れの
可能性を事実上取り除く。
【０００９】より高いパルス周波数及び改良されたバン
ド幅性能を許容するレーザチャンバにおける改良は、単
一のプレイオン化装置チューブの使用を含む。本発明の
好ましい実施形態の共鳴キャビティの改良は、ＣａＦプ
リズムビームエキスパンダと、ＵＶ損傷抵抗のために特
別に被覆されたグレーティングとを備える線狭帯域化モ
ジュールを含む。出力カプラを含む好ましい実施形態
は、従来技術の設計を超える実質的に増加した反射率を
有する。
【００１０】新しく設計されたウェーブメータは、１０
００Ｈｚ又はそれ以上の周波数で出力レーザビームの波
長のフィードバック制御に十分な周波数で波長を計算
し、波長測定を制御するためのアルゴリズムでプログラ
ムされたコンピュータプロセッサを含む。好ましい実施
形態では、プラチナ蒸気の気相セルがシステム較正のた
めにリファレンス吸収線を提供する。
【００１１】本発明の他の実施形態は、セラミックベア
リングを含む。任意に、磁気ベアリングが利用されう
る。ベアリングの反力は、アノード支持バーのエアロダ
イナミクス曲線を提供することによって低減されうる。
他の改良は、破壊的音響衝撃波を生成するレーザチャン
バに関して音響バッフルの使用を含む。
【００１２】
【発明の実施の形態】第１の好ましい実施形態 本発明の好ましい実施形態を図面を参照して記載する。
【００１３】モジュラーレーザ設計 本発明の好ましい実施形態の正面図を図４にそれぞれ示
す。この図は、修理、交換及びメンテナンスのためにモ
ジュールの非常に迅速な交換をすることができる特定の
発明のモジュラー特性を強調している。この実施形態の
主な特徴を、図４に示した参照番号に対応させて以下に
羅列する。 ２０１ レーザ遮蔽 ２０２ ガスモジュール ２０３ 冷却水供給モジュール ２０４ ＡＣ／ＤＣ配電モジュール ２０５ 制御モジュール ２０６ 線狭帯域モジュール ２０７ 圧縮ヘッド ２０８ 高電圧パルス電源モジュール ２０９ パルス電源供給のための整流子モジュール ２１０ フッ化金属トラップ ２１１ レーザチャンバ ２１３ 波長モジュール ２１４ 自動シャッタ ２１６ 出力カプラ ２１７ ブロワーモータ ２１８ フッ化金属トラップ電源 ２１９ ステータスランプ ２２０ ２４ボルト電源 ２２１ チャンバウィンドウ ２２２ ガス制御可撓性接続 ２２４ 通気ボックス
【００１４】好ましい実施形態 本発明の好ましい実施形態は、図１，２及び３に記載さ
れたレーザの改良されたバージョンである。この好まし
い実施形態は以下の改良を包含する： １）単一チューブ大型プレイオン化装置が、効果的に改
良されたより良いプレイオン化と、電極の間での改良さ
れたレーザガスフローとを提供するために、２つのチュ
ーブプレイオン化装置の従来技術の組み合わせを置換
し； ２）シリコンフリー・ファンブレードが、１片加工され
たブレードであり； ３）個体物理パルスパワーシステムが、より早い立ち上
がり時間を作り出すために修正され、より調和したパル
スを提供し、より高い電圧で改良されたレーザ効率を提
供し； ４）パルス電源装置のチャージ電圧のより精密な制御
と； ５）パルスエネルギ及びバーストエネルギのより改良さ
れた制御を提供する新しいアルゴリズムを備えたコンピ
ュータ制御プログラムと； ６）電極空間が１０ｍｍまで減少された。
【００１５】チャンバ改良 単一プレイオン化チューブ 図６に示すように、単一の大型プレイオン化装置５６Ａ
で、図３に示した２つのプレイオン化装置チューブ５６
を置換する。単一チューブプレイオン化装置は、１９９
８年２月１７日に発行された米国特許第5,719,896号の
記載に従って製造され、ここにリファレンスとして組み
入れられる。出願人は、１つのプレイオン化装置だけで
十分であるだけでなく、非常に驚くべきことに２つのプ
レイオン化装置設計よりも改良された性能を提供するこ
とを発見した。この実施形態では、プレイオン化装置は
電極の上流に配置される。出願人は、１つのチューブプ
レイオン化装置が、放電の改良された空間的安定性を提
供することによってパルス間の安定性を改良すると判断
した。
【００１６】いま図７を参照すると、このプレイオン化
装置は、チューブの一体化コンポーネントとしてここに
組み入れられたアンチトラッキング溝１７０を備えるブ
ッシング要素１８０を有する一体化チューブ設計を利用
する。ロッド部分１４５、及び、プレイオン化装置のブ
ッシング部分１８０のＯＤは１／２インチである。内部
コンダクタロッド１４６は、7/37インチの直径を有し、
地面と接続させるためのブッシング部分を介して延びる
接続ワイヤは約１／１６インチの直径である。前のプレ
イオン化装置チューブ設計は、ロッド部分が直径約１／
４インチであり、ブッシングの直径が約１インチである
という、２つ直径設計を利用した。これは、製造目的に
関して、ブッシングコンポーネントをチューブコンポー
ネントと結合させるための結合プロセスを必要とした。
一定の直径でより薄いチューブ設計は、従来の設計ルー
ルに反しており、容量をより小さくするためにイオン化
の減少を予測しうる。殆どの設計では、チューブ厚は選
択された材料の絶縁強度に依存する。当業者は、従来技
術のプレイオン化チューブ設計技術が高絶縁強度を備え
る材料を選択することであり、この容量と適合させるた
めに壁厚を決定することと認識する。例えば、サファイ
ア材料は、１２００ボルト／ミルから１７００ボルト／
ミルまでの範囲の絶縁強度を有することが知られてい
る。それ故、０．０３５インチの絶縁厚は、レーザが２
５ｋＶで作動するならば、２の安全ファクタを提供す
る。この設計は、低容量を生み出すが、しかしながら、
レーザ作動のこの減少した容量の実際の影響は無視でき
うることを発見し、電極ギャップの幾何学的な放射の測
定は驚くべきコトに増加する。一定の直径、より薄いチュ
ーブ壁、一体化ブッシング設計のため、材料の単一ピー
スはアンチトラッキング溝１７０を提供するように加工
される。出願人が兆候純度材料を使用し続けても、単一
ピース構造のため、超高純度（即ち、９９．９％）ポリ
クリスタル半透明酸化アルミニウムセラミックを使用す
る必要はない。ブッシング１８０とチューブ１４５との
間の一体関係を人工的に作り出すために、拡散結合のた
めに準備したチューブ幾何学の困難な表面研磨を実行す
る必要はない。実際に、高純度は材料の多孔性と同じく
らい重要な特徴ではないことは分かっている。より高多
孔性で更に絶縁強度が低下することが見いだされた。そ
の結果、市販グレードセラミックは、少なくとも９９．
８％の純度を備えるのが好ましく、Coors Ceramics Com
panyによって製造されたような材料番号AD-998Eのよう
な低多孔性であり、３００ボルト／ミルの絶縁強度で使
用される。以前に記載したようにそこに配置されるアン
チトラッキング溝１７０を有するブッシング１８０は、
カソードから地面１６０までチューブの表面に沿って軸
線方向の高電圧トラッキングを妨げるように作動する。
【００１７】上述の通り、出願人は単一のプレイオン化
装置が２つのプレイオン化装置よりも劇的に良く作動す
ることを発見し、上で説明したように、第１の好ましい
実施形態は電極の上流に単一のプレイオン化装置を配置
する。出願人はまた、下流に配置された単一のプレイオ
ン化装置で実験をし、所定のブロワー速度で、この配置
が、２つのチューブ配置で上流に配置されたものよりも
実質的に良いパルスエネルギ安定性を作り出すことを発
見した。
【００１８】高効率チャンバ レーザの効率を改良するためにチャンバに対して改良が
なされた。アルミナ、Al2O3を包含する単一ピースカソ
ード絶縁体５５Ａは、図６Ａに示したように上部チャン
バ構造からカソードを絶縁する。従来技術の設計では、
８つの別々の絶縁体が、絶縁体の熱膨張ストレスのため
の絶縁体のクラッキングを回避するために必要であっ
た。この重要な改良によって、チャンバのヘッド部分
が、ピーク容量８２のカソード８３の間の距離を著しく
減少させることができる。ピーク容量アレイ８２を形成
する個々のキャパシタ５４Ａは、従来技術と比較してカ
ソードにより近く水平に移動する。単一ピース絶縁体と
チャンバ構造との間の熱膨張の差を減少させるために、
上部チャンバ８Ａは、アルミニウムよりもAl2O3に近い
熱膨張係数を有するＡＳＴＭ Ａ３Ｃスチールから製造
されている。チャンバ８の底部８Ｂはアルミニウムであ
るが、出願人は、ＡＳＴＭ Ａ３Ｃスチールとアルミニ
ウムとの間の熱膨張の差が問題ではないことを理解して
いる。スチールとアルミニウムの両方のパーツはニッケ
ル被覆されている。市販のリソグラフィレーザ用の従来
のカソードは、典型的には図３に示したようなカソード
支持バー５３によって支持されている。この好ましい実
施形態では、カソード支持バーは削除され、カソード８
３が僅かに薄くされ、単一ピース絶縁体５５Ａの上に直
接取り付けられる。カソード８３は、ロッド８３Ａ及び
接続ナット８３Ｂを介して１５のフィードによってピー
クキャパシタ８２の高電圧側８２Ａに接続される。好ま
しい実施形態では、新しいアノード支持バー８４Ａが、
従来技術のアノード支持バーよりも実質的に大きく、ガ
スフロー領域に配置されたフィン８４Ｂを含む。これら
の特徴の両方は、アノードの温度変動を最小にする。
【００１９】金属シール 出願人は、従来技術のエラストマシールがフッ素ガスと
反応し、レーザ性能を低下させるレーザガスの汚染物を
生成することを発見した。本発明の好ましい実施形態
は、レーザチャンバを密封するために全て金属シールを
使用する。好ましい金属シールは、錫メッキインコネル
１７１８シールである。
【００２０】モネル電流リターン及び羽根 出願人はまた、ステンレススチールの要素がまた、レー
ザガスの汚染物を生成するようにフッ素と反応すること
を発見した。それ故、この好ましい実施形態では、従来
技術のステンレススチール電流リターン構造及びガスフ
ロー羽根は、モネル電流リターン２５０及びモネルフロ
ー羽根２５２及び２５４と置換される。
【００２１】音響バッフル 出願人は、２０００Ｈｚ又はそれ以上で作動する狭帯域
エキシマレーザによって作り出されたレーザビームの質
の歪の著しい原因が、チャンバ構造の要素から電極の間
の空間に戻るように反射される１つのパルスの放電によ
って生成される音響衝撃波であり、０．５ミリ秒後に生
じる次のパルスのレーザビームを歪ませる。ここ（図６
Ａ参照）に記載した実施形態は、レーザチャンバの両側
に角度がつけられており溝がついた音響バッフル６３Ａ
及び６４Ａによってこの影響を実質的に最小にする。こ
れらのバッフルは、音響エネルギの一部を吸収し、音響
エネルギの一部を電極から離れるようにレーザチャンバ
の下部領域の方へ下げるように反射させる。この好まし
い実施形態では、バッフルは、幅０．１ミル、深さ０．
３ミル、間隔０．２ミルの溝を備える金属構造に加工さ
れ、深さ０．３ミルの溝を図６Ａのバッフル６３で示
す。これらのバッフルは、音響衝撃波によって生じたパ
ルス品質の歪を実質的に低減させるために実際のテスト
によって示されている。
【００２２】出願人はまた、音響衝撃の影響が、放電に
おけるストリーマーを減少させることによって最小にさ
れることを発見した。実際に、本発明の好ましい実施形
態において、変化は、（以前に議論した）チャンバヘッ
ドと、音響バッフルを必要としないように音響衝撃を減
少するように設計された新しいプレイオン化装置でなさ
れた。
【００２３】ファン改良 本発明のこの好ましい実施形態は、従来技術のガスサー
キュレータにおける大きな改良を含んでおり、レーザの
性能を大きく改善する。これらの改良は、鑞付けなしの
ブロワーブレード構造の構築である。共鳴の影響を大幅
に低減する非対称ブレード配置と、改良されたベアリン
グである。
【００２４】シリコンフリー・ファンブレード構造 出願人は、ブロワーブレード構造において一般に使用さ
れる鑞付材料がレーザチャンバにおけるSiF6の主なソー
スであることを発見した。このガスは、ＫｒＦレーザの
レーザ性能を著しく低下させるが、ＡｒＦレーザ及びＦ
2レーザに関しても総合的にひどいものである。出願人
はこの問題に対して４つの解決手段を確認した。第１
に、ブレード構造を、材料（この場合ではアルミニウ
ム）の固体ブロックから部分的に加工する。別の解決手
段は、部分的にブレード構造を鋳造することである。次
いで、セグメントは、新しい材料を追加することなく電
子ビーム溶接を使用して互いに溶接される。それは、ブ
レードをフレーム構造に結合させることによってブレー
ド構造を製造するのにも適しているが、この場合、結合
は従来技術の鑞付プロセスの代わりに電子ビーム溶接に
よってなされる。第４の方法は、シリコンフリーはんだ
を使用したはんだ付プロセスを使用してブレードをフレ
ーム構造に結合することである。アルミニウム６０６１
は、全てのコンポーネント部品のベース材料として使用
されている。次いで、これらのパーツは、はんだ付プロ
セスの前に銅メッキされる。全てのパーツが組み立てら
れるとき、ファンは次いで、真空炉内で典型的には９１
％錫（Ｓｎ）及び９％亜鉛（Ｚｎ）で低温はんだを用い
て互いにはんだ付けされる。このはんだは、シリコンの
欠乏、及び、銅メッキされたアルミニウムと作用する能
力のために選択される。組立られ、はんだ付けされたフ
ァンは次いで、ニッケルめっきされる。この製造方法
は、製造が安価な非シリコンファンを生み出す。
【００２５】共鳴の影響の低減 従来技術のブロワーブレード構造は、２３の長手ブレー
ドと垂直なブロワーが構成されていた。これらのブレー
ドは、構造の周りで対称に取り付けられる。実質的な共
鳴の影響は、ファンパラメータと実際のレーザ性能の両
方に関して測定される。レーザビームの摂動は、ファン
の回転周波数の２３倍で音響波に対応して示される。ベ
アリング性能での逆の影響はまた、ファンの回転周波数
の２３倍に対応して測定される。
【００２６】ファン構造設計における改良は、図１４Ａ
に示したような非対称ブレード配置を必要とする。ファ
ンブレード構造が１６の個々に加工されたもので形成さ
れ、若しくは、２３のブレードを備える各セグメントを
有するカートセグメントである図１４Ｂに示したような
変形実施形態は、360°／（15×23）だけ、又は、隣接
するセグメントに対して約１°だけ各セグメントを回転
することである。ファンブレード構造製造に対する鋳造
アプローチ又は加工において比較的容易にすることがで
きる別の改良は、図１４Ｃの３２０で示したようにエア
ーフォイル内にブレードを形成することである。従来技
術のブレードはスタンプされ、スタンプされたブレード
の２つの断面を３１４で比較して示す。３１８及び３３
０で示された回転の方向は、ブレード構造円周を表す。
従来のブレードが均一の厚さであるのに対して、エアー
フォイル・ブレードは、周囲リード端、密集中央部、及
び、テーパー跡端を包含するテア形状プロファイルを有
する。
【００２７】ベアリング改良 本発明の実施形態は、従来技術を超える別の２つの改良
ベアリングのうちの１つを使用することができる。 セラミックベアリング 本発明の好ましい実施形態は、セラミックベアリングを
包含する。好ましいセラミックベアリングは、化学合成
された潤滑油、好ましくはパーフルオロポリアルキルエ
ーテル（ＰＦＰＥ）で潤滑された窒化シリコンである。
これらのベアリングは、従来技術のエキシマレーザファ
ンベアリングと比較して実質的に長い寿命を提供する。
更に、ベアリング又は潤滑油のいずれも、高い反応フッ
素ガスによって著しく影響されない。
【００２８】磁気ベアリング 本発明の別の好ましい実施形態は、図５に示したような
ファン構造を支持する磁気ベアリングで作られる。この
実施形態では、ファンブレード構造１４６を支持するシ
ャフト１３０は、アクティブ磁気ベアリングシステムに
よって順番に支持され、ブラシのないＤＣモータ１３０
によって駆動され、モータのロータ１２９及び少なくと
も２つのベアリングのロータ１２８がレーザキャビティ
のガス環境内に密封され、モータスタータ１４０と、磁
気ベアリングマグネットのコイル１２６がガス環境の外
側に配置される。この好ましいベアリング設計はまた、
ガス環境の外側に配置されたコイルをも有するアクティ
ブ磁気スラストベアリング１２４を包含する。
【００２９】エアロダイナミック・アノード支持バー 図３に示したように、ブロワー１０からの従来技術のガ
スフローは、アノード支持バー４４によって電極６Ａと
６Ｂとの間に流れるように付勢される。しかしながら、
出願人は、図３に示したような支持バー４４の従来技術
の設計が、チャンバの振動の結果ブロワベアリングに移
動して、ブロワに実質的なエアロダイナミック反力を生
じさせることを発見した。出願人は、これらの振動力が
ブロワベアリングの摩擦の原因であり、不定期ののベア
リング故障の可能性があることを推察した。出願人は他
の設計をテストし、幾つかを図１２Ａ乃至１２Ｅに示
し、その全てのものが長時間にわたって分配することに
よってエアロダイナミック反力を減少させ、反力は支持
バー４４の端の近くでブレードが通る各時間を生じさせ
る。出願人の好ましいアノード支持バー設計のうちの一
つを図６Ａに８４Ａで示す。この設計は、アノード温度
節約を最小にする実質的により大きな質量を有する。ア
ノード及びアノード支持バーの総量は約３．４ｋｇであ
る。また、この設計は、アノードに追加の冷却を提供す
るフィン８４Ｂを包含する。出願人のテストは、音響バ
ッフル及びエアロダイナミックアノード支持バーの両方
が、ガスフローが制限されるようにガスフローを僅かに
減少させ、これらの２つの改良の利用はトレードオフの
解析を含む。これらの理由に関する２つの改良は、図６
Ａに示すが、図６にはない。
【００３０】パルスパワーシステム ４つのパルスパワーモジュールの機能的記載 好ましいパルスパワーシステムが、図８Ａ及び８Ｂに示
したような４つの別々のモジュールに製造され、各々が
エキシマレーザシステムの重要なパーツとなり、各々は
パーツ故障又は通常予防メンテナンスプログラムの間の
発生の際に迅速に置換することができる。これらのモジ
ュールは出願人によって設計された、高電圧電源モジュ
ール２０、整流子モジュール４０、圧縮ヘッドモジュー
ル６０、及び、レーザチャンバモジュール８０である。
【００３１】高電圧電源モジュール 高電圧電源モジュール２０は、ソース１０から３００ボ
ルトＤＣに２０８ボルト３相プラントパワーを変換する
ために３００ボルト整流器２２を包含する。インバータ
２４は、１００ｋＨｚ乃至２００ｋＨｚの範囲で、整流
器２２の出力を高周波数３００ボルトパルスに変換す
る。周波数及びインバータ２４の周期は、システムの究
極的な出力パルスエネルギのコース規則を提供するため
に、ＨＶ電源制御ボード２１によって制御される。イン
バータ２４の出力は、ステップアップトランス２６にお
いて約１２００ボルトまでステップされる。トランス２
６の出力は、標準的なブリッジ整流器回路３０及びフィ
ルタキャパシタ３２を有する整流器２８によって１２０
０ボルトＤＣに変換される。回路３０からのＤＣ電気的
エネルギは、図８Ａに示したようにインバータ２４のオ
ペレーションを制御するＨＶ電源制御ボード２１によっ
て指示されるように整流子モジュール４０においてキャ
パシタ４２をチャージする８．１μＦＣ0をチャージす
る。ＨＶ電源制御ボード２１内のセットポイントは、レ
ーザシステム制御ボード１００によって設定される。
【００３２】読者は、図８Ａに示したようなこの実施形
態において、レーザシステムに関するパルスエネルギ制
御が電源モジュール２０によって提供されることに注意
すべきである。整流子４０及び圧縮ヘッド６０における
電気回路は、２０００回／秒のレートで電気的パルスを
形成し、パルス電圧を増幅し、パルスの間の時間で圧縮
させるために電源モジュール２０によってチャージキャ
パシタ４２にストアされた電気的エネルギを利用するた
めに単に役に立つ。この制御の例として、図８Ａは、制
御ボード１００におけるプロセッサ１０２が、充電サイ
クル中、固体物理スイッチ４６によって下流回路から絶
縁される充電キャパシタ４２に正確に７００ボルト提供
するための電源を制御することを示す。スイッチ４６の
クロージャーの近くにある整流子４０及び圧縮ヘッド６
０における電気回路は、制御ボード１００におけるプロ
セッサ１０２によって決定される必要がある正確なエネ
ルギで次のレーザパルスを提供するために必要な電極８
３及び８４にわたって、キャパシタ４２にストアされた
電気的エネルギを正確な電気的放電パルスに非常に迅速
に且つ自動的に変換する。
【００３３】整流子モジュール 整流子モジュール４０は、Ｃ0チャージキャパシタ４２
を有し、この実施形態では、８．１μＦの総容量を提供
するために並列に接続されたキャパシタのバンクであ
る。電圧分割器４４は、電気的パルスに形成され、整流
子４０及び圧縮ヘッド６０に圧縮され及び増幅されたと
き、ピークキャパシタ８２と、電極８３及び８４に所望
の放電電圧を作り出す電圧（「制御電圧」と呼ぶ）にキ
ャパシタ４２のチャージを制限するように制御ボード２
１によって使用されるＨＶ電源制御ボード２１に対して
フィードバック電圧信号を提供する。
【００３４】（２０００Ｈｚパルス／秒のパルス周波数
で約３ジュール及び１６，０００ボルトのレンジで電気
的パルスを提供するように設計された）この実施形態で
は、（図８Ｆ１に示したような）約２５０マイクロ秒
が、８００ボルトまで充電キャパシタ４２をチャージす
るために電源２０に関して要求される。それ故、整流子
制御ボード４１からの信号が、充電キャパシタＣ0にス
トアされた３ジュールの電気エネルギを１６，０００ボ
ルトに変換する非常に早いステップを示す固体物理スイ
ッチ４４を閉じるとき、所望の電圧で十分に充電され、
安定する。この実施形態に関して、固体物理スイッチ４
６は、ＩＧＢＴスイッチであるけれども、ＳＣＲｓ、Ｇ
ＴＯｓ、ＭＣＴｓ等のような他のスイッチ技術も使用可
能である。６００ｎＨチャージインダクタ４８は、スイ
ッチ４６がＣ0充電キャパシタ４２を放電するように閉
じている間、スイッチ４６を介して電流を一時的に制限
するように固体物理スイッチ４６と直列である。
【００３５】パルス生成ステージ 高電圧パルスパワー生成の第１ステージは、パルス生成
ステージ５０である。パルスを生成するために、充電キ
ャパシタ４２のチャージは、ＩＧＢＴスイッチ４６を閉
じることによって図８Ｆ２に示すように約５μ秒の時点
でＣ1８．５μＦキャパシタ５２にスイッチされる。
【００３６】圧縮の第１ステージ 可飽和インダクタ５４は、キャパシタ５２にストアされ
た電圧を初期状態としてオフに保持し、次いで、圧縮６
１の第１のステージに関して、図８Ｆ３に示したよう
に、約５５０ｎｓの間の遷移時間で、１：２３ステップ
アップパルストランス５６を介してキャパシタ５２から
Ｃp-1キャパシタ６２までチャージの移動をすることが
できる飽和状態になる。
【００３７】パルストランス５６の設計を以下に示す。
パルストランスは、７００ボルト１７，５００アンペア
５５０ｎｓパルスレートを１６，１００ボルト７６０ア
ンペア５５ｎｓパルスに非常に効果的に遷移し、圧縮ヘ
ッドモジュール６０においてＣp-1キャパシタバンク６
２に非常に一時的にストアされる。
【００３８】圧縮ヘッドモジュール 圧縮ヘッドモジュール６０は更にパルスを圧縮する。 圧縮の第２ステージ （約１２５ｎＨ可飽和インダクタンスを備える）Ｌp-1
可飽和インダクタ６４は、おおよそ５５０ｎｓの間、１
６．５ｎＦＣp-1キャパシタバンク６２に電圧をオフに
保持し、次いで、レーザチャンバ８０の頂部に配置され
た１６．５ｎＦＣpピークキャパシタ８２で（約１００
ｎｓ）Ｃp-1にチャージを流すことができ、電極８３及
び８４、及び、プレイオン化装置５６Ａと並列に電気的
に接続される。Ｃpピークキャパシタ８２をチャージす
るための５５０ｎｓ長パルスの１００ｎｓ長パルスへの
この変換により、図８Ａの６５に示したような圧縮の第
２及び最後のステージを作ることができる。
【００３９】レーザチャンバモジュール 約１００ｎｓ後、チャージは、レーザチャンバモジュー
ル８０の一部として頂部に取り付けられたピークキャパ
シタ８２に流れはじめ、ピークキャパシタ８２の電圧
は、約１４，０００ボルトに達し、電極間で放電をはじ
める。最後の約５０ｎｓの放電の間、エキシマレーザの
光学的共鳴チャンバ内でレイジングが生じる。光学共鳴
チャンバは、図８Ａの８６として示された２つのプリズ
ム波長セレクタ及びＲ−ｍａｘミラーと一緒に、出力カ
プラ８８によってこの例では包含されるライン選択パッ
ケージ８６によって構成される。このレーザパルスは、
狭帯域であり、２０乃至５０ｎｓ、約１０ｍＪの１５７
ｎｍパルス、２０００パルス／秒までの繰り返し数であ
る。パルスはレーザビーム９０を構成し、ビームのパル
スは、図８Ａに全て示したようなフォトダイオード９２
によってモニタされる。
【００４０】パルスエネルギの制御 フォトダイオード９２からの信号は、制御ボード１００
のプロセッサ１０２に転送され、プロセッサは、このエ
ネルギ信号と、次の及び／又は更なるパルスに関するコ
マンド電圧を設定するために（パルスエネルギ制御アル
ゴリズムと名付けられた後の項で議論するような）好ま
しくは他の歴史的なパルスエネルギデータとを使用す
る。好ましい実施形態では、レーザは（約０.１秒のデ
ッドタイムで区切られ２０００Ｈｚで１００パルス０．
５秒バーストするような）一連の短いバーストで作動
し、制御ボード１００のプロセッサ１０２は、パルス間
のエネルギ変化を最小にするように、また、バースト間
のエネルギ変化を最小にするように次のパルスに関して
制御電圧を選択するために他の歴史的パルスプロファイ
ルデータと一緒にバーストにおける全ての前のパルスの
エネルギ信号と一緒に最も近いパルスエネルギ信号を使
用する特定のアルゴリズムでプログラムされる。この計
算は、約３５μｓの間、このアルゴリズムを使用して制
御ボード１００のプロセッサ１０２によって実行され
る。レーザパルスは、図８Ｆ３に示されたＩＧＢＴスイ
ッチ４６のＴ0発火に続く約５μＳ生じ、約２０μｓは
レーザパルスエネルギデータを修正するために要求され
る。（スイッチ４６の発火の開始をＴ 0と呼ぶ。）従っ
て、新しい制御電圧値はかくして、（２０００Ｈｚで発
火期間が５００μｓである）前のパルスに関してＩＧＢ
Ｔスイッチ４６の発火の後、約７０ミリ秒（図８Ｆ１に
示したように）準備される。エネルギ制御アルゴリズム
の特徴を以下に記載し、米国特許出願第09/034,870号に
より詳細が記載されており、ここにリファンレンスとし
て組み入れる。
【００４１】エネルギ回収（Recovery） この好ましい実施形態は、前のパルスからのチャージキ
ャパシタ４２への過剰なエネルギを回収する電気回路を
提供する。この回路は不用なエネルギを実質的に減少さ
せ、レーザチャンバ８０にリンギング後、事実上除去す
る。
【００４２】エネルギ回収回路５７は、エネルギ回収イ
ンダク５８及びエネルギ回収ダイオード５９を包含し、
図８Ｂに示したようにＣ0チャージキャパシタ４２にわ
たって直列に接続される。パルスパワーシステムのイン
ピーダンスがチャンバのそれに精密に適合せず、チャン
バインピーダンスがパルス放電中に種々のオーダーで変
化するので、否定的な挙動「反射」は、チャンバからパ
ルス生成システムのフロントエンドの方に戻るように広
がるメインパルスから生成される。過剰エネルギが、圧
縮ヘッド６０及び整流子４０を介して戻るように広げら
れた後、スイッチ４６は、コントローラによってトリガ
信号の除去のために開けられる。エネルギ回収回路５７
は、ダイオード５９によってインダクタ５８における電
流の反転に対して固定されるような（Ｌ−Ｃ回路のリン
ギングの半分の回路がジャージキャパシタ４２及びエネ
ルギ回収インダクタ５８から作られる）共鳴フリーホイ
ーリングを介してチャージキャパシタ４２に負電圧を生
成する複数の反射を反転させる。得られる結果は、チャ
ンバ８０から反射された実質的に全てのエネルギが、各
パルスから回収され、次のパルスに関して利用されうる
ように準備された正チャージとしてチャージキャパシタ
４２にストアされることである。図８Ｆ１、２及び３
は、キャパシタＣ0，Ｃ1，Ｃp-1及びＣpのチャージを示
すタイムラインチャートである。チャートはＣ0のエネ
ルギ回収のプロセスを示す。
【００４３】磁気スイッチバイアス 可飽和インダクタで使用される磁気材料の完全なＢ−Ｈ
曲線スイングを完全に利用するために、ＤＣバイアス電
流は、各インダクタがその時逆に飽和しているならば、
パルスがスイッチ４６を閉じることによって初期化され
る。
【００４４】整流子可飽和インダクタ４８及び５４の場
合では、これは、インダクタを介して（通常のパルス電
流フローの方向と比較して）後ろの方におおよそ１５Ａ
のバイアス電流フローを提供することによって達成され
る。このバイアス電流は、絶縁インダクタＬＢ１を介し
てバイアス電流ソース１２０によって提供される。実際
の電流フローは、整流子の接地を介して、パルストラン
スの１次巻線を介して、可飽和インダクタ５４を介し
て、可飽和インダクタ４８を介して、矢印Ｂ１によって
示されたようなバイアス電流ソース１２０に戻るように
絶縁インダクタＬＢ１を介して電源から移動する。
【００４５】圧縮ヘッド可飽和インダクタの場合では、
おおよそ５Ａのバイアス電流Ｂ２が、絶縁インダクタＬ
Ｂ２を介して第２のバイアス電流ソース１２６から提供
される。圧縮ヘッドで、電流は分裂し、大多数のＢ２−
１は可飽和インダクタＬｐ−１ ６４を介して進み、第
２のバイアス電流ソース１２６に戻るように絶縁インダ
クタＬＢ３を介して戻る。電流Ｂ２−２のより少ない部
分は、圧縮ヘッド６０及び整流子４０と接続するＨＶケ
ーブルを介し、グランドに対するパルストランス２次巻
線を介し、第２のバイアス電流ソース１２６に戻るよう
にバイアス抵抗を介して、戻るように移動する。この第
２の小さな電流は、パルストランスをバイアスするのに
使用され、それはまたパルスオペレーションに関してリ
セットされる。それそれ二股に分裂する電流の量は、各
パスにおける抵抗によって決定され、各パスがバイアス
電流の正しい量を受けるように故意に調整される。
【００４６】電流の方向 この実施形態では、我々は、システムを介して標準の３
相電源１０から電極、及び「順方向」として電極８４を
超えてグランドにパルスエネルギを流し、この方向を順
方向とする。我々が、順方向伝導である可飽和インダク
タのような電気的コンポーネントに言及するとき、我々
は、それが電極に向かう方向で「パルスエネルギ」を導
くように飽和するようにバイアスすることを意味する。
それが逆方向伝導であるとき、チャージキャパシタに向
かって電極から離れる方向でエネルギを導くように飽和
するようにバイアスされる。システムを介する電流（又
は電子の流れ）の実際の方向は、あなたがシステムの何
処にいるかに依存する。混乱の原因の可能性としてこれ
を除去するためにいま電流の方向を説明する。
【００４７】図８Ａ及び８Ｂを参照すると、この好まし
い実施形態では、Ｃ0キャパシタ４２は、（例えば）＋
７００ボルトにチャージされ、スイッチ４６が閉じたと
き、電流はＣ1キャパシタ５２に向かう方向でインダク
タ４８を介してキャパシタ４２から流れる（電子は実際
は反対の方向に流れることを意味している）。同様に、
電流はグランドに向かってパルストランス５６の１次側
を介してＣ1キャパシタ５２から流れる。従って、電流
及びパルスエネルギの方向は、チャージキャパシタ４２
からパルストランス５６まで同じである。「パルストラ
ンス」と題した後の項目で説明するように、パルストラ
ンス５６の１次ループと２次ループの両方における電流
はグランドに向かう。結果として、（放電の（典型的に
は約８０％）の主な部分を表す）放電の最初の部分の
間、パルストランス５６と電極との間の電流はトランス
５６に向かう電極から離れるような方向である。それ
故、主な放電の間、電子の流れの方向は、グランドか
ら、インダクタ６４を介して一時的にＣp-1キャパシタ
６２に、一時的にＣpキャパシタ８２に２次パルストラ
ンス５６を介し、インダクタ８１を介し、放電プラズマ
を介して（放電カソードと呼ばれる）電極８４を介し、
電極８３を介し、グランドに戻るような方向である。従
って、主な放電中、パルストランス５６と電極８４及び
８３の間で、電子はパルスエネルギと同じ方向に流れ
る。放電の主な部分をすぐに流し、電流及び電子の流れ
は反転し、逆の電子の流れは、接地された電極８４を介
して、電極８３に対して電極間の放電空間を介して、ト
ランス５６からグランドまで回路を介して戻るように、
グランドから流れる。トランス５６を介して逆の電子の
流れの経路は、図８Ｆ２に質的に示したような最終的に
負のＣ0にチャージするように（メインパルスの電流と
同じ方向で）パルストランス５６の「１次」側を介して
グランドからの電子の流れを伴うトランス５６の「１
次」ループにおける電流を作り出す。Ｃ0の負のチャー
ジは、上述の「エネルギ回収」と名付けた項目で説明し
たように、図８Ｆ２に示したように反転する。
【００４８】パルスパワーコンポーネントの詳細な説明 電源 好ましい実施形態の電源部分の更に詳細な回路図を図８
Ｃに示す。図８Ｃに示したように、整流器２２は、１５
０ボルト乃至−１５０ボルトＤＣ出力のパルスを備える
６パルス相制御整流器である。インバータ２４は、実際
には３つのインバータ２４Ａ，２４Ｂ及び２４Ｃであ
る。インバータ２４Ｂ及び２４Ｃは、８．１μＦＣ0チ
ャージキャパシタ４２の電圧がコマンド電圧より低い５
０ボルトのとき、ターンオフされ、インバータ２４Ａ
は、Ｃ0４２の電圧がコマンド電圧を僅かに超えると
き、ターンオフされる。このプロシージャは、チャージ
の終わり付近のチャージレートを減少させる。セットア
ップトランス２６Ａ，２６Ｂ及び２６Ｃは、７ｋｗで各
々作動し、電圧を１２００ボルトＡＣに変換する。
【００４９】３つのブリッジ整流器回路３０Ａ，３０Ｂ
及び３０Ｃを示す。ＨＶ電源制御ボード２１は、１２ビ
ットディジタルコマンドをアナログ信号に変換し、それ
をＣ 0電圧モニタ４４からのフィードバック信号４５と
比較する。フィードバック電圧がコマンド電圧を超える
とき、インバータ２４Ａを上述のようにターンオフし、
電源内にストアされたエネルギを消失させるためにＱ２
スイッチ３４を閉じ、電源に更なるエネルギが残らない
ようにＱ３絶縁スイッチ３６を開け、Ｃ0の電圧がコマ
ンド電圧と等しくなるまでＣ０４２の電圧を絞るように
落とすようにＱ１ブリードスイッチ３８を閉じる。その
時、Ｑ１を開ける。
【００５０】整流子及び圧縮ヘッド 整流子４０及び圧縮ヘッド６０の主なコンポーネントを
図８Ａ及び８Ｂに示し、システムのオペレーションに関
して上で議論した。この項では、我々は整流子の製造の
詳細について記載する。
【００５１】固体物理スイッチ この好ましい実施形態では、固体物理スイッチ４６は、
ペンシルベニア州ＹｏｕｎｇｗｏｏｄのオフィスのＰｏ
ｗｅｒｅｘ，Ｉｎｃ．によって提供されるP/NCM 1000 H
A-28H IGBTスイッチである。
【００５２】インダクタ インダクタ４８，５４及び６４は、米国特許第5,448,58
0号及び第5,315,611号に記載されたものと同様な可飽和
インダクタである。好ましい可飽和インダクタの設計の
平面図及び断面図を図８Ｇ１及び８Ｇ２にそれぞれ示
す。この実施形態のインダクタでは、３０１，３０２，
３０３及び３０４のような金属片を除外するフラックス
を、インダクタにおける漏れフラックスを低減させるた
めに図８Ｇ２に示すように加える。このインダクタに対
する電流の入力は、キャパシタ６２にも接続されたバス
に対して３０５でのスクリュー接続である。電流は、垂
直な導体を介して４．５ループをなす。位置３０５か
ら、電流は、１Ａと名付けた中央の大きな直径の導体を
下がって進み、１Ｂと名付けた周囲の６つの小さな導体
を上がり、２Ａを下がり、２Ｂを上がり、全てのフラッ
クス除外要素を下がり、３Ｂを上がり、３Ａを下がり、
４Ｂを上がり、４Ａを下がり、電流は位置３０６に出
る。ハウジング６４Ａのようなポットは、高電圧電流リ
ードとして役立つ。可飽和コンダクタの「ふた（li
d）」６４Ｂはテフロンのような電気的に絶縁材料を包
含する。従来技術のパルスパワーシステムでは、オイル
絶縁電気的コンポーネントからのオイル漏れが問題であ
った。この好ましい実施形態では、オイル絶縁コンポー
ネントは、可飽和インダクタに対して制限され、オイル
は、上述したような高電圧接続出力リードである金属ハ
ウジング６４Ａを包含するポット状のオイルに包含され
る。全てのシール接続は、オイル漏れの可能性を実質的
に除去するためにオイルレベルの上に配置される。例え
ば、インダクタ６４における最低のシールを図８Ｇ２の
３０８に示す。フラックス除去金属コンポーネントがイ
ンダクタを介して電流パスの中央にあるので、電圧は、
フラックス除去金属パーツと他のターンの金属ロッドと
の間の空間を安全にオフに保持する際に下げることがで
きる。フィン３７０は、熱除去を増加させるために提供
される。
【００５３】キャパシタ キャパシタバンク４２，５２及び６２は、市場で入手可
能な在庫がある並列に接続されたキャパシタのバンクを
全て包含する。これらのキャパシタは、ジョージア州Ｓ
ｍｙｒｎａにオフィスがあるＭｕｒａｔａのようなサプ
ライヤから入手可能である。キャパシタ及びインダクタ
を接続する出願人の好ましい方法は、へ異国特許第5,44
8,580号に記載されたのと同様な仕方で厚手のニッケル
被覆された銅リードを有する特定のプリント回路基板の
正及び負のターミナルに対してそれらをはんだ又はボル
トでとめることである。
【００５４】パルストランス パルストランス５６はまた、米国特許第5,448,580号及
び第5,313,481号に記載されたパルストランスと同様で
あるが、この実施形態のパルストランスは、２次巻線及
び２３の別々の１次巻線の内側に一回まわるだけであ
る。パルストランス５６の図面を図８Ｄに示す。２３の
１次巻線の各々は、図８Ｄの底端に沿って示したよう
に、プリント回路基板５６Ｂの正及び負のターミナルに
ボルトで取り付けられた（各々がねじ山がつけられたボ
ルト穴を備えるフラット端を備える）２つのフランジを
有するアルミニウムスプール５６Ａを有する。絶縁体５
６Ｃは、隣接するスプールの負のターミナルから各スプ
ールの正のターミナルを分離する。スプールのフランジ
の間は、約１／３２インチの壁厚を備え、外径０．８７
５長さ1 1/16の中空シリンダである。スプールは、絶縁
されたＭｅｔｇｌａｓ（商標）ラッピングの外径が２．
２４インチになるまで、１インチ幅の０．７ミル厚のＭ
ｅｔｇｌａｓ（商標）２６０５Ｓ３Ａ及び０．１ミル厚
のマイラーフィルムで包まれる。一つの１次巻線を形成
する単一包囲スプールの斜視図を図８Ｅに示す。
【００５５】第２のトランスは、電気的ガラスのチュー
ブを絶縁するきつい取り付けに取り付けられた単一のス
テンレススチールロッドである。巻線は、図８Ｄに示し
たような４つの部分である。図８Ｄの５６Ｄに示したよ
うな第２のステンレススチールは、５６Ｅでプリント回
路基板５６Ｂのグランドリードに接地され、高電圧ター
ミナルを５６Ｆとして示す。上述のように、１次巻線の
＋ターミナルと−ターミナルとの間の７００ボルトパル
スが、１乃至２３ボルトトランスに関して第２の側のタ
ーミナル５６Ｆでマイナス１６,１００ボルトパルスを
生成する。この設計は、非常に早い出力立ち上がり時間
を許容する非常に低い漏れインダクタンスを提供する。
【００５６】レーザチャンバパルスパワーコンポーネン
ト Ｃpキャパシタ８２は、レーザチャンバ圧力ベッセルの
頂部に取り付けられた２８の０．５９ｎｆキャパシタの
バンクを包含する。電極８３及び８４はそれぞれ、約
０．５乃至１．０インチだけ間隔が隔てられた約２８イ
ンチ長の固体ブラスバーである。この実施形態では、頂
部電極８３はカソードであり、底部電極８４は、図８Ａ
に示したようにグランドに接続される。
【００５７】圧縮ヘッド取り付け 本発明のこの好ましい実施形態は、図８Ｈ１及び８Ｈ２
に示した圧縮ヘッド取り付け技術を含む。図８Ｈ１は、
電極８３及び８４に関して圧縮ヘッドモジュール６０の
位置を示すレーザシステムの側面図である。この技術
は、圧縮リードチャンバ接続に関するインピーダンスを
最小にするように設計され、同時に圧縮ヘッドの迅速な
交換を容易にする。図８Ｈ１及び８Ｈ２に示したよう
に、接地は、図８Ｈ１の８１Ａ及び図８Ｈ２の８１Ｂに
示したように圧縮ヘッドの背面に沿っておおよそ２８イ
ンチ長のスロットタブ接続でなされる。スロットタブの
底部は、可撓性フィンガーストック８１Ｃで取り付けら
れる。好ましいフィンガーストック材料は、Ｍｕｌｔｉ
ｌａｍ（登録商標）と言う名前で売られている。
【００５８】高電圧接続は、可飽和インダクタ６４の６
インチ直径スムース底部と、図８Ｈ１の８９での可撓性
フィンガーストックのメイトアレイとの間でなされる。
上記のように、好ましいフィンガーストック材料はＭｕ
ｌｔｉｌａｍ（登録商標）である。この配置により、修
理又は予防メンテナンスのための圧縮ヘッドモジュール
の交換を約５分ですることができる。
【００５９】ガス制御モジュール この好ましい実施形態は、フッ素モニタの使用をせずに
選択したスイートスポット内にオペレーションをするこ
とができるフッ素制御システムである。この実施形態
は、図１６に対するリファレンスによって記載されう
る。
【００６０】フッ素欠乏 レーザチャンバ１は約２０．３リットルのレーザガスを
包含する。上述のように名目上、組成は３．５パーセン
トアルゴン、０．１パーセントフッ素であり、残りはネ
オンである。０．１パーセントフッ素は、０.００２３
リットル又は、３．５気圧での２．３ミルのフッ素の体
積を表す。レーザチャンバのフッ素の名目上の質量は、
約９７ｍｇである。純粋なフッ素の分圧は約３６０Ｐａ
であり、純粋フッ素（１％フッ素混合の約３６ｋＰａに
対応する）。（リソグラフィレーザに関して典型的であ
る）約４０％の装荷率でのレーザオペレーションでの通
常の作動中、フッ素は約３．９ｍｇ／時間の速度で欠乏
する（これは１時間あたりのチャンバー内のフッ素の約
４％に対応する）。純粋なフッ素の分圧に関して、フッ
素のこの通常の欠乏速度は、約１４Ｐａ／時間である。
１％フッ素ガス混合を使用してこの欠乏を補うために、
約１．４ｋＰａ／時間と等しい混合の体積をチャンバに
追加しなければならない。
【００６１】レーザに関するフッ素欠乏速度は、少しも
一定ではない。レーザファンが作動しているがレイジン
グが起こっていないならば、フッ素欠乏速度は、おおよ
そ半分カットされる。ファンがシャットダウンしている
ならば、フッ素欠乏速度は、約１／４までカットされ、
４０％装荷率欠乏速度になる。１００％装荷率で、欠乏
速度は、４０％装荷率欠乏速度の約２倍である。
【００６２】ガスファンクション・ソフトウェアにおけ
る温度補償 本発明の好ましい実施形態は、比較ガスが異なる時間又
は異なるシステムで生じるにじみ又は注入のように作用
するとき、温度の影響を除去する一般的な温度に全ての
ガス読み取りをシールするソフトウェアを包含する。任
意温度でのガス圧をまた、作動温度での等しい圧力を作
り出すように変化させる。温度補償は、作動条件下での
より調和したガス圧を作り出すためにガスファンクショ
ンソフトウェアに加えられる。
【００６３】閉じた体積のガスのモルの固定された数に
関して、比Ｐ／Ｔ（絶対温度に対する絶対体積）は一定
である。我々が、リファレンス温度での温度（それぞ
れ、Ｐ ref及びＴref）を定義し、次いで温度を変化させ
るならば、Ｐref／Ｔref＝Ｐ／Ｔとなり、それゆえ、 Ｐref＝Ｐ＊Ｔref／Ｔ （１） 又は、 Ｐ＝Ｐref＊Ｔ／Ｔref （２） となる。
【００６４】両方の場合において、温度Ｔでの圧力Ｐ
は、温度Ｔrefでの圧力Ｐrefに対応する。式（１）は、
圧力読み取りをリファレンス温度Ｔrefに戻るように変
化させ、例えば、異なる温度で記録された圧力の比較で
ある。式（２）は、Ｔrefでの所望の圧力を現在の温度
Ｔでの等しい圧力に変化させ、ガスファンクションに関
する圧力目標を設定する際に使用されうる。例えば、ガ
スフィルからの所望の圧力が５０℃（３２３．２°Ｋ）
で３６０ｋＰａであると仮定するならば、チャンバの温
度は２７℃（３００．２Ｋ）である。式（２）は、P=(3
60kPa)(300.2)/(323.2)=334kPaという補正された目標圧
力を生み出す。チャンバが２７℃でこの最初の圧力で満
たされているならば、５０℃の温度での圧力は、所望の
ように３６０ｋＰａとなり得る。
【００６５】通常の自動作動プロシージャ 図１６を参照すると、このプロセスは、以下のように達
成される。レーザチャンバは、上述のようなレイジング
ガス混合（即ち、０．１％Ｆｌ，３．５％Ａｒ及び９
６．４％Ｎｅ）で約３．６気圧（３６０ｋＰａ）まで満
たされる。このことにより、反射要素２０及び出力カプ
ラ２２を有する光学共鳴キャビティでレイジングし、そ
の結果、電極２１の間で周期的に放電する。レーザビー
ム２６は、出力カプラ８８を介してレーザを外に出し、
ビームの小さな部分は、ビームスプリッタ５２４で広げ
られ、高速フォトダイオードであるパルスエネルギモニ
タ５２８に向けられる。フィードバック信号が、回路５
３０を介して高電圧制御プロセッサ１００に送信され、
該プロセッサ１００は高電圧チャージシステム２０を調
整し、該システム２０は、（主に、フッ素濃度、最後に
満たされたときからの時間、及びレーザコンポーネント
の年齢に依存する）約６００ボルト乃至約１１００ボル
トの範囲において制御された高電圧入力を電圧圧縮及び
増幅回路４０乃至６０に提供し、該回路は、電極８３及
び８４にわたって約１１，０００ボルト乃至２０，００
０ボルトの範囲において高電圧チャージシステムから非
常に短い放電パルスまで高電圧を圧縮し且つ増幅する。
【００６６】５ｍＪのような所望のパルスエネルギを提
供するのに必要な放電電圧パルスの大きさは、フッ素濃
度と、レーザのこのタイプに実質的に依存する。作動電
圧範囲は、（上述の）テストの性能によって決定される
のが好ましく、フッ素濃度は、特定のレーザに関する
「スイートスポット」を判断するために測定される放電
電圧及びパルスパラメータにおける対応する変化で可能
な作動範囲を超えて変化するのは許容される。いったん
スイートスポット（例えば、６０２ボルト乃至６０８ボ
ルト）が決定されたならば、レーザは、図１６に示した
システムを使用してスイートスポット内で自動的に制御
されうる。
【００６７】スィートスポット電圧の上限よりも低いチ
ャージ電圧を備える所望のパルスエネルギを作り出すた
めのレーザを可能にするためにチャンバ内に十分なフッ
素が注入される。バルブ５１０，５０６，５０４，５１
５，５１７及び５１２を閉じ、フッ素欠乏によりチャー
ジ電圧がスイートスポット電圧の上限、この場合は６０
８ボルト、まで増加するまで、レーザは、所望のパルス
エネルギを提供するためにチャージ電圧を制御する高電
圧コントロール１００で作動する。ガス制御プロセッサ
５３６は、高電圧コントロール１００によって利用さ
れ、６０８ボルトに達したとき、プロセッサ５３６はバ
ルブ５０６を開け、次いで、その信号が安定した後に、
圧力トランス５０７からチャンバ圧力を読む。（この実
施形態では、１０，０００制御電圧値の平均が放電電圧
を確立するための平均である。１，０００Ｈｚで、これ
は１０秒かかる。）圧力の安定は約１０秒要する。チャ
ンバ圧力が、プレインジェクト目標圧力（例えば、２９
０ｋＰａ）よりも高いならば、ΔＰ／ΔＴの所定の値を
使用してガス制御プロセッサ５３６は、必要な時間を計
算し、次いで、プロセッサは、２９０ｋＰａまでチャン
バ圧力を下げるのに必要な時間の間、バルブ５１２を開
けさせ、次いで、バルブ５１２を閉める。バルブ５１２
は、小さなステップでブリップしうる。プロセッサ５３
６は、圧力を安定させるために１０秒待ち、トランス５
０７からの信号から再びチャンバ圧力を読む。プロセス
は繰り返されうるが、もしそうならば、レーザオペレー
タがバルブ５１２に関する所定のΔＰ／ΔＴタイミング
値をチェックするために知らされる。また、プロセッサ
は、にじみ期間中、測定に基づいてΔＰ／ΔＴの値を更
新するためにプログラムされうる。
【００６８】プレインジェクトの後、チャンバ圧力は約
２９０ｋＰａ又はそれ以下であるように決定される。バ
ルブ５０６を閉じ、バルブ５１５，５１０及び５０４を
開け、注入ボトル５０２は、ガスボトル５１４からハロ
ゲンリッチガスでチャンバ圧力に過度に以下のように圧
力がかけられる； このガスボトル１４は、１％Ｆｌ、１％Ｋｒ、及び９８
％Ｎｅの混合を包含する。次いで、バルブ５１５及び５
０４を閉じ、バルブ５０６を開け、レーザチャンバ１内
に流れるように注入ボトル５０２及びマニホールド５３
７からのガスを許容する。ボトル５０２及びマニホール
ド５３７のガスの体積は０.５６７リットルであり、ガ
スは、圧力がチャンバ、マニホールド及び注入ボトルで
等しくなるまで流れる。２９０ｋＰａの初期チャンバ圧
力を仮定すると、（可能な温度の影響を無視した）新し
い圧力はおおよそ以下のようになりうる： P=290.54。
【００６９】圧力の増加は０．５４ｋＰａであり、（約
２９０ｋＰａで）おおよそ のハロゲンリッチガス混合がチャンバに加えられること
を含む。
【００７０】ハロゲンリッチガスソースがたった１％フ
ッ素であるので、加えられるフッ素の実際の体積は、
（再び、２９０ｋＰａのチャンバ圧力で）たった約０．
３７ｍｌである。２９０ｋＰａでのフッ素の０．３７ｍ
ｌの体積は、１．５ｍｇのフッ素の質量を表す。この例
では、フッ素の通常の欠乏速度は、約３．３ｍｇ／時の
レンジであるので、この追加のフッ素は、この大きさの
注入で実質的に一定のフッ素濃度を維持するために２７
分の時間で欠乏を補償するのに十分であり、注入は、約
２７分のレンジのインターバルで生じる。プロセッサ５
３６は、各時間で注入をはじめるようにプログラムさ
れ、（約１０，０００パルス以上の平均であるのが好ま
しい）高電圧制御電圧は、レーザが作動するとき、スィ
ートスポット電圧範囲の上限に達する。
【００７１】システムは、フローリストリクタ（flow r
estrictor）５０５を含んでもよく、好ましくはニード
ルバルブを含み、注入ボトル５０２からチャンバ１への
フローの速度を制御するために手動で調整されうる。所
望ならば、注入の間のインターバルの約７０乃至９０％
以上のフローを広げるように調整される。そうすること
によって、このプロシージャは連続注入システムに近ず
くが、より簡単になる。別のフローリストリクタ５０５
はコンピュータ制御ニードルバルブであって良く、連続
注入はより近い近似になる。
【００７２】ガス交換 上述のプロセスは基本的には、殆ど連続的に欠乏したフ
ッ素を置換する。フッ素ガスソースはたった１％フッ素
であるので、それはまた殆ど連続的にチャンバのＡｒ及
びＮｅの一部を置換する。さもなければ、たとえレーザ
ガスの一部が実質的に連続的に置換されたとしても、こ
のモードの作動は、レーザの効率を低減させるレーザガ
スの汚染物質のビルドアップを生じさせる。効率のこの
低減は、所望のパルスエネルギを維持するために、電圧
の増加及び／又はフッ素濃度の増加を要求する。この理
由から、従来技術のシステムでの通常の実施は、実質的
に完全なガス交換をするためにレーザを周期的にシャッ
トダウンすることが提案されていた。この実質的に完全
なガス交換は、再補給と呼ぶ。これらの期間は、再補給
の間１００，０００，０００パルスのようなレーザパル
スの数に基づいて決定され、再補給時間は、最後の再補
給又はパルス及びカレンダー時間の組み合わせ以後のカ
レンダー時間に基づいて決定される。また、再補給時間
は、特定のフッ素濃度で所望の出力を必要とするチャー
ジ電圧の大きさによって決定されうる。好ましくは、再
補給後、「スイートスポット」に関する新しいテストが
実行されるべきである。また、補給の間周期的に、スイ
ートスポットテストが実行されるべきであり、スイート
スポットが変化したならば、オペレータは何処が新しい
スイートスポットなのか知りうる。
【００７３】再補給は、以下に示すように図１６に示し
たシステムを使用して成し遂げられ得る。バルブ５１
０，５０６，５１５，５１２，５１７及び５０４が閉じ
ており、バルブ５０６及び５１２が開いており、真空ポ
ンプ５１３が開いており、レーザチャンバは１３ｋＰａ
いかの絶対圧力まで下げられる。（直接ポンプ引線が、
迅速な引きをするために、チャンバ１と真空ポンプ５１
３との間に提供されうる。）バルブ５１２は閉じてい
る。バルブ５１６は開いており、バッファガスボトル５
１６からの３．５％Ａｒ及び９６．５％Ｎｅバッファガ
スがチャンバを満たすために５０℃で２６２ｋＰａに等
しい圧力までチャンバに加えられる。（この２０．３リ
ットルレーザチャンバに関して、温度補正は、５０℃か
らのチャンバ温度偏差に関して１ｋＰａ／℃のΔＰ／Δ
Ｔ補正を使用して近似されうる。そのためチャンバ温度
が２３℃ならば、それは２４７ｋＰａまで満たされ
る。）バルブ５１７は閉じており、バルブ５１５は開い
ており、１％Ｆｌ、９９％Ｈｅの混合の量がチャンバを
満たすために、５０℃で２９０ｋＰａと等しい圧力まで
ハロゲンリッチガスボトル５１４からチャンバに加えら
れる。（温度補正がなされるべきであることに注意す
る。）これは、おおよそ０．１％Ｆｌ、３．５％Ａｒ及
び９６．４％Ｎｅのチャンバにおけるガス混合を提供す
る。チャンバが約５０℃まで加熱されるとき、圧力は約
３気圧即ち２９０ｋＰａである。
【００７４】フッ素注入を制御するのに使用されるパル
ス幅 好ましい実施形態では、（フォトダイオードのような）
高速フォトディテクタが、パルス幅又は積分矩形パルス
幅（即ち、 ここで、f(t)は一時的なパルス波形である）を決定する
ために一時的なパルス形状を（各パルス又は１秒あたり
に一回のように）周期的に測定するのに利用され得る。
多くの測定は、精度を改善するために平均をとる。出願
人は、一定のパルスエネルギで、パルス幅、特に積分矩
形パルス幅がフッ素濃度の有力な関数であることを発見
した。それ故、パルス幅又は積分矩形パルス幅の測定
は、所望の範囲即ち「スィートスポット」内にフッ素濃
度を維持するために、連続又は準連続でフッ素濃度を調
整するようにフィードバックスキームにおいて使用する
ことができる。図１０の１９６で示したフォトディテク
タは、パルス幅を監視するのに使用される。更に、波長
較正検出器として役に立つ。また、別々の検出器として
提供されうる。
【００７５】Ｎ2パージシステム Ｏ2は１５７ｍｎ光を強く吸収するので、Ｏ2をビームパ
スから除去しなければならない。出願人は、従来技術の
システムを超える大幅に改良されたＮ2パージシステム
を開発した。チャンバの外側にあるレーザに関する全て
の光学コンポーネントは窒素でパージされる。この窒素
システムは、大気圧を超えた約１０パスカルだけでレー
ザの作動中での圧力で作動される。この小さな圧力差
が、光学コンポーネントの圧力歪の影響を除去するのに
好ましい。パージされたコンポーネントは、線狭帯域化
モジュール、出力カプラ、ウェーブメータ及びシャッタ
アセンブリを含む。
【００７６】シールは、内径1/16インチチューブ、長さ
約６フィートで接続される全ての潜在的な漏れサイト出
力ポートで提供される。出力ポートを介するフローは、
パージシステムの適当な機能を保証するために監視され
る。内径1/16インチ、長さ６フィートのチューブを介し
て約４リットル／分の好ましいフロー速度が、所望のＮ
２圧力差に対応するための好ましいフロー速度である。
【００７７】共鳴キャビティ 本発明のこの好ましい実施形態では、出力カプラの反射
率は、典型的な従来技術の狭バンドエキシマレーザの約
１０％から約３０％におおよそ３倍にされる。これは、
レーザバンド幅を減少させ、レーザ効率を改良するため
にレーザキャビティ内に更なるフィードバックを提供す
るためである。
【００７８】線狭帯域モジュール 改良されたグレーティング 出願人は、フォトン損傷に対する強い抵抗を備えたグレ
ーティングを開発した。このグレーティングを製造する
ための好ましい方法は、１９９７年９月２９日に出願さ
れた米国特許出願第08/939,611号に詳細に記載され、リ
ファレンスとしてここに組み入れる。グレーティングの
製造における第１のステップは、マスタ又はサブマスタ
グレーティングからレプリカのグレーティングを作る周
知の技術と似ている。この技術は、薄いアルミニウム反
射コーティングを備えるエポキシ基板を有するグレーテ
ィングを提供し、クラックがあり又は、アルミニウムの
酸化又は水酸化物を包含する比較的厚い粒界を有し、ま
た典型的には酸化アルミニウム膜で自然に被覆される。
グレーティングは、真空チャンバ内で、薄い、純粋な、
高濃度アルミニウムオーバーコートで実質的に再び被覆
され、次いで、また真空で、アルミニウムオーバーコー
トはＭｇＦ2の薄膜で被覆される。グレーティングは、
約１９３ｎｍの波長で紫外線レーザビームを作り出すＡ
ｒＦレーザ作動において、波長選択のために使用される
のに特に適している。酸素フリーのアルミニウムオーバ
ーコートは、アルミニウムグレーティング表面下のグレ
ーティング材料、又は、酸化アルミニウム膜において、
紫外線によって同時におこる化学反応による損傷を生じ
させない。ＭｇＦ2は更に、アルミニウムオーバーコー
トの表面での酸化を防止する。グレーティングの断面図
を図１５Ａ及び１５Ｂに示す。
【００７９】フッ化カルシウムビームエキスパンダプリ
ズム 出力カプラの反射率の増加、及び、繰り返し数のポテン
シャル増加は、狭帯域モジュールを介して通過する光を
実質的に増加させる効果を有する。この追加の照射の吸
収によって生成された追加の熱により、従来技術の石英
ガラスプリズムのビームエキスパンダにおいて熱歪を生
じさせる。この問題を解決するため、従来技術の石英ガ
ラスプリズムをフッ化カルシウムプリズムと置換する。
３つのビーム拡大フッ化カルシウムプリズム４３７Ａ，
Ｂ及びＣを図１５Ａに示す。フッ化カルシウムはより高
い熱伝導度を備え、受け入れ難い歪なしで更なるエネル
ギを取り扱うことができる。
【００８０】ＣａＦプリズムの熱的レンズ性質は、２つ
の理由で石英ガラスよりも実質的に低い。ＣａＦプリズ
ムは、石英ガラスの約１０倍の熱伝導度を有し、石英ガ
ラスの約１．５倍のＵＶ波長での吸収を有する。石英ガ
ラスを超えるＣａＦの利点がステッパメーカにある程度
認識されていたが、出願人は、彼らの知識を最高に集結
させ、最初に新しい高品質ＣａＦ技術を提供し、ＣａＦ
プリズムビームエキスパンダを使用した製造をした。
【００８１】プリズム４３７Ａは、７４．０度の入射角
で取り付けられた１インチプリズムであり、プリズム４
３７Ｂは、７４.０度で取り付けられた１インチプリズ
ムであり、プリズム４３７Ｃは、７４.０度で取り付け
られた２インチプリズムである。ビーム拡大装置の拡大
システムは２１であり、線狭帯域化システムの散乱は
１．０９ｍｒ／ｐｍである。
【００８２】改良されたウェーブメータ ＡｒＦ自然スペクトル 図１０Ａは、高パルス周波数ＡｒＦエキシマレーザのお
およその自然な広バンドスペクトルを示す。図１０Ａに
示したように、ＦＷＨＭバンド幅は約４７２ｐｍであ
る。この特定のレーザは１０００Ｈｚまでの周波数で作
動し、典型的なパルスエネルギは、広バンドで作動する
とき、約２５ｍＪ／パルスである。この広バンドスペク
トルは一般的には集積回路リソグラフィには使用でき
ず、それは典型的には１．０ｐｍ以下のハンド幅が要求
される。
【００８３】ＡｒＦ狭バンドスペクトル レーザは、周知の従来技術を使用して狭帯域化されう
る。狭帯域化は、図１０Ｂに示したような出力スペクト
ルを作り出す。この場合、ＦＷＨＭバンド幅は、約０．
６ｐｍまで（ほとんど８００分の１まで）大幅に縮小さ
れ、パルスエネルギは約５ｍＪまで（約５分の１まで）
減少する。その結果、所望の狭バンドでのパルスの強度
は、図１０Ｂに示したように著しく増加する。
【００８４】図１０Ｄに示したように、レーザ３０は、
線狭帯域化モジュール３１において調整ミラー３６を使
用してＡｒＦ広バンドスペクトル内にいかなる波長でも
作動するように調整されうる。好ましい実施形態では、
レーザは、（プリズム３７Ａ，３７Ｂ及び３７Ｃによっ
て拡大された）レーザビームがグレーティング３８に入
射する角度で僅かに変化するように、ステッピングモー
タ３９を備える枢動ミラー３６によって調整される。ス
テッピングモータ３９のステップによって測定される波
長とミラー位置との関係を図１０Ｃに示し、ステッピン
グモータの１回の完全なステップは、名目上の狭バンド
出力中心波長において約０．１５ｐｍの変化を作り出
す。数ｍｍのステッピングモータのスキャンは、約１９
３，１００ｐｍから約１９６，６００ｐｍまでの５００
ｐｍ調整レンジの全体にわたってレーザ３０の出力波長
をスキャンするのに十分である。ミラー位置と波長との
関係は正確には線形ではないが、このレーザの狭いチュ
ーニングレンジでは、線形関係を仮定することができ、
この好ましい実施形態では、線形性は要求されないこと
に注意すべきである。
【００８５】ビームパラメータの測定 好ましいウェーブメータユニット１２０Ａ、絶対波長リ
ファレンス較正ユニット１９０、及びウェーブメータプ
ロセッサ１９７のレイアウトを図１０に示す。これらの
ユニットにおける光学装置は、パルスエネルギ、波長、
及びバンド幅を測定する。これらの測定は、所定の範囲
内にパルスエネルギと波長を維持するためにフィードバ
ック回路で使用される。装置は、レーザシステム制御プ
ロセッサからのコマンドの原子リファレンスソースと参
照することによってそれ自身を較正する。図１０に示し
たように、（図１０Ｄに示したような）出力カプラ３２
からの出力ビームは、部分反射ミラー１７０と交差し、
該部分反射ミラーは、出力ビーム３３としてビームの約
９５．５％を通し、パルスエネルギ、波長、及びバンド
幅測定のために約４．５％を反射する。
【００８６】パルスエネルギ 反射されたビームの約４％はミラー１７１によってエネ
ルギ検出器１７２に反射され、該エネルギ検出器は、１
０００／秒の周波数で生じる個々のパルスのエネルギを
測定することができる超高速フォトダイオード６９を包
含する。パルスエネルギは、約５ｍＪであり、検出器６
９の出力はコンピュータコントローラに供給され、該コ
ントローラは、個々のパルスのエネルギ及びパルスのバ
ーストの積分されたエネルギの変化を制限するために、
ストアされたパルスエネルギデータに基づいて更なるパ
スルのパルスエネルギを正確に制御するためにレーザチ
ャージ電圧を調整するために特定のアルゴリズムを使用
する。
【００８７】粗い波長測定 ミラー１７１を通過するビームの約４％は、ミラー１７
３によって反射され、スリット１７７を通りミラー１７
４に向かい、ミラー１７５に向かい、ミラー１７４に戻
り、エシェルグレーティング１７６に届く。ビームは、
４５８．４ｍｍの焦点距離を有するレンズ１７８によっ
て平行にされる。グレーティング１７６から反射された
光は、レンズ１７８を介して戻るように通過し、ミラー
１７４，１７５及び再びミラー１７４から再び反射さ
れ、次いで、ミラー１７９から反射され、１０２４ピク
セル線形フォトダイオードアレイ１８０の左側に焦点合
わせされる。フォトダイオードアレイでのビームの空間
的位置は、出力ビームの相対的な名目上の波長の粗い測
定である。
【００８８】線形フォトダイオードアレイ 線形フォトダイオードアレイ１８０をより詳細に図１０
Ｅに示す。アレイは、１０２４の独立したフォトダイオ
ード集積回路及び関連したサンプルを含む集積回路チッ
プであり、読み出し回路を保持する。フォトダイオード
は、全長２５．６ｍｍ（約１インチ）にわたって２５μ
ｍピッチである。各フォトダイオードは、長さ５００μ
ｍである。このようなフォトダイオードアレイは、種々
のソースから入手可能である。好ましいサプライヤーは
ＨＡＭＡＭＡＴＳＵである。我々の好ましい実施形態で
は、我々は、ＦＩＦＯベースで２×１０6ピクセル／秒
の周波数で読むことができるModel S3903-1024を使用
し、完全な１０２４ピクセルスキャンが２０００Ｈｚ又
はそれ以上の周波数で読むことができうる。
【００８９】粗い波長の計算 ウェーブメータモジュール１２０の粗い波長光学素子
は、フォトダイオードアレイ１８０の左側に約０．２５
ｍｍ×３ｍｍの長方形の像を作り出す。１０又は１１の
照射されたフォトダイオードは、受けた照射の強度に比
例して信号を生成し、信号は読まれ、ウェーブメータコ
ントローラ１９７におけるプロセッサによってディジタ
ル化される。この情報を使用することにより、補間アル
ゴリズムコントローラ１９７は像の中心位置を計算す
る。
【００９０】（ピクセルで測定された）この位置は、２
つの較正係数を使用して、位置と波長との線形関係を仮
定して、粗い波長値に変換される。これらの較正係数
は、以下に記載するような原子波長リファレンスソース
を参照することによって決定される。例えば、像の位置
と波長との関係は、以下のアルゴリズムであり得る： λ＝（２．３ｐｍ／ピクセル）Ｐ＋１９１，６２５ｐｍ ここでＰ＝粗い像の中心位置である。
【００９１】精密な波長測定 図１０に示したようにミラー１７３を通るビームの約９
５％は、エタロンアセンブリ１８４に対する入力でディ
フューザでレンズ１８３を介してミラー１８２で反射さ
れる。ビーム出口エタロン１８４は、エタロンアセンブ
リにおける４５８．４ｍｍ焦点距離レンズによって焦点
合わせされ、図１０に示したような２つのミラーで反射
された後、線形フォトだイードアレイ１８０の中央及び
右側に干渉縞を作り出す。
【００９２】スペクトロメータは、実質的に実時間で波
長及びハンド幅を測定しなければならない。レーザの繰
り返し数は１０００Ｈｚ又はそれ以上なので、正確なア
ルゴリズムを使用する必要があるが、商業的及び小型処
理エレクトロニクスでの所望の性能を達成するために、
計算の集中ができない。それ故、計算アルゴリズムは好
ましくは、浮動小数演算に対抗して整数を使用すべきで
あり、数学的演算は（平方根、制限、ｌｏｇなどを使用
せずに）効率的に計算されるのが好ましい。
【００９３】この好ましい実施形態で使用された好まし
いアルゴリズムの特定の詳細な説明を以下に記載する。
図１１Ｂは、線形フォトダイオードアレイ１８０によっ
て測定されたような典型的なエタロンフリンジ信号の表
示を示すような５つのピークを備える曲線である。中央
のピークは、高さが他のものよりも低い。エタロンに入
る光の異なる波長によって、中央のピークは上昇したり
下降したりし、時々ゼロにいく。この態様は、中央のピ
ークが波長測定に関して不安定であることを表す。他の
ピークは、波長の変化に応じて、中央のピークに向かっ
てきたり又は離れたりし、これらのピークの位置は波長
を決定するのに使用でき、それらの幅はレーザのバンド
幅を測定する。それぞれ名付けられたデータウィンドウ
の２つの領域を図１１Ｂに示す。データウィンドウは、
中心のピークに最も近いフリンジが名目上解析に使用さ
れるように位置決めされる。しかしながら、波長が、中
央のピークに対して近付きすぎるようにフリンジが移動
するように変化するとき（歪が生じ、エラーが生じ得
る）、第１のピークはウィンドウの外側にあるが、第２
の最も近いピークは、ウィンドウの内側にあり、ソフト
ウェアによって、制御モジュール１９７は第２のピーク
を使用することができる。反対に、波長が、中央のピー
クから離れるようにデータウィンドウの外側に現在のピ
ークを移動させるようにシフトするとき、ソフトウェア
は、データウィンドウ内で内側フリンジにジャンプしう
る。データウィンドウはまた、図１０Ｆに示される。
【００９４】以下のステップが含まれる： １．レーザショット後、フォトダイオードアレイ出力
は、電気的に読み出され、ディジタル化される。データ
ポイントは、フォトダイオードアレイ要素の間隔（この
場合は２５μｍピッチ）で物理的に決定されるインター
バルだけ隔てられる。 ２．ディジタルデータは、データウィンドウ内でピーク
強度値を見つけるためにサーチされる。前のピーク位置
は、開始点として使用される。小さな位置が、開始点の
左及び右でサーチされる。サーチ領域は、ピークが見つ
かるまで小さなインターバルの左及び右だけ拡張され
る。ピークがデータウィンドウの外側ならば、サーチは
自動的に他のピークが見つかるまで続けられる。 ３．ピークの強度に基づいて、５０％レベルが図１１Ａ
に示したように計算される。０％レベルは、パルスの間
で周期的に測定される。計算された５０%レベルに基づ
いて、ポイントは、５０％レベルに接するデータポイン
トが見つかるまでピークの左及び右に調査される。線形
補間がポイントとポイントの間で計算され、図１１Ａで
Ａ及びＢと名付けた半分の高さの点の左及び右を見つけ
るように５０％レベルと接する。これらのポイントは、
整数データフォーマットを使用して、１／１６インチの
ような小数のピクセルと計算される。 ４．ステップ２及び３は、合計４つの挿入された５０％
位置を与える、２つのデータウィンドウに関して複製さ
れる。図１１Ｂに記載したように、２つの直径が計算さ
れる。Ｄ１はフリンジの内径であり、Ｄ２はフリンジの
外径である。 ５．波長の近似は、前の項「粗い波長測定」で記載した
ような、粗い波長回路によって求められる。
【００９５】精密波長計算 フリンジの内径Ｄ１及び外径Ｄ２（ピクセルの単位）
は、以下の式によってそれぞれ波長に変換される：λ＝
λ0＋Ｃd（Ｄ2−Ｄ0 2）＋Ｎ・ＦＳＲ ここで、λ＝直径Ｄに対応する波長 λ0＝較正波長 Ｄ0＝波長λ0に対応する直径 Ｃd＝光学系の設計に依存する較正定数 ＦＳＲ＝エタロンの自由空間範囲 Ｎ＝整数＝０，±１，±２，±３・・・ 値λ0、Ｋ1、ＦＳＲ及びＤ0は、較正の時間で決定され
ストアされる。Ｎに関する値は、以下のように選択され
る： ｜λ−λc｜≦1/2 ＦＳＲ ここで、λcは粗い波長決定
【００９６】例えば、好ましい実施形態では、我々は、
（プラチナホローカソードランプの吸収線に対応する）
λ0＝193,436.9pmのリファレンス波長を選択する。この
波長では、フリンジ直径Ｄ0は３００ピクセルとなるよ
うに見積もられうる。Ｃdは、光学設計から直接測定さ
れ又は計算される定数である。我々の好ましい実施形態
では、Ｃd＝-9.25×10-5pm/ピクセル2である。従って、
例えば、異なる波長でのレーザの作動では、フリンジの
直径は４０５ピクセルと測定されうる。これらの波長
は、式（１）によって計算される： λ＝193,436.9pm−9.25×10-5pm/ピクセル2［(405)2−(300)2］＋Ｎ・ＦＳＲ ＝193,443.7＋Ｎ・ＦＳＲ
【００９７】３つのスペクトル範囲ＦＳＲ＝２０ｐｍな
らば、λに関する可能な値は、以下のものを含む： 193,403.7pm Ｎ＝−２ 193,423.7pm Ｎ＝−１ 193,443.7pm Ｎ＝０ 193,463.7pm Ｎ＝＋１ 193,483.7pm Ｎ＝＋２ 例えば、粗い波長がλc＝193,401.9と決定されたなら
ば、プロセッサは、λcと最も近く一致する解として値
λ＝193,403.7ｐｍ（Ｎ＝−２）を選択しうる。
【００９８】図９Ｂに示したような内径Ｄ1及び外径Ｄ2
はそれぞれ波長λ1及びλ2に変換される。レーザの波長
に関して報告された最後の値は、これらの２つの計算の
平均である： λ＝（λ1＋λ2）／２
【００９９】バンド幅計算 レーザのバンド幅は、（λ1＋λ2）／２と計算される。
固定された補正因子が、真のレーザバンド幅に加えられ
るエタロンピークの真性幅とみなされるように適用され
る。数学的に、デコンボリューションアルゴリズムは、
エタロンの真性の幅を測定された幅から除く形式である
が、これは非常にコンピュータ計算から遠いものである
ので、固定補正Δλεが引かれ、それは十分な正確性を
提供する。それ故、バンド幅は、以下のようになり： Δλ＝（(Ｄ2−Ｄ1)／２）−Δλε Δλεは、エタロン特性と真のレーザバンド幅の両方に
依存する。それは典型的には、ここに記載したアプリケ
ーションに関して、０．１乃至１ｐｍの範囲に位置す
る。
【０１００】原子リファレンスソースでの較正 この好ましい実施形態では、ウェーブメータ１２０は、
図１０に示したような原子波リファレンスユニット１９
０に示される光学装置で較正される。
【０１０１】ミラー１８２を介して透過するビームの約
５％の部分が、レンズ１８８を介してミラー１８６から
反射され、原子波長リファレンスユニット１９０に反射
する。光はディフューザ１９１を介して進み、ミラー１
９２で反射され、気相セル１９４の中心の焦点にレンズ
１９３によって焦点合わせされ、フォトダイオード１９
６にレンズ１９５によって再び焦点合わせされる。較正
は、エネルギ検出器６９によって監視され、制御されな
がら、レーザコンスタントの出力エネルギを維持する
間、（図１０Ｄに示したような調整ミラーで）レーザの
波長をスキャンすることによって達成される。この好ま
しい実施形態では、スキャン及び較正シーケンスは、自
動化され、レーザの制御エレクトロニクスにプログラム
される。スキャンの波長範囲は、プラチナ気相セル１９
４の吸収波長を含むように選択される。例えば、この好
ましい実施形態では、193,436.9ｐｍでの強い吸収が使
用され、レーザは、約１９３，４３４ｐｍから１９３，
４４０ｐｍまでスキャンするようにプログラムされる。
レーザ波長が吸収波長と一致するとき、信号の実質的な
減少（１０乃至５０％）がフォトダイオード１９６によ
って見られる。スキャン中、２つの対応するデータのセ
ットが得られ、フォトダイオード１９６からの信号と、
ウェーブメータ１２０によって測定された波長である。
データの代表的なセットを図１０Ｊに示し、ここでフォ
トダイオード１９６からの信号は、ウェーブメータ１２
０によて報告された波長に対してプロットされる。プロ
セッサは、フォトダイオードデータを解析し、吸収ディ
ップの中心に対応する明らかな波長λ1を決定する。原
子吸収リファレンスの真の波長λ0が正確に知られてい
るので、較正エラー（λ1−λ0）は計算できうる。次い
でこのエラーは、粗い及び精密な波長アルゴリズムの両
方によって使用される較正定数を自動的に修正するのに
使用される。
【０１０２】改良されたエタロン 従来のエタロン取り付けスキームは典型的には、光学要
素を周りの構造に取り付け、要素の位置を強制するが、
要素に加えられた力を最小にするようにエラストマを採
用する。このために一般的に使用されるコンパウンド
は、室温硫化シリコーン（ＲＴＶ）である。しかしなが
ら、これらの環境から放出される種々の有機蒸気は、光
学素子表面に堆積し、それらの性能を低下させる。エタ
ロンの性能の寿命を引き延ばすために、エラストマコン
パウンドを一切含まない密封されたエタロンを取り付け
るのが望ましい。
【０１０３】好ましい実施形態は、図１０の１８４で示
した改良されたエタロンアセンブリを含む。図１０Ｇ１
及び１０Ｇ２に詳細に示したこのエタロンアセンブリで
は、石英ガラスエタロン７９自体が、フランジ８１を有
する頂部プレート８０と、下部プレート８２とを有し、
両プレートは、プレミアムグレードの石英ガラスからな
る。エタロンは、１．０００３の反射率及び２５以上の
フィネスを有するガスによって包まれるとき、１９３．
３５ｎｍで２０．００ｐｍの自由スペクトル範囲を有す
るフリンジを作り出すように設計される。極端に低い熱
膨張を備える３つの石英ガラススペーサー８３はプレー
トを隔て、９３４μｍ±１μｍ厚である。これらは、光
学製造技術において周知な技術にを使用して光学的接触
によって一緒にエタロンを保持する。エタロンの内側表
面の反射は、それぞれ約８８％であり、外側表面は非反
射コートされている。エタロンの透過率は約５０％であ
る。
【０１０４】エタロン７９は、重力によってのみアルミ
ニウムハウジング８４内の適所に保持され、３つの小さ
な力のスプリング８６は、示されていないが、リーダー
８５によって示された半径方向の位置でフランジ８１の
底端の下で、１２０度中心で位置決めされる３つのパッ
ドに対してフランジを付勢する。８７でフランジ８１の
頂端に沿ってわずか０．００４インチの間隙が、エタロ
ンがその適当な位置におおよそとどまることを保証す
る。この狭いトレランスフィットはまた、ショック又は
衝撃がマウントを介してエタロンシステムに伝播される
ならば、光学コンポーネントとハウジング接触点との間
の相対速度を最小に維持することを保証する。エタロン
アセンブリ１８４の他の光学コンポーネントは、ディフ
ューザ８８、ウィンドウ８９、及び、４５８．４ｍｍの
焦点距離を備える焦点レンズ９０を含む。
【０１０５】ディフューザ８８は、エタロンの適当な作
動のために必要な幅広い入射角を作り出すために、一般
的にはエタロンの上流に使用される標準的な従来技術の
ディフューザであり得る。従来技術のディフューザの問
題は、ディフューザを介して進む光の約９０％が有用な
角度ではなく、従って、フォトダイオードアレイに焦点
合わせされないことである。しかしながら、この不要な
光は、光学系に熱を加え、光学素子の表面の低下の一因
となりうる。変形実施形態では、回折レンズアレイがデ
ィフューザ８８として使用される。この場合では、パタ
ーンが、光を約５度の角度内であるが完全に散乱する回
折レンズアレイに作り出される。その結果、エタロンの
光フォールの約９０％は有用な角度の入射であり、エタ
ロンの光入射のより多くの部分は、フォトダイオードア
レイによって最終的に検出される。その結果、エタロン
の光入射は、著しく減少し、光学コンポーネントの寿命
を著しく増加させる。出願人は、入射光がフォトダイオ
ードアレイの等しい光で従来技術の１０％以下に減少さ
れ得ると評価する。
【０１０６】プラチナ気相セル プラチナ気相セル１９４の詳細を図１０Ｋを参照して記
載する。このセルは、米国特許第5,450,202号に記載し
たもとの似ている、修正したシリーズＬ２７８３ホロー
カソードランプチューブである。ＵＶ透過ウィンドウ３
１４及び３１６を備えるガラスエンベロープは中性ガ
ス、ネオンを含む。大きな相異は、この好ましい実施形
態におけるセルのホローカソードが、アノード３１８に
面するカソード３２０の表面を被覆する「ホローＴ」形
状スリーブの非常に薄いプラチナを有し、ホローカソー
ド３２０の内側表面であることである。約１５０ボルト
の直流電源は、図１０Ｋに示すような蒸気材料としてホ
ローカソード内に全体的に包含されるプラズマイオンを
包含するプラズマを生成するセルを電気的に接続する。
【０１０７】他の好ましい実施形態 本発明の別の好ましい実施形態では、焦点合わせ要素１
９３は、ビームを平行にする部分が、カソード１９８及
び光学要素１９５を介し、検出器１９６に進めることが
できる適当なアパーチャを伴って使用されうる。この実
施形態では、測定はセル１９４のウィンドウの平行表面
からの反射のための光学的干渉の影響を除去するように
なされる。かかる測定は、セル１９４の入口及び出口ウ
インドウの両方で、内側及び外側のウィンドウ表面の間
で小さなウェッジ角を提供することを含む。
【０１０８】プラチナ蒸気は、ＡｒＦレーザの調整範囲
内で２つの特有の吸収線を提供するので、較正の精度を
改良する必要があるならば、両方の線が利用される。プ
ロシージャは、各較正の両方の線を使用することにより
達成されうる。しかし、不定期のチェックが１つのライ
ンで較正を示し、第２の線で正確にレーザを較正するな
らば、第２の線は正確さだけのためにチェックされるの
が好ましい。
【０１０９】レーザを調整するための他の技術 図１０Ｄに示したようにレーザを光学的に調整するのが
好ましいけれども、図１０Ｄのレーザ３０を所望の波長
に調整することは、機械的、光学的な種々の周知の方法
で実行される。制御信号に対応してレーザを調整するた
めのこれらの周知の機構は、波長調整機構を構成する。
【０１１０】プラチナ吸収を検出するための特定の構造
を示したけれども、他の適当な実施形態の線も採用でき
うる。これらは、この開示をレヴューした後、当業者に
よって理解されうる異なる光学セットアップを使用して
実施されうる。
【０１１１】レーザコンポーネント冷却 １０００乃至２０００Ｈｚの過剰の繰り返し数での作動
に特別に役立つ本発明の好ましい実施形態は、エキシマ
レーザを冷却するための図１３に示した一意的な冷却技
術を含む。
【０１１２】レーザのコンポーネントは、図１３及び４
Ａの２２４で示したような穴に取り付けられたブロワー
によって作り出された僅かな真空で内側に維持された周
囲２４０に包含される。キャビネットは、キャビネット
の頂部付近にフィルタされた取り入れポート２４１と、
ガスケットドアの周りのような小さな漏れソースとを包
含し、レーザ包囲を介してルームエアーの流れは約２０
０立方フィート／分であり、レーザの熱生成コンポーネ
ントによって作り出された熱を除去するのに殆ど十分で
はない。（１００％装荷率でおおよそ１２ｋｗの）レー
ザによって作り出された不用な熱の大部分（おおよそ９
０％）は、図１３に示したように冷たい水システムによ
って除去される。
【０１１３】この実施形態では、レーザの大部分の熱ソ
ースは、高電圧電源２０，整流子４０、圧縮ヘッド６
０、及びレーザチャンバ８０である。チャンバに関し
て、冷却された熱交換器の水がチャンバ内に配置され、
熱は循環レーザガスから冷却水による熱交換器に転換さ
れる。別の熱交換器（図示せず）がチャンバの外側表面
に取り付けられる。大部分の熱生成コンポーネント冷却
水の残りは、コンポーネントの位置にパイプ輸送され、
１又はそれ以上のファンは、図１３に示したようなコン
ポーネントに水−空気熱交換器を介して空気を付勢す
る。圧縮ヘッドに関して、循環は示したように包含され
るが、ＨＶＰＳ及び整流子に関して、次いで包囲の他の
部分を介して、熱交換器に戻るように再循環する前に、
他のコンポーネントをまた冷却するように循環はコンポ
ーネント上である。分割パン２４２及び２４３は、オー
プン加熱矢印２４４から穴２２４によって示されるパス
を介してフィルタ２４１から一般的な換気空気を案内す
る。
【０１１４】この冷却システムは、水の供給線を除いて
ダクトはなく、熱交換器は内部にあり、且つレーザチャ
ンバに取り付けられ、レーザコンポーネントに接続され
る水の供給線はない。（レーザチャンバではない）全て
のコンポーネントが包囲内部について吹かれた空気によ
って冷却され、コンポーネントを取り付け交換すると
き、中断させる冷却接続はない。また、ダクトの必要性
の欠如が利用可能なコンポーネント及び包囲の内部の作
業スペースを著しく増大させる。
【０１１５】パルスエネルギ制御アルゴリズム オペレーションのモード−チップリソグラフィ 本発明の実施形態は、新しいアルゴリズムを備えるコン
ピュータ制御プログラムを含み、パルスエネルギ及び総
バーストエネルギにおける従来技術の変化を実質的に減
少させる。改良された装置及びソフトウェア、エネルギ
シグマ及びバースト量変化を減少させる好ましいプロセ
スを以下に記載する。
【０１１６】この明細書の従来技術の項目で述べたよう
に、バーストモードは、リソグラフィ製造集積回路にお
けるステッパ加工の光ソースとして使用されるエキシマ
レーザの作動の典型的なモードである。このモードで
は、レーザは、ウェハの一部を照射するために１１０パ
ルス生成するために約１１０ミリ秒間１０００Ｈｚの周
波数でパルスの「バースト」を作り出すように作動す
る。バースト後、ステッパは、ウェハ及びマスクを移動
させ、典型的には数分の１秒かけていったん移動が完了
したならば、レーザは他の１１０パルスバーストを生成
する。かくして、通常のオペレーションは、数分の１秒
のデッドタイムの後に続く約１１０ミリ秒のバーストで
ある。種々の時間で、他のオペレーションが実行できる
ように、より長いデッドタイム時間が提供されうる。こ
の基本的なプロセスが、典型的には１日当たり数百万の
バーストを作り出すレーザで、１日２４時間、１週７日
間、数ヶ月間連続する。上記のバーストモードにおい
て、ウェハの各部分が各バーストにおいて同じ照射エネ
ルギを受けることが通常は重要である。またチップメー
カは、パルス間の変化が最小にされることを望む。
【０１１７】本発明のこの好ましい実施形態は、各パル
ス（パルスＮ−１）のエネルギを監視し、次いで、以下
の結果に基づいて次のパルス（パルスＮ）のエネルギを
制御する装置及びソフトウェアでこれらの目的を達成す
る： １）パルスＮ−１の測定されたエネルギと、目標パルス
エネルギとの比較 ２）パルスＮ−１を介してバーストの蓄積された量と、
パルスＮ−１を介した目標パルス量との比較。
【０１１８】典型的なＦ２エキシマレーザでは、我々
は、バーストの最初の３０乃至４０ｍｓのエネルギが、
レーザガスの遷移の影響のため残りのバーストよりも典
型的には安定しないことを議論してきた。最初のパルス
から約４０ｍｓ後、一定電圧でパルスエネルギが比較的
一定である。これらの早い動揺を処理において、出願人
は、バーストを２つの賢明な領域に分割した；（例えば
４０パルスのような、多数の早めのパルスからなる）第
１の領域を「Ｋ」領域と呼び、（Ｋ領域に続くパルスか
らなる）第２の領域を、出願人はこの明細書では「Ｌ」
領域と呼ぶ。
【０１１９】本発明のこの実施形態は、パルスエネルギ
制御のために従来技術のエキシマレーザ装置を利用す
る。各バーストの各パルスのパルスエネルギは、図８Ａ
に示したようなフォトダイオードによって測定される。
このフォトダイオードの全体の応答時間、及びそのサン
プル、及び回路をリセットするのに要求される時間を含
む保持回路は、５００ミリ秒よりも実質的に短い。各々
のおおよそ１５ｎｓパルスから生じる蓄積信号は、パル
スがオーバーした後、数ミリ秒ストアされ、この信号は
６回読み込まれ、平均は、パルスが始まった後、おおよ
そ１．０ミリ秒コンピュータコントローラ２２によって
ストアされる。バーストの前の個々のパルスの全ての蓄
積されたエネルギは、バーストドーズ値として呼ばれ
る。コンピュータコントローラは、目標パルスエネルギ
と、パルスＮ＋１に関する高電圧を特定するためのバー
ストドーズ値と一緒にパルスＮのパルスエネルギを表す
信号を利用する。この計算は、約２００ミリ秒要する。
Ｎ＋１に関する高電圧の値が決定されたとき、コンピュ
ータコントローラは、数マイクロ秒かかるパルスＮ＋１
に関するチャージ電圧を確立する図８Ａに示したような
高電圧電源の高電圧コマンド（ＶＣＭＤ）に信号を送信
する。コンピュータコントローラは、特定の電圧までキ
ャパシタＣ0をチャージアップさせるために高電圧電源
を命令する。（２０００Ｈｚを超える高繰り返し数で
は、計算が完了する前に、チャージを開始するためにそ
れが望まれうる。）パルスＮからのトリガ信号後、それ
が０.５ミリ秒で図２に示したようなトリガ回路１３か
らパルスＮ＋１に関するトリガ信号を受信するとき、チ
ャージが約２５０マイクロ秒を要し、Ｃ0は完全にチャ
ージされ準備完了する。トリガ信号では、キャパシタＣ
0は、約５マイクロ秒の時間にわたって図８Ｂに示した
磁気圧縮回路内にそのおおよそ７００ボルトを放電し、
パルスは、約１０ｍＪのレーザパルスを約１５ｎｓの継
続時間作り出す約１００ｎｓにおいて電極６を横切って
放電する約１６，１００ボルトのキャパシタＣｐに放電
電圧を与えるために磁気圧縮回路によって圧縮され且つ
増幅される。
【０１２０】好ましいアルゴリズム バーストモードの作動のとき実質的に望ましいパルスエ
ネルギを達成するためにチャージ電圧を調整するための
特別好ましいプロセスを以下に記載する。プロセスは、
２つの電圧調整アルゴリズムを利用する。第１のアルゴ
リズムは、最初の８０パルスに適用し、ＫＰＩアルゴリ
ズムと呼ばれる。ＰＩアルゴリズムと呼ばれる第２のア
ルゴリズムは、パルス番号４０より後のパルスに適用す
る。８０番目より後のこの時間をここではバーストの
「Ｌ領域」と呼ぶ。イニシャル「ＰＩ」は「比例積分
（Proportional Integral）」のことであり、「ＫＰ
Ｉ」の「Ｋ」はバーストの「Ｋ領域」のことである。
【０１２１】ＫＰＩアルゴリズム Ｋ領域は、１からｋまでのパルスを包含し、ここで好ま
しい実施形態に関してｋ＝４０である。パルスＮに関す
るチャージ電圧を設定するアルゴリズムは； ＶN＝（ＶB）N−（ＶC）N-1 Ｎ＝１，２・・・ｋ ここで、 ＶＮ＝Ｎ番目のチャージ電圧 （ＶB）N＝Ｋ領域におけるＮ番目の目標エネルギＥＴを
生成するために要求される電圧の最良の評価を表す電圧
をストアしたｋのアレイ。このアレイは、以下の式に応
じて各バーストの後に更新される。 （ＶC）N-1＝パルスＮ−１まで、バーストにおける前の
パルスに関して生じたエネルギエラーに基づいた前のパ
ルスのエネルギエラーの電圧補正 （ＶC）0＝０と定義することにより、Ａ，Ｂ＝典型的に
は０と１の間の小数であり、この好ましい実施形態では
Ａ及びＢの両方とも０．５である εi＝ｉ番目のパルスのエネルギエラー ＝Ｅi−ＥT、 ここで、Ｅiはｉ番目のパルスのエネルギであり、ＥTは
目標エネルギである Ｄi＝１からｉまでの全てのパルスを含むバーストの累
積ドーズエラー dE/dV＝チャージ電圧を備えるパルスエネルギの変化の
周波数。（この実施形態では、ｄＥ／ｄＶの１又はそれ
以上の値が各バースト中に実験的に決定され、これらの
値のランニング平均が計算に使用される）
【０１２２】ストアされた値（ＶB）Nは、以下の関係に
従って各バースト中又は各バーストの後に更新される： ここで、インデックスＭはバーストナンバーのことであ
る Ｃ＝典型的には０と１の間の小数であり、この好ましい
実施形態では０．３である。
【０１２３】ＰＩアルゴリズム Ｌ領域は、パルスｋ＋１からバーストの最後まで（好ま
しい実施形態では、パルス番号４１及びそれ以降）を包
含する。パルスＮに関するチャージ電圧を設定するアル
ゴリズムは： ここで、 ＶN＝Ｎ番目のパルスに関するチャージ電圧 ＶN-1＝Ｎ−１番目の（前の）パルスに関するチャージ
電圧 変数Ａ，Ｂ，ε1，Ｄ1及びｄＥ／ｄＶは前に定義されて
いる。
【０１２４】ｄＥ／Ｄｖの判定 ｄＥ／ｄＶに関する新しい値が、レーザの特徴の比較的
ゆっくりとした変化を追跡するために周期的に決定され
る。好ましい実施形態では、ｄＥ／ｄＶは、Ｌ領域の２
つの連続するパルス中、制御された仕方で電圧を変化又
はディザリングさせることによって測定される。これら
の２つのパルスに関して、通常のＰＩエネルギ制御アル
ゴリズムは、一時的に中断され、以下によって置換され
る：パルスｊに関して： ここで、ＶDither＝固定された電圧インクリメントであ
り、典型的には数ボルトである。パルスｊ＋１に関し
て： Ｖj+1＝Ｖj−２・ＶDither ｊ＋１の後、ｄＥ／ｄＶは計算され：
【０１２５】ｄＥ／ｄＶの計算は、ディザリング電圧の
ため期待されたエネルギ変化が、レーザの通常のエネル
ギ変化と同じ大きさのものであるため、非常にノイズが
激しい。好ましい実施形態では、最後の５０ｄＥ／ｄＶ
計算のランニング平均は、ＰＩ及びＫＰＩアルゴリズム
で実際に使用される。
【０１２６】ＶDither選択に関する好ましい方法は、所
望のエネルギディザリングＥDitherを特定することであ
り、典型的には、エネルギ目標ＥTの数パーセントであ
り、次いでＶDitherを計算するためにｄＥ／ｄＶに関す
る現在の（平均の）値を使用する： パルスｊ＋２（直後に続く２つのディザリングパルス）
はディザリングされないが、特定の値を有する： Ｖj+2に関するこの特定の値は、適用された電圧ディザ
リングと、パルスｊ＋１から期待されるエネルギディザ
リングとの両方に関して補正される。
【０１２７】上述のアルゴリズムについて多くの変形が
可能である。例えば、ｄＥ／ｄＶはＫと同じようにＬ領
域でも判断されうる。ディザリングはバーストあたり１
回、又は数回実行されうる。ディザリングシーケンス
は、上述したような固定されたパルス数で実行され、又
は、あるバーストから次のバーストまで変化するランダ
ムに選択されたパルス数に初期化されうる。
【０１２８】読者は、Ａ，Ｂ及びＣが収束因子であり、
多くの他の値をとりうることを認識すべきである。上で
特定したそれらよりも大きな値が、より早い収束を提供
するが、不安定性の増加を導きうる。別の好ましい実施
形態では、Ａ＝（２Ｂ）1/2である。この関係は、臨界
減衰を提供するために認識された技術から開発された。
Ｂは、ドーズ補正をしない場合にはゼロであるが、Ａ
は、それがアルゴリズムのドーズ収束部分に関する減衰
項を提供するのでゼロにすべきではない。
【０１２９】ｄＥ／ｄＶの所定の値が小さすぎるなら
ば、上記のアルゴリズムはオーバー補正をすべきであ
る。それ故、エネルギシグマ値がしきい値を超えると
き、好ましい技術は任意のダブルｄＥ／ｄＶである。Ｖ
及びｄＥ／ｄＶの初期値は、バーストの第１のパルスに
関して提供される。Ｄは、各バーストのスタートでゼロ
に設定される。デフォルトのｄＥ／ｄＶは、最初のオー
バー補正を避けるために、期待されたｄＥ／ｄＶの約３
倍に設定される。
【０１３０】上で述べたディザリングなしでｄＥ／ｄＶ
を決定する別の方法は、レーザ作動中に、エネルギ及び
電圧値を単に測定及びストアすることである。（特定の
電圧値ではなく測定されたものをまた使用しうる。）こ
れらのデータは、一定のパルスエネルギに関するＶの関
数としてｄＥ／ｄＶを決定するのに使用されうる。読者
は、値の要素が著しい不確実性を有する測定と異なるの
で、ｄＥ／ｄＶの各々の値がかなり大きな不確実性を包
含していることに注意すべきである。しかしながら、ｄ
Ｅ／ｄＶ値の平均の大きな数はこれらの不確実性を減少
させることができる。ｄＥ／ｄＶを決定するためのディ
ザリングの実行は、各バーストでなされるべきであるこ
とはないが、その代わり、Ｍバーストごとに１回のよう
に周期的になされうる。又は、ｄＥ／ｄＶの測定は、コ
ンピュータによって実行された計算によって置換され、
又は、ｄＥ／ｄＶの値は、ＶN+1の計算に関する前のパ
ルスのオペレータによって手動で挿入されうる。別のア
プローチは、この制御システムに関するＶNに関する実
際に測定された値を使用することである。また、ＶB IN
の値は特定の値から計算され、上で記載された実施形態
における実際の測定値ではない。明らかな変形実施形態
は、測定された電圧値を使用しうる。ＥTは、１０ｍＪ
のように通常は一定の値であるが、定数である必要はな
い。例えば、最後の１０パルスのＥTは名目上のパルス
エネルギよりも小さく、これらのパルスに関する目標Ｅ
Tからの偏差パーセンテージが、積算されたパルスドー
ズに小さな影響を与え得る。また、バーストからバース
トまで変化するＥT値を提供するためにコンピュータコ
ントローラ２２をプログラムするようなある状況ではそ
れは好ましい。
【０１３１】単一ライン及び狭ラインコンフィギュレー
ション 図１１Ａは好ましいＦ2レーザシステムに関する好まし
い単一ラインを示す。この構成では、２つの大きなＦ２
ラインのうちの１つが、図に示したように簡単なプリズ
ムセレクタで選択される。図１１Ｂは、パワー発振器が
マスター発振器によってシードされる好ましい線狭帯域
化システムを示す。
【０１３２】プロトタイプユニット プロトタイプＦ２レーザシステムユニットを組立て、出
願人及びそれらの仲間の作業者によってテストした。プ
ロトタイプレーザは、高効率チャンバ及び固体物理パル
スパワー励起を利用して、従来技術のエキシマレーザシ
ステムを超える種々の重要な改良を組み入れた電流生産
ＫｒＦ及びＡｒＦレーザに大きく基づく。放電は、ガス
汚染を最小にするためにコロナプレイオン化である。全
体の光学ビームパスは、酸素による光吸収をさけるた
め、及び、光学コンポーネントに対する損傷をさけるた
めに窒素パージされる。全ての共振器光学素子は、角度
がつけられたチャンバウィンドウを装備したレーザチャ
ンバに対して対外的である。ガス混合は、ヘリウムの４
気圧において０．１％フッ素であり、電極ギャプは１０
ｍｍまで減少される。このユニットにおいて、出願人
は、現在の開発においてＡｒＦレーザ電流に対してほん
の僅かに簡単な変化でプロトタイプリソグラフィフッ素
レーザに関するキーパラメータを論証するのに成功し
た。
【０１３３】実験結果 プロトタイプユニットでの実験からの実験結果を以下に
記載する。レーザパワーは標準のパワーメータによって
測定され、圧電ジュールメータと相互関連する。赤の原
子フッ素レーザの貢献が差し引かれ、通常、総エネルギ
の１％以下に達する。ビーム伝達チューブを空気に発散
させることによって、１５７ｎｍ光を強く吸収する、赤
色放射が測定される。このプロトタイプユニットにおけ
るレーザ波長は、２つの外部プリズムのセットで調整す
ることによって１５７．６ｎｍで単一ラインモードで作
動する。レーザはまた、低減した効率で１５７．５ｎｍ
遷移に調整されうる。１５６．７ｎｍで遷移は観測され
ない。２メートルJobin YvonＶＵＶスペクトロメータに
よって記録されたようなレーザスペクトルは、測定限界
線幅の６ｐｍを示す。
【０１３４】広バンド（又はマルチライン）オペレーシ
ョンでは、最大パワーの１２Ｗが１０００Ｈｚの繰り返
し数で得られる。パワーは、飽和する様子なく繰り返し
数に伴って線形に増加する。単一ラインモードの挙動は
同様であるが、１／３のエネルギである。このエネルギ
減少は、本プリズムセットアップにおける大きなキャビ
ティ長の増加によるものであり、著しく減少されうる。
バーストモードにおいて、５％の３σ安定性が記録され
た。出力エネルギの開始バースト遷移だけが観測され
た。これは、大きなエネルギ不安定性、及び、ガスフロ
ーに関係するバースト遷移を示すＡｒＦレーザと比較す
るのが好ましい。このことから、製造フッ素リソグラフ
ィレーザが、現在の色素ＡｒＦレーザよりも良好なエネ
ルギ安定性を有することを結論づけることができる。積
分角形パルス持続時間は３０ｎｓであり、ＡｒＦレーザ
の性能に達する。
【０１３５】レーザチャンバ材料の慎重な選択、及び、
コロナ放電によるプレイオン化により、超浄化、及び、
数時間にわたるハロゲン注入及び最小のエネルギ低下で
の３Ｍショットなしでレーザの作動をすることができ
る。
【０１３６】広帯域レーザパワーの繰り返し数に対する
依存は、図１０Ａの頂部に表示される。図１０Ａの底部
は、１０００Ｈｚ以上の周波数の増加に伴いパルスエネ
ルギの僅かなドロップオフを示す。レーザパワーは、１
ｋＨｚで１５Ｗ及び２０００Ｈｚで約１９Ｗのパワーま
で周波数が殆ど線形に増加する。この線形関係に基づい
て、フッ素レーザが数ｋＨｚ作動まで更に変化させるこ
とができ、ガスフローがそれに従って変更されると推定
した。出願人が、バッファガスとしてヘリウムを使用し
たので、標準のネオンベースレーザのブロワーパワーの
ほんの一部だけが要求され、それ故、より早いフロー速
度に対する制限がない。
【０１３７】エネルギ安定性に関する良い測定は、バー
ストモードにおけるエネルギ遷移を観察することによっ
て得られる。このため、レーザはバーストに際して繰り
返し発火し、バーストの毎パルス位置に関する平均エネ
ルギが記録される。また、バーストにおける毎パルス数
に関して、バーストからバーストまでのエネルギの平均
変化が計算される。フッ素レーザ、及び、狭帯域ＡｒＦ
レーザとの比較に関するエネルギ及び安定性曲線の結果
を図１０Ｂ１及び２に表示する。フッ素レーザは、１２
０ショットバーストにわたって小さなエネルギ変化だけ
が現れる。エネルギ安定性は、バーストの開始における
最初の増加を示し、次いで、約３％の３σレベルで安定
する。対照的に、ＡｒＦレーザは、エネルギにおいて大
きな遷移を示し、約７％の３σ不安定性である。ＡｒＦ
レーザは６０パルスウィンドウにおいて０．５％のドー
ズ安定性が得られ、それ故、フッ素レーザは少なくとも
同じドーズ安定性に対して期待される。図１０Ｃは、パ
ルスエネルギと、１０００Ｈｚ及び１９００Ｈｚでの３
σの値を含む。
【０１３８】ＶＵＶスペクトロメータによって記録され
たような広帯域フッ素レーザのスペクトルを図１０Ｄ１
及び２に示す。１５７．５２ｎｍ及び１５７．６３ｎｍ
に２つの遷移ラインがあるのがはっきりと分かる。レー
ザエネルギの８７％が１５７．６３ｎｍよりも長い波長
ラインに位置する。１５６．７ｎｍでの遷移は観察され
ない。１５７．６３ｎｍでの単一ラインモード作動は２
つの外部プリズムのセットで調整することによって達成
される。レーザはまた、１５７．５２ｎｍ遷移ラインに
調整されうるが、効率が低下する。また、１５７．６３
ｎｍでのレーザラインの拡大図を図１０Ｄ１及び２に示
す。１．１４ｐｍＦＷＨＭ及び２．３５ｐｍ９５％の巻
き込まれた線幅が測定される。これらの線幅は、以前に
期待されたものよりもかなり狭い。それ故、更なる線狭
帯域化なしに選択されたフッ素レーザラインが、全てに
関して十分であるが、十分な反射イメージシステムでは
ない。レーザパワー対単一ラインレーザの繰り返し数挙
動は、広バンドレーザと同じ線形増加を示す。しかしな
がら、この最初の実験における最大パワーは４Ｗに制限
される。低下した出力パワーは、ライン選択光学素子に
おける反射損失、及び、過度の長いキャビティ長によっ
て生ずる。
【０１３９】水平及び垂直ビーム特性はレーザから１ｍ
の距離で測定した。（図１０Ｅ１及び２参照。）ビーム
は高度な対称を備えるスムーズなプロファイルを示す。
これらのプロファイルの種類は、非常に均一な照射を作
り出す一般に使用されるホモジナイザー技術によって容
易に測定される。
【０１４０】ガス寿命の評価として、フッ素注入なしで
一定の電圧で作動させ、レーザパワー対ショット数の展
開を記録することによって導かれる。これらの測定では
超清浄の使用はない。図１０Ｆに示したように、レーザ
パワーは、４ミリオンレーザショット後、２０％以下ま
で低下し、少なくともＡｒＦレーザに匹敵する。従っ
て、ＡｒＦレーザの以前の経験から、周期的なフッ素注
入の資料をすることによって約２５ミリオンショットの
ガス寿命を見積もることができる。これは、レーザチャ
ンバにおける共存できる材料の選択、及び、コロナプレ
イオン化の使用の結果を明瞭に示す。ＫｒＦ及びＡｒＦ
レーザに関して、フッ素消費とチャンバ寿命の間の直接
の関係が前に立証された。それ故、我々は、フッ素レー
ザのチャンバ寿命をＡｒＦレーザのそれと同じオーダー
と見積る。
【０１４１】図１５Ａの下のグラフは、パルスエネルギ
対Ｆ2濃度を示し、上のグラフは、最大パルス繰り返し
数を示し、両者とも２５００ｒｐｍのブロワー速度であ
る。図１５Ｂの上のグラフは、１６ｎｓのＦＷＨＭを示
す時間の関数としてのパルス形状を示し、下のグラフ
は、積算された角形パルス幅が約３７ｎｓであることを
示す。
【０１４２】このＦ2レーザシステムを特定の実施形態
を参照して記載したけれども、種々の追加及び修正が可
能であることは明らかであろう。例えば、多くの変形実
施形態がこの明細書の最初の項目に列挙した特許出願で
議論されており、これらの全てをリファレンスとしてこ
こに組み入れる。更なる線狭帯域化を提供するために、
エタロン出力カプラを使用することができうる。バッフ
ァガスはヘリウムの代わりにネオンを使用することがで
きうる。本発明は特許請求の範囲によってのみ制限され
るべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の市販のエキシマリソグラフィレーザ
の図である。
【図２】集積回路リソグラフィのために使用される従来
技術の市販のエキシマレーザの主な要素のいくつかを示
すブロック図である。
【図３】図２のレーザのレーザチャンバの図である。
【図４】本発明の好ましい実施形態の図である。
【図５】磁気ベアリングを含むブロワードライブユニッ
トを示す図である。
【図６】本発明の好ましい実施形態のレーザチャンバの
断面図である。
【図６Ａ】本発明の好ましい実施形態のレーザチャンバ
の断面図である。
【図７】好ましいプレイオン化装置チューブの特徴を示
す図である。
【図８Ａ】本発明の好ましい実施形態のパルスパワーシ
ステムのブロック図である。
【図８Ｂ】上記好ましい実施形態の簡単化した回路図で
ある。
【図８Ｃ】上記好ましい実施形態の一部である高電圧電
源の回路図とブロック図の組み合わせである。
【図８Ｄ】上記好ましい実施形態で使用されるパルスト
ランスの組立斜視図である。
【図８Ｅ】上記好ましい実施形態でしょうされるパルス
トランスの１次巻線の図である。
【図８Ｆ１】上記好ましい実施形態を使用するパルス圧
縮を示すタイムラインチャートである。
【図８Ｆ２】上記好ましい実施形態を使用するパルス圧
縮を示すタイムラインチャートである。
【図８Ｆ３】上記好ましい実施形態を使用するパルス圧
縮を示すタイムラインチャートである。
【図８Ｇ１】可飽和インダクタを示す図である。
【図８Ｇ２】可飽和インダクタを示す図である。
【図８Ｈ１】好ましい実施形態における圧縮ヘッドの取
り付けを示す。
【図８Ｈ２】好ましい実施形態における圧縮ヘッドの取
り付けを示す。
【図９Ａ】好ましい熱交換器設計を記載した図である。
【図９Ｂ】好ましい熱交換器設計を記載した図である。
【図１０】改良されたウェーブメータの特徴を示す図で
ある。
【図１０Ａ】ＡｒＦエキシマレーザ広バンドスペクトル
のグラフである。
【図１０Ｂ】ＡｒＦ狭バンドスペクトルである。
【図１０Ｃ】ＡｒＦエキシマレーザに関する調整ミラー
位置と出力波長との関係を示す。
【図１０Ｄ】エキシマレーザの波長を制御するための主
な要素を示すブロック図である。
【図１０Ｅ】１０２４ピクセルのフォトダイオードアレ
イを示す。
【図１０Ｆ】粗い及び精密な波長測定で作られた図５の
フォトダイオードアレイでの光パターンを示す。
【図１０Ｇ１】エタロンの正面図である。
【図１０Ｇ２】エタロンの平面図である。
【図１０Ｈ】エタロンアセンブリを示す。
【図１０Ｊ】較正プロシージャを示すグラフである。
【図１０Ｋ】気相セルを示す。
【図１１Ａ】図１０のウェーブメータのファンクション
を記載したグラフである。
【図１１Ｂ】図１０のウェーブメータのファンクション
を記載したグラフである。
【図１２Ａ】種々のアノード支持バー設計を示す。
【図１２Ｂ】種々のアノード支持バー設計を示す。
【図１２Ｃ】種々のアノード支持バー設計を示す。
【図１２Ｄ】種々のアノード支持バー設計を示す。
【図１２Ｅ】種々のアノード支持バー設計を示す。
【図１３】好ましい包囲冷却システムを示す。
【図１４Ａ】好ましいブロワーブレード構造設計を示
す。
【図１４Ｂ】好ましいブロワーブレード構造設計を示
す。
【図１４Ｃ】好ましいブロワーブレード構造設計を示
す。
【図１５Ａ】グレーティングの断面を示す。
【図１５Ｂ】グレーティングの断面を示す。
【図１６】大きなマニホールドガス供給システムを示
す。
【符号の説明】
２０２ ガスモジュール ２０５ 制御モジュール ２０６ 線狭帯域化モジュール ２０７ 圧縮ヘッド ２０８ 高電圧パルス電源モジュール ２０９ パルス電源供給のための整流子モジュール ２１１ レーザチャンバ ２１３ 波長モジュール ２１６ 出力カプラ ２１７ ブロワーモータ ２２１ チャンバウィンドウ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／１６５５９３ (32)優先日 平成10年10月２日(1998．10．2) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／２０６５２６ (32)優先日 平成10年12月７日(1998．12．7) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／２１１８２５ (32)優先日 平成10年12月15日(1998．12．15) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／２１７３４０ (32)優先日 平成10年12月21日(1998．12．21) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号 ０９／２７１０４１ (32)優先日 平成11年３月17日(1999．3．17) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 トーマス ピー ダフィー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92129 サン ディエゴ マドリガル ス トリート 10980 (72)発明者 ジョン ティー メルチオー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92129 サン ディエゴ テクサ 12727 (72)発明者 ハーヴィ エイ ベゾーセル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92037 ラ ジョラ ヴィア ソノマ 8354 アパートメント ディー (72)発明者 リチャード ジー モートン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92127 サン ディエゴ アギュアミール ロード 17786 (72)発明者 リチャード エム ネス アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92126 サン ディエゴ シトラス ヴィ ユー コート 9248 (72)発明者 ピーター シー ニューマン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92024 エンシニタス コーニッシュ ド ライヴ 627 (72)発明者 ウィリアム エヌ パートロ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92064 ポーウェイ ペドリザ ドライヴ 12634 (72)発明者 ダニエル エイ ロスウェイル アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92064 ポーウェイ クリーク ブルーフ ドライヴ 11709 (72)発明者 リチャード エル サンドストローム アメリカ合衆国 カリフォルニア州 92024 エンシニタス トレイルヴィュー ロード 305

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも約１０００Ｈｚの繰り返し数で
    狭帯域パルスレーザビームを生成するための非常に狭帯
    域の高信頼性・モジュラ製造高品質高繰り返し数ＡｒＦ
    エキシマレーザであって、 Ａ．レーザチャンバを包含する迅速に交換可能なレーザ
    チャンバモジュールとを有し、前記レーザチャンバモジ
    ュールが、 １）２つの細長い電極と、 ２）ａ）アルゴンと ｂ）フッ素と、 ｃ）不活性ガスと、 からなるレーザガスと、 ３）少なくとも２ｃｍ／ミリ秒の速度で前記電極の間で
    前記ガスを循環させるためのガスサーキュレータと、を
    備え、 Ｂ．少なくとも１つの迅速に交換可能なモジュールから
    なるモジュラーパルスパワーシステムとを有し、前記シ
    ステムは、電源と、パルス圧縮及び増幅回路と、少なく
    とも約１０００Ｈｚの周波数で前記電極にわたって少な
    くとも１４０００ボルトの高電圧電気パルスを作り出す
    パルスパワー制御とを含み、 Ｃ．前記レーザビームの波長をその０．６ｐｍ、ＦＷＨ
    Ｍより小さく制御するための迅速交換可能な線狭帯域阿
    モジュールとを有し、 Ｄ．前記パルスパワーシステムによって提供される電圧
    を制御するためのレーザパルスエネルギ制御システムと
    を有し、前記制御システムは、レーザパルスエネルギモ
    ニタと、所望のエネルギ範囲内でパルスエネルギを有す
    るレーザパルスを生成するのに必要な電気パルスを、歴
    史的なパルスエネルギデータに基づいて計算するための
    アルゴリズムをプログラムされたコンピュータプロセッ
    サとを含む、レーザ。
  2. 【請求項２】少なくとも約１ｋＨｚの繰り返し数で狭帯
    域パルスレーザビームを生成するための非常に狭いバン
    ドの高信頼性・モジュラ製造高品質高繰り返し数エキシ
    マレーザであって、 Ａ．迅速に交換可能なレーザチャンバモジュールが、 １）２つの細長い電極と、 ２）希ガス、フッ素、及びバッファガスとからなるレー
    ザガスと、 ３）少なくとも２ｃｍ／ミリ秒で前記電極の間で前記レ
    ーザガスを循環させるためのガス循環システムと、を備
    え、前記ガス循環システムが、 ａ）シャフトを構成する鑞付け無しのブレード構造体
    と、 ｂ）前記シャフトを回転させるためのブラシレスモータ
    と、 ｃ）前記シャフトを支持するための磁気ベアリングと、
    を備え、前記モータ及び前記ベアリングは、前記シャフ
    トに取り付けられ、前記レーザガスに対して曝された環
    境内で密封されるロータを有し、前記モータ及び前記ベ
    アリングは、前記レーザガス環境の外側に固定子を有
    し、 Ｂ．少なくとも１つの迅速に交換可能なモジュール内に
    実質的に包含されるパルスパワーシステムと、を有し、
    前記パルスパワーシステムは、 １）少なくとも約１０００Ｈｚの周波数で周期的に高電
    圧電源を制御するプロセッサと、を備え、チャージキャ
    パシタを所定のパルス制御電圧まで電気的エネルギでチ
    ャージし、 ２）前記チャージキャパシタにストアされた電気的エネ
    ルギを前記電極にわたって少なくとも１４０００ボルト
    の高電圧電気パルスに接続するための圧縮及び増幅回路
    と、を備え、 Ｃ．前記レーザビームの波長を０．６ＦＷＨＭより小さ
    く制御するための迅速交換可能な線狭帯域化モジュール
    と、を有する、レーザ。
JP11177294A 1998-05-20 1999-05-20 高信頼性・モジュラ製造高品質狭帯域高繰り返しレ―トＡｒＦエキシマレ―ザ Pending JP2000077762A (ja)

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